JPH0385356A

JPH0385356A - ２段推力型ロケットモータ

Info

Publication number: JPH0385356A
Application number: JP22236189A
Authority: JP
Inventors: Naminosuke Kubota; 久保田　浪之介; Tadao Sasaki; 佐々木　忠雄
Original assignee: Japan Steel Works Ltd; Nissan Motor Co Ltd; Technical Research and Development Institute of Japan Defence Agency
Current assignee: Japan Steel Works Ltd; Nissan Motor Co Ltd; Technical Research and Development Institute of Japan Defence Agency
Priority date: 1989-08-28
Filing date: 1989-08-28
Publication date: 1991-04-10
Anticipated expiration: 2010-02-01
Also published as: JPH079218B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、１個の噴射ノズルと２個の燃焼室とを備え
、２段の推進力が得られる２段推力型ロケットモータに
関するものである。

［従来技術］近年、防衛用ロケットモータ等は、推進薬の高比推力化
やモータケースの軽量化等により、高性能化されてきて
いるが、これらの性能向上の技術にも限度がある。

そこで、ロケットモータの総合性能を向上させる方式と
して、２段推力型ロケットモータが考えられてきた。こ
の方式のロケットモータを備えたロケットとしては、例
えば第７図に示すようなものがある。

このロケット１に装備された２段推力型ロケットモータ
２は、１個の噴射ノズル３と２個の第１゜第２燃焼室４
．５を備え、この第１．第２燃焼室４．５には、それぞ
れ内面燃焼型の２種類の第１゜第２推進薬６，７が装填
されている。

このような第１．第２燃焼室４，５は、直列に設けられ
、この両燃焼室４．５の間に隔Ｍ８が形成され、この隔
！！８に形成された連通開口８ａが蓋体９にて閉成され
ることにより、第１．！１２燃焼室４．５が画成されて
いる。

この蓋体９は、引張力に対して弱いが、圧縮力に対して
強いセラミック等の材料から断面円弧形状に形成されて
おり、第１燃焼室４側に膨出するように隔！１８に固定
されている。

これで、第１燃焼室４側の第１推進薬６が図示省略のイ
グナイタにより着火燃焼すると、この燃焼圧にて、その
蓋体θは主に圧縮力を受けるため、破壊されず、第１燃
焼室４のみで燃焼が行われる。

一方、第２燃焼室５側の第２推進薬７が燃焼した場合に
は、蓋体９は主に引張力を受けることにより、粉砕され
て噴射ノズル３がら燃焼ガスと共に、外部に噴出される
。

このように任意の時間間隔をおいて、それぞれ第１．５
１１２推進Ｍ６，７を燃焼させることにより、独立した
２＠の推力インパルスを発生させることができる。従っ
て、射程の延伸、迎撃性能の向上等、ロケットモータの
総合性能の向上を図ることができる。

なお、この種のものとしては、Ａ　ｒ　ＡＡ　（Ａｍｅ
ｒｉｃａｎ　Ｉｎ５ｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ａｅｒｏｎａ
ｕｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ）が１
９８６年に発行したＡＩＡＡ−８８−１５７６ｒＴｈｅ
　Ｄｕａｌ−Ｉｎｔｅｒｒｒｕｐｔｅｄ−Ｔｈｒｕｓｔ
　Ｐｕ１ｓｅ　ＭｏｔＯｒＪに記載されたようなものが
ある。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、このような従来の２段推力型ロケットモ
ータ２にあっては、第２燃焼室５内の燃焼圧力により、
蓋体９を粉砕して噴射ノズル３かも噴出する方式である
ため、この破片が噴射ノズル３の内面に衝突して、この
内面が損傷する虞がある。また、蓋体９はセラミック等
の脆性材料で形成されているため、振動、衝撃等に弱く
、第１推進薬６の燃焼途中で損傷することがある。さら
に、第２燃焼室５内の圧力で蓋体９を粉砕して開口させ
るようにすると、この際に、燃焼圧力が変動して燃焼が
不安定になる、という問題がある。

［課題を解決するための手段］この発明は、そのような従来の課題に着目してなされた
もので、一端に噴射ノズルが設けられた筒状のモータケ
ース内の長手方向略中央部に隔壁を設け、該隔壁にて前
記モータケース内を、前記一端側の第１燃焼室と、他端
側の第２燃焼室とに区画して、該第１．第２燃焼室内に
それぞれ第１゜第２推進薬を装填すると共に、前記第１
．第２燃焼室を連通させる連通口を前記隔壁に形成し、
該連通口を前記第１推進薬の燃焼中に閉威し、燃焼終了
後に開成するポートカバーを設けた２段推力型ロケット
モータであって、前記隔壁には、前記第１燃焼室側に開
口するシリンダ部を形成する一方、前記ポートカバーは
、前記連通口を開閉する蓋部と、前記シリンダ部内に前
記第１燃焼室側からスライド自在に挿入されて圧力室を
形成するピストン部とを有し、前記圧力室と前記第１燃
焼室内とをオリフィス部で連通し、又、前記ポートカバ
ーが前記第１燃焼室内側にスライドされて前記連通口が
開成された状態で、前記ポートカバーの移動を停止させ
るストッパ部を形成し、前記第１燃焼室内の燃焼時の燃
焼圧力が前記オリフィス部を介して前記圧力室に蓄えら
れ、前記第１燃焼室内の圧力低下により、該第１燃焼室
内と該圧力室内との圧力差が発生したときに前記圧力室
の圧力で前記ポートカバーが押進されるように設定した
ことを特徴とする２段推力型ロケットモータとしている
。

［作　用コかかる手段によれば、第１燃焼室内の第１推進薬が点火
されて燃焼している状態では、この燃焼ガスが噴射ノズ
ルから噴射されて°一定の推進力が発生する。

この状態で、第１燃焼室内の圧力が、オリフィス部を介
して圧力室に作用して、この圧力室内の圧力が上昇する
こととなる。

その後、第１燃焼室内の燃焼が終了し、この中の圧力が
低下すると、圧力室内に残存している圧力の方が高くな
り、この圧力差が所定の値より大きくなると、ポートカ
バーが第１燃焼室側に所定量スライドする。そして、ス
トッパ部により、ポートカバーが隔壁から外れることが
なく、このポートカバーのスライドが停止され、第１．
第２燃焼室の間に設けられた隔壁の連通口が開成される
こととなる。

しかる後、第２推進薬が点火されると、燃焼ガスは第２
燃焼室から連通口を介して、第１燃焼室を経て、噴射ノ
ズルから噴射され、２段目の推力が得られることとなる
。

このようにポートカバーをスライドさせて隔壁の連通口
を開成させるようにすれば、従来のように蓋体を粉砕し
て噴射ノズルから噴出させることがないため、噴射ノズ
ルの内面を損傷するようなことがなく、燃焼ガスの流れ
に影響を与えることがなく、一定の推進力が確保される
こととなる。

また、このポートカバーは、第２燃焼室内の大きな燃焼
圧力でスライドされるようなものでなく、圧力室に蓄え
られた圧力と第１燃焼室内の圧力差によるものであり、
開成時にポートカバー等に作用する衝撃力は小さい、そ
のため、このポートカバー等は大きな衝撃力に耐え得る
ような強固な構造とする必要がないと共に、確実な作動
をさせることができ、しかも、ポートカバーから大きな
振動が機体に伝搬されることがない、さらに、第２推進
薬の燃焼で隔壁の連通口を開口させるものでなく、第２
推進薬が燃焼するときには、既に、連通口が開口してい
るため、従来と異なり、燃焼圧力の変動が小さく、安定
した燃焼が得られることとなる。

［実施例］以下、この発明を実施例に基づいて説明する。

第工図ないし第６図はこの発明の一実施例を示す図であ
る。

まず構成を説明すると、第１図中符号１１は筒状のモー
タケースで、このモータケース１１の一端部（図中右端
部）には燃焼ガス噴射用の噴射ノズル１２が設けられ、
このモータケース１１内には、長手方向の略中央部に隔
壁上３が設けられている。この隔壁１３にて噴射ノズル
１２側の第１燃焼室１４と、他端側の第２燃焼室１５と
に区画されている。この第１．第２燃焼室１４．１５に
は、第１．第２推進薬１８．１７がそれぞれ装填される
と共に、第１推進薬１６を点火させるＩ！Ｊ４１イグナ
イタ２９、第２推進薬１７を点火させる第２イグナイタ
３０が配設されている。この第１イグナイタ２９は、　
第１図に示すように、　ケース２９ａ内にリング状の装
薬２９ｂが配設され、このケース２９ａ内と第１燃焼室
１４とが複数のノズル２９ｃにより連通されている。

また、　前記隔壁１３は、　中央部に第２燃焼室１５側
に膨出し、第１Ｉａ焼室１４側に開口するシリンダ部１
８が形成され、このシリンダ部１８の周囲には、第１．
第２燃焼室１４．１５を連通させる連通口１９が第４図
に示すように計３箇所形成されている。

そして、この隔壁１３には、その連通口１日を開閉する
ポートカバー２０が配設されている。

このポートカバー２０は、前記連通口１９を開閉する蓋
部２１と、前記シリンダ部１８に挿入されるピストン部
２２とから形成されている。このピストン部２２は、中
空形状を呈し、前記シリンダ部１８内に挿入されて、こ
のシリンダ室１８とで圧力室２３を形成している。そし
て、このピストン部２２の先端部（図中左側端部）の周
囲には、主に第２図および第３図に示すようにシール部
材２４を介して前記シリンダ部上８の内壁に摺接する摺
動部２５が形成されると共に、　前記圧力室２３と前記
第１燃焼室１４とを連通させるオリフィス部２６が形成
されている。　このピストン部２２により、ポートカバ
ー２０はモータ軸方向にスライド自在となっている。

また、このポートカバー２０が第３図に示すようにスラ
イドした状態で、前記ピストン部２２の摺動部２５が係
止して、スライドを停止させるストッパ部２７が前記隔
壁１３に形成されている。

そして、このポートカバー２０は円盤形状の蓋部２１の
周縁部が複数のビス２８により、　隔壁１３に固定され
ている。

このビス２８は、後述する所定の圧力により破断される
ように設定されている。

次に、かかる構成よりなる２段推力型ロケットモータの
作用について説明する。

まず、図示省略の装置により装薬２９ｂが着火されると
ノズル２９ｃを介して高温ガスが噴出し、第１推進薬１
６に点火される。　この第１推進薬１６を燃焼させると
、燃焼圧力は第６図中曲線Ａに示すように燃焼初期では
上昇し、中期では略−定の圧力を保ち、後期では低下す
る。この場合、第１燃焼室１４内の圧力の上昇は、オリ
フィス部２６を介して圧力室２３に作用し、　この圧力
室２３内は、第６図中曲線Ｂに示すように徐々に上昇す
る。そして、第１燃焼室１４内の圧力が最低になった時
点で、圧力室２３内の圧力が最高となり、この圧力室２
３内の圧力と第１燃焼室１４内の圧力との圧力差がポー
トカバー２０を介してビス２８に作用して、　このビス
２８が切断される（第６図中破線Ｃの時点）、換言すれ
ば、この圧力差で切断されるようにビス２８の強度が設
定されている。

これで、ポートカバー２０は、ピストン部２２がシリン
ダ部１８内をスライドすることにより、第１燃焼室１４
内側に移動する。そして、このポートカバー２０の摺動
部２５が、隔！１３のストッパ部２７に当接して、ポー
トカバー２０のスライドが停止する（第６図中破線りの
時点）、これで、連通口１９が開成される（第３図参照
）。

所定時間経過後、第２イグナイタ３ｏにて第２燃焼室１
５内の第２推進薬１７を点火すると、第６図中曲線Ｅに
示すような燃焼圧力を示す、この燃焼ガスは、第１燃焼
室１４から連通ロ１９．第２燃焼室１５を経て、噴射ノ
ズル１２から噴射される。

このように各燃焼室１４．１５を独立して燃焼させるこ
とにより、２回の推力インパルスを発生させることがで
きる。よって、射程の延伸、迎撃性能の向上等、ロケッ
トモータの総合性能の向上を図ることができる。

このようにポートカバー２０をスライドさせて隔壁１３
の連通口１９を開成させるようにすれば、従来のように
蓋体を粉砕して噴射ノズル１２がら噴出させることがな
いため、噴射ノズル１２の内面を損傷するようなことが
なく、燃焼ガスの流れに影響を与えることがなく、一定
の推進力が確保されることとなる。

また、　このポートカバー２０は、　第２燃焼室１５内
の大きな燃焼圧力でスライドされるようなものでなく、
圧力室２３に蓄えられた圧力と第１燃焼室１４内の圧力
差によるものであり、開成時にポートカバー２０等に作
用する衝撃力は小さい。

そのため、このポートカバー２０等は大きな衝撃力に耐
え得るような強固な構造とする必要がないと共に、確実
な作動をさせることができ、しかも、ポートカバー２０
がら大きな振動が機体に伝搬されることがない、さらに
、第２推進薬１７の燃焼で隔Ｍ１３の連通口１８を開口
させるものでなく、第２推進薬１７が燃焼するときには
、既に、連通口１９が開口しているため、従来と異なり
、燃焼圧力の変動が小さく、安定した燃焼が得られるこ
ととなる。

［発明の効果］以上説明してきたように、この発明によれば、ポートカ
バーをスライドさせて連通口を開成させるようにしてい
るため、従来のように蓋体の破片で噴射ノズルを損傷さ
せるようなことがなく、シかも噴射ノズル通過時のスロ
ート面積変動に伴う燃焼室内の圧力変動を防ぐことがで
きる。また、ポートカバーを圧力室内と第１燃焼室内と
の圧力差でスライドさせて連通口を開成するようにして
いるため、従来のように、第２推進薬の燃焼時の大きな
燃焼圧で開口するものでないことがら、燃焼圧力の変動
が小さく安定した燃焼が得られると共に、ポートカバー
等に作用する衝撃も小さく簡単な構造にすることができ
、且つ、作動の確実性も確保される、という実用上有益
な効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図はこの発明の２段推力型ロケットモ
ータの一実施例を示す図で、第１図は同ロケットモータ
の断面図、第２図および第３図はそれぞれ要部を示す断
面図、第４図および第５図はそれぞれ第１図のＩＶ−Ｉ
Ｖ線および■−ｖ線に沿う断面図、第６図は圧力と時間
との関係を示すグラフ図、第７図は従来のロケットモー
タを装備したロケットを示す、一部を破断した側面図で
ある。１１・・・モータケース１２・・・噴射ノズル１３・・・隔壁１４・・・第１燃焼室１５・・・第２燃焼室１６・・・第１推進薬１７・・・第２推進薬１８・・・シリンダ部１８・・・連通口２０・・・ポートカバー２１・・・蓋部２２・・・ピストン部２３・・・圧力室２６・・・オリフィス部２７・・・ストッパ部２９・・・第１イグナイタ３０・・・第２イグナイタ

Claims

【特許請求の範囲】一端に噴射ノズルが設けられた筒状のモータケース内の
長手方向略中央部に隔壁を設け、該隔壁にて前記モータ
ケース内を、前記一端側の第１燃焼室と、他端側の第２
燃焼室とに区画して、該第１，第２燃焼室内にそれぞれ
第１，第２推進薬を装填すると共に、前記第１，第２燃
焼室を連通させる連通口を前記隔壁に形成し、該連通口
を前記第１推進案の燃焼中に閉成し、燃焼終了後に開成
するポートカバーを設けた２段推力型ロケットモータで
あつて、前記隔壁には、前記第１燃焼室側に開口するシリンダ部
を形成する一方、前記ポートカバーは、前記連通口を開
閉する蓋部と、前記シリンダ部内に前記第１燃焼室側か
らスライド自在に挿入されて圧力室を形成するピストン
部とを有し、前記圧力室と前記第１燃焼室内とをオリフ
ィス部で連通し、又、前記ポートカバーが前記第１燃焼
室内側にスライドされて前記連通口が開成された状態で
、前記ポートカバーの移動を停止させるストッパ部を形
成し、前記第１燃焼室内の燃焼時の燃焼圧力が前記オリ
フィス部を介して前記圧力室に蓄えられ、前記第１燃焼
室内の圧力低下により、該第１燃焼室内と該圧力室内と
の圧力差が発生したときに前記圧力室の圧力で前記ポー
トカバーが押進されるように設定したことを特徴とする
２段推力型ロケットモータ。