JP6320161B2 - マルチパルスロケットモータとその製造方法 - Google Patents

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。

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。

特表平１１−５０３８０２号公報 特開２００８−２８０９６７号公報 特開２０１２−２５５３６２号公報 特開２０１３−７３２７号公報 特開２０１３−２９１００号公報 特開２０１３−２４０３４号公報

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。

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。

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。

例えば、特許文献５のパルスロケットモータでは、列理方向の第１ゴム層と列理直角方向の第２ゴム層を交互に積層した４層で隔膜部材を構成し、２枚の第１ゴム層を予め設定した同一平面上で突合せ、２枚の第２ゴム層を脆弱部と異なる同一平面上で突合せている。
隔膜部材の引張強度は、列理方向の第１ゴム層の方が列理直角方向の第２ゴム層より高く、ゴム層の突合せ部は非常に低いことが知られている。
従って、特許文献５の隔膜部材は、２枚の第１ゴム層を突合せた位置が他の部分より引張強度が低く、この部分が脆弱部となる。

しかし、特許文献５の脆弱部の引張強度は、実質的に突合せ部のない２枚の第２ゴム層の引張強度であり、隔膜部材全体の引張強度の数分の１（例えば約１／５）に固定される。
そのため、脆弱部の強度設定が困難であり、脆弱部が破断しやすく、第２推進薬の燃焼圧力以外の、第１推進薬の燃焼圧力や製造時の気密性確認時の圧力等により破断する可能性があった。
またこのような第２推進薬の燃焼圧力以外の荷重による破断を避けるために隔膜を厚くすると、構造重量の増大及び推進薬の充填量の減少により性能低下につながるおそれがあった。

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、予め設定した圧力範囲で予め設定した脆弱部を破断させ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。

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前記第１推進薬及び前記第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、その一部に他の部分よりも脆弱な脆弱部を有し、
前記脆弱部の強度は、列理方向が前記隔膜部材の前後方向である列理方向層、列理方向が前記隔膜部材の周方向である列理直交層、又は列理方向が前記前後方向及び周方向と相違する傾斜方向層のいずれか、或いはその組み合わせ、及び、突合せ部の数で設定され、
前記脆弱部は、前記第１推進薬の燃焼圧による第１引張力より高く、前記第２推進薬の燃焼圧による第２引張力よりも低い引張強度を有し、
前記隔膜部材は、ＥＰＤＭゴムからなり、前端部が前記圧力容器に固定され前記第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前記第２推進薬の後端面に沿って半径方向外方に延び、外方端が前記第１断熱材と前記第２断熱材の間に挟持された中空円板状のリング膜部とを有する、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。

前記隔膜部材は、繊維が混入された複数のゴム層を厚さ方向に積層した前記第２引張力よりも高い引張強度を有するゴム積層体であり、
前記脆弱部は、前記隔膜部材に交差する同一の破断面において、１又は複数のゴム層が突合せ部を有する。

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前記第１推進薬及び前記第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、
前記隔膜部材に、ＥＰＤＭゴムからなり、前端部が前記圧力容器に固定され前記第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前記第２推進薬の後端面に沿って半径方向外方に延び、外方端が前記第１断熱材と前記第２断熱材の間に挟持された中空円板状のリング膜部とを準備し、
前記隔膜部材の一部に他の部分よりも脆弱な脆弱部を設定し、
前記脆弱部の強度は、列理方向が前記隔膜部材の前後方向である列理方向層、列理方向が前記隔膜部材の周方向である列理直交層、又は列理方向が前記前後方向及び周方向と相違する傾斜方向層のいずれか、或いはその組み合わせ、及び、突合せ部の数で設定され、
前記脆弱部を、前記第１推進薬の燃焼圧による第１引張力より高く、前記第２推進薬の燃焼圧による第２引張力よりも低い引張強度に設定する、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。

前記隔膜部材を、繊維が混入された複数のゴム層を厚さ方向に積層した前記第２引張力よりも高い引張強度を有するゴム積層体で構成し、
前記脆弱部の前記隔膜部材に交差する同一の破断面に、１又は複数のゴム層の突合せ部を設ける。

上記本発明の装置と方法によれば、脆弱部の強度は、列理方向が隔膜部材の前後方向である列理方向層、列理方向が隔膜部材の周方向である列理直交層、又は列理方向が前記前後方向及び周方向と相違する傾斜方向層のいずれか、或いはその組み合わせ、及び、突合せ部の数で設定される。
従って、脆弱部が、第１推進薬の燃焼圧による第１引張力より高い引張強度を有するように設定できるので、第１推進薬の燃焼圧力や製造時の気密性確認時の圧力等による破断を防止できる。
また、脆弱部は、第２推進薬の燃焼圧による第２引張力よりも低い引張強度を有するように設定できるので、第２推進薬を第１推進薬と異なるタイミングで着火させ、この燃焼圧により、予め設定した脆弱部で破断させることができる。

従って、本発明によれば、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、予め設定した圧力範囲で予め設定した脆弱部を破断させることができる。

以上より、脆弱部の引張強度を第１引張力より高く、第２引張力よりも低く設定できるため、必要以上に隔膜部材を厚くすることを避け、構造重量の減少及び推進薬の充填量の増加による性能向上を達成できる。

本発明によるマルチパルスロケットモータの全体構成図である。 図１の部分拡大図である。 隔膜部材の単体側面図である。 本発明によるマルチパルスロケットモータの作動説明図である。 ゴム層が３層の場合の脆弱部の詳細構成図である。 ゴム層が４層の場合の脆弱部の詳細構成図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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軸に沿って直列の連結された複数の推進薬で構成してもよい。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

図２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。

後端保持部３５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は、好ましくは、炭素繊維、ケブラー繊維、又はガラス繊維である。

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。

図４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。

図４（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。

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。

図４（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。

図４（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。

図４（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。

図５、図６は、脆弱部３３の詳細構成図である。
脆弱部３３は、第１推進薬２０の燃焼圧による第１引張力Ｆ１より高く、第２推進薬２２の燃焼圧による第２引張力Ｆ２よりも低い引張強度（又は破断強度）を有する。以下、特に必要な場合を除き、引張強度又は破断強度を単に「強度」と呼ぶ。

図５、図６において、隔膜部材３０は、繊維が混入された複数のゴム層３７を厚さ方向に積層したゴム積層体である。ゴム層３７は、列理方向が隔膜部材３０の前後方向である列理方向層３７ａ、列理方向が隔膜部材３０の周方向である列理直交層３７ｂ、又は列理方向が上述した前後方向及び周方向と相違する傾斜方向層（図示せず）である。
すなわち、複数のゴム層３７は、列理方向層３７ａ、列理直交層３７ｂ、又は傾斜方向層のいずれか、或いはその組み合わせである。

脆弱部３３の強度は、列理方向が隔膜部材３０の前後方向である列理方向層３７ａ、列理方向が隔膜部材の周方向である列理直交層３７ｂ、又は列理方向が前記前後方向及び周方向と相違する傾斜方向層（図示せず）のいずれか、或いはその組み合わせ、及び、突合せ部の数で設定される。

以下、特に必要な場合を除き、列理方向層を「第１層」、列理直交層を「第２層」、傾斜方向層を「第３層」と呼ぶ。

複数のゴム層３７は、厚さ方向に積層し、加硫接着することで一体化し、隔膜部材３０が、第２引張力Ｆ２よりも高い引張強度を有するように構成されている。

脆弱部３３は、隔膜部材３０に交差する同一の破断面Ｓ１において、１又は複数のゴム層３７が突合せ部３８を有する。破断面Ｓ１は、隔膜部材３０に直交することが好ましいが斜めに交差してもよい。

ゴム層３７の引張強度は、第１層３７ａ（列理方向層）の方が第２層３７ｂ（列理直交層）より高く、突合せ部３８は非常に低いことが知られている。第３層（傾斜方向層）の強度は、第１層３７ａと第２層３７ｂの中間である。また、第１層３７ａの引張強度は、第２層３７ｂの引張強度のおおむね４倍である。

以下、説明の都合上、第１層３７ａの強度指数ｎを４、第２層３７ｂの強度指数ｎを１、突合せ部３８の強度指数ｎを０とする。なお、強度指数ｎは、強度に比例する無次元数である。

図５は、ゴム層３７が３層の場合を示している。
図５（Ａ）に示すように、３層すべてが第１層３７ａである場合の脆弱部以外の強度指数ｎは１２（＝４×３）である。また、隔膜部材３０に交差する破断面Ｓ１において、１つのゴム層３７が突合せ部３８を有する場合、脆弱部３３の強度指数ｎは８（＝４×２）である。さらに、２つのゴム層３７が突合せ部３８を有する場合、その強度指数ｎは４であり、３層すべてが突合せ部３８を有する場合、その強度指数ｎは０となる。
従って、３層すべてが第１層３７ａでありその強度指数ｎ（＝１２）が、第２引張力Ｆ２よりも高い場合、脆弱部３３の強度指数ｎを１又は複数の突合せ部３８により、８、４、０に設定することができる。
図５（Ａ）の下に示す数字（１２，８，４，０）は、この場合の、隔膜部材３０と脆弱部３３の強度指数ｎを示している。各図の下に示す数字も同様である。

図５（Ｂ）に示すように、３層のうち１層のみ第２層３７ｂである場合の脆弱部以外の強度指数ｎは９（＝４＋４＋１）である。また、破断面Ｓ１において、１つのゴム層３７が突合せ部３８を有する場合、脆弱部３３の強度指数ｎは８又は５である。さらに、２つのゴム層３７が突合せ部３８を有する場合、その強度指数ｎは４又は１、３層すべてが突合せ部３８を有する場合、その強度指数ｎは０となる。
従って、３層のうち１層のみ第２層３７ｂでありその強度指数ｎ（＝９）が、第２引張力Ｆ２よりも高い場合、脆弱部３３の強度指数ｎを１又は複数の突合せ部３８により、８、５、４、１、０に設定することができる。

同様に、図５（Ｃ）に示すように、３層のうち２層が第２層３７ｂである場合、隔膜部材３０と脆弱部３３の強度指数ｎを６、５、４、２、１、０に設定することができる。
また、図５（Ｄ）に示すように、３層すべてが第２層３７ｂである場合、隔膜部材３０と脆弱部３３の強度指数ｎを３、２、１、０に設定することができる。

図６は、ゴム層３７が４層の場合を示している。
図６（Ａ）に示すように、４層すべてが第１層３７ａである場合の脆弱部以外の強度指数ｎは１６（＝４×４）である。
従って、４層すべてが第１層３７ａでありその強度指数ｎ（＝１６）が、第２引張力Ｆ２よりも高い場合、脆弱部３３の強度指数ｎを１又は複数の突合せ部３８により、１２、８、４、０に設定することができる。
図６（Ａ）の下に示す数字（１６，１２，８，４，０）は、この場合の、隔膜部材３０と脆弱部３３の強度指数ｎを示している。各図の下に示す数字も同様である。

また、図６（Ｂ）に示すように、４層のうち１層のみ第２層３７ｂであり、その強度指数ｎ（＝１３）が、第２引張力Ｆ２よりも高い場合、脆弱部３３の強度指数ｎを１２、９、８、５、４、１、０に設定することができる。

同様に、図６（Ｃ）に示すように、４層のうち２層が第２層３７ｂである場合、隔膜部材３０と脆弱部３３の強度指数ｎを１０、９、８、６、５、４、２、１、０に設定することができる。
また、図６（Ｄ）に示すように、４層のうち３層が第２層３７ｂである場合、隔膜部材３０と脆弱部３３の強度指数ｎを７、６、５、４、３、２、１、０に設定することができる。
さらに、図６（Ｅ）に示すように、４層すべてが第２層３７ｂである場合、隔膜部材３０と脆弱部３３の強度指数ｎを４、３、２、１、０に設定することができる。

図５、図６において、第１層３７ａと第２層３７ｂの積層順位は任意である。
また、突合せ部３８は脆弱部以外には設けないことが好ましい。しかし、本発明はこれに限定されず、脆弱部３３より強度指数ｎが高くなる限りで、脆弱部３３以外に突合せ部３８を設けてもよい。

また、ゴム層３７の積層数は、上述した例に限定されず、２層でも、５層以上であってもよい。
また、上記の例では、第１層３７ａと第２層３７ｂのみであるが、ゴム層３７は第３層（傾斜方向層）であってもよい。

図５、図６のうち、図６（Ｃ）を用いて、脆弱部３３の強度の設定方法を以下に説明する。

図６（Ｃ）は、ゴム層３７が４層であり、４層のうち２層が第２層３７ｂである場合である。この場合、隔膜部材３０と脆弱部３３の強度指数ｎを１０、９、８、６、５、４、２、１、０に設定することができる。
初めに、隔膜部材３０の強度指数ｎ（＝１０）が第２引張力Ｆ２よりも高いように、それぞれのゴム層３７の強度を設定する。この設定は、例えばゴム層３７の厚さ変更で実施する。

この場合、例えば、隔膜部材３０の強度指数ｎ（＝１０）に対する第２引張力Ｆ２が８であり、第１推進薬２０の燃焼圧による第１引張力Ｆ１が４に相当するとする。
脆弱部３３の強度は、第１引張力Ｆ１より高くする必要があり、図６（Ｃ）の場合には、強度指数ｎを６又は５に設定することができる。強度指数ｎ＝６は、１枚の第１層３７ａが突合せ部３８を有する場合であり、強度指数ｎ＝５は、１枚の第１層３７ａと１枚の第２層３７ｂがそれぞれ突合せ部３８を有する場合である。

また、図６（Ｃ）以外の場合も同様に、脆弱部３３の強度を設定することができる。
なお、隔膜部材３０は燃焼ガスＧ１によってその表面を焼失するため、焼失分の厚さを予め加算しておくことが好ましい。

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）隔膜部材３０の一部に他の部分よりも脆弱な脆弱部３３を設定する。
（３）脆弱部３３を、第１推進薬２０の燃焼圧による第１引張力Ｆ１より高く、第２推進薬２２の燃焼圧による第２引張力Ｆ２よりも低い引張強度に設定する。
隔膜部材３０を、繊維が混入された複数のゴム層３７を厚さ方向に積層したゴム積層体で構成し、ゴム積層体を第２引張力Ｆ２よりも高い引張強度を有するように設定する。
また脆弱部３３の隔膜部材３０に交差する同一の破断面Ｓ１に、１又は複数のゴム層３７の突合せ部３８を設ける。
上述した製造方法により、脆弱部３３の引張強度を第１引張力Ｆ１より高く、第２引張力Ｆ２よりも低く設定できるため、必要以上に隔膜部材３０を厚くすることを避け、構造重量の減少及び推進薬の充填量の増加による性能向上を達成できる。

上述した本発明の装置と方法によれば、脆弱部３３の強度は、列理方向が隔膜部材３０の前後方向である列理方向層３７ａ、列理方向が隔膜部材の周方向である列理直交層３７ｂ、又は列理方向が前記前後方向及び周方向と相違する傾斜方向層のいずれか、或いはその組み合わせ、及び、突合せ部の数で設定される。
従って、脆弱部３３が、第１推進薬２０の燃焼圧による第１引張力Ｆ１より高い引張強度を有するように設定できるので、第１推進薬２０の燃焼圧力や製造時の気密性確認時の圧力等による破断を防止できる。
また、脆弱部３３は、第２推進薬２２の燃焼圧による第２引張力Ｆ２よりも低い引張強度を有するように設定できるので、第２推進薬２２を第１推進薬２０と異なるタイミングで着火させ、この燃焼圧により、予め設定した脆弱部３３で破断させることができる。

従って、本発明によれば、圧力容器１０の先端部内面に固定された第２推進薬２２を着火させ隔膜部材３０が燃焼圧で破断する際に、予め設定した圧力範囲で予め設定した脆弱部３３を破断させることができる。

以上より、脆弱部３３の引張強度を第１引張力Ｆ１より高く、第２引張力Ｆ２よりも低く設定できるため、必要以上に隔膜部材３０を厚くすることを避け、構造重量の減少及び推進薬の充填量の増加による性能向上を達成できる。

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。

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、Ｆ１ 第１引張力、
Ｆ２ 第２引張力、Ｓ１ 破断面、ｎ 強度指数、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、３７ ゴム層、３７ａ 第１層（列理方向層）、
３７ｂ 第２層（列理直交層）、３８ 突合せ部

Claims (4)

1. 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前記第１推進薬及び前記第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、その一部に他の部分よりも脆弱な脆弱部を有し、
   前記脆弱部の強度は、列理方向が前記隔膜部材の前後方向である列理方向層、列理方向が前記隔膜部材の周方向である列理直交層、又は列理方向が前記前後方向及び周方向と相違する傾斜方向層のいずれか、或いはその組み合わせ、及び、突合せ部の数で設定され、
   前記脆弱部は、前記第１推進薬の燃焼圧による第１引張力より高く、前記第２推進薬の燃焼圧による第２引張力よりも低い引張強度を有し、
   前記隔膜部材は、ＥＰＤＭゴムからなり、前端部が前記圧力容器に固定され前記第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前記第２推進薬の後端面に沿って半径方向外方に延び、外方端が前記第１断熱材と前記第２断熱材の間に挟持された中空円板状のリング膜部とを有する、ことを特徴とするマルチパルスロケットモータ。
2. 前記隔膜部材は、繊維が混入された複数のゴム層を厚さ方向に積層した前記第２引張力よりも高い引張強度を有するゴム積層体であり、
   前記脆弱部は、前記隔膜部材に交差する同一の破断面において、１又は複数のゴム層が突合せ部を有する、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。
3. 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前記第１推進薬及び前記第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、
   前記隔膜部材に、ＥＰＤＭゴムからなり、前端部が前記圧力容器に固定され前記第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前記第２推進薬の後端面に沿って半径方向外方に延び、外方端が前記第１断熱材と前記第２断熱材の間に挟持された中空円板状のリング膜部とを準備し、
   前記隔膜部材の一部に他の部分よりも脆弱な脆弱部を設定し、
   前記脆弱部の強度は、列理方向が前記隔膜部材の前後方向である列理方向層、列理方向が前記隔膜部材の周方向である列理直交層、又は列理方向が前記前後方向及び周方向と相違する傾斜方向層のいずれか、或いはその組み合わせ、及び、突合せ部の数で設定され、
   前記脆弱部を、前記第１推進薬の燃焼圧による第１引張力より高く、前記第２推進薬の燃焼圧による第２引張力よりも低い引張強度に設定する、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。
4. 前記隔膜部材を、繊維が混入された複数のゴム層を厚さ方向に積層した前記第２引張力よりも高い引張強度を有するゴム積層体で構成し、
   前記脆弱部の前記隔膜部材に交差する同一の破断面に、１又は複数のゴム層の突合せ部を設ける、ことを特徴とする請求項３に記載のマルチパルスロケットモータの製造方法。
   

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