(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロケットモータ及びこのロケットモータの上段に分離可能に結合されるペイロードの間の段間部において、前記ロケットモータ側に機軸まわりに形成されたモータ側環状壁部と、前記ペイロード側に形成されて前記ロケットモータのモータ側環状壁部と対向するペイロード側環状壁部との間に設置される振動緩和装置であって、
前記モータ側環状壁部及びペイロード側環状壁部間において前記機軸方向に変形可能に挟持された変形手段と、
前記モータ側環状壁部及びペイロード側環状壁部間に配置されて、前記ペイロードの前記ロケットモータに対する姿勢を保ちつつ前記変形手段の機軸方向の変形のみを許容する姿勢維持手段を備え、
前記変形手段は、前記機軸方向に剪断変形可能とした弾性ゴム層を具備し、この弾性ゴム層の一方側は前記モータ側環状壁部に固定されると共に、他方側は前記ペイロード側環状壁部に固定され、
前記姿勢維持手段は、前記モータ側環状壁部に配置されるブロック状を成すモータ側規制体と、前記ペイロード側環状壁部に配置されて前記モータ側環状壁部のモータ側規制体と当接するブロック状を成すペイロード側規制体を具備し、前記モータ側規制体及びペイロード側規制体は、前記変形手段が機軸方向に変形する時点において、互いの姿勢変化を規制しつつ該機軸方向に摺動する
ことを特徴とする振動緩和装置。
【請求項２】
前記姿勢維持手段における前記モータ側規制体及びペイロード側規制体の各当接面には、固体潤滑面が形成されている請求項１に記載の振動緩和装置。
【請求項３】
前記姿勢維持手段は、前記モータ側環状壁部及びペイロード側環状壁部間において、円周方向に所定の間隔をもって複数配置される請求項１又は２に記載の振動緩和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロケットモータ（ロケットエンジンと称することもある）と、このロケットモータの上段に位置するペイロードとの間、所謂段間部に配置されて、ロケットモータからペイロードに伝わる振動及び衝撃を低減するのに利用される振動緩和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記した振動緩和装置としては、例えば、特許文献１に開示されているものがある。
この振動緩和装置は、チタニウム製の可撓性を有するブロックを複数個備えており、ロケットモータの上端と、このロケットモータの上段に位置するペイロードの下端との間の段間部において、上記複数個のブロックを円周方向に並べて配置して成っている。
【０００３】
上記ブロックは、所定の間隔をもって互いに平行配置された二本のビームを具備しており、これらのビームを上記段間部において放射方向に沿わせるようにして配置されている。
このブロックの一方のビームはロケットモータの上端側に固定され、他方のビームはペイロードの下端側に固定されるようになっており、二本のビームが互いに接近離間する方向に変形することによって、ロケットモータからペイロードに伝わる振動が低減されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】US6290183
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記した振動緩和装置にあっては、複数個のブロックが、いずれも二本の金属製ビームを放射方向に沿わせるようにして配置されているので、段間部に大きなスペースを必要とするという問題がある。
【０００６】
また、上記した振動緩和装置では、ブロックの二本の金属製ビームを互いに接近離間する方向に撓み変形させるようにしているので、機軸方向に変形し易いものの吸収し得るロケットモータ側の機軸方向の振動変位量は小さく、ペイロードに伝わる機軸方向の振動を十分に低減させることができるとは言い難い。加えて、二本の金属製ビームが機軸方向に変形し易くなっている分だけ、円周方向に並べて配置した複数個のブロック間に変形量の差が生じ易く、その結果、ペイロードが横倒れする（機軸に対して傾く）可能性がないとは言えないという問題があり、これらの問題を解決することが従来の課題となっていた。
【０００７】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、段間部のコンパクト化を実現したうえで、ロケットモータ側の機軸方向の振動変位を吸収することが可能であり、加えて、ペイロードが横倒れする虞を払拭することができる振動緩和装置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】
【０００８】
本発明の請求項１に係る発明は、ロケットモータ及びこのロケットモータの上段に分離可能に結合されるペイロードの間の段間部において、前記ロケットモータ側に機軸まわりに形成されたモータ側環状壁部と、前記ペイロード側に形成されて前記ロケットモータのモータ側環状壁部と対向するペイロード側環状壁部との間に設置される振動緩和装置であって、前記モータ側環状壁部及びペイロード側環状壁部間において前記機軸方向に変形可能に挟持された変形手段と、前記モータ側環状壁部及びペイロード側環状壁部間に配置されて、前記ペイロードの前記ロケットモータに対する姿勢を保ちつつ前記変形手段の機軸方向の変形のみを許容する姿勢維持手段を備え、前記変形手段は、前記機軸方向に剪断変形可能とした弾性ゴム層を具備し、この弾性ゴム層の一方側は前記モータ側環状壁部に固定されると共に、他方側は前記ペイロード側環状壁部に固定され、前記姿勢維持手段は、前記モータ側環状壁部に配置されるブロック状を成すモータ側規制体と、前記ペイロード側環状壁部に配置されて前記モータ側環状壁部のモータ側規制体と当接するブロック状を成すペイロード側規制体を具備し、前記モータ側規制体及びペイロード側規制体は、前記変形手段が機軸方向に変形する時点において、互いの姿勢変化を規制しつつ該機軸方向に摺動する構成としたことを特徴としており、この振動緩和装置の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【０００９】
本発明に係る振動緩和装置は、ロケットモータ及びペイロードを分離可能に結合する結合分離装置の近傍に配置され、ペイロードの切り離し後にはロケットモータとともに降下する。
【００１０】
本発明に係る振動緩和装置において、ロケットモータ側のモータ側環状壁部及びペイロード側のペイロード側環状壁部は互いに対向するが、ペイロード側環状壁部は、モータ側環状壁部に対して外側に位置していてもよいし内側に位置していてもよい。
【００１１】
ここで、変形手段としての弾性ゴム層は、１層でもよいし、２層ないしはそれ以上でもよく、例えば、弾性ゴム層が２層を成している場合には、弾性ゴム層の強度を増すために、層間に金属製シムを介在させることが望ましく、環状壁部と弾性ゴム層との間にも金属製シムを介在させることが望ましい。
【００１３】
この際、モータ側環状壁部に配置されるモータ側規制体及びペイロード側環状壁部に配置されるペイロード側規制体には、互いの姿勢変化を確実に規制するうえで、金属製のプレートやブロックを用いることが望ましく、金属材料としては、相互の機軸方向への摺動を阻害する錆の発生を抑えるために、ステンレスやアルミニウム合金を採用することが望ましい。
【００１４】
さらにまた、本発明の請求項２に係る振動緩和装置のように、前記姿勢維持手段における前記モータ側規制体及びペイロード側規制体の各当接面に、グラファイトや二硫化モリブデンやポリテトラフルオロエチレンなどの固体潤滑材をコーティングして成る固体潤滑面を形成したり、クロムメッキ処理を施して成る固体潤滑面を形成したりする構成とすることができる。
【００１５】
さらにまた、本発明の請求項３に係る振動緩和装置において、前記姿勢維持手段は、前記モータ側環状壁部及びペイロード側環状壁部間において、円周方向に所定の間隔をもって複数配置される構成としている。
【００１６】
この場合、ロケットモータの機軸に対するペイロードの姿勢をより確実に維持するようになすために、姿勢維持手段を３箇所以上に配置することが望ましく、例えば、２２．５°の間隔をおいて１６箇所に配置することができる。
【００１７】
本発明に係る振動緩和装置では、ロケットモータの作動時において、このロケットモータの振動がペイロードとの段間部に伝わると、変形手段が機軸方向に変形することで、上記振動による変位が吸収されるので、ペイロード側に伝わる振動が少なく抑えられることとなる。
【００１８】
このとき、姿勢維持手段がペイロードのロケットモータに対する姿勢を保ったまま、変形手段の機軸方向の変形のみを許容するので、ペイロードに伝わる機軸方向の振動を低減しつつ、ペイロードがロケットモータの機軸に対して傾く、すなわち、ペイロードが横倒れするのを阻止し得ることとなる。
【００１９】
また、弾性ゴム層を変形手段としているので、この弾性ゴム層が機軸方向に剪断変形することとなって、コンパクト化を図ったうえで、機軸方向の振動変位の吸収能力を高め得ることとなる。
【００２０】
さらに、互いに当接するモータ側規制体及びペイロード側規制体を姿勢維持手段としているので、変形手段の機軸方向の変形を妨げることなく、互いの姿勢変化を確実に規制し得ることとなり、この際、モータ側規制体及びペイロード側規制体の各当接面に、固体潤滑剤をコーティングするようになすと、変形手段の機軸方向の変形を円滑に行わせ得ることとなる。
【００２１】
さらにまた、姿勢維持手段を円周方向に所定の間隔をもって複数配置すれば、ペイロードが横倒れするのを確実に阻止し得ることとなる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の請求項１に係る振動緩和装置では、上記した構成としているので、ロケットモータ側からペイロードに伝わる振動を低減することができるのは勿論のこと、ペイロードが機軸に対して傾くのを防止することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００２３】
また、本発明の請求項１に係る振動緩和装置では、上記した構成としたから、段間部のコンパクト化を実現したうえで、ロケットモータ側の機軸方向の大きな振動変位をも吸収することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００２４】
さらに、本発明の請求項１及び２に係る振動緩和装置では、上記した構成としたため、ロケットモータ側からペイロードに伝わる振動を低減しつつ、ペイロードが機軸に対して傾くのを確実に防止することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００２５】
さらにまた、本発明の請求項３に係る振動緩和装置では、上記した構成としたから、ペイロードの横倒れを確実に防ぐことができるという非常に優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施例による振動緩和装置が設置される飛翔体段間部において該振動緩和装置の変形手段が配置されている部分を断面で示した半割側面説明図（ａ），図１（ａ）の飛翔体段間部において振動緩和装置の姿勢維持手段が配置されている部分の断面説明図（ｂ）及び振動緩和装置が設けられる飛翔体段間部の部分側面説明図（ｃ）である。
【図２】図１（ａ）に示した振動緩和装置における変形手段を構成する弾性ゴム層の拡大側面説明図（ａ）及び拡大横断面説明図（ｂ）である。
【図３】図１における振動緩和装置の姿勢維持手段を構成するモータ側規制体を示す平面説明図（ａ）及び側面説明図（ｂ）である。
【図４】図１における振動緩和装置の姿勢維持手段を構成するペイロード側規制体を示す平面説明図（ａ）及び側面説明図（ｂ）である。
【図５】図１における振動緩和装置の弾性ゴム層及び規制体の動作状態を示す引張り振動変位吸収時の斜視説明図（ａ），断面説明図（ｂ）及び圧縮振動変位吸収時の断面説明図（ｃ）である。
【図６】本発明の他の実施例による振動緩和装置の変形手段の拡大側面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１〜図５は、本発明の一実施例による振動緩和装置を示している。
図１（ａ）に部分的に示すように、この振動緩和装置１０は、飛翔体１のロケットモータ２及びこのロケットモータ２の上段に位置する衛星（ペイロード）３の間の段間部において、ロケットモータ２及び衛星３を分離可能に結合する結合分離装置（図示せず）の近傍に配置され、衛星３の切り離し後にはロケットモータ２とともに降下する。
【００２８】
この実施例において、振動緩和装置１０は、図１（ｂ），（ｃ）にも示すように、ロケットモータ２側に機軸Ｌまわりに形成されたモータ側環状壁部２ａと、衛星３側に形成されてロケットモータ２のモータ側環状壁部２ａと外周側で対向する衛星側環状壁部３ａとの間に設置されており、モータ側環状壁部２ａ及び衛星側環状壁部３ａ間において機軸Ｌ方向に変形可能に挟持された変形手段１１と、モータ側環状壁部２ａ及び衛星側環状壁部３ａ間に配置されて、衛星３のロケットモータ２に対する姿勢を保ちつつ変形手段１１の機軸Ｌ方向の変形のみを許容する姿勢維持手段１２を備えている。
【００２９】
上記変形手段１１は、図２にも示すように、ロケットモータ２の径方向に積層されて機軸Ｌ方向にそれぞれ剪断変形可能とした２層の弾性ゴム層１１in，１１outを具備しており、内側の弾性ゴム層１１inはモータ側環状壁部２ａに金属製シム１３を介して固定され、外側の弾性ゴム層１１outは衛星側環状壁部３ａに金属製シム１３を介して固定されている。
この場合、弾性ゴム層の強度を増すために、２層の弾性ゴム層１１in，１１outの層間にも金属製シム１３が介在されている。
【００３０】
姿勢維持手段１２は、モータ側環状壁部２ａに固定されたモータ側スライダ(モータ側規制体)１２inと、衛星側環状壁部３ａに固定されてモータ側スライダ１２inと当接する衛星側スライダ(ペイロード側規制体)１２outを備えている。
モータ側スライダ１２inは、図３に示すように、ブロック状を成しており、一方、衛星側スライダ１２outも、図４に示すように、ブロック状を成している。これらのスライダ１２in,１２outは、いずれもステンレスよりなっており、モータ側スライダ１２inの当接面にはポリテトラフルオロエチレンをコーティングして成る固体潤滑面１５が形成され、衛星側スライダ１２outの当接面にはクロムメッキ処理を施して成る固体潤滑面１６が形成されている。
【００３１】
これらのスライダ１２in,１２outは、ロケットモータ２からの振動変位が段間部に伝わって変形手段１１が機軸Ｌ方向に変形する時点で、互いの姿勢変化を規制しつつ機軸Ｌ方向に摺動する、すなわち、変形手段１１の機軸Ｌ方向の変形を許容しつつ衛星３の横倒れを防ぐようになっている。
【００３２】
この場合、変形手段１１である２層の弾性ゴム層１１in,１１outは、段間部において円周方向の複数箇所(この実施例では、２２．５°の間隔で１６箇所)に配置されていて、この複数箇所に配置された弾性ゴム層１１in,１１out間に姿勢維持手段１２のスライダ１２in,１２outが配置されている。
【００３３】
上記した振動緩和装置１０では、飛翔体１のロケットモータ２の作動時において、このロケットモータ２の振動が衛星３との段間部に伝わると、図５（ａ）に示すように、変形手段１１である２層の弾性ゴム層１１in,１１outが機軸Ｌ方向にそれぞれ変形することによって、図５（ｂ）に示す引張り振動変位ｘ（＋）や、図５（ｃ）に示す圧縮振動変位ｘ（−）がそれぞれ吸収されるので、衛星３側の共振周波数を制御し得ることとなって、衛星３側に伝わる振動を少なく抑え得ることとなる。
【００３４】
このとき、姿勢維持手段１２のスライダ１２in,１２outが、互いの姿勢変化を規制しつつ機軸Ｌ方向に摺動するので、すなわち、衛星３のロケットモータ２に対する姿勢を保ったまま、２層の弾性ゴム層１１in,１１outの機軸Ｌ方向の変形のみを許容するので、衛星３に伝わる機軸Ｌ方向の振動を低減しつつ、衛星３が横倒れするのを阻止し得ることとなる。
【００３５】
この実施例では、ロケットモータ２の径方向に積層されて機軸Ｌ方向に剪断変形可能とした２層の弾性ゴム層１１in,１１outを変形手段１１としているので、両弾性ゴム層１１in,１１outがそれぞれ機軸Ｌ方向に剪断変形することとなり、その結果、コンパクト化を図ったうえで、機軸Ｌ方向の振動変位の吸収能力を高め得ることとなる。
【００３６】
また、この実施例では、互いに当接するモータ側スライダ１２in及び衛星側スライダ１２outを姿勢維持手段１２としているので、２層の弾性ゴム層１１in,１１outの機軸Ｌ方向の各変形を妨げることなく、互いの姿勢変化を確実に規制し得ることとなる。
加えて、これらのモータ側スライダ１２in及び衛星側スライダ１２outの各当接面に、固体潤滑面１５，１６をそれぞれ形成しているので、２層の弾性ゴム層１１in,１１outの機軸Ｌ方向の変形を円滑に行わせ得ることとなる。
【００３７】
さらに、この実施例において、２層の弾性ゴム層１１in,１１outを２２．５°の間隔をもって１６箇所に配置したうえで、これらの複数の弾性ゴム層１１in,１１out間に姿勢維持手段１２のスライダ１２in,１２outを配置するようにしているので、衛星３が横倒れするのを確実に阻止し得ることとなる。
【００３８】
この振動緩和装置１０では、衛星側環状壁部３ａがモータ側環状壁部２ａに対して外側で対向するようにしているが、衛星側環状壁部３ａがモータ側環状壁部２ａの内側で対向するようにしてもよい。
【００３９】
また、上記した振動緩和装置１０では、ロケットモータ２の径方向に積層されて機軸Ｌ方向に剪断変形可能とした２層の弾性ゴム層１１in,１１outを変形手段１１としているが、変形手段としての弾性ゴム層は、例えば、図６に示すように、モータ側環状壁部２ａ及び衛星側環状壁部３ａにそれぞれ金属製シム１３を介して固定される１層の弾性ゴム層２１であってもよいし、３層以上の弾性ゴム層であってもよい。
【００４０】
さらに、上記した振動緩和装置１０では、モータ側スライダ１２in及び衛星側スライダ１２outを構成する金属材料として、いずれもステンレスを採用しているが、これに限定されることはなく、他の金属材料として、例えば、アルミニウム合金を採用することができる。
【００４１】
本発明に係る振動緩和装置の構成は、上記した実施例の構成に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４２】
２    ロケットモータ
２ａ  モータ側環状壁部
３    衛星（ペイロード）
３ａ  衛星側環状壁部（ペイロード側環状壁部）
１０  振動緩和装置
１１  変形手段
１１in  内側の弾性ゴム層（変形手段）
１１out 外側の弾性ゴム層（変形手段）
１２  姿勢維持手段
１２in  モータ側スライダ（モータ側規制体；姿勢維持手段）
１２out  衛星側スライダ（ペイロード側規制体；姿勢維持手段）
１５，１６  固体潤滑面
Ｌ  機軸
【図１】
0005888671.tif 000002
【図２】
0005888671.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005888671.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005888671.tif 000007