(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛翔体と、前記飛翔体に初期推進力を付与するための打ち上げ用補助ロケットモータとの接続及び分離装置であり、
前記接続及び分離装置が、前記補助ロケットモータ側に取り付けられた第１固定具と第２固定具を有し、更に前記飛翔体側に取り付けられた前方固定軸を有し、前記第１固定具において接続する第１接続部と、前記第２固定具と前記前方固定軸とを接続する第２接続部により、前記飛翔体と前記補助ロケットモータを接続するものであり、
前記第１接続部が、前記飛翔体側に取り付けられた分離ボルト固定部と、前記第１固定具側に取り付けられた分離ボルト脱離部とを有する分離ボルトで接続された部分で、前記分離ボルトの作用により、前記第１接続部の結合が解放され、前記飛翔体から前記補助ロケットモータが切り離される部分であり、
前記第２接続部が、前記飛翔体から突設された前方固定軸と前記第２固定具が接続された部分で、前記分離ボルトの作用に連動して、前記前方固定軸と前記第２固定具との結合が解放され、前記第２接続部において前記飛翔体から前記補助ロケットモータが切り離される部分である、接続及び分離装置。
【請求項２】
前記第２接続部における前方固定軸が、前方固定軸と第２固定具の結合が解放されたとき、飛翔体内に収容されるものである、請求項１記載の接続及び分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無人標的機等として使用する飛翔体と前記飛翔体に初期推進力を付与するための打ち上げ用補助ロケットモータとの接続及び分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無人標的機には、初期浮揚及び推進のため、少なくとも１つの補助ロケットモータが取り付けられるが、無人標的機が所定高度及び速度に達したとき、補助ロケットモータは切り離されて落下する。
【０００３】
特許文献１には、ソレノイドとバネを利用したロケットモータ離脱機構の発明が開示されている。特許文献２には、圧力制御弁の作用により、ロケットモータの推進薬から発生するガス自体を分離手段として用いた発明が開示されている。特許文献３には、コアロケットとブースターロケットを分離ボルトで分離する技術が開示されている。
【特許文献１】特開昭６４−５４１９９号公報
【特許文献２】特開昭６３−２０７８００号公報
【特許文献３】実公平７−２００００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
脱離後のロケットモータは、所定の高度及び速度に達したとき、確実に無人標的機と分離する必要がある。しかし、従来の無人標的機の分離は、ロケットモータの推力と空気抵抗、及び脱離用バネのバランスによって行われるため、飛翔条件によってはバランスが崩れ、分離不良が起こることがある。特許文献１の発明では、適当な条件下での分離を行うため、分離タイミングを調節するソレノイド装置の使用が提案されているが、空気抵抗やバネ力に抗して作動させるためには大型のソレノイドが必要であり、設備スペースや積載重量が大きくなる問題がある。特許文献２の発明では、圧力制御弁の開閉により、ガスの流れを変更するものであるため、確実に分離するための制御が難しい。
【０００５】
本発明は、無人標的機等の飛翔体と、前記飛翔体に初期推進力を付与するための打ち上げ用補助ロケットモータを接続し、かつ前記飛翔体が所定の高度及び速度に達したときに確実に脱離させることができる、接続及び分離装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、課題の解決手段として、
飛翔体と、前記飛翔体に初期推進力を付与するための打ち上げ用補助ロケットモータとの接続及び分離装置であり、
前記接続及び分離装置が、前記補助ロケットモータ側に取り付けられた第１固定具と第２固定具を有し、更に前記飛翔体側に取り付けられた前方固定軸を有し、前記第１固定具において接続する第１接続部と、前記第２固定具と前記前方固定軸とを接続する第２接続部により、前記飛翔体と前記補助ロケットモータを接続するものであり、
前記第１接続部が、前記飛翔体側に取り付けられた分離ボルト固定部と、前記第１固定具側に取り付けられた分離ボルト脱離部とを有する分離ボルトで接続された部分で、前記分離ボルトの作用により、前記第１接続部の結合が解放され、前記飛翔体から前記補助ロケットモータが切り離される部分であり、
前記第２接続部が、前記飛翔体から突設された前方固定軸と前記第２固定具が接続された部分で、前記分離ボルトの作用に連動して、前記前方固定軸と前記第２固定具との結合が解放され、前記第２接続部において前記飛翔体から前記補助ロケットモータが切り離される部分である、接続及び分離装置を提供する。
【０００７】
本発明の接続及び分離装置は、飛翔体と補助ロケットモータを接続すると共に、飛翔後の所定時になると飛翔体と補助ロケットモータを切り離すものであり、前記した接続及び切り離しの動作、並びにそれらに関連した動作をする構成要素を全て含めたものである。
【０００８】
また、本発明の接続及び分離装置の全ての構成要素は、金属、合成樹脂、繊維強化樹脂等の複合材又はこれらを組み合わせた材質からなるものが好ましい。
【０００９】
飛翔体が無人標的機であるとき、通常は１つ又は２つ以上のロケットモータが取り付けられ、ロケットモータは、安定性を高める観点から、少なくとも２箇所にて無人標的機と接続される。本発明では、２箇所の接続部分の内、少なくとも１箇所（第１接続部）の結合を直接解放する手段として、分離ボルト固定部と分離ボルト脱離部とを有する分離ボルトを利用するものである。他の接続箇所（第２接続部）の結合は、分離ボルトの作用を適当な伝達手段により伝達して解放されるか、第１接続部の結合の解放による補助ロケットモータの移動に連動して解放されるものである。
【００１０】
分離ボルト（又は爆発ボルト）は市販品（例えば、米国のｈｉ−ｓｈｅａｒ社製の製品）や公知のもの（例えば、特許文献３に開示されたもの）を用いることができる。
【００１１】
前方固定軸と分離ボルト固定部の取り付け位置は特に制限されるものではなく、飛翔体の形状（胴体の形状や大きさ、翼の位置等）に応じて適宜設定することができる。例えば、前方固定軸を飛翔体の底面から突設させ、分離ボルト固定部を飛翔体の側面又はその近傍（底面と側面の境界面付近）に突設させることができる。
【００１２】
本発明では、第１接続部及び第２接続部の位置を逆にすることもできる。即ち、飛翔体の先端部に近い位置（第２接続部のある位置）に第１接続部を設け、遠い位置（第１接続部のある位置）に第２接続部を設けることもできる。このような形態においても、第１接続部と第２接続部における結合解放の順序は、分離ボルトの直接作用を受ける第１接続部が先である。
【００１３】
本発明は、課題の他の解決手段として、前記第２接続部における前方固定軸が、前方固定軸と第２固定具の結合が解放されたとき、飛翔体内に収容されるものである、請求項１記載の接続及び分離装置を提供する。
【００１４】
飛翔体から補助ロケットモータが切り離された後も、飛翔体は暫く飛び続けるため、前方固定軸を収容することで、飛翔体に加えられる空気抵抗を小さくすることができる。
【００１５】
前方固定軸の収容手段としては、バネ、ソレノイド、ピストン機構等の公知の手段を適用することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の接続及び分離装置によれば、打ち上げ前は飛翔体と補助ロケットモータが２箇所で接続されているので、打ち上げ作業性が良く、打ち上げ後の所定時になると、飛翔体から確実にかつ瞬時に補助ロケットモータを切り離すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、図２（ａ）、（ｂ）、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、図４により、本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１（ａ）は、分離ボルト作動前の接続及び分離装置を示す長さ方向の部分断面図、図１（ｂ）は、分離ボルト作動時の接続及び分離装置を示す長さ方向の部分断面図、図１（ｃ）は、分離ボルト作動後の接続及び分離装置を示す長さ方向の部分断面図である。
【００１９】
図２（ａ）は図１（ａ）の分離ボルトの作動前の状態を説明する概念図、図２（ｂ）は図１（ｂ）の分離ボルトの作動時の状態を説明する概念図である。
【００２０】
図３（ａ）は図１（ａ）の切り欠き部１Ａの部分拡大図、図３（ｂ）は図１（ｂ）の切り欠き部１Ａの部分拡大図、図３（ｃ）は図１（ｃ）の切り欠き部１Ａの部分拡大図であり、図４は、図３（ａ）の幅方向の部分断面図であり、前方固定軸と第２固定具との接続状態を説明するためのものである。
【００２１】
図１（ａ）に示すとおり、打ち上げ前には、飛翔体（中空構造のもの）１と補助ロケットモータ２は、接続及び分離装置を介して２箇所（第１接続部１０ａ及び第２接続部１０ｂ）にて接続されている。第１接続部１０ａと第２接続部１０ｂの位置は逆でもよい。
【００２２】
図１（ａ）、図２（ａ）に示すとおり、第１接続部１０ａは、飛翔体１と第１固定具１１が、２つの分離ボルト２０ａ、２０ｂにて２箇所で接続された部分である。図１では、見える位置にある１つの分離ボルト２０ａのみ図示して、見えない位置にある他の分離ボルト２０ｂは図示していない。
【００２３】
第１固定具１１は、飛翔体１の外表面形状と一致した形状のものであり、飛翔体１の外表面に沿うように配置されている。
【００２４】
分離ボルト２０ａは、分離ボルト固定部２１ａと分離ボルト脱離部２２ａを有するものであり、分離ボルト固定部２１ａが飛翔体１側に固定され、分離ボルト脱離部２２ａが第１固定具１１側に固定された状態にて、双方が結合されている。分離ボルト固定部２１ａ及び分離ボルト脱離部２２ａのいずれか一方に点火器と火薬が収容されており、点火器の作動により、分離ボルト固定部２１ａと分離ボルト脱離部２２ａが瞬間的に分離される。
【００２５】
分離ボルト２０ｂは、分離ボルト固定部２１ｂと分離ボルト脱離部２２ｂを有するものであり、分離ボルト固定部２１ｂが飛翔体１側に固定され、分離ボルト脱離部２２ｂが第１固定具１１側に固定された状態にて、双方が結合されている。分離ボルト固定部２１ｂ及び分離ボルト脱離部２２ｂのいずれか一方に点火器と火薬が収容されており、点火器の作動により、分離ボルト固定部２１ｂと分離ボルト脱離部２２ｂが瞬間的に分離される
補助ロケットモータ２と第１固定具１１は、第１連結手段１２により、接続されている。第１連結手段１２は、例えば、金属板、金属線又は金属棒からなるもので、第１連結手段１２の長さ及び取り付け角度は、飛翔体１の打ち上げ及び飛翔角度との関係を考慮して決定される。
【００２６】
このように、分離ボルト２０ａ、２０ｂにより、飛翔体１と第１固定具１１が結合され、更に第１連結手段１２により、第１固定具１１と補助ロケットモータ２が接続されていることで、飛翔体１と補助ロケットモータ２が接続されている。
【００２７】
図１（ａ）、図３（ａ）に示すとおり、第２接続部１０ｂは、飛翔体１から突設された前方固定軸３８に、第２固定具４０が接続された部分である。
【００２８】
図１（ａ）に示すとおり、第２固定具４０は、補助ロケットモータ２の先端部に固着され、第１固定具１１と第２固定具４０は第２連結手段（例えば、金属板又は金属棒）５１で連結されている。
【００２９】
中空の飛翔体１内部の第２固定具４０に対向する外壁３（肉厚部３ａ）上には、周壁３１と底面３２で囲まれた円柱状の空間３３が形成されている。周壁３１と底面３２は、単に接触しているだけで結合されていない。周壁３１の下部フランジ部３１ａと飛翔体の外壁３（肉厚部３ａ）は固着されている。
【００３０】
空間３３内には、前方固定軸３８の一部が収容されており、収容された部分の端面は底面３２に固着されている。前方固定軸３８の残部は飛翔体の外壁３（肉厚部３ａ）から外側に突出しており、突き出した部分の端面は蓋３６に固着されている。
【００３１】
前方固定軸３８の周囲には、押し縮められた状態でコイルバネ３５が装着されている。コイルバネ３５は、底面３２の内表面と肉厚部３ａの内表面との間に嵌め込まれているが、必要に応じて両端が底面３２と肉厚部３ａに固着されていてもよい。
【００３２】
図４に示すとおり、第２固定具４０は、本体部４１と二股状先端部４２を有するもので、二股状先端部４２に前方固定軸３８が嵌め込まれ、二股状先端部４２の下面は蓋３６に当接されている。本体部４１内には、軸方向に空間４３が設けられており、空間４３の開口部周縁４５と前方固定軸３８が接触している。空間４３内の端面４２ａと前方固定軸３８との間には、押し縮められた状態でコイルバネ４４が嵌め込まれている。
【００３３】
そして、第２固定具４０と第２連結手段５１、第２連結手段５１と第１固定具１１、第１固定具１１と第１連結手段１２、第１連結手段１２と補助ロケットモータ２、補助ロケットモータ２と第２固定具４０のそれぞれが相互に接続されていることにより、第２固定具４０の位置が固定されているため、第２固定具４０の空間４３内に収容されたコイルバネ４４は、押し縮められた状態で前方固定軸３８を押圧している。
【００３４】
第２連結手段５１の任意の位置（望ましくは中央部分）には、第２連結手段５１と対向する飛翔体１の表面との間において、バネ及びバネと一体化された押出ピンからなり、バネが押し縮められた状態で、かつ押出ピンの先端面が飛翔体１の外壁３に当接された状態で配置された反発手段５２を有している。
【００３５】
次に、図１（ａ）〜（ｃ）、図２（ａ）〜（ｂ）、図３（ａ）〜（ｃ）、図４により、本発明の接続及び分離装置の動作を説明する。
【００３６】
〔図１（ａ）、図２（ａ）、図３（ａ）、図４の状態〕
飛翔体（無人標的機）１の打ち上げ前及び打ち上げから所定時間までは、図１（ａ）、図２（ａ）、図３（ａ）、図４に示す状態であり、飛翔体１と補助ロケットモータ２は２箇所（第１接続部１０ａ、第２接続部１０ｂ）で接続されている。打ち上げ後、飛翔体１は、補助ロケットモータ２の推力が前方固定軸４０を押すことで上昇し、飛行する。
【００３７】
図１（ａ）、図２（ａ）に示すとおり、第１接続部１０ａでは、飛翔体１と第１固定軸１１が、分離ボルト２０ａ、２０ｂで接続されている。図３（ａ）、図４に示すとおり、第２接続部１０ｂでは、前方固定軸３８と第２固定具４０が接続されている。
【００３８】
〔図１（ｂ）、図２（ｂ）、図３（ｂ）の状態〕
そして、飛翔体１が所定の高度及び速度に達したとき、分離信号（例えば、時限式信号、機体速度関知式信号又は補助ロケットモータの圧力感知式信号）が送られることで、分離ボルトの電気式点火器に通電が開始され、電気式点火器が作動して火薬が着火燃焼され、圧力を発生させる。発生した圧力により、分離ボルト固定部２１ａ、２１ｂと、分離ボルト脱離部２２ａ、２２ｂが、瞬間的に分離される。
【００３９】
そして、分離ボルト２０ａ、２０ｂの分離に伴い、補助ロケットモータ２、第１連結手段１２、第１固定具１１、第２連結手段５１及び第２固定具４０の位置が連動して変化するため、第２固定具４０内に押し縮められていたコイルバネ４４の反発力により、前方固定軸３８と第２固定具４０の結合が解放される。このとき、第２連結手段５１に取り付けられた反発手段５２は、バネの反発力を受けた押出ピンが飛翔体１の表面を押すことにより、飛翔体１からの補助ロケットモータ２の分離を補助する。
【００４０】
〔図１（ｃ）、図２（ｂ）、図３（ｃ）の状態〕
図１（ｃ）のように、前方固定軸３８と第２固定具４０の結合が解放されることにより、飛翔体１と補助ロケットモータ２の接続（第１接続部１０ａ及び第２接続部１０ｂ）が完全に解放される。
【００４１】
そして、図３（ｃ）のとおり、前方固定軸３８と第２固定具４０との結合が解放され、前方固定軸３８を押し下げていた力が解放される。このため、周壁３１と底面３２の接触部分における押圧状態も解放され、押し縮められていたコイルバネ３５の作用により、底面３２が勢いよく押し上げられる。その結果、前方固定軸３８と蓋３６が勢いよく飛翔体１内部に引き込まれて収容される。前方固定軸３８が突き出していた開口部は、蓋３６により閉塞されるため、空気抵抗を生じることはなく、その後の飛翔体の飛行にも影響しない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】（ａ）は、接続及び分離装置の分離ボルト作動前の長さ方向の部分断面図、（ｂ）は、分離ボルト作動時の長さ方向の部分断面図、（ｃ）は、分離ボルト作動後の長さ方向の部分断面図。
【図２】（ａ）は図１（ａ）の分離ボルトの作動前の状態を説明する概念図、（ｂ）は図１（ｂ）の分離ボルトの作動時の状態を説明する概念図。
【図３】（ａ）は図１（ａ）の部分拡大図、（ｂ）は図１（ｂ）の部分拡大図、（ｃ）は図１（ｃ）の部分拡大図。
【図４】図３（ａ）の幅方向の部分断面図。
【符号の説明】
【００４３】
１  飛翔体
２  補助ロケットモータ
１０ａ  第１接続部
１０ｂ  第２接続部
１１  第１固定具
２０ａ、２０ｂ  分離ボルト
２１ａ、２１ｂ  分離ボルト固定部
２２ａ、２２ｂ  分離ボルト脱離部
３８  前方固定軸
４０  第２固定具
【図１】
0004712520.tif 000002
【図２】
0004712520.tif 000003
【図３】
0004712520.tif 000004
【図４】
0004712520.tif 000005