JPH05202805A - 多段ロケットモータの隔壁構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐衝撃性にすぐれ、破壊してもノズルに損傷
を与えることのない隔壁構造を提供する。 【構成】 前後段のロケットモータ１，２の間に設けら
れる隔壁１２を、金属製の隔壁本体１３と、隔壁本体１
３の前段側ロケットモータ１側に設けられる低融点金属
製の薄い隔壁クロージャ１４と、隔壁クロージャ１４の
内側に貼着されるインシュレータ１５とで三層構造に形
成する。隔壁本体１３には中心部から径方向に沿って放
射状に多数の貫通孔１６，１６…を形成し、隔壁クロー
ジャ１４には中心部から放射状に伸びる複数のノッチ部
２０を形成して、後段側ロケットモータ２の作動時の破
壊容易性をもたせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、前段側ロケットモータ
と後段側ロケットモータとを備えた多段ロケットモータ
の隔壁構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の多段ロケットモータの隔壁構造
として例えば図８に示す構造のものがある。これは同図
に示すように、ノズル５１を有するチャンバー（モータ
ケース）５２内を、隔壁本体５３の中央部に略半球状の
セラミック製のポートカバー５４を装着してなる隔壁５
５によって前後段の燃焼室５６，５７に分け、各燃焼室
５６，５７にそれぞれ所定の推進薬５８または５９を装
填することによって実質的に前段側（１段目）ロケット
モータ６０と後段側（２段目）ロケットモータ６１とを
並設したものである。

【０００３】そして、前段側ロケットモータ６０の燃焼
時にはその燃焼圧力を隔壁５５が全体で受けとめて前後
段のロケットモータ６０，６１を遮断する一方、前段側
ロケットモータ６０の燃焼後の後段側ロケットモータ６
１の燃焼時には、その後段側ロケットモータ６１の燃焼
圧力を受けて隔壁５５の中央部のポートカバー５４が破
壊され、後段側ロケットモータ６１による所定の推力を
得るものである（類似構造が例えば、「ＡＩＡＡ−８６
−１５７６，Ｔｈｅ Ｄｕａｌ−ｌｎｔｅｒｒｕｐｔｅ
ｄ−Ｔｈｒｕｓｔ Ｐｕｌｓｅ Ｍｏｔｏｒ」に開示さ
れている）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の構
造においては、隔壁５５の一部をなすポートカバー５４
がセラミック製のものであるため、ロケットモータが受
ける振動あるいは衝撃に対する信頼性の面で必ずしも十
分でない。すなわち、セラミックにより略半球状に形成
されたポートカバー５４は、材料自体の特性や強度のば
らつきのほか、加工精度や微細な傷によっても隔壁５５
としての耐圧強度が大きく変化するため、予め十分な安
全度を見込んでおかないかぎり必要十分な信頼性を得る
ことが困難である。

【０００５】また、後段側ロケットモータ６１の燃焼に
よって破壊したポートカバー５４は最終的には多数の破
片となってノズル５１から排出されることになるのであ
るが、その破片の衝突によってノズル５１に損傷を与え
るおそれがある。

【０００６】本発明は以上のような課題に着目してなさ
れたもので、振動あるいは衝撃に対する信頼性が高く、
しかもノズルに損傷を与えることのない隔壁構造を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前段側ロケッ
トモータと後段側ロケットモータとの間に配設され、前
段側ロケットモータの燃焼時には前段側ロケットモータ
と後段側ロケットモータとを遮断する一方、後段側ロケ
ットモータの燃焼時にはその後段側ロケットモータの燃
焼圧力により破壊されて前後段のロケットモータのチャ
ンバーを連通させる多段ロケットモータの隔壁構造にお
いて、前記隔壁は、中心部から径方向にわたって複数の
貫通孔が形成された隔壁本体と、前記隔壁本体のうち前
段側ロケットモータ側の一側面に設けられたインシュレ
ータと、前記隔壁本体とインシュレータとの間に介装さ
れて、中心部から放射状に伸びる複数のノッチ部が形成
された低融点金属製の隔壁クロージャとから構成され
る。

【０００８】上記の隔壁クロージャとしては例えばアル
ミニウム製のものを用い、その中心部ほど薄肉にする一
方、隔壁本体の複数の貫通孔の配置として中心部ほどそ
の孔の配列密度を高くするのが望ましい。

【０００９】

【作用】この構造によると、前段側ロケットモータの燃
焼時には、その燃焼に伴う全体的な圧力は隔壁本体で負
担し、隔壁本体の貫通孔に対応する部分に作用する圧力
を隔壁クロージャのせん断強度で負担することから、前
段側ロケットモータの燃焼室は後段側ロケットモータの
燃焼室から完全に遮断される。また、双方の燃焼室の間
の断熱作用はインシュレータが受け持つことになる。

【００１０】一方、後段側ロケットモータの燃焼時に
は、その燃焼に伴う圧力が隔壁本体の複数の貫通孔を通
して隔壁クロージャに作用する。燃焼圧力が隔壁クロー
ジャに作用すると、隔壁クロージャには放射状のノッチ
部が形成されているために隔壁クロージャが中心部から
破壊され、徐々に溶融してその開口面積が広がるととも
に、溶融金属はノズルから排出される。同時に隔壁本体
もその中心部から溶融する一方、インシュレータもまた
破壊して炭化しながらノズルから排出される。

【００１１】

【実施例】図１および図２は本発明の一実施例を示す図
で、同一軸線上に配置された前段側（１段目）ロケット
モータと後段側（２段目）ロケットモータ２は、そのチ
ャンバー（モータケース）３，４同士が継手５を介して
相互に連結されており、前段側ロケットモータ１の後部
には継手６を介してノズル７が設けられ、他方、後段側
ロケットモータ２の先端はヘッドカバー８により閉塞さ
れている。そして、各チャンバー３，４の燃焼室内には
それぞれ所定の固体推進薬１８または１９が装填されて
いるほか、前記ヘッドカバー８にはイグナイタ３０が設
けられている。なお、前段側ロケットモータ１のイグナ
イタは図示省略してある。また、１０はレストリクタ、
１１はインシュレータである。

【００１２】前後段のロケットモータ１，２のチャンバ
ー３，４同士の間には継手５にアダプタ２１を介して装
着された隔壁１２が配設されており、これにより双方の
チャンバー３，４の燃焼室同士の連通が遮断されて前後
段のロケットモータ１，２が相互に独立している。

【００１３】前記隔壁１２は、後段側ロケットモータ２
側に向かって所定曲率で膨出するスチール製のドーム状
の隔壁本体１３と、隔壁本体１３の内側にこれと重ね合
わさるように配置されたアルミニウム製のドーム状の隔
壁クロージャ１４と、この隔壁クロージャ１４の内側に
貼着されたインシュレータ１５とから構成され、隔壁１
２全体としては三層構造となっている。

【００１４】前記隔壁本体１３には図１のほか図３，４
に示すように、その中心部から外側に向かって多数の貫
通孔１６，１６…が規則性をもって放射状に貫通形成さ
れているとともに、中心部には貫通孔１６よりも大径の
中心孔１７が形成されている。したがって、中心孔１７
を中心とした同心円上で隣接する貫通孔１６，１６同士
のピッチが、隔壁本体１３の外周に近くなるほど大きく
なることから、隔壁本体１３の中心に近くなるほど貫通
孔１６，１６…の配置密度が高くなるように設定されて
いる。そして、上記の貫通孔１６，１６…および中心孔
１７の総開口面積が図２のノズル７のスロート部の開口
面積のおよそ２倍以上となるように各貫通孔１６，１６
…および中心孔１７の直径が設定されている。

【００１５】一方、前記隔壁クロージャ１４は、図１の
ほか図５，６，７に示すようにその中心部に向かって徐
々に板厚が小さくなって中心部が最小板厚部となるよう
に形成されている。そして、隔壁クロージャ１４のうち
インシュレータ１５側（前段側ロケットモータ１側）の
面には所定角度αの断面Ｖ字状のノッチ部２０がその中
心部から外側に向かって複数形成されている。したがっ
て、上記のように隔壁クロージャ１４の中心部が他の部
位よりも最も板厚が小さく、かつ上記のノッチ部２０，
２０同士が隔壁クロージャ１４の中心位置で交差してい
ることから、後述するように隔壁クロージャ１４に圧力
が作用した場合には強度的に弱いその中心部から破壊が
進行する構造となっている。

【００１６】このように構成された多段ロケットモータ
の隔壁構造においては、図示外のイグナイタの点火作用
によって前段側ロケットモータ１が燃焼・作動すると、
ノズル７からの燃焼ガスの噴出によって所定の推力を得
る。この時、前段側ロケットモータ１の燃焼に伴う総圧
力は隔壁本体１３が負担し、各々の貫通孔１６，１６…
および中心孔１７に相当する部分に局部的に加わる圧力
のみを隔壁クロージャ１４がそのせん断強度で負担する
ことになる。しかも隔壁本体１３もしくは隔壁クロージ
ャ１４側への熱流入はインシュレータ１５の断熱作用に
よって抑制されることから、隔壁１２は前段側ロケット
モータ１の燃焼圧力および熱から後段側ロケットモータ
２を保護して隔壁１２本来の機能を発揮する。

【００１７】また、隔壁クロージャ１４は前述したよう
に隔壁本体１３の貫通孔１６，１６…および中心孔１７
に相当する部分の圧力を負担するだけであるから、板厚
の小さいものでも十二分に耐えられる。

【００１８】一方、イグナイタ１０の点火作用によって
後段側ロケットモータ２が燃焼・作動すると、多数の貫
通孔１６，１６…および中心孔１７を通してその燃焼圧
力が隔壁クロージャ１４およびインシュレータ１５に作
用し、隔壁クロージャ１４がインシュレータ１５ととも
に強度的に弱い中心部から破壊され、前段側ロケットモ
ータ１のチャンバー３を通ってノズル７に向かう流路が
確保される。

【００１９】すなわち、隔壁クロージャ１４は図５，
６，７に示したように複数のノッチ部２０がその中心部
で交差していて、しかも肉厚もその中心部が最も小さい
ために、隔壁クロージャ１４はインシュレータ１５とと
もにその中心部から破壊され、破壊の進行と併せて中心
部から徐々に溶融して最終的にはノズル７から排出され
る一方、インシュレータ１５は燃焼によってアブレート
されながら炭化して消失する。また、隔壁本体１３自体
もその中心部が中心孔１７を含む貫通孔１６，１６…の
配置密度が最も高いために、燃焼の進行とともに中心部
から徐々に溶融してその開口面積が広げられる。以上に
より後段側ロケットモータ２が本来の機能を発揮して所
定の推力を得ることができる。

【００２０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、隔壁の構
造として、中心部から外側に向かって複数の貫通孔が形
成された隔壁本体と、隔壁本体の内側に配設されて放射
状に伸びる複数のノッチ部が形成された低融点金属製の
隔壁クロージャ、ならびに隔壁クロージャの内側に貼着
されたインシュレータとの組み合わせとしたことによ
り、強度部材として機能する隔壁を金属材料で形成する
ことができるため、特に振動や衝撃に対する信頼性が大
幅に向上する。

【００２１】また、隔壁を形成している隔壁本体、隔壁
クロージャおよびインシュレータは最終的には溶融ある
いは炭化してノズルから排出されることになるが、いず
れも金属溶融物もしくは軽量飛散物であるためにノズル
に損傷を与えることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図で、図２の要部拡大
図。

【図２】本発明の一実施例を示すロケットモータ全体の
断面図。

【図３】図１に示す隔壁本体の拡大図。

【図４】図３の右側面図。

【図５】図１に示す隔壁クロージャの拡大図。

【図６】図５の右側面図。

【図７】図６のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図。

【図８】従来の多段ロケットモータの隔壁構造を示す断
面説明図。

【符号の説明】

１…前段側ロケットモータ ２…後段側ロケットモータ ３，４…チャンバー １２…隔壁 １３…隔壁本体 １４…隔壁クロージャ １５…インシュレータ １６…貫通孔 １７…中心孔 ２０…ノッチ部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前段側ロケットモータと後段側ロケット
   モータとの間に配設され、前段側ロケットモータの燃焼
   時には前段側ロケットモータと後段側ロケットモータと
   を遮断する一方、後段側ロケットモータの燃焼時にはそ
   の後段側ロケットモータの燃焼圧力により破壊されて前
   後段のロケットモータのチャンバーを連通させる多段ロ
   ケットモータの隔壁構造において、 前記隔壁は、 中心部から径方向にわたって複数の貫通孔が形成された
   隔壁本体と、 前記隔壁本体のうち前段側ロケットモータ側の一側面に
   設けられたインシュレータと、 前記隔壁本体とインシュレータとの間に介装されて、中
   心部から放射状に伸びる複数のノッチ部が形成された低
   融点金属製の隔壁クロージャ、 とから構成されていることを特徴とする多段ロケットモ
   ータの隔壁構造。