(57)【要約】【課題】小型軽量化とともに艤装の自由度を高められ、さらには、安全性を向上させることができるようにする。【解決手段】本発明は、発射装置Ｂから発射される飛翔体Ｃに積載した火薬５１を起爆するための起爆システムにおいて、上記飛翔体Ｃには、火薬５１を起爆するためのイニシエータ５０と、発射後の所定のタイミングで、火薬５１を起爆するための起爆信号を点火回路４０に向けて無線送信する起爆回路３０と、起爆用の電力を蓄電する蓄電体４５を有し、起爆回路３０から無線送信された起爆信号により、蓄電体４５をイニシエータ５０に接続して点火する点火回路４０とを配する一方、発射装置Ｂには、これに搭載した飛翔体Ｃの蓄電体４５に給電するための電源部１０と、飛翔体Ｃを発射する直前に、電源部１０から蓄電体４５への給電を行う給電回路２０を配している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発射装置から発射される飛翔体に積載した火薬を起爆するための起爆システムにおいて、
上記飛翔体には、
火薬を起爆するためのイニシエータと、
発射後の所定のタイミングで、火薬を起爆するための起爆信号を点火回路に向けて無線送信する起爆回路と、
起爆用の電力を蓄電する蓄電体を有し、起爆回路から無線送信された起爆信号により、蓄電体をイニシエータに接続して点火する点火回路とを配する一方、
発射装置には、これに搭載した飛翔体の蓄電体に給電するための電源部と、飛翔体を発射する直前に、電源部から蓄電体への給電を行う給電回路を配していることを特徴とする起爆システム。
【請求項２】
起爆回路は、発射後の所定のタイミングで、起爆信号を出力する信号出力部と、その起爆信号を点火回路に向けて無線送信する無線送信部とを有することを特徴とする請求項１に記載の起爆システム。
【請求項３】
発射装置から発射される飛翔体に積載した火薬を起爆するための起爆システムにおいて、
上記飛翔体には、
火薬を起爆するためのイニシエータと、
外部から無線送信された起爆信号を無線受信し、その受信した起爆信号を点火回路に向けて無線送信する起爆回路と、
起爆用の電力を蓄電する蓄電体を有し、起爆回路から無線送信された起爆信号により、蓄電体をイニシエータに接続して点火する点火回路とを配する一方、
発射装置には、これに搭載した飛翔体の蓄電体に給電するための電源部、発射後の所定のタイミングで、火薬を起爆するための起爆信号を飛翔体に向けて無線送信する発射装置側無線送信部と、飛翔体を発射する直前に、電源部から蓄電体への給電を行う給電回路とを配していることを特徴とする起爆システム。
【請求項４】
起爆回路は、起爆信号を無線受信する起爆信号無線受信部と、その受信した起爆信号を無線受信部に向けて無線送信する無線送信部とを有することを特徴とする請求項３に記載の起爆システム。
【請求項５】
点火回路は、無線送信部から無線送信された起爆信号を受信する無線受信部と、無線受信部で受信した起爆信号により、蓄電体をイニシエータに電気的に接続する接続回路とを有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の起爆システム。
【請求項６】
発射装置には、誘導起電力を生じさせるための発射装置側コイル部を配置し、かつ、飛翔体には、発射装置側コイル部と対となる飛翔体側コイル部を配設していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の起爆システム。
【請求項７】
蓄電体は、スーパーキャパシタであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の起爆システム。
【請求項８】
飛翔体に配した無線送信部と無線受信部は、ブルートゥース技術により起爆信号を送受信することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の起爆システム。
【請求項９】
飛翔体に、この飛翔体の飛翔に伴う加速度を検知する加速度計と、当該加速度の検知により、誤動作を防止するための誤動作防止回路を設けたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の起爆システム。
【請求項１０】
電源部は、直流電源と、ＤＣ‐ＡＣコンバータとを有していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の起爆システム。
【請求項１１】
Ｎ段式の飛翔体に積載した火薬を起爆するための起爆システムにおいて、
火薬を積載したＮ段目の飛翔体に、
火薬を起爆するためのイニシエータと、
切り離された後の所定のタイミングで、火薬を起爆するための起爆信号を点火回路に向けて無線送信する起爆回路と、
起爆用の電力を蓄電する蓄電体を有し、起爆回路から無線送信された起爆信号により、蓄電体をイニシエータに接続して点火する点火回路とを配する一方、
Ｎ−１段目の飛翔体に、Ｎ段目の飛翔体の蓄電体に給電するための電源部と、Ｎ段目の飛翔体を切り離す直前に、電源部から蓄電体への給電を行う給電回路を配していることを特徴とする起爆システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発射装置から発射される例えばミサイル等の飛翔体に搭載した火薬を起爆するための起爆システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の起爆システムとして、宇宙機搭載機器の火工品点火回路の名称で特許文献１に開示されたものがある。
特許文献１に記載されている宇宙機搭載機器の火工品点火回路は、複数のバッテリを直列に接続してなるバッテリ組立から、火工品に与える点火電力を得るものであり、その火工品に供給する点火電力を、バッテリ組立を構成する複数のバッテリ間から選択的に取り出すようにしたものである。
【特許文献１】特開２００１−２６０９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、引用文献１に記載されたものは、添付されている図１，２に示すように、複数のバッテリを搭載しているので、重量化を回避できないものである。
【０００４】
また、点火リレーを作動させるために、点火コマンド信号が入力されるようになっているが、点火コマンド信号を点火リレーに出力するための結線をしなければならず、そのために艤装の自由度の低下を招いている。
【０００５】
さらに、火工品、エネルギ源であるバッテリ、及び点火回路相互が密接した配置関係になっており、この配置関係においての保管は、安全性の観点から必ずしも好ましいものではない。
【０００６】
そこで本発明は、小型軽量化とともに艤装の自由度を高められ、さらには、安全性を向上させることができる起爆システムの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明は、発射装置から発射される飛翔体に積載した火薬を起爆するための起爆システムにおいて、上記飛翔体には、火薬を起爆するためのイニシエータと、発射後の所定のタイミングで、火薬を起爆するための起爆信号を点火回路に向けて無線送信する起爆回路と、起爆用の電力を蓄電する蓄電体を有し、起爆回路から無線送信された起爆信号により、蓄電体をイニシエータに接続して点火する点火回路とを配する一方、発射装置には、これに搭載した飛翔体の蓄電体に給電するための電源部と、飛翔体を発射する直前に、電源部から蓄電体への給電を行う給電回路を配した構成のものである。
【０００８】
また、発射装置から発射される飛翔体に積載した火薬を起爆するための起爆システムにおいて、上記飛翔体には、火薬を起爆するためのイニシエータと、外部から無線送信された起爆信号を無線受信し、その受信した起爆信号を点火回路に向けて無線送信する起爆回路と、  起爆用の電力を蓄電する蓄電体を有し、起爆回路から無線送信された起爆信号により、蓄電体をイニシエータに接続して点火する点火回路とを配する一方、発射装置には、これに搭載した飛翔体の蓄電体に給電するための電源部、発射後の所定のタイミングで、火薬を起爆するための起爆信号を飛翔体に向けて無線送信する発射装置側無線送信部と、飛翔体を発射する直前に、電源部から蓄電体への給電を行う給電回路とを配した構成にしてもよい。
【０００９】
さらに、Ｎ段式の飛翔体に積載した火薬を起爆するための起爆システムにおいて、火薬を積載したＮ段目の飛翔体に、  火薬を起爆するためのイニシエータと、切り離された後の所定のタイミングで、火薬を起爆するための起爆信号を点火回路に向けて無線送信する起爆回路と、起爆用の電力を蓄電する蓄電体を有し、起爆回路から無線送信された起爆信号により、蓄電体をイニシエータに接続して点火する点火回路とを配する一方、Ｎ−１段目の飛翔体に、Ｎ段目の飛翔体の蓄電体に給電するための電源部と、Ｎ段目の飛翔体を切り離す直前に、電源部から蓄電体への給電を行う給電回路を配した構成にしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、発射装置側に電源部を、また、飛翔体側に、発射装置側の電源部によって電力の充電を行われる蓄電体を配するとともに、起爆回路と点火回路との間の起爆信号の送受信を無線により行っているので、軽量化、小型化、艤装の自由度を高められるとともに、安全性を向上させることができる。
【００１１】
さらに、Ｎ段式の飛翔体に積載した火薬を起爆するための起爆システムにおいて、  火薬を積載したＮ段目の飛翔体に、  火薬を起爆するためのイニシエータと、切り離された後の所定のタイミングで、火薬を起爆するための起爆信号を点火回路に向けて無線送信する起爆回路と、起爆用の電力を蓄電する蓄電体を有し、起爆回路から無線送信された起爆信号により、蓄電体をイニシエータに接続して点火する点火回路とを配する一方、Ｎ−１段目の飛翔体に、Ｎ段目の飛翔体の蓄電体に給電するための電源部と、Ｎ段目の飛翔体を切り離す直前に、電源部から蓄電体への給電を行う給電回路を配した構成にしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第一の実施形態に係る起爆システムの回路構成を示すブロック図である。
【００１３】
本発明の第一の実施形態に係る起爆システムＡ１は、発射装置Ｂに電源部１０と給電回路２０を、また、ミサイル等の飛翔体Ｃ側に起爆回路３０、点火回路４０及びイニシエータ５０を配している。
【００１４】
まず、発射装置Ｂについて説明する。
発射装置Ｂは、これに搭載した単発又は複数発の飛翔体（以下、単に「ミサイル」という。）Ｃを発射できるものであり、ＶＨＦ無線や光ファイバ等により通信リンク・ターミナル（ＤＬＴ）を通して図示しない射撃管制装置に接続されて制御されるようになっている。
【００１５】
電源部１０は、本発射装置Ｂに搭載したミサイルＣに配されている後述する蓄電体４５に、起爆用の電力を給電するためのものであり、直流電源１１、ＤＣ‐ＡＣコンバータ１２、及び誘導起電力を利用した給電を行うための発射装置側コイル部１３とが配設されている。
【００１６】
本実施形態において示すＤＣ‐ＡＣコンバータ１２は、パルス波のデューティー比を変化させて変調するパルス幅変調回路（ＰＷＭ）を採用している。これにより、蓄電体４５の種類に応じた周波数に対応できるようにしているが、他の変調方式であってもよい。
また、電源部としては、上記した直流電源を用いたものに限らず、交流電源を用いた構成にすることもできる。
【００１７】
給電回路２０は、ミサイルＣを発射する直前に、電源部１０からミサイルＣへの給電を行うものであり、上記した直流電源１１とＤＣ‐ＡＣコンバータ１２との間の配線に設けたオン／オフスイッチ２１と、このオン／オフスイッチ２１をオン操作するスイッチ切替え回路２２とを有するものであり、オン／オフスイッチ２１をオン操作することにより、電源部１０から蓄電体４５に起爆用の電力を給電するようになっている。
なお、本実施形態における「給電」は「充電」と同義であり、また、「蓄電体」を「充電体」と言い換えることもできる。
また、「起爆用の電力」は、後記するイニシエータ５０のスクイブ５２を点火するために必要十分なものであり、従ってまた、蓄電体４５の容量も当該電力を蓄電できる程度のものである。
【００１８】
本実施形態においては、上記射撃管制装置（図示しない）から送信される給電開始信号の入力により、オン／オフスイッチ２１をオン操作するようになっている。
「ミサイルＣを発射する直前」とは、蓄電体４５を例えばスーパーキャパシタとした場合、その放電特性を考慮して例えば発射数十秒前のことを想定している。
すなわち、ミサイルＣを保管しているときに、蓄電体４５が蓄電されていないようにしている。
【００１９】
次にミサイルＣについて説明する。
本実施形態において示す起爆回路３０は、直流電源３１、シーケンス回路３２及び無線送信部３３を有して構成されている。
【００２０】
起爆回路３０は、発射後の所定のタイミングで、イニシエータ５０の火薬５１を起爆するための起爆信号を出力する機能を有するものである。
「発射後の所定のタイミング」は、例えばタイマ回路（図示しない）により、発射から所定の時間が経過したときである。
【００２１】
無線送信部３３は、シーケンス回路３２から出力された起爆信号を、点火回路４０の無線受信部４１に向けて無線送信する機能を有するものである。
本実施形態においては、ブルートゥース技術を利用したものであり、また、技術的に成熟した市販に係るものを使用することにより、信頼性を高めている。
また、ブルートゥース技術を利用することにより、起爆回路３０と点火回路４０との間に障害物があっても通信を行えるので、内部の艤装を制限することがない。換言すると、艤装の自由度を向上させることができる。
【００２２】
点火回路４０は、無線受信部４１、加速度計４２、点火スイッチ４３，４３、安全スイッチ４４，４４、蓄電体４５、及び飛翔体側コイル部４６を有して構成されている。
点火スイッチ４３，４３と安全スイッチ４４，４４は、蓄電体４５とイニシエータ５０との配線間に配設されている。
【００２３】
無線受信部４１は、上記した無線送信部３３から無線送信された起爆信号を受信するものであり、これには、起爆信号の受信により、点火スイッチ４３，４３をオン操作するスイッチ操作回路（図示しない）が組み込まれている。
【００２４】
加速度計４２は、ミサイルＣの飛翔に伴って生じる加速度を検知するものであり、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）型のものを採用している。ＭＥＭＳは、回路を一つのシリコン基板、ガラス基板、有機材料等の上に集積化したデバイスであり、小型，軽量化を図る上で有利である。
【００２５】
また、この加速度計４２には、安全スイッチ４４，４４をオン操作するスイッチ操作回路（図示しない）が組み込まれている。
すなわち、発射後における加速度の検知により、安全スイッチ４４，４４をオン操作するようになっている。
本実施形態においては、加速度計４２と、安全スイッチ４４，４４とにより、誤動作を防止するための誤動作防止回路４７を構成している。これにより、例えば発射装置Ｂに搭載しているときに、誤って点火スイッチ４３，４３がオン操作された場合にも、誤って起爆することを防止できる。
【００２６】
本実施形態において示す蓄電体４５は所謂スーパーキャパシタであり、このスーパーキャパシタを採用することにより、急速な充電を行うことができるとともに、小型，軽量化を図ることができる。
なお、蓄電体としては、上記スーパーキャパシタに限るものではなく、一般の二次電池を採用することもできる。
【００２７】
以上の構成からなる起爆システムの動作について説明する。
ミサイルＣを発射するときには、発射信号に先立って射撃管制装置側から発射装置Ｂに送信される給電開始信号により、発射の直前において、スイッチ切替え回路２２によりオン／オフスイッチ２１がオン操作される。
これにより、直流電源１１の直流電流がＤＣ‐ＡＣコンバータ１２によって交流電流に変換され、発射装置側コイル部１３，飛翔体側コイル部４６を介して蓄電体４５に電力が給電される。
【００２８】
その後に送信された発射信号によりミサイルＣが発射され、飛翔に伴う加速度が加速度計４２によって検知されると、安全スイッチ４４，４４がオン操作される。
そして、所定の時間が経過すると、シーケンス回路３２から起爆信号が出力される。この起爆信号は、無線送信部３３を介して点火回路４０の無線受信部４１に向けて無線送信される。
【００２９】
点火回路４０の無線受信部４１が起爆信号を受信すると、点火スイッチ４３，４３がオン操作され、蓄電体４５の起爆用の電力がイニシエータ５０のスクイブ５２に供給されて起爆する。
【００３０】
上述した本発明の第一の実施形態によれば、次の効果を得ることができる。
・発射装置側に電源部を、また、飛翔体側に、発射装置側の電源部によって電力を給電される蓄電体を配するとともに、起爆回路と点火回路との間の起爆信号の送受信を無線により行っているので、軽量化、小型化、艤装の自由度を高められるとともに、安全性を向上させることができる。
【００３１】
・発射装置に配置した発射装置側コイル部と、飛翔体に配置した飛翔体側コイル部とにより、誘導起電力を利用した充電を行っているので、給電のための結線を行う必要がなく、非接触での給電を行うことができる。これにより、発射準備を簡素化できる。
【００３２】
・蓄電体としてスーパーキャパシタを採用しているので、急速な充電を行うことができるとともに、小型，軽量化を図ることができる。これにより、発射準備に要する時間を短縮することができる。
・飛翔体に配した無線送信部と無線受信部は、ブルートゥース技術により起爆信号を送受信しているので、起爆回路と点火回路との間に障害物があっても通信をすることができるので、内部の艤装を制限することがない。
・飛翔体に、誤動作防止回路を設けているので、不時に起爆することを防止できる。
・電源部を、直流電源と、パルス幅変調回路とを有して構成しているので安価である。
【００３３】
次に、本発明の第二の実施形態に係る起爆システムについて、図２を参照して説明する。図２は、本発明の第二の実施形態に係る起爆システムの回路構成を示すブロック図である。なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
【００３４】
本発明の第二の実施形態に係る起爆システムＡ２は、飛翔体Ｃに、上記の実施形態とは異なる構成の起爆回路３０Ａ、点火回路４０及びイニシエータ５０を配する一方、発射装置Ｂに、起爆信号出力部６０、発射装置側無線送信部７０、電源部１０、給電回路２０を配した構成になっている。
【００３５】
発射装置Ｂに配した起爆信号出力部６０は、発射後の所定のタイミングで火薬を起爆するための起爆信号を出力する機能を有するものであり、上記したシーケンス回路３２に相当している。
発射装置側無線送信部７０は、起爆信号出力部６０から出力された起爆信号を起爆回路３０Ａに向けて無線送信する機能を有するものである。
【００３６】
起爆回路３０Ａは、上記した発射装置側無線送信部７０から無線送信された起爆信号を無線受信する機能を有する起爆信号無線受信部８０と、無線送信部３３とを有して構成されている。
【００３７】
以上の構成からなる起爆システムの動作について説明する。
ミサイルＣを発射するときには、発射信号に先立って射撃管制装置側から発射装置Ｃに送信される給電開始信号により、発射の直前において、スイッチ切替え回路２２によりオン／オフスイッチ２１がオン操作される。
これにより、直流電源１１の直流電流がＤＣ‐ＡＣコンバータ１２によって交流電流に変換され、発射装置側コイル部１３，飛翔体側コイル部４６を介して蓄電体４５に電力が給電される。
【００３８】
その後、発射信号によりミサイルＣが発射され、飛翔に伴う加速度が加速度計４２によって検知されると、安全スイッチ４４，４４がオン操作される。
そして、所定の時間が経過すると、起爆信号出力部６０から起爆信号が出力される。この起爆信号は、発射装置側無線送信部７０を介してミサイルＣに向けて無線送信される。
【００３９】
発射装置Ｂから無線送信された起爆信号を、ミサイルＣの起爆信号無線受信部８０が受信すると、その起爆信号を無線送信部３３を介して、点火回路４０の無線受信部４１に向けて無線送信する。
【００４０】
そして、点火回路４０の無線受信部４１が起爆信号を受信すると、点火スイッチ４３，４３がオン操作され、蓄電体４５に蓄電されている起爆用の電力がイニシエータ５０のスクイブ５２に供給されて起爆する。
【００４１】
上述した発明によれば、本発明の第一の実施形態で得られる効果に加え、火薬を起爆するための起爆信号を発射後の所定のタイミングで無線出力する起爆信号出力部を発射装置に配しているので、各ミサイル毎にタイミング設定を行う必要がない。
【００４２】
上述した実施形態においては、発射装置から発射される飛翔体に積載した火薬を起爆するための起爆システムを例として説明したが、Ｎ段式の飛翔体に積載した火薬を起爆するための起爆システムに適用することができる。
【００４３】
すなわち、火薬を積載したＮ段目の飛翔体に、火薬を起爆するためのイニシエータと、切り離された後の所定のタイミングで、火薬を起爆するための起爆信号を点火回路に向けて無線送信する起爆回路と、起爆用の電力を蓄電する蓄電体を有し、起爆回路から無線送信された起爆信号により、蓄電体をイニシエータに接続して点火する点火回路とを配する一方、Ｎ−１段目の飛翔体に、Ｎ段目の飛翔体の蓄電体に給電するための電源部と、Ｎ段目の飛翔体を切り離す直前に、電源部から蓄電体への給電を行う給電回路を配していることを特徴とした構成であり、具体的には次のとおりである。
【００４４】
図３は、本発明の第三の実施形態に係る起爆システムの回路構成を示すブロック図である。なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
【００４５】
本発明の第三の実施形態に係る起爆システムＡ３は、一段目の飛翔体であるロケットＤに電源部１０と給電回路２０を、また、二段目の飛翔体であるロケットＥに起爆回路３０、点火回路４０及びイニシエータ５０を配した構造のものである。
【００４６】
給電回路２０は、二段目のロケットＥを切り離す直前に、電源部１０から二段目のロケットＥへの給電を行うものであり、上記した直流電源１１とＤＣ‐ＡＣコンバータ１２との間の配線に設けたオン／オフスイッチ２１と、このオン／オフスイッチ２１をオン操作するスイッチ切替え回路２２とを有するものであり、オン／オフスイッチ２１をオン操作することにより、電源部１０から蓄電体４５に起爆用の電力を給電するようになっている。
本実施形態においては、切離し信号に先立って送信される給電開始信号の入力により、オン／オフスイッチ２１をオン操作するようになっている。
【００４７】
なお、本発明は上述した実施形態に限るものではなく、次のような変形実施が可能である。
・上述した実施形態においては、蓄電体としてスーパーキャパシタを採用した例について説明したが、これに替えて二次電池等を採用することができる。
・図３において、図１において説明した構成を二段式のロケットに適用した構成について説明したが、図２において説明した構成を適用してもよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る起爆システムの回路構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第二の実施形態に係る起爆システムの回路構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第三の実施形態に係る起爆システムの回路構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０            電源部
１１            直流電源
１２            ＤＣ‐ＡＣコンバータ
１３            発射装置側コイル部
２０            給電回路
３０，３０Ａ    起爆回路
３３            無線送信部
４５            蓄電体
４０            点火回路
４１            無線受信部
４２            加速度計
４６            飛翔体側コイル部
４７            誤動作防止回路
５０            イニシエータ
５１            火薬
６０            起爆信号出力部
７０            発射装置側無線送信部
８０            起爆信号無線受信部
Ａ１〜Ａ３      起爆システム
Ｂ              発射装置
Ｃ              飛翔体
Ｄ              一段目のロケット（飛翔体）
Ｅ              二段目のロケット（飛翔体）
【図１】
2010048425.tif 000003
【図２】
2010048425.tif 000004
【図３】
2010048425.tif 000005