WO2016103705A1 - 分離デバイス - Google Patents

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WO2016103705A1
WO2016103705A1 PCT/JP2015/006438 JP2015006438W WO2016103705A1 WO 2016103705 A1 WO2016103705 A1 WO 2016103705A1 JP 2015006438 W JP2015006438 W JP 2015006438W WO 2016103705 A1 WO2016103705 A1 WO 2016103705A1
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WO
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separation device
inner case
support member
separation
operating element
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PCT/JP2015/006438
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French (fr)
Inventor
洋一 堀江
Original Assignee
川崎重工業株式会社
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Publication date
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Priority to US15/539,802 priority patent/US10577134B2/en
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Priority to EP15872276.9A priority patent/EP3239059B1/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/64—Systems for coupling or separating cosmonautic vehicles or parts thereof, e.g. docking arrangements
    • B64G1/645—Separators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/64—Systems for coupling or separating cosmonautic vehicles or parts thereof, e.g. docking arrangements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B17/00—Accessories in connection with locks
    • E05B17/0054—Fraction or shear lines; Slip-clutches, resilient parts or the like for preventing damage when forced or slammed
    • E05B17/0062—Fraction or shear lines; Slip-clutches, resilient parts or the like for preventing damage when forced or slammed with destructive disengagement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B15/00—Self-propelled projectiles or missiles, e.g. rockets; Guided missiles
    • F42B15/36—Means for interconnecting rocket-motor and body section; Multi-stage connectors; Disconnecting means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/222—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles for deploying structures between a stowed and deployed state
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
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    • B64G1/64—Systems for coupling or separating cosmonautic vehicles or parts thereof, e.g. docking arrangements
    • B64G1/641—Interstage or payload connectors

Definitions

  • the present invention relates to a separation device.
  • a rocket that launches a spacecraft such as an artificial satellite is provided with a separation device for fixing the spacecraft to the rocket and separating it.
  • the separation device is required to separate the spacecraft at an appropriate timing, and various structures are adopted in order to satisfy such a requirement (for example, see Patent Documents 1 to 3).
  • the present inventor has conceived a separation device having a new structure different from the separation device disclosed in Patent Document 1 and the like.
  • An object of the present invention is to provide a separation device having a novel structure.
  • the separation device includes an outer case, a columnar separation member that is housed in the outer case, has a radially convex or concave engaging portion, and receives a load in the axial direction, and the outer
  • a support member having an oscillating portion that is swingably supported by a case, an engaged portion that contacts the engaging portion and supports the separating member, and the engaged portion is fitted, and the support
  • An inner case having a fitting hole for restricting swinging of the member, and an operating element that supports the inner case in the outer case and is blown by application of an electric current, and the operating element is blown
  • the load of the artificial satellite or the like fixed to the separation member is transmitted to the holding portion of the case and not to the operating element, the strength of the operating element can be reduced, and the power for fusing the operating element The amount can be reduced.
  • the separation member can be fixed and released with a simple configuration, and the separation device can be easily manufactured and the manufacturing cost can be reduced.
  • FIG. 1 is a developed view showing a schematic configuration of the separation device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a lower surface of the separation device shown in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB shown in FIG.
  • FIG. 6 is a schematic view of the support member of the separation device shown in FIG. 1 as viewed from below.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the actuating element and the third member shown in FIG.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ shown in FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line BB shown in FIG. 2 and is a schematic diagram showing a state where the separation device is activated.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line BB shown in FIG. 2 and is a schematic diagram showing a state where the separation device is activated.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the separation device according to the second embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the separation device according to the second embodiment.
  • the separation device includes an outer case, a columnar separation member that is housed in the outer case, has an engagement portion that is convex or concave in the radial direction, and receives a load in the axial direction.
  • a support member having an oscillating portion that is swingably supported by the outer case, an engaged portion that contacts the engaging portion and supports the separation member, and the engaged portion are fitted, and
  • An inner case having a fitting hole for restricting movement, and an operating element that supports the inner case in the outer case and is blown by application of an electric current.
  • the operating element may be made of a material having a tensile strength of 2000 to 3000 MPa and a volume resistivity of 1 to 10 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ ⁇ m.
  • a material having high strength and high electrical resistance such as an amorphous alloy ribbon may be used.
  • an elastic member that presses the inner case and the support member apart from each other in the axial direction may be disposed between the inner case and the support member.
  • the separation device further includes a frame body that is disposed so as to surround the inner case when viewed from the axial center direction, and the frame bodies are opposed to each other with the inner case interposed therebetween.
  • a frame body that is disposed so as to surround the inner case when viewed from the axial center direction, and the frame bodies are opposed to each other with the inner case interposed therebetween.
  • the inner case may be swingably supported.
  • the frame is formed in a plate shape, and is disposed in the inner case so as to be opposed to each other and swingably, and a pair of first members
  • the second member is suspended from the outer case via the actuating element, and both ends of the first member are mounted on the pair of second members, respectively. May be.
  • the engaged portion of the support member protrudes inward from the inner surface of the semi-cylindrical portion and at least a part of the separation member, and the separation member And an arcuate flange portion that contacts the engaging portion, and the corner portion formed at the end portion of the inner peripheral surface of the flange portion may be missing.
  • the actuating element may have a fusing part having a smaller cross-sectional area than other parts.
  • a third member having a higher heat insulating property than the operating element may be disposed in the vicinity of the fusing part of the operating element.
  • the third member may have a thermal conductivity of 0.1 to 0.4 W / m ⁇ k.
  • FIG. 1 is a developed view showing a schematic configuration of the separation device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration when the separation device according to the first embodiment is viewed from below.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA of the separation device shown in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the separation device shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the separation device shown in FIG.
  • FIGS. 1 to 5 the vertical, horizontal, and longitudinal directions of the separation device are shown as vertical, horizontal, and longitudinal directions in the drawings. Further, in FIG. 1, some members constituting the separation device are omitted.
  • the separation device 100 includes an inner case 103 in which a release rod (separation member) 101 and a pair of support members 102 are housed, an actuating element 111, A box-shaped outer case 110 that houses these members, and is configured to hold / separate the spacecraft connected to the release rod 101.
  • the release rod 101 is formed in a columnar shape (here, a columnar shape) and is made of a metal such as stainless steel.
  • An engaging portion 101a is provided on the side surface (outer peripheral surface) of the release rod 101 so as to be recessed inwardly (in the radial direction) from the outer peripheral surface.
  • a fastening portion for connecting the spacecraft is provided below the release rod 101.
  • a hole extending in the vertical direction (axial direction) is formed on the lower surface of the release rod 101 as the fastening portion.
  • a thread for screwing a bolt is cut on the inner peripheral surface constituting the hole.
  • a space navigation body such as an artificial satellite is connected to the release rod 101 via a bolt (not shown).
  • the engaging portion 101a of the release rod 101 is formed so as to be recessed from the outer peripheral surface.
  • the present invention is not limited to this, and protrudes from the outer peripheral surface (convex in the radial direction). It may be formed.
  • the support member 102 is formed in a T shape and is configured to hold / release the release rod 101. Specifically, the pair of support members 102 are configured to hold the release rod 101 from the front and rear and to release the release rod 101 by being separated from the front and rear.
  • the support member 102 is formed in an arc shape so as to swing around the engaged portion 102a that engages with the engaging portion 101a of the release rod 101 and the rotation center C (see FIG. 3). And an oscillating portion 102b.
  • the support member 102 is made of a metal such as stainless steel.
  • FIG. 6 is a schematic view of the support member 102 of the separation device shown in FIG. 1 as viewed from below.
  • the engaged portion 102a of the support member 102 has a semi-cylindrical portion formed in a semi-cylindrical shape. Further, a projection (flange) 102c extending radially inward is formed at the lower end of the semi-cylindrical portion of the engaged portion 102a.
  • the protrusion 102c is formed so that the corner formed at the end of the inner peripheral surface thereof is missing (notched) (see FIGS. 2 and 6). This is to reduce the operating angle of the support member 102 that is necessary for separating the release rod 101 described later. If there is no need to reduce the operating angle, this defect may not be present.
  • the release rod 101 is held by the support member 102 when the protrusion 102c comes into contact with and supports the engaging portion 101a of the release rod 101.
  • the present invention is not limited to this, and the form in which the release rod 101 is held by one support member 102 is adopted. It may be adopted.
  • the swinging portion 102b of the support member 102 is formed, for example, in a plate shape, and is configured such that end portions 102d and 102d in the left-right direction come into contact with a holding portion 110a of the outer case 110 described later. .
  • the end portion 102d is formed such that the side surface (inner side surface) on the center side in the front-rear direction has an arc shape concentric with the rotation (swing) center C of the support member 102 (see FIG. 3).
  • the support member 102 swings around the rotation center C so that the inner side surface of the end portion 102d is downward and the outer side surface is upward, thereby releasing the release rod 101.
  • the rotation center C of the support member 102 is more or less than the portion where the load is transmitted from the release rod 101 to the protrusion 102c (the portion of the protrusion 102c that is engaged with the engagement portion 101a of the release rod 101). It is configured to be located outward in the direction.
  • the support member 102 is configured to swing around the rotation center C by forming the swinging portion 102b of the support member 102 in an arc shape. It is not limited to.
  • the support member 102 may be configured to be swingable by being supported by a shaft provided in the outer case 110.
  • a concave portion 102e is provided at an appropriate position on the lower surface of the swinging portion 102b of the support member 102 (a portion facing a concave portion 103b of the inner case 103 described later) (see FIG. 4). More specifically, the recess 102e is disposed such that the center portion in the front-rear direction is positioned outward in the front-rear direction with respect to the rotation center C of the support member 102. An upper portion of an elastic member 106 to be described later is fitted into the recess 102e.
  • the inner case 103 is formed in a rectangular parallelepiped shape, for example, and is made of a metal such as aluminum.
  • a fitting hole 103a having a stepped portion is provided in the center of the upper surface of the inner case 103.
  • the fitting hole 103a is formed so that the opening area of the upper part is larger than that of the lower part, and the lower inner peripheral surface is aligned with the outer peripheral surface of the engaged portion 102a of the support member 102.
  • the engaged portion 102a of the support member 102 in a state where the release rod 101 is held is fitted to the lower portion of the fitting hole 103a with almost no gap.
  • a recess 103 b is provided on the peripheral edge of the upper surface of the inner case 103.
  • the lower part of the elastic member 106 is inserted into the recess 103b.
  • the elastic member 106 separates the inner case 103 and the support member 102 in the axial direction of the release rod 101 when the pair of support members 102 and 102 are fitted in the fitting holes 103a of the inner case 103. It is configured as follows.
  • a compression spring or the like may be used as the elastic member 106.
  • columnar protrusions 103c and 103c are provided on a pair of side surfaces (the left and right side surfaces in FIG. 1) of the inner case 103 that face each other.
  • a frame composed of a pair of first members 104, 104 and a pair of second members 105, 105 is arranged.
  • the frame is composed of a pair of first members 104, 104 and a pair of second members 105, 105.
  • the present invention is not limited to this. You may employ
  • the pair of first members 104 and 104 are arranged along a pair of side surfaces (the left and right side surfaces in FIG. 1) of the inner case 103 that face each other. Further, the pair of second members 105 and 105 are disposed so as to face each other along side surfaces (front and back side surfaces in FIG. 1) in a direction orthogonal to the facing direction of the pair of first members 104 and 104. .
  • the first member 104 is formed in a plate shape having a length in the front-rear direction and a main surface facing in the left-right direction, and is made of a metal such as stainless steel.
  • a through hole 104 a is provided in the central portion (third position or fourth position) of the main surface of the first member 104.
  • the protrusion 103c of the inner case 103 is fitted into the through hole 104a. Accordingly, the first member 104 can swing with respect to the inner case 103.
  • the inner case 103 is swingably supported by inserting the through hole 104a of the first member 104 into the protruding portion 103c of the inner case 103 is adopted.
  • the first member 104 is provided with a protrusion
  • the inner case 103 is provided with a recess or a through hole into which the protrusion is inserted, and the first member 104 pivotally supports the inner case 103 to You may employ
  • the second member 105 is formed in a strip shape having a long side in the left-right direction and a main surface in the front-rear direction, and is made of an insulating synthetic resin or the like.
  • the second member 105 is disposed so as to be orthogonal to the extending direction of the first member 104.
  • a through hole 105a is provided in the central portion (first position or second position) of the second member 105 (see FIG. 4).
  • the through hole 105a is formed in a tapered shape on the inner main surface side so that the inner main surface has a larger opening area than the outer main surface.
  • a bolt 107 is inserted into the through hole 105a of the second member 105 so that the head is positioned inside.
  • the bolt 107 together with the nut 108 fixes the operating element 111 and the third member 109 to the second member 105.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the actuating element and the third member shown in FIG.
  • the actuating element 111 is formed of a strip-shaped metal foil, and includes a lead portion 111a having a terminal 11a, a lead portion 111b having a terminal 11b, fixing portions 111c and 111d, and a fusing portion. 111e.
  • a power supply circuit including a switching element is connected to the terminal 11a of the lead portion 111a and the terminal 11b of the lead portion 111b via an appropriate wiring (not shown).
  • the fixing portion 111c and the fixing portion 111d are located between the lead portion 111a and the lead portion 111b, and are provided with a through hole 11c and a through hole 11d for inserting bolts, respectively.
  • An annular third member 109 is disposed on both main surfaces of the fixed portion 111c and the fixed portion 111d.
  • the third member 109 is made of an insulating material (for example, a polyimide resin) having a higher heat insulating property than a metal (for example, a Ni-based amorphous alloy ribbon) that constitutes the operating element 111.
  • the operating element 111, the second member 105, and the third member 109 may be integrally formed by insert molding or the like.
  • the third member 109 may have a lower thermal conductivity than that of the actuating element 111.
  • the third member 109 may have a thermal conductivity of 0.1 to 0.4 W / m ⁇ k. .
  • the fusing part 111e is formed so as to have a smaller cross-sectional area than the other part of the actuating element 111. Specifically, the fusing part 111e is formed such that the length in the width direction is smaller than the other part and the length in the thickness direction is also smaller than the other part.
  • the operating element 111 is fixed to the outer case 110 by a bolt 112 and a nut 113.
  • the bolt 112 is inserted through a through hole provided in the upper part of the front or rear side surface of the outer case 110.
  • the through-hole 11 c of the operating element 111 and the third member 109 are inserted into the bolt 112, and the operating element 111 and the third member 109 are fixed to the outer case 110 by the nut 113.
  • the actuating element 111 is fixed to the second member 105. Specifically, the bolt 107 inserted into the through hole 105a of the second member 105 is further inserted into the through hole of the operating element 111 and the third member 109, and a nut 108 is fastened to the tip thereof. In this way, the actuating element 111 is disposed so as to support (bridge) the second member 105 and the outer case 110.
  • the inner case 103 is placed on the second member 105 through the first member 104. Therefore, it can be said that the actuating element 111 supports the inner case 103 and the outer case 110 via the first member 104 and the second member 105.
  • the actuating element 111 employs a form in which the inner case 103 and the outer case 110 are supported via the first member 104 and the second member 105.
  • the present invention is not limited to this.
  • the operation element 111 may directly support the inner case 103 and the outer case 110.
  • the outer case 110 is formed in a box shape, and a through hole is provided in the center of the upper surface and the lower surface. Further, step portions are formed on the left and right side upper portions of the outer case 110, and the step portions constitute a holding portion 110a with which the swinging portion of the support member is brought into contact.
  • a space navigation body such as an artificial satellite is connected to the release rod 101 via a bolt (not shown).
  • the release rod 101 is housed in the inner case 103 while being held by the pair of support members 102.
  • the release rod 101 and the support member 102 hold the release rod 101 such that the engaged portions 102a of the pair of support members 102 sandwich the engaging portion 101a of the release rod 101.
  • the protrusion 102c of the engaged portion 102a is engaged with the engaging portion 101a, thereby holding the release rod 101.
  • an elastic member 106 is disposed between the inner case 103 and the support member 102. Specifically, the elastic member 106 is disposed in the recess 103 b of the inner case 103 and the recess 102 e of the support member 102.
  • the support member 102 accommodated in the inner case 103 is disposed so that the end portion 102d contacts the holding portion 110a of the outer case 110. For this reason, as shown in FIG. 3, the load F ⁇ b> 1 applied to the release rod 101 from the spacecraft is transmitted to the holding portion 110 a of the outer case 110 via the end portion 102 d of the support member 102.
  • the load F1 is transmitted to the protrusions 102c and 102c of the pair of support members 102 and 102 that are engaged with the engaging portion 101a of the release rod 101, respectively, as a substantially axial load F2.
  • the Most of the load F2 received by the protrusion 102c is transmitted as the axial load F3 to the holding portion 110a of the outer case 110 that is in contact with the end 102d of the support member 102.
  • the load F1 applied to the release rod 101 from the spacecraft is not transmitted to the actuating element 111.
  • operation element 111 can be made small and the electric power supplied in order to melt
  • the time required for fusing the actuating element 111 can be shortened, and the spacecraft can be separated at a desired timing. Specifically, when a Ni-based amorphous alloy ribbon is used, a current of about 8 A is applied to an operating element having a strength of 180 to 250 N and a volume resistivity of 1.4 to 1.8 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ ⁇ m. Can be operated in about 0.2 seconds.
  • the load F4 shown in FIG. 3 is a slight component force of the load F2 received by the protrusion 102c.
  • This load F4 acts in a direction perpendicular to the inner peripheral surface of the fitting hole 103a of the inner case 103, and generates a torque for opening the support member 102, and is not transmitted to the operating element 111. It is.
  • the load F4 includes a horizontal distance from the rotation center C of the support member 102 to the load center of the load F2 (hereinafter simply referred to as a horizontal distance H), and the inner case 103 from the rotation center C of the support member 102. It can be determined by the ratio of the distance in the vertical direction to the portion that receives the load F4 (hereinafter simply referred to as the vertical distance P). Further, the load F4 can be reduced by increasing the vertical distance P with respect to the horizontal distance H.
  • the elastic member 106 presses the inner case 103 and the support member 102 so as to separate the inner case 103 and the support member 102 in the axial direction of the release rod 101.
  • the elastic member 106 is configured such that the load F5 pressing these members is larger than the frictional force between the support member 102 and the inner case 103 generated by the load F4 acting on the inner case 103 in the horizontal direction. Has been.
  • the load F5 is transmitted to the actuating element 111.
  • the frictional force can be reduced. Therefore, the load F5 of the elastic member 106 can be reduced. For this reason, by increasing the distance P in the vertical direction, it is possible to reduce the strength of the actuating element 111 that is required to have sufficient strength against the load F5.
  • the first member 104 is swingably attached to the protruding portion 103 c of the inner case 103.
  • the first member 104 is placed on the end of the second member 105 so as to straddle the pair of second members 105.
  • the second member 105 is suspended from the outer case 110 by the operating element 111. As described above, the load from the spacecraft is not transmitted to the actuating element 111 via the first member 104, the inner case 103, and the release rod 101.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of the separation device shown in FIG. 2, and shows a state where the separation device is activated.
  • 9 and 10 are cross-sectional views taken along line BB of the separation device shown in FIG. 2, and show a state where the separation device is activated.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a state where both of the two actuating elements 111 are fused by energization
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a state where one of the two actuating elements 111 is fused by energization.
  • a control signal is output from a controller (not shown) to the power supply circuit, and power is supplied to the operating element 111 from the power supply circuit.
  • the pair of second members 105 are suspended by the separate actuating elements 111 and the first member 104 straddles the pair of second members 105.
  • the separation device 100 is actuated to ensure electrical redundancy.
  • the engaged portion 102a of the support member 102 is released. That is, when the inner case 103 moves downward, the engaged portion 102a of the support member 102 comes out from the lower portion with a small opening area to the upper portion with a large opening area in the fitting hole 103a.
  • the support member 102 swings around the rotation center C so that the inner side surface of the end portion 102d faces downward and the outer side surface faces upward, and the release rod 101 moves downward.
  • the spacecraft connected to the release rod 101 is released.
  • the separation device 100 can hold and release the release rod 101 with a simple configuration. For this reason, the separation device 100 can be easily manufactured, and the manufacturing cost can be reduced.
  • the strength of the operating element 111 can be reduced.
  • the amount of power for fusing 111 can be reduced.
  • FIG. 11 and 12 are schematic views showing a schematic configuration of the separation device according to the second embodiment.
  • FIG. 11 shows a state before the separation device is operated, and
  • FIG. 12 shows that the separation device is operated. Shown later.
  • the separation device 100 according to the second embodiment has the same basic configuration as that of the separation device 100 according to the first embodiment, but the release member 101 is used as a separation member.
  • the use of the bolt 101b and the spherical washer 101c is different from the shape of the support member 102.
  • the bolt 101b is arranged so that the head is positioned below and the tip of the shaft is positioned above.
  • a spherical washer 101c is inserted through the shaft portion of the bolt 101b.
  • the spherical washer 101c has a convex spherical surface on the upper surface and a flat surface on the lower surface.
  • the upper surface of the spherical washer 101c constitutes an engaging portion 101a that engages (contacts) the support member 102.
  • the support member 102 is formed so that the opening area of the inner peripheral surface of the engaged portion 102a becomes smaller as viewed from above in the state before the separation device 100 is operated as viewed from above. Yes.
  • the inner peripheral surface of the engaged portion 102a is inclined so that the upper part is located outside the lower part when viewed from the horizontal direction (front-rear or left-right direction).
  • the lower surface of the support member 102 is formed to be recessed upward.
  • the support member 102 is configured such that the inner peripheral surface side end portion of the lower surface thereof engages (contacts) with the upper surface of the spherical washer 101c.
  • the separation device 100 according to the second embodiment configured as described above has the same effects as the separation device 100 according to the first embodiment.
  • the separation device 100 according to the second embodiment since a mass sales product such as the bolt 101b is used as the separation member, the manufacturing cost is reduced as compared with the separation device 100 according to the first embodiment. be able to.
  • the upper surface of the spherical washer 101c is formed in a convex shape, and the lower surface of the support member 102 is formed in a concave shape, so that even if the bolt 101b is inclined, The engagement (contact) state between the upper surface of the spherical washer 101c and the lower surface of the support member 102c can be sufficiently maintained. For this reason, even if stress is applied to the bolt 101b from the outside, it is possible to sufficiently suppress the bolt 101b from being detached from the support member 102.
  • the bolt 101b is arranged so that the tip of the shaft portion is located above, so that a spacecraft such as an artificial satellite is , And is disposed so as to be located above the separation device 100.
  • the load F6 applied to the bolt 101b from the spacecraft is directed upward.
  • the load F6 acts so as to press the support member 102 against the top surface of the outer case 110, that is, upward, via the upper surface of the spherical washer 101c (load F7).
  • the elastic member 106 presses the inner case 103 and the support member 102 away from each other in the axial direction of the bolt 101b. For this reason, the support member 102 is pressed against the top surface of the outer case 110 by the elastic member 106. That is, the support member 102 is pressed upward by the load F5 of the elastic member 106.
  • the support member 102 is kept pressed against the top surface of the outer case 110 and does not move in the vertical direction. Thereby, the load F6 is not transmitted to the operating element 111, and the operating element 111 is not cut even if the load F6 acts on the bolt 101b from the spacecraft.
  • the strength of the actuating element 111 can be reduced, and the amount of power for fusing the actuating element 111 can be reduced.
  • the release rod 101 is used as the separation member.
  • the present invention is not limited to this, and the separation member as in the separation device 100 according to the second embodiment is used.
  • a form using the bolt 101b and the spherical washer 101c may be adopted.
  • the form using the bolt 101b and the spherical washer 101c is adopted as the separation member.
  • the separation device of the present invention is useful because the separation member can be held and released with a simple configuration, and the separation device can be easily manufactured and the manufacturing cost can be reduced.

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Abstract

　本発明に係る分離デバイスは、外側ケース（１１０）と、係合部（１０１ａ）を有する柱状の分離部材と、外側ケース（１１０）に揺動自在に支持される揺動部（１０２ｂ）、及び分離部材を支持する被係合部（１０２ａ）を有するサポート部材（１０２）と、サポート部材（１０２）の揺動を規制する嵌合孔（１０３ａ）を有する内側ケース（１０３）と、内側ケース（１０３）を支持し、電流の印加により溶断される作動素子（１１１）と、を備え、作動素子（１１１）が溶断されると、内側ケース（１０３）が変位することにより、サポート部材（１０２）の被係合部（１０２ａ）が嵌合孔（１０３ａ）から離脱し、揺動部（１０２ｂ）が揺動すると共に、被係合部（１０２ａ）が係合部（１０１ａ）から離れて、分離部材が解放される。

Description

分離デバイス
　本発明は、分離デバイスに関する。
　人工衛星等の宇宙航行体を打ち上げるロケットには、宇宙航行体をロケットに固定し、分離するための分離デバイスが配置されている。分離デバイスは、適切なタイミングで宇宙航行体を分離することが要求され、このような要求を満たすために、種々の構造が採られている（例えば、特許文献１～３参照）。
特許第４３０４１３７号 特許第４５３７８８８号 特開２０１４－１９４３４号公報
　本発明者は、上記特許文献１等に開示されている分離デバイスとは異なる、新たな構造の分離デバイスを想到した。本発明は、新規な構造を備える分離デバイスを提供することを目的とする。
　本発明に係る分離デバイスは、外側ケースと、前記外側ケースに収納され、径方向に凸状又は凹状を成す係合部を有し、軸心方向に荷重を受ける柱状の分離部材と、前記外側ケースに揺動自在に支持される揺動部、及び前記係合部に当接して前記分離部材を支持する被係合部を有するサポート部材と、前記被係合部が嵌められて、前記サポート部材の揺動を規制する嵌合孔を有する内側ケースと、前記外側ケース内で前記内側ケースを支持し、電流の印加により溶断される作動素子と、を備え、前記作動素子が溶断されると、前記内側ケースが前記軸心方向に変位することにより、前記サポート部材の前記被係合部が前記嵌合孔から離脱し、前記揺動部が揺動すると共に、前記被係合部が前記係合部から離れて、前記分離部材が解放されるように構成されている。
　これにより、簡易な構成で、分離部材を保持及び解放することができ、分離デバイスの製造が容易となり、製造コストを低くすることができる。
　また、分離部材に固定される人工衛星等の荷重は、ケースの保持部に伝達され、作動素子には伝達されないので、作動素子の強度を小さくすることができ、作動素子を溶断するための電力量を小さくすることができる。
　本発明の分離デバイスによれば、簡易な構成で、分離部材の固定及び解放することができ、分離デバイスの製造が容易となり、製造コストを低くすることが可能となる。
図１は、本実施の形態１に係る分離デバイスの概略構成を示す展開図である。 図２は、図１に示す分離デバイスの下面を示す模式図である。 図３は、図２に示すＡ－Ａ断面図である。 図４は、図２に示すＡ－Ａ’断面図である。 図５は、図２に示すＢ－Ｂ断面図である。 図６は、図１に示す分離デバイスのサポート部材を下方向から見た模式図である。 図７は、図１に示す作動素子及び第３部材の概略構成を示す模式図である。 図８は、図２に示すＡ－Ａ’断面図であり、分離デバイスが作動した状態を示す模式図である。 図９は、図２に示すＢ－Ｂ断面図であり、分離デバイスが作動した状態を示す模式図である。 図１０は、図２に示すＢ－Ｂ断面図であり、分離デバイスが作動した状態を示す模式図である。 図１１は、本実施の形態２に係る分離デバイスの概略構成を示す模式図である。 図１２は、本実施の形態２に係る分離デバイスの概略構成を示す模式図である。
　以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するために必要となる構成要素を抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している場合がある。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。
　（実施の形態１）
　本実施の形態１に係る分離デバイスは、外側ケースと、外側ケースに収納され、径方向に凸状又は凹状を成す係合部を有し、軸心方向に荷重を受ける柱状の分離部材と、外側ケースに揺動自在に支持される揺動部、及び係合部に当接して分離部材を支持する被係合部を有するサポート部材と、被係合部が嵌められて、サポート部材の揺動を規制する嵌合孔を有する内側ケースと、外側ケース内で内側ケースを支持し、電流の印加により溶断される作動素子と、を備え、作動素子が溶断されると、内側ケースが軸心方向に変位することにより、サポート部材の被係合部が嵌合孔から離脱し、揺動部が揺動すると共に、被係合部が係合部から離れて、分離部材が解放されるように構成されている。
　また、本実施の形態１に係る分離デバイスでは、作動素子は、引張強度が２０００～３０００ＭＰａで、体積抵抗率が１～１０×１０-6Ω・ｍの材料で構成されていてもよく、例えば、アモルファス合金リボンのように高強度で電気抵抗度の高い材料を使用してもよい。
　また、本実施の形態１に係る分離デバイスでは、内側ケースとサポート部材の間には、内側ケースとサポート部材とを軸心方向に離間するように押圧する弾性部材が配置されていてもよい。
　また、本実施の形態１に係る分離デバイスでは、軸心方向から見て、内側ケースを囲むように配置されている枠体をさらに備え、枠体は、内側ケースを挟んで互いに対向する第１位置及び第２位置で、一対の作動素子を介して、外側ケースに吊り下げられ、かつ、第１位置及び第２位置の対向方向に直交する方向で互いに対向する第３位置及び第４位置で、内側ケースを揺動自在に支持してもよい。
　また、本実施の形態１に係る分離デバイスでは、枠体が、板状に形成され、互いに対向するように、かつ、揺動自在に内側ケースに配設されている、一対の第１部材と、一対の第２部材と、を備え、第２部材は、作動素子を介して、外側ケースに吊り下げられており、第１部材は、その両端が、それぞれ、一対の第２部材に載置されていてもよい。
　また、本実施の形態１に係る分離デバイスでは、サポート部材の被係合部が、分離部材の少なくとも一部を囲む半円筒部と、該半円筒部の内面から内方へ突出し、分離部材の係合部に当接する円弧状のフランジ部と、を有し、フランジ部の内周面の端部に形成される角部が欠損するように形成されていてもよい。
　また、本実施の形態１に係る分離デバイスでは、作動素子は、他の部分よりも断面積が小さい溶断部を有していてもよい。
　さらに、本実施の形態１に係る分離デバイスでは、作動素子の溶断部近傍には、作動素子よりも断熱性の高い第３部材が配置されていてもよい。第３部材は、例えば、熱伝導率が０．１～０．４Ｗ／ｍ・ｋであってもよい。
　以下、本実施の形態１に係る分離デバイスの一例について、図１～図１０を参照しながら説明する。
　［分離デバイスの構造］
　図１は、本実施の形態１に係る分離デバイスの概略構成を示す展開図である。図２は、本実施の形態１に係る分離デバイスを下方から見たときの構成を示す模式図である。図３は、図２に示す分離デバイスのＡ－Ａ線断面図である。図４は、図２に示す分離デバイスのＡ－Ａ’線断面図である。図５は、図２に示す分離デバイスのＢ－Ｂ線断面図である。
　なお、図１～図５においては、分離デバイスの上下、左右、前後方向を図における上下、左右、前後方向として示している。また、図１においては、分離デバイスを構成する一部の部材を省略している。
　図１～図５に示すように、本実施の形態１に係る分離デバイス１００は、リリースロッド（分離部材）１０１及び一対のサポート部材１０２が収納されている内側ケース１０３と、作動素子１１１と、これらの部材を収納する箱状の外側ケース１１０と、を備えていて、リリースロッド１０１に接続されている宇宙航行体を保持／分離するように構成されている。
　リリースロッド１０１は、柱状（ここでは、円柱状）に形成されていて、ステンレス等の金属で構成されている。リリースロッド１０１の側面（外周面）には、該外周面より内方（径方向）に凹むように係合部１０１ａが設けられている。また、リリースロッド１０１の下部には、宇宙航行体を接続するための締結部が設けられている。本実施の形態１では、締結部として、リリースロッド１０１の下面に上下方向（軸心方向）に延びる孔が形成されている。当該孔を構成する内周面には、ボルトを螺合するためのねじ山が切られている。リリースロッド１０１には、ボルトを介して、人工衛星等の宇宙航行体が接続されている（図示せず）。
　なお、本実施の形態１においては、リリースロッド１０１の係合部１０１ａを外周面から凹むように形成したが、これに限定されず、外周面から突出するように（径方向に凸状に）形成してもよい。
　サポート部材１０２は、Ｔ字状に形成されていて、リリースロッド１０１を保持／解放するように構成されている。具体的には、一対のサポート部材１０２が、前後からリリースロッド１０１を挟んで保持すると共に、前後に離間することでリリースロッド１０１を解放するように構成されている。
　また、サポート部材１０２は、リリースロッド１０１の係合部１０１ａと係合する被係合部１０２ａと、回転中心Ｃ（図３参照）を中心にして、揺動するように円弧状に形成された揺動部１０２ｂと、を有している。なお、サポート部材１０２は、ステンレス等の金属で構成されている。
　ここで、図１～図６を参照しながら、サポート部材１０２の構成について、詳細に説明する。図６は、図１に示す分離デバイスのサポート部材１０２を下方向から見た模式図である。
　図１～図６に示すように、サポート部材１０２の被係合部１０２ａは、半円筒状に形成された半円筒部を有している。また、被係合部１０２ａの半円筒部の下端部には、径方向内側に延びる突起部（フランジ部）１０２ｃが形成されている。
　突起部１０２ｃは、その内周面の端部に形成される角部が、欠損するように（切り欠かれるように）形成されている（図２及び図６参照）。これは、後述するリリースロッド１０１を離間させるのに必要なサポート部材１０２の作動角を小さくするためである。なお、作動角を小さくする必要性がない場合にはこの欠損は無くてもよい。そして、突起部１０２ｃがリリースロッド１０１の係合部１０１ａと当接して、支持することにより、リリースロッド１０１はサポート部材１０２に保持される。
　なお、本実施の形態１においては、一対のサポート部材１０２により、リリースロッド１０１を保持する形態を採用したが、これに限定されず、１つのサポート部材１０２により、リリースロッド１０１を保持する形態を採用してもよい。
　また、サポート部材１０２の揺動部１０２ｂは、例えば、板状に形成されていて、左右方向の端部１０２ｄ、１０２ｄが、後述する外側ケース１１０の保持部１１０ａと当接するように構成されている。端部１０２ｄは、前後方向の中心側の側面（内側側面）が、サポート部材１０２の回転（揺動）中心Ｃと同心をなす円弧状となるように形成されている（図３参照）。サポート部材１０２が、回転中心Ｃを中心にして、端部１０２ｄの内側側面が下向きに、外側側面が上向きに揺動することで、リリースロッド１０１を解放する。
　なお、サポート部材１０２の回転中心Ｃは、リリースロッド１０１から突起部１０２ｃに荷重が伝達される部分（突起部１０２ｃにおけるリリースロッド１０１の係合部１０１ａと嵌合している部分）よりも、前後方向の外方に位置するように、構成されている。
　また、本実施の形態１においては、サポート部材１０２の揺動部１０２ｂを円弧状に形成することで、サポート部材１０２が、回転中心Ｃを中心にして、揺動するように構成したが、これに限定されない。例えば、サポート部材１０２が、外側ケース１１０に設けられた軸に軸支されることで、揺動可能に構成される形態を採用してもよい。
　さらに、サポート部材１０２における揺動部１０２ｂの下面の適所（後述する内側ケース１０３の凹部１０３ｂと対向する部分）には、凹部１０２ｅが設けられている（図４参照）。より詳細には、凹部１０２ｅは、前後方向の中央部分がサポート部材１０２の回転中心Ｃよりも前後方向の外方に位置するように配設されている。凹部１０２ｅには、後述する弾性部材１０６の上部が嵌入されている。
　図１～図５に示すように、内側ケース１０３は、例えば、直方体状に形成されていて、アルミニウム等の金属で構成されている。内側ケース１０３の上面の中央には、段部を有する嵌合孔１０３ａが設けられている。嵌合孔１０３ａは、上部の方が下部よりもその開口面積が大きくなるように形成されていて、下側内周面がサポート部材１０２の被係合部１０２ａの外周面と整合するように形成されている。その結果、嵌合孔１０３ａの下部には、リリースロッド１０１を保持した状態のサポート部材１０２の被係合部１０２ａが、ほぼ隙間のない状態で嵌合する。
　また、内側ケース１０３における上面の周縁部には、凹部１０３ｂが設けられている。凹部１０３ｂは、弾性部材１０６の下部が嵌入されている。弾性部材１０６は、一対のサポート部材１０２、１０２が、内側ケース１０３の嵌合孔１０３ａに嵌合した状態のときに、内側ケース１０３とサポート部材１０２とをリリースロッド１０１の軸心方向に離間するように構成されている。弾性部材１０６としては、圧縮ばね等を使用してもよい。
　さらに、内側ケース１０３の互いに対向する一対の側面（図１における左右の側面）には、それぞれ、円柱状の突起部１０３ｃ、１０３ｃが設けられている。そして、内側ケース１０３の周囲には、一対の第１部材１０４、１０４及び一対の第２部材１０５、１０５から構成される枠体が配置されている。なお、本実施の形態１においては、枠体が一対の第１部材１０４、１０４及び一対の第２部材１０５、１０５から構成される形態を採用したが、これに限定されず、１の枠状の部材で構成される形態を採用してもよい。
　一対の第１部材１０４、１０４は、内側ケース１０３の互いに対向する一対の側面（図１における左右の側面）に沿って配置されている。また、一対の第２部材１０５、１０５は、一対の第１部材１０４、１０４の対向方向に直交する方向の側面（図１における前後の側面）に沿って、互いに対向するように配置されている。
　第１部材１０４は、前後方向に長寸を成し、左右方向に主面を向けた板状に形成されていて、ステンレス等の金属で構成されている。第１部材１０４の主面の中央部（第３位置、又は第４位置）には、貫通孔１０４ａが設けられている。貫通孔１０４ａには、内側ケース１０３の突起部１０３ｃが嵌挿されている。これにより、第１部材１０４は、内側ケース１０３に対して、揺動することができる。
　なお、本実施の形態１においては、第１部材１０４の貫通孔１０４ａが、内側ケース１０３の突起部１０３ｃに嵌挿されることにより、内側ケース１０３を揺動自在に支持する形態を採用したが、これに限定されない。例えば、第１部材１０４に突起部を設け、内側ケース１０３に該突起部が嵌挿される凹部又は貫通孔を設けて、第１部材１０４が内側ケース１０３を軸支することにより、内側ケース１０３を揺動自在に支持する形態を採用してもよい。
　また、第１部材１０４は、その両端が、それぞれ、一対の第２部材１０５に載置されている。第２部材１０５は、左右方向に長寸を成し、前後方向に主面を向けた短冊状に形成されていて、絶縁性を有する合成樹脂等で構成されている。第２部材１０５は、第１部材１０４の延伸方向と直交するように配置されている。第２部材１０５の中央部（第１位置、又は第２位置）には、貫通孔１０５ａが設けられている（図４参照）。貫通孔１０５ａは、内側主面の方が外側主面よりもその開口面積が大きくなるように、内側主面側がテーパー状に形成されている。
　第２部材１０５の貫通孔１０５ａには、その頭部が内側に位置するように、ボルト１０７が挿通されている。ボルト１０７はナット１０８と共に、作動素子１１１及び第３部材１０９を第２部材１０５に固定している。
　ここで、図７を参照しながら、作動素子１１１及び第３部材１０９について、詳細に説明する。
　図７は、図１に示す作動素子及び第３部材の概略構成を示す模式図である。
　図７に示すように、作動素子１１１は、短冊状の金属箔で構成されていて、端子１１ａを有するリード部１１１ａと、端子１１ｂを有するリード部１１１ｂと、固定部１１１ｃ、１１１ｄと、溶断部１１１ｅと、を備えている。リード部１１１ａの端子１１ａとリード部１１１ｂの端子１１ｂには、適宜な配線を介して、スイッチング素子を含む電源回路が接続されている（図示せず）。
　固定部１１１ｃ及び固定部１１１ｄは、リード部１１１ａとリード部１１１ｂとの間に位置していて、それぞれ、ボルトを挿通するための貫通孔１１ｃ及び貫通孔１１ｄが設けられている。また、固定部１１１ｃ及び固定部１１１ｄの両主面には、円環状の第３部材１０９が配置されている。第３部材１０９は、作動素子１１１を構成する金属（例えば、Ｎｉ系のアモルファス合金リボン等）よりも断熱性の高い絶縁性を有する材料（例えば、ポリイミド樹脂等）で構成されている。
　なお、作動素子１１１、第２部材１０５、及び第３部材１０９は、インサート成形等により、一体成形してもよい。また、第３部材１０９は、作動素子１１１よりも熱伝導率が小さくてもよく、例えば、第３部材１０９の熱伝導率が、０．１～０．４Ｗ／ｍ・ｋであってもよい。
　また、溶断部１１１ｅは、作動素子１１１の他の部分よりも断面積が小さくなるように形成されている。具体的には、溶断部１１１ｅは、幅方向の長さが他の部分よりも小さく、かつ、厚み方向の長さも他の部分よりも小さくなるように、形成されている。
　そして、図３～図５に示すように、作動素子１１１は、ボルト１１２とナット１１３により、外側ケース１１０に固定されている。具体的には、外側ケース１１０の前方又は後方の側面の上部に設けられている貫通孔にボルト１１２が挿通されている。ボルト１１２には、作動素子１１１の貫通孔１１ｃと第３部材１０９が挿通されていて、ナット１１３により、作動素子１１１と第３部材１０９が外側ケース１１０に固定される。
　また、上述したように、作動素子１１１は、第２部材１０５に固定されている。具体的には、第２部材１０５の貫通孔１０５ａに挿通されたボルト１０７は、更に、作動素子１１１の貫通孔と第３部材１０９にも挿通され、その先端にナット１０８が締結されている。このようにして、作動素子１１１は、第２部材１０５と外側ケース１１０とを支持（架橋）するように配設されている。また、内側ケース１０３は、第１部材１０４を介して、第２部材１０５に載置されている。このため、作動素子１１１は、第１部材１０４及び第２部材１０５を介して、内側ケース１０３と外側ケース１１０とを支持しているといえる。
　なお、本実施の形態１においては、作動素子１１１は、第１部材１０４及び第２部材１０５を介して、内側ケース１０３と外側ケース１１０とを支持する形態を採用したが、これに限定されず、作動素子１１１が、内側ケース１０３と外側ケース１１０とを直接支持する形態を採用してもよい。
　外側ケース１１０は、箱状に形成されていて、上面と下面の中央部には、貫通孔が設けられている。また、外側ケース１１０の左右の側面上部には、段部が形成されていて、該段部がサポート部材の揺動部が当接される保持部１１０ａを構成する。
　［分離デバイスの動作及び作用効果］
　次に、本実施の形態１に係る分離デバイス１００の動作及び作用効果について、図１～図１０を参照しながら、説明する。
　まず、図１～図７を参照しながら、分離デバイス１００が宇宙航行体を保持している状態について、説明する。
　上述したように、リリースロッド１０１には、ボルトを介して、人工衛星等の宇宙航行体が接続されている（図示せず）。また、リリースロッド１０１は、一対のサポート部材１０２により保持された状態で、内側ケース１０３に収納されている。
　具体的には、リリースロッド１０１とサポート部材１０２は、一対のサポート部材１０２の被係合部１０２ａが、リリースロッド１０１の係合部１０１ａを挟むようにして、リリースロッド１０１を保持している。このとき、被係合部１０２ａの突起部１０２ｃが係合部１０１ａと係合することにより、リリースロッド１０１を保持している。
　そして、一対のサポート部材１０２がリリースロッド１０１を保持した状態で、これらの部材が内側ケース１０３の嵌合孔１０３ａに嵌入されている。より詳細には、サポート部材１０２の被係合部１０２ａの外周面と内側ケース１０３の嵌合孔１０３ａを構成する内周面とが接するように、サポート部材１０２は嵌合孔１０３ａに嵌入されている。
　また、図４に示すように、内側ケース１０３とサポート部材１０２の間には、弾性部材１０６が配置されている。具体的には、弾性部材１０６は、内側ケース１０３の凹部１０３ｂとサポート部材１０２の凹部１０２ｅ内に配置されている。
　内側ケース１０３に収納されているサポート部材１０２は、端部１０２ｄが外側ケース１１０の保持部１１０ａと当接するように配置されている。このため、図３に示すように、宇宙航行体からリリースロッド１０１に付加される荷重Ｆ１は、サポート部材１０２の端部１０２ｄを介して、外側ケース１１０の保持部１１０ａに伝達される。
　具体的には、荷重Ｆ１は、リリースロッド１０１の係合部１０１ａと嵌合している一対のサポート部材１０２、１０２の突起部１０２ｃ、１０２ｃに、それぞれ、ほぼ軸心方向の荷重Ｆ２として伝達される。突起部１０２ｃが受ける荷重Ｆ２の大部分は、サポート部材１０２の端部１０２ｄと当接している外側ケース１１０の保持部１１０ａに、軸心方向の荷重Ｆ３として伝達される。
　したがって、宇宙航行体からリリースロッド１０１に付加される荷重Ｆ１は、作動素子１１１には伝達されない。これにより、作動素子１１１の強度を小さくすることができ、作動素子１１１を溶断するために通電する電力も小さくすることができる。また、作動素子１１１を溶断するためにかかる時間を短縮することができ、所望のタイミングで宇宙航行体の分離を行える。具体的には、Ｎｉ系のアモルファス合金リボンを使用した場合、強度が１８０～２５０Ｎで、体積抵抗率が１．４～１．８×１０－６Ω・ｍである作動素子に８Ａ程度の電流を通電する事により０．２秒程度で作動させることができる。
　また、図３に示す荷重Ｆ４は、突起部１０２ｃが受ける荷重Ｆ２の僅かの分力である。この荷重Ｆ４は、内側ケース１０３の嵌合孔１０３ａの内周面に直交する向きに作用し、サポート部材１０２を開こうとするトルクを生じさせるものであり、作動素子１１１には、伝達されない荷重である。
　なお、荷重Ｆ４は、サポート部材１０２の回転中心Ｃから荷重Ｆ２の荷重中心までの水平方向の距離（以下、単に水平方向の距離Ｈという）と、サポート部材１０２の回転中心Ｃから内側ケース１０３が荷重Ｆ４を受ける部分までの垂直方向の距離（以下、単に垂直方向の距離Ｐという）と、の比等により決定することができる。また、水平方向の距離Ｈに対する、垂直方向の距離Ｐを大きくすることにより、荷重Ｆ４を小さくすることができる。
　上述したように、弾性部材１０６は、内側ケース１０３とサポート部材１０２をリリースロッド１０１の軸心方向に離間するように、内側ケース１０３とサポート部材１０２を押圧している。弾性部材１０６は、これらの部材を押圧している荷重Ｆ５が、内側ケース１０３に水平方向に作用する荷重Ｆ４により発生するサポート部材１０２と内側ケース１０３との間の摩擦力より大きくなるように構成されている。
　また、荷重Ｆ５は作動素子１１１に伝達される。上述したように、垂直方向の距離Ｐを大きくして荷重Ｆ４を小さくすることにより、上記摩擦力を小さくできるため、弾性部材１０６の荷重Ｆ５を小さくすることができる。このため、垂直方向の距離Ｐを大きくすることにより、荷重Ｆ５に対して十分な強度を要求される作動素子１１１の強度を下げることができる。
　図５に示すように、内側ケース１０３の突起部１０３ｃには、第１部材１０４が揺動自在に取り付けられている。第１部材１０４は、一対の第２部材１０５を跨ぐように、該第２部材１０５の端部に載置されている。第２部材１０５は、作動素子１１１により、外側ケース１１０に吊り下げられている。なお、上述したように、作動素子１１１には、第１部材１０４、内側ケース１０３、及びリリースロッド１０１を介して、宇宙航行体からの荷重は伝達されない。
　次に、図１～図１０を参照しながら、分離デバイス１００が宇宙航行体を分離する動作について、説明する。
　図８は、図２に示す分離デバイスのＡ－Ａ’線断面図であり、分離デバイスが作動した状態を示す。図９及び図１０は、図２に示す分離デバイスのＢ－Ｂ線断面図であり、分離デバイスが作動した状態を示す。なお、図９は、２つの作動素子１１１の両方が、通電により溶断された状態を示す模式図であり、図１０は、２つの作動素子１１１の一方が、通電により溶断された状態を示す模式図である。
　まず、図示されない制御器から電源回路に制御信号が出力されて、電源回路から作動素子１１１に電力が供給される。作動素子１１１への通電により、作動素子１１１の溶断部１１１ｅが溶断されると、内側ケース１０３等の自重及び／又は弾性部材１０６の押圧力により、内側ケース１０３が、軸心方向に沿って下方に移動する。
　このとき、図９に示すように、２つの作動素子１１１の両方が通電により溶断されると、第１部材１０４は水平状態のまま、内側ケース１０３と共に下方に移動する。一方、図１０に示すように、２つの作動素子１１１の一方が通電により溶断されると、第１部材１０４は、作動素子１１１が溶断された側（図１０では、前側）の端部が下がるように傾き、これに伴い、内側ケース１０３が下方に移動する。
　このように、本実施の形態１においては、一対の第２部材１０５が別々の作動素子１１１により吊り下げ、第１部材１０４が一対の第２部材１０５を跨ぐように、該第２部材１０５の端部に載置することで、２つの作動素子１１１のうち、少なくとも一方の作動素子１１１が溶断されれば、分離デバイス１００が作動し、電気的冗長性を確保している。
　内側ケース１０３が下方に移動すると、サポート部材１０２の被係合部１０２ａが解放される。すなわち、内側ケース１０３が下方に移動すると、サポート部材１０２の被係合部１０２ａは、嵌合孔１０３ａにおいて開口面積の小さい下部から開口面積の大きい上部へ抜け出る。
　これにより、サポート部材１０２が、回転中心Ｃを中心にして、端部１０２ｄの内側側面が下向きに、外側側面が上向くように揺動し、リリースロッド１０１が下方に移動して、リリースロッド１０１及びリリースロッド１０１に接続されている宇宙航行体が解放される。
　このように、本実施の形態１に係る分離デバイス１００は、簡易な構成で、リリースロッド１０１を保持及び解放することができる。このため、分離デバイス１００の製造が容易となり、製造コストを低くすることができる。
　また、リリースロッド１０１に固定される宇宙航行体の荷重は、外側ケース１１０の保持部１１０ａに伝達され、作動素子１１１には伝達されないので、作動素子１１１の強度を小さくすることができ、作動素子１１１を溶断するための電力量を小さくすることができる。
　（実施の形態２）
　［分離デバイスの構造］
　図１１及び図１２は、本実施の形態２に係る分離デバイスの概略構成を示す模式図であり、図１１は、分離デバイスが作動する前の状態を示し、図１２は、分離デバイスが作動した後の状態を示す。
　図１１及び図１２に示すように、本実施の形態２に係る分離デバイス１００は、実施の形態１に係る分離デバイス１００と基本的構成は同じであるが、分離部材として、リリースロッド１０１に代えて、ボルト１０１ｂと球面座金１０１ｃを用いている点と、サポート部材１０２の形状と、が異なる。
　具体的には、ボルト１０１ｂは、頭部が下方に位置し、軸部の先端部が上方に位置するように配置されている。また、ボルト１０１ｂの軸部には、球面座金１０１ｃが挿通されている。球面座金１０１ｃは、上面が凸状の球面で形成されていて、下面が平面状に形成されている。そして、球面座金１０１ｃの上面が、サポート部材１０２と係合（当接）する係合部１０１ａを構成する。
　サポート部材１０２は、分離デバイス１００が作動する前の状態において、上方から見て、被係合部１０２ａの内周面が、上部から下部に向かうにつれて、その開口面積が小さくなるように形成されている。換言すると、被係合部１０２ａの内周面は、水平方向（前後又は左右方向）から見て、上部が下部よりも外側に位置するように傾斜している。これにより、分離デバイスが作動したときに、ボルト１０１ｂと球面座金１０１ｃが、サポート部材１０２の内部を通過することができる充分なスペースを形成することができる。
　サポート部材１０２の下面は、上方に凹むように形成されている。また、サポート部材１０２は、本実施の形態２においては、その下面の内周面側端部が、球面座金１０１ｃの上面と係合（当接）するように構成されている。
　このように構成された、本実施の形態２に係る分離デバイス１００であっても、実施の形態１に係る分離デバイス１００と同様の作用効果を奏する。
　また、本実施の形態２に係る分離デバイス１００では、分離部材として、ボルト１０１ｂといった、量販品を用いているので、実施の形態１に係る分離デバイス１００に比して、その製造コストを低減することができる。
　また、本実施の形態２に係る分離デバイス１００では、球面座金１０１ｃの上面が凸状に形成されていて、サポート部材１０２の下面が凹状に形成されているため、ボルト１０１ｂが傾斜しても、球面座金１０１ｃの上面とサポート部材１０２ｃの下面との係合（当接）状態を充分に維持することができる。このため、ボルト１０１ｂに外部から応力がかかっても、ボルト１０１ｂがサポート部材１０２から解離されることを充分に抑制することができる。
　さらに、図１１に示すように、本実施の形態２に係る分離デバイス１００では、ボルト１０１ｂは、軸部の先端が上方に位置するように配置されているため、人工衛星等の宇宙航行体は、分離デバイス１００の上方に位置するように配置されている。このため、宇宙航行体からボルト１０１ｂにかかる荷重Ｆ６は、上方向に向いている。そして、荷重Ｆ６は、球面座金１０１ｃの上面を介して、サポート部材１０２を外側ケース１１０の天面に押し付ける方向、すなわち、上方向に押圧するように作用する（荷重Ｆ７）。
　ここで、上述したように、弾性部材１０６は、内側ケース１０３とサポート部材１０２をボルト１０１ｂの軸心方向に離間するように押圧している。このため、サポート部材１０２は、弾性部材１０６により、外側ケース１１０の天面に押し付けられている。すなわち、サポート部材１０２は、弾性部材１０６の荷重Ｆ５により、上方向に押圧されている。
　したがって、宇宙航行体からボルト１０１ｂに荷重Ｆ６が作用しても、サポート部材１０２は、外側ケース１１０の天面に押し付けられた状態が維持され、上下方向に移動することがない。これにより、作動素子１１１には、荷重Ｆ６が伝わることがなく、宇宙航行体からボルト１０１ｂに荷重Ｆ６が作用しても、作動素子１１１が切断されることがない。
　よって、作動素子１１１の強度を小さくすることができ、作動素子１１１を溶断するための電力量を小さくすることができる。
　なお、上記実施の形態１に係る分離デバイス１００では、分離部材として、リリースロッド１０１を用いる形態を採用したが、これに限定されず、実施の形態２に係る分離デバイス１００のように、分離部材として、ボルト１０１ｂと球面座金１０１ｃを用いる形態を採用してもよい。
　同様に、上記実施の形態２に係る分離デバイス１００では、分離部材として、ボルト１０１ｂと球面座金１０１ｃを用いる形態を採用したが、これに限定されず、実施の形態１に係る分離デバイス１００のように、分離部材として、リリースロッド１０１を用いる形態を採用してもよい。
　上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良又は他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
　本発明の分離デバイスは、簡易な構成で、分離部材を保持及び解放することができ、分離デバイスの製造が容易となり、製造コストを低くすることができるため、有用である。
　１１ａ　端子
　１１ｂ　端子
　１１ｃ　貫通孔
　１１ｄ　貫通孔
　１００　分離デバイス
　１０１　リリースロッド
　１０１ａ　係合部
　１０２　サポート部材
　１０２ａ　被係合部
　１０２ｂ　揺動部
　１０２ｃ　突起部
　１０２ｄ　端部
　１０２ｅ　凹部
　１０３　内側ケース
　１０３ａ　嵌合孔
　１０３ｂ　凹部
　１０３ｃ　突起部
　１０４　第１部材
　１０４ａ　貫通孔
　１０５　第２部材
　１０５ａ　貫通孔
　１０６　弾性部材
　１０７　ボルト
　１０８　ナット
　１０９　第３部材
　１１０　外側ケース
　１１０ａ　保持部
　１１１　作動素子
　１１１ａ　リード部
　１１１ｂ　リード部
　１１１ｃ　固定部
　１１１ｄ　固定部
　１１１ｅ　溶断部
　１１２　ボルト
　１１３　ナット

Claims (8)

  1. 　外側ケースと、
    　前記外側ケースに収納され、径方向に凸状又は凹状を成す係合部を有し、軸心方向に荷重を受ける柱状の分離部材と、
    　前記外側ケースに揺動自在に支持される揺動部、及び前記係合部に当接して前記分離部材を支持する被係合部を有するサポート部材と、
    　前記被係合部が嵌められて、前記サポート部材の揺動を規制する嵌合孔を有する内側ケースと、
    　前記外側ケース内で前記内側ケースを支持し、電流の印加により溶断される作動素子と、を備え、
    　前記作動素子が溶断されると、前記内側ケースが前記軸心方向に変位することにより、前記サポート部材の前記被係合部が前記嵌合孔から離脱し、前記揺動部が揺動すると共に、前記被係合部が前記係合部から離れて、前記分離部材が解放される、分離デバイス。
  2. 　前記作動素子は、引張強度が２０００～３０００ＭＰａで、体積抵抗率が１～１０×１０-6 Ω・ｍの材料で構成されている、請求項１に記載の分離デバイス。
  3. 　前記内側ケースと前記サポート部材の間には、前記内側ケースと前記サポート部材とを前記軸心方向に離間するように押圧する弾性部材が配置されている、請求項１又は２に記載の分離デバイス。
  4. 　前記軸心方向から見て、前記内側ケースを囲むように配置されている枠体をさらに備え、
    　前記枠体は、前記内側ケースを挟んで互いに対向する第１位置及び第２位置で、一対の前記作動素子を介して、前記外側ケースに吊り下げられ、かつ、前記第１位置及び前記第２位置の対向方向に直交する方向で互いに対向する第３位置及び第４位置で、前記内側ケースを揺動自在に支持する、請求項１～３のいずれか１項に記載の分離デバイス。
  5. 　前記枠体は、板状に形成され、互いに対向するように、かつ、揺動自在に内側ケースに配設されている、一対の第１部材と、一対の第２部材と、を備え、
    　前記第２部材は、前記作動素子を介して、前記外側ケースに吊り下げられており、
    　前記第１部材は、その両端が、それぞれ、一対の前記第２部材に載置されている、請求項４に記載の分離デバイス。
  6. 　前記サポート部材の前記被係合部は、前記分離部材の少なくとも一部を囲む半円筒部と、
    　該半円筒部の内面から内方へ突出し、前記分離部材の前記係合部に当接する円弧状のフランジ部と、を有し、
    　前記フランジ部の内周面の端部に形成される角部が欠損するように形成されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の分離デバイス。
  7. 　前記作動素子は、他の部分よりも断面積が小さい溶断部を有する、請求項１～６のいずれか１項に記載の分離デバイス。
  8. 　前記作動素子の前記溶断部近傍には、前記作動素子よりも断熱性の高い第３部材が配置されている、請求項７に記載の分離デバイス。
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