JP6900294B2 - Nose fairing craniotomy mechanism - Google Patents
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Description
本発明は、ロケットのフェアリングに係り、さらに詳しくは、ノーズフェアリングの開頭機構に関する。 The present invention relates to a rocket fairing, and more particularly to a nose fairing craniotomy mechanism.
惑星探査等のミッションを目的とするロケットは、通常、多段式ロケットであり、その先端部に人工衛星等を搭載する。
ロケット先端部の衛星搭載部分(衛星包絡域)を囲むフェアリングをノーズフェアリングと呼ぶ。
ノーズフェアリングは、人工衛星等を外部(宇宙空間等)に放出する際に、2以上に分割され、人工衛星等と干渉せずに外側に離脱する必要がある。この機構を開頭機構と呼ぶ。
A rocket for a mission such as planetary exploration is usually a multi-stage rocket, and an artificial satellite or the like is mounted on its tip.
The fairing that surrounds the satellite-mounted part (satellite envelope) at the tip of the rocket is called the nose fairing.
The nose fairing is divided into two or more when the artificial satellite or the like is released to the outside (outer space or the like), and it is necessary to leave the nose fairing to the outside without interfering with the artificial satellite or the like. This mechanism is called a craniotomy mechanism.
上述したフェアリングの開頭機構は、例えば特許文献1、2、及び非特許文献1に開示されている。
The above-mentioned fairing craniotomy mechanism is disclosed in, for example,
図1は、3段式ロケット1の一例を示す図である。この3段式ロケット1は、2つの段接手2a,2bにより連結された3段のロケット3a,3b,3cからなる。ノーズフェアリング4は、3段ロケット3cの衛星搭載部分(衛星包絡域)を囲んでいる。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a three-
図2は、ノーズフェアリング4の側面図である。
ノーズフェアリング4は、この例では円筒形部分(シリンダ部5a)、円錐形部分(コーン部5b)、及び、先端部分(ノーズキャップ5c)からなる。
FIG. 2 is a side view of the
In this example, the
ノーズフェアリング4の分割位置は、この例では、3つの円形分割位置6a,6b,6cと、2つの直線分割位置7a,7bである。
In this example, the division positions of the
以下、円形分割位置6a,6b,6cを分離する機構を、「曲分離機構」と呼び、直線分割位置7a,7bを分離する機構を、「直分離機構」と呼ぶ。また、特に必要な場合を除き、両者を単に「分離機構」と呼ぶ。
Hereinafter, the mechanism for separating the
図3は、従来の分離機構8の一例を示す図であり、(A)は分離前、(B)は分離後である。
この例において、互いに隣接してノーズフェアリング4の一部を構成する2つのセグメント9を第1セグメント9aと第2セグメント9bと呼ぶ。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the conventional separation mechanism 8, in which (A) is before separation and (B) is after separation.
In this example, the two
図3(A)において、第1セグメント9aにはプレート10が挿入されており、シェアピン11によってプレート10と第1セグメント9aとが結合されている。また、第1セグメント9aとプレート10に囲まれる部分には、紐状の火薬を中心に装填した扁平管12が挿入されている。
この分離機構8は、図3(B)に示すように、扁平管12の火薬を発火することにより、扁平管12が円形になる力が働き、その力によりシェアピン11が切断され、第1セグメント9aと第2セグメント9bを分離するようになっている。
In FIG. 3A, the
As shown in FIG. 3B, the separation mechanism 8 exerts a force to make the
上述した従来の分離機構8は、第1セグメント9aと第2セグメント9bを分離して、例えば、二枚貝が貝を開くようにノーズフェアリング4を開頭する。
The conventional separation mechanism 8 described above separates the
しかし、図2に示したノーズフェアリング4において、分離機構8は、セグメント9の各分離箇所に必要であり、全体として多数(例えば10以上)の分離機構8が必要となる。
また、分離機構8には、ノーズフェアリング4に作用する外力が作用する。そのため、分離機構8に作用する荷重が大きく、分離機構8が大型化する。
However, in the
Further, an external force acting on the
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、分離機構を大型化することなく必要数を減らすことができるノーズフェアリングの開頭機構を提供することにある。 The present invention has been devised to solve the above-mentioned problems. That is, an object of the present invention is to provide a nose fairing craniotomy mechanism capable of reducing the required number without increasing the size of the separation mechanism.
本発明によれば、ノーズフェアリングが、機軸の周方向に分割された複数のセグメントと、複数の前記セグメントの機軸方向先端部を把持する把持部を有するノーズキャップと、前記把持部を前記機軸方向先端部から離脱させる分離装置と、で構成され、
前記セグメントは、その機軸方向末端部にヒンジを有し、該ヒンジは、機体に設けられた回転軸を介して前記機体に連結され、
複数の前記セグメントは、開頭時に、前記機軸まわりの前記機体の回転による遠心力で、単独に、前記回転軸を中心に外方に回動する独立セグメントと、
前記独立セグメントにより周方向端部が係止され、前記独立セグメントの回動開始後に、前記遠心力で前記外方に回動する従属セグメントと、を有する、ノーズフェアリングの開頭機構が提供される。
According to the present invention, the nose fairing has a plurality of segments divided in the circumferential direction of the axis, a nose cap having a grip portion for gripping the axial tip portions of the plurality of the segments, and the grip portion on the shaft. It consists of a separation device that separates from the tip of the direction.
The segment has a hinge at its axial end, and the hinge is connected to the airframe via a rotation shaft provided on the airframe.
The plurality of the segments are an independent segment that independently rotates outward around the rotation axis by centrifugal force due to the rotation of the airframe around the axis when the head is opened.
Provided is a nose fairing craniotomy mechanism having a circumferential end locked by the independent segment and a dependent segment that rotates outward by the centrifugal force after the start of rotation of the independent segment. ..
本発明によれば、ノーズキャップの把持部により、複数のセグメントの機軸方向先端部が把持されている。また、ノーズキャップを機軸方向先端側に移動する分離装置を備える。従って、分離装置により、ノーズキャップを機軸方向先端側に移動し、その把持部を各セグメントの機軸方向先端部から離脱させることができる。 According to the present invention, the axial tip portions of a plurality of segments are gripped by the grip portion of the nose cap. In addition, a separation device for moving the nose cap toward the tip side in the axial direction is provided. Therefore, the separation device can move the nose cap toward the axial tip side and separate the grip portion from the axial tip portion of each segment.
セグメントは、機軸方向末端部にヒンジを有するので、ノーズキャップの把持部が離脱すると、機体の回転による遠心力が外向きに作用し、各セグメントを花が開花するように開頭させることができる。 Since the segments have a hinge at the end in the axial direction, when the grip portion of the nose cap is released, the centrifugal force due to the rotation of the airframe acts outward, and each segment can be craned so that the flower blooms.
従って、単一の分離装置により複数のセグメントを開頭させることができ、分離機構を大型化することなく必要数を減らすことができる。 Therefore, a plurality of segments can be opened by a single separation device, and the required number can be reduced without increasing the size of the separation mechanism.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the same reference numerals are given to common parts in each figure, and duplicate description is omitted.
図4は、本発明によるノーズフェアリング20の開頭機構の第1実施形態を示す側面図である。
この図において、ノーズフェアリング20は、ノーズキャップ22と、機軸の周方向に分割された複数のセグメント24とで構成される。
FIG. 4 is a side view showing a first embodiment of the craniotomy mechanism of the
In this figure, the
この例において、複数のセグメント24の分割部21は、機軸に対しねじれのない曲線である。
In this example, the divided
各セグメント24は、その機軸方向末端部24b(図の下端)に、ヒンジ26を有する。ヒンジ26は、機体14に設けられた回転軸15を介して機体14に連結され、セグメント24を回転軸15を中心に外方に回動し、かつ機体14から離脱させるようになっている。
ここで、機体14とは、ノーズフェアリング20を有するロケット(例えば3段ロケット3cの本体部分である。
Each
Here, the
図5は、ヒンジ26の一例を示す図である。この図は、(A)〜(D)の順で、機体14からセグメント24が離脱する状態を示している。
FIG. 5 is a diagram showing an example of the
図5(A)は、離脱前を示している。この図において、ヒンジ26は、機体14に設けられた回転軸15に嵌合し機軸方向末端部が開口したU字状の機軸方向溝26aと、回転軸15から間隔を隔てて平行に位置する固定軸27と、を有する。
また、機体14は、固定軸27に嵌合し回転軸15を中心とし半径方向外方が開口したU字状の半径方向溝16を有する。
上述した構成により、図5(A)に示すように、回転軸15と機軸方向溝26aとの嵌合により、ヒンジ26に作用する半径方向の力を回転軸15で支持することができる。また、固定軸27と半径方向溝16との嵌合により、ヒンジ26に作用する機軸方向の力を半径方向溝16で支持することができる。
FIG. 5 (A) shows before withdrawal. In this figure, the
Further, the
With the above configuration, as shown in FIG. 5A, the radial force acting on the
図5(B)(C)(D)は、セグメント24の先端部24aを開放した状態を示している。
セグメント24の先端部24aが開放され、セグメント24に半径方向外方向きの外力(例えば遠心力)が作用すると、セグメント24は回転軸15を中心にして外方に傾動(開頭)する。
この傾動(開頭)の初期には、(B)(C)に示すように、固定軸27と半径方向溝16とが嵌合しているため、回転軸15と機軸方向溝26aとの嵌合が維持される。
5 (B), (C), and (D) show a state in which the
When the
At the initial stage of this tilting (craniotomy), as shown in (B) and (C), the fixed
次いで、(D)に示すように、所定の角度で固定軸27と半径方向溝16との嵌合が外れると、回転軸15と機軸方向溝26aとの嵌合も外れるので、機体14からセグメント24が離脱する。
Next, as shown in (D), when the fixed
上述したヒンジ26の構成により、セグメント24の先端部24aを開放するだけで、機体14からセグメント24を離脱させることができる。すなわちヒンジ26は、回転軸15を中心に回転する所定の角度(例えば60〜70度)で機体14から離脱するようになっており、開頭後に自動的に離脱する。
With the above-described
図6(A)は、図4のC部の断面図である。
この図において、ノーズキャップ22は、複数のセグメント24の機軸方向先端部24a(図の上端)を把持する把持部23を有する。把持部23は、この例では、機軸を中心とする内面を有するリング状部材であり、ノーズキャップ22の下端内側に一体的に固定されている。
また、先端部24aには、把持部23と機軸方向に嵌合する外面を有する支持部材24cが上端内側に一体的に固定されている。
FIG. 6A is a cross-sectional view of portion C of FIG.
In this figure, the
Further, a
図6(A)において、開頭機構は、さらに、分離装置28を備える。
分離装置28は、開頭時に、ノーズキャップ22を機軸方向先端側(図で上側)に移動し、把持部23を先端部24aから離脱させる。
In FIG. 6A, the craniotomy mechanism further includes a separating
When the craniotomy is performed, the separating
分離装置28は、この例では、シリンダ28aとピストンロッド28bとを有する。
シリンダ28aはブラケット28cを介してセグメント24の1つに固定され、ピストンロッド28bの先端はノーズキャップ22の一部に接している。
分離装置28は、例えば火薬のガス圧でピストンロッド28bをシリンダ28aから突出させ、ノーズキャップ22を機軸方向先端側(図で上側)に移動するようになっている。
またこの例で、ノーズキャップ22は、機軸方向先端側に移動可能に、把持部23(又は支持部材24c)を介してセグメント24の1つに連結されている。
The separating
The
The
Further, in this example, the
図6(B)は、図6(A)の別の実施形態図である。
この図において、シリンダ28aとピストンロッド28bは、電動又はガス圧式の直動アクチュエータである。その他の構成は図6(A)と同様である。
かかる直動アクチュエータを用いることにより、火薬を用いないので、打ち上げ前の地上で動作確認を行うことができ、確実な動作を保証することができる。
FIG. 6B is another embodiment of FIG. 6A.
In this figure, the
By using such a linear actuator, since no explosive is used, the operation can be confirmed on the ground before the launch, and the reliable operation can be guaranteed.
図7は、図4のA−A断面図(A)とB−B断面図(B)である。
この図において、4つのセグメント24は、2つの独立セグメント25Aと2つの従属セグメント25Bとからなる。
7A and 7B are a cross-sectional view taken along the line AA and a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
In this figure, the four
独立セグメント25Aと従属セグメント25Bの周方向両端部には、突起部24d、24eがそれぞれ設けられている。
従って、複数のセグメント24の分割部21において、独立セグメント25Aの突起部24dは、従属セグメント25Bの突起部24eの外側に半径方向に重なって位置する。
Therefore, in the divided
上述した構成により、独立セグメント25Aは、開頭時に、機体14の回転による遠心力で、単独に、回転軸15を中心に外方に回動することができる。
また、従属セグメント25Bは、独立セグメント25Aにより周方向端部が係止されており、独立セグメント25Aの回動開始後に、それに追従して機体14の回転による遠心力で、従属して、回転軸15を中心に外方に回動することができる。
With the above-described configuration, the
Further, the peripheral end of the
なお、複数のセグメント24の分割部21は、図示しないシール部材により、気密にシールされている。このシール部材は、セグメント24の開頭に対する抵抗が小さい材料で構成されているのがよい。
The divided
上述した本発明の第1実施形態によれば、各セグメント24の末端部24bは、ヒンジ26を介して機体14に連結され、先端部24aは、ノーズキャップ22の把持部23により把持されている。
従って、ノーズフェアリング20の開頭前に、各セグメント24を定位置に保持することができる。
According to the first embodiment of the present invention described above, the
Therefore, each
また、分離装置28を備えるので、開頭時に、分離装置28により、ノーズキャップ22を機軸方向先端側に移動し、その把持部23を各セグメント24の機軸方向先端部24aから離脱させることができる。
Further, since the
各セグメント24は、機軸方向末端部24bにヒンジ26を有するので、機軸方向先端部24aがノーズキャップ22から離脱すると、機体14の回転による遠心力が外向きに作用し、各セグメント24を花が開花するように開頭させることができる。
Since each
各セグメント24が回転軸15を中心に外方に回動すると、機体全体の機軸まわりの慣性モーメントが大きくなるので、機体14の回転速度を減速することができる。
また、ヒンジ26は、回転軸15を中心に回転する所定の角度(例えば60〜70度)で機体14から離脱するようになっており、開頭後に自動的に離脱する。
When each
Further, the
従って、単一の分離装置28により複数のセグメント24を開頭させることができ、分離機構を大型化することなく必要数を減らすことができる。
Therefore, a plurality of
また、複数のセグメント24を同一又は類似の大きさ及び形状にできるので、構成部分(セグメント24)を小型化して製造設備を小さくでき、量産効果による低コスト化ができる。
Further, since the plurality of
図8は、本発明によるノーズフェアリング20の開頭機構の第2実施形態を示す側面図である。
この図において、複数のセグメント24の分割部21は、機軸を中心とする螺旋である。
FIG. 8 is a side view showing a second embodiment of the craniotomy mechanism of the nose fairing 20 according to the present invention.
In this figure, the divided
図9は、図8のA−A断面図(A)とB−B断面図(B)である。
この図において、4つのセグメント24は、2つの独立セグメント25Aと2つの従属セグメント25Bとを有する。
9 is a cross-sectional view taken along the line AA and a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
In this figure, the four
その他の構成は、第1実施形態と同様である。 Other configurations are the same as those in the first embodiment.
上述した本発明の第2実施形態によれば、各セグメント24の末端部24bは、ヒンジ26を介して機体14に連結され、先端部24aは、ノーズキャップ22の把持部23により把持されている。
従って、ノーズフェアリング20の開頭前に、各セグメント24を定位置に保持することができる。
According to the second embodiment of the present invention described above, the
Therefore, each
また、この実施形態では、セグメント24の分割部21が、機軸を中心とする螺旋であるため、各セグメント24に作用する軸方向又は半径方向の力を螺旋の分割部21を介して隣接するセグメント24に伝達することができる。これにより、セグメント24の応力と荷重の分散化ができ、セグメント24を軽量化できる。
その他の効果は、第1実施形態と同様である。
Further, in this embodiment, since the
Other effects are the same as in the first embodiment.
図10は、本発明によるノーズフェアリング20の開頭機構の第3実施形態を示す側面図である。
この図において、ノーズフェアリング20は、図2と同様に、円筒形部分(シリンダ部29a)、円錐形部分(コーン部29b)、及び、先端部分(ノーズキャップ22)からなる。
その他の構成と効果は、第2実施形態と同様である。
FIG. 10 is a side view showing a third embodiment of the craniotomy mechanism of the nose fairing 20 according to the present invention.
In this figure, the nose fairing 20 is composed of a cylindrical portion (
Other configurations and effects are the same as in the second embodiment.
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。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
1 3段式ロケット、2a,2b 段接手、3a 1段ロケット、
3b 2段ロケット、3c 3段ロケット4 ノーズフェアリング、
5a シリンダ部、5b コーン部、5c ノーズキャップ、
6a,6b,6c 円形分割位置、7a,7b 直線分割位置、
8 分離機構、9 セグメント、9a 第1セグメント、
9b 第2セグメント、10 プレート、11 シェアピン、
12 扁平管、14 機体、15 回転軸、16 半径方向溝、
20 ノーズフェアリング、21 分割部、22 ノーズキャップ、
23 把持部、24 セグメント、24a 先端部、24b 末端部、
24c 支持部材、24d、24e 突起部、25A 独立セグメント、
25B 従属セグメント、26 ヒンジ、26a 機軸方向溝、
27 固定軸、28 分離装置、28a シリンダ、28b ピストンロッド、
28c ブラケット、29a シリンダ部、29b コーン部
1 3-stage rocket, 2a, 2b-stage joint, 3a 1-stage rocket,
3b 2-stage rocket, 3c 3-
5a cylinder part, 5b cone part, 5c nose cap,
6a, 6b, 6c circular division position, 7a, 7b linear division position,
8 Separation mechanism, 9 segments, 9a 1st segment,
9b 2nd segment, 10 plates, 11 share pins,
12 flat tubes, 14 airframes, 15 rotating shafts, 16 radial grooves,
20 nose fairing, 21 splits, 22 nose caps,
23 Grip, 24 segments, 24a tip, 24b end,
24c support member, 24d, 24e protrusion, 25A independent segment,
25B dependent segment, 26 hinges, 26a axial groove,
27 fixed shaft, 28 separator, 28a cylinder, 28b piston rod,
28c bracket, 29a cylinder part, 29b cone part
Claims (5)
前記セグメントは、その機軸方向末端部にヒンジを有し、該ヒンジは、機体に設けられた回転軸を介して前記機体に連結され、
複数の前記セグメントは、開頭時に、前記機軸まわりの前記機体の回転による遠心力で、単独に、前記回転軸を中心に外方に回動する独立セグメントと、
前記独立セグメントにより周方向端部が係止され、前記独立セグメントの回動開始後に、前記遠心力で前記外方に回動する従属セグメントと、を有する、ノーズフェアリングの開頭機構。 The nose fairing separates a plurality of segments divided in the circumferential direction of the axis, a nose cap having a grip portion for gripping the axial tip portions of the plurality of segments, and the grip portion from the axial tip portion. Consists of a separator and
The segment has a hinge at its axial end, and the hinge is connected to the airframe via a rotation shaft provided on the airframe.
The plurality of the segments are an independent segment that independently rotates outward around the rotation axis by centrifugal force due to the rotation of the airframe around the axis when the head is opened.
A craniotomy mechanism for a nose fairing, comprising a dependent segment whose circumferential end is locked by the independent segment and which rotates outward by the centrifugal force after the start of rotation of the independent segment.
前記機体は、前記固定軸に嵌合し前記回転軸を中心とし半径方向外方が開口したU字状の半径方向溝を有する、請求項1に記載のノーズフェアリングの開頭機構。 The hinge has a U-shaped axial groove that is fitted to the rotating shaft and has an opening at the end in the axial direction, and a fixed shaft that is located parallel to the rotating shaft at a distance from the rotating shaft.
The craniotomy mechanism for a nose fairing according to claim 1, wherein the airframe has a U-shaped radial groove that is fitted to the fixed shaft and opens radially outward around the rotating shaft.
The craniotomy mechanism for a nose fairing according to claim 1, wherein the nose cap is connected to one of the segments so as to be movable toward the tip end side in the axial direction.
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