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発明の名称 接続及び分離装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−101138(P2007−101138A)
公開日 平成19年4月19日(2007.4.19)
出願番号 特願2005−294533(P2005−294533)
出願日 平成17年10月7日(2005.10.7)
代理人 【識別番号】100087642
【弁理士】
【氏名又は名称】古谷 聡
発明者 窪塚 聡
要約 課題
飛翔体から確実にかつ瞬時に補助ロケットモータを切り離すことができる接続及び分離装置の提供。

解決手段
補助ロケットモータ2側の第1装置本体部10aと第2装置本体部10bが、飛翔体1側の前方固定軸40と後方固定軸51に接続されている。第1装置本体部10aに内蔵された電気式点火器とピストンの作用により、第1装置本体部10aと前方固定軸40の結合と、第2装置本体部10bと後方固定軸51の結合が解放され、補助ロケットモータ2が分離される。
特許請求の範囲
【請求項1】
飛翔体と、前記飛翔体に初期推進力を付与するための打ち上げ用補助ロケットモータとの接続及び分離装置であり、
前記接続及び分離装置が、前記補助ロケットモータ側に取り付けられた第1装置本体部と第2装置本体部を有し、前記飛翔体側に取り付けられた前方固定軸と後方固定軸とを有し、前記第1装置本体部と前記前方固定軸とを接続する第1接続部と、前記第2装置本体部と前記後方固定軸とを接続する第2接続部により、前記飛翔体と前記補助ロケットモータを接続するものであり、
前記第1接続部が、前記飛翔体から突設された前方固定軸に、前記第1装置本体部が有する第1固定具が嵌め込まれることで接続された部分で、前記第1装置本体部に内蔵された電気式点火器とピストンの作用により、前記前方固定軸と前記第1固定具との結合が解放され、前記飛翔体から前記補助ロケットモータが切り離される部分であり、
前記第2接続部が、前記飛翔体から突設された後方固定軸に、前記第2装置本体部が有する第2固定具が嵌め込まれることで接続された部分で、前記第1装置本体部に内蔵された電気式点火器とピストンの作用に連動して、前記後方固定軸と前記第2固定具との結合が解放され、前記第2接続部において前記飛翔体から前記補助ロケットモータが切り離される部分であり、
前記第1装置本体部に内蔵された電気式点火器とピストンの作用により、第2接続部及び第1接続部のいずれかの結合が先に解放されるか、又は同時に解放される、接続及び分離装置。
【請求項2】
前記接続及び分離装置が、先端部が第1固定具となるハウジングを有し、前記ハウジング内に電気式点火器とピストンを有し、前記飛翔体の長さ方向に底面に沿って配置されたものであり、
電気式点火器の作動により、前記ピストンが前記前方固定軸を押圧することで、前記前方固定軸と前記第1固定具との結合が解放される、請求項1記載の接続及び分離装置。
【請求項3】
前記第1接続部における前方固定軸と第1固定具との結合が、前記前方固定軸の周囲に前記第1固定具の先端部が嵌め込まれた状態で、前記前方固定軸と前記第1固定具に貫通してシェアピンが取り付けられている、請求項1又は2記載の接続及び分離装置。
【請求項4】
前記第1接続部における前方固定軸が、前方固定軸と第1固定具の結合が解放されたとき、飛翔体内に収容されるものである、請求項1〜3のいずれかに記載の接続及び分離装置。
【請求項5】
前記第2接続部における第2固定具が、U字状又はそれに近似した切り欠きを有するもので、前記切り欠きの開口部分が飛翔体の飛翔方向になるように後方固定軸に嵌め込まれるものである、請求項1〜4のいずれかに記載の接続及び分離装置。
【請求項6】
電気式点火器の作動前、前記ピストンが移動しないようにピンで止められている、請求項1〜5のいずれかに記載の接続及び分離装置。



発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、無人標的機等として使用する飛翔体と前記飛翔体に初期推進力を付与するための打ち上げ用補助ロケットモータとの接続及び分離装置に関する。
【背景技術】
【0002】
無人標的機には、初期浮揚及び推進のため、少なくとも1つの補助ロケットモータが取り付けられるが、無人標的機が所定高度及び速度に達したとき、補助ロケットモータは切り離されて落下する。
【0003】
特許文献1には、ソレノイドとバネを利用したロケットモータ離脱機構の発明が開示されている。特許文献2には、圧力制御弁の作用により、ロケットモータの推進薬から発生するガス自体を分離手段として用いた発明が開示されている。
【特許文献1】特開昭64−54199号公報
【特許文献2】特開昭63−207800号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
脱離後のロケットモータは、所定の高度及び速度に達したとき、確実に無人標的機と分離する必要がある。しかし、従来の無人標的機の分離は、ロケットモータの推力と空気抵抗、及び脱離用バネのバランスによって行われるため、飛翔条件によってはバランスが崩れ、分離不良が起こることがある。特許文献1の発明では、適当な条件下での分離を行うため、分離タイミングを調節するソレノイド装置の使用が提案されているが、空気抵抗やバネ力に抗して作動させるためには大型のソレノイドが必要であり、設備スペースや積載重量が大きくなる問題がある。特許文献2の発明では、圧力制御弁の開閉により、ガスの流れを変更するものであるため、確実に分離するための制御が難しい。
【0005】
本発明は、無人標的機等の飛翔体と、前記飛翔体に初期推進力を付与するための打ち上げ用補助ロケットモータを接続し、かつ前記飛翔体が所定の高度及び速度に達したときに確実に脱離させることができる、接続及び分離装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、課題の解決手段として、
飛翔体と、前記飛翔体に初期推進力を付与するための打ち上げ用補助ロケットモータとの接続及び分離装置であり、
前記接続及び分離装置が、前記補助ロケットモータ側に取り付けられた第1装置本体部と第2装置本体部を有し、前記飛翔体側に取り付けられた前方固定軸と後方固定軸とを有し、前記第1装置本体部と前記前方固定軸とを接続する第1接続部と、前記第2装置本体部と前記後方固定軸とを接続する第2接続部により、前記飛翔体と前記補助ロケットモータを接続するものであり、
前記第1接続部が、前記飛翔体から突設された前方固定軸に、前記第1装置本体部が有する第1固定具が嵌め込まれることで接続された部分で、前記第1装置本体部に内蔵された電気式点火器とピストンの作用により、前記前方固定軸と前記第1固定具との結合が解放され、前記飛翔体から前記補助ロケットモータが切り離される部分であり、
前記第2接続部が、前記飛翔体から突設された後方固定軸に、前記第2装置本体部が有する第2固定具が嵌め込まれることで接続された部分で、前記第1装置本体部に内蔵された電気式点火器とピストンの作用に連動して、前記後方固定軸と前記第2固定具との結合が解放され、前記第2接続部において前記飛翔体から前記補助ロケットモータが切り離される部分であり、
前記第1装置本体部に内蔵された電気式点火器とピストンの作用により、第2接続部及び第1接続部のいずれかの結合が先に解放されるか、又は同時に解放される、接続及び分離装置を提供する。
【0007】
本発明の接続及び分離装置は、飛翔体と補助ロケットモータを接続すると共に、飛翔後の所定時になると飛翔体と補助ロケットモータを切り離すものであり、前記した接続及び切り離しの動作、並びにそれらに関連した動作をする構成要素を全て含めたものである。
【0008】
本発明における第1装置本体部及び第2装置本体部は、分離された後に補助ロケットモータ側に取り付けられている構成要素を意味し、飛翔体側に残存するものは含まれない。
【0009】
また、本発明の接続及び分離装置の全ての構成要素は、金属、合成樹脂、繊維強化樹脂等の複合材又はこれらを組み合わせた材質からなるものが好ましい。
【0010】
飛翔体が無人標的機であるとき、通常は1つ又は2つ以上のロケットモータが取り付けられ、ロケットモータは、安定性を高める観点から、少なくとも2箇所にて無人標的機と接続される。本発明では、2箇所の接続部分の内、少なくとも1箇所(第1接続部)の結合を直接解放する手段として、電気式点火器とピストンを利用するものである。他の接続箇所(第2接続部)の結合は、電気式点火器とピストンの作用を適当な伝達手段により伝達して解放されるか、第1接続部の結合の解放により補助ロケットモータの移動に連動して解放されるものである。
【0011】
前方固定軸と後方固定軸の突設位置は特に制限されるものではなく、飛翔体の形状(胴体の形状や大きさ、翼の位置等)に応じて適宜設定することができる。例えば、前方固定軸を飛翔体の底面から突設させ、後方固定軸を飛翔体の側面又はその近傍(底面と側面の境界面付近)に突設させることができる。
【0012】
電気式点火器は、例えば、エアバッグ用ガス発生器(運転席のエアバッグ用ガス発生器、助手席のエアバッグ用ガス発生器、サイドエアバッグ用ガス発生器、カーテン用ガス発生器、ニーボルスター用ガス発生器、ガス発生器ブルシートベルト用ガス発生器、チューブラーシステム用ガス発生器、プリテンショナー用ガス発生器等の各種ガス発生器であり、例えば、特開2001−165600号公報、特開2001−165600号公報、WO01/031282等に開示されたもの。)等を用いることができる。
【0013】
この電気式点火器は、点火薬を備えた点火器単独のもの、前記点火器とエンハンサ剤及び/又はガス発生剤を組み合わせたものがあり、作動により、主としてガス(圧力)を発生させるものである。よって、ピストンは、電気式点火器の作動による圧力の上昇を受けて直線運動することで、前方固定軸と第1固定具の結合を解放する。
【0014】
本発明では、第1接続部及び第2接続部の位置を逆にすることもできる。即ち、飛翔体の先端部に近い位置(第1接続部のある位置)に第2接続部を設け、遠い位置(第2接続部のある位置)に第1接続部を設けることもできる。このような形態においても、第1接続部と第2接続部における結合解放の順序は、いずれかの結合の解放が先か、又は同時である。
【0015】
本発明は、課題の他の解決手段として、
前記接続及び分離装置が、先端部が第1固定具となるハウジングを有し、前記ハウジング内に電気式点火器とピストンを有し、前記飛翔体の長さ方向に底面に沿って配置されたものであり、
電気式点火器の作動により、前記ピストンが前記前方固定軸を押圧することで、前記前方固定軸と前記第1固定具との結合が解放される、請求項1記載の接続及び分離装置を提供する。
【0016】
このようにハウジングの先端部自体を第1固定具とすることで、構造を簡略化できると共に、ピストンの作用を直接的に第1固定具に伝達することができる。
【0017】
ハウジングはピストンを内蔵できる大きさ及び形状であればよく、例えば、筒状、箱状にすることができる。また、ハウジングの内側にシリンダを配置し、シリンダの内側にピストンを配置してもよく、その場合には、ハウジング先端部及びシリンダ先端部のいずれかを第1固定具とすることができるほか、両方の先端部を組み合わせて第1固定具とすることもできる。
【0018】
本発明は、課題の他の解決手段として、前記第1接続部における前方固定軸と第1固定具との結合が、前方固定軸の周囲に第1固定具の先端部が嵌め込まれた状態で、前方固定軸と第1固定具に貫通してシェアピンが取り付けられている、請求項1又は2記載の接続及び分離装置を提供する。
【0019】
シェアピンの作用により、電気式点火器の作動前に、第1接続部における前方固定軸と第1固定具との結合が解放されることが防止される。シェアピンは、飛翔体の打ち上げ時(補助ロケットモータ作動時)に容易に破壊されるものであるため、第1接続部の結合の解放動作には影響しない。
【0020】
本発明は、課題の他の解決手段として、前記第1接続部における前方固定軸が、電気式点火器の作動時に前方固定軸と第1固定具の結合が解放されたとき、飛翔体内に収容されるものである、請求項1〜3のいずれかに記載の接続及び分離装置を提供する。
【0021】
飛翔体から補助ロケットモータが切り離された後も、飛翔体は暫く跳び続けるため、第1固定具を収容することで、飛翔体に加えられる空気抵抗を小さくすることができる。
【0022】
前方固定軸の収容手段としては、バネ、ソレノイド、ピストン機構等の公知の手段を適用することができる。また、後方固定軸に対しても、同様の飛翔体内に収容する手段を付することができる。
【0023】
本発明は、課題の他の解決手段として、前記第2接続部における第2固定具が、平板部材の一部にU字状又はそれに近似した切り欠きを有するもので、前記切り欠きの開口部分が飛翔体の飛翔方向になるように後方固定軸に嵌め込まれるものである、請求項1〜4のいずれかに記載の接続及び分離装置を提供する。
【0024】
第2固定具の切り欠きの開口部分が飛翔体の飛翔方向になるように後方固定軸に嵌め込まれていることで、第1装置本体部に内蔵された電気式点火器及びピストンの作用により、第2接続部における後方固定軸と第2固定具の結合が容易に解放される。
【0025】
なお、第2接続部における後方固定軸と第2固定具の結合は、電気式点火器及びピストンの作用を直接及ぼすことで解放されてもよいし、電気式点火器及びピストンの作用により、第1接続部における結合が解放され、補助ロケットモータが移動することに伴って解放されてもよい。
【0026】
本発明は、課題の他の解決手段として、電気式点火器の作動前、前記ピストンが移動しないようにピンで止められている、請求項1〜5のいずれかに記載の接続及び分離装置を提供する。
【0027】
このピンの作用により、電気式点火器の作動前においてピストンが移動して、第1接続部の結合が解放されること、又は第1接続部の結合が解放されなくなることが防止される。ピンは、シェアピン(ピストンの移動時に破壊されるピン)でもよいし、電気的手段により引っ込むようなものでもよい。
【発明の効果】
【0028】
本発明の接続及び分離装置によれば、打ち上げ前は飛翔体と補助ロケットモータが2箇所で接続されているので、打ち上げ作業性が良く、打ち上げ後の所定時になると、飛翔体から確実にかつ瞬時に補助ロケットモータを切り離すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0029】
図1(a)、(b)、(c)、図2(a)、(b)、(c)、図3により、本発明の実施の形態を説明する。
【0030】
図1(a)は、電気式点火器の作動前の接続及び分離装置を示す長さ方向の部分断面図、図1(b)は、電気式点火器の作動時の接続及び分離装置を示す長さ方向の部分断面図、図1(c)は、電気式点火器の作動後の接続及び分離装置を示す長さ方向の部分断面図であり、いずれの図においても、飛翔体1の一部を切り欠いて(切り欠き部1A)、切り欠いた部分の内部が見える状態にて示している。
【0031】
図2(a)は図1(a)の部分拡大図、図2(b)は図1(b)の部分拡大図、図2(c)は図1(c)の部分拡大図であり、飛翔体1は切り欠いた部分(切り欠き部1A)を示している。
【0032】
図3(a)は、飛翔体打ち上げ前の第1接続部の接続状態を説明するための幅方向の部分断面図、図3(b)は、飛翔体打ち上げ直後の第1接続部の接続状態を説明するための幅方向の部分断面図である。
【0033】
図1(a)、図2(a)、図3(a)により、接続及び分離装置の構造を説明する。図1(a)、図2(a)のとおり、打ち上げ前及び打ち上げ後、飛翔体(中空構造のもの)1と補助ロケットモータ2は、接続及び分離装置を介して2箇所(第1接続部及び第2接続部)にて接続されている。第1接続部と第2接続部の位置は逆でもよい。
【0034】
接続及び分離装置の本体(第1及び第2装置本体部)は、飛翔体1の長さ方向に底面3に沿って配置されており、補助ロケットモータ2に取り付けられている。
【0035】
第1接続部は、飛翔体1から突設された前方固定軸40に、第1装置本体部10aが有する第1固定具が嵌め込まれることで接続される部分である。
【0036】
第1装置本体部10aは、先端部が二股状に分離しており、前記二股状先端部が第1固定具21aとなる筒状ハウジング21内に、シリンダ22を有している。シリンダ22内には、一端側に電気式点火器23が取り付けられ、他端側にピストン24が収容されている。電気式点火器23は、コネクタ43、リードワイヤ(又はプラグ)44を介して電源45に接続されている。
【0037】
中空の飛翔体1の内部には、外壁3の肉厚部3a上に、周壁31と底面32で囲まれた円柱状の空間33が形成されている。周壁31と底面32は、単に接触しているだけで結合されていない。
【0038】
空間33内には、前方固定軸40の一部が収容されており、収容された部分の端面は底面32に固着されている。前方固定軸40の残部は飛翔体の外壁3(肉厚部3a)から外側に突出しており、突き出した部分の端面は蓋36に固着されている。
【0039】
前方固定軸40の周囲には、押し縮められた状態でコイルバネ35が装着されている。コイルバネ35は、底面32の内表面と肉厚部3aの内表面との間に嵌め込まれているが、必要に応じて両端が底面32と肉厚部3aに固着されていてもよい。
【0040】
前方固定軸40には、筒状ハウジング21の二股状先端部(第1固定具)21aが嵌め込まれている。飛翔体1の打ち上げ前には、図3(a)のとおり、前方固定軸40と第1固定具21aには、それらを貫通してシェアピン37が取り付けられており、前方固定軸40とピストン24の端面24aとの間には間隙が存在している。そして、図3(b)に示すとおり、打ち上げ直後には、筒状ハウジング21が僅かに前方に移動することにより、シェアピン37が折れて、前方固定軸40とピストン24の端面24aが接触した状態で飛行が続けられる。
【0041】
ピストン24の反対側の端面は、電気式点火器23と正対している。ピストン24が電気式点火器23に正対している端部にはOリングが嵌め込まれている。
【0042】
ピストン24には、電気式点火器23の作動前に軸方向に移動しないように、ピストン24の所望位置に形成された溝25にピン43が差し込まれている。ピン43は、電気式点火器23の作動時には、ピストン24の移動による力を受けて破壊される。
【0043】
第2接続部は、飛翔体1から突設された後方固定軸51に、第2装置本体部10bが有する第2固定具52が嵌め込まれることで接続された部分である。
【0044】
図1(a)に示すとおり、飛翔体1の表面から後方固定軸51が突設されており、後方固定軸51には、飛翔体1の外表面形状と一致した形状の第2固定具52が有するU字状の切り欠き53が嵌め込まれている。このとき、図示するとおり、第2固定具52は、U字状の切り欠き53の開口部が飛翔体1の飛翔方向(前方固定軸40の方向)になるように嵌め込まれている。
【0045】
第1装置本体部10aの筒状ハウジング21の端部と第2装置本体部10bの第2固定具52は、第1連結手段(例えば、金属板又は金属棒)15で連結されている。第1連結手段15の任意の位置(望ましくは中央部分)には、第1連結手段15と対向する飛翔体1の表面との間において、バネ及びバネと一体化された押出ピンからなり、バネが押し縮められた状態で配置された反発手段16を有している。
【0046】
第2装置本体部10bの第2固定具52と補助ロケットモータ2は、第2連結手段(例えば、金属板、金属線又は金属棒)54で連結されている。第2連結手段54の長さ及び取り付け角度は、飛翔体1の打ち上げ及び飛翔角度との関係を考慮して決定される。
【0047】
次に、図1(a)〜(c)、図2(a)〜(c)、図3(a)、(b)により、本発明の接続及び分離装置の動作を説明する。
【0048】
〔図1(a)、図2(a)、図3(a)の状態〕
飛翔体(無人標的機)1の打ち上げ前及び打ち上げから所定時間までは、図1(a)、図2(a)に示す状態であり、飛翔体1と補助ロケットモータ2は2箇所で接続されている。打ち上げ後、飛翔体1は、補助ロケットモータ2の推力が前方固定軸40を押すことで上昇し、飛行する。
【0049】
図2(a)、図3(a)に示すとおり、第1接続部では、前方固定軸40が第1固定具21aで挟み込まれることで固定され、押し下げられた状態にある。このため、周壁31と底面32の接触部分は押圧状態にあり、コイルバネ35は、肉厚部3aと底面32の間で押し縮められた状態にある。
【0050】
〔図1(b)、図2(b)の状態〕
そして、飛翔体1が所定の高度及び速度に達したとき、分離信号(例えば、時限式信号、機体速度関知式信号又は補助ロケットモータの圧力感知式信号)が送られることで、電気式点火器23に通電が開始され、電気式点火器23が作動して圧力を発生させる。発生した圧力により、シリンダ22内のピストン24が激しく押圧されてピン43が折れ、軸方向に直線運動する。
【0051】
そして、図1(b)、図2(b)のように、ピストン端面24aが前方固定軸40に衝突するため、シリンダ22及び筒状ハウジング21には反対方向への力が加えられる。既にシェアピン37は折れているため(図3(b))、第1固定具21aが前方固定軸40から外れることになる。このとき、筒状ハウジング21に端部が接続された第1連結手段15が軸方向に押圧される。
【0052】
〔図1(c)、図2(c)の状態〕
そして、図1(c)のように、第1連結手段15が軸方向に押圧されて移動する結果、後方固定軸51から第2固定具52が脱落する。
【0053】
このようにして、第1装置本体部10aと第2装置本体部10bが飛翔体1から脱落して、飛翔体1から補助ロケットモータ2が分離される。このとき、反発手段16は、バネの反発力を受けた押出ピンが飛翔体1の表面を押すことにより、飛翔体1からの補助ロケットモータ2の分離を補助する。
【0054】
そして、図2(c)のとおり、前方固定軸40と第1固定具21aとの結合が解放され、前方固定軸40を押し下げていた力が解放される。このため、周壁31と底面32の接触部分における押圧状態も解放され、押し縮められていたコイルバネ35の作用により、底面32が勢いよく押し上げられる。その結果、前方固定軸40と蓋36が勢いよく飛翔体1内部に引き込まれて収容される。前方固定軸40が突き出していた開口部は、蓋36により閉塞されるため、空気抵抗を生じることはなく、その後の飛翔体の飛行にも影響をしない。
【図面の簡単な説明】
【0055】
【図1】(a)〜(c)は、本発明の接続及び分離装置の動作状態を説明するための図である。
【図2】(a)〜(c)は、図1(a)〜(c)の部分拡大図である。
【図3】(a)、(b)は、図2(a)、(b)における接続状態を説明するための部分断面図である。
【符号の説明】
【0056】
1 飛翔体
2 補助ロケットモータ
10a 第1装置本体部
10b 第2装置本体部
21 筒状ハウジング
21a 第1固定具
22 シリンダ
23 電気式点火器
24 ピストン
40 前方固定軸
51 後方固定軸
52 第2固定具




 

 


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