JP6529775B2

JP6529775B2 - パラシュート放出機構

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Publication number: JP6529775B2
Application number: JP2015026160A
Authority: JP
Inventors: 文隆杉村; 隆牧野; 朝子守屋; 智彦名出; 康弘大毛; 浩武森崎
Original assignee: IHI Aerospace Co Ltd
Current assignee: IHI Aerospace Co Ltd
Priority date: 2015-02-13
Filing date: 2015-02-13
Publication date: 2019-06-12
Anticipated expiration: 2035-02-13
Also published as: JP2016147604A

Description

本発明は、宇宙空間から大気圏に再突入させる回収カプセル等の降下体において、パラシュートを放出させるパラシュート放出機構に関する。

宇宙空間から大気圏に再突入して地球に帰還する回収カプセル等の降下体として、例えば特許文献１が開示されている。

特許文献１の降下体は、地上に軟着陸するために、落下中にパラシュートを放出し、減速する。従来、こうしたパラシュートを放出するには、ガス放出によりパラシュートを放出する機構（以下、パラシュート放出機構）を２つ使用して降下体の蓋を押し上げ、パラシュートを放出していた。このガスの放出には、各パラシュート放出機構のそれぞれに設けられた火工品が使用されていた。

特開平１１−１１３９８号公報

火工品は小型でエネルギが強い点が利点ではあるが、その分、危険であるため、人がいる場所に持ち込むのが難しいという欠点がある。そのような場所に持ち込むためには、火工品に様々な安全装置を付けなければならず、「小型」という火工品の利点を生かすことができなかった。

またガスを放出する機構が火工品であるため、１回しか使用できない。１回使用すると、火工品のエネルギがあまりに強く、またガスと共に高熱が発生し火工品の周囲にあるパラシュート放出機構の内部の部品が焼け焦げ、焼き付いてしまうため、周囲の部品を再利用できない。そのため宇宙機の打ち上げの前に作動確認をしようとしても、作動確認する度に、新しいパラシュート放出機構をまるごと取り換えることとなってしまっていた。そのため、実際の打ち上げに使用するパラシュート放出機構自体の作動確認をすることはできなかった。

またパラシュート放出機構は、それが複数ある場合、同時に作動できなければ降下体の蓋がパラシュート放出機構に引っかかってパラシュートを放出できない構成となっている。そのため作動の同時性を確保できないため、パラシュート放出機構の数を増やせなかった。

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、人がいる場所にも安全に持ち込むことができ、パラシュート放出機構をまるごと交換することなく作動確認を行うことができ、複数のパラシュート放出機構が同時に作動できるパラシュート放出機構を提供することにある。

本発明によれば、降下体の分離可能な放出蓋に降下体内部から分離力を付与することにより、前記放出蓋に結合して前記降下体に収納されたパラシュートを前記降下体から引き出すパラシュート放出機構であって、
加圧ガスが充填されたガスボンベと、
一端が前記放出蓋に当接又は近接し前記加圧ガスの圧力により前記放出蓋を押し上げる第１移動方向に沿って蓋側に向けて移動し前記放出蓋を押し上げる第１ピストンと、内部に前記第１ピストンを有する第１シリンダと、を有する複数の押出手段と、
内部に前記加圧ガスを通し前記複数の押出手段に連結して前記加圧ガスを供給する複数の第１配管と、を備え、
前記複数の第１配管は、互いに連通しており、
前記押出手段は、前記第１ピストンの移動を阻止するせん断ピンを有する、ことを特徴とするパラシュート放出機構が提供される。

また前記第１ピストンは、前記第１移動方向に直交する方向に延び前記第１ピストンを貫通するピン用内側孔を有し、
前記第１シリンダは、前記第１ピストンが前記第１移動方向における反蓋側に位置するときに前記ピン用内側孔の延長上に延びるピン用外側孔を有し、
前記せん断ピンは、前記ピン用内側孔と前記ピン用外側孔とに挿通され設置される。

また一端が前記ガスボンベに連結され他端が前記複数の第１配管に連結する１本の第２配管と、
第２配管上に設けられ該第２配管を電力により開閉する１つのソレノイド弁と、
第２配管上の前記ソレノイド弁と前記ガスボンベとの間に設けられ該ガスボンベから放出された前記加圧ガスを一時蓄積するバッファチューブと、を備える。

また前記複数の第１配管は、互いに同じ長さかつ同じ形状である。

また前記電力を供給する電源と、
前記電源と前記ソレノイド弁とに接続され前記ソレノイド弁に前記電力を配電する配電基盤と、
前記配電基盤に接続され該配電基盤に制御信号を送信することにより前記ソレノイド弁への前記電力の供給と切断とを制御する制御基盤と、を備える。

また前記押出手段は、前記放出蓋に一端が固定され反蓋側に向けて前記第１移動方向に延びるロッド棒と、
前記ロッド棒に設けられ前記第１移動方向に直交する第２移動方向に延びる挿通孔と、
前記挿通孔に向けて延びる挿通棒を有し前記第２移動方向に移動可能な第２ピストンと、
前記第２ピストンを内部に有し、ロッド棒側端部が前記第１配管に連結する第２シリンダと、
前記第１シリンダの反蓋側端部と前記第２シリンダの側面に設けられた開口位置とを連通する連通路と、を有し、
前記挿通棒は、前記第２ピストンが前記開口位置よりロッド棒側にあるときに前記挿通孔に差し込まれ、前記第２ピストンが前記開口位置より反ロッド棒側にあるときに前記挿通孔から抜けている長さであり、
前記加圧ガスは、前記第２シリンダに流入し、前記第２ピストンをロッド棒側から反ロッド棒側に向けて押して移動させ、開口した前記開口位置から前記連通路を通過して前記第１シリンダに流入し、前記第１ピストンを前記蓋側へ押して移動させる。

上述した本発明の装置によれば、第１ピストンの移動を妨げるせん断ピンが設けられているので、加圧ガスが押出手段に流入してからすぐには第１ピストンが移動しない。複数の第１配管が互いに連通しているので、せん断ピンが切れるまでの間に、互いの押出手段の内圧が均一化される。そのためせん断ピンに同じ圧力を掛けることができるので、複数のせん断ピンを同時に切断できる。それにより複数の第１ピストンを同時に移動させることができるので、複数のパラシュート放出機構を同時に作動させることができる。

また本発明のパラシュート放出機構は、互いに連通している第１配管とせん断ピンを有することにより、押出手段の作動の同時性を確保できるので、押出手段を複数設けることができる。そのため従来のパラシュート放出機構より押出手段の数を増やすことができる。それにより複数の押出手段でバランス良く放出蓋を押し出すことができ、押出手段が複数あることにより放出蓋の押し出しに必要な放出エネルギを稼ぐことができるため、ガスボンベが放出する加圧ガスの圧力でも十分に放出蓋を押し出すことができる。

また、ガスボンベの加圧ガスにより押出手段が作動するので、火工品を必要としない。それにより、パラシュート放出機構は、使用場所、輸送方法等の制約が緩やかとなる。そのため、パラシュート放出機構は、人がいる場所（例えば宇宙ステーションの有人宇宙機の内部）にでも安全に持ち込むことができる。

また、火工品を使わないので、作動確認をしても、パラシュート放出機構の内部が焼け焦げたりしない。そのためガスボンベを取り換えるだけで、容易に作動確認をすることができる。これにより降下体の打ち上げ前の点検を確実に行うことができる。

本発明のパラシュート放出機構が搭載される降下体の縦断面図である。降下体が大気圏に突入してからパラシュートを開傘するまでの過程を表した説明図である。本発明のパラシュート放出機構の全体説明図である。本発明のパラシュート放出機構の全体説明図である。本発明の押出手段の断面図である。せん断ピンとそれを入れるピン用内側孔及びピン用外側孔の説明図である。本発明の押出手段の作動機構の説明図である。本発明の押出手段の作動機構の説明図である。

以下、本発明の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、本発明のパラシュート放出機構１が搭載される降下体Ｈの縦断面図である。
図２は、降下体Ｈが大気圏に突入してからパラシュートＫを開傘するまでの過程を表した説明図である。図２（Ａ）は、大気圏突入時、図２（Ｂ）は放出蓋Ｊを分離した時、図２（Ｃ）はパラシュートＫの放出時、図２（Ｄ）はパラシュートＫの開傘後を表した図である。
図２は、（Ａ）から（Ｄ）にかけて時間が経過する。なお、図２は、細線で降下体Ｈの内部を表している。

本発明のパラシュート放出機構１は、降下体Ｈの分離可能な放出蓋Ｊに降下体内部（すなわち降下体Ｈの内部）から分離力を付与することにより、放出蓋Ｊに結合して降下体Ｈに収納されたパラシュートＫを降下体Ｈから引き出すパラシュートＫの放出機構である。本発明のパラシュート放出機構１は、図１に示すように降下体Ｈの内部に設けられている。

降下体Ｈは、例えば耐熱性素材を用いた球形のカプセルである。降下体Ｈは図２（Ａ）に示すように宇宙空間から大気圏に突入し、図２（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、降下体Ｈが大気圏を降下する間に降下体Ｈの内部に収納されているパラシュートＫを放出し、開傘する。

図１に示すように、降下体Ｈには、取り外し可能な放出蓋Ｊが設けられており、その内部に、ペイロード、観測機、通信機、等の機器Ｑが搭載されている。また降下体Ｈの内部には、パラシュートＫが収納されている。
なお、降下体Ｈは、この形状のカプセルに限らず、円盤形状、大きな頂角を有する円錐形状、もしくはその他の形状のカプセルであってもよい。

放出蓋Ｊは、耐熱性素材で形成されていることが好ましい。また放出蓋Ｊは、降下体Ｈの降下中に、降下体Ｈの上方に位置するように設けられていることが好ましい。放出蓋Ｊは、降下体Ｈが宇宙空間及び大気圏に突入後の降下途中にあるときには、降下体Ｈに密着する。所定の高度まで降下体Ｈが降下すると、図２（Ｂ）に示すように押出手段５の作動により放出蓋Ｊが持ち上げられ、降下体Ｈと放出蓋Ｊとの間に隙間が生じる。その隙間に吹き込む風により放出蓋Ｊを上方に持ち上げる空気抵抗が生じ、放出蓋Ｊは降下体Ｈから引き離される。

パラシュートＫは、放出蓋Ｊの内側に連結された収納袋Ｌに、折り畳まれた状態で収納されていることが好ましい。それにより降下体Ｈが大気圏を降下中に放出蓋Ｊが外れると、それとともに収納袋Ｌが降下体Ｈ内部から引き出され、パラシュートＫを放出することができる。つまり図１において、収納袋Ｌは、機器Ｑの放出蓋側に設けられ、放出蓋Ｊに連結される。収納袋Ｌの内部に収納されたパラシュートＫは、機器Ｑに連結されている。パラシュートＫと収納袋Ｌは、パラシュートＫが完全に引き出された後に掛かる所定の荷重で切断される弱い糸で連結されている。放出蓋Ｊが降下体Ｈから引き離されると、収納袋Ｌが放出蓋Ｊに引っ張られる。一方、パラシュートＫは機器Ｑに連結しているので、パラシュートＫには、重力により下方に向かう力が掛かる。それによりパラシュートＫは、図２（Ｃ）に示すように収納袋Ｌから引き出され、パラシュートＫと収納袋Ｌとを連結する糸が切断される。図２（Ｄ）に示すようにパラシュートＫは、その後開傘する。
なお、降下体Ｈから放出蓋Ｊを押し上げることによりパラシュートＫが放出されるのであれば、パラシュートＫを放出する機構は、その他の機構でもよい。

図３と図４は、本発明のパラシュート放出機構１の全体説明図である。
本発明のパラシュート放出機構１は、ガスボンベ３、複数の押出手段５、及び複数の第１配管７、を備える。また本発明のパラシュート放出機構１は、図３に示すように、第２配管９、ソレノイド弁１１、電源１５、配電基盤１９、及び制御基盤２１を備える。

本発明の押出手段５は、一端が放出蓋Ｊに当接又は近接し加圧ガスの圧力により放出蓋Ｊを押し上げる第１ピストン３１を有する機構であり、１つの降下体Ｈの中に複数設けられる。押出手段５の数は、２つ以上であればいくつでもよいが、ここでは４つを例として説明する。

押出手段５は、第１ピストン３１の移動を阻止するせん断ピン３５を有する。複数の押出手段５のそれぞれに設けられたせん断ピン３５は、切断に必要な圧力が互いに同じになるように設けられている。言い換えると、複数のせん断ピン３５は、同じ圧力が掛かったときに同時に切断されるように設けられている。
なお、本発明の押出手段５については、後で詳述する。

ガスボンベ３は、加圧ガスが充填されたボンベ又はカートリッジである。加圧ガスは、例えば加圧された窒素などの不活性ガスであることが好ましい。
ガスボンベ３は、開口した状態で第２配管９の一端に連結されており、第２配管９の内部に加圧ガスを放出する。ソレノイド弁１１が閉鎖しているとき、ガスボンベ３と第２配管９の内部には加圧ガスが充填している。

第２配管９は、一端がガスボンベ３に連結され他端が複数の第１配管７に連結された１本の配管である。第２配管上には、１つのソレノイド弁１１が設けられていることが好ましい。

ソレノイド弁１１は、第２配管９の連通を開閉する電磁弁又は電動弁である。ソレノイド弁１１が１本の第２配管９に設けられた１つの弁であることにより、加圧ガスが複数の押出手段５に到達するまでの時間を揃えることができる。ソレノイド弁１１は、電力１６により開閉をする弁であることが好ましい。

制御基盤２１は、ソレノイド弁１１を作動させる制御信号２３を配電基盤１９に送信することにより、ソレノイド弁１１への電力１６の供給と切断を制御する。したがって制御基盤２１がソレノイド弁１１の作動を制御できる。

第２配管９の他端は、複数の第１配管７に連結されている。ソレノイド弁１１が開放すると、第２配管９内及びバッファチューブ１３内の加圧ガスは、複数の第１配管７内に流入する。

複数の第１配管７は、互いに連通しており、複数の押出手段５にそれぞれ連結して、加圧ガスを押出手段５に供給する配管である。

複数の第１配管７が互いに連通していることにより、たとえソレノイド弁１１の開放直後には押出手段５内の加圧ガスの圧力にばらつきがあったとしても、圧力が高い方から低い方へ加圧ガスが流れることにより、各第１ピストン３１を押す圧力が一定に均される。
せん断ピン３５は、ある一定の圧力に加圧ガスの圧力が高まるまで、第１ピストン３１の移動を阻止することができる。そのため本発明は、せん断ピン３５を備えることにより、複数の押出手段５内の加圧ガスの圧力が均一になるまでの時間を確保することができる。

これにより押出手段５のせん断ピン３５を切断する程に十分に第１ピストン３１を押すガス圧が高まったときには、第１ピストン３１を押す圧力が互いに等しくなっている。
そのため第１ピストン３１を押す圧力が一定であれば、せん断ピン３５は、同時に切断されるので、複数の押出手段５が同時に作動することができる。

複数の第１配管７は、互いに同じ長さかつ同じ形状であることが好ましい。それにより複数の第１配管７の流体抵抗を互いに同じにすることができるので、加圧ガスが複数の押出手段５に到達するまでの時間をさらに揃えることができる。
なお、第１配管７の長さは、例えば図３のようにソレノイド弁１１がある場合は、ソレノイド弁１１から押出手段５までの長さである。また例えばソレノイド弁１１が無い場合は、第１配管７の長さは、ガスボンベ３から押出手段５までの長さである。

ソレノイド弁１１に供給される電力１６は、配電基盤１９に接続された電源１５から供給される。電源１５は、電池であることが好ましい。

本発明のパラシュート放出機構１は、ガスボンベ３から放出する加圧ガスにより押出手段５が作動するので、火工品が必要ない。そのため、パラシュート放出機構１は、人がいる場所でも安全に持ち込むことができる。

また、火工品を使わないので、作動確認をしても、パラシュート放出機構１の内部が焼け焦げたりしない。そのため使用後のガスボンベ３をガスが充填された新しいガスボンベ３に取り換えるだけで、そのまま実際に使用することができる。

配電基盤１９は、電源１５とソレノイド弁１１に接続され、ソレノイド弁１１に電力１６を配電する基盤である。

制御基盤２１は、配電基盤１９に接続され、配電基盤１９に制御信号２３を送信することによりソレノイド弁１１への電力１６の供給と切断とを制御する基盤である。制御基盤２１は、予め設定された適切なタイミングでソレノイド弁１１を開放させるための制御信号２３を送信することにより、パラシュートＫを放出するタイミングを制御できる。
制御基盤２１は、制御信号２３を送信する「予め設定された適切なタイミング」を再突入からの経過時間や、降下体Ｈの高度、等により計ることが好ましい。

なお本発明のパラシュート放出機構１は、図４に示すように、第２配管９に、バッファチューブ１３を有していてもよい。バッファチューブ１３は、第２配管上のソレノイド弁１１とガスボンベ３との間に設けられ、ガスボンベ３から放出された加圧ガスを一時蓄積するタンクである。

ガスボンベ３から放出された加圧ガスは、第２配管９の中を通り、一旦、バッファチューブ１３に溜る。そして制御基盤２１がソレノイド弁１１を開放するまで、バッファチューブ１３内に貯留する。
バッファチューブ１３の大きさを適正に設定することにより、押出手段５の作動に必要なガス圧やガス量を調節することができる。

また本発明のパラシュート放出機構１には、使用後のガスボンベ３に新しくガスを注入するための充填口１８が設けられていてもよい。例えば地上で複数回、作動確認をする際に、１度目の作動確認後に充填口１８に補充用のガスボンベを連結し、充填口１８とガスボンベ３の間に設けられた封切弁１７を開いて、ガスボンベ３にガスを充填してもよい。ガスボンベ３にガスを充填した後には、補充用のガスボンベを充填口１８から取り外す。
もしくは、本発明のパラシュート放出機構１がガスボンベ３を有しておらず、充填口１８から直接バッファチューブ１３にガスを充填してもよい。

図５は、本発明の押出手段５の断面図である。
押出手段５は、上述の第１ピストン３１と、第１シリンダ３３、ロッド棒４１、第２ピストン５１、第２シリンダ５３、連通路５７、及びせん断ピン３５を有する。

上述した第１ピストン３１は、第１シリンダ３３の内側に沿って、放出蓋Ｊを押し上げる方向（以下、第１移動方向Ｙ）に移動可能なピストンである。なお、以下の説明において、放出蓋側を「蓋側」とし、反放出蓋側を「反蓋側」とする。
第１ピストン３１は、外周面が第１シリンダ３３の内周面に接しながら第１移動方向Ｙに摺動するピストン部３１ａと、ピストン部３１ａの蓋側中央から蓋側に向けて延びる軸部３１ｂと、を有している。ピストン部３１ａの反蓋側の面には、蓋側に向って凹んだ窪み３１ｃが形成されている。

なお、以下の説明において、ピストン部３１ａの反蓋側の面より反蓋側の第１シリンダ３３の内腔を反蓋側空間Ｍとする。
押出手段５の作動前には、軸部３１ｂの蓋側の端部が放出蓋Ｊの内面に接している。

図６は、せん断ピン３５とそれを入れるピン用内側孔３７及びピン用外側孔３９の説明図である。図６（Ａ）は第１ピストン３１の蓋側端部の斜視図、図６（Ｂ）は第１シリンダ３３の蓋側端部の斜視図、図６（Ｃ）はせん断ピン３５の斜視図である。図６（Ｄ）は、第１シリンダ３３の内部に第１ピストン３１を入れ、せん断ピン３５をピン用内側孔３７とピン用外側孔３９とに挿通させたときの斜視図である。

図６（Ａ）に示すように、第１ピストン３１の軸部３１ｂは、第１移動方向Ｙ（図５、図６における上下方向）に直交する方向に延び、軸部３１ｂを貫通するピン用内側孔３７を有する。ピン用内側孔３７の直径は、せん断ピン３５が通る大きさである。

図５、図６（Ｂ）に示すように、第１シリンダ３３の蓋側端部には、第１ピストン３１の軸部３１ｂが通過可能な貫通孔である軸通孔３３ｂが設けられたピン固定具３３ａが取り付けられている。ピン固定具３３ａには、第１ピストン３１が第１移動方向Ｙにおける反蓋側に位置するときのピン用内側孔３７の延長上に延びるピン用外側孔３９が設けられている。
なお、ピン固定具３３ａは、第１シリンダ３３と一体に形成されていてもよい。ピン用外側孔３９は、貫通孔であることが好ましい。

図６（Ｃ）に示すせん断ピン３５は、例えば直径０．５ｍｍ〜１．５ｍｍのピンである。複数の押出手段５に設置される複数のせん断ピン３５は、寸法管理、材料管理によりせん断強度を揃えたピンであることが好ましい。
押出手段５の作動前には、せん断ピン３５は、図６（Ｄ）に示すように、ピン用内側孔３７とピン用外側孔３９とに挿通され設置される。

複数の押出手段５のピン用内側孔３７の両端部の形状（すなわちピン用内側孔３７の内面と軸部３１ｂの外周面とが成す形状）は、互いに同じ形状に形成される。同様に、複数の押出手段５のピン用外側孔３９の軸通孔側端部の形状（すなわちピン用外側孔３９の内面とピン固定具３３ａの軸通孔３３ｂの内周面とが成す形状）も、互いに同じ形状に形成される。

図５において、第１ピストン３１に加圧ガスの圧力が掛かると、反蓋側空間Ｍの圧力が高まり、第１ピストン３１が蓋側に移動する。それによりせん断ピン３５は、ピン用内側孔３７とピン用外側孔３９との境界部に、第１移動方向Ｙのせん断力を受ける。

第１ピストン３１を押す加圧ガスの圧力による第１移動方向Ｙへの力が２箇所でのこのせん断力の和より大きくなった時点で、せん断ピン３５が切断され、第１ピストン３１が蓋側に移動する。

図５に示すようにロッド棒４１は、放出蓋Ｊから反蓋側（放出蓋Ｊから離れる方向）に向けて延びる棒であり、第１移動方向Ｙに直交する方向（以下、第２移動方向Ｘ）に延びる挿通孔４３を有する。

ロッド棒４１は、蓋側の端部が放出蓋Ｊに固定されている。押出手段５の作動前には、挿通孔４３には、後述する第２ピストン５１の挿通棒５５が挿通されており、ロッド棒４１の第１移動方向Ｙの位置を固定している。それにより放出蓋Ｊが、例えば大気圏突入等の衝撃により、押出手段５の作動前に降下体Ｈから外れることを防いでいる。

図５に表した挿通孔４３は、ロッド棒４１を貫通する貫通孔であるが、ロッド棒４１の第１移動方向Ｙへの動くのを挿通棒５５が防げるのであれば、貫通していなくてもよい。
なお、ロッド棒４１は、蓋側の端部が放出蓋Ｊに固定されているため、放出蓋Ｊが降下体Ｈから放出されると、ロッド棒４１も放出蓋Ｊと共に放出される。

第２シリンダ５３は、第２移動方向Ｘに移動可能な第２ピストン５１を内部に有し、ロッド棒側端部が第１配管７に連結されているシリンダである。
第２ピストン５１は、ロッド棒４１の挿通孔４３に向けて延びる挿通棒５５を有している。

押出手段５の作動前は、第２ピストン５１は、ロッド棒側に設置されている。それにより第２ピストン５１の挿通棒５５がロッド棒４１の挿通孔４３に挿通し、ロッド棒４１の第１移動方向Ｙにおける位置を固定する。
なお、図５の例では、Ｏリング６１が、第２シリンダ５３に設けられているが、第２ピストン５１に設けられていてもよい。

第２シリンダ５３のロッド棒側端部が第１配管７に連結しているため、第２ピストン５１よりロッド棒側の第２シリンダ５３の内腔（以下、ロッド棒側空間Ｎ）は、第１配管７と連通する。
それにより第１配管７からロッド棒側空間Ｎに流入してきた加圧ガスに押されて、第２ピストン５１は反ロッド棒側へ移動する。それにより挿通棒５５がロッド棒４１の挿通孔４３から抜け、ロッド棒４１が移動可能となる。

また押出手段５は、第１移動方向Ｙに移動する第１ピストン３１と、その外筒である第１シリンダ３３とを有する。図５の例では、第１シリンダ３３は、第２シリンダ５３の蓋側に位置するが、第１シリンダ３３と第２シリンダ５３が連通路５７で連通している限りで、位置関係はこれに限らない。

連通路５７は、第１シリンダ３３の反蓋側端部と第２シリンダ５３の側面に設けられた開口位置５８とを連通する。

挿通棒５５は、第２ピストン５１が開口位置５８よりロッド棒側にあるときに挿通孔４３に差し込まれ、第２ピストン５１が開口位置５８より反ロッド棒側にあるときに挿通孔４３から抜けている長さに設定されている。

図５に示すように、ロッド棒４１は放出蓋Ｊに固定されているため、挿通孔４３から挿通棒５５が抜ける前に第１ピストン３１が動き始めてしまうと、挿通棒５５がロッド棒４１に引っかかり、第２ピストン５１が反ロッド棒側へ移動できなくなってしまう。このような事態を避けるために、連通路５７の開口位置５８は、挿通棒５５が挿通孔４３から抜けた後に開口する位置に設けられている。

なお、図５に示すように、Ｏリング６１が第２シリンダ５３側に設けられる場合、Ｏリング６１は、連通路５７の開口位置５８のロッド棒側と反ロッド棒側とに設けられていることが好ましい。またＯリング６１は、第２シリンダ５３が第２移動方向Ｘのいずれの位置にあっても第２シリンダ５３に接する位置に設けられている。
さらにＯリング６１は、挿通棒５５の周囲にも設けられていることが好ましい。

これにより加圧ガスは、第１配管７から第２シリンダ５３に流入し、第２ピストン５１をロッド棒側から反ロッド棒側に向けて押して移動させる。開口位置５８が開口した時点では、既に挿通棒５５は、ロッド棒４１の挿通孔４３から抜けている。そして加圧ガスは、開口した開口位置５８から連通路５７を通過して第１シリンダ３３に流入し、第１ピストン３１を蓋側へ押し、第１移動方向Ｙに沿って蓋側に向けて第１ピストン３１を移動させることができる。それにより第１ピストン３１は、放出蓋Ｊを押し上げることができる。

なお、本発明の押出手段５は、加圧ガスの圧力により第１移動方向Ｙの蓋側に第１ピストン３１を移動させることができる構成であれば、その他の構成の押出手段であってもよい。

複数のうちの１つの押出手段５の第１ピストン３１が、他の押出手段５の挿通棒５５が挿通孔４３から抜ける前に蓋側に移動を始めてしまうと、他の押出手段５のロッド棒４１が放出蓋Ｊと共に蓋側に持ち上げられ、挿通棒５５がロッド棒４１に引っかかってしまう。それにより、他の押出手段５の第２ピストン５１が移動できず、押出手段５が作動できない。それにより放出蓋Ｊが降下体Ｈから解除されないため、パラシュートＫを放出できない。
したがって、パラシュートＫを放出するためには、複数の押出手段５が同時に作動する必要がある。

本発明のパラシュート放出機構１は、上述した構成により、複数の押出手段５を同時に作動させることができる。
なお、ここでいう「同時に作動」とは、厳密に同時に第１ピストン３１が移動することを意味する。

以下に、本発明の複数の押出手段５が同時に作動できる理由を説明する。
図７と図８は、本発明の押出手段５の作動機構の説明図である。
図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、図８（Ａ）、（Ｂ）の順に時間が経過する。

図７（Ａ）〜（Ｃ）において、左側の押出手段５は、複数の押出手段５のうち第２ピストン５１が最も早く移動した押出手段５（以下、早い押出手段５）を表している。

図７（Ａ）〜（Ｃ）において、右側の押出手段５は、複数の押出手段５のうち第２ピストン５１が最も遅く移動した押出手段５（以下、遅い押出手段５）を表している。

図７（Ａ）〜（Ｃ）及び図８（Ａ）、（Ｂ）の右側に表されたグラフは、図７（Ａ）〜（Ｃ）及び図８（Ａ）、（Ｂ）の各時点における押出手段５の内部の加圧ガスの圧力を示している。このグラフにおいて、縦軸は、押出手段５の内部の加圧ガスの圧力を示し、横軸は時間の経過を示している。Ｐは、せん断ピン３５が切断されるときの加圧ガスの圧力を表している。また線Ｆは、早い押出手段５内の加圧ガスの圧力を表す線であり、線Ｓは、遅い押出手段５内の加圧ガスの圧力を表す線である。

第２ピストン５１が反ロッド棒側へ移動するタイミングは、第２シリンダ５３に流入する加圧ガスの圧力、第２シリンダ５３と第２ピストン５１との摩擦力、第１配管７の長さや直径等の形状、等の条件により影響を受ける。

これらの条件は、一般に一定に揃えるのが難しく、各押出手段５によってばらつきがある。そのため、第２ピストン５１が移動するタイミングは、ばらつきやすい傾向がある。

図７（Ａ）は、早い押出手段５の第２ピストン５１が反ロッド棒側へ移動し、遅い押出手段５の第２ピストン５１がまだロッド棒側に位置する時点を表している。また図７は、第２シリンダ５３に流入する加圧ガスの圧力にばらつきがあったことが原因として第２ピストン５１の移動のタイミングにばらつきが生じた場合を例としている。

図７（Ａ）において、早い押出手段５の第２シリンダ５３には、他の押出手段５よりも強い圧力の加圧ガスが流入している。そのため早い押出手段５の第２ピストン５１が反ロッド棒側へ移動するので、早い押出手段５のロッド棒側空間Ｎは、これ以上広がらない。そのため早い押出手段５のロッド棒側空間Ｎの圧力は徐々に上昇する。

図７（Ｂ）は、遅い押出手段５の第２ピストン５１が動き始めた時点を表している。
早い押出手段５以外の押出手段５の第２ピストン５１が動き始めると、それらの押出手段５のロッド棒側空間Ｎが広くなる。

第２シリンダ５３と第２ピストン５１との摩擦力は小さく設定されており、第２ピストン５１は、低い圧力でも容易に移動できるように設けられている。また加圧ガスの加圧の増加より、第２ピストン５１の移動の方が速く動く。そのため第２ピストン５１が移動すると、押出手段５内のガス量に対してロッド棒側空間Ｎが広くなり、押出手段５内の圧力が一時的に下がる。

複数の第１配管７は互いに連通しているため、内圧の高い押出手段５から低い押出手段５に向けて加圧ガスが流れる。そのため早い押出手段５の内部の圧力は、他の押出手段５の第２ピストン５１の移動と共に徐々に下がる。

また遅い押出手段５の内圧が上がると、その第２ピストン５１が移動し、それと共に遅い押出手段５のロッド棒側空間Ｎが広がる。そのため遅い押出手段５の第２ピストン５１の移動と共に、その押出手段５の内圧は下がる。

図７（Ｃ）は、遅い押出手段５の第２ピストン５１が反ロッド棒側へ移動してからせん断ピン３５が切断される前までの時点を表した図である。

遅い押出手段５の第２ピストン５１が反ロッド棒側へ移動し終わると、ロッド棒側空間Ｎの拡大が終了する。それ以降は、ロッド棒側空間Ｎの体積は変わらないため、加圧ガスの流入と共に、徐々に押出手段５の内圧が増加する。この内圧の増加は、せん断ピン３５が切断されるまで続く。その間、複数の第１配管７が互いに連通しているので、複数の押出手段５の内圧が互いに均され、一定になる。そのため、第１ピストン３１を押す加圧ガスの圧力による第１移動方向Ｙへの力が、せん断ピン３５の２箇所のせん断力の和を超えるまで、押出手段５の内圧は互いに同じ圧力で上昇していく。
これにより複数の押出手段５のせん断ピン３５に、それぞれ同じ圧力をかけることができる。

図８（Ａ）、（Ｂ）において、左側の押出手段５は、早い押出手段５を表している。また図８（Ａ）、（Ｂ）において、右側の押出手段５は、遅い押出手段５を表している。

図８（Ａ）は、せん断ピン３５が切断された後の時点を表した図である。
せん断ピン３５と第２ピストン５１が複数ある場合、第２ピストン５１の摩擦力のばらつきよりもせん断ピン３５の精度のばらつきの方が小さいため、せん断ピン３５に同じ圧力が掛かることにより、せん断ピン３５を同時に切断できる。そのためある所定の圧力を超えると、複数のせん断ピン３５が同時に切断される。それにより複数の第１ピストン３１が同時に蓋側に移動する。

せん断ピン３５が切断される時点で全ての第２ピストン５１の挿通棒５５はロッド棒４１の挿通孔４３から抜けているため、第１ピストン３１は、容易に放出蓋Ｊを押し上げることができる。第１ピストン３１が蓋側に移動すると、その分、加圧ガスの体積が大きくなるため、押出手段５の内圧が減少する。

図８（Ｂ）は、放出蓋Ｊが降下体Ｈから浮き上がった時点を表した図である。
放出蓋Ｊが第１ピストン３１に持ち上げられると、降下体Ｈと放出蓋Ｊの間に隙間が生じる。降下体Ｈは大気圏を降下中であるため、その隙間に風が吹き込み、放出蓋Ｊを上方に持ち上げる空気抵抗が生じる。それにより放出蓋Ｊは降下体Ｈから浮き上がり、引き離される。

放出蓋Ｊには、収納袋Ｌが連結されている。そのため放出蓋Ｊが収納袋Ｌを降下体Ｈの内部から引き出し、降下体Ｈから離れることにより、収納袋Ｌに張力がかかり、パラシュートＫが収納袋Ｌから引き出され、パラシュートＫを放出することができる。

このように作動することにより、本発明のパラシュート放出機構１は、複数あっても同時に作動できる。それにより火工品を使用しなくても、ガスボンベ３の加圧ガスの圧力でパラシュートＫを放出することができる。

上述した本発明の装置によれば、第１ピストン３１の移動を妨げるせん断ピン３５が設けられているので、加圧ガスが押出手段５に流入してからすぐには第１ピストン３１が移動しない。複数の第１配管７が互いに連通しているので、せん断ピン３５が切れるまでの間に、互いの押出手段５の内圧が均一化される。そのためせん断ピン３５に同じ圧力を掛けることができるので、複数のせん断ピン３５を同時に切断できる。それにより複数の第１ピストン３１を同時に移動させることができるので、複数の押出手段５を同時に作動させることができる。

また本発明のパラシュート放出機構１は、互いに連通している第１配管７とせん断ピン３５を有することにより、押出手段５の作動の同時性を確保できるので、押出手段５を複数設けることができる。そのため押出手段５の数を従来のパラシュート放出機構１より増やすことができる。それにより複数の押出手段５でバランス良く放出蓋Ｊを押し出すことができ、押出手段５が複数あることにより放出蓋Ｊの押し出しに必要な放出エネルギを稼ぐことができるため、ガスボンベ３が放出する加圧ガスの圧力でも十分に放出蓋Ｊを押し出すことができる。

また、ガスボンベ３の加圧ガスにより押出手段５が作動するので、火工品を必要としない。それにより、パラシュート放出機構１は、使用場所、輸送方法等の制約が緩やかとなる。そのため、パラシュート放出機構１は、人がいる場所（例えば宇宙ステーションの有人宇宙機の内部）にでも安全に持ち込むことができる。

また、火工品を使わないので、作動確認をしても、パラシュート放出機構１の内部が焼け焦げたりしない。そのためガスボンベ３を取り換えるだけで、容易に作動確認をすることができる。これにより降下体Ｈの打ち上げ前の点検を確実に行うことができる。

なお本発明は上述した実施の形態に限定されず、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。

１パラシュート放出機構、３ガスボンベ、５押出手段、
７第１配管、９第２配管、１１ソレノイド弁、
１３バッファチューブ、１５電源、１６電力、１７封切弁、
１８充填口、１９配電基盤、２１制御基盤、２３制御信号、
３１第１ピストン、３１ａピストン部、３１ｂ軸部、３１ｃ窪み、
３３第１シリンダ、３３ａピン固定具、３３ｂ軸通孔、
３５せん断ピン、３７ピン用内側孔、３９ピン用外側孔、
４１ロッド棒、４３挿通孔、５１第２ピストン、５３第２シリンダ、
５５挿通棒、５７連通路、５８開口位置、６１Ｏリング、
Ｈ降下体、Ｊ放出蓋、Ｋパラシュート、Ｌ収納袋、
Ｑ機器、Ｍ反蓋側空間、Ｎロッド棒側空間、
Ｆ早い押出手段内の加圧ガスの圧力を表す線、
Ｓ遅い押出手段内の加圧ガスの圧力を表す線、
Ｐせん断ピンが切断されるときの加圧ガスの圧力、
Ｘ第２移動方向、Ｙ第１移動方向

Claims

降下体の分離可能な放出蓋に降下体内部から分離力を付与することにより、前記放出蓋に結合して前記降下体に収納されたパラシュートを前記降下体から引き出すパラシュート放出機構であって、
加圧ガスが充填されたガスボンベと、
一端が前記放出蓋に当接又は近接し前記加圧ガスの圧力により前記放出蓋を押し上げる第１移動方向に沿って蓋側に向けて移動し前記放出蓋を押し上げる第１ピストンと、内部に前記第１ピストンを有する第１シリンダと、を有する複数の押出手段と、
内部に前記加圧ガスを通し前記複数の押出手段に連結して前記加圧ガスを供給する複数の第１配管と、を備え、
前記複数の第１配管は、互いに連通しており、
前記押出手段は、複数の該押出手段内の前記加圧ガスの圧力が均一化されるまで前記第１ピストンの移動を阻止するせん断ピンを有し、
複数のせん断ピンは、同じ圧力が掛かることにより同時に切断される、ことを特徴とするパラシュート放出機構。
降下体の分離可能な放出蓋に降下体内部から分離力を付与することにより、前記放出蓋に結合して前記降下体に収納されたパラシュートを前記降下体から引き出すパラシュート放出機構であって、
加圧ガスが充填されたガスボンベと、
一端が前記放出蓋に当接又は近接し前記加圧ガスの圧力により前記放出蓋を押し上げる第１移動方向に沿って蓋側に向けて移動し前記放出蓋を押し上げる第１ピストンと、内部に前記第１ピストンを有する第１シリンダと、を有する複数の押出手段と、
内部に前記加圧ガスを通し前記複数の押出手段に連結して前記加圧ガスを供給する複数の第１配管と、を備え、
前記複数の第１配管は、互いに連通しており、
前記押出手段は、前記第１ピストンの移動を阻止するせん断ピンを有し、
一端が前記ガスボンベに連結され他端が前記複数の第１配管に連結する１本の第２配管と、
第２配管上に設けられ該第２配管を電力により開閉する１つのソレノイド弁と、
第２配管上の前記ソレノイド弁と前記ガスボンベとの間に設けられ該ガスボンベから放出された前記加圧ガスを一時蓄積するバッファチューブと、を備える、ことを特徴とするパラシュート放出機構。
前記第１ピストンは、前記第１移動方向に直交する方向に延び前記第１ピストンを貫通するピン用内側孔を有し、
前記第１シリンダは、前記第１ピストンが前記第１移動方向における反蓋側に位置するときに前記ピン用内側孔の延長上に延びるピン用外側孔を有し、
前記せん断ピンは、前記ピン用内側孔と前記ピン用外側孔とに挿通され設置される、ことを特徴とする請求項１または２に記載のパラシュート放出機構。
一端が前記ガスボンベに連結され他端が前記複数の第１配管に連結する１本の第２配管と、
第２配管上に設けられ該第２配管を電力により開閉する１つのソレノイド弁と、
第２配管上の前記ソレノイド弁と前記ガスボンベとの間に設けられ該ガスボンベから放出された前記加圧ガスを一時蓄積するバッファチューブと、を備える、ことを特徴とする請求項１に記載のパラシュート放出機構。
前記複数の第１配管は、互いに同じ長さかつ同じ形状である、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のパラシュート放出機構。
前記電力を供給する電源と、
前記電源と前記ソレノイド弁とに接続され前記ソレノイド弁に前記電力を配電する配電基盤と、
前記配電基盤に接続され該配電基盤に制御信号を送信することにより前記ソレノイド弁への前記電力の供給と切断とを制御する制御基盤と、を備える、ことを特徴とする請求項２または４に記載のパラシュート放出機構。
前記押出手段は、前記放出蓋に一端が固定され反蓋側に向けて前記第１移動方向に延びるロッド棒と、
前記ロッド棒に設けられ前記第１移動方向に直交する第２移動方向に延びる挿通孔と、
前記挿通孔に向けて延びる挿通棒を有し前記第２移動方向に移動可能な第２ピストンと、
前記第２ピストンを内部に有し、ロッド棒側端部が前記第１配管に連結する第２シリンダと、
前記第１シリンダの反蓋側端部と前記第２シリンダの側面に設けられた開口位置とを連通する連通路と、を有し、
前記挿通棒は、前記第２ピストンが前記開口位置よりロッド棒側にあるときに前記挿通孔に差し込まれ、前記第２ピストンが前記開口位置より反ロッド棒側にあるときに前記挿通孔から抜けている長さであり、
前記加圧ガスは、前記第２シリンダに流入し、前記第２ピストンをロッド棒側から反ロッド棒側に向けて押して移動させ、開口した前記開口位置から前記連通路を通過して前記第１シリンダに流入し、前記第１ピストンを前記蓋側へ押して移動させる、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のパラシュート放出機構。