(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
宇宙機の構体を構成する構造パネルと推進薬タンクとを一体化した推進薬タンク一体型構造パネルであって、
構造パネルの骨格となる外枠と、該外枠の内側に形成された推進薬タンクとを備え、
該推進薬タンクは扁平形状をなし、該推進薬タンクの両面部分を構成する壁部が、それぞれハニカムパネルにより構成されており、
各ハニカムパネルは、ハニカムコアと該ハニカムコアの両面に結合された表面板及び裏面板とからなり、
前記推進薬タンク内に、前記両面部分を構成する壁部同士を連結する補強部材が設けられており、
前記補強部材は、推進薬タンクの内部を中央に向かって断面積が減少する複数の小区画に仕切るように放射状に複数配置され、
前記推進薬タンクの中央部又は外周部に、推進薬を排出する排出機構が接続されている、ことを特徴とする推進薬タンク一体型構造パネル。
【請求項２】
前記推進薬タンクの外周部において全ての小区画が連通しており、前記推進薬タンクの外周部には、加圧用ガスを供給するガス供給手段が接続されており、前記推進薬タンクの中央部には、推進薬を排出する排出機構が接続されている、ことを特徴とする請求項１に記載の推進薬タンク一体型構造パネル。
【請求項３】
前記推進薬タンクの内部は、前記複数のうちの一部の補強部材により空間的に互いに独立した複数の大区画に仕切られており、該大区画の中に前記複数の小区画が形成され、前記大区画の各々において、前記推進薬タンクの外周部において同一大区画内の全ての小区画が連通しており、
前記推進薬タンクの外周部には、前記大区画ごとに、加圧用ガスを供給するガス供給手段が接続されており、前記推進薬タンクの中央部には、前記大区画ごとに、推進薬を排出する排出機構が接続されている、ことを特徴とする請求項２に記載の推進薬タンク一体型構造パネル。
【請求項４】
前記推進薬タンクの外周部において全ての小区画が連通しており、前記推進薬タンクの中央部には、加圧用ガスを供給するガス供給手段が接続されており、前記推進薬タンクの外周部には、推進薬を排出する一つ又は複数の排出機構が接続されている、ことを特徴とする請求項１に記載の推進薬タンク一体型構造パネル。
【請求項５】
前記推進薬タンクの内部は、前記複数のうちの一部の補強部材により空間的に互いに独立した複数の大区画に仕切られており、該大区画の中に前記複数の小区画が形成され、前記大区画の各々において、前記推進薬タンクの外周部において同一大区画内の全ての小区画が連通しており、
前記推進薬タンクの中央部には、前記大区画ごとに、加圧用ガスを供給するガス供給手段が接続されており、前記推進薬タンクの外周部には、前記大区画ごとに、推進薬を排出する排出機構が接続されている、ことを特徴とする請求項４に記載の推進薬タンク一体型構造パネル。
【請求項６】
前記大区画は、前記推進薬タンクの内部を均等に４分割したものである、ことを特徴とする請求項３又は５に記載の推進薬タンク一体型構造パネル。
【請求項７】
請求項２又は４に記載の推進薬タンク一体型構造パネルを２段重ねて構成したことを特徴とする推進薬タンク一体型構造パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工衛星、惑星探査機等の宇宙機の構体を構成する構造パネルと推進薬タンクとを一体化した推進薬タンク一体型構造パネルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星（気象・観測衛星、通信・放送衛星、科学衛星等）、惑星探査機等の宇宙機のシステムは、その宇宙機が担うミッションを遂行するうえで必要な「ミッション機器」と、宇宙機の基本的な機能として必要な「バス機器」で構成されている。バス機器は、さらに、通信系、電源系、推進系、姿勢制御系、構体系、熱制御系などのサブシステムから構成される。
【０００３】
宇宙機用推進系は、図１０に示すような、アポジエンジン１０１、スラスタ１０２、推進薬タンク１０３，１０４のほか、図示しないが、弁類、センサ類、配管、などからなり、宇宙機の構体１０５に艤装される。推進薬タンク１０３，１０４は、通常、１個〜複数個搭載される。
推進薬タンクは、高圧での使用に耐えるとともに、できるだけ軽量であることが要求される。このため、推進薬タンクは、剛性が高くかつ肉厚を薄くすることが可能な球形である場合が多く、宇宙機の内部空間の多くを占める。
なお、宇宙機の推進系に関する先行技術文献としては、例えば、下記特許文献１がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９６１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、宇宙機の製作における低コスト化、ミッション機器の搭載自由度の向上などの観点から、推進系を共通バスとしてモジュール化することが望まれている。
推進系共通バスとしては、推進系を構体の下面パネル（構造パネル）のみに艤装した推進系モジュールとすることが望ましい。
しかし、推進薬タンクが２〜３個ある場合で推進薬タンクを下面パネルに対して立体的に配置する場合（図１０に示した推進薬タンクがこれに該当する）、推進薬タンクが球形であるため、推進薬タンクを下面パネルのみで支持するよりも、側面パネルからも支持トラス等によって支持する方が構造上有利であると考えられる。そして、下面パネルや側面パネルによって推進薬タンクを支持した場合、ミッション機器の形状・配置によって推進系の艤装も、その都度変わらざるを得ない。逆に、推進薬タンクの配置・個数を特定のものとした場合、ミッション機器の配置自由度が制限される。
【０００６】
以上のことから、下面パネルのみに推進系を一様に艤装することができず、このために、推進系共通バスとして推進系モジュールを構成することが困難であった。このため、ミッション機器の搭載自由度の向上及びミッション機器の配置に影響を受けない推進系の艤装が困難であるという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、宇宙機における推進系共通バスとして推進系モジュールを構成することによりミッション機器の搭載自由度の向上、及びミッション機器の配置に影響を受けない推進系の艤装を実現できる推進薬タンク一体型構造パネルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる推進薬タンク一体型構造パネルは、以下の手段を採用する。
（１）すなわち、本発明にかかる推進薬タンク一体型構造パネルは、宇宙機の構体を構成する構造パネルと推進薬タンクとを一体化した推進薬タンク一体型構造パネルであって、構造パネルの骨格となる外枠と、該外枠の内側に形成された推進薬タンクとを備え、該推進薬タンクは扁平形状をなし、該推進薬タンクの両面部分を構成する壁部が、それぞれ、ハニカムコアと該ハニカムコアの両面に結合された表面板及び裏面板とからなるハニカムパネルにより構成されており、前記推進薬タンク内に、前記両面部分を構成する壁部同士を連結する補強部材が設けられている、ことを特徴とする。
【０００９】
このように、従来、宇宙機の構体内部において占有領域の大きかった球形の推進薬タンクを扁平形状（平板状）とし、構造パネルと一体化したので、推進系共通バスとして推進系モジュールを構成することができる。これにより、ミッション機器の搭載自由度の向上及びミッション機器の配置に影響を受けない推進系の艤装を実現することができる。
【００１０】
また、推進薬を推進装置（スラスタやアポジエンジン）に供給するために、推進薬タンク内部は高圧にされるため、推進薬タンクを単に扁平形状としただけでは、中央部が膨らむ変形を生じる。このような変形を抑えるために、この扁平状タンクのシェル（外殻）に作用する応力が、内容積が同程度の球形タンクのそれと同程度となるように、扁平状タンクのシェルの厚さを設定すると、質量が球形タンクの例えば１００倍以上となる。これは、到底、現実的ではない。
そこで、本発明では、推進薬タンク内に、タンクの両面部分を構成する壁部同士を連結する補強部材を設けるとともに、この壁部をハニカムパネルで構成した。このように構成したので、補強部材により、補強部材が設けられた部分の外面方向への変形が抑えられる。また、補強部材だけでは、補強部材が設けられていない非補強部分（補強部材と補強部材の間の部分）については、面外方向の膨らみが生じてしまうが、推進薬タンクの壁部を軽量かつ剛性に優れるハニカムパネルで構成することにより、上記の非補強部分の外面方向への変形が抑えられる。これにより推進薬タンク一体型構造パネルの重量を従来の球形タンク＋下面パネルの合計重量と同程度に抑えることができる。
【００１１】
（２）また、上記（１）の推進薬タンク一体型構造パネルにおいて、前記補強部材は、推進薬タンクの内部を中央に向かって断面積が減少する複数の小区画に仕切るように放射状に複数配置されている、ことを特徴とする。
【００１２】
このように、補強部材が、推進薬タンクの内部を中央に向かって断面積が減少する複数の小区画に仕切るように放射状に複数配置されていることにより、内圧によって膨らみやすいタンク中央部分に向って補強部材が集中するため、タンク中央部の膨らみを効果的に抑えることができる。
【００１３】
（３）また、上記（２）の推進薬タンク一体型構造パネルにおいて、前記推進薬タンクの外周部において全ての小区画が連通しており、前記推進薬タンクの外周部には、加圧用ガスを供給するガス供給手段が接続されており、前記推進薬タンクの中央部には、推進薬を排出する排出機構が接続されている、ことを特徴とする。
【００１４】
このように、前記推進薬タンクの外周部において全ての小区画が連通しているので、小区画ごとにガス供給手段を設ける必要が無く、構成を簡素なものとすることができる。このような形態は、タンクに充填できる推進薬は１種類となるため、推進薬（燃料）を触媒で反応させて反応ガスを得る一液式に適用できる。あるいは後述するように、この推進薬タンク一体型構造パネルを２段として一方に燃料を充填し、他方に酸化剤を充填するようにして、２液式とすることもできる。
また、補強部材が、推進薬タンクの内部を中央に向かって断面積が減少する複数の小区画に仕切るように放射状に複数配置されているので、表面張力により推進薬が保持され、タンクの外周部から加圧用ガスを供給することにより、推進薬をタンク中央に向かって押し込み、中央部に接続された排出機構から効率よく排出することができる。
【００１５】
（４）また、上記（３）の推進薬タンク一体型構造パネルにおいて、前記推進薬タンクの内部は、前記複数のうちの一部の補強部材により空間的に互いに独立した複数の大区画に仕切られており、該大区画の中に前記複数の小区画が形成され、前記大区画の各々において、前記推進薬タンクの外周部において同一大区画内の全ての小区画が連通しており、
前記推進薬タンクの外周部には、前記大区画ごとに、加圧用ガスを供給するガス供給手段が接続されており、前記推進薬タンクの中央部には、前記大区画ごとに、推進薬を排出する排出機構が接続されている、ことを特徴とする。
【００１６】
このように、推進薬タンクの内部が、空間的に互いに独立した複数の大区画に仕切られているので、二液式の推進薬タンクとすることができる。また、大区画ごとにガス供給手段と排出機構が設けられ、大区画の中に複数の小区画が形成されているので、二液式とした場合でも、上述したように推進薬を効率よく排出することができる。
【００１７】
（５）また、上記（２）の推進薬タンク一体型構造パネルにおいて、前記推進薬タンクの外周部において全ての小区画が連通しており、前記推進薬タンクの中央部には、加圧用ガスを供給するガス供給手段が接続されており、前記推進薬タンクの外周部には、推進薬を排出する一つ又は複数の排出機構が接続されている、ことを特徴とする。
【００１８】
このように、前記推進薬タンクの外周部において全ての小区画が連通しているので、小区画ごとにガス供給手段を設ける必要が無く、構成を簡素なものとすることができる。
自転して姿勢を安定させるスピン姿勢安定方式の宇宙機の場合、自身が回転しているため、推進薬には表面張力よりも遥かに強い遠心力が作用し、推進薬は推進薬タンクの外周に張り付く。ガス供給手段を中央に、排出機構を外周部に配置することにより、中央から外周に向って推進薬を押し出すので、遠心力に逆らわず、効率的に推進薬を排出することができる。
【００１９】
（６）また、上記（５）の推進薬タンク一体型構造パネルにおいて、前記推進薬タンクの内部は、前記複数のうちの一部の補強部材により空間的に互いに独立した複数の大区画に仕切られており、該大区画の中に前記複数の小区画が形成され、前記大区画の各々において、前記推進薬タンクの外周部において同一大区画内の全ての小区画が連通しており、
前記推進薬タンクの中央部には、前記大区画ごとに、加圧用ガスを供給するガス供給手段が接続されており、前記推進薬タンクの外周部には、前記大区画ごとに、推進薬を排出する排出機構が接続されている、ことを特徴とする。
【００２０】
このように、推進薬タンクの内部が、空間的に互いに独立した複数の大区画に仕切られているので、二液式の推進薬タンクとすることができる。また、大区画ごとにガス供給手段と排出機構が設けられ、大区画の中に複数の小区画が形成されているので、二液式とした場合でも、上述したように推進薬を効率よく排出することができる。
【００２１】
（７）また、上記（４）又は（６）の推進薬タンク一体型構造パネルにおいて、前記大区画は、前記推進薬タンクの内部を均等に４分割したものである、ことを特徴とする。
【００２２】
このように、推進薬タンクの内部を均等に４分割したので、燃料と酸化剤を４区画に交互に充填することで、重心を中央にすることができる。
【００２３】
（８）また、推進薬タンク一体型構造パネルは、上記（３）又は（５）の推進薬タンク一体型構造パネルを２段重ねて構成したことを特徴とする。
【００２４】
このように、推進薬タンク一体型構造パネルを２段として一方に燃料を充填し、他方に酸化剤を充填するようにして、２液式とすることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、宇宙機における推進系共通バスとして推進系モジュールを構成することによりミッション機器の搭載自由度の向上、及びミッション機器の配置に影響を受けない推進系の艤装を実現できる、という優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２７】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態にかかる推進薬タンク一体型構造パネル１０の斜視図である。図２は、図１のＩ−Ｉ線断面の部分拡大図である。図３は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面である。
この推進薬タンク一体型構造パネル１０は、人工衛星、惑星探査機などの宇宙機の構体を構成する構造パネル（例えば下面パネル）と推進薬タンク１７とを一体化したものである。本実施形態の推進薬タンク一体型構造パネル１０が使用される宇宙器は、三軸姿勢制御方式で、その構体が箱型のものを想定する。このため、本実施形態にかかる推進薬タンク一体型構造パネル１０は、全体が矩形状に構成されている。
【００２８】
図１〜３に示すように、推進薬タンク一体型構造パネル１０は、構造パネルの骨格となる外枠１２と、外枠１２の内側に形成された推進薬タンク１７を備えている。
外枠１２は、大小２つのコ字１３ａ、１３ｂを背中合わせにした断面形状をもつ長尺のフレーム部材１３（図４（ａ）参照。）を、大きいコ字部分１３ａが外側になるように、矩形に組み、さらに、その四隅に同様の断面形状をもつ長尺の（但し、矩形を構成するフレーム部材１３より短い）梁部材１４を斜めに取り付け、これによって自身の内側の形状を８角形としている。推進薬タンク１７の外周部の形状は、この外枠１２の内側の形状によって決まる。外枠１２の材料は、例えばチタン合金やステンレスを使用できる。
また、フレーム部材１３及び梁部材１４は、大きいコ字部分１３ａの内側に、自身の長手方向に間隔を置いて複数の補強板１５を有する。
【００２９】
なお、本実施形態ではフレーム部材１３は、大小２つのコ字１３ａ、１３ｂが一体成型されたものであるが、大小２つのコ字１３ａ、１３ｂを別々に製作し、溶接等で接合するようにしてもよい。また、外枠１２の内側の形状は、８角形に限られず、７以下あるいは９以上の多角形であってもよい。
【００３０】
図１に示すように、推進薬タンク１７は、扁平形状をなしている。また、本実施形態では、上述したように外枠１２の内側が８角形となっているので、推進薬タンク１７も８角形となっている。図２に示すように、外枠１２の小さいコ字部分１３ｂが、推進薬タンク１７の外周部を構成している。
また、図２に示すように、推進薬タンク１７の両面部分を構成する壁部は、ハニカムパネル１９により構成されている。このハニカムパネル１９は、ハニカムコア２０と、このハニカムコア２０の両面に結合された表面板２１及び裏面板２２とからなるものである。ここで、ハニカムコア２０とは、内部に空洞部をもち両端が開口した筒状の壁体を有するセルが、その壁体を介して隣接するように複数配列されて構成されたものをいう。
ハニカムコア２０の材料は、例えばアルミニウム合金を使用できる。表面板２１の材料は、例えばＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｌｓ：炭素繊維強化樹脂）やアルミニウム合金を使用できる。裏面板２２の材料は、例えばチタン合金やステンレスを使用できる。
【００３１】
図２及び図３に示すように、推進薬タンク１７内には、壁部同士を連結しタンクの面外方向の変形を抑える補強部材２４が複数設けられている。また、本実施形態では、補強部材２４は、推進薬タンク１７の内部を中央に向かって断面積が減少する複数の小区画に仕切るように放射状に複数配置されている。本実施形態では、２４本の補強部材２４により、２４の小区画が形成されている。補強部材２４の材料は、例えばチタン合金やステンレスを使用できる。
なお、補強部材２４の数は、２４本に限定されず、２３本以下あるいは２５本以上であってもよい。
【００３２】
各小区画は、図３に示すように、タンクの中央部において合流している。また、推進薬タンク１７は、図２に示すように、外周部の内部に連通部２６を有している。各小区画は、この連通部２６を介して、推進薬タンク１７の外周部（放射状の外方端部）において、隣接する小区画と連通している。つまり、推進薬タンク１７の外周部において全ての小区画が連通している。
さらに、推進薬タンク１７の外周部には、推進薬を押し出してアポジエンジンまたはスラスタ（図示せず）に向けて排出するための加圧用ガスを供給する加圧用ガス供給配管（ガス供給手段）２８が接続されている。
図１に示すように、推進薬タンク１７の中央部には、推進薬をアポジエンジンまたはスラスタに向かって排出する排出機構３０が接続されている。
【００３３】
上記のように構成された推進薬タンク１７では、外周部に接続された加圧用ガス供給配管２８から加圧用ガスが供給されると、各連通部２６を介して、各小区画に加圧用ガスによる圧力が作用する。すると、補強部材２４が推進薬タンク１７の中央に向かって放射状に配置されているので、推進薬は中央に向かって押し出され、排出機構３０によってアポジエンジンまたはスラスタ（図示せず）に向かって排出される。
【００３４】
本実施形態の推進薬タンク一体型構造パネル１０は、推進薬タンクに充填できる推進薬は１種類となるため、推進薬（燃料）を触媒で反応させて反応ガスを得る一液式に適用できる。あるいは、この推進薬タンク一体型構造パネル１０を２段として一方に燃料を充填し、他方に酸化剤を充填するようにして、２液式とすることもできる。なお、このことは、後述する第３〜第４実施形態においても同様である。
【００３５】
次に、上述した推進薬タンク一体型構造パネル１０の製造方法の一例を説明する。
【００３６】
（１）図４（ａ）に示すような大小２つのコ字を背中合わせにした断面形状をもつ長尺のフレーム部材１３を、大きいコ字部分１３ａが外側になるように、溶接などにより矩形に組む。さらに、その四隅に同様の断面形状をもつ長尺の梁部材１４を斜めに取り付け、図３に示すような、自身の内側が８角形となる外枠１２を製作する。
【００３７】
（２）図４（ｂ）に示すような、長手方向の一方から他方に向かうに従い幅が減少する上下のフランジ３２ａ、３２ｂと、この上下のフランジを連結するウエブ３２ｃとからなるＩ型（Ｈ型）断面部品３２を必要数製作する。このＩ型断面部品３２のうち、上下のフランジ３２ａ、３２ｂが上述した裏面板２２（の一部）となり、ウエブ３２ｃが上述した補強部材２４となる。このＩ型断面部品３２の個数は、推進薬タンク１７の内部に設ける補強部材２４の数によって変わり、本実施形態では２４個である。
【００３８】
（３）上記のＩ型断面部品３２のフランジ同士を溶接により接合するとともに、Ｉ型断面部品３２のフランジ部の幅広側の端部と、フレーム部材１３の小さいコ字部分１３ｂの開放側端部とを溶接により接合する。これによって、外枠１２に、裏面板２２が取り付けられた状態の中間体が製作される。
【００３９】
（４）上記の（３）によって製作された中間体の裏面板２２の表面に、ハニカムコア２０を接着剤により接着して固定する。本実施形態では、ハニカムコア２０は、フレーム部材１３（および梁部材１４）の小さいコ字部分１３ｂをも覆い、その部分にも接着されて固定される。さらに、ハニカムコア２０の表面に表面板２１を接着剤により接着する。本実施形態では、表面板２１は、フレーム部材１３（および梁部材１４）の大きいコ字部分１３ａをも覆い、その部分にも接着されて固定される。
【００４０】
（５）なお、排出機構３０は、上記（３）〜（４）の適宜の段階で取り付けられる。
【００４１】
次に、上記のように構成された推進薬タンク一体型構造パネル１０の作用・効果について説明する。
上記の推進薬タンク一体型構造パネル１０によれば、従来、宇宙機の構体内部において占有領域の大きかった球形の推進薬タンクを扁平形状（平板状）とし、構造パネルと一体化したので、推進系共通バスとして推進系モジュールを構成することができる。これにより、ミッション機器の搭載自由度の向上及びミッション機器の配置に影響を受けない推進系の艤装を実現することができる。
【００４２】
また、推進薬を推進装置（スラスタやアポジエンジン）に供給するために、推進薬タンク内部は高圧状態となるため、推進薬タンクを単に扁平形状としただけでは、図５（ａ）→（ｂ）に示すような、中央部が膨らむ変形を生じる。（ただし、図５（ａ）〜（ｃ）は、上記の実施形態のように推進薬タンク１７が八角形ではなく、円形（円盤状）の場合を示している。）
このような変形を抑えるために、この扁平状タンクのシェル（外殻）に作用する応力が、内容積が同程度の球形タンクのそれと同程度となるように、扁平状タンクのシェルの厚さを設定すると、質量が球形タンクの例えば１００倍以上となる。これは、到底、現実的ではない。
【００４３】
そこで、本発明では、推進薬タンク１７内に、タンクの両面部分を構成する壁部同士を連結する補強部材２４を設けるとともに、この壁部をハニカムパネル１９で構成した。このように構成したので、補強部材２４により、補強部材２４が設けられた部分の外面方向への変形が抑えられる。また、補強部材２４だけでは、補強部材２４が設けられていない非補強部分（補強部材２４と補強部材２４の間の部分）については、図５（ｃ）に示すような、面外方向の膨らみが生じてしまうが、推進薬タンク１７の壁部を軽量かつ剛性に優れるハニカムパネル１９で構成することにより、上記の非補強部分の外面方向への変形が抑えられる。これにより推進薬タンク一体型構造パネル１０の重量を従来の球形タンク＋下面パネルの合計重量と同程度に抑えることができる。
【００４４】
また、補強部材２４が、推進薬タンク１７の内部を中央に向かって断面積が減少する複数の小区画に仕切るように放射状に複数配置されていることにより、内圧によって膨らみやすいタンク中央部分に向って補強部材が集中するため、タンク中央部の膨らみを効果的に抑えることができる。
【００４５】
また、補強部材が、上記のように放射状に複数配置されているので、表面張力により推進薬が保持され、タンクの外周部から加圧用ガスを供給することにより、推進薬をタンク中央に向かって押し込み、中央部に接続された排出機構３０から効率よく排出することができる。
すなわち、他の形態の補強部材として、例えば、ピン形状の部材を多数配置することも考えられるが、このような補強部材とした場合、宇宙空間（微小重力環境下）においては表面張力により部材表面に推進薬がまとわり付き、効率よく推進薬を排出することが困難となる。本実施形態のように補強部材２４を配置すれば、補強部材の表面から推進薬を剥がしながらタンク中央部へ押し込んでいくので、推進薬を効率よく排出することができる。
【００４６】
また、推進薬タンクの外周部において全ての小区画が連通しているので、小区画ごとに加圧用ガス供給配管を設ける必要が無く、構成を簡素なものとすることができる。
【００４７】
［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態にかかる推進薬タンク一体型構造パネル１０の構成を示す断面図である。以下に説明する点以外の構成は、第１実施形態と同様であるので、共通する点については適宜説明を省略する。
本実施形態では、１枚の推進薬タンク一体型構造パネルで、２液式の推進薬タンクとすることができる。２液式とする場合、酸化剤と燃料が互いに混合しないように、推進薬タンク１７の内部が、空間的に互いに独立した区画に仕切られている必要がある。図６の実施形態では、推進薬タンク１７の内部が、一部の補強部材（これらを符号２４−１〜４で示す）によって、空間的に互いに独立した４つの大区画３４ａ〜３４ｄに仕切られている。各大区画は、推進薬タンク１７の内部を均等に４分割したものである。
【００４８】
また、各大区画の中に、複数の小区画が形成され、大区画の各々において、推進薬タンクの外周部において同一大区画内の全ての小区画が連通している。
また、推進薬タンク１７の外周部には、大区画ごとに、加圧用ガス供給配管（ガス供給手段）２８が接続されている。また、大区画ごとに、推進薬タンク１７の中央部に、上述した排出機構（図示せず）が接続されている。
【００４９】
このように、推進薬タンク１７の内部が、空間的に互いに独立した複数の大区画に仕切られているので、二液式の推進薬タンク１７とすることができる。また、大区画の中に複数の小区画が形成されているので、二液式とした場合でも、上述したように推進薬を効率よく排出することができる。
【００５０】
大区画のうち、例えば、図６の右上と左下の大区画３４ｂ、３４ｄを酸化剤用のタンクとし、左上と右下の大区画３４ａ、３４ｃを燃料用のタンクとすることができる。このように、推進薬タンク１７の内部を均等に４分割した場合、燃料と酸化剤を４区画に交互に充填することで、重心を中央にすることができる。
しかし、大区画の数は、４つに限られず、３以下あるいは５以上であってもよい。
【００５１】
［第３実施形態］
図７は、本発明の第３実施形態にかかる推進薬タンク一体型構造パネル１０の構成を示す断面図である。以下に説明する点以外の構成は、第１又は第２実施形態と同様であるので、共通する点については適宜説明を省略する。
宇宙機の構体が円筒形の場合、推進薬タンク１７は、上記の第１及び第２実施形態で説明した八角形その他の多角形のものに代えて、図７に示すような円形（円盤状）であってもよい。この場合、外枠１２も円形（リング状）のものとなる。
この場合も、図７に示すように、第１実施形態と同様に、推進薬タンク１７の外周部において全ての小区画が連通している構成とすることができる。あるいは、第２実施形態のように、推進薬タンクの内部を空間的に互いに独立した複数の大区画（あるいは均等に分割された４つの大区画）に仕切る構成としてもよい。
【００５２】
［第４実施形態］
図８は、本発明の第４実施形態にかかる推進薬タンク一体型構造パネル１０の構成を示す断面図である。以下に説明する点以外の構成は、第１実施形態と同様であるので、共通する点については適宜説明を省略する。
本実施形態は、自転して姿勢を安定させるスピン姿勢安定方式の宇宙機に好適な推進薬タンク一体型構造パネルである。本実施形態における推進薬タンク１７は第１実施形態と同様に８角形であるが、その他の多角形であってもよい。
自転して姿勢を安定させるスピン姿勢安定方式の宇宙機の場合、自身が回転しているため、推進薬には表面張力よりも遥かに強い遠心力が作用し、推進薬は推進薬タンクの内壁にリング状に張り付くことを考慮する必要がある。
【００５３】
本実施形態では、推進薬タンク１７の中央部には、加圧用ガスを供給するガス供給手段として加圧用ガス供給配管（図示せず）が接続されており、推進薬タンク１７の外周部には、推進薬を排出する排出機構３０が接続されている。
このように、ガス供給手段を中央に、排出機構３０を外周部に配置することにより、中央から外周に向って推進薬を押し出すので、遠心力に逆らわず、効率的に推進薬を排出することができる。
【００５４】
また、推進薬タンク１７は、８角形（多角形）であるので、排出の最終段階では、推進薬は各頂点に集中することになる。したがって、本実施形態のように、推進薬タンクの外周部の各頂点に排出機構３０を配置することで、多角形の各頂点に集中する推進薬を効率的に排出することができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、推進薬タンク１７の外周部において全ての小区画が連通している構成であるが、このような構成に代えて、第２実施形態と同様に、推進薬タンクの内部を空間的に互いに独立した複数の大区画（あるいは均等に分割された４つの大区画）に仕切る構成としてもよい。この場合、推進薬タンクの中央部に、大区画ごとに、加圧用ガスを供給する加圧用ガス供給配管（ガス供給手段）を接続するとともに、推進薬タンクの外周部の各頂点に、大区画ごとに、推進薬を排出する排出機構を接続する必要がある。
【００５６】
［第５実施形態］
図９は、本発明の第５実施形態にかかる推進薬タンク一体型構造パネルの構成を示す断面図である。以下に説明する点以外の構成は、第３実施形態と同様であるので、共通する点については適宜説明を省略する。
本実施形態は、上述した第４実施形態と同様にスピン姿勢安定方式の宇宙機に好適な推進薬タンク一体型構造パネルである。推進薬タンク１７は、上述した第４実施形態では８角形（多角形）であったが、本実施形態では円形である。
【００５７】
本実施形態では、推進薬タンク１７の中央部には、加圧用ガスを供給するガス供給手段として加圧用ガス供給配管（図示せず）が接続されており、推進薬タンク１７の外周部の一箇所には、推進薬を排出する排出機構３０が接続されている。
スピン姿勢安定方式の宇宙機で推進薬タンクが円形の場合、宇宙機の自転により推進薬は推進薬タンクの内壁にリング状に張り付き、次第にリングの幅を減らしながら、排出の最終段階では推進薬タンクの外周部の内壁で薄い膜の状態となる。したがって、本実施形態のように、推進薬タンク１７の外周部の少なくとも一箇所に排出機構３０を配置することで、推進薬を排出することができる。勿論、必要に応じて、推進薬タンク１７の外周部の複数個所に排出機構３０を配置してもよい。
【００５８】
なお、本実施形態では、推進薬タンク１７の外周部において全ての小区画が連通している構成であるが、このような構成に代えて、第２実施形態と同様に、推進薬タンクの内部を空間的に互いに独立した複数の大区画（あるいは均等に分割された４つの大区画）に仕切る構成としてもよい。この場合、推進薬タンクの中央部に、大区画ごとに、加圧用ガスを供給する加圧用ガス供給配管（ガス供給手段）を接続するとともに、推進薬タンクの外周部に、大区画ごとに、推進薬を排出する排出機構を接続する必要がある。
【００５９】
上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる推進薬タンク一体型構造パネルの斜視図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線断面の部分各大図である。
【図３】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図４】フレーム部材の断面図およびＩ型断面部品の斜視図である。
【図５】扁平状タンクの変形について説明する図である。
【図６】本発明の第２実施形態にかかる推進薬タンク一体型構造パネルの断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態にかかる推進薬タンク一体型構造パネルの断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態にかかる推進薬タンク一体型構造パネルの断面図である。
【図９】本発明の第５実施形態にかかる推進薬タンク一体型構造パネルの断面図である。
【図１０】従来の宇宙機用推進系の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０  推進薬タンク一体型構造パネル
１２  外枠
１３  フレーム部材
１４  梁部材
１７  推進薬タンク
１９  ハニカムパネル
２０  ハニカムコア
２１  表面板
２２  裏面板
２４  補強部材
２８  加圧用ガス供給配管（ガス供給手段
３０  排出機構
【図１】
0004771470.tif 000002
【図２】
0004771470.tif 000003
【図３】
0004771470.tif 000004
【図４】
0004771470.tif 000005
【図５】
0004771470.tif 000006
【図６】
0004771470.tif 000007
【図７】
0004771470.tif 000008
【図８】
0004771470.tif 000009
【図９】
0004771470.tif 000010
【図１０】
0004771470.tif 000011