JP6688079B2 - フェアリング、それを備えるロケット、及びフェアリングの分離方法 - Google Patents

Description

本発明は、フェアリング、それを備えるロケット、及びフェアリングの分離方法に関する。

人工衛星等の宇宙航行体（ペイロード）を打ち上げるロケットには、宇宙航行体を保護するためのフェアリングが配置されている。フェアリングをロケットから分離する方法として、クラムシェル開頭（分離開頭）方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。

クラムシェル開頭方式のフェアリングでは、一対のフェアリング片の接合面全体に亘って、分離機能を有する締結ボルトにより結合されている。そして、ロケットから分離されるときに、締結ボルトを火工品等の分離機構により切断して、一対のフェアリング片が分離開頭することにより、フェアリングはロケットから分離する。

特開２０１０−２６９７６８号公報

ところで、フェアリングを分離開頭する際には、フェアリングの横倒れ、又は捩れ運動のような開頭異常を起こさないように、分離機構は作動の同時性と短時間での作動が求められる。このため、従来のフェアリングでは、分離機構の作動源として、火工品が使用されている。

しかしながら、火工品自体及び火工品の点火装置にも作動の同時性が求められるため、これらの部材は生産コストが高くなる要因となっていた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、生産コストを低減することができる、フェアリング、それを備えるロケット、及びフェアリングの分離方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るフェアリングは、ロケットの先端に取り付けられるフェアリングであって、前記ロケットの進行方向に直交する方向へ分離開頭するように構成されている第１フェアリング片及び第２フェアリング片を備え、前記第１フェアリング片と前記第２フェアリング片の接合面には、第１分離機構と第２分離機構が配設されていて、前記第２分離機構は、前記第１分離機構よりも、作動の同時性が高く、かつ、作動時間が短くなるように構成されている。

これにより、本発明に係るフェアリングでは、生産コストの低い第１分離機構をフェアリング片の接合面の一部に配置することで、従来のフェアリングに比して、生産コストを低減することができる。

また、本発明に係るロケットは、上記フェアリングと、前記第１分離機構を作動させ、その後、前記第２分離機構を作動させるように構成されている制御器と、を備える。

これにより、本発明に係るロケットでは、生産コストの低い第１分離機構をフェアリング片の接合面の一部に配置することで、従来のロケットに比して、生産コストを低減することができる。また、第１分離機構が作動した後に、第２分離機構を作動させるので、フェアリングの横倒れ、又は捩れ運動のような開頭異常が発生することを抑制することができる。

また、本発明に係るフェアリングの分離方法は、ロケットの先端に取り付けられるフェアリングの分離方法であって、前記フェアリングは、前記ロケットの進行方向に直交する方向へ分離開頭するように構成されている第１フェアリング片及び第２フェアリング片を備え、前記第１フェアリング片と前記第２フェアリング片の接合面には、第１分離機構と第２分離機構が配設されていて、前記第２分離機構は、前記第１分離機構よりも、作動の同時性が高く、かつ、作動時間が短くなるように構成され、前記第１分離機構が作動し、その後、前記第２分離機構が作動する。

これにより、本発明に係るフェアリングの分離方法では、生産コストの低い第１分離機構をフェアリング片の接合面の一部に配置することで、従来のフェアリングに比して、生産コストを低減することができる。また、第１分離機構が作動した後に、第２分離機構を作動させるので、フェアリングの横倒れ、又は捩れ運動のような開頭異常が発生することを抑制することができる。

本発明のフェアリング、それを備えるロケット、及びフェアリングの分離方法によれば、生産コストを低減することができる。

図１は、本実施の形態１に係るフェアリング及びそれを備えるロケットの概略構成を示す模式図である。 図２Ａは、図１に示すＡ−Ａ線断面図である。 図２Ｂは、図１に示すＢ−Ｂ線断面図である。 図３Ａは、図１に示すフェアリングの開頭機構の概略構成を示す模式図である。 図３Ｂは、図１に示すフェアリングの開頭機構の概略構成を示す模式図である。 図３Ｃは、図１に示すフェアリングの開頭機構の概略構成を示す模式図である。 図４は、本実施の形態１における変形例１のフェアリング及びそれを備えるロケットの概略構成を示す模式図である。 図５は、飛行中のフェアリングにかかる圧力をＣＦＤ解析により解析した結果を示すグラフである。 図６は、本実施の形態２に係るフェアリング及びそれを備えるロケットの概略構成を示す模式図である。 図７は、図６に示すＣ−Ｃ線断面図である。 図８は、本実施の形態２におけるフェアリング及びそれを備えるロケットの横ずれ防止機構の概略構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するための構成要素を抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している場合がある。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。

（実施の形態１）
本実施の形態１に係るフェアリングは、ロケットの先端に取り付けられるフェアリングであって、ロケットの進行方向に直交する方向へ分離開頭するように構成されている第１フェアリング片及び第２フェアリング片を備え、第１フェアリング片と第２フェアリング片の接合面には、第１分離機構と第２分離機構が配設されていて、第２分離機構は、第１分離機構よりも、作動の同時性が高く、かつ、作動時間が短くなるように構成されている。

また、本実施の形態１に係るフェアリングでは、第２分離機構が、前記第１分離機構よりもその配置数が少なくてもよい。

また、本実施の形態１に係るフェアリングでは、第２分離機構が、フェアリングの先端部と後端部に配設されていてもよい。

本実施の形態１に係るロケットは、上記本実施の形態１に係るフェアリングと、第１分離機構を作動させ、その後、第２分離機構を作動させるように構成されている制御器と、を備える。

以下、本実施の形態１に係るフェアリング及びそれを備えるロケットの一例について、図１〜図３Ｂを参照しながら説明する。

［フェアリング及びそれを備えるロケットの構造］
図１は、本実施の形態１に係るフェアリング及びそれを備えるロケットの概略構成を示す模式図である。図２Ａは、図１に示すＡ−Ａ線断面図である。図２Ｂは、図１に示すＢ−Ｂ線断面図である。図３Ａ及び図３Ｂは、図１に示すフェアリングの開頭機構の概略構成を示す模式図であり、図３Ａは、フェアリングの分離開頭前の状態を示す模式図であり、図３Ｂは、フェアリングが分離開頭中の状態を示す模式図である。なお、図１においては、フェアリングの上下方向を図における上下方向として示している。

図１に示すように、本実施の形態１に係るロケット２００は、第１フェアリング片１００ａと第２フェアリング片１００ｂを有するフェアリング（本実施の形態１に係るフェアリング）１００と、ロケット本体２０１と、制御器５０と、を備えている。フェアリング１００は、円筒状の後端部１０１、円筒状の中間部１０２、及び頂部が丸みを帯びた円錐状の先端部１０３を備えていて、搭載アダプタ３００に後端部１０１が結合された状態で、ロケット本体２０１の先端部に装着されている。

また、フェアリング１００は、後端部１０１、中間部１０２、及び先端部１０３がこの順で配置されている。すなわち、後端部１０１が下方に位置し、先端部１０３が上方に位置するように構成されている。なお、後端部１０１及び中間部１０２を直胴部と言う場合がある。

搭載アダプタ３００は、略錐台（円錐台）状に形成されている。搭載アダプタ３００の上底部分には、人工衛星等の宇宙航行体４００が接続される航行体側接続部が設けられていて、搭載アダプタ３００の下底部分には、ロケット本体２０１の先端部が接続されるロケット側接続部が設けられている。

また、搭載アダプタ３００には、後端部１０１が載置されている。具体的には、例えば、搭載アダプタ３００の下部外周部に、外方に突出したツバ部を設け、該ツバ部の上面に後端部１０１を載置してもよい。

また、フェアリング１００は、ロケット２００の進行方向（図における上下方向）に沿って分割されるように構成されている。具体的には、第１フェアリング片１００ａと第２フェアリング片１００ｂに分離開頭するように構成されている。

第１フェアリング片１００ａと第２フェアリング片１００ｂとの上下方向の分割面が、接合面１００ｃを構成し、第１フェアリング片１００ａ及び第２フェアリング片１００ｂと搭載アダプタ３００との径方向の分割面が、接合面１００ｄを構成する。

また、第１フェアリング片１００ａと第２フェアリング片１００ｂの接合面１００ｃは、後述する第１分離機構１１又は第２分離機構１２により結合（連結）されている。さらに、フェアリング１００と搭載アダプタ３００との接合面１００ｄは、第１分離機構１１により結合（連結）されている。

第２分離機構１２は、第１分離機構１１よりも作動の同時性が高く、かつ、作動時間が短くなるように構成されている。ここで、作動の同時性とは、複数の分離機構が同時に作動することをいい、作動の同時性が高いとは、作動を開始するタイミングのずれが小さいことをいう。また、作動時間とは、分離機構が作動を開始してから、作動が終了する（結合を分離する）までの時間をいう。なお、第１分離機構１１の作動時間は、例えば、０．０２秒以上であってもよく、第２分離機構１２の作動時間は、例えば、０．０２秒未満であってもよい。

また、第２分離機構１２は、第１分離機構１１よりも、その配置領域が小さい。すなわち、第２分離機構１２は、第１分離機構１１よりも、配置されている箇所が少ない。換言すると、第２分離機構１２は、第１分離機構１１よりも、その配置数が少なく、本実施の形態１においては、第２分離機構１２は、後端部１０１と先端部１０３に配置され、第１分離機構１１は、後端部１０１、中間部１０２、及び先端部１０３に配置されている。より詳細には、図１がロケット２００の正面を示す模式図であるとすると、第２分離機構１２は、後端部１０１及び先端部１０３の正面側と背面側に、それぞれ、１か所ずつ、合計４ヵ所に配置されている。また、第１分離機構１１は、第２分離機構１２が配置されている箇所以外の箇所に配置されている。

ここで、図２Ａ及び図２Ｂを参照しながら、第１分離機構１１及び第２分離機構１２の構造について、詳細に説明する。

図２Ａに示すように、第１フェアリング片１００ａ側の端部及び第２フェアリング片１００ｂ側の端部には、それぞれ、フランジ１０３Ａ及びフランジ１０３Ｂが形成されている。フランジ１０３Ａは、接合面１００ｃを構成するフランジ面を有していて、当該フランジ面には、貫通孔１０３Ｃが設けられている。同様に、フランジ１０３Ｂは、接合面１００ｃを構成するフランジ面を有していて、当該フランジ面には、貫通孔１０３Ｄが設けられている。

第１分離機構１１は、ボルト１１ａ、固定部材１１ｂ、形状記憶合金から構成されている駆動部材１１ｃ、及び加熱部材１１ｄを有していて、ボルト１１ａが貫通孔１０３Ｃ及び貫通孔１０３Ｄを挿通するように配置されている。

ボルト１１ａは、軸部と頭部を有していて、軸部が貫通孔１０３Ｃ及び貫通孔１０３Ｄを嵌通するように配置されている。また、軸部の基端部分（頭部に近い側の部分）には、該軸部の切断を容易にするための溝（刻み目）が形成されていて、軸部の先端部には、固定部材１１ｂが固着されている。固定部材１１ｂは、例えば、ナットで構成されていてもよい。

また、ボルト１１ａにおける軸部の周面には、駆動部材１１ｃが巻きつけられている。駆動部材１１ｃは、フランジ１０３Ｂのフランジ面と反対側の面（以下、裏面という）と、固定部材１１ｂにおけるフランジ１０３Ｂの裏面と対向する主面と、接触するように配置されていて、固定部材１１ｂにより、フランジ１０３Ｂのフランジ面側に押圧されている。

駆動部材１１ｃは、上述したように、形状記憶合金（例えば、ニッケル−チタン合金等）により構成されていて、所定の温度以上（例えば、１００℃以上）になると、ボルト１１ａの軸心方向に延びるように構成されている。なお、所定の温度とは、ここでは、形状記憶合金が元の形状に変化する温度をいう。

駆動部材１１ｃの外周面には、加熱部材１１ｄが巻きつけられている。加熱部材１１ｄは、駆動部材１１ｃを加熱する加熱部と、加熱部により放出される熱を外部に拡散させないようにするための断熱部と、から構成されている。加熱部としては、例えば、シリコンヒータ等の各種のヒータを用いることができる。断熱部としては、例えば、セラミック繊維等を用いることができる。

また、加熱部材１１ｄの外方には、加熱部に電力を供給するための配線１１ｅが配置されている。配線１１ｅは、ロケット２００内に配置されているバッテリ（図示せず）と加熱部材１１ｄの加熱部とを電気的に接続している。なお、バッテリからの加熱部材１１ｄの加熱部への電力の供給は、制御器５０により制御される。

また、図１に示すように、第２分離機構１２は、本実施の形態１においては、後端部１０１と先端部１０３の上下方向における中央部分に配設されている（図１参照）。なお、第２分離機構１２は、先端部１０３の頂部近傍に配設されていてもよく、中間部１０２に配設されていてもよい。

図２Ｂに示すように、第２分離機構１２は、本体３０、ボルト３１、複数のナット片からなる分離ナット３２等から構成されていて、第１フェアリング片１００ａと第２フェアリング片１００ｂをボルト３１と分離ナット３２で締結している。

本体３０は、筒状に形成されていて、第１フェアリング片１００ａ側の端部（以下、一方の端部）が開放されていて、第２フェアリング片１００ｂ側の端部（以下、他方の端部）が閉止されている。本体３０の内部空間には、分離ナット３２、ピストン３３、及び火薬３４が収容されている。

分離ナット３２は、ボルト３１の軸部と螺合した状態で、本体３０の内周面と嵌合している。また、火薬３４は、本体３０の他方の端部側に配置されている。火薬３４には、制御器５０からの制御信号により、火薬３４を点火するための導線３５が接続されている。

ピストン３３は、分離ナット３２と火薬３４の間に配置されている。ピストン３３は、火薬３４が爆発するときに生じるガスによって、ボルト３１を第１フェアリング片１００ａ側に付勢し、その反作用により、本体３０が第２フェアリング片１００ｂに移動させるように構成されている。

また、図１に示すように、搭載アダプタ３００と後端部１０１には、ヒンジ部材２１及び開頭部材２２を有する開頭機構が配設されている。ここで、開頭機構について、図３Ａ〜図３Ｃを参照しながら詳細に説明する。

図３Ａ〜図３Ｃに示すように、ヒンジ部材２１は、接合面１００ｄを跨ぐように、搭載アダプタ３００の外周面と後端部１０１の外周面に取り付けられている。具体的には、ヒンジ部材２１は、第１ヒンジ部２１ａと第２ヒンジ部２１ｂを有していて、搭載アダプタ３００の外周面には、第１ヒンジ部２１ａが取り付けられていて、後端部１０１の外周面には、第２ヒンジ部２１ｂが取り付けられている。

第１ヒンジ部２１ａには、ヒンジピンが設けられていて、第２ヒンジ部２１ｂには、第１フェアリング片１００ａと第２フェアリング片１００ｂが結合した状態にあるときに、ヒンジピンと嵌合する嵌合部が設けられている（いずれも図示せず）。ヒンジピンは、第１フェアリング片１００ａ又は第２フェアリング片１００ｂが、所定角度まで開頭すると、嵌合部から解放されるように構成されている（特開２０００−１８５６９９号公報参照）。

本実施の形態１においては、一対のヒンジ部材２１は、フェアリング１００の軸心を挟んで、互いに対向するように、搭載アダプタ３００と後端部１０１に取り付けられていてもよい。換言すると、一対のヒンジ部材２１のうち、一方のヒンジ部材２１が取り付けられている位置（フェアリング１００の軸心を中心とした場合の周方向の位置）を０°とすると、他方のヒンジ部材２１が、１８０°の位置に取り付けられている。なお、以下の説明においては、一方のヒンジ部材２１が取り付けられている位置を０°として、他の部材の配置位置を説明する。

また、本実施の形態１においては、二組の一対のヒンジ部材２１が、搭載アダプタ３００と後端部１０１に取り付けられていてもよい。この場合、対となるヒンジ部材２１が、それぞれ、フェアリング１００の軸心を挟んで、互いに対向するように取り付けられる。すなわち、一方の一対のヒンジ部材２１が、それぞれ、２°と１７８°の位置に取り付けられ、他方の一対のヒンジ部材２１が、それぞれ、−２°と−１７８°の位置に取り付けられていてもよい。

開頭部材２２は、ヒンジ部材２１と同様に、接合面１００ｄを跨ぐように、搭載アダプタ３００の外周面と後端部１０１の外周面に取り付けられている。具体的には、開頭部材２２は、第１固定部２２ａと、第２固定部２２ｂと、バネ部２２ｃと、を有している。バネ部２２ｃは、その上端部が第２固定部２２ｂにより、搭載アダプタ３００に揺動自在に固定されており、その下端部が凹部を有する第１固定部２２ａと当接し、該凹部を押圧するように配置されている。

また、開頭部材２２は、第１フェアリング片１００ａと第２フェアリング片１００ｂが結合した状態にあるときは、バネ部２２ｃが圧縮した状態で、搭載アダプタ３００と後端部１０１に固定されていて、第１フェアリング片１００ａと第２フェアリング片１００ｂを分離開頭するときに、バネ部２２ｃが伸展するように構成されている。

さらに、開頭部材２２は、第１フェアリング片１００ａと第２フェアリング片１００ｂが所定角度まで開頭すると、バネ部２２ｃの下端部が第１固定部２２ａから外れて（第１固定部２２ａとの当接が解放されて）、搭載アダプタ３００と後端部１０１の固定を解放させるように構成されている。

本実施の形態１においては、開頭部材２２は、第１フェアリング片１００ａと第２フェアリング片１００ｂの接合面１００ｃ近傍に、取り付けられている。具体的には、第１フェアリング片１００ａの接合面１００ｃ近傍に、一対の開頭部材２２が、互いに対向するように取り付けられている。より詳細には、例えば、一方の開頭部材２２が、８８°の位置に取り付けられていて、他方の開頭部材２２が、−８８°の位置に取り付けられている。同様に、第２フェアリング片１００ｂの接合面近傍には、一対の開頭部材２２が互いに対向するように取り付けられている。

また、図１に示すように、後端部１０１、中間部１０２、及び先端部１０３は、それぞれ、ハニカムコアの両面にＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）又はアルミ板等を接着したハニカムサンドイッチ構造を有するパネルと、該パネルを締結する締結部材（例えば、ボルトとナット）と、を備えている（いずれも図示せず）。後端部１０１は、曲面状の複数のパネルを締結部材によって締結することにより、円筒状に形成される。同様に、曲面状の複数のパネルを締結部材によって締結することにより、中間部１０２は円筒状に形成され、先端部１０３は略円錐状に形成される。

そして、後端部１０１の上端部に中間部１０２が載置され、後端部１０１と中間部１０２の接合面が、適宜な締結部材により結合（締結）されている。また、中間部１０２の上端部に先端部１０３が載置され、中間部１０２と先端部１０３の接合面が、適宜な締結部材により結合（締結）されている。

なお、本実施の形態１においては、後端部１０１を円筒状に形成されている態様を採用したが、これに限定されず、後端部１０１が円錐台状に形成されている態様を採用してもよい。

また、図１に示すように、ロケット本体２０１は、制御器５０を備えている。制御器５０は、ロケット２００を制御する機器であれば、どのような形態であってもよい。制御器５０は、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ等に例示される演算処理部と、各制御動作を実行するためのプログラムを格納した、メモリ等から構成される記憶部を備えている（いずれも図示せず）。そして、制御器５０は、演算処理部が、記憶部に格納された所定の制御プログラムを読み出し、これを実行することにより、ロケット２００に関する各種の制御を行う。

なお、制御器５０は、単独の制御器で構成される形態だけでなく、複数の制御器が協働して、ロケット２００の制御を実行する制御器群で構成される形態であっても構わない。また、制御器５０は、マイクロコントロールで構成されていてもよく、ＭＰＵ、ＰＬＣ(Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ)、論理回路等によって構成されていてもよい。

［フェアリングの分離開頭方法］
次に、本実施の形態１に係るロケット２００におけるフェアリング１００の分離開頭方法について、図１〜図３Ｃを参照しながら説明する。

ロケット２００が打ち上げられ、所定の高度（宇宙空間）に到達すると、制御器５０が宇宙航行体４００をロケット２００から分離するように各機器を制御する。具体的には、まず、制御器５０は、図示されないバッテリから加熱部材１１ｄの加熱部へ電力を供給させる。

これにより、加熱部材１１ｄの加熱部が駆動部材１１ｃを加熱する。駆動部材１１ｃは、当該駆動部材１１ｃの温度が所定の温度（例えば、１００℃）以上になると、ボルト１１ａの軸心方向に延びるように変形し、フランジ１０３Ｂの裏面と固定部材１１ｂを押圧する。

そして、駆動部材１１ｃの固定部材１１ｂへの押圧により、固定部材１１ｂが固定されているボルト１１ａの溝部分でボルト１１ａが切断される。これにより、第１分離機構１１による第１フェアリング片１００ａと第２フェアリング片１００ｂの結合が解離される。具体的には、第１フェアリング片１００ａと第２フェアリング片１００ｂの接合面１００ｃの結合が解離される。また、第１フェアリング片１００ａ及び第２フェアリング片１００ｂと搭載アダプタ３００との接合面１００ｄの結合が解離される。

なお、第１フェアリング片１００ａと第２フェアリング片１００ｂの接合面１００ｃは、第２分離機構１２により結合されている部分では、第１フェアリング片１００ａと第２フェアリング片１００ｂの結合が維持されている。また、第１フェアリング片１００ａ及び第２フェアリング片１００ｂと搭載アダプタ３００との接合面１００ｄについては、ヒンジ部材２１により、第１フェアリング片１００ａ及び第２フェアリング片１００ｂと搭載アダプタ３００の結合が維持されている。

次に、制御器５０は、第２分離機構１２の導線３５を介して、火薬３４に点火して、火薬３４を爆発させる。なお、制御器５０は、第１分離機構１１の作動が完了（結合の分離が完了）してから、第２分離機構１２の作動を開始させてもよい。また、制御器５０は、第１分離機構１１へ作動の開始信号を出力してから所定時間経過後に、第２分離機構１２へ作動の開始信号を出力してもよい。この場合、所定時間は、予め実験等により求められ、加熱部材１１ｄの加熱部により、駆動部材１１ｃが上記所定の温度以上になる時間に対して数秒から数十秒遅い時間であってもよい。

これにより、第２分離機構１２のピストン３３がボルト３１を第１フェアリング片１００ａ側に付勢し、その反作用により、本体３０が第２フェアリング片１００ｂ側に移動する。これに伴って、本体３０と分離ナット３２と嵌合した状態が解除され、分離ナット３２が、ナット片に分離し、分離ナット３２とボルト３１の螺合状態が解放される。

そして、ボルト３１がピストン３３からの付勢力により、第１フェアリング片１００ａ側に移動して、第１フェアリング片１００ａと第２フェアリング片１００ｂとの接合面１００ｃの結合が解離され、フェアリング１００は、第１フェアリング片１００ａと第２フェアリング片１００ｂに分割される。また、第２分離機構１２における火薬３４への点火とほぼ同時に、開頭部材２２のバネ部２２ｃが伸展する（図３Ａ及び図３Ｂ参照）。

すると、第１フェアリング片１００ａ及び第２フェアリング片１００ｂは、それぞれ、ヒンジ部材２１を中心にして、互いに離れるように開頭する。そして、第１フェアリング片１００ａと第２フェアリング片１００ｂが所定角度まで開頭すると、開頭部材２２が搭載アダプタ３００から解放され（図３Ｃ参照）、第１ヒンジ部２１ａと第２ヒンジ部２１ｂが分離する。

これにより、第１フェアリング片１００ａと第２フェアリング片１００ｂが、ロケット２００から分離される。ついで、制御器５０は、宇宙航行体４００をロケット２００（搭載アダプタ３００）から分離させる。

このように構成された、本実施の形態１に係るフェアリング１００及びそれを備えるロケット２００では、接合面１００ｃと接合面１００ｄに第１分離機構１１を配置し、接合面１００ｃに第２分離機構１２を配置している。第１分離機構１１は、第２分離機構１２よりも作動の同時性が低くしているため、その製品コストは、第２分離機構１２に比して、低くすることができる。このため、本実施の形態１に係るフェアリング１００及びそれを備えるロケット２００では、従来のフェアリングに比して、生産コストを低減することができる。

また、本実施の形態１に係るフェアリング１００及びそれを備えるロケット２００では、第１分離機構１１を作動させ、所定時間経過した後に、第２分離機構１２を作動させるように構成されている。このため、第１分離機構１１の作動の同時性が低く、複数の第１分離機構１１の作動を開始するタイミングがばらついても、第１分離機構１１の作動を充分に担保することができる。

また、第１分離機構１１が作動して、第１分離機構１１による結合が解離した後に、作動の同時性が高い第２分離機構１２を作動させるため、フェアリング１００の横倒れ、又は捩れ運動のような開頭異常が発生することを抑制することができる。

［変形例１］
次に、本実施の形態１に係るフェアリング及びそれを備えるロケットの変形例について、図４を参照しながら説明する。

図４は、本実施の形態１における変形例１のフェアリング及びそれを備えるロケットの概略構成を示す模式図である。なお、図４においては、フェアリングの上下方向を図における上下方向として示している。

図４に示すように、本実施の形態１における変形例１のフェアリング１００及びそれを備えるロケット２００は、実施の形態１に係るフェアリング１００及びそれを備えるロケットロケット２００と基本的構成は同じであるが、第２分離機構１２が先端部１０３の頂部近傍に設けられている点が異なる。

より詳細には、第２分離機構１２は、先端部１０３の正面側と背面側に、それぞれ、１か所ずつ、合計２ヵ所に配置されている。なお、第２分離機構１２は、先端部１０３の頂部のみに配置されていてもよい。

このように構成された、本変形例１のフェアリング１００及びそれを備えるロケット２００であっても、実施の形態１に係るフェアリング１００及びそれを備えるロケット２００と同様の作用効果を奏する。

また、本変形例１のフェアリング１００及びそれを備えるロケット２００では、実施の形態１に係るフェアリング１００及びそれを備えるロケット２００に比して、第２分離機構１２の配置数が少ないため、より生産コストを低減することができる。

（実施の形態２）
ところで、本発明者らが、迎角が０ｄｅｇで飛行中のフェアリングにかかる圧力をＣＦＤ解析により解析したところ、フェアリングの先端部には、空気力による圧縮荷重が作用することが確認された（図５参照）。

このため、本発明者等は、フェアリングの先端部分では、フェアリング片同士が押さえつけられるので、フェアリング片の接合面を強固に接合（締結）しなくてもよいことを見出し、本実施の形態２に係るフェアリングの構成を想到した。

本実施の形態２に係るフェアリングは、当該フェアリングの先端部における第１フェアリング片と第２フェアリング片の接合面に、第１フェアリング片と第２フェアリング片の横ずれを防止するための横ずれ防止機構が配設されている。

また、本実施の形態２に係るフェアリングでは、横ずれ防止機構は、第１フェアリング片と第２フェアリング片の接合面に設けられている貫通孔と、該貫通孔に嵌通するように配設されているピン部材と、から構成されていてもよい。

以下、本実施の形態２に係るフェアリング及びそれを備えるロケットの一例について、図６及び図７を参照しながら説明する。

［フェアリング及びそれを備えるロケットの構造］
図６は、本実施の形態２に係るフェアリング及びそれを備えるロケットの概略構成を示す模式図である。図７は、図６に示すＣ−Ｃ線断面図である。なお、図６においては、フェアリングの上下方向を図における上下方向として示している。また、図６においては、第１分離機構１１と横ずれ防止機構１３を区別するために、横ずれ防止機構１３にハッチングを付している。

図６に示すように、本実施の形態２に係るフェアリング１００及びそれを備えるロケット２００は、実施の形態１に係るフェアリング１００及びそれを備えるロケット２００と基本的構成は同じであるが、フェアリング１００の先端部１０３に横ずれ防止機構１３が配設されている点が異なる。

ここで、図７を参照しながら、横ずれ防止機構１３の構成について、詳細に説明する。

図７に示すように、横ずれ防止機構１３は、第１フェアリング片１００ａ及び第２フェアリング片１００ｂの接合面１００ｃに設けられている貫通孔１０３Ｃ、１０３Ｄと、ピン部材１３ａと、から構成されていて、先端部１０３に配設されている。

ピン部材１３ａは、軸部と頭部を有していて、軸部が貫通孔１０３Ｃ及び貫通孔１０３Ｄを嵌挿するように配置されている。なお、ピン部材１３ａは、軸部が、貫通孔１０３Ｃと螺着し、貫通孔１０３Ｄのみを嵌挿するように構成されていてもよい。これにより、第１フェアリング片１００ａと第２フェアリング片１００ｂの横ずれを防止することができる。

ここで、第１フェアリング片１００ａと第２フェアリング片１００ｂの横ずれとは、第１フェアリング片１００ａと第２フェアリング片１００ｂの分離方向（図６における左右方向）以外の方向への第１フェアリング片１００ａと第２フェアリング片１００ｂの位置ずれをいう。

また、本実施の形態２においては、第２フェアリング片１００ｂの外表面（図６における上側の表面）には、第１フェアリング片１００ａと第２フェアリング片１００ｂの接合面１００ｃを覆うように（より正確には、第１フェアリング片１００ａと第２フェアリング片１００ｂの外表面を覆うように）、遮蔽板１４が取付け部材１５により取り付けられている。

これにより、遮蔽板１４及び取付け部材１５は、第１フェアリング片１００ａと第２フェアリング片１００ｂの分離を妨害することなく、接合面１００ｃをより確実にシール性を確保することができる。

なお、本実施の形態２においては、第２フェアリング片１００ｂの外表面に遮蔽板１４を取付け部材１５に取り付ける形態を採用したが、これに限定されず、第１フェアリング片１００ａの外表面に遮蔽板１４を取付け部材１５に取り付ける形態を採用してもよい。

また、本実施の形態２においては、先端部１０３にのみ、横ずれ防止機構１３が配設されえている形態を採用したが、これに限定されない。横ずれ防止機構１３は、フェアリング１００の外表面が外部から圧縮荷重が作用している部分であれば、どのような部分に配設されていてもよい。例えば、ロケット２００の打ち上げ時又は飛行時を想定したＣＦＤ解析を行い、ＣＦＤ解析により、フェアリング１００に圧縮荷重がかかる部分（圧力係数（Ｃｐ）が０以上の部分）に横ずれ防止機構１３を配置してもよい。また、横ずれ防止機構１３は、先端部１０３の接合面１００ｃの全領域に亘って配設されていてもよく、接合面１００ｃの所定の領域のみに配設されていてもよい。

このように構成された、本実施の形態２に係るフェアリング１００及びそれを備えるロケット２００では、実施の形態１に係るフェアリング１００及びそれを備えるロケット２００と同様の作用効果を奏する。

また、本実施の形態２に係るフェアリング１００及びそれを備えるロケット２００では、フェアリング１００の先端部１０３においては、第１分離機構１１に代えて、横ずれ防止機構１３により、第１フェアリング片１００ａと第２フェアリング片１００ｂを結合している。

これにより、本実施の形態２に係るフェアリング１００及びそれを備えるロケット２００では、実施の形態１に係るフェアリング１００及びそれを備えるロケット２００に比して、第１分離機構１１の使用する部材数を低減することができる。このため、製造コストをより低減することができる。

また、本実施の形態２に係るフェアリング１００及びそれを備えるロケット２００では、単に横ずれ防止機構１３（ピン部材１３ａ）を貫通孔１０３Ｃ及び貫通孔１０３Ｄに嵌挿させるだけでよいため、実施の形態１に係るフェアリング１００及びそれを備えるロケット２００に比して、作業時間をより短縮することができる。

［変形例１］
次に、本実施の形態２に係るフェアリング及びそれを備えるロケットの変形例について説明する。

本実施の形態２における変形例１のフェアリングは、横ずれ防止機構が、第１フェアリング片の接合面に設けられている溝部と、溝部と嵌合するように第２フェアリング片の接合面に設けられている突起部と、から構成されている。

以下、本実施の形態２における変形例１のフェアリング及びそれを備えるロケットの一例について、図８を参照しながら説明する。

［フェアリング及びそれを備えるロケットの構造］
図８は、本実施の形態２におけるフェアリング及びそれを備えるロケットの横ずれ防止機構の概略構成を示す断面図である。

図８に示すように、本変形例１のフェアリング１００及びそれを備えるロケット２００は、実施の形態２に係るフェアリング１００及びそれを備えるロケット２００と基本的構成は同じであるが、横ずれ防止機構１３の構成が異なる。具体的には、横ずれ防止機構１３は、フランジ１０３Ａの表面に設けられている溝１３ｂと、フランジ１０３Ｂに設けられている突起部１３ｃと、から構成されている。突起部１３ｃは、溝１３ｂに嵌合するように形成されている。

このように構成された、本変形例１のフェアリング１００及びそれを備えるロケット２００であっても、実施の形態２に係るフェアリング１００及びそれを備えるロケット２００と同様の作用効果奏する。

なお、本変形例１においては、フランジ１０３Ａの表面に、１つの溝１３ｂが設けられている形態を採用したが、これに限定されず、２つ以上の溝１３ｂが設けられている形態を採用してもよい。この場合、突起部１３ｃは、溝１３ｂと同じ数だけ設けられていてもよく、溝１３ｂの配置数よりも少ない配置数であってもよい。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良又は他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明のフェアリング、それを備えるロケット、及びフェアリングの分離方法は、生産コストを低減することができるため、有用である。

１１ 第１分離機構
１１ａ ボルト
１１ｂ 固定部材
１１ｃ 駆動部材
１１ｄ 加熱部材
１１ｅ 配線
１２ 第２分離機構
１３ 横ずれ防止機構
１３ａ ピン部材
１３ｂ 溝
１３ｃ 突起部
１４ 遮蔽板
１５ 取付け部材
２１ ヒンジ部材
２１ａ 第１ヒンジ部
２１ｂ 第２ヒンジ部
２２ 開頭部材
２２ａ 第１固定部
２２ｂ 第２固定部
２２ｃ バネ部
３０ 本体
３１ ボルト
３２ 分離ナット
３３ ピストン
３４ 火薬
３５ 導線
５０ 制御器
１００ フェアリング
１００ａ 第１フェアリング片
１００ｂ 第２フェアリング片
１００ｃ 接合面
１００ｄ 接合面
１０１ 後端部
１０２ 中間部
１０３ 先端部
１０３Ａ フランジ
１０３Ｂ フランジ
１０３Ｃ 貫通孔
１０３Ｄ 貫通孔
２００ ロケット
２０１ ロケット本体
３００ 搭載アダプタ
４００ 宇宙航行体

Claims (6)

1. ロケットの先端に取り付けられるフェアリングであって、
   前記ロケットの進行方向に直交する方向へ分離開頭するように構成されている第１フェアリング片及び第２フェアリング片を備え、
   前記第１フェアリング片と前記第２フェアリング片の接合面には、第１分離機構と第２分離機構が配設されていて、
   前記第２分離機構は、前記第１分離機構よりも、作動の同時性が高く、かつ、作動時間が短くなるように構成されていて、
   前記第１分離機構は、ボルト、固定部材、形状記憶合金から構成されている駆動部材、及び加熱部材を有していて、前記加熱部材により前記駆動部材が加熱されることにより、前記駆動部材が前記ボルトの軸心方向に延びることで前記ボルトが切断されるように構成されている、フェアリング。
2. 前記第２分離機構は、前記第１分離機構よりもその配置領域が小さい、請求項１に記載のフェアリング。
3. 前記第２分離機構は、前記フェアリングの先端部と後端部に配設されている、請求項１又は２に記載のフェアリング。
4. 前記第２分離機構は、前記フェアリングの先端部に配設されている、請求項３に記載のフェアリング。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のフェアリングと、
   前記第１分離機構を作動させ、その後、前記第２分離機構を作動させるように構成されている制御器と、を備える、ロケット。
6. ロケットの先端に取り付けられるフェアリングの分離方法であって、
   前記フェアリングは、前記ロケットの進行方向に直交する方向へ分離開頭するように構成されている第１フェアリング片及び第２フェアリング片を備え、
   前記第１フェアリング片と前記第２フェアリング片の接合面には、第１分離機構と第２分離機構が配設されていて、
   前記第２分離機構は、前記第１分離機構よりも、作動の同時性が高く、かつ、作動時間が短くなるように構成され、
   前記第１分離機構は、ボルト、固定部材、形状記憶合金から構成されている駆動部材、及び加熱部材を有していて、前記加熱部材により前記駆動部材が加熱されることにより、前記駆動部材が前記ボルトの軸心方向に延びることで前記ボルトが切断されるように構成されていて、
   前記第１分離機構が作動し、その後、前記第２分離機構が作動する、フェアリングの分離方法。

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