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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2007−120804(P2007−120804A)
公開日 平成19年5月17日(2007.5.17)
出願番号 特願2005−311017(P2005−311017)
出願日 平成17年10月26日(2005.10.26)
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と第1固定具11は、分離ボルト20aにより接続され、第1固定具11と補助ロケットモータ2は第1連結手段12により接続されている。分離ボルト20aの作動により、飛翔体1から第1固定具11が脱落して補助ロケットモータ2が移動し、それに連動して、前方固定軸38から第2固定具40が脱落する。
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固定具と第2固定具を有し、更に前記飛翔体側に取り付けられた前方固定軸を有し、前記第1固定具において接続する第1接続部と、前記第2固定具と前記前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、前記飛翔体側に取り付けられた分離ボルト固定部と、前記第1固定具側に取り付けられた分離ボルト脱離部とを有する分離ボルトで接続された部分で、前記分離ボルトの作用により、前記第1接続部の結合が解放され、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前方固定軸と前記第2固定具が接続された部分で、前記分離ボルトの作用に連動して、前記前方固定軸と前記第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】
前記第2接続部における前方固定軸が、前方固定軸と第2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3には、コアロケットとブースターロケットを分離ボルトで分離する技術が開示されている。
【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
【特許文献3】実公平7−20000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固定具と第2固定具を有し、更に前記飛翔体側に取り付けられた前方固定軸を有し、前記第1固定具において接続する第1接続部と、前記第2固定具と前記前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、前記飛翔体側に取り付けられた分離ボルト固定部と、前記第1固定具側に取り付けられた分離ボルト脱離部とを有する分離ボルトで接続された部分で、前記分離ボルトの作用により、前記第1接続部の結合が解放され、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前方固定軸と前記第2固定具が接続された部分で、前記分離ボルトの作用に連動して、前記前方固定軸と前記第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】
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。
【0009】
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、分離ボルト固定部と分離ボルト脱離部とを有する分離ボルト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、分離ボルト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る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。
【0010】
分離ボルト(又は爆発ボルト)は市販品(例えば、米国のhi−shear社製の製品)や公知のもの(例えば、特許文献3に開示されたもの)を用いることができる。
【0011】
前方固定軸と分離ボルト固定部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、前方固定軸を飛翔体の底面から突設させ、分離ボルト固定部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】
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2接続部のある位置)に第1接続部を設け、遠い位置(第1接続部のある位置)に第2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、分離ボルトの直接作用を受ける第1接続部が先である。
【0013】
本発明は、課題の他の解決手段として、前記第2接続部における前方固定軸が、前方固定軸と第2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記載の接続及び分離装置を提供する。
【0014】
飛翔体から補助ロケットモータが切り離された後も、飛翔体は暫く飛び続けるため、前方固定軸を収容することで、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。
【0015】
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。
【発明の効果】
【0016】
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】
【0017】
図1(a)、(b)、(c)、図2(a)、(b)、図3(a)、(b)、(c)、図4により、本発明の実施の形態を説明する。
【0018】
図1(a)は、分離ボルト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、分離ボルト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、分離ボルト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る。
【0019】
図2(a)は図1(a)の分離ボルトの作動前の状態を説明する概念図、図2(b)は図1(b)の分離ボルトの作動時の状態を説明する概念図である。
【0020】
図3(a)は図1(a)の切り欠き部1Aの部分拡大図、図3(b)は図1(b)の切り欠き部1Aの部分拡大図、図3(c)は図1(c)の切り欠き部1Aの部分拡大図であり、図4は、図3(a)の幅方向の部分断面図であり、前方固定軸と第2固定具との接続状態を説明するためのものである。
【0021】
図1(a)に示すとおり、打ち上げ前には、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10a及び第2接続部10b)にて接続されている。第1接続部10aと第2接続部10bの位置は逆でもよい。
【0022】
図1(a)、図2(a)に示すとおり、第1接続部10aは、飛翔体1と第1固定具11が、2つの分離ボルト20a、20bにて2箇所で接続された部分である。図1では、見える位置にある1つの分離ボルト20aのみ図示して、見えない位置にある他の分離ボルト20bは図示していない。
【0023】
第1固定具11は、飛翔体1の外表面形状と一致した形状のものであり、飛翔体1の外表面に沿うように配置されている。
【0024】
分離ボルト20aは、分離ボルト固定部21aと分離ボルト脱離部22aを有するものであり、分離ボルト固定部21aが飛翔体1側に固定され、分離ボルト脱離部22aが第1固定具11側に固定された状態にて、双方が結合されている。分離ボルト固定部21a及び分離ボルト脱離部22aのいずれか一方に点火器と火薬が収容されており、点火器の作動により、分離ボルト固定部21aと分離ボルト脱離部22aが瞬間的に分離される。
【0025】
分離ボルト20bは、分離ボルト固定部21bと分離ボルト脱離部22bを有するものであり、分離ボルト固定部21bが飛翔体1側に固定され、分離ボルト脱離部22bが第1固定具11側に固定された状態にて、双方が結合されている。分離ボルト固定部21b及び分離ボルト脱離部22bのいずれか一方に点火器と火薬が収容されており、点火器の作動により、分離ボルト固定部21bと分離ボルト脱離部22bが瞬間的に分離される
補助ロケットモータ2と第1固定具11は、第1連結手段12により、接続されている。第1連結手段12は、例えば、金属板、金属線又は金属棒からなるもので、第1連結手段12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。
【0026】
このように、分離ボルト20a、20bにより、飛翔体1と第1固定具11が結合され、更に第1連結手段12により、第1固定具11と補助ロケットモータ2が接続されていることで、飛翔体1と補助ロケットモータ2が接続されている。
【0027】
図1(a)、図3(a)に示すとおり、第2接続部10bは、飛翔体1から突設された前方固定軸38に、第2固定具40が接続された部分である。
【0028】
図1(a)に示すとおり、第2固定具40は、補助ロケットモータ2の先端部に固着され、第1固定具11と第2固定具40は第2連結手段(例えば、金属板又は金属棒)51で連結されている。
【0029】
中空の飛翔体1内部の第2固定具40に対向する外壁3(肉厚部3a)上には、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。周壁31の下部フランジ部31aと飛翔体の外壁3(肉厚部3a)は固着されている。
【0030】
空間33内には、前方固定軸38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38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。
【0031】
前方固定軸38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。
【0032】
図4に示すとおり、第2固定具40は、本体部41と二股状先端部42を有するもので、二股状先端部42に前方固定軸38が嵌め込まれ、二股状先端部42の下面は蓋36に当接されている。本体部41内には、軸方向に空間43が設けられており、空間43の開口部周縁45と前方固定軸38が接触している。空間43内の端面42aと前方固定軸38との間には、押し縮められた状態でコイルバネ44が嵌め込まれている。
【0033】
そして、第2固定具40と第2連結手段51、第2連結手段51と第1固定具11、第1固定具11と第1連結手段12、第1連結手段12と補助ロケットモータ2、補助ロケットモータ2と第2固定具40のそれぞれが相互に接続されていることにより、第2固定具40の位置が固定されているため、第2固定具40の空間43内に収容されたコイルバネ44は、押し縮められた状態で前方固定軸38を押圧している。
【0034】
第2連結手段51の任意の位置(望ましくは中央部分)には、第2連結手段51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、かつ押出ピンの先端面が飛翔体1の外壁3に当接された状態で配置された反発手段52を有している。
【0035】
次に、図1(a)〜(c)、図2(a)〜(b)、図3(a)〜(c)、図4により、本発明の接続及び分離装置の動作を説明する。
【0036】
〔図1(a)、図2(a)、図3(a)、図4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)、図4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(第1接続部10a、第2接続部10b)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。
【0037】
図1(a)、図2(a)に示すとおり、第1接続部10aでは、飛翔体1と第1固定軸11が、分離ボルト20a、20bで接続されている。図3(a)、図4に示すとおり、第2接続部10bでは、前方固定軸38と第2固定具40が接続されている。
【0038】
〔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、分離ボルトの電気式点火器に通電が開始され、電気式点火器が作動して火薬が着火燃焼され、圧力を発生させる。発生した圧力により、分離ボルト固定部21a、21bと、分離ボルト脱離部22a、22bが、瞬間的に分離される。
【0039】
そして、分離ボルト20a、20bの分離に伴い、補助ロケットモータ2、第1連結手段12、第1固定具11、第2連結手段51及び第2固定具40の位置が連動して変化するため、第2固定具40内に押し縮められていたコイルバネ44の反発力により、前方固定軸38と第2固定具40の結合が解放される。このとき、第2連結手段51に取り付けられた反発手段52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。
【0040】
〔図1(c)、図2(b)、図3(c)の状態〕
図1(c)のように、前方固定軸38と第2固定具40の結合が解放されることにより、飛翔体1と補助ロケットモータ2の接続(第1接続部10a及び第2接続部10b)が完全に解放される。
【0041】
そして、図3(c)のとおり、前方固定軸38と第2固定具40との結合が解放され、前方固定軸38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38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38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しない。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】(a)は、接続及び分離装置の分離ボルト作動前の長さ方向の部分断面図、(b)は、分離ボルト作動時の長さ方向の部分断面図、(c)は、分離ボルト作動後の長さ方向の部分断面図。
【図2】(a)は図1(a)の分離ボルトの作動前の状態を説明する概念図、(b)は図1(b)の分離ボルトの作動時の状態を説明する概念図。
【図3】(a)は図1(a)の部分拡大図、(b)は図1(b)の部分拡大図、(c)は図1(c)の部分拡大図。
【図4】図3(a)の幅方向の部分断面図。
【符号の説明】
【0043】
1 飛翔体
2 補助ロケットモータ
10a 第1接続部
10b 第2接続部
11 第1固定具
20a、20b 分離ボルト
21a、21b 分離ボルト固定部
22a、22b 分離ボルト脱離部
38 前方固定軸
40 第2固定具







 

 


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