JPS6228230A - ロケツトノズル素材の製造方法 - Google Patents

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】 し発明の目的」 （産業上の利用分野） この発明は、ロケットノズル素材の製造方法に関するも
のである。

（従来の技術） 従来におけるロケットノズル素材の製造方法としては、
例えば第１２図〜第１５図に示すようなものがあった。

第１２図中の符号１は治具であって、この治具１は、ロ
ケットノズル素材の内面形状に対応する雌型部分Ａを有
し、最も小径のノズルスロート成形部分Ｂで分割できる
ようにしである。

上記の治具１を用いてロケットノズル素材を製造するに
は、まず第１２図に示す如く治具１の雌型部分Ａにプリ
プレグ材（炭素ｍｓ等から成るクロスに硬化剤、充填材
を混合した熱硬化性樹脂を含浸したもの）２を積層し、
次いで第１３図に示すように、シュリンクテープ３を巻
付けて前記プレプレグ材２を保持する。こののち、第１
４図に示すように、シュリンクテープ３をフッ素樹脂製
のシート４で被覆し、さらに前記シート４をブリータフ
ロス５で被覆して第１５図に示す如くゴムバッグ１００
を装着する。なお、前記シート４およびブリーダクロス
５は、プリプレグ材２からゴムバッグ１００を外す際に
円滑性をもたせるために用いる。

前記ゴムバッグ１００は、第１６図に示すように、治具
１の形状（仮想線で示す）に略対応する中空状を成すも
ので、雌型部分Ａの外径よりもやや大きい内径寸法を有
している。このゴムバッグ１００を治具１に装着したの
ちには、当該ゴムバッグ１００の両端部分をスチールバ
ンド６．６で締め付け、そのあと、内部を減圧してプリ
プレグ材２を治具１の軸芯方向に圧縮し、さらに、熱処
理を施して前記プリプレグ材２を臓維強化プラスチック
状態の硬化成形体にする。そしてさらに、前記硬化成形
体を加熱して炭化処理するのに続いて、より高温の加熱
で黒鉛化処理を施し、こののち、ピッチ材の含浸、前記
炭化処理および黒鉛化処理を繰り返し行うことによって
炭素・炭素複合材となったロケットノズル素材を得る。

なお、このようにして得られたロケットノズル素材をＦ
ＪＪｎ＋＋ｂで形成したロケットノズルは、ノズルスロ
ート部やチャンバーへの取付部が一体で形成されるため
、構造上の強度に潰れ、生産性の向上を図ることが可ｆ
財である。

また、上記の製造方法は、公知の廠雅強化プラスチック
製品の製造方法に基づくもので、例えば１日本航空宇宙
学会編・航空宇宙工学便覧　増補版（昭和５８年４月九
再発行）第９６６頁」などにも示されている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上記した従来のロケットノズル素材の製造方
法にあっては、プリプレグ材２とゴム／ヘッダ１００と
の間に、シュリンクテープ３゜シート４およびブリーダ
クロス５を介在させるだけであるため、必然的に治具１
の形状に対応したゴムバッグ１００を用いているが、こ
のような形状の場合、ノズルスロート部に相当する小径
部１００ａ（第１６図参照〕が伸展し難いことがら装着
作業を困難なものにしていた。また、シュリンクテープ
３．シート４およびブリーダクロス５は、単にプリプレ
グ材２の保持やゴムバッグ・　　１００の取外しの円滑
化を図ったものであることから、従来の製造方法にあっ
ては、減圧時におけるゴムバッグ１００の収縮がプリプ
レグ材２に直受作用し易い、このため、第１７図に示す
ように、ロケットノズル素材Ｍ１に、ゴムバッグ１００
の収縮によって深いしわＣが集中的に生じることがある
という問題点があり、その結果、ロケットノズル素材Ｍ
１をロケットノズルＮの形状に切削する際に蛇行した繊
維を切断し、強度を損うという問題があった。

この発明は、このような問題点に着目して成されたもの
で、作業性が艮＜、ｍｍ配向状態の良い健全なロケット
ノズル素材を形成することができるロケットノズル素材
の製造方法を提供することを目的としている。

し発明の構成」 （問題点を解決するための手段） この発明によるロケットノズル素材の製造方法は、ロケ
ットノズル素材の形状に対応する治具の外周にプリプレ
グ材を積層したのち、前記プリプレグ材の外周面に、緑
または帯状のゴムを張力をかけながら円周方向に巻付け
、次いで前記治具の外周側にゴムバッグを装着したのち
、前記ゴムバッグ内を減圧してプリプレグ材を圧縮し、
ロケットノズル素材を形成することを特徴と１７ている
。なお、上記構成の場合、プリプレグ材の外周に、軸方
向に沿った線状部材を円周上に所足間隔で設けたのち、
ゴムを巻付けることもあり、この場合の線状部材の断面
寸法は、ロケットノズル素材において後に除去される部
分に痕跡を残す程度とする。また、線または帯状を成す
ゴムは、とくに、ノズルスロート部等のくびれだ部分に
多く巻付け、その外形が他の部分と略直線状に連なるよ
うにすることが望ましい。

（実施例） 以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第１図〜詔１１図は、この発明の一実施例を説明する図
であって、第１図は、この発明の製造方法によって得ら
れたロケットノズル素材を仕玉げ力Ｕ工して最終的に形
成されるロケットノズルＮを示しており、このロケット
ノズルＮは、一端側にくびれた状態のノズルスロート部
Ｔを有すると共に、円筒形状の直線部Ｓｔを連続して有
し、さらに、他端側に直線部Ｓｔの直’（ｋを徐々に拡
大するノズルスカート部Ｓｋを有している。

！１１８２図は、この発明の一叉施例に用いる治具を説
明する図である。

すなわち、治具１は、ノズル尾部側（図中左側）の第１
治具１０とノズル先端側（図中右側）の第２治具１１と
から成るもので、最も小径であるノズルスロート成形部
分ＢでＷｃ［してあり、この状態でロケットノズル素材
の内面形状に対応する雌型部分Ａを形成している。前記
第１治具１０および第２治具１１は、第２治具１１の軸
芯に形成した挿通孔１１ａにワッシャ１２を介して連結
ポルト１３を挿通し、この連結ポルト１３を第１治具１
０のめねじ孔１０ａにねじ込むことによって連結しであ
る。また、前記第１治具１０および第２治具１１は、連
結状態における各端部にフランジ部１０ｂ、ｌｌｂを有
しており、この各フランジ部１０ｂ、ｌｌｂと雌型部分
Ａとの間に、円筒部材１４．１５およびリング状のスペ
ーサ１６．１７を装看し、各円筒部材１４．１５を夫々
のフランジ部ｉｏｂ、ｔｉｂに設けたボルト１８．１９
で固定している。このとさ、第１治具１０にあっては、
当該第１治具１０の外周面と円筒部材１４およびスペー
サ１６の内周面との間にわずかな隙間２０が設けてあり
、この隙間２０は、第１治具１０の端面に開口する排気
孔２１に連通している。

なお、第１治ＡＩＯおよび第２治具１１と各円筒部材１
４．１５との間、前記第１治具１０と第２治具１１との
接続部分には、Ｏリング２２が装着してあり、各円筒部
材１４．１５の外周面には、後記するゴムバッグとの密
君性を高めるための多数の細かい溝１４ａ、１５ａが形
成しである。

次に、上記の治具１を用いてロケットノズル素材を製造
する過程を説明する。なお、第３図〜第１０図にあって
は、治ｆＩＬ、１を略図化している。

まず、第３図に示すように、冶Ａ１の雌型部分Ａにプリ
プレグ材２を積層する。このプリプレグ材２は、スペー
サ１６．１７（第２図参照）の外周と連なる程度の厚さ
になるまでほぼ均一に積層される。次に、第４図に示す
ように、プリプレグ材２の外周全体にシュリンクテープ
３を巻付けて前記プリプレグ材２を保持したのちには、
第５図（ａ）（ｂ）に示すように、ゴム製の線状部材７
を軸方向の外形に沿って設け、そのおと第６図に示すよ
うに、線状のゴム８を一定の張力をかけながら円周方向
に巻付ける。

ここで、前記線状部材７は、後にロケットノズル素材か
ら切削される外周部分に１［＃を残す程度の断面寸法を
有しており、プリプレグ材２の外周に所定の間隔で複数
設ける。また、ゴム８は、プリプレグ材２の外周全域に
巻付けるとともに、ノズルスロート部のくびれだ外周に
多く巻付け、その外形が直！１ｌｉｔ部と略直線状に連
なるようにしである。なお、前記線状部材７は、ゴムの
他、軟質のワイヤーなどを使用しても良く、とくに限定
されることはない。

続いて、第７図に示すように、ゴム８の外周側をフッ素
樹脂製のシート４で被覆してから前記シート４をプリー
ダクロス５で被覆したのちには、第８図に示すように、
治具１の外周側はぼ全体にゴムバッグ９を装看し、ざら
にゴム／ヘッダ９の両端部をスチールバンド６．６で治
具１側へ締め付ける。ここで、前記ゴムバッグ９は、第
８図に示すように、ノズルスカート部分に対応するテー
バ部９ａを境にして大径部９ｂと小径部９Ｃとを有して
おり、前記大径部９ｂおよび小径部９Ｃは、第１治具１
０および第２治具１１に設けた各々の円筒部材１４．１
５の外形よりも小さい直径を有している。つまり、前述
したように、ノズルスロート部と直線部との外形が略直
線状に連なる如くゴム８を巻付けておけば、上記した形
状のゴムバッグ９を用いることが可能となり、雌型部分
Ａの形状に対応したゴムバッグ１００（第１６図参照）
を用いる場合に比べて装着作業がきわめて容易になる。

次いで、上記のゴムバッグ９を装看したのちには、治具
１の排気孔２１に図外の減圧ポンプのホースをＷｆｆｉ
し、隙間２０を介してゴムバッグ９の内部を減圧するこ
とにより、プリプレグ材２を治具１の軸芯方向へ圧縮す
る。そして、圧縮したプリプレグ材２に硬化処理（熱処
理）を施すことによって第９図に示す如＜繊維強化プラ
スチツク状態の硬化成形体Ｍｏを形成する。また、上記
の硬化成形体ＭＯは、スチールバンド６、ゴムバッグ９
およびゴム８を外し、第１治具１０と第２治具１１とを
分離することによって取外されたのち、硬化処理の温度
よりも高温で徐々に力ロ熟することによって炭化処理が
施されるのに玩いて、さらに高温で徐々に加熱すること
によって黒鉛化処理が施され、こののち、ピッチ材の含
浸、前記炭化処理および黒鉛化処理を繰り返し行って所
足の比重になったところで、炭素・炭素複合材のロケッ
トノズル素材Ｍ、として完成する。このようにして得ら
れた、ロケットノズル素材Ｍ、の外周には、第１１図に
示すように、線状部材７の痕跡りが溝状に形成されてい
る。つまり、線状部材７で強ルＪ的に凡跡りを形成する
ようにすれば、賦圧ｒＪケに収縮するゴムバッグ９によ
って深いしわが集中的に生じるのをより確実に防ぐこと
がでさ、第１１図中の仮想線で示すロケットノズルＮ部
分の葎維配向状態が良好であって切削後に葎雄が切断さ
れるような支障はない、さらに、線状のゴム８は、一定
の張力をかけて巻付けであるため、プリプレグ材２の密
度をより高める（動きをすると共にプリプレグ材２の圧
縮と共に収縮し、ロケットノズル素材Ｍ、の外周面にわ
すかな痕跡を残すのみで、前記ロケットノズル素材Ｍ、
に及ぼす影響は全くない。

そして、上記のロケットノズル素材Ｍ、は、仕上刃ｎ工
として両端部および外周面等を切削してロケットノズル
Ｎ（第１図参照）となる。

なお、上記実施例にあっては、プリプレグ材２の外周全
域に線状のゴム８を巻付けたものとしたが、そのほか帯
状のゴ°ムなどを使用することもでき、例えば適宜の幅
寸法を有する帯状のゴムを巻付けたのち、線状のゴムを
ノズルスロート部だけに巻付けるようにしても艮い。ま
た、上記実施例にあっては、炭素参炭素複合材から成る
ロケットノズル素材を製造するものとして説明したが、
璋雅強化プラスチック製のロケットノズル素材を製造す
る場合にも当然適用することができ、この場合は、上記
実施例中の硬化成形体ＭＯをロケットノズル素材として
扱う。

［発明の効果」 以上説明してきたように、この発明のロケットノズル素
材の製造方法によれば、ロケットノズル素材の形状に対
応する治具の外周にプリプレグ材を積層したのち、前記
プリプレグ材の外周面に、緑または帯状のゴムを張力を
かけながら円周方向に巻付け、次いで前記治具の外周側
にゴムバッグを装看したのち、前記ゴムバック内を減圧
して前記プリプレグ材を圧縮することによってロケット
ノズル素材を形成するようにしたため、前記ゴムの巻付
けによってその外形を整えることができることから、＠
開化された形状のゴムバッグを使用可能にして作業性の
向上を図ることができ、さらに、前記ゴムの介在により
、ゴムバッグの収縮によってロケットノズル素材に深い
しわが生しるのを防ぐことができるので、ｔ’ｉｕｉ配
向状悪の良い健全なロケットノズル素材を得ることがで
さる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の製造方法によって得られたロケット
ノズル素材を仕上加工して形成したロケットノズル説明
する断面図、第２図はこの発明の一実施例に用いる治具
を説明する断面図、第３図はプリプレグ材を積層した状
態を説明する断面図、第４図はシュリンクテープを巻付
けた状態を説明する断面図、第５図（ａ）（ｂ）は線状
部材を設けた状態を説明する断面図および治具の直径方
向の部分断面図、第６図はゴムを巻付けた状態を説明す
る断面図、第７図はシートおよびブリータフロスを設け
た状態を説明する断面図、第８図はゴムバッグを装着し
た状態を説明する断［ｍ図、第９図はプリプレグ材の硬
化後を説明する断面図、第１０図は当該製造方法に用い
るゴムバッグの形状を説明する断面図、第１１図はロケ
ットノズル素材の直径方向の断面図、第１２図〜第１５
図は従ｘ（７）！Ａ造Ｔ程を示し、プリプレグ積層。 シュリンクテープの巻付け、シートおよびブリーグクロ
スによる被覆およびゴムバッグの装着を説明する各々断
面図、７５１６図は従来の製造方法に用いるゴムバッグ
の形状を説明する断面図、第１７図は従来の製造方法に
よって得られたロケットノズル素材を説明する直径方向
の断面図である。 １・・・治具、２・・・プリプレグ材、８・・・ゴム、
９・・・ゴムバッグ、Ｍ、・・・ロケットノズル素材。 特許出願人　　　日産自動車株式会社 代理人弁理士　　小　　塩　　　豊 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロケットノズル素材の内面形状に対応する治具の
   外周にプリプレグ材を積層したのち、前記プリプレグ材
   の外周面に、線または帯状のゴムを張力をかけながら円
   周方向に巻付け、次いで前記治具の外周側にゴムバッグ
   を装着したのち、前記ゴムバッグ内を減圧して前記プリ
   プレグ材を圧縮し、ロケットノズル素材を形成すること
   を特徴とするロケットノズル素材の製造方法。
2. （２）前記プリプレグ材の外周面に、軸方向に沿った線
   状部材を円周上に所定間隔で設けたのち、前記ゴムの巻
   付けを行うことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   記載のロケットノズル素材の製造方法。