JP7180210B2 - rocket motor - Google Patents
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Description
本発明は、燃料の燃焼によってロケットの推進力を得るロケットモータに関する。 The present invention relates to a rocket motor that obtains rocket propulsion by burning fuel.
ロケットモータは、固体燃料を燃焼させて推進力が発生するタイプのものと、液体燃料を燃焼させて推進力が発生するタイプのものがある。固体燃料を搭載するロケットモータは、液体燃料を搭載するロケットモータに比べ液体漏れを防ぐ構造等が不要であるため構造が簡易である。しかも固体燃料(推進薬)は、液体燃料に比べてケースに充填した状態において長期間保存できる。 There are two types of rocket motors: a type that burns solid fuel to generate propulsion, and a type that burns liquid fuel to generate propulsion. Rocket motors equipped with solid fuels have simpler structures than rocket motors equipped with liquid fuels because they do not require a structure to prevent liquid leakage. Moreover, solid fuel (propellant) can be stored for a long time in a state filled in a case compared to liquid fuel.
特許文献1に固体燃料を搭載するロケットモータの一例が開示されている。図9に示すようにこのロケットモータ11は、有底円筒状のモータケース12と、モータケース12に収容された固体推進薬(固体燃料)16を有する。モータケース12は、ケース蓋13aを有し、ケース蓋13aに円柱状のノズル13bが設けられる。固体推進薬16は、ノズル13bに対向する第1端面16aと、第1端面16aの反対側の第2端面16bを有する。固体推進薬16は、モータケース12内において第1端面16aだけが燃焼する。これにより一定割合で燃焼ガスが発生し、ロケットモータ11が一定の推進力を一定時間発生させる。
かかるロケットモータ11は端面燃焼型のロケットモータとも呼称される。図9に示すように端面燃焼型のロケットモータ11は、モータケース12の焼損を防ぐため、あるいは固体推進薬16の温度上昇を抑えるために断熱構造を有する。従来のロケットモータ11の断熱構造は、二層構造であって、固体推進薬16の外周面を覆うレストリクタ15と、モータケース12の内周面を覆うケース断熱材14を有する。レストリクタ15とケース断熱材14は、断熱性および所望の強度を得るため、所定の厚さを有する。しかし二層構造は、モータケース12に収容する推進薬の量が少なくなる、あるいは部品点数が多いという問題がある。
Such a
断熱構造を一層構造にする、すなわちレストリクタとケース断熱材を一体にする構造も考えられる。しかし推進薬とモータケースの熱収縮率の違いがある。そのため低温時に推進薬の収縮にモータケースの収縮が追い付かず、一層構造に力が加わる。これによりインシュレータからの推進薬の剥がれや、推進薬内部へのクラックが生じる場合がある。 A structure in which the heat insulating structure is a single layer structure, that is, a structure in which the restrictor and the case heat insulating material are integrated is also conceivable. However, there is a difference in thermal shrinkage between the propellant and the motor case. Therefore, the contraction of the motor case cannot catch up with the contraction of the propellant at low temperatures, and additional force is applied to the structure. This may cause peeling of the propellant from the insulator or cracks inside the propellant.
この剥がれた部分やクラックに燃焼時の火炎が到達すると、火炎が剥がれた部分やクラックに延焼し、予定している燃焼面積よりも実際の燃焼面積が増加してしまう。燃焼面積の増加は、モータケース内の圧力の増大を招く。かくしてモータケースが破損あるいはネジ結合部の破断といったいわゆるバーストと呼ばれる不具合が生じることもある。そこで推進薬の量が多く、かつ部品点数が少なく、しかもバーストが生じることが抑制されたモータケースが従来から必要とされている。 When the flame during combustion reaches this peeled portion or crack, the flame spreads to the peeled portion or crack, and the actual burning area increases more than the planned burning area. An increase in the combustion area results in an increase in pressure within the motor case. As a result, a problem called burst, such as breakage of the motor case or breakage of the screw joint, may occur. Therefore, there has been a need for a motor case containing a large amount of propellant, a small number of parts, and suppressing the occurrence of burst.
本開示の1つの特徴によると、ロケットモータは、ロケットを推進させるための推進薬と、推進薬を内包するモータケースと、インシュレータを有する。モータケースは、一端部にノズルを備える。インシュレータは、推進薬に対向する内周面とモータケースに対向する外周面を具備する。インシュレータの内周面は、推進薬の外周全体に接着されるインシュレータ接着領域を有する。インシュレータの外周面は、モータケースの内周面と接着されるケース接着領域と、モータケース内周面に接着されないケース未接着領域を有する。推進薬は、ノズルに対向する端面を有し、かつ長手方向に延出する。ケース未接着領域は、推進薬の長手方向の略全長に渡って形成される。 According to one aspect of the present disclosure, a rocket motor has a propellant for propelling the rocket, a motor case containing the propellant, and an insulator. The motor case has a nozzle at one end. The insulator has an inner peripheral surface facing the propellant and an outer peripheral surface facing the motor case. The inner peripheral surface of the insulator has an insulator bonding area that is bonded to the entire outer periphery of the propellant. The outer peripheral surface of the insulator has a case-bonded region that is bonded to the inner peripheral surface of the motor case and a case-unbonded region that is not bonded to the inner peripheral surface of the motor case. A propellant charge has an end face facing the nozzle and extends longitudinally. The case unbonded region is formed over substantially the entire length of the propellant in the longitudinal direction.
したがってケース未接着領域は、インシュレータが推進薬とともにモータケースに対して移動することを許容する。そのためモータケースの熱膨張率と推進薬の熱膨張率の差によって生じるモータケースと推進薬の熱変形の差は、ケース未接着領域によって吸収される。その結果、熱変形の差により生じる外力が推進薬に伝わることが軽減される。外力の軽減によって推進薬がインシュレータから剥がれることが抑制される。あるいは熱収縮によって推進薬の内部にクラックが生じることも抑制できる。推進薬のインシュレータからの剥がれ部分あるいは推進薬のクラックを抑制することで、いわゆるバーストを抑制することができる。しかもインシュレータを一層構造にしている。そのためインシュレータを薄くすることでインシュレータの内周径が大きくなり、推進薬の量を多くすることができる。インシュレータは、従来の二層構造に比べて部品点数も少なくなる。 The case unbonded areas thus allow the insulator to move with the propellant relative to the motor case. Therefore, the difference in thermal deformation between the motor case and the propellant caused by the difference between the thermal expansion coefficients of the motor case and the propellant is absorbed by the non-bonded area of the case. As a result, the transmission of the external force caused by the difference in thermal deformation to the propellant is reduced. The reduction of the external force suppresses the separation of the propellant from the insulator. Alternatively, it is possible to suppress cracks occurring inside the propellant due to heat shrinkage. A so-called burst can be suppressed by suppressing the portion of the propellant that is separated from the insulator or the crack of the propellant. Moreover, the insulator has a single-layer structure. Therefore, by making the insulator thinner, the inner diameter of the insulator becomes larger, and the amount of propellant can be increased. The insulator also has fewer parts than the conventional two-layer structure.
またケース未接着領域は、推進薬の長手方向の略全長に亘って推進薬がモータケースに対して移動することを許容する。その結果、推進薬とモータケースの熱変形の差が、推進薬の長手方向全長に渡って吸収される。かくして推進薬のインシュレータからの剥がれや、推進薬内部へのクラックの発生をより効果的に抑制できる。 Further, the case unbonded region allows the propellant to move with respect to the motor case over substantially the entire length of the propellant in the longitudinal direction. As a result, the difference in thermal deformation between the propellant and the motor case is absorbed over the entire longitudinal length of the propellant. Thus, separation of the propellant from the insulator and occurrence of cracks inside the propellant can be suppressed more effectively.
本開示の他の1つの特徴によると、ケース接着領域は、ケース未接着領域と周方向に隣接しかつ推進薬の長手方向に延出する長手延出接着領域を有するものとすることができる。したがってインシュレータは、ケース接着領域によって推進薬を保持する。例えば、ケース接着領域は、推進薬がインシュレータに対して周方向に回転することを抑制できる。 According to another feature of the present disclosure, the case bond region may have a longitudinally extending bond region circumferentially adjacent to the case unbonded region and extending longitudinally of the propellant charge. The insulator thus retains the propellant charge by means of the case bond area. For example, the case adhesive region can restrain the propellant from rotating in the circumferential direction with respect to the insulator.
本開示の他の1つの特徴によると、ケース接着領域は、モータケースの内周面の周方向全周に亘って形成される環状接着領域を有する。したがって環状接着領域は、燃焼ガスがモータケースとインシュレータの間に入り込むことを抑制できる。そのため高温の燃焼ガスによってモータケースの内周面が溶融することを抑制できる。 According to another feature of the present disclosure, the case bonding area has an annular bonding area formed along the entire circumferential circumference of the inner peripheral surface of the motor case. Therefore, the annular adhesive region can suppress combustion gas from entering between the motor case and the insulator. Therefore, it is possible to suppress the melting of the inner peripheral surface of the motor case by the high-temperature combustion gas.
本開示の他の1つの特徴によると、環状接着領域は、推進薬の燃焼端面よりもノズルに近い位置に形成されるものとすることができる。したがって環状接着領域は、推進薬の燃焼端面よりもノズルに近い場所において燃焼ガスがモータケースとインシュレータの間に入り込むことを抑制する。これによりモータケースの内周面が溶融することをより確実に抑制できる。 According to another feature of the present disclosure, the annular bond region may be formed closer to the nozzle than the burning end of the propellant charge. Therefore, the annular adhesive region suppresses combustion gas from entering between the motor case and the insulator at a location closer to the nozzle than the combustion end face of the propellant. As a result, the melting of the inner peripheral surface of the motor case can be suppressed more reliably.
本開示の他の1つの特徴によると、環状接着領域は、推進薬の長手方向において、推進薬の全長の2分の1以下の幅を有することができる。すなわち環状接着領域は、比較的長手方向における幅が短い。逆にケース未接着領域の長手方向の長さが長い。したがってケース未接着領域は、確実にインシュレータが推進薬とともにモータケースに対して移動することを許容できる。 According to another feature of the present disclosure, the annular adhesive region can have a width in the longitudinal direction of the propellant charge that is less than or equal to one-half the length of the propellant charge. That is, the annular adhesive region has a relatively short width in the longitudinal direction. Conversely, the longitudinal length of the case unbonded region is long. Therefore, the case unbonded region can reliably allow the insulator to move with the propellant relative to the motor case.
本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図1~3に示すようにロケットモータ1は、モータケース1aと、モータケース1aに収容されるインシュレータ4と、インシュレータ4内に配される(内包される)推進薬5を有する。モータケース1aは、ケース本体2と、ケース本体2の開口部を塞ぐケース蓋3を有する。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 to 3, the
図3に示すようにケース本体2は、有底円筒状であり、円筒状の側周壁2aと、その底面を塞ぐ円板状のケース底壁2bを有する。ケース本体2は、推進薬燃焼時の高い圧力に耐えうる強度を有する材料、例えば金属から形成される。
As shown in FIG. 3, the case
図1~3に示すようにケース蓋3は、鏡板3aとノズル3bを有する。鏡板3aは、円板状で、ケース本体2よりも肉厚である。鏡板3aの裏面(図3の下面に相当)は、燃焼ガスによって溶融しないように耐熱処理がなされている。鏡板3aの中央部にノズル3bが設けられる。ノズル3bは、鏡板3aの外周面から円筒状に突出する。すなわちノズル3bはモータケース1aの一端部に備えられる。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
図3に示すようにケース蓋3は、貫通孔3cと噴出口3dを連続して有する。貫通孔3cは、鏡板3aの裏面から表面(図3の上面に相当)に向かって延出し、径が徐々に小さくなる。噴出口3dは、貫通孔3cからノズル3bの先端まで延出し、径が徐々に広くなる。貫通孔3cと噴出口3dは、燃焼ガスがモータケース1a内からノズル3bを通って噴出することを許容する。貫通孔3cと噴出口3dの形状によって燃焼ガスが超高速で噴出される。
As shown in FIG. 3, the
図1~3に示すようにインシュレータ4は、略円筒状の側壁4aと、側壁4aの底を塞ぐ底壁4bを有する。インシュレータ4は、ある程度の柔軟性を持ちつつ断熱性を持つ材料から構成される。インシュレータ4に用いる材料の構成は、特に制限されないが、バインダーとしての機能を果たすエラストマーに加えて、機械的な物性を向上させるとともに耐熱性を付与するためにフィラーおよび難燃剤とを有することが一般的である。エラストマーは、加硫可能なエラストマーであることが好ましい。例えば、ポリイソプレン構造をもつ天然ゴム(NR)や、天然ゴムと同じポリイソプレン構造を有し、化学合成されたイソプレンゴム(IR)や、不飽和結合を有し、硫黄架橋を可能としたエチレン-プロピレン-ジエン三元共重合体(EPDM)や、アクリロニトリルとブタジエンの共重合体であるアクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)や、液状ブタジエンゴム(1,2-ブタジエンゴム、1,4-ブタジエンゴム)(BR)や、液状イソプレンゴム(1,4-イソプレンゴム)(IR)や、液状スチレン・ブタジエンゴム(SBR)や、液状ポリブテン(IM)や、液状ウレタンゴム(EU)などが例示される。これらのエラストマーは、1種類のゴムを単独で使用することも、各ゴムの持つ利点をそれぞれ利用するためにこれらのゴムをブレンドして使用することもできる。加硫可能なエラストマーとしてはエチレン-プロピレン-ジエン三元共重合体(EPDM)が好ましい。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
フィラーとしては、芳香族ポリアミド系パルプ状繊維、芳香族ポリアミド繊維、炭素繊維、ガラス繊維、カーボンブラック、アスベスト、粒状シリカなどが使用される。これらは単独で使用することも、2種以上をブレンドして使用することもできる。 As the filler, aromatic polyamide pulp fiber, aromatic polyamide fiber, carbon fiber, glass fiber, carbon black, asbestos, granular silica and the like are used. These may be used alone or in combination of two or more.
難燃剤としては、三酸化アンチモン、硫化亜鉛、リン化合物、塩素化合物、臭素化合物、金属水酸化物、水和金属塩が挙げられ、三酸化アンチモン、硫化亜鉛、塩素化合物、臭素化合物、リン化合物が好ましく、三酸化アンチモンが特に好ましい。これらは単独で使用することも、2種以上をブレンドして使用することもできる。 Flame retardants include antimony trioxide, zinc sulfide, phosphorus compounds, chlorine compounds, bromine compounds, metal hydroxides, and hydrated metal salts. Antimony trioxide is preferred, and antimony trioxide is particularly preferred. These may be used alone or in combination of two or more.
インシュレータの構成材料には、種々の機能を果たすためにその他の添加物を任意で添加することが可能である。例えば、ゴム製品の硬度を調整し混錬性、加工性を改善するための軟化剤や可塑剤、ゴムの劣化を防止するための老化防止剤、ゴムの混錬、圧延時等の加工性を改善し、適切な粘着性を得るための加工助剤や粘着付与剤、鎖状ゴム分子を三次元構造に形成させるための加硫用又は架橋用配合剤などがある。これらの添加物は、使用されるエラストマーやフィラーとゴムの製造方法に適した添加物の組み合わせを適宜選択して使用することができる。 Other additives can optionally be added to the constituent materials of the insulator in order to perform various functions. For example, softeners and plasticizers to adjust the hardness of rubber products and improve kneadability and workability, anti-aging agents to prevent deterioration of rubber, kneading of rubber, workability during rolling, etc. There are processing aids and tackifiers to improve and obtain appropriate tackiness, and vulcanizing or cross-linking compounding agents to form chain rubber molecules into a three-dimensional structure. These additives can be used by appropriately selecting a combination of additives suitable for the elastomer or filler to be used and the manufacturing method of the rubber.
軟化剤及び可塑剤としては、鉱物油系軟化剤及び植物油系軟化剤が使用できる。鉱物油系軟化剤は、例えば、パラフィン系軟化剤、芳香族系軟化剤、ナフテン系軟化剤などが挙げられ、植物油系軟化剤は、例えば、ステアリン酸などの脂肪酸又はその塩、菜種油、パーム油、やし油などの脂肪油、パインオイル、ロジン、ファクチス(サブ)などが挙げられる。 Mineral oil-based softeners and vegetable oil-based softeners can be used as softeners and plasticizers. Mineral oil softeners include, for example, paraffin softeners, aromatic softeners, and naphthenic softeners. Vegetable oil softeners include, for example, fatty acids such as stearic acid or salts thereof, rapeseed oil, and palm oil. , fatty oils such as coconut oil, pine oil, rosin, factice (sub) and the like.
老化防止剤としては、例えば、アミン系、フェノール系老化防止剤及び硫黄化合物やホスファイト類が二次老化防止剤として使用することができる。 As anti-aging agents, for example, amine-based anti-aging agents, phenol-based anti-aging agents, sulfur compounds, and phosphites can be used as secondary anti-aging agents.
加工助剤としては、ステアリン酸、ステアリン酸の金属塩、ステアリルアミン、高融点ワックス、低分子量ポリエチレングリコールなどが利用できる。 Processing aids that can be used include stearic acid, metal salts of stearic acid, stearylamine, high-melting waxes, and low-molecular-weight polyethylene glycols.
粘着付与剤としては、クマロン樹脂、フェノール、テルペン系樹脂、石油系炭化水素樹脂、ロジン誘導体などが使用できる。 As tackifiers, coumarone resins, phenols, terpene resins, petroleum hydrocarbon resins, rosin derivatives and the like can be used.
加硫可能なエラストマーとその他の添加物の合計含有量は、特に制限されないが、好ましくは30~90質量%であり、より好ましくは38~83質量%であり、さらに好ましくは46~76質量%である。なお本明細書における〇〇~××との記載は、特に明記しない限り〇〇以上××以下を示すものとする。 The total content of the vulcanizable elastomer and other additives is not particularly limited, but is preferably 30 to 90% by mass, more preferably 38 to 83% by mass, and still more preferably 46 to 76% by mass. is. In addition, the description of 〇〇 to XX in this specification indicates 〇〇 or more and XX or less unless otherwise specified.
インシュレータに含まれるその他の添加物の含有量は、特に制限されないが、好ましくは20質量%以下であり、より好ましくは2~12質量%であり、さらに好ましくは4~5質量%である。 The content of other additives contained in the insulator is not particularly limited, but is preferably 20% by mass or less, more preferably 2 to 12% by mass, and still more preferably 4 to 5% by mass.
インシュレータに含まれるフィラーと難燃剤の合計の含有量は、特に制限されないが、好ましくは10~70質量%であり、より好ましくは15~60質量%であり、さらに好ましくは20~50質量%である。フィラーと難燃剤の合計の含有量が70質量%以下であれば、インシュレータ4の柔軟性を十分に確保することができる。フィラーと難燃剤の合計の含有量が10質量%以上であれば、インシュレータ4は十分な剛性を有し、推進薬燃焼時の高い圧力に耐えることができる。
The total content of the filler and flame retardant contained in the insulator is not particularly limited, but is preferably 10 to 70% by mass, more preferably 15 to 60% by mass, and still more preferably 20 to 50% by mass. be. If the total content of the filler and the flame retardant is 70% by mass or less, sufficient flexibility of the
図3,5に示すようにインシュレータ4の底壁4bは、推進薬5の底面5bに対向する内底面4cと、ケース本体2の底壁2bに対向する外底面4dを有する。インシュレータ4の側壁4aは、推進薬5の外横面5aに対向する内側面4eと、ケース本体2の側周壁2aの内周面に対向する外側面4fを有する。
As shown in FIGS. 3 and 5, the
図2,3,5に示すようにインシュレータ4の側壁4aの外側面4fは、ケース未接着領域6aとケース接着領域6bを有する。ケース未接着領域6aは、ケース接着領域6bと同一円周上にあるが、接着されていない部分(図2における二点鎖線の内側部分、図5における太線部分)を言う。ケース未接着領域6aは、ロケットモータ1または推進薬5の長手方向(基軸方向)に向かって延出する。ケース未接着領域6aの長手方向の長さは、推進薬5の長手方向の略全長に亘っている。ケース未接着領域6aのインシュレータの外周円に占める割合は40°程度である(図5の角度A参照)。
As shown in FIGS. 2, 3 and 5, the
図3に示すようにケース接着領域6bは、長手延出接着領域6cと環状接着領域6dを有する。長手延出接着領域6cは、インシュレータ4をケース本体2に収容した場合、ケース本体2と接し、接着される。長手延出接着領域6cは、インシュレータ4の周方向においてケース未接着領域6aに隣接する。
As shown in FIG. 3, the
図2,3に示すように環状接着領域6dは、長手延出接着領域6cと同一円周上に存在する。環状接着領域6dの先端と長手延出接着領域6cの先端は、インシュレータ4の軸中心からの径方向の距離がほぼ同じ場所に位置する。環状接着領域6dは、インシュレータ4の長手方向先端縁に沿って延出し、環状である。これにより環状接着領域6dは、ケース蓋3の近傍においてケース本体2の側周壁2aに沿って環状に延出する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図3に示す推進薬5は、ロケットを推進させるためのものであり、図2に示す推進薬原料5dから形成される。ケース本体2内にインシュレータ4が設置され、インシュレータ4内に推進薬原料5dが投入される。図2に示すように推進薬原料5dがインシュレータ4内に充填され、重合などを通じて硬化されることで固体の推進薬5が形成される。推進薬5は、コンポジット推進薬またはダブルベース推進薬である。
The
図3に示す推進薬5がコンポジット推進薬の場合、推進薬原料5dは例えばポリブタジエン及び/または過塩素酸アンモニウムを含む。推進薬5がコンポジットモディファイドダブルベース推進薬の場合、推進薬原料5dはニトロセルロース及び/またはウレタンを含む。また推進薬原料5dは、グリシジルアジドポリマー(GAP)等を含むエネルギー性ポリウレタン材料とすることもできる。推進薬5としては、ベース推進薬よりも収縮してもクラックが生じ難いコンポジット推進薬である方が好ましい。
If the
図1~3に示すように推進薬5は、インシュレータ4内で固体化されることでインシュレータ4の内部形状に対応する形状となる。すなわち推進薬5は、長手方向に延出した円柱状である。推進薬5の外横面5aがインシュレータ4の側壁4aのインシュレータ接着領域4g(内側壁4e)と接着する。推進薬5の底面5bがインシュレータ4の底壁4bの内底面4cと接着する。すなわち推進薬5の外周面全体がインシュレータ4の内周面に接着している。かくしてインシュレータ4は、推進薬5に対向する内周面とモータケース1aに対向する外周面を具備する。図6に示すように、推進薬5は、温度の低下により収縮する場合があるが、インシュレータ4は推進薬5の収縮に追随して変形する。具体的には推進薬5が収縮した場合、インシュレータ4も推進薬の収縮に追随して変形する。この際、ケース未接着領域6aとケース本体2の間には、隙間6eが生じる。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
上述するようにロケットモータ1は、図3~5に示すようにインシュレータ4がモータケース1aに接着しないケース未接着領域6aを有する。ケース未接着領域6aは、インシュレータ4が推進薬5とともにモータケース1aに対して移動することを許容する。そのためモータケース1aの熱膨張率と推進薬5の熱膨張率の差によって生じるモータケース1aと推進薬5の熱変形の差は、ケース未接着領域6aによって吸収される。
As described above, the
その結果、熱変形の差により生じる外力が推進薬5に伝わることが軽減される。外力の軽減によって推進薬5がインシュレータ4から剥がれることが抑制される。あるいは熱収縮によってインシュレータ4内部にクラックが生じることも抑制できる。推進薬5のインシュレータ4からの剥がれ部分あるいは推進薬5のクラックを抑制することで、いわゆるバーストを抑制することができる。
As a result, the transfer of the external force to the
しかも図3に示すようにモータケース1aと推進薬5の間に設けられる断熱構造は、インシュレータ4からなる一層構造である。一方、図9に示す従来のロケットモータ11の断熱構造は、ケース断熱材14とレストリクタ15からなる二層構造である。そのためインシュレータ4を薄くすることで断熱構造(インシュレータ4)の内周径が大きくなり、推進薬5の量を多くすることができる。そしてロケットモータ1の断熱構造の部品点数も少なくなる。
Moreover, as shown in FIG. 3, the heat insulating structure provided between the
図3に示すようにケース未接着領域6aは、推進薬5の長手方向の略全長に亘って形成される。したがってケース未接着領域6aは、推進薬5の長手方向の略全長に亘って推進薬5がモータケース1aに対して移動することを許容する。その結果、推進薬5とモータケース1aの熱変形の差が、推進薬5の長手方向全長に亘って吸収される。かくして推進薬5のインシュレータ4からの剥がれや、推進薬5内部へのクラックの発生をより効果的に抑制できる。
As shown in FIG. 3, the case
図3,5に示すようにケース接着領域6bは、ケース未接着領域6aと周方向に隣接しかつ推進薬5の長手方向に延出する長手延出接着領域6cを有する。したがってインシュレータ4は、ケース接着領域6bによって推進薬5を保持する。例えば、ケース接着領域6bは、推進薬5がインシュレータ4に対して周方向に回転することを抑制できる。
As shown in FIGS. 3 and 5, the case
図3,4に示すようにケース接着領域6bは、さらに環状接着領域6dを有する。したがって図7に示すように環状接着領域6dは、燃焼ガスがモータケース1aとインシュレータ4の間に入り込むことを抑制できる。そのため高温の燃焼ガスGによってモータケース1aの内周面が溶融することを抑制できる。
As shown in FIGS. 3 and 4, the case
図3に示すように燃焼端面5cは、インシュレータ4の環状接着領域6dよりもケース蓋3のノズル3bから遠い位置に形成される。すなわち環状接着領域6dは、燃焼端面5cよりもノズル3bに近い位置に形成される。したがって環状接着領域6dは、推進薬5の燃焼端面5cよりもノズル3bに近い場所において燃焼ガスがモータケース1aとインシュレータ4の間に入り込むことを抑制する。これによりモータケース1aの内周面が溶融することをより確実に抑制できる。
As shown in FIG. 3, the combustion end face 5c is formed at a position farther from the
モータケース1aは、図1~3に示す円筒状である必要はなく、例えば多角形筒状としても良い。ケース蓋3の形状もモータケース1aの形状に合わせて種々の形状に変更することができる。
The
ロケットモータ1は、図3に示すインシュレータ4に代えて図8に示すインシュレータ7を有していても良い。インシュレータ7の外形は、概ねインシュレータ4の外形と同様であるが、ケース未接着領域6aに代えてケース未接着領域8aを有する。ケース未接着領域8aの長さは、推進薬5の長手方向において推進薬の全長の2分の1以下の長さとする。すなわち環状接着領域8dは、比較的長手方向における幅が短い。逆にケース未接着領域8aの長手方向の長さは、長手延出接着領域6cに比べて長い。したがってケース未接着領域8aは、確実にインシュレータ7が推進薬5とともにモータケース1aに対して移動することを許容できる。
上述のロケットモータ1におけるケース接着領域6bは環状接着領域6dを有するものであったが、環状接着領域6dが存在せず、長手延出接着領域6cのみが存在するものであっても構わない。
Although the
ケース未接着領域6aは、推進薬5の長手方向の略全長に亘って形成される形成されるものとしたが、この場合の略全長とは、推進薬5の長手方向の全長とほぼ同じ長さであっても、より長くても、より短くても構わない。
The case
また、上述のロケットモータ1において、図5に示すようにケース未接着領域6aの数は3本であるが、1~6本程度とすることもできる。ケース未接着領域6aのインシュレータの外周円に占める割合は40°程度(図5の角度A)であるとしたが、30~90°程度とすることができる。そして、ケース未接着領域がインシュレータの外周円に占める範囲は合計で90°~180°程度とすることができる。かかる範囲であれば、モータケースに対するインシュレータの接着力を落とさず、十分に推進薬のインシュレータからの剥がれや推進薬のクラックを抑制することができる。
Further, in the
ケース未接着領域6aはモータケース1aと接着しない部分であるが、例えばケースとインシュレータの接着時に接着剤を塗布しないことや、離型剤を付与することでも形成できる。
The case
ロケットモータ1において、ケース接着領域6bはモータケースの内周面の周方向全周に亘って形成される環状接着領域6dを有するとしたが、例えば環状接着領域はインシュレータ上端円のほぼ全周95%以上に形成され、すこし隙間の開いたC字状とすることもできる。
In the
ロケットモータ1において、環状接着領域6dは、推進薬5の燃焼端面5cよりもノズル3bに近い位置に形成されるとしたが、燃焼端面5cと環状接着領域6dは同じ位置であっても構わない。
In the
1 ロケットモータ
1a モータケース
4 インシュレータ
4g インシュレータ接着領域
5 推進薬
5c 燃焼端面
6a,8a ケース未接着領域
6b ケース接着領域
6c 長手延出接着領域
6d,8b 環状接着領域
1
Claims (5)
ロケットを推進させるための推進薬と、
前記推進薬を内包しかつ一端部にノズルを備えるモータケースと、
前記推進薬に対向する内周面と前記モータケースに対向する外周面を具備する1層のインシュレータを有し、
前記インシュレータの前記内周面と前記外周面は、いずれも円筒状であって全周において径方向外方に湾曲する曲率を有し、
前記インシュレータの前記内周面は、前記推進薬の外周面全体に直接接着されるインシュレータ接着領域を有し、
前記インシュレータの前記外周面は、前記モータケースの内周面と直接接着されるケース接着領域と、前記モータケースの内周面に接着されないケース未接着領域を有し、
前記推進薬は、前記ノズルに対向する燃焼端面を有し、かつ長手方向に延出し、
前記ケース未接着領域は、前記推進薬の前記長手方向の略全長に亘って形成されるロケットモータ。
A rocket motor,
a propellant for propelling the rocket;
a motor case containing the propellant and having a nozzle at one end;
a single-layer insulator having an inner peripheral surface facing the propellant and an outer peripheral surface facing the motor case;
The inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the insulator are both cylindrical and have a curvature that curves radially outward over the entire circumference,
The inner peripheral surface of the insulator has an insulator adhesion region that is directly adhered to the entire outer peripheral surface of the propellant,
The outer peripheral surface of the insulator has a case-bonded region that is directly bonded to the inner peripheral surface of the motor case and a case-unbonded region that is not bonded to the inner peripheral surface of the motor case,
the propellant charge has a combustion end facing the nozzle and extends longitudinally;
The rocket motor, wherein the case unbonded region is formed over substantially the entire length of the propellant in the longitudinal direction.
前記ケース接着領域は、前記ケース未接着領域と周方向に隣接しかつ前記推進薬の前記長手方向に延出する長手延出接着領域を有するロケットモータ。 A rocket motor according to claim 1, comprising:
The rocket motor, wherein the case bond region has a longitudinally extending bond region circumferentially adjacent to the case non-bond region and extending in the longitudinal direction of the propellant charge.
前記ケース接着領域は、前記モータケースの内周面の周方向全周に亘って形成される環状接着領域を有するロケットモータ。 A rocket motor according to claim 2, wherein
The rocket motor, wherein the case bonding area has an annular bonding area formed along the entire circumferential direction of the inner peripheral surface of the motor case.
前記環状接着領域は、前記推進薬の前記燃焼端面よりも前記ノズルに近い位置に形成されるロケットモータ。 A rocket motor according to claim 3, wherein
A rocket motor, wherein the annular adhesion region is formed at a position closer to the nozzle than the combustion end face of the propellant.
前記環状接着領域は、前記推進薬の前記長手方向において、前記推進薬の全長の2分の1以下の幅を有するロケットモータ。 A rocket motor according to claim 3 or 4,
A rocket motor, wherein the annular adhesive region has a width in the longitudinal direction of the propellant charge that is less than or equal to one-half the total length of the propellant charge.
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