JP7383534B2

JP7383534B2 - 複数パルスガス発生装置

Info

Publication number: JP7383534B2
Application number: JP2020046128A
Authority: JP
Inventors: 世起西川; 千矢子三原; 佑鈴木; 克典家城
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2020-03-17
Filing date: 2020-03-17
Publication date: 2023-11-20
Anticipated expiration: 2040-03-17
Also published as: US20210293205A1; JP2021148013A; US11415081B2

Description

本発明は、複数パルスガス発生装置に関するものである。

燃料を燃焼して推進力を発生させる複数パルスガス発生装置は、ロケットモータに使用され得る。

特許文献１には、ロケットモータの固体燃料に点火する点火器が開示されている。この点火器は、トロイダル形状の点火薬と、円周上に配置された点火薬の燃焼ガスを噴射する複数の噴射口とを備える。複数の噴射口は、噴射口が奇数個の場合に等間隔に配置され、偶数個の場合に不等間隔に配置される。

特許文献２には、２パルスロケットモータが開示されている。この２パルスロケットモータは、圧力容器の内周面に装填された第２推進薬と、第２推進薬の端面に配置された第２点火装置と、第２推進薬の初期燃焼面全体と第２点火装置を覆う隔膜と、初期燃焼面全体と第２点火装置を覆う隔膜の全体を覆うように装填された第１推進薬とを備える。第１推進薬及び第２推進薬は、共に内面燃焼型または内端面燃焼型（ここで、内端面燃焼型とは、内面燃焼と端面燃焼とが併用される燃焼型を意味する。）の推進薬形状である。隔膜は、前記第２推進薬の内周面を覆う内側隔膜と第２推進薬の後面を覆う後側隔膜とにより構成される。後側隔膜と内側隔膜が会合する端部は、全周囲に亘って接合されている。

特許文献３には、２パルスロケットモータとして使用され得るガスジェネレータが開示されている。このガスジェネレータは、圧力容器と、筒状形状を有する外側推進薬と、外側推進薬の内側に配置された内側推進薬と、外側推進薬と内側推進薬とを隔離する隔膜と、内側推進薬に点火する第１点火装置と、外側推進薬に点火する第２点火装置とを備える。内側推進薬は圧力容器内の燃焼空間に面する前方端面と側面とを有し、内側推進薬の側面は燃焼空間から隔離されている。隔膜は、外側推進薬の前方端面を覆う第１隔膜と、第１隔膜と脆弱部を介して接続され、外側推進薬の内周面と前方端面とを覆う第２隔膜とを備える。第１隔膜の端部と第２隔膜の端部とは全周囲にわたって互いに接合されている。脆弱部は燃焼空間と、外側推進薬の前方端面に面する。

特許文献４には、複数のパルスユニットが接続されたマルチパルスロケットモータが開示されている。初段パルスユニット以外の複数のパルスユニットは、点火装置と推進薬を覆う隔膜を備える。

特開２０１７－２１８９５２号公報特許第４７１９１８２号公報特許第６３６０４１８号公報特許第５６０２０９４号公報

上記の状況に鑑み、推進薬の燃焼ガスを安定して供給できる複数パルスガス発生装置を提供することを目的の１つとする。他の目的については、以下の記載及び実施の形態の説明から理解することができる。

以下に、発明を実施するための形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態との対応関係の一例を示すために、参考として、括弧付きで付加されたものである。よって、括弧付きの記載により、特許請求の範囲は、限定的に解釈されるべきではない。

上記目的を達成するための一実施の形態による複数パルスガス発生装置（１）は、圧力容器（２）と、隔膜（５）と、第１推進薬（３）と、第２推進薬（４）と、点火装置（９）と、着火ガス噴射装置（８）とを備える。第１推進薬（３）と第２推進薬（４）とは圧力容器内に配置されている。隔膜（５）は、第１推進薬と第２推進薬とを分離する。点火装置（８）は第２推進薬を着火する着火ガスを生成する。着火ガス噴射装置（８）は生成された着火ガスを第２推進薬に噴射する少なくとも１つの噴射孔（８１）を有する。隔膜（５）は、第２推進薬の燃焼ガスまたは着火ガスの圧力により凹形状に変形されるべき複数の凹変形部（５５）と、第２推進薬の燃焼ガスまたは着火ガスの圧力により凸形状に変形されるべき複数の凸変形部（５６）とを有する。１つの凹変形部の外側に設けられた第２推進薬に噴射される着火ガスの流量は、１つの凸変形部の外側に設けられた第２推進薬に噴射される着火ガスの流量よりも多い。

上記目的を達成するための一実施の形態による複数パルスガス発生装置（１）は、圧力容器（２）と、隔膜（５）と、第１推進薬（３）と、第２推進薬（４）と、点火装置（９）と、着火ガス噴射装置（８）とを備える。第１推進薬（３）と第２推進薬（４）とは圧力容器内に配置されている。隔膜（５）は、第１推進薬と第２推進薬とを分離する。点火装置（９）は第２推進薬を着火する着火ガスを生成する。着火ガス噴射装置（８）は、生成された着火ガスを第２推進薬に噴射する少なくとも１つの噴射孔（８１）を有する。隔膜（５）は、第２推進薬の燃焼ガスまたは着火ガスの圧力により凹形状に変形されるべき複数の凹変形部（５５）と、第２推進薬の燃焼ガスまたは着火ガスの圧力により凸形状に変形されるべき複数の凸変形部（５６）とを有する。凸変形部の剛性は凹変形部の剛性より高い。

上記の形態によれば、推進薬の燃焼ガスが安定して供給され得る。

一実施の形態における複数パルスガス発生装置の構成図である。一実施の形態における隔膜の部分断面図である。一実施の形態における複数パルスガス発生装置の動作を説明するである。一実施の形態における図３のＣ－Ｃ端部断面図である。一実施の形態における凹変形部と凸変形部とを説明する図である。一実施の形態における図１のＡ－Ａ端部断面図である。一実施の形態における図１のＢ－Ｂ断面図である。一実施の形態における複数パルスガス発生装置の左側面図である。一実施の形態における図１のＡ－Ａ端部断面図である。一実施の形態における図１のＡ－Ａ端部断面図である。一実施の形態における図１のＡ－Ａ端部断面図である。一実施の形態における図１のＢ－Ｂ断面図である。一実施の形態における図１のＢ－Ｂ断面図である。一実施の形態における着火ガス噴射装置の構成図である。一実施の形態における着火ガス噴射装置の構成図である。一実施の形態における図１のＡ－Ａ端部断面図である。一実施の形態における隔膜の断面図である。一実施の形態における隔膜の断面図である。一実施の形態における隔膜の筒状部分の製造方法を表すフローチャートである。一実施の形態における隔膜の断面図である。一実施の形態における図１のＡ－Ａ端部断面図である。一実施の形態における隔膜の断面図である。一実施の形態における複数パルスガス発生装置の構成図である。一実施の形態における３パルスガス発生装置の構成図である。

（実施の形態１）
図１に示すように、複数パルスガス発生装置１は、圧力容器２と、第１推進薬３と、第２推進薬４と、第１推進薬３と第２推進薬４とを分離する隔膜５と、燃焼室６と、第１点火装置７と、着火ガス噴射装置８と、第２点火装置９と、燃焼ガス排出部１０とを備えてもよい。複数パルスガス発生装置１は、第１推進薬３と、第２推進薬４とを燃焼させることで、２段階に燃焼ガスを供給することができる２パルスガス発生装置を含む。複数パルスガス発生装置１は、複数パルスロケットモータに使用されてもよい。

隔膜５は、図２に示すように、筒状部分５２と、環状部分５３とを備える。筒状部分５２は、筒形状、例えば円筒形状に形成され、一端で環状部分５３に接続され、他端で圧力容器２に接続されている。環状部分５３は、環形状、例えばドーナツ状に形成され、内側の端部で筒状部分５２に接続され、外側の端部で圧力容器２に接続されている。筒状部分５２と、環状部分５３との接続部分は、破断されやすい破断部５１として形成されている。隔膜５は、例えば弾性体で形成され、ＥＰＤＭゴム、シリコーンゴムなどが用いられる。理解を容易にするため、図１に示すように、円筒座標系を用いて複数パルスガス発生装置１を説明する。筒状部分５２の基軸１５に沿って、第１点火装置７から燃焼室６に向かう方向を＋ｚ方向とし、基軸１５に直行し、基軸１５から離れる方向を＋ｒ方向とし、基軸１５の周りを回転する方向をθ方向とする。また、＋ｚ方向を後方、－ｚ方向を前方とも呼ぶ。

複数パルスガス発生装置１は、第１推進薬３を燃焼して燃焼ガスを生成し、生成した燃焼ガスを出力する。第１推進薬３は、図１に示すように、圧力容器２の内部、例えば圧力容器２の内壁に接合するように配置されている。複数パルスガス発生装置１は、第１点火装置７が第１推進薬３に点火し、燃焼室６において第１推進薬３を燃焼して燃焼ガスを生成する。生成された第１推進薬３の燃焼ガスは、燃焼ガス排出部１０から排出される。第１推進薬３は、隔膜５の内側に設けられ、例えば側面が隔膜５に接合していてもよい。第２推進薬４は、圧力容器２の内部、例えば圧力容器２の内壁に接合し、かつ、隔膜５の外側に設けられている。第２推進薬４は、隔膜５により第１推進薬３と分離されているため、燃焼されない。隔膜５は、第２推進薬４の初期燃焼面全体を覆うように構成されてもよい。

図３に示すように、第１推進薬３の点火後、第２点火装置９は任意のタイミングで着火ガスを生成する。第２点火装置９が生成した着火ガスは、着火ガス噴射装置８の流路８２を介して第２推進薬４に噴射され、第２推進薬４を点火する。着火ガスまたは第２推進薬４の燃焼ガスが隔膜５を押圧することで、隔膜５は座屈変形されて破断部５１で破断される。隔膜５は、破断部５１で破断されると、隔膜５を貫通する貫通孔５４が形成される。これにより、第２推進薬４の燃焼ガスは、隔膜５の貫通孔５４を通過して、燃焼ガス排出部１０から排出される。第２点火装置９は、第１点火装置７が第１推進薬３に点火してから所望の時間が経過したときに着火ガスを生成してもよい。

破断部５１で破断された隔膜５の筒状部分５２は、図４に示すように、座屈変形され得る。座屈変形された筒状部分５２は、例えば、複数の凹変形部５５と、複数の凸変形部５６とを備える。凹変形部５５は、凸変形部５６よりも基軸１５に直行する方向（－ｒ方向）に大きく変形している。基軸１５に直行し、筒状部分５２の側面に沿った環状方向（θ方向）において、凹変形部５５は凹形状に変形されている。凸変形部５６は、基軸１５に直行し、筒状部分５２の側面に沿った環状方向（θ方向）において、凸形状に変形されている。

隔膜５の変形を制御することで、第２推進薬４の燃焼ガスを安定して供給することを発明者らは見出した。隔膜５は、第２推進薬４の燃焼ガスが燃焼室６に供給されるとき、座屈により変形する。変形後の隔膜５の形状に応じて形成された貫通孔５４を介して、第２推進薬４の燃焼ガスが燃焼室６に供給される。このため、変形後の隔膜５の形状を制御することで、第２推進薬４の燃焼ガスの供給を制御し得る。

例えば、座屈変形した隔膜５の形状に応じて、着火ガスと第２推進薬４の燃焼ガスとの流れが変更し得る。隔膜５の変形を制御することで、着火ガスと第２推進薬４の燃焼ガスとの流れを制御することができる。例えば、複数パルスガス発生装置１は、凹変形部５５が環状方向（θ方向）において等間隔に設けられるように構成されてもよく、凸変形部５６は環状方向において等間隔に設けられるように構成されてもよい。複数パルスガス発生装置１は、凹変形部５５と凸変形部５６とは、環状方向（θ方向）において、等間隔に交互に設けられるように構成されてもよい。凹変形部５５が形成される数は、図４に示すように、４でもよい。

θ方向における凹変形部５５の位置は、図５に示すように、凹変形部５５の凹頂点５５ａ近辺を含んでもよい。凹頂点５５ａは凹変形部５５のうち、最も基軸１５に近い位置を表す。凸頂点５６ａは凸変形部５６のうち、最も基軸１５から遠い位置を表す。中間点５００（例えば中間点５００ａ、５００ｂ、５００ｃ）は、θ方向において、凹頂点５５ａと凸頂点５６ａとの中間位置を表し、凹頂点５５ａから中間点５００までの長さは凸頂点５６ａから中間点５００までの長さと等しい。θ方向における凹変形部５５の位置は、凹頂点５５ａに隣接する一方の凸頂点５６ａと凹頂点５５ａとの中間点５００ａから、他方の凸頂点５６ａと凹頂点５５ａとの中間点５００ｂまでの範囲を含んでもよい。θ方向における凸変形部５６の位置は、凸頂点５６ａに隣接する一方の凹頂点５５ａと凸頂点５６ａとの中間点５００ｂから、他方の凹頂点５５ａと凸頂点５６ａとの中間点５００ｃまでの範囲を含んでもよい。

（着火ガスの流量による制御）
着火ガス噴射装置８は、凹変形部５５の外側に設けられた第２推進薬４に噴射する着火ガスの流量が、凸変形部５６の外側に設けられた第２推進薬４に噴射する着火ガスの流量より多くなるように構成されてもよい。着火ガス噴射装置８は、図１に示すように、隔膜５の－ｚ方向の端部に設けられ、着火ガスを第２点火装置９から第２推進薬４に送る流路８２を備える。流路８２は、第２点火装置９が生成した着火ガスを、第２推進薬４に噴射するように構成されている。着火ガス噴射装置８は、例えば凹変形部５５の外側に設けられた第２推進薬４と、凸変形部５６の外側に設けられた第２推進薬４とに異なる流量の着火ガスを噴射する。なお、流量は単位時間あたりに通過する流体の体積または質量を含んでもよい。例えば、着火ガスの流量は、所望の位置に着火ガスを噴射する１以上の噴射孔８１を単位時間に通過する着火ガスの体積または質量でもよい。

着火ガス噴射装置８は、図６に示すように、少なくとも１つの噴射孔８１を備える。着火ガス噴射装置８は、＋ｚ方向の端面に、隔膜５の外側を囲むように着火ガスを噴射する複数の噴射孔８１を備えてよい。噴射孔８１は、例えば第１噴射孔８１ａと第２噴射孔８１ｂとを含んでもよい。第１噴射孔８１ａは、θ方向において凹変形部５５の位置に設けられ、凹変形部５５の外側に設けられた第２推進薬４と凹変形部５５とのうち少なくとも一部に着火ガスを噴射するように構成されている。第２噴射孔８１ｂは、θ方向において凸変形部５６の位置に設けられ、凸変形部５６の外側に設けられた第２推進薬４と凸変形部５６とのうち少なくとも一部に着火ガスを噴射するように構成されている。θ方向において１つの凹変形部５５の位置に設けられた第１噴射孔８１ａの数は、１つの凸変形部５６の位置に設けられた第２噴射孔８１ｂの数より多い。例えば、θ方向において、１つの凹変形部５５の位置に設けられた第１噴射孔８１ａの断面積の合計は、１つの凸変形部５６の位置に設けられた第２噴射孔８１ｂの断面積の合計より大きい。これにより、着火ガス噴射装置８は、凹変形部５５の近辺に、凸変形部５６の近辺よりも多くの流量を有する着火ガスを噴射することができる。

着火ガス噴射装置８は、図７に示すように、第２点火装置９が生成する着火ガスを各噴射孔８１に供給する流路８２を備える。流路８２は、例えば環状に形成された環状流路８３を備える。環状流路８３は第２点火装置９から着火ガスが流入する流入口８４を備える。流入口８４は、θ方向において少なくとも一部の凹変形部５５の位置に設けられてもよい。例えば、流入口８４がθ方向において１つの凹変形部５５の位置に設けられている。流入口８４が凹変形部５５の近辺に設けられることで、凹変形部５５の近辺に設けられた第１噴射孔８１ａから噴射される着火ガスの流量が、凸変形部５６の近辺に設けられた第２噴射孔８１ｂから噴射される着火ガスの流量より多くなり得る。第２点火装置９は、図８に示すように、θ方向において凹変形部５５の位置に設けられてもよい。

（噴射孔の形態による制御）
着火ガス噴射装置８は、着火ガスを噴射する噴射孔８１の形態（例えば形状、数など）をその位置に応じて変化させることで、凹変形部５５の近辺と凸変形部５６の近辺とに異なる流量の着火ガスを噴射してもよい。

着火ガス噴射装置８は、図９に示すように、θ方向において凹変形部５５の位置に噴射孔８１を備えてもよい。例えば、すべての噴射孔８１は、凹変形部５５の外側に設けられた第２推進薬４または凹変形部５５に着火ガスを噴射するように構成されてもよい。凸変形部５６は隣接する２つの噴射孔８１の間に設けられてもよい。これにより、凹変形部５５の近辺に、凸変形部５６の近辺より多くの流量を有する着火ガスが噴射され得る。θ方向において、１つの凹変形部５５の位置に複数の噴射孔８１が設けられてもよい。

着火ガス噴射装置８は、図１０に示すように、断面積の異なる噴射孔８１を備えてもよい。例えば、θ方向において凹変形部５５の位置に設けられた第１噴射孔８１ａの断面積は、θ方向において凸変形部５６の位置に設けられた第２噴射孔８１ｂの断面積より大きい。これにより、凹変形部５５の近辺に、凸変形部５６の近辺より多くの流量を有する着火ガスが噴射され得る。

着火ガス噴射装置８は、図１１に示すように、隔膜５の外側を囲むように環状に形成された噴射孔８１を備えてもよい。噴射孔８１は、例えばθ方向において凸変形部５６の位置のうち少なくとも一部に噴射抵抗部８５が設けられている。噴射抵抗部８５は、θ方向における凸変形部５６の位置の全体に設けられてもよい。噴射抵抗部８５は、噴射孔８１の壁面、例えばｒ方向の一方の壁面から突出するように設けられ、ｒ方向において噴射孔８１の少なくとも一部を覆うように設けられている。噴射抵抗部８５は、ｒ方向において噴射孔８１の一端から他端まで突出し、ｒ方向において噴射孔８１を覆ってもよい。噴射抵抗部８５により、凸変形部５６の近辺の噴射孔８１のｒ方向の幅は、凹変形部５５の近辺の噴射孔８１のｒ方向の幅より小さい。このため、凹変形部５５の近辺に、凸変形部５６の近辺より多くの流量を有する着火ガスが噴射され得る。

このように、着火ガス噴射装置８の噴射孔８１は、θ方向において、凹変形部５５の位置に設けられた第１噴射孔８１ａが凸変形部５６の位置に設けられた第２噴射孔８１ｂと異なる形態に形成してもよい。凹変形部５５の近辺に、凸変形部５６の近辺より多くの流量を有する着火ガスが噴射されることで、凹変形部５５は、凸変形部５６よりも‐ｒ方向への変形量が大きくなる。さらに、第２推進薬４の燃焼ガスが凹変形部５５を‐ｒ方向に押圧することで、隔膜５は座屈により変形する。このように、複数パルスガス発生装置１は、隔膜５における凹変形部５５の位置と、凸変形部５６との位置とを制御することができ、隔膜５の変形後の形状を制御し得る。

（流路の形状による制御）
着火ガス噴射装置８は、環状流路８３の形状により、凹変形部５５の近辺と凸変形部５６の近辺とに異なる流量の着火ガスを噴射してもよい。

着火ガス噴射装置８の環状流路８３は、図１２に示すように、第２点火装置９から着火ガスが流入する流入口８４を複数備えてもよい。流入口８４は、例えばθ方向において少なくとも一部の凹変形部５５の位置に設けられている。流入口８４はθ方向においてすべての凹変形部５５の位置に設けられてもよい。流入口８４がθ方向における凹変形部５５の位置に設けられることで、凹変形部５５の近辺の第１噴射孔８１ａから流入口８４までの距離が凸変形部５６の近辺の第２噴射孔８１ｂから流入口８４までの距離より短い。このため、第１噴射孔８１ａから噴射される着火ガスの流量が、第２噴射孔８１ｂから噴射される着火ガスの流量より多くなり得る。なお、第２点火装置９は、１つの流入口８４に対して１つ設けられてもよく、複数の流入口８４に対して１つ設けられてもよい。

着火ガス噴射装置８の環状流路８３は、図１３に示すように、θ方向における凸変形部５６の位置と流入口８４との間に流路抵抗部８６を備えてもよい。流路抵抗部８６は、流路抵抗部８６を通過する流体の流量を減少させるように構成されている。例えば、流路抵抗部８６は、環状流路８３の壁面から環状流路８３の内側に突出し、着火ガスの流量を流路抵抗部８６の上流よりも下流において減少させる。流入口８４は、例えばθ方向において少なくとも一部の凹変形部５５の位置に設けられている。流路抵抗部８６と流入口８４との間における着火ガスの流量は、流路抵抗部８６と第２噴射孔８１ｂとの間における着火ガスの流量より多くなり得る。このため、第１噴射孔８１ａから噴射される着火ガスの流量が、第２噴射孔８１ｂから噴射される着火ガスの流量より多くなり得る。流路抵抗部８６はオリフィスを含んでもよい。

このように、環状流路８３の形状により、凹変形部５５の近辺に、凸変形部５６の近辺より多くの流量を有する着火ガスが噴射され得る。この結果、複数パルスガス発生装置１は、隔膜５における凹変形部５５の位置と、凸変形部５６との位置とを制御することができ、隔膜５の変形後の形状を制御し得る。

（着火ガスの噴射方向による制御）
着火ガス噴射装置８は、着火ガスを噴射する方向を噴射孔８１の位置に応じて変化させることで、凹変形部５５の近辺と凸変形部５６の近辺との間で噴射される着火ガスによる隔膜５への圧力を変化してもよい。

第１噴射孔８１ａにおける第１流出路８８ａの延伸方向は、図１４Ａに示すように、隔膜５の側面と交差するように形成されてもよい。流路８２は、第２点火装置９から環状流路８３に着火ガスを送る流入路８７と、環状流路８３から噴射孔８１に着火ガスを送る流出路８８とを備える。環状流路８３から第１噴射孔８１ａに接続される流出路８８を第１流出路８８ａと呼ぶ。第１噴射孔８１ａにおける第１流出路８８ａの延伸方向が隔膜５の側面と交差するため、着火ガスの噴射方向は‐ｒ方向の成分を有する。これにより、第１噴射孔８１ａから噴射される着火ガスは隔膜５を押圧し得る。着火ガスは隔膜５に直接噴射されなくてもよい。

第２噴射孔８１ｂにおける第２流出路８８ｂの延伸方向は、図１４Ｂに示すように、隔膜５の側面に平行するように形成されてもよい。流路８２の環状流路８３から第２噴射孔８１ｂに接続される流出路８８を第２流出路８８ｂと呼ぶ。第２噴射孔８１ｂから噴射される着火ガスが隔膜５を押圧する力は、第１噴射孔８１ａから噴射される着火ガスが隔膜５を押圧する力よりも小さい。これにより、着火ガス噴射装置８は、凹変形部５５の近辺と凸変形部５６の近辺との間で噴射される着火ガスによる隔膜５への圧力を変化させ、隔膜５の変形後の形状を制御し得る。第１噴射孔８１ａにおける流出路８８と隔膜５の側面との成す角度８９が、第２噴射孔８１ｂにおける流出路８８と隔膜５の側面との成す角度８９より大きくてもよい。

（隔膜の構成による制御）
隔膜５の構成、例えば剛性が凹変形部５５の位置と凸変形部５６の位置との間で異なることで、変形後の隔膜５の形状を制御してもよい。隔膜５は、例えば、θ方向において、凸変形部５６の位置の曲げ剛性が、凹変形部５５の曲げ剛性より高くなるように構成されてもよい。例えば、θ方向において、凸変形部５６の位置のｚ方向における曲げ剛性が、凹変形部５５のｚ方向における曲げ剛性より高くてもよい。この場合、着火ガス噴射装置８は、図１５に示すように、凹変形部５５の近辺で噴射される着火ガスの流量が、凸変形部５６の近辺で噴射される着火ガスの流量と同じになるように構成されてもよい。また、着火ガス噴射装置８は、凹変形部５５の近辺で噴射される着火ガスの流量が、凸変形部５６の近辺で噴射される着火ガスの流量より大きくなるように構成されてもよい。

隔膜５は、図１６に示すように、θ方向において凸変形部５６の位置に、ｚ方向に延びる補強材５７が補強部として設けられてもよい。補強材５７は隔膜５の側面に接合可能な柱状形状を有する。補強材５７は、例えば隔膜５の筒状部分５２が生成されたあとに、筒状部分５２の側面に補強材５７が接合される。補強材５７が凸変形部５６の位置に設けられることで、隔膜５の凸変形部５６は、凹変形部５５よりも曲げ剛性、例えばｚ方向における曲げ剛性が高い。このため、隔膜５の側面が第２推進薬４の燃焼ガスまたは着火ガスにより押圧されると、凸変形部５６よりも、凹変形部５５において座屈しやすくなる。

隔膜５は、図１７に示すように、θ方向において凸変形部５６の位置に、ｚ方向に延びる突出部５９が補強部として設けられてもよい。突出部５９は他の位置よりも隔膜５の厚さが厚く形成されている。突出部５９が凸変形部５６に形成されることで、凸変形部５６は凹変形部５５よりも曲げ剛性、例えばｚ方向における曲げ剛性が高い。このため、隔膜５の側面が第２推進薬４の燃焼ガスまたは着火ガスにより押圧されると、凸変形部５６よりも、凹変形部５５において座屈しやすくなる。

隔膜５は、エラストマー（elastomer）、例えば繊維強化ゴムで形成されてもよい。例えば、突出部５９は、他の部分よりもｚ方向に延びる強化繊維の割合、例えば単位体積に含まれる強化繊維のうちｚ方向に延びる強化繊維の割合が大きい。この場合、隔膜５の筒状部分５２は、図１８に示す方法で製造されてもよい。ステップＳ１０において、筒状前駆体が生成される。例えば、筒状形状の型に強化繊維とスラリーとを充填することで、筒状前駆体が生成される。ステップＳ２０において、突出部５９を形成する補強前駆体が生成される。補強前駆体は、延伸方向が第１方向である強化繊維を他の方向である強化繊維より多く含み、第１方向に延びる形状を有する。ステップＳ３０において、補強前駆体を筒状前駆体に貼り付けて、成形前駆体が生成される。補強前駆体の延伸方向（第１方向）が筒状前駆体の基軸１５に沿った方向になるように、補強前駆体は筒状前駆体に貼り付けられる。ステップＳ４０において、成形前駆体が熱硬化されることで、隔膜５の筒状部分５２が形成される。

隔膜５は、図１９に示すように、θ方向において凹変形部５５の位置に、ｚ方向に延びる脆弱部５８が設けられてもよい。脆弱部５８は、他の位置よりも隔膜５の厚さが薄く形成されてもよい。脆弱部５８は、例えば隔膜５の筒状部分５２が生成されたあとに、筒状部分５２の側面を削ることで形成され得る。また、筒状部分５２を生成するときに、他の部分よりも厚さの薄い脆弱部５８が形成されてもよい。隔膜５は、脆弱部５８を含む凹変形部５５の剛性が他の部分の剛性より低いため、凹変形部５５において座屈しやすくなる。

（凹変形部の数）
隔膜５が座屈変形したあとの凹変形部５５の数は、任意に選択してもよい。例えば、凹変形部５５の数は３でもよい。この場合、θ方向において、着火ガス噴射装置８が噴射する着火ガスの流量の大きな位置が３つ設けられてもよい。例えば、着火ガス噴射装置８は、図２０に示すように、θ方向において、凹変形部５５を設けるべき３つの位置において第１噴射孔８１ａの数が、凸変形部５６を設けるべき位置における第２噴射孔８１ｂの数より多くなるように構成されている。また、隔膜５の補強部が凹変形部５５を設けるべき３つの位置に設けられてもよい。例えば、図２１に示すように、補強材５７が、隔膜５の凹変形部５５を設けるべき３つの位置に設けられてもよい。また、座屈の数は、４よりも増加させてもよい。座屈の数を増加させることで、凹変形部５５の変形が抑制され得る。

隔膜５の筒状部分５２の厚さを変化させることで、座屈の数が制御されてもよい。例えば、筒状部分５２の厚さを薄くすることで、座屈の数が増加し得る。

（変形例）
隔膜５は、凸変形部５６が凹変形部５５よりもｚ方向に延びる強化繊維を多く含むように形成されてもよい。これにより、凸変形部５６の剛性は、突出部５９を有することなく、凹変形部５５の剛性よりも高くなり得る。

複数パルスガス発生装置１は、図２２に示すように、隔膜５の内側に第１推進薬３が設けられなくてもよい。この場合、配置できる第２推進薬４を増やすことができる。

着火ガス噴射装置８は、３以上の複数パルスガス発生装置に適用されてもよい。複数パルスガス発生装置は、図２３に示すように、３パルスガス発生装置１１でもよい。この場合、３パルスガス発生装置１１は、第１推進薬３と、第２推進薬４と、第３推進薬１２とを順番に点火する。第１推進薬３は第１点火装置７により点火される。第２推進薬４は、第２点火装置９が生成する着火ガスを着火ガス噴射装置８が第２推進薬４の位置まで送ることで点火される。第３推進薬１２は、第３点火装置１３が生成する着火ガスを着火ガス噴射装置８の流路８２が第３推進薬１２の位置に送ることで点火される。着火ガス噴射装置８は、前述の実施の形態と同様に形成されてもよい。また、パルスユニット１４の数を増加して、４以上の複数パルスガス発生装置が構成されてもよい。

以上において説明した実施の形態および変形例は一例であり、機能を阻害しない範囲で変更してもよい。また、各実施の形態および変形例で説明した構成は、機能を阻害しない範囲で、任意に変更してもよく、または／および、任意に組み合わせてもよい。複数パルスガス発生装置１は、例えば、いずれかの実施の形態に係る隔膜５の構成と、いずれかの実施の形態に係る着火ガス噴射装置８の構成とを組み合わせてもよい。例えば、複数パルスガス発生装置１は、図６に示す着火ガス噴射装置８と、図１６に示す隔膜５とを組み合わせてもよい。また、着火ガス噴射装置８は、いずれかの実施の形態に係る流路８２の形状と、いずれかの実施の形態に係る噴射孔８１の構成とを組み合わせてもよい。例えば、着火ガス噴射装置８は、図９に示す噴射孔８１の構成と図１２に示す流路８２の構成とを組み合わせてもよく、図１０に示す噴射孔８１の構成と図１４Ａ、１４Ｂに示す流路８２の構成とを組み合わせてもよい。

各実施の形態に記載の複数パルスガス発生装置は、例えば以下のように把握される。

第１の態様に係る複数パルスガス発生装置は、圧力容器（２）と、隔膜（５）と、第１推進薬（３）と、第２推進薬（４）と、点火装置（９）と、着火ガス噴射装置（８）とを備える。隔膜（５）は、第１推進薬（３）と第２推進薬（４）とを分離する。点火装置（９）は第２推進薬（４）を着火する着火ガスを生成する。着火ガス噴射装置（８）は点火装置（９）が生成した着火ガスを第２推進薬（４）に噴射する。隔膜（５）は、第２推進薬の燃焼ガスまたは着火ガスの圧力により凹形状に変形されるべき複数の凹変形部（５５）と、第２推進薬の燃焼ガスまたは着火ガスの圧力により凸形状に変形されるべき複数の凸変形部（５６）とを有する。１つの凹変形部の外側に設けられた第２推進薬に噴射される着火ガスの流量は、１つの凸変形部の外側に設けられた第２推進薬に噴射される着火ガスの流量よりも多い。

１つの凹変形部の外側に設けられた第２推進薬に噴射される着火ガスの流量は、１つの凸変形部の外側に設けられた第２推進薬に噴射される着火ガスの流量よりも多いため、凹変形部は凹形状に座屈変形し、凸変形部は凸形状に座屈変形する。このように、隔膜の座屈変形を制御することで、第２推進薬の燃焼ガスを安定して供給することができる。

第２の態様に係る複数パルスガス発生装置は、第１の態様に係る複数パルスガス発生装置であって、噴射孔（８１）が隔膜の外側を囲むように環状に複数配置されるように構成されている。

第３の態様に係る複数パルスガス発生装置は、第２の態様に係る複数パルスガス発生装置であって、１つの凹変形部（５５）の外側に設けられた第２推進薬に着火ガスを噴射する噴射孔（８１ａ）の断面積の合計は、１つの凸変形部（５６）の外側に設けられた第２推進薬に着火ガスを噴射する噴射孔（８１ｂ）の断面積の合計より大きくなるように構成されている。

第４の態様に係る複数パルスガス発生装置は、第２の態様に係る複数パルスガス発生装置であって、１つの凹変形部（５５）の外側に設けられた第２推進薬に着火ガスを噴射する噴射孔（８１ａ）の数は、１つの凸変形部（５６）の外側に設けられた第２推進薬に着火ガスを噴射する噴射孔（８１ｂ）の数より多くなるように構成されている。

これにより、凹変形部の近辺に設けられた噴射孔が噴射する着火ガスの流量は、凸変形部の近辺に設けられた噴射孔が噴射する着火ガスの流量より多くなる。この結果、隔膜の座屈変形を制御し得る。

第５の態様に係る複数パルスガス発生装置は、第２の態様に係る複数パルスガス発生装置であって、第１噴射孔（８１ａ）が着火ガスを噴射する噴射方向と隔膜（５）の筒状部分（５２）の側面との成す角度（８９）は、第２噴射孔（８１ｂ）が着火ガスを噴射する噴射方向と隔膜の筒状部分の側面との成す角度より大きくなるように構成されている。

これにより、凹変形部の近辺に設けられた噴射孔が噴射する着火ガスが隔膜を押圧する力は、凸変形部の近辺に設けられた噴射孔が噴射する着火ガスが隔膜を押圧する力より大きくなる。この結果、隔膜の座屈変形を制御し得る。

第６の態様に係る複数パルスガス発生装置は、第２の態様に係る複数パルスガス発生装置であって、隔膜の筒状部分の側面に沿った環状方向において、凸変形部が隣接する２つの噴射孔の間に設けられるように構成されている。

第７の態様に係る複数パルスガス発生装置は、第１の態様に係る複数パルスガス発生装置であって、噴射孔が隔膜を囲むように環状に形成され、隔膜の筒状部分の側面に沿った環状方向において、凸変形部の位置のうち少なくとも一部に、噴射孔の壁面から突出した噴射抵抗部（８５）を備えるように構成されている。

第８の態様に係る複数パルスガス発生装置は、第１の態様に係る複数パルスガス発生装置であって、噴射抵抗部（８５）が、隔膜の筒状部分の基軸（１５）に直行する第１方向において、噴射孔（８１）を覆うように構成されている。

第９の態様に係る複数パルスガス発生装置は、第１の態様に係る複数パルスガス発生装置であって、流入口（８４）は、隔膜の筒状部分の側面に沿った環状方向において、凹変形部（５５）の位置に設けられるように構成されている。

第１０の態様に係る複数パルスガス発生装置は、第９の態様に係る複数パルスガス発生装置であって、流路（８２）が、環状方向における凸変形部の位置と流入口との間に、通過する着火ガスの流量を減少させる流路抵抗部（８６）を備えるように構成されている。

第１１の態様に係る複数パルスガス発生装置は、第１の態様に係る複数パルスガス発生装置であって、凸変形部の剛性が凹変形部の剛性より高くなるように構成されている。

第１２の態様に係る複数パルスガス発生装置は、第１１の態様に係る複数パルスガス発生装置であって、凸変形部が隔膜の筒状部分の基軸方向に延びる補強部を備えるように構成されている。

第１３の態様に係る複数パルスガス発生装置は、第１２の態様に係る複数パルスガス発生装置であって、補強部における基軸方向に延びる強化繊維の割合は、隔膜のうち補強部を除く部分よりも多くなるように構成されている。

第１４の態様に係る複数パルスガス発生装置は、第１１の態様に係る複数パルスガス発生装置であって、凹変形部に他の位置よりも厚さが薄い脆弱部（５８）が設けられているように構成されている。

これにより、凸変形部の剛性は凹変形部の剛性より高くなる。この結果、隔膜の座屈変形を制御し得る。

各実施の形態の複数パルスガス発生装置は、例えば以下のように把握される。

第１５の形態に係る複数パルスガス発生装置は、圧力容器（２）と、隔膜（５）と、第１推進薬（３）と、第２推進薬（４）と、点火装置（９）と、着火ガス噴射装置（８）とを備える。第２推進薬（４）は隔膜の外側に設けられている。点火装置（９）は第２推進薬（４）を着火する着火ガスを生成する。着火ガス噴射装置（８）は点火装置（９）が生成した着火ガスを第２推進薬（４）に噴射する。隔膜（５）は、第２推進薬の燃焼ガスまたは着火ガスの圧力により凹形状に変形されるべき複数の凹変形部（５５）と、第２推進薬の燃焼ガスまたは着火ガスの圧力により凸形状に変形されるべき複数の凸変形部（５６）とを有する。凸変形部の剛性は前記凹変形部の剛性より高い。

１：複数パルスガス発生装置
２：圧力容器
３：第１推進薬
３ａ：端面
３ｂ：側面
４：第２推進薬
５：隔膜
６：燃焼室
７：第１点火装置
８：着火ガス噴射装置
９：第２点火装置
１０：燃焼ガス排出部
１１：３パルスガス発生装置
１２：第３推進薬
１３：第３点火装置
１４：パルスユニット
１５：基軸
５１：破断部
５２：筒状部分
５３：環状部分
５４：貫通孔
５５：凹変形部
５５ａ：凹頂点
５６：凸変形部
５６ａ：凸頂点
５７：補強材
５８：脆弱部
５９：突出部
８１：噴射孔
８１ａ：第１噴射孔
８１ｂ：第２噴射孔
８２：流路
８３：環状流路
８４：流入口
８５：噴射抵抗部
８６：流路抵抗部
８７：流入路
８８：流出路
８８ａ：第１流出路
８８ｂ：第２流出路
８９：角度
５００：中間点

Claims

圧力容器と、
前記圧力容器内に配置された第１推進薬と、
前記圧力容器内に配置された第２推進薬と、
前記第１推進薬と前記第２推進薬とを分離する隔膜と、
前記第２推進薬を着火する着火ガスを生成する点火装置と、
生成された前記着火ガスを前記第２推進薬に噴射する少なくとも１つの噴射孔を有する着火ガス噴射装置と、
を備え、
前記隔膜は、
前記第２推進薬の燃焼ガスまたは前記着火ガスの圧力により凹形状に変形されるべき複数の凹変形部と、
前記第２推進薬の燃焼ガスまたは前記着火ガスの圧力により凸形状に変形されるべき複数の凸変形部と、
を有し、
１つの前記凹変形部の外側に設けられた前記第２推進薬に噴射される前記着火ガスの流量は、１つの前記凸変形部の外側に設けられた前記第２推進薬に噴射される前記着火ガスの流量よりも多い
複数パルスガス発生装置。
前記噴射孔は、前記隔膜の外側を囲むように環状に複数配置されている請求項１に記載の複数パルスガス発生装置。
１つの前記凹変形部の外側に設けられた前記第２推進薬に前記着火ガスを噴射する噴射孔の断面積の合計は、１つの前記凸変形部の外側に設けられた前記第２推進薬に前記着火ガスを噴射する噴射孔の断面積の合計より大きい
請求項２に記載の複数パルスガス発生装置。
１つの前記凹変形部の外側に設けられた前記第２推進薬に前記着火ガスを噴射する噴射孔の数は、１つの前記凸変形部の外側に設けられた前記第２推進薬に前記着火ガスを噴射する噴射孔の数より多い
請求項２または３に記載の複数パルスガス発生装置。
前記着火ガス噴射装置は、前記噴射孔を複数備え、
前記複数の噴射孔は、
前記凹変形部の外側に設けられた前記第２推進薬に前記着火ガスを噴射する第１噴射孔と、
前記凸変形部の外側に設けられた前記第２推進薬に前記着火ガスを噴射する第２噴射孔と、
を含み、
前記第１噴射孔が前記着火ガスを噴射する噴射方向と前記隔膜の筒状部分の側面との成す角度は、前記第２噴射孔が前記着火ガスを噴射する噴射方向と前記隔膜の前記筒状部分の側面との成す角度より大きい
請求項２から４のいずれか１項に記載の複数パルスガス発生装置。
前記隔膜の筒状部分の側面に沿った環状方向において、前記凸変形部が隣接する２つの噴射孔の間に設けられている
請求項２から４のいずれか１項に記載の複数パルスガス発生装置。
前記噴射孔は、
前記隔膜を囲むように環状に形成され、
前記隔膜の筒状部分の側面に沿った環状方向において、前記凸変形部の位置のうち少なくとも一部に、前記噴射孔の壁面から突出した噴射抵抗部を備える
請求項１に記載の複数パルスガス発生装置。
前記噴射抵抗部は、前記隔膜の前記筒状部分の基軸に直行する第１方向において、前記噴射孔を覆う
請求項７に記載の複数パルスガス発生装置。
前記着火ガス噴射装置は、前記点火装置から前記着火ガスが流入する流入口を有する流路を備え、
前記流路は、前記流入口と前記噴射孔とを接続し、
前記流入口は、前記隔膜の筒状部分の側面に沿った環状方向において、前記凹変形部の位置に設けられている
請求項１から６のいずれか１項に記載の複数パルスガス発生装置。
前記流路は、前記環状方向における前記凸変形部の位置と前記流入口との間に、通過する前記着火ガスの流量を減少させる流路抵抗部を備える
請求項９に記載の複数パルスガス発生装置。
前記凸変形部の剛性は、前記凹変形部の剛性より高い
請求項１から１０のいずれか１項に記載の複数パルスガス発生装置。
前記凸変形部は、前記隔膜の筒状部分の基軸方向に延びる補強部を備える
請求項１１に記載の複数パルスガス発生装置。
前記隔膜は、強化繊維を含むエラストマーで形成され、
前記補強部における前記基軸方向に延びる前記強化繊維の割合は、前記隔膜のうち前記補強部を除く部分よりも多い
請求項１２に記載の複数パルスガス発生装置。
前記凹変形部には、他の位置よりも厚さが薄い脆弱部が設けられている
請求項１１に記載の複数パルスガス発生装置。
圧力容器と、
前記圧力容器内に配置された第１推進薬と、
前記圧力容器内に配置された第２推進薬と、
前記第１推進薬と前記第２推進薬とを分離する隔膜と、
前記第２推進薬を着火する着火ガスを生成する点火装置と、
生成された前記着火ガスを前記第２推進薬に噴射する着火ガス噴射装置と、
を備え、
前記隔膜は、
前記第２推進薬の燃焼ガスまたは前記着火ガスの圧力により凹形状に変形されるべき複数の凹変形部と、
前記第２推進薬の燃焼ガスまたは前記着火ガスの圧力により凸形状に変形されるべき複数の凸変形部と、
を有し、
前記凸変形部の剛性は、前記凹変形部の剛性より高い
複数パルスガス発生装置。