JPH0723562Y2 - ロケットモータのノズル結合構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はラムロケットにおけるブースタノズルのよう
に、当該ノズルが例えば用済みとなったのちこれをロケ
ットモータの母体から分離させうるように結合するノズ
ル結合構造に関する。

〔従来の技術〕

上記ラムロケットのノズルは大径のラムジェットノズル
とこれに嵌装した小径のブースタノズルとを有し、当初
ブースタ推進薬からの燃焼ガスをブースタノズルから噴
射して当該ロケットを高高速まで加速しつつ上空へ打上
げ、このブースタ推進が終ると今度はガス発生器から燃
料ガスを発生させ、これにラム圧を利用して取入れた外
気を混合しながらその燃焼ガスをラムジェットノズルか
ら噴射してラムジェット推進に移行する。そしてこの移
行の際に不用となったブースタノズルを分離して離脱さ
せる。かかるブースタノズルの分離可能な結合手段とし
て、例えば米国で領布されたAGARD LECTURE SERIES No.
136「Ramjet and Ramrocket Propulsion Systems for M
issiles」には締結バンド方式のものとスナップリング
方式のものとが掲載されている。第2,3図および第４図
はそれぞれ上記の各方式にもとづいて本願発明者らが計
画した結合構造を示している。

第２図および第３図に示したものは締結バンド方式によ
るもので、当該ラムロケットにおけるロケットモータの
母体１は胴殻２と、この胴殻の後端部にねじ結合したラ
ムジェットノズル３とを有する。胴殻２の内部にはラム
燃焼室４が形成され当初このラム燃焼室に上記ブースタ
推進薬を装填してある。またラムジェットノズル３には
ブースタノズル５を後方への離脱可能に嵌装してその後
端部の外フランジ5aをラムジェットノズル３の後端部に
形成した外フランジ3aに衝合させてある。外フランジ3
a,5aの上記衝合状態における断面は前後に対称形の楔形
を呈している。締結バンド６は１対のバンド部材7,7を
有し、各バンド部材７の一端部には外方に向うタブ8aを
形成した楔駒８が、また該部材の中間部と他端部には別
の楔駒９がそれぞれ締結されている。これらの楔駒を上
記衝合した外フランジ3a,5aに外方から係合させ、タブ8
a,8aを突合せて火薬式破断ボルト10により締結し、また
バンド部材7,7の各他端部相互を締付ボルト11を用いて
緊締する。これによって各楔駒が外フランジ3a,5aを挾
圧してブースタノズル５をラムジェットノズル３に結合
する。そして前記ラムジェット推進に移行する時、当該
ロケットの制御部からノズル離脱指令が発せられ、破断
ボルト10の起爆装置がこの指令を受けて該ボルトに装填
された爆薬を起爆する。これにより破断ボルト10が分断
して上記の結合が解かれるのでバンド部材7,7が外方へ
そり返ったのち楔駒を伴って脱落する。ここでブースタ
ノズル５がラムジェットノズル３から分離し、その直後
にラム燃焼室４の燃焼ガス圧に押されて後方へ離脱す
る。

第４図に示したものは前記スナップリング方式のもの
で、当該ラムロケットにおけるロケットモータの母体12
はその胴殻と一体のラムジェットノズル13を有し、該ノ
ズル13にブースタノズル14を後方から嵌装してある。ブ
ースタノズル14はノズル本体15とこれを囲むノズルホル
ダ16とからなり、ノズルホルダ16の後端寄りをテーパ上
に拡開してその後端部外周をラムジェットノズル13の後
部内面に係合させている。またラムジェットノズル13の
内面には上記係合部のすぐ後位に周溝17を形成してその
底部に爆薬線18を装填するとともに、ばね網などで作ら
れたスナップリング19をこの周溝に嵌装してブースタノ
ズル14を離脱不能に結合している。

よって前記ノズル離脱指令をデトネータ（図示省略）へ
送って爆薬線18を起爆するとその爆力によりスナップリ
ング19が外周から押圧されるので、該リング19が縮径し
て周溝17から離脱し、この瞬時にブースタノズル14がラ
ム燃焼室からのガス流に押進されて分離する。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで、このような従来のノズル結合構造にあっては
ロケットの飛翔性能と分離機構の信頼性とを共に満足さ
せ難いという問題があった。以下にその理由を述べる。

先ず前記締結バンド方式は従来から特に大型ロケットシ
ステムの各所に採用されてそれ自体信頼性の高いもので
あるが、これに用いる火薬式破断ボルトなどの火工品締
結手段はその内部に爆薬やその起爆装置が装填され、ま
た分断機構を内蔵することからどうしても大形となって
しまい、かつこれを大気中に露出して設けなければなら
ない。そのために空力抵抗が増大して殊に中規模以下の
ロケットにおいてはこの抵抗増大が飛翔性能に大きな影
響を及ぼすからである。

また前記スナップリング方式のものは空力抵抗上は有利
であるけれども動作の再現性の面で難点が存在する。そ
れは、この方式の場合爆薬線の起爆によって瞬時的に発
生する爆力によりスナップリングを縮径させてこの瞬時
間中にノズルの分離可能な状態をつくり出すようにして
いるので分離に当っての時間的余裕が極めて少ないから
である。すなわちスナップリングが周溝から離脱した時
に前記ガス流による押進力が不足するとこれが再び周溝
に係入して分離が不能となってしまうため、ラムジェッ
ト推進への移行時期と爆薬の起爆時点とを正確にマッチ
ングさせなければならず、あるいはまたスナップリング
を微少時間中に一様に縮径させないとその一部が周溝に
引掛って離脱不能となってしまうので、このスナップリ
ングの外周には均等な爆力が作用するように爆薬線を極
めて慎重に装填しなければならない。よってこれらの動
作シーケンスや作業手順が多少でも狂うと分離に失敗し
てしまうからである。

そこで本考案の課題はノズルの結合分離機構が大気側へ
できるだけ露出しないようにし、かつ、分離に当たって
はこれに時間的余裕をもたせるようにする点にある。

〔問題点を解決するための手段〕

この課題を解決するための本考案の手段は、ロケットモ
ータの前記母体から後方へ延出させた延出部にノズルを
固設するとともに母体と延出部との境界に沿って環状の
連続破断式火工品カッタを配設したものである。

〔作用〕

連続破断式の火工品カッタは連続した被破断部に対応し
て装填した火薬により直接破断作用を営ませ得て特別な
機械的機構を必要としないので、その形態が単純コンパ
クトにまとめられる。したがって該カッタをたとえロケ
ットモータの外周に配設したとしてもこれによる空力抵
抗の増分を僅少に抑えることができる。そして本考案は
かかる火工品カッタをロケットモータの母体とノズルを
固設した延出部との境界に沿って配設してあるので、該
カッタの火薬を起爆するとこの瞬時に延出部がノズルを
伴って上記境界ないしはその近傍で母体から切離され
る。そしてこのときもしラムジェット推進の態勢が整っ
ていなければこれが整うまで待機したのち母体から離脱
する。かくしてノズルが離脱すると母体側が延出部を失
って本来の形態となる。

〔実施例〕

第１図を参照して本考案の一実施例を前記ラムロケット
に適用したものについて説明する。

このラムロケットにおけるロケットモータの母体21は胴
殻22と、この胴殻と一体的に形成したラムジェットノズ
ル23とを有し、ラムジェットノズル23はスロート部23a
に続く末広部23bをそなえた末広ノズルである。また母
体21には末広部23bの後端末を境界24としてここから後
方へ延出させた筒状の延出部25と、この延出部の後端か
ら内方へ向かう内フランジ26とを一体に形成してある。
延出部25の外径は胴殻22の外径と等しく、内フランジ26
の内径はスロート部23aの内径よりもやや大きくしてあ
る。また延出部25の内面には境界24に沿って火工品カッ
タ30を装着してある。尚胴殻22内にはラム燃焼室27が構
成され、当初このラム燃焼室に前記ブースタ推進薬が装
填される。

火工品カッタ30はノイマン効果を利用した連続破断式の
もので、破断作用を営むための主体部31は断面がＶ字形
を呈する環状のケーシング32とこのケーシングに装填し
た線状成形装薬33とからなり、これを内フランジ26を通
して挿入するために該主体部を例えば２分割にして両者
をコネクタ34により接合してある。主体部31の一部に導
爆ブロック35を取付けてこれにデトネータ36を装着し、
デトネータ36をブラケット37を介して内フランジ26に固
定する。このデトネータのリード線38を外部へ引出して
当該ラムロケットの制御部に接続する。この火工品カッ
タ30は装薬33を起爆するとこれからの火炎がケーシング
32の上記Ｖ字形断面における２等分面上に集約されて超
高エネルギ密度の火炎流となり、この火炎流により延長
部25が上記２等分面（被破断面）Ｘ−Ｘに沿って瞬時に
連続して破断される。そしてこの破断面は極めて平滑で
ある。

可分離ノズルとしてのブースタノズル40はノズル本体41
とこれを囲むノズルホルダ42とで一体に構成してあって
ラムジェットノズル23内へ後方から挿入される。ノズル
ホルダ42はその後端部および前端部にそれぞれ外フラン
ジ42aおよび42bをそなえ、後端部の外フランジ42aはそ
の内方寄りに形成した段部42cを前記内フランジ26に嵌
合して心出しをなし、またその外方寄りを複数のボルト
44を用いてこの内フランジに固着してある。この状態で
前端部の外フランジ42bがラムジェットノズル23におけ
るスロート部23aのやや後側に係合し、この係合部をＯ
リング45によって気密に封止してある。

実施例は以上のように構成されている。したがって当該
ラムロケットが前記ブースタ推進を予えて制御部から前
記ノズル離脱指令が発せられると、この指令がリード線
38からデトネータ36に送られてこれを起励する。よって
該デトネータから衝撃波が発生してこれが導爆ブロック
35を介し装薬33を起爆させる。これにより前述したよう
に延出部25が被破断面Ｘ−Ｘ内で瞬時に破断し、これと
同時、あるいはその後にラム燃焼室27の前記燃焼ガス圧
が上昇すると、ブースタノズル40が押進されて延長部25
と共に母体21から分離して後方へ離脱する。そしてこの
直後から当該ラムロケットが母体21によってラムジェッ
ト推進を続行してゆく。

尚火工品カッタ30の主体部31は装薬量が少なくてもノイ
マン効果により前記超高エネルギ密度の火炎流を生成し
て顕著な破断作用を営むのでその占有容積を至って小さ
くできる。このことから該主体部を延長部25の外周に配
設してもこれによる空力抵抗の増分を極めて僅少に抑え
うる。

この場合被破断面Ｘ−Ｘを境界24と一致させることがで
き、このようにしても破断面が前述したように平滑でき
るのでラムジェットノズル23の形態がそのまま保持され
てその噴射機能の低下を招くことがない。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案によれば、ノズルを分離可能
に結合する構造として、ロケットモータの母体から延出
させて延出部にノズルを結合するとともにこの延出部と
母体との境界に沿って単純コンパクトに形態しうる連続
破断式の火工品カッタを配設するようにしたのでこれら
の大気側への露出量を僅少に抑えうる。また延出部は火
工品カッタによって母体から分離されるとこれに固設し
たノズルを伴ってこの分離された状態を保持するので、
該ノズルを時間的余裕をもって離脱させることができ
る。

以上のことから本考案は前記従来の各方式における長所
を兼備して飛翔性能と信頼性とを共に満足させうるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を適用したロケット後部の断
面図、第２図は従来の結合構造を例示したロケット後部
の半截断面図、第３図は第２図を矢線IIIのようにみた
後面図、第４図は従来の別の結合構造を示したロケット
後部の要部断面図である。 21……ロケットモータの母体 23……母体のラムジェットノズル 24……境界 25……延出部 30……火工品カッタ 31……火工品カッタの環状の主体部 40……可分離ノズル（ブースタノズル）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ロケットモータの母体にノズルを分離可能
   に結合する構造であって、上記母体から後方へ延出させ
   た延出部にノズルを固設するとともに、母体と延出部と
   の境界に沿って環状の連続破断式火工品カッタを配設し
   たロケットモータのノズル結合構造。