JP6129682B2 - 推力制御バルブ及び飛翔体 - Google Patents

Description

本発明は、推力制御バルブ及びこれを備える飛翔体に関するものである。

従来、飛翔体の軌道制御及び姿勢制御を行う推力制御バルブが知られている（例えば、特許文献１参照）。この推力制御バルブは、推進用ガス（作動ガス）が流通するノズルを有している。ノズルには、ガス流れ方向の上流側から、ガス供給室、ガス通路、ガス噴射室が形成されている。このノズルの内部には、プラグが挿入される。プラグは、ガス通路及びガス噴射室の間で移動自在に配置されている。推進制御バルブを閉弁する場合、ノズルの内周面にプラグの外周面を密接させる一方で、推進制御バルブを開弁する場合、ノズルの内周面からプラグの外周面を離している。

特開２００４−２５１１８１号公報

しかしながら、従来の推力制御バルブでは、開弁時において、ノズルの内周面からプラグの外周面が離れる。このとき、プラグは、ノズルから離れた自由状態になることから、ノズルに対するプラグの位置が偏ってしまう可能性がある。具体的には、プラグの中心軸とノズルの中心軸とが位置ずれして、ノズルの内周面とプラグの外周面と間の隙間が不均一となったり、ノズルの中心軸に対しプラグの中心軸が傾いたりすることで、ノズルの内周面とプラグの外周面との間の流路の形状が変化したりする可能性がある。この場合、推力制御バルブからの推進用ガスの噴射分布にばらつきが生じてしまう。

そこで、本発明は、作動ガスの噴射分布のばらつきを抑制しつつ、作動ガスを好適に噴射することができる推力制御バルブ及び飛翔体を提供することを課題とする。

本発明の推力制御バルブは、噴射される作動ガスが流通するガス噴射通路が形成され、ガス噴射通路に弁座面が形成される弁体と、ガス噴射通路の内部に設けられ、弁座面に当接する被弁座面を有する弁棒と、を備え、弁棒の外周面には、弁体のガス噴射通路の内周面に接する案内面が形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、弁棒の外周面には、弁体のガス噴射通路の内周面に接する案内面が形成されている。このため、弁体の弁座面から弁棒の被弁座面が離れた場合であっても、弁棒の案内面が弁体の内周面に接するため、弁棒を弁体の内周面に沿って案内することができる。これにより、弁体の内周面によって弁体と弁棒との間を維持することができるため、弁体と弁棒との相互における位置を好適に保つことができる。以上から、作動ガスの噴射分布のばらつきを抑制しつつ、作動ガスを好適に噴射することができる。

この場合、案内面は、作動ガスのガス流れ方向において、被弁座面の下流側に形成されていることが好ましい。

この構成によれば、弁座面と被弁座面との間を通過する作動ガスが下流側へ向かっても、被弁座面の下流側において、弁体の内周面に沿って弁棒を案内することができる。このため、作動ガスの影響を受け難くできることから、弁座面及び被弁座面周りにおける弁棒と弁体との位置を好適に保つことができる。

この場合、弁棒は、案内面が形成される被弁座面の下流側の先端部に、作動ガスが流通するガス流通部が形成されていることが好ましい。

この構成によれば、先端部にガス流通部を形成することができる。このため、弁座面と被弁座面との間を通過した作動ガスは、ガス流通部を流れて、ガス流れ方向の下流側に流れることができる。

この場合、ガス流通部は、上流側を頂部とし、頂部から下流側に向かって広がるＶ溝であることが好ましい。

この構成によれば、弁体の弁座面と弁棒の被弁座面との間が離れると、Ｖ溝の頂部が出現する。そして、弁体の弁座面と弁棒の被弁座面との間がさらに離れるにつれて、Ｖ溝によって形成される流路面積が大きくなっていく。このため、弁体の弁座面と弁棒の被弁座面との間を流れる作動ガスを、Ｖ溝に好適に流通させることができる。また、先端部にＶ溝を加工するという簡易な加工により、ガス流通部を形成することができる。さらに、Ｖ溝の形状を、作動ガスの噴射量に応じた形状にすることで、作動ガスの噴射量を適宜調整することが可能となる。

この場合、ガス流通部は、弁棒の中心を通るように交差させた複数のＶ溝であることが好ましい。

この構成によれば、先端部に複数のＶ溝を形成することができるため、弁体の弁座面と弁棒の被弁座面との間を流れる作動ガスを、複数のＶ溝に好適に流通させることができる。

この場合、先端部は、Ｖ溝の頂部と被弁座面との間に設けられる閉塞部を有していることが好ましい。

この構成によれば、弁棒及び弁体に与えられる振動または衝撃等の影響によって、弁体の弁座面と弁棒の被弁座面との間が僅かに離れた場合であっても、Ｖ溝が出現することなく、閉塞部によりガス噴射通路が閉塞されるため、弁棒及び弁体への影響による予想しない作動ガスの噴射を抑制することができる。

この場合、ガス流通部は、ガス流れ方向の上流側から下流側に亘って、先端部に貫通形成される貫通孔であることが好ましい。

この構成によれば、弁体の弁座面と弁棒の被弁座面との間が離れると、貫通孔が出現する。このため、弁体の弁座面と弁棒の被弁座面との間を流れる作動ガスを、貫通孔に好適に流通させることができる。

この場合、貫通孔は、ガス流れ方向に直交する面で切った断面が、案内面に沿って湾曲する矩形であることが好ましい。

この構成によれば、湾曲した矩形となる貫通孔の形状を、作動ガスの噴射量に応じた形状にすることで、作動ガスの噴射量を適宜調整することが可能となる。

この場合、貫通孔は、ガス流れ方向に直交する面で切った断面が、円形であることが好ましい。

この構成によれば、円形となる貫通孔の形状を、作動ガスの噴射量に応じた形状にすることで、作動ガスの噴射量を適宜調整することが可能となる。

この場合、ガス流通部は、ガス流れ方向の上流側から下流側に亘って先端部の外周面に形成された溝であることが好ましい。

この構成によれば、弁体の弁座面と弁棒の被弁座面との間が離れると、溝が出現する。このため、弁体の弁座面と弁棒の被弁座面との間を流れる作動ガスを、溝に好適に流通させることができる。

この場合、ガス噴射通路には、作動ガスをガス噴射通路内に流入させるガス流入口が接続されており、ガス流入口に近いほうのガス流通部の流路面積は、ガス流入口に遠いほうのガス流通部の流路面積に比して小さいことが好ましい。

この構成によれば、ガス流入口が形成される位置を考慮して、ガス流通部の流路面積の大きさを変更することができるため、ガス流通部を通過して噴射される作動ガスの噴射分布をより均一にすることができる。

この場合、ガス流れ方向において、被弁座面の上流側に設けられ、ガス噴射通路内を流れる作動ガスを整流する整流板をさらに備えることが好ましい。

この構成によれば、弁体の弁座面と弁棒の被弁座面との間に向かう作動ガスを、整流板により整流することができるため、弁座面と被弁座面との間を通過して噴射される作動ガスの噴射分布をより均一にすることができる。

本発明の飛翔体は、上記の推力制御バルブを備えることを特徴とする。

この構成によれば、噴射分布が均一となる作動ガスを噴射して、飛翔体自体または飛翔体の先端側に格納される頭部体の姿勢制御を行うことができるため、姿勢を精度良く制御することができる。

図１は、実施例１に係る推力制御バルブを備える飛翔体の模式図である。 図２は、実施例１に係る推力制御バルブを軸方向に沿って切った断面図である。 図３は、実施例１に係る推力制御バルブの弁棒を示す斜視図である。 図４は、実施例２に係る推力制御バルブを軸方向に沿って切った断面図である。 図５は、実施例２に係る推力制御バルブの弁棒の先端部を軸方向に直交する面で切った断面図である。 図６は、実施例３に係る推力制御バルブの弁棒の先端部を軸方向に直交する面で切った断面図である。 図７は、実施例４に係る推力制御バルブの弁棒の先端部を軸方向に直交する面で切った断面図である。 図８は、実施例５に係る推力制御バルブを軸方向に沿って切った断面図である。 図９は、実施例５に係る推力制御バルブの整流板を軸方向に直交する面で切った断面図である。 図１０は、実施例６に係る推力制御バルブの弁棒の先端部をを軸方向に直交する面で切った断面図である。

以下に、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、実施例１に係る推力制御バルブを備える飛翔体の模式図である。図１に示すように、実施例１に係る推力制御バルブ１０は、いわゆるスラスタであり、飛翔体１の先端側のノーズコーン４に格納される頭部体５に複数設けられている。複数の推力制御バルブ１０は、作動ガスを噴射することで、飛翔体１の制御を行える。飛翔体１の制御としては、飛翔体１のノーズコーン４から露出した頭部体５の軌道及び姿勢を制御している。なお、この構成に限定されず、推力制御バルブ１０を飛翔体１自体に取り付け、飛翔体１自体の軌道及び姿勢を制御してもよい。

図２は、実施例１に係る推力制御バルブを軸方向に沿って切った断面図である。図３は、実施例１に係る推力制御バルブの弁棒を示す斜視図である。推力制御バルブ１０は、内部にガス噴射通路Ｌが形成された弁体１５と、ガス噴射通路Ｌに沿って弁体１５の内部に挿入される弁棒１６とを有している。

弁体１５は、円筒形状に形成されており、その内部に、噴射される作動ガスＧが流通する中空円柱形状のガス噴射通路Ｌが形成されている。なお、この弁体１５は、複数の部材で構成されてもよいし、単体の部材で構成されてもよい。弁体１５は、径方向の内側に突出する絞り部２１と、絞り部２１のガス流れ方向の下流側に設けられるノズル部２２とを含んでいる。

絞り部２１は、弁棒１６が密接する弁座面Ｐ１と、弁棒１６を案内する被案内面Ｐ２とが形成されている。弁座面Ｐ１は、ガス流れ方向の上流側から下流側に向けて、ガス噴射通路Ｌが先細りとなるテーパ形状に形成されている。被案内面Ｐ２は、弁座面Ｐ１の下流側に連なる円筒面となっており、絞り部２１の上流側におけるガス噴射通路Ｌの径に比して小径となっている。

ノズル部２２は、作動ガスＧを噴射する部位となっており、被案内面Ｐ２の下流側に連なるノズル面Ｐ３を有している。ノズル面Ｐ３は、ガス流れ方向の上流側から下流側に向けて、ガス噴射通路Ｌが広がるテーパ形状に形成されている。

このため、ガス噴射通路Ｌは、弁座面Ｐ１の上流側において大径となり、弁座面Ｐ１において縮径し、被案内面Ｐ２において小径となり、ノズル面Ｐ３において拡径する通路となる。

弁棒１６は、円柱形状に形成されており、弁棒１６の軸心と、弁体１５の軸心とを一致させて配置されている。この弁棒１６は、軸方向に往復移動可能となっている。弁棒１６は、ガス流れ方向の下流側の端部である先端部２５と、先端部２５の上流側に設けられる弁部２６とを有している。

先端部２５は、その外周面が案内面Ｐ４となっており、弁体１５のガス噴射通路Ｌの内周面である被案内面Ｐ２に摺接する。このため、弁棒１６の案内面Ｐ４における先端部２５は、弁体１５の被案内面Ｐ２におけるガス噴射通路Ｌの内径よりも僅かに小径となる円形状に形成されている。また、先端部２５には、ノズル部２２へ向けて作動ガスＧが流通するガス流通部として機能する一対のＶ溝３１（図３参照）が形成されている。各Ｖ溝３１は、その頂部３１ａが、ガス流れ方向の上流側に位置し、頂部３１ａから下流側に向かって広がる形状となっている。そして、図３に示すように、一対のＶ溝３１は、各頂部３１ａが弁棒１６の軸心を通るように直交に交差している。このため、先端部２５は、一対のＶ溝３１が交差して形成されることにより、案内面Ｐ４を有する４つの突起部３２が形成される。

弁部２６は、弁体１５の被案内面Ｐ２におけるガス噴射通路Ｌの内径よりも大径となる円柱状に形成されている。このため、弁部２６は、被案内面Ｐ２におけるガス噴射通路Ｌを通過不能な大きさとなっている。この弁部２６は、先端部２５の案内面Ｐ４の上流側に接する被弁座面Ｐ５を有している。被弁座面Ｐ５は、弁体１５の弁座面Ｐ１と相補的形状となっており、弁座面Ｐ１に密接可能となっている。つまり、被弁座面Ｐ５は、先端部２５へ向かって先細りとなるテーパ形状となっている。

また、先端部２５は、Ｖ溝３１の頂部３１ａと、弁部２６の被弁座面Ｐ５との間に、作動ガスＧの流通を抑制する閉塞部３３を有している。閉塞部３３は、弁部２６と突起部３２との間に設けられたＶ溝３１が形成されていない部位であり、軸方向における長さｄを有している。このため、弁体１５の弁座面Ｐ１と、弁棒６の被弁座面Ｐ５とが密接した状態から、弁体１５に対して弁棒１６が長さｄに収まる範囲で軸方向に移動し、弁座面Ｐ１と被弁座面Ｐ５との間が僅かに開いても、作動ガスＧの流通を抑制することが可能となる。

上記のように構成される推力制御バルブ１０は、その弁棒１６が、弁体１５に対して閉弁する往路方向に移動すると、弁体１５の弁座面Ｐ１と弁棒１６の被弁座面Ｐ５との間が狭くなっていく。そして、弁体１５の弁座面Ｐ１と弁棒１６の被弁座面Ｐ５とが密接することで、推力制御バルブ１０は閉弁される。

一方で、弁体１５の弁座面Ｐ１と弁棒１６の被弁座面Ｐ５との間が密着した状態、つまり閉弁状態において、弁棒１６が、弁体１５に対して開弁する復路方向に移動すると、弁体１５の弁座面Ｐ１と弁棒１６の被弁座面Ｐ５との間が広がっていく。このとき、弁棒１６は、その先端部２５の閉塞部３３が、弁体１５の絞り部２１から出現した後、その先端部２５のＶ溝３１の頂部３１ａが、弁体１５の絞り部２１から出現する。そして、弁体１５の弁座面Ｐ１と弁棒１６の被弁座面Ｐ５との間がさらに広がると、Ｖ溝３１がさらに出現することで、Ｖ溝３１によって形成される作動ガスＧの流路面積が大きくなる。Ｖ溝３１が絞り部２１から出現すると、作動ガスＧは、Ｖ溝３１を通過して、ノズル部２２へ流入し、ノズル部２２から噴射される。

なお、弁棒１６は、弁体１５との開度が最大となった場合であっても、その先端部２５が、弁体１５の絞り部２１から引き抜かれることなく、絞り部２１に挿入された状態となる。つまり、弁棒１６の先端部２５は、弁体１５の絞り部２１に挿入された状態で軸方向に移動する。

このように、作動ガスＧは、絞り部２１から出現するＶ溝３１を通過することで、ノズル部２２から噴射される。このとき、Ｖ溝３１は、その形状が、噴射される作動ガスＧの噴射量に応じた形状とする。つまり、作動ガスＧの噴射量を過渡的に大きくしたい場合は、Ｖ溝３１の溝幅を広くする一方で、作動ガスＧの噴射量を小さくしたい場合は、Ｖ溝３１の溝幅を狭くする。

以上のように、実施例１の構成によれば、弁棒１６の外周面に、弁体１５のガス噴射通路Ｌの被案内面Ｐ２に接する案内面Ｐ４を形成することができる。このため、弁体１５の弁座面Ｐ１から弁棒１６の被弁座面Ｐ５が離れた場合であっても、弁棒１６の案内面Ｐ４が弁体１５の被案内面Ｐ２に接するため、弁棒１６を弁体１５の被案内面Ｐ２に沿って案内することができる。これにより、弁体１５の被案内面Ｐ２によって、弁体１５と弁棒１６との軸心を一致させた状態で、弁棒１６を軸方向に移動させることができる。このため、弁体１５と弁棒１６との相互の位置を好適に保つことができることから、作動ガスＧの噴射分布のばらつきを抑制しつつ、作動ガスＧを好適に噴射することができる。

また、実施例１の構成によれば、案内面Ｐ４を、被弁座面Ｐ５の下流側に形成することができる。このため、弁座面Ｐ１と被弁座面Ｐ５との間を通過した作動ガスＧは、弁棒１６の先端部２５のＶ溝３１を通過する。このとき、弁棒１６は、その先端部２５が、弁体１５の被案内面Ｐ２に沿って案内されるため、通過する作動ガスＧの影響を受け難くできることから、弁棒１６と弁体１５との位置を好適に保つことができる。

また、実施例１の構成によれば、案内面Ｐ４が形成される被弁座面Ｐ５の下流側の先端部２５に、ガス流通部としてのＶ溝３１を形成することができる。このため、弁座面Ｐ１と被弁座面Ｐ５との間を通過した作動ガスＧを、Ｖ溝３１からノズル部２２へ向けて好適に流すことができる。このとき、先端部２５に形成されるＶ溝３１は、切り欠いて加工することにより、容易に形成することができる。また、Ｖ溝３１の形状を、作動ガスＧの噴射量に応じた形状にすることで、作動ガスＧの噴射量を適宜調整することが可能となる。

また、実施例１の構成によれば、弁部２６の被弁座面Ｐ５と、先端部２５のＶ溝３１の頂部３１ａとの間に閉塞部３３を設けることができる。このため、弁棒１６及び弁体１５に与えられる振動または衝撃等の影響によって、弁体１５の弁座面Ｐ１と弁棒１６の被弁座面Ｐ５との間が僅かに離れた場合であっても、Ｖ溝３１の頂部３１ａが絞り部２１から出現することがないため、弁棒１６及び弁体１５への影響による予想しない作動ガスＧの噴射を抑制することができる。

次に、図４及び図５を参照して、実施例２に係る推力制御バルブ５０について説明する。図４は、実施例２に係る推力制御バルブを軸方向に沿って切った断面図である。図５は、実施例２に係る推力制御バルブの弁棒の先端部を軸方向に直交する面で切った断面図である。なお、実施例２では、実施例１と重複する記載を避けるべく、実施例１と異なる部分についてのみ説明する。実施例１では、弁棒１６の先端部２５にＶ溝３１を形成したが、実施例２では、弁棒１６の先端部５１に貫通孔５５（詳細は後述）を形成している。以下、実施例２に係る推力制御バルブ５０について説明する。

図４に示すように、実施例２に係る推力制御バルブ５０の弁棒１６は、先端部５１と弁部２６とを有している。なお、弁部２６は、実施例１と同様の構成であるため、説明を省略する。先端部５１は、弁部２６に連なる小径部５３と、小径部５３に連なる大径部５４とを有する。小径部５３は、弁体１５の絞り部２１の被案内面Ｐ２におけるガス噴射通路Ｌよりも小径となっている。このため、小径部５３と被案内面Ｐ２におけるガス噴射通路Ｌとの間には、所定の隙間が形成される。

大径部５４は、その外周面が案内面Ｐ４となっており、弁体１５のガス噴射通路Ｌの内周面である被案内面Ｐ２に摺接する。このため、弁棒１６の案内面Ｐ４における大径部５４は、弁体１５の被案内面Ｐ２におけるガス噴射通路Ｌの内径よりも僅かに小径となる円形状に形成されている。また、大径部５４には、ノズル部２２へ向けて作動ガスＧが流通するガス流通部として機能する複数の貫通孔５５（図５参照）が形成されている。各貫通孔５５は、大径部５４に対し、上流側から下流側に亘って軸方向に貫通形成されている。また、各貫通孔５５は、軸方向から見た断面において、案内面Ｐ４に沿って湾曲する矩形状の開口となっており、小径部５３の外径と大径部５４の外径との間に形成されている。そして、複数の貫通孔５５は、大径部５４の周方向に沿って並んで形成されている。

上記のように構成される推力制御バルブ５０は、弁体１５の弁座面Ｐ１と弁棒１６の被弁座面Ｐ５との間が密着した状態、つまり閉弁状態において、弁棒１６が、弁体１５に対して開弁する復路方向に移動すると、弁体１５の弁座面Ｐ１と弁棒１６の被弁座面Ｐ５との間が広がっていく。このとき、弁棒１６は、その先端部５１の小径部５３が、弁体１５の絞り部２１から出現する。小径部５３が絞り部２１から出現すると、弁体１５の弁座面Ｐ１と弁棒１６の被弁座面Ｐ５との間を通過する作動ガスＧは、小径部５３と被案内面Ｐ２におけるガス噴射通路Ｌとの間に形成される隙間に流入する。そして、隙間に流入した作動ガスＧは、複数の貫通孔５５を通過して、ノズル部２２へ流入し、ノズル部２２から噴射される。

以上のように、実施例２の構成によれば、弁体１５の弁座面Ｐ１と弁棒１６の被弁座面Ｐ５との間が離れることで、小径部５３が絞り部２１から出現し、これにより、複数の貫通孔５５が開放される。このため、弁体１５の弁座面Ｐ１と弁棒１６の被弁座面Ｐ５との間を流れる作動ガスＧを、複数の貫通孔５５に好適に流入させることができる。

また、実施例２の構成によれば、湾曲した矩形状の開口となる貫通孔５５の形状を、作動ガスＧの噴射量に応じた形状にすることで、作動ガスＧの噴射量を適宜調整することが可能となる。

次に、図６を参照して、実施例３に係る推力制御バルブ６０について説明する。図６は、実施例３に係る推力制御バルブの弁棒の先端部を軸方向に直交する面で切った断面図である。なお、実施例３では、実施例１及び２と重複する記載を避けるべく、実施例１及び２と異なる部分についてのみ説明する。実施例２では、弁棒１６の先端部５１の大径部５４に、湾曲する矩形状の開口となる貫通孔５５を複数形成したが、実施例３では、弁棒１６の先端部５１の大径部５４に、円形の開口となる貫通孔６１を複数形成している。以下、実施例３に係る推力制御バルブ６０について説明する。

図６に示すように、実施例３に係る推力制御バルブ６０の弁棒１６において、先端部５１の大径部５４には、ノズル部２２へ向けて作動ガスＧが流通するガス流通部として機能する複数の貫通孔６１が形成されている。各貫通孔６１は、大径部５４に対し、上流側から下流側に亘って軸方向に貫通形成されている。また、各貫通孔６１は、軸方向から見た断面において、円形状の開口となっており、小径部５３の外径と大径部５４の外径との間に形成されている。そして、複数の貫通孔６１は、大径部５４の周方向に沿って並んで形成されている。このとき、複数の貫通孔６１は、その内径が同径となっている。

以上のように、実施例３の構成によれば、弁体１５の弁座面Ｐ１と弁棒１６の被弁座面Ｐ５との間が離れることで、小径部５３が絞り部２１から出現し、これにより、複数の貫通孔６１が開放される。このため、弁体１５の弁座面Ｐ１と弁棒１６の被弁座面Ｐ５との間を流れる作動ガスＧを、複数の貫通孔６１に好適に流入させることができる。

また、実施例３の構成によれば、円形状の開口となる貫通孔６１の内径を、作動ガスＧの噴射量に応じた内径にすることで、作動ガスＧの噴射量を適宜調整することが可能となる。

次に、図７を参照して、実施例４に係る推力制御バルブ７０について説明する。図７は、実施例４に係る推力制御バルブの弁棒の先端部を軸方向に直交する面で切った断面図である。なお、実施例４では、実施例１から３と重複する記載を避けるべく、実施例１から３と異なる部分についてのみ説明する。実施例３では、弁棒１６の先端部５１の大径部５４に形成した円形状の開口となる複数の貫通孔６１の内径が同径となっていたが、実施例４では、複数の貫通孔６１の内径が異径となっている。以下、実施例４に係る推力制御バルブ７０について説明する。

図４を参照すると、ガス噴射通路Ｌには、作動ガスＧをガス噴射通路Ｌ内に流入させるガス流入口７１が接続されている。ガス流入口７１は、弁体１５の軸心に対して、径方向から作動ガスＧが流入するように接続されている。

図７に示すように、実施例４に係る推力制御バルブ７０の弁棒１６において、先端部５１の大径部５４に貫通形成される複数の貫通孔６１は、ガス流入口７１に最も近い貫通孔６１が最も小径の内径となる貫通孔６１ａとなっており、ガス流入口７１に最も遠い貫通孔６１が最も大径の内形となる貫通孔６１ｂとなっている。そして、他の複数の貫通孔６１は、最も小径となる貫通孔６１ａから最も大径となる貫通孔６１ｂへ向かうにつれて、内径が徐々に大きくなっている。

以上のように、実施例４の構成によれば、ガス流入口７１が形成される位置を考慮して、ガス流入口７１に近いほうの貫通孔６１の内径を小さくし、ガス流入口７１に遠いほうの貫通孔６１の内径を大きくすることができる。このため、ガス流入口７１から流入する作動ガスＧのガス噴射通路Ｌ内における分布が不均一であっても、複数の貫通孔６１を通過してノズル部２２から噴射される作動ガスＧの噴射分布を均一にすることができる。

なお、実施例４では、実施例３の貫通孔６１に適用して説明したが、実施例１のＶ溝３１、または実施例２の貫通孔５５に適用してもよい。

次に、図８及び図９を参照して、実施例５に係る推力制御バルブ８０について説明する。図８は、実施例５に係る推力制御バルブを軸方向に沿って切った断面図である。図９は、実施例５に係る推力制御バルブの整流板を軸方向に直交する面で切った断面図である。なお、実施例５では、実施例１から４と重複する記載を避けるべく、実施例１から４と異なる部分についてのみ説明する。実施例５では、弁棒１６の弁部２６の上流側に整流板８１が取り付けられている。以下、実施例５に係る推力制御バルブ８０について説明する。

図８に示すように、弁棒１６は、弁部２６のガス流れ方向の上流側に設けられる整流板８１を有している。整流板８１は、円盤状に形成され、その外周面が、絞り部２１の上流側におけるガス噴射通路Ｌの内周面に摺接している。また、整流板８１は、ガス流入口７１の下流側に配置されている。図９に示すように、整流板８１には、作動ガスＧが流通する複数の整流用貫通孔８２が形成されている。各整流用貫通孔８２は、整流板８１に対し、上流側から下流側に亘って軸方向に貫通形成されている。また、各整流用貫通孔８２は、軸方向から見た断面において、円形状の開口となっており、弁部２６の外周面とガス噴射通路Ｌの内周面との間に形成されている。そして、複数の整流用貫通孔８２は、整流板８１の周方向に沿って並んで形成されている。このとき、複数の整流用貫通孔８２は、その内径が同径となっている。

以上のように実施例５の構成によれば、弁体１５の弁座面Ｐ１と弁棒１６の被弁座面Ｐ５との間との間に向かう作動ガスＧを、整流板８１により整流することができるため、弁座面Ｐ１と被弁座面Ｐ５との間を通過して噴射される作動ガスＧの噴射分布をより均一にすることができる。

なお、実施例５では、整流板８１に形成される複数の整流用貫通孔８２を同径としたが、ガス流入口７１が形成される位置を考慮して、ガス流入口７１に近いほうの整流用貫通孔８２の内径を小さくし、ガス流入口７１に遠いほうの整流用貫通孔８２の内径を大きくしてもよい。また、整流板８１は、実施例５に限らず、実施例１から４のいずれに適用してもよい。

次に、図１０を参照して、実施例６に係る推力制御バルブ９０について説明する。図１０は、実施例６に係る推力制御バルブの弁棒の先端部を軸方向に直交する面で切った断面図である。なお、実施例６では、実施例１から５と重複する記載を避けるべく、実施例１から５と異なる部分についてのみ説明する。実施例２では、弁棒１６の先端部５１の大径部５４に複数の貫通孔５５を貫通形成したが、実施例６では、弁棒１６の先端部５１の大径部５４にガス流通溝９１を形成している。以下、実施例６に係る推力制御バルブ９０について説明する。

図１０に示すように、実施例６に係る推力制御バルブ９０の弁棒１６において、先端部５１の大径部５４には、ノズル部２２へ向けて作動ガスＧが流通するガス流通部として機能する複数のガス流通溝９１が形成されている。各ガス流通溝９１は、大径部５４の外周面に対し、上流側から下流側に亘って軸方向に形成されている。また、各ガス流通溝９１は、軸方向から見た断面において、凹状に没入する形状となっている。そして、複数のガス流通溝９１は、大径部５４の周方向に沿って並んで形成されている。

以上のように、実施例６の構成によれば、弁体１５の弁座面Ｐ１と弁棒１６の被弁座面Ｐ５との間が離れることで、小径部５３が絞り部２１から出現し、これにより、複数のガス流通溝９１が開放される。このため、弁体１５の弁座面Ｐ１と弁棒１６の被弁座面Ｐ５との間を流れる作動ガスＧを、複数のガス流通溝９１に好適に流入させることができる。

また、実施例６の構成によれば、ガス流通溝９１の形状を、作動ガスＧの噴射量に応じた形状にすることで、作動ガスＧの噴射量を適宜調整することが可能となる。

１ 飛翔体
４ ノーズコーン
５ 頭部体
１０ 推力制御バルブ
１５ 弁体
１６ 弁棒
２１ 絞り部
２２ ノズル部
２５ 先端部
２６ 弁部
３１ Ｖ溝
３２ 突起部
３３ 閉塞部
５０ 推力制御バルブ（実施例２）
５１ 先端部（実施例２）
５３ 小径部
５４ 大径部
５５ 貫通孔
６０ 推力制御バルブ（実施例３）
６１ 貫通孔（実施例３）
７０ 推力制御バルブ（実施例４）
７１ ガス流入口
８０ 推力制御バルブ（実施例５）
８１ 整流板
８２ 整流用貫通孔
９０ 推力制御バルブ（実施例６）
９１ ガス流通溝
Ｌ ガス噴射通路
Ｇ 作動ガス
ｄ 閉塞部の長さ
Ｐ１ 弁座面
Ｐ２ 被案内面
Ｐ３ ノズル面
Ｐ４ 案内面
Ｐ５ 被弁座面

Claims (12)

1. 噴射される作動ガスが流通するガス噴射通路が形成され、前記ガス噴射通路に弁座面が形成される弁体と、
   前記ガス噴射通路の内部に設けられ、前記弁座面に当接する被弁座面を有する弁棒と、を備え、
   前記弁棒の外周面には、前記弁体の前記ガス噴射通路の内周面に接する案内面が形成され、
   前記案内面は、前記作動ガスのガス流れ方向において、前記被弁座面の下流側に形成されていることを特徴とする推力制御バルブ。
2. 前記弁棒は、前記案内面が形成される前記被弁座面の下流側の先端部に、前記作動ガスが流通するガス流通部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の推力制御バルブ。
3. 前記ガス流通部は、上流側を頂部とし、前記頂部から下流側に向かって広がるＶ溝であることを特徴とする請求項２に記載の推力制御バルブ。
4. 前記ガス流通部は、前記弁棒の中心を通るように交差させた複数の前記Ｖ溝であることを特徴とする請求項３に記載の推力制御バルブ。
5. 前記先端部は、前記Ｖ溝の頂部と前記被弁座面との間に設けられる閉塞部を有していることを特徴とする請求項３または４に記載の推力制御バルブ。
6. 前記ガス流通部は、前記ガス流れ方向の上流側から下流側に亘って、前記先端部に貫通形成される貫通孔であることを特徴とする請求項２に記載の推力制御バルブ。
7. 前記貫通孔は、前記ガス流れ方向に直交する面で切った断面が、前記案内面に沿って湾曲する矩形であることを特徴とする請求項６に記載の推力制御バルブ。
8. 前記貫通孔は、前記ガス流れ方向に直交する面で切った断面が、円形であることを特徴とする請求項６に記載の推力制御バルブ。
9. 前記ガス流通部は、前記ガス流れ方向の上流側から下流側に亘って前記先端部の外周面に形成された溝であることを特徴とする請求項２に記載の推力制御バルブ。
10. 前記ガス噴射通路には、前記作動ガスを前記ガス噴射通路内に流入させるガス流入口が接続されており、
    前記ガス流入口に近いほうの前記ガス流通部の流路面積は、前記ガス流入口に遠いほうの前記ガス流通部の流路面積に比して小さいことを特徴とする請求項２から９のいずれか１項に記載の推力制御バルブ。
11. 前記ガス流れ方向において、前記被弁座面の上流側に設けられ、前記ガス噴射通路内を流れる前記作動ガスを整流する整流板をさらに備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の推力制御バルブ。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の推力制御バルブを備えることを特徴とする飛翔体。
    

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