説明

飛翔体の切り離し構造及び切り離し方法

【課題】尾部内部に切り離し部位を有する飛翔体として、例えばラムロケットにおいて、飛翔体の尾部の損傷を防止することができる飛翔体の切り離し構造を提供する。
【解決手段】ラムジェットノズルJNに装着した筒状のホルダ4によりロケットノズルRNを保持し、線状火工品6によりホルダ4の尾部を全周にわたって切断してロケットノズルRNを分離する構造を有するラムロケットRの切り離し構造。ホルダ4に、線状火工品6による切断部よりも頭部側の外周を拘束するバンド16を設け、バンド16によりホルダ4の亀裂発生を防止する。さらに、分離時の線状火工品の爆発エネルギーを、バンド16の締結ボルトのシェアーピン的使用による吸収やバンド16の頭部側への移動による吸収により転換して、効率的なエネルギー吸収を行うと共に、このようなエネルギー分散により飛翔体の軽量・小型化を図ることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、尾部内部に切り離し部位を備えた飛翔体において、切り離し部位を分離するのに用いる飛翔体の切り離し構造及び切り離し方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
尾部内部に切り離し部位を有する飛翔体として、例えばラムロケットは、頭部側より、サステーナ燃料を充填したタンクと、ブースタ推進薬を装填した燃焼室と、ラムジェットノズルを備えると共に、ラムジェットノズルの内側に、切り離し部位であるロケットノズルを備えている。このラムロケットは、ブースタ推進薬の燃焼により発射されて加速し、ブースタ推進薬の焼尽とともに所定速度に達したところで、ロケットノズルを分離すると共に、燃料室において導入外気とサステーナ燃料とを混合燃焼させて飛翔し続ける。
【0003】
上記のラムロケットにおいて、ロケットノズルの分離機構としては、ラムジェットノズルの尾部に延出部を設けると共に、この延出部でロケットノズルを保持し、両ノズルの間に介装した成形爆薬等の線状火工品で延出部を切断して、ロケットノズルを分離するようにしたものがあった(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
上記のように、線状火工品で延出部を切断する分離機構は、例えば、両ノズルの外周部同士を拘束するクランプやその解除手段を備えたものに比べて、構造の簡略化などを実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】実公平7−23562号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、上記したようなロケットノズルの分離機構は、ラムジェットノズルの延出部を切断、すなわち耐熱強度が要求される重要な機能部品の一部を切断するので、確実な切断が行われるように、また、切断後のラムジェットノズルの機能が維持できるように充分に配慮しなければならない。
【0007】
そこで、分離機構の改良として、ラムジェットノズルの外側に筒状のホルダを設けると共に、ラムジェットノズルの尾部からホルダの一部を延出させてこれを延出部とし、この延出部でロケットノズルを保持すると共に、延出部を切断してロケットノズルを分離するものが考えられた。このとき、ホルダは、ラムジェットノズルよりも切断し易い部品とすることができる。このように、ラムジェットノズルとは別部品であるホルダを切断する構造にすれば、確実な切断やラムジェットノズルの機能維持を容易に実現することができる。
【0008】
ところが、上記したようなラムロケットは、ホルダの採用により、良好な分離機能が得られる一方で、ホルダにおいて切断部から亀裂が生じることがあった。このような亀裂が生じると、例えば、ホルダが部分的に捲れ上がって操舵翼等の機能部と干渉する恐れがある。このため、従来のラムロケットでは、ホルダの亀裂発生や亀裂によるホルダの変形を防ぐ必要があった。
【0009】
本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたもので、飛翔体の尾部内部に切り離し部位を配置した飛翔体の分離装置であって、切り離し部位の分離時において、飛翔体の尾部の損傷を防止することができる飛翔体の切り離し構造及び切り離し方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の飛翔体の切り離し構造は、飛翔体の尾部内部に切り離し部位を配置すると共に、飛翔体の尾部に装着した筒状のホルダにより切り離し部位を保持し、飛翔体の尾部と切り離し部位の間に介装した線状火工品によりホルダの尾部を全周にわたって切断して切り離し部位を分離する構造を有する飛翔体の切り離し構造であって、ホルダに、線状火工品による切断部よりも頭部側の外周を拘束するバンドを設けた構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【0011】
本発明の飛翔体の切り離し方法は、飛翔体の尾部内部に切り離し部位を配置すると共に、飛翔体の尾部に装着した筒状のホルダにより切り離し部位を保持し、飛翔体の尾部と切り離し部位の間に介装した線状火工品によりホルダの尾部を全周にわたって切断して切り離し部位を分離する構造を有する飛翔体であって、該飛翔体から切り離し部位を分離するに際し、バンドのフープ変形、バンドの締結ボルトのシェアーピン効果及びバンドの頭部側への移動のうちの少なくとも一つの手段により切り離し時の余剰なエネルギーを吸収する構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【発明の効果】
【0012】
本発明の飛翔体の切り離し構造及び切り離し方法は、切り離し部位の分離時に、バンドによって飛翔体の尾部の損傷を防止することができ、とくに、ホルダの切断部からの亀裂発生を防ぐことができ、また、亀裂が発生した場合でも、バンドによってホルダの変形を阻止することができる。そして、分離時の線状火工品の爆発エネルギーを、バンドのフープ弾性変形吸収、バンドの締結ボルトのシェアーピン的使用による吸収、及びバンドの頭部側への移動による吸収により転換して、効率的なエネルギー吸収を行うと共に、このようなエネルギー分散による飛翔体の軽量・小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明に係わる飛翔体の切り離し構造及び切り離し方法の一実施形態におけるラムロケットを説明する尾部の断面図である。
【図2】ホルダを説明する側面図である。
【図3】ホルダの開裂用溝及び開口部を説明する側面図である。
【図4】線状火工品の保持リングを説明する片側省略の正面図(a)及び図a中のA−A線矢視に基づく断面図(b)である。
【図5】ロケットノズル分離後の状態を示すラムロケットの尾部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、図面に基づいて、本発明の尾部内部に切り離し部位を備えた飛翔体の一例であるラムロケットを用いて一実施形態を説明する。
図1は、ラムロケットRの尾部部分を説明する断面図である。ラムロケットRは、図外の頭部側から、サステーナ燃料を充填したタンクと、固体のブースタ推進薬1を装填した燃焼室2と、ラムジェットノズルJNを備えると共に、ラムジェットノズルJNの内側に、切り離し部位であるロケットノズルRNが同軸上で分離可能に装着してある。
【0015】
燃焼室2の外側には、外気を圧縮して導入する一個乃至は複数の空気取入口(図示せず)が設けてある。ロケットノズルRNに装着したノズルクロージャ3は、外気からブースタ推進薬1等を保護するものであり、ブースタ推進薬1の作動時に離脱する。また、ラムロケットRは、その尾部に、図中に仮想線で示す操舵翼Wを備えている場合もある。
【0016】
上記のラムロケットRは、ノズルの分離装置として、ラムジェットノズルJNの外側に装着した筒状のホルダ4と、両ノズルJN,RNの間に保持リング5とともに介装した線状火工品6と、線状火工品6の点火装置7を備えている。
【0017】
ホルダ4は、ラムジェットノズルJNの尾部から一部を延出させてこれを延出部8とし、延出部8の端部に、ロケットノズルRNの外周に設けた外向きフランジ9が係合する内向きフランジ10を備えている。つまり、ホルダ4は、その尾部側の端部(延出部8)においてロケットノズルRNを保持している。また、ホルダ4は、延出部8との境界部分に、後に切断部となる薄肉部11が全周にわたって設けてある。
【0018】
図4(a)に示す保持リング5は、その全周にわたって外向きの収容溝12を有するもので、この収容溝12に線状火工品6を収容し、ロケットノズルRNの外向きフランジ9に取付けてある。この保持リング5は、ロケットノズルRNへの組み付けの都合上、円周方向において複数に分割したものでも良い。
【0019】
線状火工品6は、例えばLSC(Linear Shaped Charge)と呼ばれる成形爆薬であって、図4(b)に示すように、ノイマン効果をもたらすV溝を有しており、そのV溝を外側に向けた状態で保持リング5の収容溝12に収容してある。
【0020】
このとき、線状火工品6は、保持リング5の収容溝12の開口部分を通して、V溝がホルダ4の薄肉部11の内側に対向するように配置される。
【0021】
点火装置7は、ホルダ4の延出部8にねじ13で固定してあって、電気信号により起爆されるデトネータ14と、デトネータ14から線状火工品6に至る伝爆部15を備えている。伝爆部15は、爆薬を内蔵したチューブであって、ホルダ4の薄肉部11に予め形成した穴を通して線状火工品6に接続してある。
【0022】
そして、ラムロケットRは、図2に示すように、ホルダ4に、線状火工品6による切断部(薄肉部11)よりもロケット頭部側の外周を拘束するバンド16と、バンド16のロケット頭部側への移動を規制する複数のバンドストッパ17を備えている。
【0023】
また、ホルダ4には、図3にも示すように、線状火工品6による切断部(薄肉部11)から頭部方向に沿って形成した開裂用溝18と、開裂用溝18の端部に連続する開口部19が形成してある。ホルダ4は、開裂用溝18の部分で薄肉になっている。開口部19は、その形状がとくに限定されるものではないが、曲線と直線から成る形状が好ましく、応力が集中する角部の無い形状である。
【0024】
開裂用溝18及び開口部19は、亀裂の発生を許容し得る部位、例えば操舵翼W等の機能部から極力離間した部位に設けるのがより一層好ましい。
【0025】
上記構成を備えたラムロケットRは、ブースタ推進薬1に点火することにより、ノズルクロージャ3を放出して発射され、さらに加速し、ブースタ推進薬1の焼尽とともに所定速度に達したところで、ロケットノズルRNを分離する。
【0026】
すなわち、電気信号で点火装置7を作動させることで、伝爆部15を介して線状火工品6を起爆し、線状火工品6から発生する高温のジェットでホルダ4の薄肉部11を全周にわたって切断(溶断)する。
【0027】
これにより、ラムロケットRは、図1中に斜線を付したロケットノズルRN、ホルダ4の延出部8、保持リング5及び点火装置7を分離して放出する。放出後の状態を図5に示す。その後、ラムロケットRは、燃焼室2において導入外気とサステーナ燃料を混合燃焼させて、飛翔を継続する。
【0028】
上記のラムロケットRは、ロケットノズルRNの分離時において、ホルダ4の薄肉部11を切断するが、ホルダ4には、薄肉部11よりも頭部側の外周を拘束するバンド16が設けてあるので、切断部からの亀裂の発生を防ぐことが可能である。
【0029】
また、ラムロケットRは、ホルダ4に亀裂が発生するほどの力が加わった場合には、開裂用溝18が積極的に裂けて亀裂となることで力を吸収し、この際、開口部19によって亀裂が過大に進展するのを阻止することができる。
【0030】
このように、ラムロケットRは、開裂用溝18が裂けて亀裂となった場合でも、バンド16が設けてあるので、亀裂の部分からホルダ4が捲れ上がるように変形するのを阻止することができ、しかも、ホルダ4にはバンド16の移動を規制するバンドストッパ17が設けてあるので、バンド16によってホルダ4の変形を阻止する機能をより確実に維持することができる。
【0031】
さらに、ラムロケットRは、ホルダにおいて、万一、開裂用溝18以外の部分に亀裂が発生したとしても、バンド16及びバンドストッパ17により、ホルダ4の変形(フープ変形)を阻止することができる。また、極限的な設計においては、バンド16のバンドストッパ17や締結ボルトのシェアーピン効果、及びバンド16の頭部側への移動によるエネルギー吸収を利用することにより、さらなる小型・軽量化を図ることも可能である。
【0032】
これにより、当該ラムロケットRは、外側に変形したホルダ4が操舵翼Wなどの機能部と干渉するような事態を未然に防止することができ、ロケットノズルRNの分離後においても、良好な飛翔を続けることができる。
【0033】
なお、本発明の飛翔体の切り離し構造は、その構成が上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、各構成部位の形状や数などを適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【0034】
JN ラムジェットノズル
R ラムロケット
RN ロケットノズル
4 ホルダ
6 線状火工品
11 薄肉部
16 バンド
17 バンドストッパ
18 開裂用溝
19 開口部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
飛翔体の尾部内部に切り離し部位を配置すると共に、飛翔体の尾部に装着した筒状のホルダにより切り離し部位を保持し、飛翔体の尾部と切り離し部位の間に介装した線状火工品によりホルダの尾部を全周にわたって切断して切り離し部位を分離する構造を有する飛翔体の切り離し構造であって、
ホルダに、線状火工品による切断部よりも頭部側の外周を拘束するバンドを設けたことを特徴とする飛翔体の切り離し構造。
【請求項2】
ホルダが、線状火工品による切断部から頭部方向に沿って形成した開裂用溝と、開裂用溝の端部に連続する開口部を備えていることを特徴とする請求項1に記載の飛翔体の切り離し構造。
【請求項3】
ホルダが、バンドの頭部側への移動を規制するバンドストッパを備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の飛翔体の切り離し構造。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか1項に記載の切り離し構造を備えたことを特徴とする飛翔体。
【請求項5】
飛翔体の尾部内部に切り離し部位を配置すると共に、飛翔体の尾部に装着した筒状のホルダにより切り離し部位を保持し、飛翔体の尾部と切り離し部位の間に介装した線状火工品によりホルダの尾部を全周にわたって切断して切り離し部位を分離する構造を有する飛翔体であって、
該飛翔体から切り離し部位を分離するに際し、
バンドのフープ変形、バンドの締結ボルトのシェアーピン効果及びバンドの頭部側への移動のうちの少なくとも一つの手段により切り離し時の余剰なエネルギーを吸収することを特徴とする飛翔体の切り離し方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2012−46132(P2012−46132A)
【公開日】平成24年3月8日(2012.3.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−192036(P2010−192036)
【出願日】平成22年8月30日(2010.8.30)
【出願人】(390014306)防衛省技術研究本部長 (169)
【出願人】(500302552)株式会社IHIエアロスペース (298)
【出願人】(000000974)川崎重工業株式会社 (1,710)