(57)【要約】【課題】空気ハイブリッドモデルロケットを提供する。【解決手段】空気ハイブリッドモデルロケットの主な構造は、ロケットノーズ１、飲料用ペットボトルを利用した圧力タンク２、ペットボトルキャップ３、推力を発生する燃焼部４からなる。その燃焼部４の外観は、燃焼ガスが噴出するノズル５、燃料を着火させるための点火導線６、空気供給パイプ７からなる。燃焼部４の内部には、助燃材でかつ燃料となるマグネシウムテープが設置され、燃焼ガス漏れを防ぐオーリングとスリーブリングが設置されている。燃料およびその点火には、火薬類は一切使用せず、酸化剤には空気を使用し、燃焼部本体は、単純なパイプなので、製造が容易でかつ安価に繰り返しロケットの発射実験を実施できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペットボトルを利用した空気ハイブリッドロケットにおいて、その構造は、空気を保持するための圧力タンクと、その圧力タンクに接続された可燃性プラスチックとマグネシウムテープが設置された燃焼部と、燃焼部内を通り圧力タンク内に空気を供給するための可燃性プラスチック製の空気供給パイプと、燃焼部下端に接続されたノズルと、燃焼部内の空気供給パイプの外側に設けられる点火コイルと、燃焼部外から点火コイルに通電する点火導線からなり、火薬類を全く使用せずに、点火コイルに接続された点火導線に電流を流すことにより点火コイルが加熱され、その後マグネシウムテープが燃焼し、空気供給パイプが融解すると、同時に圧力タンク内の空気が燃焼部内部に噴出し、プラスチックの内面が燃焼し、ノズルから火炎を噴出しながら打出される空気ハイブリッドロケット。
【請求項２】
前記燃焼部が、燃焼部外部部品と燃焼部内部部品からなり、該燃焼部外部部品は、燃焼部本体と、その上部に燃焼部上部継手、その下部に燃焼部下部継手を設けていることを特徴とする請求項１記載の空気ハイブリッドロケット。
【請求項３】
前記燃焼部本体が、円筒状の燃焼部パイプとスリーブリングとオーリングによって構成されることを特徴とする請求項２記載の空気ハイブリッドロケット。
【請求項４】
前記燃焼部上部継手および燃焼部下部継手に設けられた継手固定ねじの先端はいずれも前記燃焼部本体の燃焼部パイプに接触して前記燃焼部上部継手および燃焼部下部継手を燃焼部パイプに固定させることを特徴とする請求項３記載の空気ハイブリッドロケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】    本発明は、空気ハイブリッドロケットに関する。
【背景技術】
【０００２】  従来のハイブリッドモデルロケットは、酸化剤に、亜酸化窒素、酸素、あるいは過酸化水素を使っているため、ハイブリッドロケットの飛しょう実験には、その酸化剤や、酸化剤を貯蔵するためのタンク、そして調圧弁の事前準備が必要であり、容易に実験することが困難であった。【０００３】  また、ハイブリッドモデルロケットの燃焼部内部は、６ｋｇ／ｃｍ２以上の高圧になるため、燃焼部本体とノズル部品の結合は、雄ねじと雌ねじの結合か、あるいはフランジを用いた結合によってなされており、ロケット飛しょう実験の事前に、燃焼部とノズル部品のねじ切り、フランジ作成、そしてオーリング溝作成等の複雑な機械工作が必要であり、飛しょう実験のたびに燃焼部を交換する際は、容易に繰り返し実験することが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１７５２３５号公報
【特許文献２】特開２０１５−０１００２０号公報
【特許文献３】実開平０６−００１９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  上記の問題点を解決するため、特別な機材の準備や、複雑なロケット燃焼部の加工なしに繰り返しハイブリッドロケットの飛しょう実験を、安全かつ容易にできるようにする必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  請求項１によれば、該空気ハイブリッドロケットは、ペットボトルを利用した空気を保持するための圧力タンクと、その圧力タンクに接続された可燃性プラスチックとマグネシウムテープが設置された燃焼部と、燃焼部内を通り圧力タンク内に空気を供給するための可燃性プラスチック製の空気供給パイプと、燃焼部下端に接続されたロケットノズルと、燃焼部内の空気供給パイプの外側に設けられる点火コイルと、燃焼部外から点火コイルに通電する点火導線からなり、火薬類を全く使用せずに、点火コイルに接続された点火導線に電流を流すことにより点火コイルが加熱され、その後マグネシウムテープが燃焼し、空気供給パイプが融解すると、同時に圧力タンク内の空気が燃焼部内部に噴出し、プラスチックの内面が燃焼し、ノズルから火炎を噴出しながら打出される。【０００７】  請求項２によれば、該空気ハイブリッドロケットの燃焼部は、燃焼部外部部品と燃焼部内部部品からなり、該燃焼部外部部品は、燃焼部本体と、その上部に燃焼部上部継手、その下部に燃焼部下部継手を設けてある。【０００８】  請求項３によれば、該空気ハイブリッドロケットの燃焼部外部部品は、ロケットからのガス漏れを防ぐため、円筒状の燃焼部パイプとスリーブリングとオーリングによって構成される。【０００９】  請求項４によれば、前記燃焼部上部継手および燃焼部下部継手に設けられた継手固定ねじの先端はいずれも前記燃焼部本体の燃焼部パイプに接触して前記燃焼部上部継手および燃焼部下部継手を燃焼部パイプに固定させる。
【発明の効果】
【００１０】  以上、説明したように、本発明によれば、亜酸化窒素、酸素、あるいは過酸化水素等の特別な酸化剤を使用せずに、かつ火薬類を全く使用せずに、酸化剤に加圧空気、燃料にマグネシウムテープと可燃性プラスチックを用いた空気ハイブリッドロケットであるため、圧力タンクに空気を入れる自転車用の空気入れ等があれば特別な機材の準備や複雑な燃焼部の加工なしに容易にハイブリッドロケットの飛しょう実験をどこでも行うことができる。【００１１】  請求項２によれば、燃焼部を燃焼部上部継手と燃焼部下部継手によって、燃料の装着や分解や部品交換が容易にでき、ロケット飛しょう実験を安全に繰り返し行うことができるため、ロケット教育体験教材としても利用することもできる。【００１２】  プラスチックパイプ製品あるいはプラスチック棒製品の外径の公差は、一般的に数％存在し、プラスチック製品の外径のばらつきが大きいが、請求項３によれば、スリーブリングの内径を変えるだけで、プラスチック外径の製造誤差に容易に対応することができる。【００１３】  請求項４によれば、燃焼器本体のオーリングを損傷することなく燃焼部上部継手と燃焼部下部継手に差し込むことができ、継手固定ねじを利用し燃焼部上部継手と燃焼部下部継手を燃焼部本体に固定でき，スリーブリングの厚みを利用し、ロケット燃焼時の圧力による燃焼部上部継手と燃焼部下部継手の燃焼部本体からの離脱を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】  本発明の空気ハイブリッドモデルロケットの概略図
【図２】  図１のロケットが飛しょうしている様子を示す状態図
【図３】  図１のロケットの燃焼部を示す斜視図
【図４】  図３の燃焼部の中の燃焼部外部部品の斜視図
【図５】  図３の燃焼部の中の燃焼部内部部品の斜視図
【図６】  図４の燃焼部外部部品より継手固定ねじをゆるめ燃焼部上部継手と下部継手はずした斜視図
【図７】  図６の燃焼部本体よりスリーブリングとオーリングをはずした斜視図
【図８】  燃焼部上部継手の拡大断面図
【図９】  図４の燃焼部外部部品上部の拡大側面図と拡大断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】  図１は、本発明の空気ハイブリッドロケットの基本形態である。図１のロケットは、ロケットノーズ１、飲料用ペットボトルを利用した圧力タンク２、ペットボトルキャップ３、推力を発生する燃焼部４からなり、その燃焼部４は、燃焼ガスが噴出するノズル５、燃料を着火させるための点火導線６、空気供給パイプ７からなるロケットである。
【００１６】  図２は、図１のハイブリッドロケットが飛しょうしている状態である。点火後、図１のロケットは、図１の点火導線６と図１の空気供給パイプ７をノズル５から放出し、図２の火炎８を伴いロケットは飛しょうする。
【００１７】  図３は、図１の燃焼部４の斜視図である。図３の燃焼部は、図４の燃焼部外部部品と図５の燃焼部内部部品に分離できる。
【００１８】  図４の燃焼部外部部品は、燃焼部上部継手９、プラスチック製の燃焼部本体１０、燃焼部下部継手１１からなり、燃焼部本体１０の内面は、可燃性プラスチックであり、ロケット燃料となる。
【００１９】  図５の燃焼部内部部品は、ペットボトルキャップ３、接続継手１２、点火コイル１３、マグネシウムテープ１４、点火導線６、空気供給パイプ７からなる。
【００２０】  図５の接続継手１２は、ペットボトルキャップ３とボルトでつながれ、それらの中心には空気が通る穴が開いており、その穴は空気供給パイプ７につながっている。
【００２１】  図５の点火導線６の先には、ニクロム線の点火コイル１３が接続され、その周囲にはマグネシウムテープ１４が設置されている。マグネシウムテープ１４は，図４の燃料部本体１０のプラスチックの助燃材の機能を有し、かつロケット燃料にもなる。図５の空気供給パイプ７は、ポリウレタン等の可燃性の材質である。
【００２２】  マグネシウムテープ１４は、幅３ｍｍ、厚み０．３ｍｍ程度のものであれば、貯蔵に関しても比較的安全であり、空気ハイブリッドロケットの燃料としても使え、空気ハイブリッドロケットを教材として使用する場合好ましい。
【００２３】  図５の接続継手１２の外部には雄ねじが切られており、図４の燃焼部上部継手９の雌ねじに螺合させることで図３の燃焼部となる。
【００２４】  図６は、燃焼部上部継手９の継手固定ねじ１５と燃焼部下部継手１１の継手固定ねじ１６をゆるめ、燃焼部上部継手９と燃焼部下部継手１１を燃焼部本体１０からはずした斜視図である。
【００２５】  図７は、図６の燃焼部本体１０の分解図であり、燃焼部上部のスリーブリング１７、オーリング１８、スリーブリング１９、燃焼部パイプ２０、燃焼部下部のスリーブリング２１、オーリング２２、スリーブリング２３からなる。
【００２６】  図７の燃焼部パイプ２０は、軽量化のために可燃性プラスチックであり、燃焼圧力に耐えられ安全であるが、薄肉金属パイプ内に可燃性プラスチックを挿入しても同様な形態は得られる。
【００２７】  図７のスリーブリング１７、スリーブリング１９、スリーブリング２１、スリーブリング２３は、それらのスリーブリングの内径が燃焼部パイプ２０の外径に等しく、それらのスリーブリングの外径が、オーリング外径よりわずかに小さい金属製あるいはプラスチック製のパイプである。燃焼実験前に、すべてのスリーブリングをオーリング１８、２２が入るスペースを開けて接着剤で燃焼部パイプ２０に固定し、接着剤が硬化した後、オーリング１８と２２をつけると、図６の燃焼部本体１０となる。
【００２８】  図６の燃焼部上部継手９と燃焼部下部継手１１を、図６燃焼部本体１０の上部と下部にそれぞれ差し込み、図６の継手固定ねじ１５と継手固定ねじ１６を締め、継手９と１１を燃焼部本体１０に固定すると図４の燃焼部外部部品となる。
【００２９】  なお、図６の燃焼部上部継手９の断面図は、図８であり、図８の内径Ｄ１は、オーリングを使用するためのオーリング規格寸法に近い内径であり、高圧ガスの流失を防ぐためにオーリング外径よりもわずかに小さい。図８の燃焼部上部継手の差し込み口の内径Ｄ２は、ほぼオーリング外径に等しい。図６の燃焼部下部継手１１の断面も同様である。
【００３０】  図８の継手９の内径Ｄ２は、オーリング１８の外径とほぼ等しいため、図９のように燃焼部パイプ２０を差し込む際、図８の継手固定ねじ穴２４によるオーリングの損傷なしに燃焼部パイプ２０を図９のように燃焼部上部継手９の内部に挿入できる。燃焼部上部継手９の内径Ｄ１は，オーリングの外径よりわずかに小さいため、図９のように燃焼部パイプ２０を燃焼部上部継手９の奥まで差し込むとオーリング１８の断面は円形から、図９のように変形し燃焼部パイプの燃焼ガスの流失を防ぐ。
【００３１】  図９の継手固定ねじ１５を、図９の燃焼部パイプ２０に接触して固定されるまで締めると、スリーブリング１９の外径より内側に入るため、燃焼時に燃焼部上部継手と燃焼部下部継手は、燃焼部本体から抜けないようになる。
【００３２】  図４の燃焼部上部継手９の上部には雌ねじが切ってあり，図５の接続継手１２は雄ねじが切ってある。図５の燃焼部内部部品を図４の燃焼部外部部品内に上から挿入し、図５の接続継手１２の雄ねじを図４の燃焼部上部継手９の上部の雌ねじにねじ込むと、図３の燃焼部となる。
【００３３】  図３の燃焼部のペットボトルキャップ３は、清涼飲料用のペットボトルキャップであり、ペットボトルキャップ３内側の雌ねじに、図１の圧力タンク２のペットボトルの口の雄ねじをねじ込むと、最終的に図１になる。
【００３４】  ロケット発射前には、図１の空気供給パイプ７から圧縮空気を圧力タンク２に供給し、設定圧力に到達したら、バルブ（図示しない）を締め、その後、点火導線６に電流を流すことにより、図５の点火コイル１３を赤熱させる。その際、点火コイル１３に接するマグネシウムテープおよび空気供給パイプ７が燃焼し、空気が噴出すると同時に、図４の燃焼部の内面が燃焼し、推力を発生する。その後、ロケットは火炎を噴出しながら打ち出される。ロケットの平均推力および総推力は、圧力タンクの容積、圧力、および燃料の形状等を変えることによって容易に調節できる。
【００３５】  図７の円筒状の燃焼部パイプ１０は、主にプラスチック製であるが、プラスチックパイプの外径の公差は、数％存在し、プラスチックパイプの外径寸法のばらつきが大きい。プラスチックパイプの外径に合わせた内径の異なるスリーブリングを用意することにより、多くのプラスチックパイプに簡単に対応でき、このスリーブリングとオーリングによって燃焼ガスの流失を防ぎ、ロケットの打ち上げ実験をくりかえし容易に実施可能となる。
【符号の説明】
【００３０】１    ロケットノーズ
２    圧力タンク
３    ペットボトルキャップ
４    燃焼部
５    ノズル
６    点火導線
７    空気供給パイプ
８    火炎
９    燃焼部上部継手
１０  燃焼部本体
１１  燃焼部下部継手
１２  接続継手
１３  点火コイル
１４  マグネシウムテープ
１５  継手固定ねじ
１６  継手固定ねじ
１７  スリーブリング
１８  オーリング
１９  スリーブリング
２０  燃焼部パイプ
２１  スリーブリング
２２  オーリング
２３  スリーブリング
２４  継手固定ねじ穴
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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