(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体に、ベローズを介して軸方向に伸縮可能に、かつ所定範囲内において屈曲−可能に取付けられた流体注入部を備えたコネクタと、該コネクタを通った流体を受け入れる受入装置とを備え、
前記受入装置は、その先端に凸状球面を有するニップル部を備え、
前記コネクタは、これの前記流体注入部が前記ニップル部の凸状球面に当接可能に、θ１のシール角を有するテフロン（登録商標）シールで構成してなる環状のシート面を有するソケットに構成されてなる流体注入装置におけるニップル部とソケットの嵌合方法であって、
前記ソケット軸心と、前記ニップル軸心が、一定角度以内のミスアライメント角α１、及びオフセット値Ｌ１で以て、ソケットのシート面とニップル部の凸状球面とを初期当接後、前記ソケットはニップル部のテフロンシール角θ１に沿って、該ニップル部の外周方向へ摺動移動させて、前記ベローズの、前記初期当り面側、及びその反対側をニップル部の軸心に夫々平行になるように変形且つ移動させるにより、前記ソケットの他端側も前記ベローズの変形移動に伴い、ニップル部の他端側の球面に接触結合し、これによってソケットとニップル部とを正常嵌合させてなることを特徴とする流体注入装置におけるニップル部とソケットの嵌合方法。
【請求項２】
請求項１記載のニップル部とソケットの嵌合方法に使用される流体注入装置において、
ソケットのシート面とニップル部の凸状球面との初期当り面のテフロンシール角θ１を、上記のようなミスアライメント角α１があっても当初当り面がニップル部の外周方向に移動するような角度に設定したことを特徴とする流体注入装置。
【請求項３】
本体に、ベローズを介して軸方向に伸縮可能に、かつ所定範囲内において屈曲可能に取付けられた流体注入部を備えたコネクタを地上設備に装着し、該コネクタを通った流体を受け入れる受入装置をロケット等の飛翔体の機体に装着してなり、
前記受入装置は、その先端に凸状球面を有するニップル部を備え、
前記コネクタは、これの前記流体注入部が前記ニップル部の凸状球面に当接可能に、θ１のシール角を有するテフロン（登録商標）シールで構成してなる環状のシート面を有するソケットに構成されてなる流体注入装置におけるニップル部とソケットの嵌合方法であって、
前記ソケット軸心と、前記ニップル軸心が、一定角度以内のミスアライメント角α１、及びオフセット値Ｌ１で以て、ソケットのシート面とニップル部の凸状球面とを初期当接後、前記ソケットはニップル部のテフロンシール角θ１に沿って、該ニップル部の外周方向へ摺動移動させて、前記ベローズの、前記初期当り面側、及びその反対側をニップル部の軸心に夫々平行になるように変形且つ移動させることにより、前記ソケットの他端側も前記ベローズの変形移動に伴い、ニップル部の他端側の球面に接触結合し、これによってソケットとニップル部とを正常嵌合させたことを特徴とする流体注入装置におけるニップル部とソケットの嵌合方法。
【請求項４】
請求項３記載のニップル部とソケットの嵌合方法に使用される流体注入装置において、
ソケットのシート面とニップル部の凸状球面との初期当り面のテフロンシール角θ１を、上記のようなミスアライメント角α１があっても当初当り面がニップル部の外周方向に移動するような角度に設定した流体注入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロケット等の飛翔体の機体と地上設備のインターフェイス部とに装備され、機体推進薬等の流体の注排液に使用される流体注入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロケットの推進系アンビカル部品であるクイックディスコネクタ（以下ＱＤと略称する）は、ロケットエンジンの機体と地上設備のインターフェイス部とに装着され、機体推進薬の注排液に使用される装置であり、該ＱＤの機体側と地上設備側とは、ロケットの機体発射時に分離・離脱するようになっている。
【０００３】
かかるＱＤは、ベローズ付き押し付けタイプのＱＤであり、その基本構造は地上設備側にベローズの先端に球面座を有するニップル部（オス側）、並びにロケットの機体側にソケット（メス側）を夫々配置した構成となっている。そして前記ニップル部、及びソケットが相互に押し付けられて嵌合することにより、地上設備とロケットとの間のミスアライメントを吸収するようになっている。
【０００４】
通常、係るロケットにおいては、上記ミスアライメントの許容値は、曲げ２°以内、オフセット１．５ｍｍ以内程度とされている。
【０００５】
図３〜図４は、かかるＱＤの従来技術の１例を示し、図３は縦断面図、図４は作用説明のための構成図である。
図３〜図４において、地上設備側にはニップル装置３００（オス側）、機体側にはソケット装置４００（メス側）が夫々配置されている。３０１は上記ニップル装置３００に設けられたベローズで、該ベローズ３０１が軸心３１０に平行にソケット装置４００の方向へ伸びることにより、ニップル装置３００の、ニップル部３０２（オス側）の球面座当り面３０２Ａが、機体側のソケット装置４００（メス側）のソケット部４０１の当り面４０１Ａに当接する。
上記ＱＤにおいては、図４に示すように、ニップル装置３００の軸心３１０と、ソケット装置４００の軸心４１０は、一定角度以内のミスアライメント角α２、及びオフセット値Ｌ２ を存して配置させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
かかるＱＤにおいて、ニップル装置３００とソケット装置４００との当接後、ニップル部３０２は、図４に示すように、テフロンシール角θ２ に沿って摺動しながら矢印Ｘ２方向のようにソケット装置４００の軸心４１０方向へ摺動移動する。
その場合、ベローズ３０１側の球面座当り面３０２Ａ側３０１Ａは、上記ニップル装置３００の軸心３１０に対して矢印Ｙ２ 方向へ伸び、球面座当り面３０２Ａとは反対側３０１Ｂは矢印Ｚ２ 方向へ縮む。すなわちベローズ３０１の球面座当り面３０２Ａ側３０１Ａは、これの反対側３０１Ｂに対して相対的に伸びることとなる。
【０００７】
そしてニップル部３０２は、そのまま図４の矢印Ｘ２ の方向に摺動移動し、該ニップル部３０２がソケット部４０１から離れる方向へ移動して結合不良の発生をみる。
【０００８】
そこで、かかる結合不良による不具合を解決するため、従来は、関連諸設備及び部材の各種公差をより厳しく設定することによって、ミスアライメントの要求値を更に厳しくして（例えば、曲げ０．５°、オフセット１．５ｍｍに厳格化する）、上記のようなＱＤの結合不良を解消する方法が採られている。しかしながら、かかる方法のようにミスアライメントの最大許容値を下げるように各種公差を向上させることは、これによるコストアップは避けられないという問題点を有する。
【０００９】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、簡便な方法で地上設備とロケット本体のミスアライメントの最大許容値を高めることにより、関連設備及び部材の各種公差の最大許容値を緩和し、これによりロケットシステム全体としてコストダウンできるクイックディスコネクタ（ＱＤ）を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、本体に、ベローズを介して軸方向に伸縮可能に、かつ所定範囲内において屈曲可能に取付けられた流体注入部を備えたコネクタと、該コネクタを通った流体を受け入れる受入装置とを備え、
前記受入装置は、その先端に凸状球面を有するニップル部を備え、
前記コネクタは、これの前記流体注入部が前記ニップル部の凸状球面に当接可能に、θ１のシール角を有するテフロン（登録商標）シールで構成してなる環状のシート面を有するソケットに構成されてなる流体注入装置におけるニップル部とソケットの嵌合方法であって、
前記ソケット軸心と、前記ニップル軸心が、一定角度以内のミスアライメント角α１、及びオフセット値Ｌ１で以て、ソケットのシート面とニップル部の凸状球面とを初期当接後、前記ソケットはニップル部のテフロンシール角θ１に沿って、該ニップル部の外周方向へ摺動移動させて、前記ベローズの、前記初期当り面側、及びその反対側をニップル部の軸心に夫々平行になるように変形且つ移動させるにより、前記ソケットの他端側も前記ベローズの変形移動に伴い、ニップル部の他端側の球面に接触結合し、これによってソケットとニップル部とを正常嵌合させてなることを特徴とする流体注入装置におけるニップル部とソケットの嵌合方法を提案する。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のニップル部とソケットの嵌合方法に使用される流体注入装置において、
ソケットのシート面とニップル部の凸状球面との初期当り面のテフロンシール角θ１を、上記のようなミスアライメント角α１があっても当初当り面がニップル部の外周方向に移動するような角度に設定した。
【００１２】
また請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明を飛翔体の機体と地上設備との間の流体注入装置に適用したものであり、本体に、ベローズを介して軸方向に伸縮可能に、かつ所定範囲内において屈曲可能に取付けられた流体注入部を備えたコネクタを地上設備に装着し、該コネクタを通った流体を受け入れる受入装置をロケット等の飛翔体の機体に装着してなり、
前記受入装置は、その先端に凸状球面を有するニップル部を備え、
前記コネクタは、これの前記流体注入部が前記ニップル部の凸状球面に当接可能に、θ１のシール角を有するテフロン（登録商標）シールで構成してなる環状のシート面を有するソケットに構成されてなる流体注入装置におけるニップル部とソケットの嵌合方法であって、
前記ソケット軸心と、前記ニップル軸心が、一定角度以内のミスアライメント角α１、及びオフセット値Ｌ１で以て、ソケットのシート面とニップル部の凸状球面とを初期当接後、前記ソケットはニップル部のテフロンシール角θ１に沿って、該ニップル部の外周方向へ摺動移動させて、前記ベローズの、前記初期当り面側、及びその反対側をニップル部の軸心に夫々平行になるように変形且つ移動させることにより、前記ソケットの他端側も前記ベローズの変形移動に伴い、ニップル部の他端側の球面に接触結合し、これによってソケットとニップル部とを正常嵌合させたことを特徴とする流体注入装置におけるニップル部とソケットの嵌合方法である。
【００１３】
更に請求項４記載の発明は、請求項３記載のニップル部とソケットの嵌合方法に使用される流体注入装置において、
ソケットのシート面とニップル部の凸状球面との初期当り面のテフロンシール角θ１を、上記のようなミスアライメント角α１があっても当初当り面がニップル部の外周方向に移動するような角度に設定したことを特徴とする。
【００１４】
かかる発明によれば、コネクタを移動させて先端のソケットの環状シート面を受入装置のニップル部の凸状球面に当接させるが、双方の間にミスアライメントが存在する場合は、双方の初期当たり面のみが当接しており、ベローズの伸張により、更に上記ソケットがニップル部の方向に移動すると、ニップル部が凸状球面に形成されているため、ソケットのシート面は上記凸状球面をテフロンシール角に沿って外周方向へ移動し、これに従いベローズが変形してソケットの軸心がニップル部の軸心と同心になり、ソケットのシート面とニップル部の凸状球面の全体が正常に嵌合される。
【００１５】
従って、かかる発明によれば、従来の流体注入装置に比較して、地上設備と機体との間のより大きなミスアライメントを許容できる調芯効果を得ることができ、これにより関連設備及び部材の各種公差を緩和することができ、結果として飛翔体システム全体のコストダウンが実現できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的位置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係るクイックディスコネクタ（ＱＤ）の縦断面図、図２は作用説明図である。
図１〜図２において、１００は地上設備に設けられたソケット装置である。１０３は該ソケット装置１００の本体、１０２はソケットであり、該ソケット１０２と本体１０３との間にはベローズ１０１が介装されて、該ソケット１０２が本体１０３に対して一定範囲内での曲げ変形を含めて伸縮自在となっている。
【００１８】
２００はロケット機体に設けられたニップル装置である。２０１は該ニップル装置２００の先端部に設けられたニップル部で、先端が凸状球面２０１Ａに形成されている。
また、前記ソケット１０２に環状のシート面１０２Ａが、前記ニップル部２０１の凸状球面２０１Ａが当接すべく、図１のようにテーパを付けて形成されている（あるいは上記凸状球面２０１Ａよりも曲率半径の大きい凹状球面でも良い）。このシート面１０２Ａは、好ましくはテフロン製が良く、例えばテフロンシールとする。
【００１９】
かかるＱＤの動作を図２を参照して説明するに、前記ベローズ１０１がソケット装置１００の軸心１００Ａに沿ってニップル装置２００の方向へ伸びることで、前記ソケット装置１００のソケット１０２（メス側）の初期当り面であるシート面１０２Ａが機体側にあるニップル装置２００のニップル部２０１（オス側）の凸状球面２０１Ａの初期当り面２０３Ａに当接する。ここで前記ソケット装置１００の軸心１００Ａと、前記ニップル装置２００の軸心２１０は一定角度以内のミスアライメント角α１ 、及びオフセット値Ｌ１で以て配置させている。
【００２０】
然してソケット１０２のシート面１０２Ａとニップル部２０１の凸状球面２０１Ａとの当接後、ソケット１０２はニップル部２０１のテフロンシール角θ１ に沿って摺動しながら、図２の矢印Ｘ１ 方向のように、該ニップル部２０１の外周方向へ摺動移動する。その場合、ベローズ１０１の、前記初期当り面２０３Ａの側１０１Ａ、及びその反対側１０１Ｂはニップル部２０１の軸心２１０に夫々平行になるように矢印Ｙ１ 、及びＺ１ 方向へ変形し、移動する。そして前記ソケット１０２の他端側１０２Ｂもベローズ１０１の変形移動に伴い、ニップル部２０１の他端側の球面２０１Ａに接触結合し、これによってソケット１０２とニップル部２０１とが正常嵌合することとなる。
【００２１】
すなわち、かかる実施形態によれば、機体側のニップル装置２００に対して、ミスアライメント角α１ 、及びオフセット値Ｌ１ で配置されている地上設備側のソケット装置１００において、該ソケット装置１００のソケット１０２の初期当り面であるシート面１０２Ａがニップル部２０１の凸状球面２０１Ａの頂点よりも外周方向に曲面延在する凸状球面に沿って摺動移動し（図２の下方向）、それと同時に当初オフセット値Ｌ１だけ遊離していたソケットの他端１０２Ｂがベローズ１０１が押し付けられるに従いニップル部２０１の他端側の球面２０１Ａに強制的に引き寄せられることによって、ソケット装置１００とニップル装置２００との正常な嵌合が可能となる。
【００２２】
従って、かかる実施形態によれば、ソケット１０２の初期当り面であるシート面１０２Ａがニップル部２０１の球面２０１Ａに沿って外周方向（図２の下方向）へ移動するので、従来のＱＤのように初期当り面が中心軸方向に移動すると共に、他方の当り面が反対に遊離することがなくなり、嵌合不良は起り難い。この場合、初期当り面のテフロンシール角θ１ を、上記のようなミスアライメント角α１ があっても当初当り面がニップル部２０１の外周方向に移動するような角度に設定しておけば、他方の当り面も強制的にニップル部２０１と当接することとなる。
【００２３】
上記のようにかかる実施形態によれば、地上設備側に配置されているソケット装置１００側に調芯機能を持たせているため、従来のＱＤよりも大きなミスアライメント角α１ を許容することが出来る。発明者等の実験の結果によれば、従来のＱＤにおいてミスアライメント角αに０．５°、オフセット値Ｌに±１．５ｍｍに対して、本発明にかかるＱＤではミスアライメント角αに３°、オフセット値Ｌに１．５ｍｍの状態で以て、上記ソケット１０２とニップル部２０１とが十分に流体密な嵌合がなされ、ＱＤからのガス漏洩値も目標値以下という測定値が得られている。すなわち本発明に係るＱＤによれば、結合時のミスアライメント許容値は、曲げ角度において従来のＱＤに対して約６倍程度になることが確認された。
【００２４】
本発明は、上記実施形態に係るクイックディスコネクタ（ＱＤ）に限らず、ニップル部とソケットとを組合せた流体注入装置の全てに適用できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上記載のごとく本発明によれば、コネクタのソケットの軸心と受入装置のニップル部の軸心との間のミスアライメントが、従来のミスアライメントよりも大きくなっても、ソケットとニップル部との間に流体の漏洩の無い、十分な嵌合が可能となる。
即ち、本発明によれば、ミスアライメントの許容値を広げることができ、これによって流体注入装置の装着部位等の製作公差を緩和することができ、装置のコストダウンが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は本発明の実施形態に係るクイックディスコネクタの縦断面図である。
【図２】  上記実施形態における作用説明図である。
【図３】  従来技術に係るクイックディスコネクタの縦断面図である。
【図４】  上記従来技術における作用説明図である。
【符号の説明】
１００    ソケット装置
１０１    ベローズ
１０２    ソケット
１０２Ａ  シート面
１０３    本体
２００    ニップル装置
２０１    ニップル部
２０１Ａ  凸状球面
【図１】
0004616436.tif 000002
【図２】
0004616436.tif 000003
【図３】
0004616436.tif 000004
【図４】
0004616436.tif 000005