JP5709260B2 - パルスロケットモータ及び飛翔体 - Google Patents
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Description
飛翔体において、ロケットモータは主に飛翔体の推力を発生させるものであるのに対し、当該飛翔体の飛行制御を行うものとして、空力操舵や、ロケットモータの主推力方向を偏向させるTVC(Thrust Vector Control)、飛翔体の横方向に燃焼ガスを噴射するサイドスラスタ等がある。
請求項6の飛翔体では、請求項1から5のいずれかに記載のパルスロケットモータを搭載し、前記パルスロケットモータから供給される燃焼ガスを用いて飛行制御を行うサイドスラスタを備えることを特徴としている。
このようにパルスロケットモータがサイドスラスタへのガス供給機構を兼ねることで、サイドスラスタ専用の固体燃料または液体燃料をロケットモータと別に備える必要はなくなることから、その分飛翔体の小型軽量化及び構造の簡略化を実現することができる。
まず第1実施形態について説明する。
図1〜4を参照すると、図1には本発明の第1実施形態に係る飛翔体のロケットモータ部分及びサイドスラスタ部分を示す概略構成図、図2には要部拡大断面図、図3には第1イグナイタの連通路閉塞時の断面図、図4には第1イグナイタの連通路開放時の断面図がそれぞれ示されている。
隔膜部材18は、断熱性を有するEPDMゴムからなる隔膜26が、両端に設けられた隔膜保持金具28a、28bを介して圧力容器10に取り付けられている。
図3には、第1イグナイタの断面図が示されており、同図に示すように、第1イグナイタ20の外殻は、前方圧力隔壁30から燃焼室10a内に突出している後部イグナイタケース40と、前方圧力隔壁30から前方に向けて突出している前部イグナイタケース42とから構成されている。
後部イグナイタケース40の後部先端は内径を縮小して突出した開口部40aが形成されている。当該開口部40aの内周面にはGFRP(ガラス繊維強化プラスチック)等からなる断熱材44cが設けられ、そのさらに内側には内径を絞るノズルスロート部46が形成されている。当該ノズルスロート部46はグラファイトからなる。また、開口部40aの外周には、GFRPからなり当該開口部40aを覆うノズルホルダ48がネジ結合または接着されている。
そして、後部イグナイタケース40の前部外周面において前部イグナイタケース42とネジ結合されている。
前部イグナイタケース42の前端壁部にはケース内部の空気が抜けるよう空気孔52が穿設され、側壁の前部にはサイドスラスタユニット6と連通するガス供給孔54が穿設されている。
着火装置56は、前部イグナイタケース42の内周面と前後摺動可能に当接している安全機構部58と、当該安全機構部58の軸心部分から後方に突出している着火薬部60から構成されている。安全機構部58は当該着火薬部60が意図しない着火を防止しつつ必要な時には確実に火をつける機能を有し、着火薬部60は安全機構部58により火がつけられて燃焼することで主装薬50を着火する機能を有している。なお、説明の簡略化のため図3、4では当該着火装置56は安全機構部58と着火薬部60が一体物として示している。
同図に示すように、第1イグナイタ20は、着火装置56が前方に移動することで、ガス供給孔54が開放され、後部イグナイタケース40の開口部40aからガス供給孔54に至る連通路66が形成されることとなる。前方圧力隔壁30より前方の前部イグナイタケース42はサイドスラスタユニット6とガス供給孔54を介して連通していることから、当該第1イグナイタ20の連通路66を通って燃焼室10a内とサイドスラスタユニット6とが連通することとなる。
まず、第1実施形態に係るパルスロケットモータ4は、図3に示す連通路閉塞状態の第1イグナイタ20により、第1推進薬14の点火を行う。これはまず第1イグナイタ20の安全機構58により着火薬部60が燃焼し、その燃焼ガスによって主装薬50の燃焼が生起され、後部イグナイタケース40内の燃焼ガスがノズルスロート部46を通って燃焼室10a内に噴射される。この噴射された燃焼ガスが第1推進薬14に到達することで、当該第1推進薬14が点火されて第1パルスが開始される。
また、第2イグナイタ22が点火されるのと同時に、第1イグナイタ20では、ピンプラー62のピンが収納され、着火装置56の固定が解除される。固定が解除された着火装置56は、第1イグナイタ20の後部イグナイタケース40内に流入してきた第2パルスの燃焼ガスの圧力(燃焼圧)を受けて前部イグナイタケース42前部の空間64へと押し込まれるように前方へ摺動する。このとき前方空間64内の空気は空気孔52から抜けることから、当該着火装置56は円滑に前方へと摺動する。
このようにパルスロケットモータ4がサイドスラスタユニット6へのガス供給機構を兼ねることで、サイドスラスタユニット6専用の固体燃料または液体燃料をロケットモータと別に備える必要はなくなることから、その分飛翔体2の小型軽量化及び構造の簡略化を実現することができる。
このようにして、第1実施形態に係るパルスロケットモータ及び飛翔体は、パルスロケットモータ4にサイドスラスタユニット6へのガス供給機構を備えることで、飛翔体2の小型化及び構成の簡略化を実現することができる。
第2実施形態に係るパルスロケットモータを搭載する飛翔体は、第1イグナイタ以外の構成が上記第1実施形態の飛翔体2と同様であり、同じ構成については同様の符号を付して詳しい説明は省略する。
図5、6には第2実施形態におけるパルスロケットモータの第1イグナイタの断面図が示されており、以下これらの図に基づき説明する。
後部イグナイタケース72は、軸方向に延びる2重の筒状をなしている。詳しくは、後部イグナイタケース72は、軸方向に貫通する内孔76を形成する中空筒形状の内壁部78と、当該内壁部78と間隔をあけて当該内壁部78の外周を覆う中空筒形状の外壁部80とが形成されている。つまり、内壁部78と外壁部80との間には後方に開口した環状穴82が形成されている。内壁部78の内孔76及び環状穴82の各周面、即ち内壁部78の内周面及び外周面、並びに内壁部78の内周面には、それぞれEPDM等からなる断熱材84a、84b、84cが設けられている。
後部イグナイタケース72の前部には外周側に突出しているブラケット部72aを介して圧力容器10の前方圧力隔壁30に図示しないボルトにより締結されている。また、後部イグナイタケース72のブラケット部72aには前方側から環状穴82の後端に向かって斜め内方に環状の着火薬90が設けられている。なお、当該着火薬90は環状一体型であってもよいし、分割されて配置されていても構わない。また図示しないが当該着火薬90の前端側には安全機構が設けられている。
前部イグナイタケース74内部には、前後に摺動可能な、例えば金属またはFRPのブロック体である介装部材96(開閉手段)が設けられており、当該介装部材96の外周面には軸方向に垂直に形成された固定穴96aがあいている。固定穴96aに対応して前部イグナイタケース74の側壁には当該側壁を貫通し固定穴96aに係合するピンを備えたピンプラー98が設けられている。
同図に示すように、第1イグナイタ70は、介装部材96が前方に移動することで、ガス供給孔94が開放され、後部イグナイタケース72の内孔76からガス供給孔94に至る連通路102が形成されることとなる。したがって、第1実施形態と同様に、第1イグナイタ70の連通路102を通って燃焼室10a内とサイドスラスタユニット6とが連通することとなる。
まず、第2実施形態に係るパルスロケットモータは、図5に示す連通路閉塞状態の第1イグナイタ70により、第1推進薬14に点火を行う。これはまず、図示しない安全機構により着火薬90が燃焼し、その燃焼ガスが環状穴82に流入することで主装薬86の燃焼が生起される。この噴射された燃焼ガスが第1推進薬14に到達することで、当該第1推進薬14が点火されて第1パルスが開始される。このとき、第1イグナイタ70の後部イグナイタケース72の内孔76にも第1パルスの燃焼ガスが流入するが、このときはガス供給孔94を塞いでいる介装部材96がピンプラー98により固定されていることから、流入した燃焼ガスがサイドスラスタユニット6に流れることはない。
このようにして、第2実施形態に係るパルスロケットモータ及び飛翔体においても、パルスロケットモータ4にサイドスラスタユニット6へのガス供給機構を備えることで、飛翔体2の小型化及び構成の簡略化を実現することができる。
上記実施形態では、移動可能な着火装置56または介装部材96をピンプラー62、98により固定と分離をしているが、固定と分離の手段はこれに限られるものではなく、例えば拘束バンド、その他の急速分離機構を用いても構わない。
4 パルスロケットモータ
6 サイドスラスタユニット
10 圧力容器
10a 燃焼室
14 第1推進薬
16 第2推進薬
20、70 第1イグナイタ
22 第2イグナイタ
40、72 後部イグナイタケース
42、74 前部イグナイタケース
46 ノズルスロート部
50、86 主装薬
54、94 ガス供給孔
56 着火装置(開閉手段、介装部材)
58 安全機構部
58a、96a 固定穴
60、90 着火薬部
62、98 ピンプラー(固定手段)
66、102 連通路
76 内孔
78 内壁部
80 外壁部
82 環状穴
88 リングノズル
96 介装部材(開閉手段)
Claims (6)
- サイドスラスタを有する飛翔体に搭載されるパルスロケットモータにおいて、
前記パルスロケットモータの外殻をなし、内部に燃焼室を形成する圧力容器と、
前記圧力容器の燃焼室内に設けられた第1推進薬と、
前記圧力容器の燃焼室内に前記第1推進薬と区画されて設けられた第2推進薬と、
前記第1推進薬を点火する第1イグナイタと、
前記第2推進薬を点火する第2イグナイタと、を備え、
前記第1イグナイタは、前記圧力容器に設けられ、前記燃焼室と前記サイドスラスタとを連通する連通路を形成するとともに、当該連通路を開閉する開閉手段を備えることを特徴とするパルスロケットモータ。 - 前記開閉手段は、前記連通路内を摺動可能に設けられ、前記圧力容器の燃焼室内で発生した燃焼ガスにより移動することで前記連通路を開通させる介装部材と、当該介装部材の移動を任意の時期まで固定する固定部材とからなることを特徴とする請求項1記載のパルスロケットモータ。
- 前記第1イグナイタは、外殻をなし前記連通路を形成するイグナイタケース内部に主装薬が設けられており、
前記介装部材は、前記イグナイタケース内に設けられ前記主装薬を着火する着火装置であることを特徴とする請求項2記載のパルスロケットモータ。 - 前記第1イグナイタは、
外殻をなすイグナイタケースが、前記連通路を形成し内部に前記介装部材が設けられた中空筒形状の内壁部と、当該内壁部と間隔をあけて当該内壁部の外周を覆うことで環状穴を形成する中空筒形状の外壁部とを有し、
前記環状穴の内部に主装薬が設けられ、前記環状穴の開口部に環状のノズルが形成され、前記連通路の外周に前記主装薬を着火する着火装置が設けられていることを特徴とする請求項2記載のパルスロケットモータ。 - 前記任意の時期は、前記第2推進薬を前記第2イグナイタにより点火するのと同時期であることを特徴とする請求項2から4のいずれかに記載のパルスロケットモータ。
- 請求項1から5のいずれかに記載のパルスロケットモータを搭載し、
前記パルスロケットモータから供給される燃焼ガスを用いて飛行制御を行うサイドスラスタを備えることを特徴とする飛翔体。
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