固体ロケットモータ推進薬の成形方法
【課題】充填率を高めることができるとともにリリーフブーツを不要または最小にすることができる固体ロケットモータ推進薬の成形方法を提供する。
【解決手段】円筒外周面５ａを有し熱可塑性推進薬からなる内側ブロック５を作製する。モータケース７内に熱可塑性推進薬を注型して、円筒内周面６ａを有し内側ブロック５を挿入可能な中空円筒型の外側ブロック６を製作する。熱可塑性推進薬の融点以上の温度に加熱された加熱リング１０Ａを、円筒外周面５ａと円筒内周面６ａとの間を軸方向に移動させて円筒外周面５ａと円筒内周面６ａを溶融させた後、固化させることで、内側ブロック５と外側ブロック６とを接合する。
【解決手段】円筒外周面５ａを有し熱可塑性推進薬からなる内側ブロック５を作製する。モータケース７内に熱可塑性推進薬を注型して、円筒内周面６ａを有し内側ブロック５を挿入可能な中空円筒型の外側ブロック６を製作する。熱可塑性推進薬の融点以上の温度に加熱された加熱リング１０Ａを、円筒外周面５ａと円筒内周面６ａとの間を軸方向に移動させて円筒外周面５ａと円筒内周面６ａを溶融させた後、固化させることで、内側ブロック５と外側ブロック６とを接合する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体ロケットモータ推進薬の成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体ロケットモータは、その推力源として固体推進薬を用い、その燃焼反応によって発生する高温・高圧のガスを排出することによって推力を発生するように構成したものである。従来より、内孔（中空部）を有する内面燃焼型の固体推進薬を成形する方法の一つに、推進薬をモータケースに直接注型する「直てん式」がある。
【０００３】
従来、直てん式によって固体推進薬を成形するに際しては、図１に示すように、モータケース２０内に、形成しようとする内孔の形状に対応した羽根部等を有する中子２１をセットし、モータケース２０の上方に配置した図示しないホッパーからスラリー状の熱硬化性の推進薬２２をモータケース２０内に供給し、モータケース２０と中子２１とで形成される空間に推進薬２２を流し込んで熱硬化させ、その後室温に戻し、硬化後の推進薬２２から中子を引き抜くことで、固体ロケットモータ推進薬に成形するようにしていた。
【０００４】
また図１に示す固体ロケットモータにおいて、モータケース２０内の両端部に推進薬２２の両端部の周縁部と接着するリリーフブーツ２３が設けられている。このリリーフブーツ２３は、熱硬化した推進薬２２を室温に戻す際に、熱収縮する推進薬２２とともに移動して、熱収縮により生じる熱応力を緩和するようになっている。
【０００５】
なお、固体ロケットモータ推進薬の成形方法に関する先行技術文献としては、例えば下記特許文献１、２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２８０９０３２号
【特許文献２】特許第３１３８９８７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来の固体ロケットモータ推進薬の成形方法では、固体推進薬を室温に戻す過程で熱収縮が生じる。この熱収縮において、推進薬の外側部分によって内側部分が引っ張られる力が作用するため、固体推進薬の内孔の表面や、固体推進薬の端部に応力・歪が発生する。このような応力・歪が固体推進薬の強度範囲を超えると固体推進薬の内孔の表面に亀裂が発生する。固体推進薬においては、推進薬充填率が高いほど内孔表面の熱歪が大きくなるため亀裂が発生しやすく、また、応力集中が起きやすい内孔形状ほど亀裂が発生しやすい。このため、推進薬充填率が高くかつ応力集中の大きな内孔形状をもつ固体推進薬を成形することが難しいという問題がある。また、リリーフブーツがある分、推進薬の充填率が制限されるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、充填率を高めることができるとともにリリーフブーツを不要または最小にすることができる固体ロケットモータ推進薬の成形方法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】
【０００９】
上記の問題を解決するため、本発明の固体ロケットモータ推進薬の成形方法は、以下の工程を備えることを特徴とする。
（ａ）円筒外周面を有し熱可塑性推進薬からなる内側ブロックを作製する工程。
（ｂ）モータケース内に熱可塑性推進薬を注型して、円筒内周面を有し前記内側ブロックを挿入可能な中空円筒型の外側ブロックを製作する工程。
（ｃ）内側ブロックを外側ブロックの中空部に挿入した状態で、前記円筒外周面と前記円筒内周面を溶融させた後固化させ、又は前記円筒外周面と前記円筒内周面との間にスラリー状の熱可塑性推進薬を充填した後固化させることで、内側ブロックと外側ブロックとを接合する工程。
【００１０】
上記の本発明によれば、推進薬を内側ブロックと外側ブロックに分けて別々に成形してから両者を接合するので、内孔に生じる熱応力・歪を大幅に低減できる。これは、推進薬の成形をブロックごとに行うことで、内孔歪が、固体推進薬充填率を低くしたとき、あるいは小型のモータケース内に固体推進薬を成形したときと同等になるからである。したがって、本発明によれば、推進薬の充填率を高めることできる。
また、歪が大幅に低減するので、リリーフブーツを不要または最小にすることができる。
また、熱可塑性推進薬を、内側ブロックと外側ブロックとを接合するための接合剤として用いているので、両者をしっかりと接合することができる。
【００１１】
また、固体ロケットモータ推進薬の成形方法の他の特徴は、前記（ｃ）の工程において、熱可塑性推進薬の融点以上の温度に加熱された加熱リングを、前記円筒内周面と前記円筒外周面との間を軸方向に移動させて前記円筒外周面と前記円筒内周面を溶融させた後、固化させることである。
【００１２】
内側ブロックと外側ブロックの間に形成される隙間が十分に小さい場合、上記のように加熱リングを軸方向に移動させることで、円筒内周面と円筒外周面の間の全体に接合面を容易に形成できる。
【００１３】
また、固体ロケットモータ推進薬の成形方法の他の特徴は、前記（ｃ）の工程において、熱可塑性推進薬の融点以上の温度に加熱された加熱リングから前記円筒外周面と前記円筒内周面との間にスラリー状の熱可塑性推進薬を押し出すとともに、前記加熱リングを前記円筒内周面と前記円筒外周面との間を軸方向に移動させることで、前記円筒外周面と前記円筒内周面との間にスラリー状の熱可塑性推進薬を充填することである。
【００１４】
内側ブロックと外側ブロックの間に形成される隙間が広い場合、上記のように加熱リングからスラリー状の熱可塑性推進薬を押し出すとともに加熱リングを軸方向に移動させることで、円筒内周面と円筒外周面の間の全体に接合面を容易に形成できる。
【００１５】
また、固体ロケットモータ推進薬の成形方法の他の特徴は、前記（ｃ）の工程において、前記加熱リングの内部に前記熱可塑性推進薬の融点よりも高い温度に加熱した液体を流すことで、加熱リングを加熱することである。
【００１６】
このように加熱リングに加熱した液体を流すことで、加熱リングを容易に加熱することができる。
【００１７】
また、固体ロケットモータ推進薬の成形方法の他の特徴は、前記液体を加熱リングに供給するための供給管と、前記液体を加熱リングから排出するための排出管とが、前記加熱リングの軸方向の一端部側に接続されており、前記（ｃ）の工程において、前記供給管と前記排出管を軸方向に引き抜くことで、前記加熱リングを軸方向に移動させることである。
【００１８】
このように供給管と排出管を軸方向に引き抜くことで加熱リングを軸方向に移動させるので、加熱リングを軸方向に容易に移動させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の固体ロケットモータ推進薬の成形方法によれば、充填率を高めることができるとともにリリーフブーツを不要または最小にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来の固体ロケットモータ推進薬の成形方法を説明する図である。
【図２】本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第１実施形態において、内側ブロックの製作について説明する図である。
【図３】本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第１実施形態において、外側ブロックの製作について説明する図である。
【図４】本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第１実施形態において、内側ブロックと外側ブロックの接合について説明する図である。
【図５】本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第１実施形態において使用する加熱リングの構成を示す図である。
【図６】本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第２実施形態を説明する図である。
【図７】本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第２実施形態において使用する加熱リングの断面構造を示す図である。
【図８】本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第３実施形態を説明する図である。
【図９】本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第４実施形態を説明する図である。
【図１０】本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第５実施形態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２２】
本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第１実施形態の概要は、熱可塑性推進薬からなる内側ブロックと外側ブロックを別々に製作し、両者を加熱リングを用いて接合するというものである。以下、第１実施形態について、図２〜図５を参照して具体的に説明する。
【００２３】
図２は、本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第１実施形態において、内側ブロック５の製作について説明する図である。
図２Ａに示すように、底部が閉じた中空円筒型のケース３の内部に、形成しようとする内孔５ｂの形状に対応した形状を有する中子４を配置し、ケース３と中子４の間に形成された空間に、軟化してスラリー状となった熱可塑性推進薬２を流し込む。熱可塑性推進薬２が冷却して固化したら、推進薬から中子４を引き抜く。これにより、図２Ｂのように、円筒外周面５ａを有し熱可塑性推進薬からなる内側ブロック５が製作される。
【００２４】
従来の推進薬の形成方法では、熱硬化性推進薬を用いていたが、本発明では、常温（例えば２０℃）付近の使用温度では固体であるが、高温（例えば５０〜６０℃以上）に加熱すると融解する熱可塑性推進薬を用いる。固体ロケットモータの製造性・安全性の観点から、本発明に用いる熱可塑性推進薬の融点は１００℃以下であるのが好ましい。
【００２５】
このような熱可塑性推進薬として、たとえば、熱可塑性材料を含むバインダ、過塩素酸アンモニウム及びアルミニウムからなるものがある。この場合の組成比は、たとえば、バインダ１６〜２０ｗｔ％、過塩素酸アンモニウム６６〜８０％、アルミニウム０〜１８％としてよい。
また、バインダは、例えば、ブタジエンエラストマ、液状ブタジエン、可塑剤及び流動付与剤からなる。この場合のバインダ中の組成比は、例えば、ブタジエンエラストマ２０〜３０ｗｔ％、液状ブタジエン０〜２０ｗｔ％、可塑剤５０〜７５ｗｔ％、流動付与剤５ｗｔ％としてよい。
なお、本発明に使用可能な熱可塑性推進薬は、上述した組成のものに限られず、推進薬として適度な燃焼性・機械的特性を有しているその他の熱可塑性推進薬であってもよい。
【００２６】
図３は、本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第１実施形態において、外側ブロック６の製作について説明する図である。
図３に示すように、モータケース７内に熱可塑性推進薬を注型して、円筒内周面６ａを有し内側ブロック５を挿入可能な中空円筒型の外側ブロック６を製作する。外側ブロック６の中空部を形成するために、熱可塑性推進薬の注型に際しては図示しない中子を用いる。冷却時の熱収縮を考慮し、この中子は、冷却固化後の内側ブロック５の外径よりも多少小さい外径を有するものを用いる。これにより、冷却固化後の外側ブロック６の内径が、内側ブロック５の外径よりも僅かに大きくなるように、外側ブロック６を製作する。
【００２７】
内側ブロック５と外側ブロック６の製作の順序は、いずれが先でも、並行して製作してもよい。
【００２８】
図４は、本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第１実施形態において、内側ブロック５と外側ブロック６の接合について説明する図である。
図４に示すように、内側ブロック５を外側ブロック６の中空部に挿入する。そしてこの状態で、円筒外周面５ａと円筒内周面６ａを溶融させた後固化させることで、内側ブロック５と外側ブロック６とを接合する。
【００２９】
円筒外周面５ａと円筒内周面６ａを溶融させるために、本発明では加熱リング１０Ａを用いる。ここで、図５は、本発明の第１実施形態において使用する加熱リング１０Ａの構成を示す図である。図５Ｂは図５Ａの５Ｂ−５Ｂ線断面図である。
図５に示す加熱リング１０は、熱伝導性のよい材料（例えば銅、アルミニウムなど）からなり、熱可塑性推進薬の融点以上に加熱した加熱用液体（例えば湯）１３を流すための環状の流路１０ａを内部に有している。加熱用液体１３としては、たとえば、熱可塑性推進薬の融点以上の温度（例えば７０℃〜１００℃）に加熱された湯を用いることができる。
【００３０】
加熱用液体１３を加熱リング１０に供給するための供給管１１と、加熱用液体１３を加熱リング１０から排出するための排出管１２とが、加熱リング１０の軸方向の一端部側（図５Ａで下側）に接続されている。供給管１１と排出管１２は、加熱リング１０の軸心と平行に延びており、内部に加熱用液体１３を流すための流路１１ａ，１２ａを有している。供給管１１と排出管１２は、熱伝導率の低い材料（例えばＦＲＰなどのプラスチック材）からなるのがよい。
以下、加熱リング１０Ａに供給管１１と排出管１２を接続したものを加熱装置９とよぶ。
【００３１】
図５Ｂに示すように、加熱リング１０Ａの断面は、軸心方向の一端（この図で下端）側がゆるやかな丸みをもち、他端（この図で上端）側が先細りした「滴型」である。加熱リング１０Ａは、丸みのある側において供給管１１と排出管１２に接続している。
【００３２】
内側ブロック５と外側ブロック６とを接合するには、図４Ｂに示すように、内側ブロック５と外側ブロック６の接合予定位置に合わせて、内側ブロック５と外側ブロック６の端面に加熱リング１０Ａを配置する。
【００３３】
加熱リング１０Ａには供給管１１と排出管１２が接続されているので、供給管１１と排出管１２を挿入するための穴が形成されるように、内側ブロック５の外周面と外側ブロック６の内周面に、予め溝を形成しておき、図５Ｂに示すように供給管１１と排出管１２を内側ブロック５と外側ブロック６の間に挿入することで、加熱装置９を配置する。
【００３４】
そして、熱可塑性推進薬の融点以上の温度に加熱した加熱用液体１３を加熱リング１０に供給しながら、供給管１１と排出管１２を加熱リング１０とは反対方向に引き抜き、図４Ｃに示すように、加熱装置９を軸方向に移動させていく。すると、内側ブロック５の外周面と外側ブロック６の内周面は、加熱リング１０Ａが軸方向に移動する過程で、加熱リング１０Ａと接触することで融解し、その後、温度低下によって固化する。したがって、加熱リング１０Ａを内側ブロック５と外側ブロック６の反対側の端面まで移動させることで、円筒外周面５ａと円筒内周面６ａの全体を接合することができる。
【００３５】
上述した本発明の第１実施形態によれば、推進薬を内側ブロック５と外側ブロック６に分けて別々に成形してから両者を接合するので、内孔に生じる熱応力・歪を大幅に低減できる。これは、推進薬の成形をブロックごとに行うことで、内孔歪が、固体推進薬充填率を低くしたとき、あるいは小型のモータケース内に固体推進薬を成形したときと同等になるからである。したがって、本発明によれば、推進薬の充填率を高めることできる。
【００３６】
歪が大幅に低減するので、リリーフブーツを不要または最小にすることができる。
熱可塑性推進薬を、内側ブロック５と外側ブロック６とを接合するための接合剤として用いているので、両者をしっかりと接合することができる。
【００３７】
内側ブロック５と外側ブロック６の間に形成される隙間が十分に小さい場合、上記のように加熱リング１０Ａを軸方向に移動させることで、円筒内周面６ａと円筒外周面５ａの間の全体に接合面を容易に形成できる。
【００３８】
加熱リング１０Ａに加熱した液体を流すことで、加熱リング１０Ａを容易に加熱することができる。
供給管１１と排出管１２を軸方向に引き抜くことで加熱リング１０Ａを軸方向に移動させるので、加熱リング１０Ａを軸方向に容易に移動させることができる。
【００３９】
なお、図４の例では、加熱リング１０Ａが加熱装置９の上端に位置する状態で、加熱装置９を下方向に移動させたが、これとは逆に、加熱リング１０Ａが加熱装置９の下端に位置する状態で、加熱装置９を上方に移動させるようにしてもよい。これは、以下に説明する他の実施形態においても同様である。
【００４０】
また、図４の例では、モータケース７の軸方向が鉛直に向いているが、モータケース７の軸方向を水平又は水平に対して傾斜した方向に向けてもよい。この場合、供給管１１と排出管１２を加熱リング１０Ａとは反対方向に引き抜いて加熱装置９を軸方向に移動させる。これは、以下に説明する他の実施形態においても同様である。
【００４１】
図６は、本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第２実施形態を説明する図である。本発明の第２実施形態は、内側ブロック５と外側ブロック６の間に形成される隙間が広い場合に好適であり、図６Ａに示す構成の加熱リング１０Ｂを用いる。
【００４２】
ここで、図７Ａは、図６Ａにおける７Ａ−７Ａ線断面図である。図７Ａに示すように、加熱リング１０Ｂは、第１実施形態における加熱リング１０Ａと同様に、熱可塑性推進薬の融点以上の温度に加熱した加熱用液体を流すための流路１０ａを内部に有している。
【００４３】
また図６Ａに示すように、加熱用液体１３を加熱リング１０Ｂに供給するための供給管１１と、加熱用液体１３を加熱リング１０Ｂから排出するための排出管１２とが、加熱リング１０Ｂの軸方向の一端部側（図６Ａで下側）に接続されている。供給管１１と排出管１２は、熱伝導率の低い材料（例えばＦＲＰなどのプラスチック材）からなるのがよい。
【００４４】
ここで、図７Ｂは、図６Ａにおける７Ｂ−７Ｂ線断面図である。図７Ｂに示すように、加熱液体供給管１１の内部には、スラリー状の熱可塑性推進薬を加熱リング１０Ｂに供給するための推進薬供給管１５が配置されている。推進薬供給管１５の内部には、スラリー状の熱可塑性推進薬１４を流すための流路１６が形成されている。また加熱液体排出管１２の内部にも、同様の推進薬供給管１５が配置されている。この構成により、加熱リング１０Ｂは、供給管１１と排出管１２が接続された側とは反対側からスラリー状の熱可塑性推進薬１４を押し出すようになっている。
【００４５】
第２実施形態において、内側ブロック５と外側ブロック６とを接合するには、図６Ｂに示すように、内側ブロック５と外側ブロック６の間に加熱リング１０Ｂを配置する。そして、熱可塑性推進薬の融点以上の温度に加熱した加熱用液体１３を加熱リング１０Ｂに供給するとともに、加熱された加熱リング１０Ｂから内側ブロック５と外側ブロック６との間にスラリー状の熱可塑性推進薬１４を押し出しながら、供給管１１と排出管１２を加熱リング１０とは反対方向に引き抜き、加熱リング１０Ｂを軸方向（図６で下方向）に移動させていく。
【００４６】
これにより、内側ブロック５と外側ブロック６との間の全体にスラリー状の熱可塑性推進薬１４を充填する。内側ブロック５と外側ブロック６との間に充填された熱可塑性推進薬１４の温度が低下し固化することで、内側ブロック５と外側ブロック６が接合される。
なお、内側ブロック５と外側ブロック６の間の軸方向端部（充填を開始する部分）に熱可塑性推進薬１４を充填するときは、図６Ｂに示すように蓋部材１７で端面を閉じておくことにより、熱可塑性推進薬１４が端面から流出することを防止でき、効率的に充填できる。
【００４７】
上述した第２実施形態によれば、内側ブロック５と外側ブロック６の間に形成される隙間が広い場合、上記のように加熱リング１０Ｂからスラリー状の熱可塑性推進薬１４を押し出すとともに加熱リング１０Ｂを軸方向に移動させることで、円筒内周面６ａと円筒外周面５ａの間の全体に接合面を容易に形成できる。
【００４８】
また、加熱リング１０Ｂが内側ブロック５と外側ブロック６の間を軸方向に移動する過程において、内側ブロック５と外側ブロック６において加熱リング１０Ｂが接触した部分は、その熱で融解し、その融解した部分に、加熱リング１０Ｂから押し出されたスラリー状の熱可塑性推進薬が接触するので、これが固化することで、内側ブロック５と外側ブロック６をしっかりと接合することができる。
【００４９】
第２実施形態のその他の効果として、第１実施形態と同様に、推進薬を内側ブロック５と外側ブロック６に分けて別々に成形してから両者を接合するので、内孔に生じる熱応力・歪を大幅に低減でき、推進薬の充填率を高めることでき、リリーフブーツを不要または最小にすることができる。
【００５０】
図８は、本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第３実施形態を説明する図である。
本発明の第３実施形態は、内側ブロック５と外側ブロック６の間に形成される隙間が小さい場合に好適であり、図８Ａに示す構成の加熱リング１０Ｃを用いる。
【００５１】
この加熱リング１０Ｃは、内部にヒータ１８が配置され、軸方向の一端（図８Ａで下端）側でヒータ１８に電力を供給するケーブル２０が接続されている。また、加熱リング１０Ｃの軸方向の一端側には、加熱リング１０Ｃを軸方向に移動させるためのロッド２１が接続されている。このロッド２１は中空部を有し、中空部にケーブル２０が通されている。
【００５２】
また加熱リング１０Ｃの内部の表面近傍には、加熱リング１０Ｃの表面（図示例では内周面側と外周面側）の温度を検出する温度センサ１９ａ，１９ｂが配置されている。なお、図示しないが、温度センサ１９ａ，１９ｂの検出信号を伝送するための信号線はロッド２１の内部に通されている。
【００５３】
第３実施形態において、内側ブロック５と外側ブロック６とを接合するには、図８Ｂに示すように、熱可塑性推進薬の融点以上の温度に加熱した加熱リング１０Ｃを、内側ブロック５と外側ブロック６の間を軸方向に移動させる。すなわち、ロッドを加熱リング１０とは反対方向に引き抜くことで、加熱リング１０Ｃを軸方向に移動させる。これにより、内側ブロック５の円筒外周面５ａと外側ブロック６の円筒内周面６ａを溶融させた後、固化させる。
この場合、温度センサ１９ａ，１９ｂにより、加熱リング１０Ｃの表面温度を検出し、温度が上がり過ぎないように電流を制御することで、安全に接合を実施することができる。
【００５４】
上述した第３実施形態によれば、第１実施形態と同様に、推進薬を内側ブロック５と外側ブロック６に分けて別々に成形してから両者を接合するので、内孔に生じる熱応力・歪を大幅に低減でき、推進薬の充填率を高めることができ、リリーフブーツを不要または最小にすることができる。
【００５５】
図９は、本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第４実施形態を説明する図である。
第４実施形態では、３つ以上の熱可塑性推進薬からなるブロックを接合して、固体ロケットモータ推進薬を成形する。すなわち、内側ブロック５が半径方向に分割された複数の小ブロックからなる。
【００５６】
図９では、内側ブロック５が２つの小ブロック５Ａ，５Ｂからなるものとし、外側ブロック６とあわせて合計３つのブロックを接合して、固体ロケットモータ推進薬を成形する場合を説明する。
まず、２つの小ブロック５Ａ，５Ｂと外側ブロック６を製作する。２つの小ブロック５Ａ，５Ｂは、図２において説明した方法と同様に、成形する小ブロックの大きさに対応した円筒型のケースと中子を用いて熱可塑性推進薬を注型することで、製作できる。
【００５７】
図９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、外側ブロック６と小ブロック５Ｂを接合し、さらに小ブロック５Ａ，５Ｂ同士を接合する。この接合は、上述した第１〜第３の実施形態における加熱リング１０Ａ〜１０Ｃのいずれを用いて行ってもよい。なお、小ブロック５Ａ，５Ｂ同士を接合して、一体の内側ブロック５を成形してから、この内側ブロック５と外側ブロック６を接合してもよい。
【００５８】
本発明の第４実施形態によれば、上述した第１〜第３の実施形態と比べて、内側ブロック５を構成する各ブロックと外側ブロック６の厚さを薄くすることができるので、内孔に生じる熱応力・歪をより低減できる。
【００５９】
図１０は、本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第５実施形態を説明する図である。
上述した第１〜第４の実施形態では、内孔を有する内側ブロック５を製作し、これを外側ブロック６と接合したが、本発明の第５実施形態では、内孔のない内側ブロック５を製作して、これを外側ブロック６と接合する。この接合は、上述した各実施形態と同様の方法で行ってよい。
【００６０】
内側ブロック５と外側ブロック６を接合したら、この２つのブロックが接合した推進薬の端面から、熱可塑性推進薬の融点以上に加熱された中子２３を軸方向に押し込み、所定の断面形状を有する内孔を形成する。中子２３は断面が例えば十字状や星型である。
【００６１】
図１０の構成例において、中子２３は熱伝導性のよい金属（アルミニウム、銅など）で形成され、中子２３の内部には加熱用流体２６を流すための流路２３ａが形成されている。加熱用流体２６は、供給管２４を介して中子に供給され、排出管２５を介して排出される。
加熱用流体２６としては、たとえば、熱可塑性推進薬の融点以上の温度（例えば７０℃〜１００℃）に加熱された湯を用いることができる。
なお、中子２３を加熱させる構成として、中子２３の内部に電気ヒータを組み込んだ構成を採用してもよい。
【００６２】
なお、上記において、本発明の実施形態及び実施例について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００６３】
２ 熱可塑性推進薬
３ ケース
４ 中子
５ 内側ブロック
５ａ 円筒外周面
５ｂ 内孔
６ 外側ブロック
６ａ 円筒内周面
７ モータケース
９ 加熱装置
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 加熱リング
１０ａ 流路
１１ 供給管
１１ａ 流路
１２ 排出管
１２ａ 流路
１３ 加熱用流体
１４ スラリー状の熱可塑性推進薬
１５ 推進薬供給管
１６ 流路
１７ 蓋部材
１８ ヒータ
１９ａ，１９ｂ 温度センサ
２０ ケーブル
２１ ロッド
２３ 中子
２３ａ 流路
２４ 供給管
２５ 排出管
２６ 加熱用流体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体ロケットモータ推進薬の成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体ロケットモータは、その推力源として固体推進薬を用い、その燃焼反応によって発生する高温・高圧のガスを排出することによって推力を発生するように構成したものである。従来より、内孔（中空部）を有する内面燃焼型の固体推進薬を成形する方法の一つに、推進薬をモータケースに直接注型する「直てん式」がある。
【０００３】
従来、直てん式によって固体推進薬を成形するに際しては、図１に示すように、モータケース２０内に、形成しようとする内孔の形状に対応した羽根部等を有する中子２１をセットし、モータケース２０の上方に配置した図示しないホッパーからスラリー状の熱硬化性の推進薬２２をモータケース２０内に供給し、モータケース２０と中子２１とで形成される空間に推進薬２２を流し込んで熱硬化させ、その後室温に戻し、硬化後の推進薬２２から中子を引き抜くことで、固体ロケットモータ推進薬に成形するようにしていた。
【０００４】
また図１に示す固体ロケットモータにおいて、モータケース２０内の両端部に推進薬２２の両端部の周縁部と接着するリリーフブーツ２３が設けられている。このリリーフブーツ２３は、熱硬化した推進薬２２を室温に戻す際に、熱収縮する推進薬２２とともに移動して、熱収縮により生じる熱応力を緩和するようになっている。
【０００５】
なお、固体ロケットモータ推進薬の成形方法に関する先行技術文献としては、例えば下記特許文献１、２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２８０９０３２号
【特許文献２】特許第３１３８９８７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来の固体ロケットモータ推進薬の成形方法では、固体推進薬を室温に戻す過程で熱収縮が生じる。この熱収縮において、推進薬の外側部分によって内側部分が引っ張られる力が作用するため、固体推進薬の内孔の表面や、固体推進薬の端部に応力・歪が発生する。このような応力・歪が固体推進薬の強度範囲を超えると固体推進薬の内孔の表面に亀裂が発生する。固体推進薬においては、推進薬充填率が高いほど内孔表面の熱歪が大きくなるため亀裂が発生しやすく、また、応力集中が起きやすい内孔形状ほど亀裂が発生しやすい。このため、推進薬充填率が高くかつ応力集中の大きな内孔形状をもつ固体推進薬を成形することが難しいという問題がある。また、リリーフブーツがある分、推進薬の充填率が制限されるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、充填率を高めることができるとともにリリーフブーツを不要または最小にすることができる固体ロケットモータ推進薬の成形方法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】
【０００９】
上記の問題を解決するため、本発明の固体ロケットモータ推進薬の成形方法は、以下の工程を備えることを特徴とする。
（ａ）円筒外周面を有し熱可塑性推進薬からなる内側ブロックを作製する工程。
（ｂ）モータケース内に熱可塑性推進薬を注型して、円筒内周面を有し前記内側ブロックを挿入可能な中空円筒型の外側ブロックを製作する工程。
（ｃ）内側ブロックを外側ブロックの中空部に挿入した状態で、前記円筒外周面と前記円筒内周面を溶融させた後固化させ、又は前記円筒外周面と前記円筒内周面との間にスラリー状の熱可塑性推進薬を充填した後固化させることで、内側ブロックと外側ブロックとを接合する工程。
【００１０】
上記の本発明によれば、推進薬を内側ブロックと外側ブロックに分けて別々に成形してから両者を接合するので、内孔に生じる熱応力・歪を大幅に低減できる。これは、推進薬の成形をブロックごとに行うことで、内孔歪が、固体推進薬充填率を低くしたとき、あるいは小型のモータケース内に固体推進薬を成形したときと同等になるからである。したがって、本発明によれば、推進薬の充填率を高めることできる。
また、歪が大幅に低減するので、リリーフブーツを不要または最小にすることができる。
また、熱可塑性推進薬を、内側ブロックと外側ブロックとを接合するための接合剤として用いているので、両者をしっかりと接合することができる。
【００１１】
また、固体ロケットモータ推進薬の成形方法の他の特徴は、前記（ｃ）の工程において、熱可塑性推進薬の融点以上の温度に加熱された加熱リングを、前記円筒内周面と前記円筒外周面との間を軸方向に移動させて前記円筒外周面と前記円筒内周面を溶融させた後、固化させることである。
【００１２】
内側ブロックと外側ブロックの間に形成される隙間が十分に小さい場合、上記のように加熱リングを軸方向に移動させることで、円筒内周面と円筒外周面の間の全体に接合面を容易に形成できる。
【００１３】
また、固体ロケットモータ推進薬の成形方法の他の特徴は、前記（ｃ）の工程において、熱可塑性推進薬の融点以上の温度に加熱された加熱リングから前記円筒外周面と前記円筒内周面との間にスラリー状の熱可塑性推進薬を押し出すとともに、前記加熱リングを前記円筒内周面と前記円筒外周面との間を軸方向に移動させることで、前記円筒外周面と前記円筒内周面との間にスラリー状の熱可塑性推進薬を充填することである。
【００１４】
内側ブロックと外側ブロックの間に形成される隙間が広い場合、上記のように加熱リングからスラリー状の熱可塑性推進薬を押し出すとともに加熱リングを軸方向に移動させることで、円筒内周面と円筒外周面の間の全体に接合面を容易に形成できる。
【００１５】
また、固体ロケットモータ推進薬の成形方法の他の特徴は、前記（ｃ）の工程において、前記加熱リングの内部に前記熱可塑性推進薬の融点よりも高い温度に加熱した液体を流すことで、加熱リングを加熱することである。
【００１６】
このように加熱リングに加熱した液体を流すことで、加熱リングを容易に加熱することができる。
【００１７】
また、固体ロケットモータ推進薬の成形方法の他の特徴は、前記液体を加熱リングに供給するための供給管と、前記液体を加熱リングから排出するための排出管とが、前記加熱リングの軸方向の一端部側に接続されており、前記（ｃ）の工程において、前記供給管と前記排出管を軸方向に引き抜くことで、前記加熱リングを軸方向に移動させることである。
【００１８】
このように供給管と排出管を軸方向に引き抜くことで加熱リングを軸方向に移動させるので、加熱リングを軸方向に容易に移動させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の固体ロケットモータ推進薬の成形方法によれば、充填率を高めることができるとともにリリーフブーツを不要または最小にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来の固体ロケットモータ推進薬の成形方法を説明する図である。
【図２】本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第１実施形態において、内側ブロックの製作について説明する図である。
【図３】本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第１実施形態において、外側ブロックの製作について説明する図である。
【図４】本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第１実施形態において、内側ブロックと外側ブロックの接合について説明する図である。
【図５】本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第１実施形態において使用する加熱リングの構成を示す図である。
【図６】本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第２実施形態を説明する図である。
【図７】本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第２実施形態において使用する加熱リングの断面構造を示す図である。
【図８】本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第３実施形態を説明する図である。
【図９】本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第４実施形態を説明する図である。
【図１０】本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第５実施形態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２２】
本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第１実施形態の概要は、熱可塑性推進薬からなる内側ブロックと外側ブロックを別々に製作し、両者を加熱リングを用いて接合するというものである。以下、第１実施形態について、図２〜図５を参照して具体的に説明する。
【００２３】
図２は、本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第１実施形態において、内側ブロック５の製作について説明する図である。
図２Ａに示すように、底部が閉じた中空円筒型のケース３の内部に、形成しようとする内孔５ｂの形状に対応した形状を有する中子４を配置し、ケース３と中子４の間に形成された空間に、軟化してスラリー状となった熱可塑性推進薬２を流し込む。熱可塑性推進薬２が冷却して固化したら、推進薬から中子４を引き抜く。これにより、図２Ｂのように、円筒外周面５ａを有し熱可塑性推進薬からなる内側ブロック５が製作される。
【００２４】
従来の推進薬の形成方法では、熱硬化性推進薬を用いていたが、本発明では、常温（例えば２０℃）付近の使用温度では固体であるが、高温（例えば５０〜６０℃以上）に加熱すると融解する熱可塑性推進薬を用いる。固体ロケットモータの製造性・安全性の観点から、本発明に用いる熱可塑性推進薬の融点は１００℃以下であるのが好ましい。
【００２５】
このような熱可塑性推進薬として、たとえば、熱可塑性材料を含むバインダ、過塩素酸アンモニウム及びアルミニウムからなるものがある。この場合の組成比は、たとえば、バインダ１６〜２０ｗｔ％、過塩素酸アンモニウム６６〜８０％、アルミニウム０〜１８％としてよい。
また、バインダは、例えば、ブタジエンエラストマ、液状ブタジエン、可塑剤及び流動付与剤からなる。この場合のバインダ中の組成比は、例えば、ブタジエンエラストマ２０〜３０ｗｔ％、液状ブタジエン０〜２０ｗｔ％、可塑剤５０〜７５ｗｔ％、流動付与剤５ｗｔ％としてよい。
なお、本発明に使用可能な熱可塑性推進薬は、上述した組成のものに限られず、推進薬として適度な燃焼性・機械的特性を有しているその他の熱可塑性推進薬であってもよい。
【００２６】
図３は、本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第１実施形態において、外側ブロック６の製作について説明する図である。
図３に示すように、モータケース７内に熱可塑性推進薬を注型して、円筒内周面６ａを有し内側ブロック５を挿入可能な中空円筒型の外側ブロック６を製作する。外側ブロック６の中空部を形成するために、熱可塑性推進薬の注型に際しては図示しない中子を用いる。冷却時の熱収縮を考慮し、この中子は、冷却固化後の内側ブロック５の外径よりも多少小さい外径を有するものを用いる。これにより、冷却固化後の外側ブロック６の内径が、内側ブロック５の外径よりも僅かに大きくなるように、外側ブロック６を製作する。
【００２７】
内側ブロック５と外側ブロック６の製作の順序は、いずれが先でも、並行して製作してもよい。
【００２８】
図４は、本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第１実施形態において、内側ブロック５と外側ブロック６の接合について説明する図である。
図４に示すように、内側ブロック５を外側ブロック６の中空部に挿入する。そしてこの状態で、円筒外周面５ａと円筒内周面６ａを溶融させた後固化させることで、内側ブロック５と外側ブロック６とを接合する。
【００２９】
円筒外周面５ａと円筒内周面６ａを溶融させるために、本発明では加熱リング１０Ａを用いる。ここで、図５は、本発明の第１実施形態において使用する加熱リング１０Ａの構成を示す図である。図５Ｂは図５Ａの５Ｂ−５Ｂ線断面図である。
図５に示す加熱リング１０は、熱伝導性のよい材料（例えば銅、アルミニウムなど）からなり、熱可塑性推進薬の融点以上に加熱した加熱用液体（例えば湯）１３を流すための環状の流路１０ａを内部に有している。加熱用液体１３としては、たとえば、熱可塑性推進薬の融点以上の温度（例えば７０℃〜１００℃）に加熱された湯を用いることができる。
【００３０】
加熱用液体１３を加熱リング１０に供給するための供給管１１と、加熱用液体１３を加熱リング１０から排出するための排出管１２とが、加熱リング１０の軸方向の一端部側（図５Ａで下側）に接続されている。供給管１１と排出管１２は、加熱リング１０の軸心と平行に延びており、内部に加熱用液体１３を流すための流路１１ａ，１２ａを有している。供給管１１と排出管１２は、熱伝導率の低い材料（例えばＦＲＰなどのプラスチック材）からなるのがよい。
以下、加熱リング１０Ａに供給管１１と排出管１２を接続したものを加熱装置９とよぶ。
【００３１】
図５Ｂに示すように、加熱リング１０Ａの断面は、軸心方向の一端（この図で下端）側がゆるやかな丸みをもち、他端（この図で上端）側が先細りした「滴型」である。加熱リング１０Ａは、丸みのある側において供給管１１と排出管１２に接続している。
【００３２】
内側ブロック５と外側ブロック６とを接合するには、図４Ｂに示すように、内側ブロック５と外側ブロック６の接合予定位置に合わせて、内側ブロック５と外側ブロック６の端面に加熱リング１０Ａを配置する。
【００３３】
加熱リング１０Ａには供給管１１と排出管１２が接続されているので、供給管１１と排出管１２を挿入するための穴が形成されるように、内側ブロック５の外周面と外側ブロック６の内周面に、予め溝を形成しておき、図５Ｂに示すように供給管１１と排出管１２を内側ブロック５と外側ブロック６の間に挿入することで、加熱装置９を配置する。
【００３４】
そして、熱可塑性推進薬の融点以上の温度に加熱した加熱用液体１３を加熱リング１０に供給しながら、供給管１１と排出管１２を加熱リング１０とは反対方向に引き抜き、図４Ｃに示すように、加熱装置９を軸方向に移動させていく。すると、内側ブロック５の外周面と外側ブロック６の内周面は、加熱リング１０Ａが軸方向に移動する過程で、加熱リング１０Ａと接触することで融解し、その後、温度低下によって固化する。したがって、加熱リング１０Ａを内側ブロック５と外側ブロック６の反対側の端面まで移動させることで、円筒外周面５ａと円筒内周面６ａの全体を接合することができる。
【００３５】
上述した本発明の第１実施形態によれば、推進薬を内側ブロック５と外側ブロック６に分けて別々に成形してから両者を接合するので、内孔に生じる熱応力・歪を大幅に低減できる。これは、推進薬の成形をブロックごとに行うことで、内孔歪が、固体推進薬充填率を低くしたとき、あるいは小型のモータケース内に固体推進薬を成形したときと同等になるからである。したがって、本発明によれば、推進薬の充填率を高めることできる。
【００３６】
歪が大幅に低減するので、リリーフブーツを不要または最小にすることができる。
熱可塑性推進薬を、内側ブロック５と外側ブロック６とを接合するための接合剤として用いているので、両者をしっかりと接合することができる。
【００３７】
内側ブロック５と外側ブロック６の間に形成される隙間が十分に小さい場合、上記のように加熱リング１０Ａを軸方向に移動させることで、円筒内周面６ａと円筒外周面５ａの間の全体に接合面を容易に形成できる。
【００３８】
加熱リング１０Ａに加熱した液体を流すことで、加熱リング１０Ａを容易に加熱することができる。
供給管１１と排出管１２を軸方向に引き抜くことで加熱リング１０Ａを軸方向に移動させるので、加熱リング１０Ａを軸方向に容易に移動させることができる。
【００３９】
なお、図４の例では、加熱リング１０Ａが加熱装置９の上端に位置する状態で、加熱装置９を下方向に移動させたが、これとは逆に、加熱リング１０Ａが加熱装置９の下端に位置する状態で、加熱装置９を上方に移動させるようにしてもよい。これは、以下に説明する他の実施形態においても同様である。
【００４０】
また、図４の例では、モータケース７の軸方向が鉛直に向いているが、モータケース７の軸方向を水平又は水平に対して傾斜した方向に向けてもよい。この場合、供給管１１と排出管１２を加熱リング１０Ａとは反対方向に引き抜いて加熱装置９を軸方向に移動させる。これは、以下に説明する他の実施形態においても同様である。
【００４１】
図６は、本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第２実施形態を説明する図である。本発明の第２実施形態は、内側ブロック５と外側ブロック６の間に形成される隙間が広い場合に好適であり、図６Ａに示す構成の加熱リング１０Ｂを用いる。
【００４２】
ここで、図７Ａは、図６Ａにおける７Ａ−７Ａ線断面図である。図７Ａに示すように、加熱リング１０Ｂは、第１実施形態における加熱リング１０Ａと同様に、熱可塑性推進薬の融点以上の温度に加熱した加熱用液体を流すための流路１０ａを内部に有している。
【００４３】
また図６Ａに示すように、加熱用液体１３を加熱リング１０Ｂに供給するための供給管１１と、加熱用液体１３を加熱リング１０Ｂから排出するための排出管１２とが、加熱リング１０Ｂの軸方向の一端部側（図６Ａで下側）に接続されている。供給管１１と排出管１２は、熱伝導率の低い材料（例えばＦＲＰなどのプラスチック材）からなるのがよい。
【００４４】
ここで、図７Ｂは、図６Ａにおける７Ｂ−７Ｂ線断面図である。図７Ｂに示すように、加熱液体供給管１１の内部には、スラリー状の熱可塑性推進薬を加熱リング１０Ｂに供給するための推進薬供給管１５が配置されている。推進薬供給管１５の内部には、スラリー状の熱可塑性推進薬１４を流すための流路１６が形成されている。また加熱液体排出管１２の内部にも、同様の推進薬供給管１５が配置されている。この構成により、加熱リング１０Ｂは、供給管１１と排出管１２が接続された側とは反対側からスラリー状の熱可塑性推進薬１４を押し出すようになっている。
【００４５】
第２実施形態において、内側ブロック５と外側ブロック６とを接合するには、図６Ｂに示すように、内側ブロック５と外側ブロック６の間に加熱リング１０Ｂを配置する。そして、熱可塑性推進薬の融点以上の温度に加熱した加熱用液体１３を加熱リング１０Ｂに供給するとともに、加熱された加熱リング１０Ｂから内側ブロック５と外側ブロック６との間にスラリー状の熱可塑性推進薬１４を押し出しながら、供給管１１と排出管１２を加熱リング１０とは反対方向に引き抜き、加熱リング１０Ｂを軸方向（図６で下方向）に移動させていく。
【００４６】
これにより、内側ブロック５と外側ブロック６との間の全体にスラリー状の熱可塑性推進薬１４を充填する。内側ブロック５と外側ブロック６との間に充填された熱可塑性推進薬１４の温度が低下し固化することで、内側ブロック５と外側ブロック６が接合される。
なお、内側ブロック５と外側ブロック６の間の軸方向端部（充填を開始する部分）に熱可塑性推進薬１４を充填するときは、図６Ｂに示すように蓋部材１７で端面を閉じておくことにより、熱可塑性推進薬１４が端面から流出することを防止でき、効率的に充填できる。
【００４７】
上述した第２実施形態によれば、内側ブロック５と外側ブロック６の間に形成される隙間が広い場合、上記のように加熱リング１０Ｂからスラリー状の熱可塑性推進薬１４を押し出すとともに加熱リング１０Ｂを軸方向に移動させることで、円筒内周面６ａと円筒外周面５ａの間の全体に接合面を容易に形成できる。
【００４８】
また、加熱リング１０Ｂが内側ブロック５と外側ブロック６の間を軸方向に移動する過程において、内側ブロック５と外側ブロック６において加熱リング１０Ｂが接触した部分は、その熱で融解し、その融解した部分に、加熱リング１０Ｂから押し出されたスラリー状の熱可塑性推進薬が接触するので、これが固化することで、内側ブロック５と外側ブロック６をしっかりと接合することができる。
【００４９】
第２実施形態のその他の効果として、第１実施形態と同様に、推進薬を内側ブロック５と外側ブロック６に分けて別々に成形してから両者を接合するので、内孔に生じる熱応力・歪を大幅に低減でき、推進薬の充填率を高めることでき、リリーフブーツを不要または最小にすることができる。
【００５０】
図８は、本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第３実施形態を説明する図である。
本発明の第３実施形態は、内側ブロック５と外側ブロック６の間に形成される隙間が小さい場合に好適であり、図８Ａに示す構成の加熱リング１０Ｃを用いる。
【００５１】
この加熱リング１０Ｃは、内部にヒータ１８が配置され、軸方向の一端（図８Ａで下端）側でヒータ１８に電力を供給するケーブル２０が接続されている。また、加熱リング１０Ｃの軸方向の一端側には、加熱リング１０Ｃを軸方向に移動させるためのロッド２１が接続されている。このロッド２１は中空部を有し、中空部にケーブル２０が通されている。
【００５２】
また加熱リング１０Ｃの内部の表面近傍には、加熱リング１０Ｃの表面（図示例では内周面側と外周面側）の温度を検出する温度センサ１９ａ，１９ｂが配置されている。なお、図示しないが、温度センサ１９ａ，１９ｂの検出信号を伝送するための信号線はロッド２１の内部に通されている。
【００５３】
第３実施形態において、内側ブロック５と外側ブロック６とを接合するには、図８Ｂに示すように、熱可塑性推進薬の融点以上の温度に加熱した加熱リング１０Ｃを、内側ブロック５と外側ブロック６の間を軸方向に移動させる。すなわち、ロッドを加熱リング１０とは反対方向に引き抜くことで、加熱リング１０Ｃを軸方向に移動させる。これにより、内側ブロック５の円筒外周面５ａと外側ブロック６の円筒内周面６ａを溶融させた後、固化させる。
この場合、温度センサ１９ａ，１９ｂにより、加熱リング１０Ｃの表面温度を検出し、温度が上がり過ぎないように電流を制御することで、安全に接合を実施することができる。
【００５４】
上述した第３実施形態によれば、第１実施形態と同様に、推進薬を内側ブロック５と外側ブロック６に分けて別々に成形してから両者を接合するので、内孔に生じる熱応力・歪を大幅に低減でき、推進薬の充填率を高めることができ、リリーフブーツを不要または最小にすることができる。
【００５５】
図９は、本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第４実施形態を説明する図である。
第４実施形態では、３つ以上の熱可塑性推進薬からなるブロックを接合して、固体ロケットモータ推進薬を成形する。すなわち、内側ブロック５が半径方向に分割された複数の小ブロックからなる。
【００５６】
図９では、内側ブロック５が２つの小ブロック５Ａ，５Ｂからなるものとし、外側ブロック６とあわせて合計３つのブロックを接合して、固体ロケットモータ推進薬を成形する場合を説明する。
まず、２つの小ブロック５Ａ，５Ｂと外側ブロック６を製作する。２つの小ブロック５Ａ，５Ｂは、図２において説明した方法と同様に、成形する小ブロックの大きさに対応した円筒型のケースと中子を用いて熱可塑性推進薬を注型することで、製作できる。
【００５７】
図９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、外側ブロック６と小ブロック５Ｂを接合し、さらに小ブロック５Ａ，５Ｂ同士を接合する。この接合は、上述した第１〜第３の実施形態における加熱リング１０Ａ〜１０Ｃのいずれを用いて行ってもよい。なお、小ブロック５Ａ，５Ｂ同士を接合して、一体の内側ブロック５を成形してから、この内側ブロック５と外側ブロック６を接合してもよい。
【００５８】
本発明の第４実施形態によれば、上述した第１〜第３の実施形態と比べて、内側ブロック５を構成する各ブロックと外側ブロック６の厚さを薄くすることができるので、内孔に生じる熱応力・歪をより低減できる。
【００５９】
図１０は、本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第５実施形態を説明する図である。
上述した第１〜第４の実施形態では、内孔を有する内側ブロック５を製作し、これを外側ブロック６と接合したが、本発明の第５実施形態では、内孔のない内側ブロック５を製作して、これを外側ブロック６と接合する。この接合は、上述した各実施形態と同様の方法で行ってよい。
【００６０】
内側ブロック５と外側ブロック６を接合したら、この２つのブロックが接合した推進薬の端面から、熱可塑性推進薬の融点以上に加熱された中子２３を軸方向に押し込み、所定の断面形状を有する内孔を形成する。中子２３は断面が例えば十字状や星型である。
【００６１】
図１０の構成例において、中子２３は熱伝導性のよい金属（アルミニウム、銅など）で形成され、中子２３の内部には加熱用流体２６を流すための流路２３ａが形成されている。加熱用流体２６は、供給管２４を介して中子に供給され、排出管２５を介して排出される。
加熱用流体２６としては、たとえば、熱可塑性推進薬の融点以上の温度（例えば７０℃〜１００℃）に加熱された湯を用いることができる。
なお、中子２３を加熱させる構成として、中子２３の内部に電気ヒータを組み込んだ構成を採用してもよい。
【００６２】
なお、上記において、本発明の実施形態及び実施例について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００６３】
２ 熱可塑性推進薬
３ ケース
４ 中子
５ 内側ブロック
５ａ 円筒外周面
５ｂ 内孔
６ 外側ブロック
６ａ 円筒内周面
７ モータケース
９ 加熱装置
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 加熱リング
１０ａ 流路
１１ 供給管
１１ａ 流路
１２ 排出管
１２ａ 流路
１３ 加熱用流体
１４ スラリー状の熱可塑性推進薬
１５ 推進薬供給管
１６ 流路
１７ 蓋部材
１８ ヒータ
１９ａ，１９ｂ 温度センサ
２０ ケーブル
２１ ロッド
２３ 中子
２３ａ 流路
２４ 供給管
２５ 排出管
２６ 加熱用流体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）円筒外周面を有し熱可塑性推進薬からなる内側ブロックを作製し、
（ｂ）モータケース内に熱可塑性推進薬を注型して、円筒内周面を有し前記内側ブロックを挿入可能な中空円筒型の外側ブロックを製作し、
（ｃ）内側ブロックを外側ブロックの中空部に挿入した状態で、前記円筒外周面と前記円筒内周面を溶融させた後固化させ、又は前記円筒外周面と前記円筒内周面との間にスラリー状の熱可塑性推進薬を充填した後固化させることで、内側ブロックと外側ブロックとを接合する、ことを特徴とする固体ロケットモータ推進薬の成形方法。
【請求項２】
前記（ｃ）の工程において、熱可塑性推進薬の融点以上の温度に加熱された加熱リングを、前記円筒内周面と前記円筒外周面との間を軸方向に移動させて前記円筒外周面と前記円筒内周面を溶融させた後、固化させる、請求項１記載の固体ロケットモータ推進薬の成形方法。
【請求項３】
前記（ｃ）の工程において、熱可塑性推進薬の融点以上の温度に加熱された加熱リングから前記円筒外周面と前記円筒内周面との間にスラリー状の熱可塑性推進薬を押し出すとともに、前記加熱リングを前記円筒内周面と前記円筒外周面との間を軸方向に移動させることで、前記円筒外周面と前記円筒内周面との間にスラリー状の熱可塑性推進薬を充填する、請求項１記載の固体ロケットモータ推進薬の成形方法。
【請求項４】
前記（ｃ）の工程において、前記加熱リングの内部に前記熱可塑性推進薬の融点よりも高い温度に加熱した液体を流すことで、加熱リングを加熱する、請求項２又は３記載の固体ロケットモータ推進薬の成形方法。
【請求項５】
前記液体を加熱リングに供給するための供給管と、前記液体を加熱リングから排出するための排出管とが、前記加熱リングの軸方向の一端部側に接続されており、
前記（ｃ）の工程において、前記供給管と前記排出管を軸方向に引き抜くことで、前記加熱リングを軸方向に移動させる、請求項４記載の固体ロケットモータ推進薬の成形方法。
【請求項１】
（ａ）円筒外周面を有し熱可塑性推進薬からなる内側ブロックを作製し、
（ｂ）モータケース内に熱可塑性推進薬を注型して、円筒内周面を有し前記内側ブロックを挿入可能な中空円筒型の外側ブロックを製作し、
（ｃ）内側ブロックを外側ブロックの中空部に挿入した状態で、前記円筒外周面と前記円筒内周面を溶融させた後固化させ、又は前記円筒外周面と前記円筒内周面との間にスラリー状の熱可塑性推進薬を充填した後固化させることで、内側ブロックと外側ブロックとを接合する、ことを特徴とする固体ロケットモータ推進薬の成形方法。
【請求項２】
前記（ｃ）の工程において、熱可塑性推進薬の融点以上の温度に加熱された加熱リングを、前記円筒内周面と前記円筒外周面との間を軸方向に移動させて前記円筒外周面と前記円筒内周面を溶融させた後、固化させる、請求項１記載の固体ロケットモータ推進薬の成形方法。
【請求項３】
前記（ｃ）の工程において、熱可塑性推進薬の融点以上の温度に加熱された加熱リングから前記円筒外周面と前記円筒内周面との間にスラリー状の熱可塑性推進薬を押し出すとともに、前記加熱リングを前記円筒内周面と前記円筒外周面との間を軸方向に移動させることで、前記円筒外周面と前記円筒内周面との間にスラリー状の熱可塑性推進薬を充填する、請求項１記載の固体ロケットモータ推進薬の成形方法。
【請求項４】
前記（ｃ）の工程において、前記加熱リングの内部に前記熱可塑性推進薬の融点よりも高い温度に加熱した液体を流すことで、加熱リングを加熱する、請求項２又は３記載の固体ロケットモータ推進薬の成形方法。
【請求項５】
前記液体を加熱リングに供給するための供給管と、前記液体を加熱リングから排出するための排出管とが、前記加熱リングの軸方向の一端部側に接続されており、
前記（ｃ）の工程において、前記供給管と前記排出管を軸方向に引き抜くことで、前記加熱リングを軸方向に移動させる、請求項４記載の固体ロケットモータ推進薬の成形方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２８５８９１（Ｐ２０１０−２８５８９１Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３８５５１（Ｐ２００９−１３８５５１）
【出願日】平成２１年６月９日（２００９．６．９）
【出願人】（５００３０２５５２）株式会社ＩＨＩエアロスペース (298)
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月９日（２００９．６．９）
【出願人】（５００３０２５５２）株式会社ＩＨＩエアロスペース (298)
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