JP6307345B2 - Multi-pulse rocket motor and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、2以上の推進薬を有し、共通の噴射ノズルから推進ガスを噴射するマルチパルスロケットモータとその製造方法に関する。 The present invention relates to a multi-pulse rocket motor having two or more propellants and injecting propulsion gas from a common injection nozzle and a method for manufacturing the same.
マルチパルスロケットモータとは、複数の固体推進薬を内蔵し、各固体推進薬を異なるタイミングで燃焼させて推力を発生させるロケットモータである。かかるマルチパルスロケットモータは、例えば、特許文献1〜6に開示されている。 A multi-pulse rocket motor is a rocket motor that contains a plurality of solid propellants and generates thrust by burning each solid propellant at different timings. Such multi-pulse rocket motors are disclosed in, for example, Patent Documents 1 to 6.
マルチパルスロケットモータは、複数の固体推進薬、複数の着火装置、単一の圧力容器、及び噴射ノズルを備える。
複数の固体推進薬は、耐熱性を有する隔膜部材により互いに仕切られ、同一の圧力容器内に隣接して内蔵されている。各固体推進薬は、それぞれに設けられた着火装置により、異なるタイミングで着火し燃焼する。
The multi-pulse rocket motor includes a plurality of solid propellants, a plurality of ignition devices, a single pressure vessel, and an injection nozzle.
The plurality of solid propellants are partitioned from each other by a heat-resistant diaphragm member, and are embedded adjacently in the same pressure vessel. Each solid propellant is ignited and burned at different timings by an ignition device provided for each solid propellant.
先に着火された固体推進薬(以下、第1推進薬)が燃焼中に、後で着火される固体推進薬(以下、第2推進薬)が着火しないことが必要である。
そのため、未着火の第2推進薬は、耐熱性の高い隔膜部材により第1推進薬の燃焼火炎から仕切られ、着火しないようになっている。
It is necessary that the solid propellant (hereinafter referred to as the second propellant) ignited later does not ignite while the solid propellant (hereinafter referred to as the first propellant) ignited first is burning.
Therefore, the unignited second propellant is partitioned from the combustion flame of the first propellant by a highly heat-resistant diaphragm member so that it does not ignite.
その後、未着火であった第2推進薬を異なるタイミングで着火させる。この際、第2推進薬を第1推進薬から仕切っていた隔膜部材を燃焼圧で破断し、燃焼ガスが噴射ノズルから噴射する。
また隔膜部材が燃焼圧で破断する際には、予め設定した脆弱部で破断し、かつその破片が飛散しない必要がある。
Thereafter, the second propellant that has not been ignited is ignited at different timings. At this time, the diaphragm member that partitions the second propellant from the first propellant is broken by the combustion pressure, and the combustion gas is injected from the injection nozzle.
Further, when the diaphragm member is broken by the combustion pressure, it is necessary that the diaphragm member is broken at a preset weak portion and the fragments do not scatter.
そのため、隔膜部材は、特に応力が高くなる圧力容器への固定部分(前端部と後端部)の強度を高めていた。 For this reason, the diaphragm member has increased the strength of the fixed portion (front end portion and rear end portion) to the pressure vessel where stress is particularly high.
例えば、特許文献4のパルスロケットモータでは、第2推進薬は、圧力容器の先端部内面に固定された中空筒形状である。中空筒形状の第2推進薬の内面と後端面が一体に形成された隔膜部材により覆われ、隔膜部材の前端部と後端部が金属製の隔膜保持金具に加硫接着されている。
後端部の隔膜保持金具は、第2推進薬の後端面を覆う中空円板状の隔膜部材(以下、「後端隔膜」と呼ぶ)の外周面内へ半径方向内方に延びる凸部を有しており、この凸部が後端隔膜に加硫接着され、隔膜保持金具の外周部が、圧力容器にボルト等で結合される。
For example, in the pulse rocket motor of Patent Document 4, the second propellant has a hollow cylindrical shape fixed to the inner surface of the distal end portion of the pressure vessel. The inner surface and the rear end surface of the hollow cylinder-shaped second propellant are covered with an integrally formed diaphragm member, and the front end portion and the rear end portion of the diaphragm member are vulcanized and bonded to a metal diaphragm holding metal fitting.
The diaphragm holding metal fitting at the rear end includes a convex portion extending radially inward into the outer peripheral surface of a hollow disk-shaped diaphragm member (hereinafter referred to as “rear end diaphragm”) covering the rear end surface of the second propellant. The convex portion is vulcanized and bonded to the rear end diaphragm, and the outer peripheral portion of the diaphragm holding metal fitting is coupled to the pressure vessel with a bolt or the like.
隔膜部材が燃焼圧で破断する際に、後端隔膜は燃焼圧により後方に膨らみ、その外周部は後方に曲がる。
この際、隔膜保持金具は可撓性がない金属製であることから、燃焼圧を受けた後端隔膜の外周部が隔膜保持金具の凸部先端部で折れ曲がり、その部分から破断するおそれがあった。その場合、後端隔膜が根元から脱落し、燃焼形態が不安定となりロケットモータの性能が低下すると共に、噴射ノズルが詰まる可能性もあった。
When the diaphragm member is broken by the combustion pressure, the rear end diaphragm swells rearward due to the combustion pressure, and the outer peripheral portion bends rearward.
At this time, since the diaphragm holding metal fitting is made of a metal having no flexibility, there is a possibility that the outer peripheral portion of the rear end diaphragm subjected to the combustion pressure bends at the tip of the convex portion of the diaphragm holding metal fitting and breaks from the portion. It was. In this case, the rear end membrane has fallen from the base, the combustion form becomes unstable, the performance of the rocket motor is lowered, and the injection nozzle may be clogged.
また、隔膜保持金具が金属製であるため、これを取り付ける圧力容器も金属製となり、隔膜保持金具、圧力容器、及びこれらを結合するボルト等の重量が大きくなり、パルスロケットモータの全体重量が大きく、かつ結合構造が複雑となる問題点があった。 Moreover, since the diaphragm holding metal fitting is made of metal, the pressure vessel to which it is attached is also made of metal, and the weight of the diaphragm holding fitting, the pressure vessel, and the bolts connecting them increases, and the overall weight of the pulse rocket motor increases. In addition, there is a problem that the bonding structure becomes complicated.
本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、圧力容器の先端部内面に固定された推進薬を着火させ隔膜部材が燃焼圧で破断する際に、推進薬の後端面を覆う隔膜部材の外周部の強度を高め外周部からの破断を防止することができ、かつ全体重量を低減することができるマルチパルスロケットモータとその製造方法を提供することにある。 The present invention has been developed to solve the above-described problems. That is, the object of the present invention is to increase the strength of the outer peripheral portion of the diaphragm member covering the rear end surface of the propellant when the propellant fixed to the inner surface of the front end portion of the pressure vessel is ignited and the diaphragm member is broken by the combustion pressure. An object of the present invention is to provide a multi-pulse rocket motor that can prevent breakage from the part and reduce the overall weight, and a method for manufacturing the same.
本発明によれば、外周面が第1断熱材で覆われ圧力容器内の後段に設けられた中空筒形状の第1推進薬と、
前面と外周面が第2断熱材で覆われ前記圧力容器内の前段に設けられた中空筒形状の第2推進薬と、
前記第2推進薬の内面と後端面を覆い第1推進薬及び第2推進薬の燃焼火炎に耐える耐熱性と気密性及び可撓性を有する隔膜部材と、を備え、
前記隔膜部材は、前端部が圧力容器に固定され第2推進薬の内面に沿って後方に延びる中空円筒形の円筒膜部と、円筒膜部の後端に一体的に連結され第2推進薬の後端面に沿って半径方向外方に延びる中空円板状のリング膜部とを有し、
前記リング膜部は、その外方端に第1断熱材と第2断熱材の間に挟持された後端保持部を有し、
前記後端保持部から半径方向内方までのリング膜部の内部に高張力クロス材が一体加硫成型されており、
該高張力クロス材は、第2推進薬の燃焼圧によるリング膜部の変形に追従可能な可撓性を有し、かつ前記燃焼圧により発生する引張力に耐える引張強さを有する、ことを特徴とするマルチパルスロケットモータが提供される。
According to the present invention, the hollow cylinder-shaped first propellant whose outer peripheral surface is covered with the first heat insulating material and provided in the subsequent stage in the pressure vessel,
A hollow cylinder-shaped second propellant having a front surface and an outer peripheral surface covered with a second heat insulating material and provided in a preceding stage in the pressure vessel;
A diaphragm member that covers an inner surface and a rear end surface of the second propellant and has heat resistance, airtightness, and flexibility to withstand a combustion flame of the first propellant and the second propellant,
The diaphragm member includes a hollow cylindrical cylindrical membrane portion whose front end is fixed to the pressure vessel and extends rearward along the inner surface of the second propellant, and a second propellant integrally connected to the rear end of the cylindrical membrane portion. A hollow disc-shaped ring membrane portion extending radially outward along the rear end surface of
The ring film portion has a rear end holding portion sandwiched between the first heat insulating material and the second heat insulating material at an outer end thereof,
A high-tensile cloth material is integrally vulcanized and molded inside the ring film part from the rear end holding part to the radially inner side,
The high-tensile cloth material has flexibility capable of following the deformation of the ring film portion due to the combustion pressure of the second propellant, and has a tensile strength that can withstand the tensile force generated by the combustion pressure. A featured multi-pulse rocket motor is provided.
前記第1断熱材及び第2断熱材は、その境界面にそれぞれ軸方向内方に延びる円筒形の第1凹部と第2凹部を有し、
前記後端保持部は、前記第1凹部と第2凹部にそれぞれ嵌合し接着された円筒形の第1凸部と第2凸部を有する。
The first heat insulating material and the second heat insulating material each have a cylindrical first concave portion and a second concave portion that extend inward in the axial direction at the boundary surfaces thereof,
The rear end holding portion has a cylindrical first convex portion and a second convex portion that are fitted and bonded to the first concave portion and the second concave portion, respectively.
前記高張力クロス材は、繊維が同一方向に並ぶ複数の単一方向クロス材であり、
各単一方向クロス材は、後端保持部から半径方向内方までのリング膜部の内部に周方向に均等配置され、かつ繊維方向が半径方向に配向されている。
The high-tensile cloth material is a plurality of unidirectional cloth materials in which fibers are arranged in the same direction,
Each unidirectional cloth member is uniformly arranged in the circumferential direction inside the ring film part from the rear end holding part to the radially inner side, and the fiber direction is oriented in the radial direction.
前記隔膜部材は、その一部に他の部分よりも脆弱な脆弱部を有する。 The said diaphragm member has a weak part weaker than another part in the one part.
前記隔膜部材は、EPDMゴムからなり、
前記高張力クロス材は、炭素繊維、又はガラス繊維である。
The diaphragm member is made of EPDM rubber,
The high tension cloth material is carbon fiber or glass fiber.
また本発明によれば、外周面が第1断熱材で覆われ圧力容器内の後段に設けられた中空筒形状の第1推進薬と、
前面と外周面が第2断熱材で覆われ前記圧力容器内の前段に設けられた中空筒形状の第2推進薬と、
前記第2推進薬の内面と後端面を覆い第1推進薬及び第2推進薬の燃焼火炎に耐える耐熱性と気密性及び可撓性を有する隔膜部材と、を準備し、
前記隔膜部材は、第2推進薬の内面に沿って後方に延びる中空円筒形の円筒膜部と、円筒膜部の後端に一体的に連結され第2推進薬の後端面に沿って半径方向外方に延びる中空円板状のリング膜部とを有し、
前記リング膜部の外方端に高張力クロス材を一体加硫成型して後端保持部を設け、
該高張力クロス材は、第2推進薬の燃焼圧によるリング膜部の変形に追従可能な可撓性を有し、かつ前記燃焼圧により発生する引張力に耐える引張強さを有しており、
前記円筒膜部の前端部を圧力容器に固定し、前記後端保持部を第1断熱材と第2断熱材の間に挟持する、ことを特徴とするマルチパルスロケットモータの製造方法が提供される。
According to the present invention, the hollow cylinder-shaped first propellant, the outer peripheral surface of which is covered with the first heat insulating material and provided in the rear stage in the pressure vessel,
A hollow cylinder-shaped second propellant having a front surface and an outer peripheral surface covered with a second heat insulating material and provided in a preceding stage in the pressure vessel;
Preparing a diaphragm member covering the inner surface and the rear end surface of the second propellant and having heat resistance, airtightness and flexibility to withstand the combustion flame of the first propellant and the second propellant;
The diaphragm member includes a hollow cylindrical cylindrical membrane portion extending rearward along the inner surface of the second propellant, and a radial direction along the rear end surface of the second propellant integrally connected to the rear end of the cylindrical membrane portion. A hollow disc-shaped ring membrane portion extending outwardly,
High-strength cloth material is integrally vulcanized and molded at the outer end of the ring membrane portion to provide a rear end holding portion,
The high-tensile cloth material is flexible enough to follow the deformation of the ring membrane due to the combustion pressure of the second propellant, and has a tensile strength that can withstand the tensile force generated by the combustion pressure. ,
There is provided a method of manufacturing a multi-pulse rocket motor, wherein a front end portion of the cylindrical membrane portion is fixed to a pressure vessel, and the rear end holding portion is sandwiched between a first heat insulating material and a second heat insulating material. The
上記本発明の装置と方法によれば、第2推進薬の内面と後端面を覆う隔膜部材を備えているので、複数の固体推進薬(第1推進薬と第2推進薬)を異なるタイミングで燃焼させて推力を発生させることができる。 According to the apparatus and method of the present invention, since the diaphragm member covering the inner surface and the rear end surface of the second propellant is provided, a plurality of solid propellants (the first propellant and the second propellant) are supplied at different timings. It can be burned to generate thrust.
また、隔膜部材が円筒膜部とリング膜部とからなり、リング膜部の後端保持部が一体加硫成型された高張力クロス材を内蔵する。高張力クロス材は、第2推進薬の燃焼圧によるリング膜部の変形に追従可能な可撓性を有し、かつ前記燃焼圧により発生する引張力に耐える引張強さを有する。従って、圧力容器の先端部内面に固定された第2推進薬を着火させ隔膜部材の一部(例えば脆弱部)が燃焼圧で破断するまでに、第2推進薬の後端面を覆う後端保持部の外周部の強度を高め外周部からの破断を防止することができる。 Further, the diaphragm member is composed of a cylindrical membrane portion and a ring membrane portion, and the rear end holding portion of the ring membrane portion incorporates a high-tensile cloth material integrally molded. The high-tensile cloth material has flexibility capable of following the deformation of the ring film portion due to the combustion pressure of the second propellant, and has a tensile strength that can withstand the tensile force generated by the combustion pressure. Therefore, the second propellant fixed to the inner surface of the front end of the pressure vessel is ignited and the rear end holding the rear end surface of the second propellant is retained until a part of the diaphragm member (for example, the fragile portion) is broken by the combustion pressure. It is possible to increase the strength of the outer peripheral portion of the portion and prevent breakage from the outer peripheral portion.
さらに、本発明の構成によれば、後端保持部を耐熱性の高いゴム(例えばEPDMゴム)と高張力クロス材で構成するので、金属製と比較して後端保持部を軽量化できる。また、後端保持部は圧力容器に固定されないので、圧力容器を軽量な繊維強化プラスチック(例えばCFRP)で構成することができる。従って、ロケットモータの全体重量を低減することができる。 Furthermore, according to the configuration of the present invention, the rear end holding portion is made of rubber having high heat resistance (for example, EPDM rubber) and a high-tensile cloth material, so that the rear end holding portion can be reduced in weight compared to a metal. Further, since the rear end holding part is not fixed to the pressure vessel, the pressure vessel can be made of a lightweight fiber reinforced plastic (for example, CFRP). Therefore, the overall weight of the rocket motor can be reduced.
以上より、従来の金属製の隔膜保持金具が不要になり構造重量が低減するうえ、構造が単純となり部品点数を減少することができる。
また、リング膜部の後端保持部が一体加硫成型された高張力クロス材を内蔵するので、第2推進薬の燃焼中にリング膜部が脱落する懸念がなくなる。
As described above, the conventional metal diaphragm holding metal fitting is not required, the structure weight is reduced, the structure is simplified, and the number of parts can be reduced.
Further, since the rear end holding portion of the ring membrane portion incorporates a high-strength cloth material integrally molded, there is no fear that the ring membrane portion falls off during the combustion of the second propellant.
本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図1は、本発明によるマルチパルスロケットモータMの全体構成図である。
この図において、本発明のマルチパルスロケットモータMは、圧力容器10、第1推進薬20、第2推進薬22、及び隔膜部材30(サーマルバリア)を備える。
この図において、Z−ZはマルチパルスロケットモータMの中心軸である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a multi-pulse rocket motor M according to the present invention.
In this figure, the multi-pulse rocket motor M of the present invention includes a
In this figure, ZZ is the central axis of the multi-pulse rocket motor M.
圧力容器10は、第1推進薬20及び第2推進薬22を内蔵する中空円筒形のモータケース12と、モータケース12の前部(図で左側)を閉鎖する頭部閉鎖体14と、モータケース12の後部(図で右側)に取り付けられた噴射ノズル18とを有する。
The
モータケース12は、この例では、フィラメント・ワインディング法(Filament Winding)によるCFRP(炭素繊維で強化したエポキシ樹脂)からなる。
In this example, the
頭部閉鎖体14は、この例ではチタン、マルエージング鋼、D6AC鋼、クロムモリブデン鋼等の金属製である。
頭部閉鎖体14の中心軸上には、第1イグナイタ15が取り付けられており、第1推進薬20を任意のタイミングで着火し、燃焼させる。第1推進薬20の燃焼ガスG1(図5参照)は、第1推進薬20の中央開口を介して噴射ノズル18から後方(図で右方)へ噴出され、推力を発生させる。
In this example, the
A
隔膜部材30は、第2推進薬22の内面と後端面を覆い、第1推進薬20の燃焼ガスG1による第2推進薬22の着火を防止する。隔膜部材30は、好ましくは、第1推進薬20及び第2推進薬22の燃焼火炎に耐える耐熱性と気密性及び可撓性を有するEPDMゴム(エチレン・プロピレン・ジエン系ゴム:Rubber、Ethylene−Propylene−Diene)からなる。
The
第1推進薬20は中空筒形状であり、その外周面が第1断熱材21で覆われ、圧力容器10内の後段に設けられている。第1推進薬20は、先に燃焼するコンポジット推進薬である。第1推進薬20の内孔は全域を断面円形としてもよいし、星形等の光芒断面を前後方向中央部から後方等、任意の位置に形成してもよい。
また、第1推進薬20は、Z軸に沿って直列に連結された複数の推進薬で構成してもよい。
The
The
第2推進薬22は中空筒形状であり、その前面と外周面が第2断熱材23で覆われ、圧力容器10内の前段に設けられている。第2推進薬22は、第1推進薬20より後に燃焼するコンポジット推進薬である。第2推進薬22の内孔断面は円形であり、第1推進薬20の内孔と隔膜部材30を介して連通している。
第1推進薬20と第2推進薬22は、同じ種類のコンポジット推進薬であっても、異なってもよい。
The
The
第1断熱材21と第2断熱材23は、好ましくは、第1推進薬20及び第2推進薬22の燃焼火炎に耐える耐熱性と気密性を有するEPDMゴムからなる。
The first
圧力容器10の前端部(頭部閉鎖体14)には、第2イグナイタ16が内蔵されており、第2推進薬22を任意のタイミングで着火し、燃焼させる。隔膜部材30は、第2推進薬22の燃焼ガスG2の燃焼圧により後述する脆弱部33が他の部分より先に破断するようになっている。
第2推進薬22の燃焼ガスG2は、隔膜部材30の破断部を通して噴射ノズル18から後方(図で右方)へ噴出され、推力を発生させる。
A
The combustion gas G2 of the
図2は、図1の部分拡大図である。
この図において、モータケース12は、第1断熱材21と第2断熱材23のまわりに直接巻き付けられたCFRP製の内管12aと、内管12aの外側に巻き付けられたCFRP製の外管12bとからなる。
この構成により、第1推進薬20と第2推進薬22の燃焼圧に耐える圧力容器10を金属製よりも軽量化することができる。
FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG.
In this figure, the
With this configuration, the
図2において、頭部閉鎖体14は、モータケース12の前端に固定されたリング状の口金14a(ボス)と、口金14aの内側に固定されたリング状のクロージャ14bと、クロージャ14bの中心孔に挿入された第1イグナイタ15とを有する。
また、クロージャ14bは、口金14aとの間に構成されたリング状空間である着火室B内に第2イグナイタ16を内蔵している。
In FIG. 2, the
Moreover, the
着火室Bと第2推進薬22とを仕切るクロージャ14bのリング状部分Cには、軸方向に貫通する点火孔17aが周方向に間隔を隔てて複数設けられている。点火孔17aは、第2イグナイタ16で発生する着火火炎を第2推進薬22側に連通させる機能を有する。
The ring-shaped portion C of the
また、口金14aは、フランジ部Dを有する。フランジ部Dは、第2推進薬22の前面に位置する第2断熱材23と点火孔17aとの間に半径方向内方へ延びる。またこのフランジ部Dの内方端は、テーパ内面又は円筒内面となっており、隔膜部材30の外面との間に環状隙間17bを形成する。
さらに、隔膜部材30の外面と第2推進薬22の内面との間には、筒状隙間19が形成されている。
The base 14 a has a flange portion D. The flange portion D extends inward in the radial direction between the second
Further, a
この構成により、第2イグナイタ16で発生する着火火炎を、点火孔17aと環状隙間17bを介して筒状隙間19に連通させ、第2推進薬22を内面から着火、燃焼させることができる。
With this configuration, the ignition flame generated in the
図3は、隔膜部材30の単体側面図である。
図2、図3において、隔膜部材30は、中空円筒形の円筒膜部32と、中空円板状のリング膜部34とを有する。
FIG. 3 is a single side view of the
2 and 3, the
中空円筒形の円筒膜部32は、前端部が圧力容器10の頭部閉鎖体14に固定され、第2推進薬22の内面に沿って後方に延びる。円筒膜部32の前端部には中空円筒形の固定用リング31が一体加硫成型により取り付けられている。固定用リング31の前面には複数のねじ穴が設けられ、このねじ穴と螺合する複数のボルトにより頭部閉鎖体14のクロージャ14bに固定されている。
The front end portion of the hollow cylindrical
中空円板状のリング膜部34は、円筒膜部32の後端に一体的に連結され第2推進薬22の後端面に沿って半径方向外方に延びる。この例において、リング膜部34は、Z軸に直交しているが斜めであってもよい。
The hollow disk-shaped
また隔膜部材30は、その一部に他の部分よりも脆弱な脆弱部33を有する。脆弱部33は、円筒膜部32又はリング膜部34の一部であり、その他の部分(円筒膜部32及びリング膜部34)より脆弱であり、第2推進薬22を着火させた際の燃焼圧により、他の部分より先に破断するようになっている。
Moreover, the
図4は、図2の部分拡大図である。
図4において、リング膜部34は、その外方端に第1断熱材21と第2断熱材23の間に挟持された後端保持部35を有する。
第1断熱材21及び第2断熱材23は、その境界面にそれぞれ軸方向内方に延びる円筒形の第1凹部21aと第2凹部23aを有する。また後端保持部35は、第1凹部21aと第2凹部23aにそれぞれ嵌合し接着された円筒形の第1凸部35aと第2凸部35bを有する。
第1凹部21aと第2凹部23aの深さ、及び第1凸部35aと第2凸部35bの長さは、後端保持部35に作用する燃焼圧力に耐える接着面積を有する。
FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG.
In FIG. 4, the
The 1st
The depths of the
後端保持部35から半径方向内方までのリング膜部34の内部には、高張力クロス材36が一体加硫成型されている。高張力クロス材36は、第2推進薬22の燃焼圧によるリング膜部34の変形に追従可能な可撓性を有し、かつ第2推進薬22の燃焼圧により発生する引張力に耐える引張強さを有する。
高張力クロス材36の半径方向内方端の位置は、後端保持部35の外周部の強度を高められるように設定されている。
高張力クロス材36は、好ましくは、炭素繊維、ケブラー繊維(登録商標)、又はガラス繊維である。
A high-
The position of the radially inner end of the high-
The high-
高張力クロス材36は、繊維が同一方向に並ぶ複数の単一方向クロス材である。
また各単一方向クロス材は、後端保持部35から半径方向内方までのリング膜部34の内部に周方向に均等配置され、かつ繊維方向が半径方向に配向されている。
The high-
The unidirectional cloth members are equally arranged in the circumferential direction inside the
次に上述したマルチパルスロケットモータMの製造方法を説明する。
(1)初めに上述した第1推進薬20、第2推進薬22、及び隔膜部材30を準備する。
圧力容器10のモータケース12は、好ましくは、フィラメント・ワインディング法によるCFRPで構成する。
(2)リング膜部34の外方端に上述した高張力クロス材36を一体加硫成型して後端保持部35を設ける。
(3)円筒膜部32の前端部を圧力容器10の頭部閉鎖体14に固定し、リング膜部34の後端保持部35を第1断熱材21と第2断熱材23の間に挟持する。
上述した製造方法により、後端保持部35の強度を高め、かつ後端保持部35及び圧力容器10を軽量化できる。
Next, a manufacturing method of the above-described multi-pulse rocket motor M will be described.
(1) First, the
The
(2) The rear
(3) The front end portion of the
By the manufacturing method described above, the strength of the rear
図5は、本発明によるマルチパルスロケットモータMの作動説明図である。
この図において、(A)(B)は第1推進薬20の燃焼中と燃焼後、(C)(D)は第2推進薬22の着火時と燃焼中を示している。
FIG. 5 is an operation explanatory view of the multi-pulse rocket motor M according to the present invention.
In this figure, (A) and (B) show during combustion of the
図5(A)において、第1イグナイタ15が点火されることで、第1推進薬20の燃焼が開始される。燃焼は第1推進薬20の内孔内周面から生じていき、燃焼ガスG1は噴射ノズル18を通って大気中に噴射される。これによりマルチパルスロケットモータMは第1パルスによる推力を得る。
In FIG. 5A, the
このとき、第2推進薬22の内面と後端面は隔膜部材30により覆われていることで、第1イグナイタ15の点火時の着火火炎や第1推進薬20の燃焼ガスG1が侵入することはない。
At this time, since the inner surface and the rear end surface of the
図5(B)に示すように、第1推進薬20の全てが燃焼し終えることで、第1パルスは終了する。
As shown in FIG. 5B, the first pulse ends when all of the
図5(C)において、任意のタイミングで第2イグナイタ16が点火されると、第2イグナイタ16で発生した着火火炎が、点火孔17aと環状隙間17bを介して隔膜部材30の外面と第2推進薬22の内面との間の筒状隙間19に流入する。筒状隙間19に流入した着火火炎は、第2推進薬22を内面から着火・燃焼させ、燃焼ガスG2を発生させる。この燃焼ガスG2の燃焼圧により、隔膜部材30の円筒膜部32は内側に変形し、リング膜部34は後方に変形する。
In FIG. 5C, when the
図5(D)において、脆弱部33(図4参照)は、第2推進薬22を着火させた際の燃焼圧により、他の部分より先に破断する。この破断後、燃焼ガスG2により円筒膜部32は軸心側に座屈し、リング膜部34は後方側に湾曲して、燃焼ガスG2が噴射ノズル18を通って大気中に噴射される。
この際、隔膜部材30は燃焼ガスG2によりその表面を焼失するが、脱落を防止するため燃焼しない層を一定量以上残すように厚さが設定されている。そのため、隔膜部材30が脱落すること無く、第2推進薬22が燃焼を継続し、第2推進薬22の全てが燃焼して、第2パルスは終了する。
In FIG. 5D, the fragile portion 33 (see FIG. 4) is broken before the other portion due to the combustion pressure when the
At this time, the surface of the
上述した本発明の装置と方法によれば、第2推進薬22の内面と後端面を覆う隔膜部材30を備えているので、第1推進薬20と第2推進薬22を異なるタイミングで燃焼させて推力を発生させることができる。
According to the apparatus and method of the present invention described above, since the
また、隔膜部材30が円筒膜部32とリング膜部34とからなり、リング膜部34の後端保持部35が一体加硫成型された高張力クロス材36を内蔵する。高張力クロス材36は、第2推進薬22の燃焼圧によるリング膜部34の変形に追従可能な可撓性を有し、かつその燃焼圧により発生する引張力に耐える引張強さを有する。従って、第2推進薬22を着火させ脆弱部33が燃焼圧で破断するまでに、後端保持部35の外周部の強度を高め外周部からの破断を防止することができる。
The
さらに、本発明によれば、後端保持部35を耐熱性の高いゴム(例えばEPDMゴム)と高張力クロス材36で構成するので、金属製と比較して後端保持部35を軽量化できる。また、後端保持部35は圧力容器10に固定されないので、圧力容器10を軽量な繊維強化プラスチック(例えばCFRP)で構成することができる。従って、ロケットモータの全体重量を低減することができる。
Furthermore, according to the present invention, the rear
以上より、従来の金属製の隔膜保持金具が不要になり構造重量が低減するうえ、構造が単純となり部品点数を減少することができる。
また、リング膜部34の後端保持部35が一体加硫成型された高張力クロス材36を内蔵するので、第2推進薬22の燃焼中にリング膜部34が脱落する懸念を無くすことができる。
As described above, the conventional metal diaphragm holding metal fitting is not required, the structure weight is reduced, the structure is simplified, and the number of parts can be reduced.
Further, since the rear
なお本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Of course, a various change can be added in the range which does not deviate from the summary of this invention.
M マルチパルスロケットモータ、B 着火室、C リング状部分、
D フランジ部、G1、G2 燃焼ガス、10 圧力容器、12 モータケース、
12a 内管、12b 外管、14 頭部閉鎖体、14a 口金(ボス)、
14b クロージャ、15 第1イグナイタ、16 第2イグナイタ、
17a 点火孔、17b 環状隙間、18 噴射ノズル、19 筒状隙間、
20 第1推進薬、21 第1断熱材、21a 第1凹部、22 第2推進薬、
23 第2断熱材、23a 第2凹部、30 隔膜部材、31 固定用リング、
32 円筒膜部、33 脆弱部、34 リング膜部、35 後端保持部、
35a 第1凸部、35b 第2凸部、36 高張力クロス材
M multi-pulse rocket motor, B ignition chamber, C ring-shaped part,
D flange part, G1, G2 combustion gas, 10 pressure vessel, 12 motor case,
12a inner pipe, 12b outer pipe, 14 head closure, 14a mouthpiece (boss),
14b closure, 15 first igniter, 16 second igniter,
17a ignition hole, 17b annular gap, 18 injection nozzle, 19 cylindrical gap,
20 1st propellant, 21 1st heat insulating material, 21a 1st recessed part, 22 2nd propellant,
23 second heat insulating material, 23a second recess, 30 diaphragm member, 31 fixing ring,
32 cylindrical film part, 33 weak part, 34 ring film part, 35 rear end holding part,
35a 1st convex part, 35b 2nd convex part, 36 high tensile cloth material
Claims (6)
前面と外周面が第2断熱材で覆われ前記圧力容器内の前段に設けられた中空筒形状の第2推進薬と、
前記第2推進薬の内面と後端面を覆い第1推進薬及び第2推進薬の燃焼火炎に耐える耐熱性と気密性及び可撓性を有する隔膜部材と、を備え、
前記隔膜部材は、前端部が圧力容器に固定され第2推進薬の内面に沿って後方に延びる中空円筒形の円筒膜部と、円筒膜部の後端に一体的に連結され第2推進薬の後端面に沿って半径方向外方に延びる中空円板状のリング膜部とを有し、
前記リング膜部は、その外方端に第1断熱材と第2断熱材の間に挟持された後端保持部を有し、
前記後端保持部から半径方向内方までのリング膜部の内部に高張力クロス材が一体加硫成型されており、
該高張力クロス材は、第2推進薬の燃焼圧によるリング膜部の変形に追従可能な可撓性を有し、かつ前記燃焼圧により発生する引張力に耐える引張強さを有する、ことを特徴とするマルチパルスロケットモータ。 A hollow cylinder-shaped first propellant whose outer peripheral surface is covered with a first heat insulating material and is provided in a subsequent stage in the pressure vessel;
A hollow cylinder-shaped second propellant having a front surface and an outer peripheral surface covered with a second heat insulating material and provided in a preceding stage in the pressure vessel;
A diaphragm member that covers an inner surface and a rear end surface of the second propellant and has heat resistance, airtightness, and flexibility to withstand a combustion flame of the first propellant and the second propellant,
The diaphragm member includes a hollow cylindrical cylindrical membrane portion whose front end is fixed to the pressure vessel and extends rearward along the inner surface of the second propellant, and a second propellant integrally connected to the rear end of the cylindrical membrane portion. A hollow disc-shaped ring membrane portion extending radially outward along the rear end surface of
The ring film portion has a rear end holding portion sandwiched between the first heat insulating material and the second heat insulating material at an outer end thereof,
A high-tensile cloth material is integrally vulcanized and molded inside the ring film part from the rear end holding part to the radially inner side,
The high-tensile cloth material has flexibility capable of following the deformation of the ring film portion due to the combustion pressure of the second propellant, and has a tensile strength that can withstand the tensile force generated by the combustion pressure. A featured multi-pulse rocket motor.
前記後端保持部は、前記第1凹部と第2凹部にそれぞれ嵌合し接着された円筒形の第1凸部と第2凸部を有する、ことを特徴とする請求項1に記載のマルチパルスロケットモータ。 The first heat insulating material and the second heat insulating material each have a cylindrical first concave portion and a second concave portion that extend inward in the axial direction at the boundary surfaces thereof,
2. The multi-piece according to claim 1, wherein the rear end holding portion includes a cylindrical first convex portion and a second convex portion that are fitted and bonded to the first concave portion and the second concave portion, respectively. Pulse rocket motor.
各単一方向クロス材は、後端保持部から半径方向内方までのリング膜部の内部に周方向に均等配置され、かつ繊維方向が半径方向に配向されている、ことを特徴とする請求項1に記載のマルチパルスロケットモータ。 The high-tensile cloth material is a plurality of unidirectional cloth materials in which fibers are arranged in the same direction,
Each of the unidirectional cloth members is uniformly arranged in the circumferential direction inside the ring film part from the rear end holding part to the radially inner side, and the fiber direction is oriented in the radial direction. Item 4. The multi-pulse rocket motor according to Item 1.
前記高張力クロス材は、炭素繊維、又はガラス繊維である、ことを特徴とする請求項1に記載のマルチパルスロケットモータ。 The diaphragm member is made of EPDM rubber,
The high tension cloth material, the multi-pulse rocket motor according to claim 1, wherein the carbon fibers or glass fibers.
前面と外周面が第2断熱材で覆われ前記圧力容器内の前段に設けられた中空筒形状の第2推進薬と、
前記第2推進薬の内面と後端面を覆い第1推進薬及び第2推進薬の燃焼火炎に耐える耐熱性と気密性及び可撓性を有する隔膜部材と、を準備し、
前記隔膜部材は、第2推進薬の内面に沿って後方に延びる中空円筒形の円筒膜部と、円筒膜部の後端に一体的に連結され第2推進薬の後端面に沿って半径方向外方に延びる中空円板状のリング膜部とを有し、
前記リング膜部の外方端に高張力クロス材を一体加硫成型して後端保持部を設け、
該高張力クロス材は、第2推進薬の燃焼圧によるリング膜部の変形に追従可能な可撓性を有し、かつ前記燃焼圧により発生する引張力に耐える引張強さを有しており、
前記円筒膜部の前端部を圧力容器に固定し、前記後端保持部を第1断熱材と第2断熱材の間に挟持する、ことを特徴とするマルチパルスロケットモータの製造方法。
A hollow cylinder-shaped first propellant whose outer peripheral surface is covered with a first heat insulating material and is provided in a subsequent stage in the pressure vessel;
A hollow cylinder-shaped second propellant having a front surface and an outer peripheral surface covered with a second heat insulating material and provided in a preceding stage in the pressure vessel;
Preparing a diaphragm member covering the inner surface and the rear end surface of the second propellant and having heat resistance, airtightness and flexibility to withstand the combustion flame of the first propellant and the second propellant;
The diaphragm member includes a hollow cylindrical cylindrical membrane portion extending rearward along the inner surface of the second propellant, and a radial direction along the rear end surface of the second propellant integrally connected to the rear end of the cylindrical membrane portion. A hollow disc-shaped ring membrane portion extending outwardly,
High-strength cloth material is integrally vulcanized and molded at the outer end of the ring membrane portion to provide a rear end holding portion,
The high-tensile cloth material is flexible enough to follow the deformation of the ring membrane due to the combustion pressure of the second propellant, and has a tensile strength that can withstand the tensile force generated by the combustion pressure. ,
A method of manufacturing a multi-pulse rocket motor, wherein a front end portion of the cylindrical membrane portion is fixed to a pressure vessel, and the rear end holding portion is sandwiched between a first heat insulating material and a second heat insulating material.
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