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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2007−107796(P2007−107796A)
公開日 平成19年4月26日(2007.4.26)
出願番号 特願2005−298379(P2005−298379)
出願日 平成17年10月13日(2005.10.13)
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
飛翔体1側の装置本体部10と後方固定軸51と、補助ロケットモータ2側の第1固定具40と第2固定具52が接続されている。装置本体部10に内蔵された電気式点火器とピストンの作用により、装置本体部10と第1固定具40の結合が解放され、連動して後方固定軸51と第2固定具52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、前記飛翔体側に取り付けられた装置本体部と前記補助ロケットモータ側に取り付けられた第1固定具とを接続する第1接続部と、前記飛翔体表面から突設された後方固定軸と前記補助ロケットモータ側に取り付けられた第2固定具とを接続する第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、前記飛翔体内に嵌め込まれた第1固定具が前記装置本体部で固定されることで接続された部分で、前記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、前記第1固定具の固定状態が解放され、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接続部における切り離しによる前記補助ロケットモータの移動を受けて、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る、接続及び分離装置。
【請求項2】
前記装置本体部が、シリンダと前記シリンダ内に収容された電気式点火器とピストンを有しており、前記シリンダの軸方向延長上に、スライド枠とバネが収容された第1接続室が配置されたものであり、
電気式点火器の作動前において、前記スライド枠と前記バネの作用により、前記装置本体部と前記第1固定具が結合されており、
電気式点火器の作動により、前記ピストンが前記スライド枠を押圧して前記第1固定具が脱落することで、前記装置本体部と前記第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2接続部における第2固定具が、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とは逆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又は2記載の接続及び分離装置。
【請求項4】
前記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1〜3のいずれかに記載の接続及び分離装置。
【請求項5】
前記電気式点火器の作動による前記ピストンの移動により、前記装置本体部と前記第1固定具との結合が解放されるとき、前記解放が阻害されることを防止するためのピストンの逆戻り防止手段を有している、請求項1〜4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、前記飛翔体側に取り付けられた装置本体部と前記補助ロケットモータ側に取り付けられた第1固定具とを接続する第1接続部と、前記飛翔体表面から突設された後方固定軸と前記補助ロケットモータ側に取り付けられた第2固定具とを接続する第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、前記飛翔体内に嵌め込まれた第1固定具が前記装置本体部で固定されることで接続された部分で、前記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、前記第1固定具の固定状態が解放され、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接続部における切り離しによる前記補助ロケットモータの移動を受けて、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】
本発明における装置本体部は、第1接続部の結合を解放する構成要素の内、飛翔体側に取り付けられた構成要素を意味する。
【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、1箇所(第1接続部)の結合を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り、他の接続箇所(第2接続部)の結合は、第1接続部の結合の解放に連動して解放されるものである。
【0011】
装置本体部と後方固定軸の取り付け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、装置本体を飛翔体の底面に取り付け、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、装置本体部と第1固定具の結合を解放する。
【0014】
本発明は、課題の他の解決手段として、
前記装置本体部が、シリンダと前記シリンダ内に収容された電気式点火器とピストンを有しており、前記シリンダの軸方向延長上に、スライド枠とバネが収容された第1接続室が配置されたものであり、
電気式点火器の作動前において、前記スライド枠と前記バネの作用により、前記装置本体部と前記第1固定具が結合されており、
電気式点火器の作動により、前記ピストンが前記スライド枠を押圧して前記第1固定具が脱落することで、前記装置本体部と前記第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。
【0015】
電気式点火器とピストンを利用することで、確実にかつ瞬時に装置本体部と第1固定具との結合が解放される。
【0016】
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、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とは逆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又は2記載の接続及び分離装置を提供する。
【0017】
第2固定具の切り欠きの開口部分が飛翔体の飛翔方向と逆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接続部の固定状態が解放されることと連動して、第2接続部における後方固定軸と第2固定具の結合の解放が容易になる。
【0018】
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1〜3のいずれかに記載の接続及び分離装置を提供する。
【0019】
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(ピストンの作動後に破壊されるピン)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。
【0020】
本発明は、課題の他の解決手段として、前記電気式点火器の作動による前記ピストンの移動により、前記装置本体部と前記第1固定具との結合が解放されるとき、前記解放が阻害されることを防止するためのピストンの逆戻り防止手段を有している、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。
【0021】
電気式点火器の作動により、高圧を受けたピストンは直線運動するが、飛翔体が高高度を高速飛行していることから、温度及び圧力が下降してピストンが逆戻りしてしまい、装置本体部と第1固定具との結合が解放されない可能性も考えられる。このため、ピストンの逆戻り防止手段を取り付けることにより、装置本体部と第1固定具との結合の解放を確実にする。
【発明の効果】
【0022】
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】
【0023】
図1(a)、(b)、(c)、図2(a)、(b)、図3(a)、(b)、図4(a)、(b)、(c)により、本発明の実施の形態を説明する。
【0024】
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。
【0025】
図2(a)は、図1(a)の部分拡大図、図2(b)は、図1(b)乃至(c)の部分拡大図、飛翔体1は切り欠いた部分(切り欠き部1A)を示している。
【0026】
図3(a)は、図2(a)の状態における幅方向断面図、図3(b)は、図2(b)の状態における幅方向断面図である。
【0027】
図4(a)は、図2(a)の状態における高さ方向断面図、図4(b)は、(a)と(c)の中間の状態を示す高さ方向断面図、図4(c)は、図2(b)の状態における高さ方向断面図である。図5は、図1とは別形態の第1固定具を含む部分の断面図である。
【0028】
図1〜図5により、接続及び分離装置の構造を説明する。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。
【0029】
図1、図2に示すとおり、第1接続部は、飛翔体1内に嵌め込まれた第1固定具40が装置本体部10で固定されることで接続された部分である。装置本体部10は、飛翔体1の長さ方向に底面3の内面に沿って配置されており、第1固定具40は、補助ロケットモータ2側に取り付けられている。
【0030】
図1〜図3に示すとおり、装置本体部10は、シリンダ21と、シリンダ21内に収容された電気式点火器22とピストン23を有している。そして、シリンダ21の軸方向延長上には、第1接続室ハウジング25が配置され、第1接続室ハウジング25内には、スライド枠26とコイルバネ28が収容されている。
【0031】
シリンダ21内のピストン23の端面23aはスライド枠26に当接しており、反対端面は間隔をおいて電気式点火器22と正対している。ピストン23が電気式点火器22に正対している端部にはOリングが嵌め込まれている。電気式点火器22は、コネクタ43、リードワイヤ(又はプラグ)44を介して電源に接続されている。
【0032】
ピストン23には、電気式点火器22の作動前に軸方向に移動しないように、ピストン23の所望位置に形成された溝にピン29が差し込まれている。ピン29は、電気式点火器22の作動時には、ピストン23の移動による力を受けて破壊される。
【0033】
図3、図4に示すとおり、スライド枠26は、幅の異なる第1開口部27aと第2開口部27bを有している。コイルバネ28は、第1接続室ハウジング25の端面25aとスライド枠26の端面26aの間に嵌め込まれているが、必要に応じて両端が端面25aと端面26aに固着されていてもよい。
【0034】
図1〜図3に示すとおり、装置本体部10は、第1接続室ハウジング25上に垂設された分離補助室30を有している。分離補助室30は、筒状周壁31と天井面32で囲まれた空間33を有し、空間33内には円柱状の栓34とコイルバネ35が収容されている。筒状周壁31の天井面32の反対側(端部31a側)は開口しており、前記開口部は第1接続室ハウジング25内に開放されている。
【0035】
栓34は、直径方向に対向する位置に設けられた2本のガイドピン36a、36bを有しており、筒状周壁31は、直径方向に対向する位置に設けられた2本のガイドレール37a、37bを有しており、2本のガイドピン36a、36bが2本のガイドレール37a、37bに沿って下降することで、下降時における栓34の回転が防止される。なお、ガイドピンを1本にし、ガイドレールを1本にしてもよい。
【0036】
コイルバネ35は、天井面32と栓34の上面34aとの間に嵌め込まれているが、必要に応じて、両端が天井面32と栓34の上面34aに固着されていてもよい。コイルバネ35の作用により、第1固定具40は下方に押されている。
【0037】
第1固定具40は、第1固定具40のフック部40aが、固定板41に設けられた凹部42に引っ掛けられることで、フック部40aと凹部42の接触部分にて、回転可能な状態で補助ロケットモータ2側に接続されている。
【0038】
第1固定具40は、フック部40aと凹部42の組み合わせのように、回転可能な状態にて固定板41に取り付けられていることが必要であり、このような回転可能な状態であれば、例えば、図5のような取り付け状態でもよい。図5では、第1固定具40の一端側に貫通孔61が形成されており、貫通孔61に、固定板41から突設された回転軸62が回転自在に嵌め込まれている。
【0039】
図2〜図4に示すとおり、飛翔体1の底面3に設けられた穴4には、第1固定具40の先端部40bを含む部分が差し込まれている。先端部40bは、スライド枠26の上方に突き出されており、栓34の下面に当接している。
【0040】
このとき、スライド枠26の第1開口部27aの内周縁部分が、第1固定具40の側面に設けられた切り欠き(又は溝)45に差し込まれた状態になっているため(図3(a)、図4(a))、第1固定具40が下方に脱落することはない。
【0041】
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固定具52が嵌め込まれることで接続された部分である。
【0042】
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(装置本体部10の方向)と反対方向になるように嵌め込まれている。
【0043】
固定板41の端部と第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。
【0044】
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。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。
【0045】
次に、図1、図2、図3により、本発明の接続及び分離装置の動作を説明する。
【0046】
〔図1(a)、図2(a)、図3(a)、図4(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)、図3(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の推力が第1固定軸40を押すことで上昇し、飛行する。
【0047】
〔図1(b)、図2(b)、図3(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22に通電が開始され、電気式点火器22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21内のピストン23が激しく押圧されて、軸方向に直線運動する。
【0048】
そして、図2(b)、図3(b)のように、ピストン23の端面23aがスライド枠26を押圧するため、スライド枠26が移動して、第2開口部27bが第1固定具40の先端部40bの位置に至る。
【0049】
このとき、第2開口部27bの内周縁部分は、第1固定具40の切り欠き45から離れた状態になるため(図4(b))、支えるものがなくなった第1固定具40はスライド枠26から脱落し、更に穴4から脱落する。また、コイルバネ35によって押圧されている栓34も第1固定具40を押圧するため、脱落が促進される。
【0050】
なお、電気式点火器22の作動時には、瞬間的にシリンダ21内の温度及び圧力が上昇してピストン23が直線運動するが、その後、シリンダ21内の温度及び圧力が下降して、コイルバネ28の押圧力を受けたピストン23が逆戻りすることで、第1固定具40の脱落が阻害される可能性も考えられる。このため、図3(a)に示すピストン23の周面に設けた溝又は穴23bに、図3(b)に示すピン24が、圧縮されたバネの作用で差し込まれるようにすることで、ピストン23の逆戻りが防止されるようにしてもよい。
【0051】
第1固定具40の脱落と連動して下降した栓34は、ガイドピン36a、36bが筒状周壁の端部31aに当たることで下降が停止して、穴4を閉塞する。このように穴4が閉塞されるため、穴4の部分が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。
【0052】
〔図1(c)の状態〕
そして、図1(c)のように、第1固定具40が飛翔体1から脱落し、第1固定具40の脱落と連動して、後方固定軸51から第2固定具52が脱落し、飛翔体1から補助ロケットモータ2が切り離される。
【図面の簡単な説明】
【0053】
【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)、(b)は、図1(a)、(b)の部分拡大図である。
【図3】(a)、(b)は、図2(a)、(b)の幅方向断面図である。
【図4】(a)、(b)、(c)は、図2における高さ方向の断面図である。
【図5】第1固定具の取り付け状態を説明するための図である。
【符号の説明】
【0054】
1 飛翔体
2 補助ロケットモータ
10 装置本体部
21 シリンダ
22 電気式点火器
23 ピストン
26 スライド枠
40 第1固定具
51 後方固定軸
52 第2固定具




 

 


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