JP5984207B2 - 飛翔体 - Google Patents

Description

本発明は、内部に搭載した搭載物を飛翔中に外部に散布する飛翔体に係り、詳しくは搭載物を散布する際に外筒を分離する技術に関する。

目標とする領域に物資や小型爆弾等を散布するべく、搭載物を飛翔中に外部に放出して散布する飛翔体がある（特許文献１参照）。
搭載物が飛翔体の胴体内にある場合、当該搭載物を散布する際には飛翔体の胴体の外筒を分離して開頭する必要がある。ロケット等の飛翔体では、２分割されたノーズフェアリングを火工品や圧縮スプリングを用いて拘束を解除し、外筒の先端部分を飛翔体の垂直方向へと押し出して分離する、いわゆるクラムシェル開頭方式による開頭方法がある（特許文献２参照）。

特開２００９−２７６０６０号公報 特開平１１−２０７９８号公報

しかしながら、飛翔体の外筒の拘束の解除や外筒を押し出すために用いられる火工品や圧縮スプリングは、拘束を確実に解除し、高速で飛翔している中で確実に外筒を押し出すために、それぞれある程度以上の力を発生させる必要があり、そのために構造の複雑化や、大型化及び重量の増加等を招くという問題がある。また、特に火工品を用いる場合には、火工品の作動時の衝撃が飛翔体や搭載物に悪影響を及ぼすおそれがある。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、火工品を用いることなく簡易な構成で、安定的に外筒を分離することのできる飛翔体を提供することにある。

上記した目的を達成するために、請求項１の飛翔体では、内部に搭載した搭載物を飛翔中に外部に散布する飛翔体であって、前記搭載物が搭載されている胴体と、前記胴体の外殻から分離可能な外筒部と、前記外筒部を拘束し、所定の時期に当該拘束を解除可能な拘束手段と、前記拘束手段による拘束が解除された後、前記外筒部の前部に飛翔に伴う空気力を与えて当該外筒部を分離する空気力付与手段と、を備え、前記空気力付与手段は、前記外筒部の前部に設けられた翼であり、前記拘束手段による拘束が解除された後、翼面を飛翔方向に対し交差させることで前記外筒に飛翔に伴う空気力を与えることを特徴としている。

請求項２の飛翔体では、内部に搭載した搭載物を飛翔中に外部に散布する飛翔体であって、前記搭載物が搭載されている胴体と、前記胴体の外殻から分離可能な外筒部と、前記外筒部を拘束し、所定の時期に当該拘束を解除可能な拘束手段と、前記拘束手段による拘束が解除された後、前記外筒部の前部に飛翔に伴う空気力を与えて当該外筒部を分離する空気力付与手段と、を備え、前記空気力付与手段は、飛翔体頭部にて飛翔方向に対して開口した開口部から前記胴体内を通って前記外筒前部内面まで連通する空気導入通路と、前記開口部を開閉する開閉手段とを有するものであり、前記拘束手段による拘束が解除された後、前記開閉手段により前記開口部を開放することで前記空気導入通路を通して前記外筒の前部内面に飛翔に伴う空気力を与えることを特徴としている。

請求項３の飛翔体では、請求項１又は２において、前記拘束手段は、前記外筒部の前端に形成された爪部と係合することで当該外筒部を拘束する係合片を有しており、前記所定の時期に当該係合片と爪部との係合を外すことで、前記拘束を解除するものであることを特徴としている。

上記手段を用いる本発明によれば、内部に搭載した搭載物を飛翔中に外部に散布する飛翔体において、拘束手段による外筒の拘束が解除された後、当該外筒の前部に飛翔に伴う空気力を与えて当該外筒を分離する。
このように、空気力を利用して外筒を分離することで、特に火工品や圧縮スプリング等の大がかりな装置を設けることなく、容易な構成で飛翔体の開頭を行うことができる。特に火工品を用いないことで開頭時における飛翔体や搭載物への影響を低減することができる。

本発明の第１実施形態に係る飛翔体の全体構成図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図（ａ）（ｂ）である。 本発明の第１実施形態に係る飛翔体の拘束機構を示した拡大断面図（ａ）（ｂ）である。 本発明の第１実施形態に係る飛翔体の拘束機構の具体的構成を示した平面図（ａ）（ｂ）である。 拘束機構の変形例を示した平面図（ａ）（ｂ）である。 本発明の第１実施形態に係る飛翔体における搭載部の開頭動作図（ａ）〜（ｃ）である。 本発明の第２実施形態に係る飛翔体の全体構成図である。 本発明の第２実施形態に係る飛翔体の正面図（ａ）（ｂ）である。 本発明の第２実施形態に係る飛翔体の開口機構の具体的構成を示した拡大断面図（ａ）（ｂ）である。 開口機構の変形例を示した拡大断面図（ａ）（ｂ）である。 本発明の第２実施形態に係る飛翔体における搭載部の開頭動作図（ａ）〜（ｃ）である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
まず第１実施形態について説明する。
図１から図３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全体構成図、図２には図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３には拘束機構の拡大断面図がそれぞれ示されており、以下これらの図に基づき説明する。

図１に示す飛翔体１は、尖頭形状の頭部２と円筒形状の胴体４とからなり、胴体４の後部外周には４つの後翼６が、前部外周には２つの前翼８がそれぞれ設けられている。
当該飛翔体１の胴体４は、前部に物資又は小型爆弾等の搭載物１０を搭載する搭載部１２が形成され、当該搭載部１２より後側にはロケットモータが搭載されたモータ部１４が形成されている。

搭載部１２は、モータ部１４側の基部１２ａを除き、飛翔体１の軸方向を分割面として当該軸方向と垂直方向に２分割された一対の外筒１６（外筒部）により外殻が構成されている。
上記各前翼８は各外筒１６の前部に設けられており、詳しくは、図２（ａ）（ｂ）に示すように、外筒１６の内面側に設けられたアクチュエータ１８から外筒１６を貫通して延びる回転軸２０に連結されている。当該前翼８は、飛翔体１に搭載された図示しない制御装置の制御の下、アクチュエータ１８の作動により、翼面を図２（ａ）に示す飛翔体１の軸方向と平行な状態から、図２（ｂ）に示す飛翔体１の軸方向と垂直な方向まで回転可能である。このように、当該前翼８の角度を変更することで飛翔体１の操舵が行われる。

次に図３（ａ）（ｂ）に示すように、頭部２には外筒１６の前端を拘束し、所定の時期に当該拘束を解除可能な拘束機構２２（拘束手段）が設けられている。当該拘束機構２２は、図３（ａ）に示すように、可動式の係合片２２ａが、外筒１６の前端にて胴体内側及び前方に向けて突出した爪部１６ａと係合することで外筒１６を拘束するものである。なお、外筒１６の後端については、搭載部１２の基部１２ａに嵌合しているものとする。そして、図３（ｂ）に示すように、当該拘束機構２２の係合片２２ａと爪部１６ａとの係合が外れると、外筒１６の拘束が解除され、外筒１６は胴体４の外側に自由に移動可能となる。

より具体的な拘束機構２２の構成は、図４に示されている。当該図４（ａ）（ｂ）に示すように、拘束機構２２における係合片２２ａは平面視において一部切り欠かれた円盤状をなしており、当該係合片２２ａは拘束機構２２が有する図示しないアクチュエータにより中心軸周りに回転可能である。当該拘束機構２２は、外筒拘束時においては図４（ａ）に示すように、係合片２２ａの切り欠かれていない側が、頭部２と外筒１６とに跨るように配置されることで、上記図３（ａ）のように外筒１６の爪部１６ａと係合する。一方、拘束解除時においては図４（ｂ）に示すように、係合片２２ａを中心軸周りに回転させ、切り欠き面を頭部２と外筒１６との境界面と一致させることで、上記図３（ｂ）のように外筒１６の爪部１６ａとの係合を外して、拘束を解除する。

なお、拘束機構２２の構成はこれに限られるものではなく、例えば図５（ａ）（ｂ）に示す拘束機構の変形例のように、係合片２２ａ’が前後方向に摺動可能な棒状をなした構成としても構わない。当該変形例の拘束機構２２’は、外筒拘束時においては図５（ａ）に示すように、係合片２２ａ’の先端部分が、頭部２と外筒１６とに跨るように配置されることで、上記図３（ａ）に示すように外筒１６の爪部１６ａと係合する。一方、拘束解除時においては図５（ｂ）に示すように、拘束機構２２’が有するソレノイド２２ｂ’の作用により係合片２２ａ’が前方に摺動することで、上記図３（ｂ）のように外筒１６の爪部１６ａとの係合を外して、拘束を解除する。

このように構成された第１実施形態における飛翔体１は、搭載物１０を所定の領域に散布するため、所定の時期に外筒１６を分離して搭載部１２の開頭を行う。以下、当該飛翔体１における搭載部１２の開頭動作について説明する。
図６には、第１実施形態における飛翔体の搭載部の開頭動作図が示されており、以下同図に基づき説明する。なお、図６は説明の簡略化のため搭載部１２部分を断面図で示している。

図６（ａ）は、上記図１の状態と同様で、飛翔体１開頭前の状態である。この状態では、前翼８は飛翔体１の操舵に必要な範囲で回転するのみで、大きく回転することはない。
搭載物１０を散布する所定の時期に到達した際には、制御装置の制御の下、上述したようにして拘束機構２２を解除した後、図６（ｂ）に示すように、前翼８の翼面が飛翔体１の軸方向に対して垂直となるまで回転させる。前翼８が軸方向に対して、即ち飛翔方向に対して、垂直をなすことで、当該翼面は飛翔体１の飛翔に伴う空気抵抗（空気力）を大きく受けることとなる。

そして図６（ｃ）に示すように、各外筒１６は、前部に設けられた前翼８が受ける空気抵抗により（白抜き矢印）、嵌合されている後端を支点として外側に回転して分離し始める。胴体４より外側に分離し始めた外筒１６は、前翼８に加えて外筒１６の内面においても空気抵抗を受け、さらに胴体４から分離していくこととなる。外筒１６は一定以上回転すると後端の嵌合も外れて、外筒１６が胴体４から完全に分離することとなる。その後に、飛翔体１の搭載部１２から搭載物１０が散布される。

以上のようにして、本実施形態における飛翔体１においては、拘束機構２２による拘束解除後、操舵に用いる前翼８を垂直方向にまで回転させることで、外筒１６の前部に空気力を与え、当該空気力により外筒１６を分離させることができる。
このように、空気力により外筒１６を分離できることから、特に火工品や圧縮スプリング等の大がかりな装置を設けることなく、操舵に用いる前翼８を利用して大きな追加部品等なく、容易な構成で安定的に搭載部１２の開頭を行うことができる。特に本実施形態では拘束機構２２の解除においても火工品を用いないことから開頭時における飛翔体１や搭載物１０への影響も低減することができる。

次に第２実施形態について説明する。
図７、８を参照すると、図７には本発明の第２実施形態に係る飛翔体の全体構成図、図８には当該飛翔体の正面図がそれぞれ示されており、以下これらの図に基づき説明する。
図７に示す飛翔体３０は、尖頭形状の頭部３２と円筒形状の胴体３４とからなり、胴体３４の後部外周に４つの後翼３６が設けられている。当該第２実施形態の飛翔体３０は、後翼３６により操舵するものとする。

当該飛翔体３０の胴体３４は、前部に物資又は小型爆弾等の搭載物４０を搭載する搭載部４２が形成され、当該搭載部４２より後側にはロケットモータが搭載されたモータ部４４が形成されている。
搭載部４２は、モータ部４４側の一部分を除き、飛翔体３０の軸方向を分割面とし当該軸方向と垂直方向に２分割された一対の外筒４６（外筒部）により外殻が構成されている。当該外筒４６の後端は、搭載部４２の基部４２ａに嵌合しており、外筒４６の前端については、上記第１実施形態と同様の拘束機構により拘束されているものとし、詳しい説明は省略する。

飛翔体３０の頭部３２には外筒４６と対応して２箇所に開口機構５０（空気力付与手段）が設けられている。詳しくは、開口機構５０は、図８（ａ）に示すように頭部３２の外周の一側及び他側に可動式で略半円形状のシャッタ５２（開閉手段）が設けられている。当該シャッタ５２は図８（ｂ）に示すように、頭部３２内に収納されることで、当該頭部３２に形成された開口部５４を開放するものである。当該開口部５４は尖頭形状をなしている頭部３２の外周にて開口していることから、飛翔方向に対して開口することとなる。

具体的な開口機構５０の構成は、図９に示されている。当該図９（ａ）（ｂ）に示すように、頭部３２内部には、開口部５４から外筒４６前部の内面までに亘って連通する空気導入通路５６が形成されている。シャッタ５２下部の内面にはラック部５２ａが形成されており、頭部３２内部には当該ラック部５２ａと噛合する歯車５８が設けられている。このように構成された開口機構５０は、歯車５８を開口機構５０が有する図示しないアクチュエータにより回転することで、図９（ａ）に示したシャッタ５２により開口部５４を閉塞した状態から、図９（ｂ）に示すようにシャッタ５２を頭部３２内に収納し、開口部５４を開放することが可能である。

なお、開口機構５０の構成はこれに限られるものではなく、例えば図１０（ａ）（ｂ）に示す開口機構の変形例のように、シャッタ５２’下端に頭部３２内部へと摺動可能な棒状の摺動部６０’を設けた構成としても構わない。当該変形例における開口機構５０’は、摺動部６０’を開口機構５０’が有するソレノイド６２’の作用により頭部３２内部へと摺動させることで、図１０（ａ）に示したシャッタ５２’により開口部５４を閉塞した状態から、図１０（ｂ）に示すようにシャッタ５２’を頭部３２内に収納し、開口部５４を開放することが可能である。

このように構成された第２実施形態における飛翔体３０においても、搭載物４０を所定の領域に散布するため、所定の時期に外筒４６を分離して搭載部４２の開頭を行う。以下、当該飛翔体３０における搭載部４２の開頭動作について説明する。
図１１には、第２実施形態における飛翔体の搭載部の開頭動作図が示されており、以下同図に基づき説明する。なお、図１１は説明の簡略化のため搭載部４２部分を断面図で示している。

図１１（ａ）は、上記図７の状態と同様で、飛翔体３０開頭前の状態である。この状態では開口機構５０のシャッタ５２は閉塞状態にあり空気導入通路５６内に空気が導入されることはない。
搭載物４０を散布する所定の時期に到達した際には、上記第１実施形態と同様に拘束機構を解除した後、図１１（ｂ）に示すように、開口機構５０のシャッタ５２を開放する。このようにシャッタ５２が開放されると、飛翔体３０の飛翔に伴うラム圧により、飛翔方向に対して開口している開口部５４に空気が導入され（白抜き矢印）、空気導入通路５６を通って外筒４６前部内面へと送られる。

そして図１１（ｃ）に示すように、外筒４６は前部内面から空気力に押されることで（白抜き矢印）、嵌合されている後端を支点として外側に回転して分離し始める。胴体３４より外側に分離し始めた外筒４６は、外筒４６の内面において空気抵抗を受け、さらに胴体３４から分離していくこととなる。外筒４６は一定以上回転すると後端の嵌合も外れて、外筒４６が胴体３４から完全に分離することとなる。その後に、飛翔体３０の搭載部４２から搭載物４０が散布される。

以上のようにして、本実施形態における飛翔体３０においては、拘束機構による拘束解除後、シャッタ５２を開放してラム圧により空気を開口部５４から空気導入通路５６内に導入し、外筒４６前部の内面から空気力を与えることで外筒４６を分離させることができる。
このように、空気力により外筒４６を分離できることから、特に火工品や圧縮スプリング等の大がかりな装置を設けることなく、シャッタ５２で開口部５４を開放するだけの、比較的容易な構成で安定的に外筒４６を分離して開頭を行うことができる。特に本実施形態においても外筒４６の分離及び拘束機構の解除においても火工品を用いないことから飛翔体３０や搭載物４０への影響も低減することができる。

以上で本発明に係る飛翔体の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、上記各実施形態における飛翔体１はロケットモータであるが、飛翔体はこれに限られるものではない。
また、上記第１実施形態では前翼８により、上記第２実施形態では後翼３６により操舵するものとしているが、操舵手段はこれに限られるものではない。例えば上記第１実施形態において、後翼で操舵を行うものであっても構わない。

また、上記各実施形態では、搭載部１２、４２において外筒１６、４６を２分割にしているが、２分割以上に分割した外筒であればよく、当該分割した数に応じて前翼や開口機構のような空気力付与手段及び拘束機構を設ければよい。
また、上記第１実施形態では、開頭時において、前翼８を回転させるアクチュエータ１８が外筒１６と一体となって分離される構成であるが、開頭時に前翼を回転させるためのアクチュエータが胴体内に残るような構成としても構わない。

また、上記第１実施形態では、開頭時に、空気抵抗を最大限受けるために前翼８を飛翔方向に対して垂直になるまで回転させているが、必ずしも垂直になるまで回転させる必要はなく、外筒を分離するのに十分な空気抵抗を受けることができる角度にまで回転させればよい。

１、３０ 飛翔体
２、３２ 頭部
４、３４ 胴体
８ 前翼
１０、４０ 搭載物
１２、４２ 搭載部
１６、４６ 外筒（外筒部）
１６ａ 爪部
１８ アクチュエータ
２０ 回転軸
２２、２２’ 拘束機構（拘束手段）
２２ａ、２２ａ’ 係合片
５０、５０’ 開口機構（空気力付与手段）
５２、５２’ シャッタ（開閉手段）
５２ａ ラック部
５４ 開口部
５６ 空気導入通路
５８ 歯車
６０’ 摺動部
２２ｂ’、６２’ ソレノイド

Claims (3)

1. 内部に搭載した搭載物を飛翔中に外部に散布する飛翔体であって、
   前記搭載物が搭載されている胴体と、
   前記胴体の外殻から分離可能な外筒部と、
   前記外筒部を拘束し、所定の時期に当該拘束を解除可能な拘束手段と、
   前記拘束手段による拘束が解除された後、前記外筒部の前部に飛翔に伴う空気力を与えて当該外筒部を分離する空気力付与手段と、
   を備え、
   前記空気力付与手段は、前記外筒部の前部に設けられた翼であり、前記拘束手段による拘束が解除された後、翼面を飛翔方向に対し交差させることで前記外筒に飛翔に伴う空気力を与えることを特徴とする飛翔体。
2. 内部に搭載した搭載物を飛翔中に外部に散布する飛翔体であって、
   前記搭載物が搭載されている胴体と、
   前記胴体の外殻から分離可能な外筒部と、
   前記外筒部を拘束し、所定の時期に当該拘束を解除可能な拘束手段と、
   前記拘束手段による拘束が解除された後、前記外筒部の前部に飛翔に伴う空気力を与えて当該外筒部を分離する空気力付与手段と、
   を備え、
   前記空気力付与手段は、飛翔体頭部にて飛翔方向に対して開口した開口部から前記胴体内を通って前記外筒前部内面まで連通する空気導入通路と、前記開口部を開閉する開閉手段とを有するものであり、前記拘束手段による拘束が解除された後、前記開閉手段により前記開口部を開放することで前記空気導入通路を通して前記外筒の前部内面に飛翔に伴う空気力を与えることを特徴とする飛翔体。
3. 前記拘束手段は、前記外筒部の前端に形成された爪部と係合することで当該外筒部を拘束する係合片を有しており、前記所定の時期に当該係合片と爪部との係合を外すことで、前記拘束を解除するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の飛翔体。

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