(57)【要約】【課題】目標への指向精度を維持しつつ、パレット、固定枠等の付加的な構成品による質量の増大及びコスト増を抑える。【解決手段】、一実施形態によれば、飛しょう体１１をレール長方向にガイドし、剛性を有するレール１２と、このレール１２の飛しょう体１１の噴出方向の一端部に設けられた穴１４と、この穴１４に挿入される突起部材１５およびレール１２の一端部側を受ける支持面１６を有し、これらの突起部材１５および支持面１６によりレールを支持し、剛性を有する支持部１７と、この支持部１７を複数の軸方向に動かし、支持面１６の指向方向を目標方向に向けるアーム部１８と、を備え、アーム部１８が方向調節した支持面１６上の基準位置から穴１４および突起部材１５間の嵌合により決まる目標方向への指向精度と、推進方向の指向精度とにより基準位置から目標方向に対する要求指向精度を達成する発射装置１０が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラストの噴出により推進方向へ移動する飛しょう体をレール長方向にガイドし、この飛しょう体による荷重に対して実質的に非変形な剛性を有するレールと、
このレールの前記飛しょう体の噴出方向の一端部に設けられた穴と、
この穴に挿入される突起部材および前記レールの前記一端部側を受ける支持面を有し、これらの突起部材および支持面により前記レールを支持し、前記剛性を有する支持部と、
この支持部を複数の軸方向に動かし、前記支持面の指向方向を目標方向に向けるアーム部と、を備え、
このアーム部が方向調節した前記支持面上の基準位置から前記穴および前記突起部材間の嵌合により決まる前記目標方向への指向精度と、前記レールによる前記推進方向の指向精度とにより前記基準位置から前記目標方向に対する要求指向精度を達成することを特徴とする発射装置。
【請求項２】
前記突起部材と前記穴とは何れも磁化されており、これらの突起部材および穴間で相互に作用する磁気吸着力によって前記支持部および前記レールは吸引し合い、磁気反発力によって前記支持部および前記レールは離反することを特徴とする請求項１記載の発射装置。
【請求項３】
前記支持部の前記支持面は平坦面を有し、前記突起部材はこの平坦面の法線方向への突起部を有しており、前記レールの前記噴出方向の一端面は他の平坦面を有し、これらの平坦面の接合によって、前記穴および前記突起部材により決まる前記目標方向への指向精度を向上させることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の発射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
一実施形態は発射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の主流は、飛しょう体をコンテナから取出して発射装置に載せ替える作業の手間を省き、作業時間を短縮すべく、繊維強化プラスチック材料などを用いた軽量のコンテナを使用し、飛しょう体を収めたままのコンテナを発射装置に搭載する構造を有する発射装置である。
【０００３】
従来、貯蔵時における飛しょう体の保管機能と、発射時における飛しょう体の発射筒としての機能とを兼用した方式を採る発射装置が提案されている（例えば特許文献１、２参照）。保管機能及び発射筒機能を兼用する方式では、発射筒と、発射装置とが、これらの発射筒及び発射装置に設けられた固定具や固定機構によって固定されている。例えば発射筒には固定枠が設けられ、発射装置側にはパレットが設置される。パレットには固定枠をこのパレットに固定する固定具や固定機構が設けられる。この固定機構と、発射筒側の固定枠とを嵌合等によって取付ける構造を用いて発射筒を発射装置に固定することが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２２３９５号公報
【特許文献２】特開２００５−１２７６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述の従来技術では、目標への指向精度を高めるために、従来必要であった付加的な構成品によって発射装置全体の質量を増大させ、コスト高を引き起こしている。発射装置は飛しょう体を発射する機能のみを有すればよいにも関わらず、パレットと、固定枠と、これらのパレット及び固定枠間の固定機構との各構成品が付加されている。これらのパレット、固定枠及び固定機構等の各質量が発射装置全体の質量の増大及びコスト高を生んでいる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決するため、一実施形態によれば、ブラストの噴出により推進方向へ移動する飛しょう体をレール長方向にガイドし、この飛しょう体による荷重に対して実質的に非変形な剛性を有するレールと、このレールの前記飛しょう体の噴出方向の一端部に設けられた穴と、この穴に挿入される突起部材および前記レールの前記一端部側を受ける支持面を有し、これらの突起部材および支持面により前記レールを支持し、前記剛性を有する支持部と、この支持部を複数の軸方向に動かし、前記支持面の指向方向を目標方向に向けるアーム部と、を備え、このアーム部が方向調節した前記支持面上の基準位置から前記穴および前記突起部材間の嵌合により決まる前記目標方向への指向精度と、前記レールによる前記推進方向の指向精度とにより前記基準位置から前記目標方向に対する要求指向精度を達成することを特徴とする発射装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態に係る発射装置の構成図である。
【図２】（ａ）は一実施形態に係る発射装置に用いられる飛しょう体及びレールを含む発射筒の背面斜視図であり、（ｂ）は図２（ａ）の発射筒の背面部を拡大した斜視図である。
【図３】（ａ）は一実施形態に係る発射装置に用いられる飛しょう体及びレールを含む発射筒の縦断面構造を示す図であり、（ｂ）は図３（ａ）のＡＡ′線に沿った縦断面構造を示す図である。
【図４】（ａ）は一実施形態に係る発射装置に用いられる穴と突起部材との嵌合部分を拡大して示す斜視図であり、（ｂ）は穴及び突起部材による目標方向への指向精度を実現するための一例を示す断面図である。
【図５】一実施形態に係る発射装置による発射準備、発射及び抜弾の各作業を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施の形態に係る発射装置について、図１乃至図５を参照しながら説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付すとともに、重複した説明は省略する。
【０００９】
図１は一実施形態に係る発射装置の構成図である。発射装置１０は、飛しょう体１１をレール長方向にガイドするレール１２と、飛しょう体１１及びレール１２を収納する発射筒１３と、このレール１２の後方、即ち飛しょう体１１の噴出方向の一端部に設けられたガイド穴１４（穴）と、このガイド穴１４に挿入されるガイドピン１５（突起部材）及びレール１２の一端部を受ける支持面１６を有しこれらのガイドピン１５及び支持面１６によりレール１２を片持ち支持する支持部１７と、この支持部１７を２軸方向に動かし、支持面１６の指向方向を目標方向に向けるアーム部１８と、制御用のコントローラ１９とを備えている。この発射装置１０は、アーム部１８により指向方向を調節された支持面１６上の中心点（基準位置）からガイド穴１４及びガイドピン１５間の嵌合により決まる目標方向への指向精度と、レール１２による飛しょう体１１の推進方向の指向精度とによって中心点から目標方向に対する要求指向精度を達成するようにしている。
【００１０】
図２（ａ）は一実施形態に係る発射装置１０に用いられる飛しょう体１１及びレール１２を含む発射筒１３の背面斜視図である。図２（ｂ）は図２（ａ）の発射筒１３の背面部を拡大した斜視図である。これらの図中、既述の符号はそれらと同じ要素を表す。発射筒１３はＦＲＰ（繊維強化プラスチック）筐体からなる。発射筒１３は２本の固定枠により固定されてもよい。発射筒１３は筒本体の前側及び後側が開口している。発射筒１３の図示しない前方の開口と、後方の開口とはそれぞれ蓋２０により覆われている。前側の蓋２０は飛しょう体１１により突き破られる程度の強度を持つ。後ろ側の蓋２０はブラストによって破膜されてもよい。この後ろ側の蓋２０には開口２１が形成されており、この開口２１を介してレール１２のガイド穴１４が露出するようになっている。
【００１１】
図３（ａ）は一実施形態に係る発射装置１０に用いられる飛しょう体１１及びレール１２を含む発射筒１３の縦断面構造を示す図である。図３（ｂ）は図３（ａ）のＡＡ′線に沿った縦断面構造を示す図である。これらの図中、既述の符号はそれらと同じ要素を表す。飛しょう体１１はブラストの噴出により推進方向へ移動する。飛しょう体１１は胴部外周にハンガ２２を有する。飛しょう体１１は推進装置を内蔵している。この推進装置はコントローラ１９から電気的配線を介して制御信号を受信可能にされている。飛しょう体１１はコントローラ１９から発射指令を受信するとこの推進装置に点火し推進力を得るようにしている。レール１２は鋼又は合金からなり、発射筒１３内に敷設され固定されている。レール１２は飛しょう体１１による荷重に対して非変形な剛性を有する。非変形な剛性とは、飛しょう体１１を搭載した状態でレール１２の仰角を大きくしたときに前方へレール１２が実質垂れ変形しない程度の剛性を指す。また、レール１２は飛しょう体１１が前方へ移動したときにこの飛しょう体１１の質量の変位によってもレール１２は荷重方向への実質的な撓み変形がない程度の剛性を有する。レール１２は飛しょう体１１の質量又はこのレール１２の自重によって実質的な捻り変形がない程度の剛性を有する。更にレール１２の例えば上面には、溝長さを長手方向にとった溝２３が形成されている。この溝２３に飛しょう体１１のハンガ２２が摺動可能に嵌合されており、この飛しょう体１１は姿勢を保ちながらレール１２の上を長手方向に沿ってガイドされるようになっている。
【００１２】
図４（ａ）はガイド穴１４とガイドピン１５との嵌合部分を拡大して示す斜視図である。図４（ｂ）はガイド穴１４及びガイドピン１５による目標方向への指向精度を実現するための一例を示す断面図である。これらの図中、既述の符号はそれらと同じ要素を表す。ガイド穴１４及びガイドピン１５は磁化が可能な材料を用いている。
【００１３】
例えばレール１２内部のうち、ガイド穴１４を囲む領域に図示しない強磁性体及び励磁装置が装備されている。励磁装置は主に電磁石を有する。励磁装置がこの強磁性体内を通る磁界の向きをＳ極方向又はＮ極方向に変化させ、強磁性体をＳ極又はＮ極に磁化するようにしている。また、例えばガイドピン１５はガイドピン１５内部のうち、ガイドピン１５自体又はガイドピン１５の表面領域に強磁性体及び励磁装置を装備しておき、励磁装置に異なる２方向の磁界を生成させ、ガイドピン１５をＳ極又はＮ極に磁化させるようにしている。Ｓ極及びＮ極、Ｎ極及びＳ極、Ｓ極及びＳ極あるいはＮ極及びＮ極など、励磁装置はガイド穴１４及びガイドピン１５に一対の磁極を構成させる。２種類の電磁石の磁界方向が互いに吸着又は相反するように励磁装置をコントローラ１９が制御するようにしている。ガイド穴１４及びガイドピン１５で相互に作用する磁気吸着力によってガイド穴１４の内周面及び底面と、ガイドピン１５の外周面及び端面とが吸引し合う。一方、磁気反発力によってガイド穴１４の内周面及び底面と、ガイドピン１５の外周面及び端面とは離反するようになっている。
【００１４】
また、図４（ｂ）に示すように、支持部１７の支持面１６は平坦面を有する。支持部１７は切欠き球面と、この切欠き球面の周縁に連続する円周を持つ円形面部とを有する。支持部１７は例えば合成樹脂製あるいは金属製であり、この支持部１７の内部は合成樹脂又は金属により充填される。ガイドピン１５は支持面１６の中心部から面法線方向へ延びており、突起部を成している。レール１２の噴出方向の一端面も平坦面を有する。支持面１６上でガイドピン１５の取付け位置の周りの平坦面はレール端面の平坦面と接合する。これらの平坦面の面精度を出しておき、及びガイドピン１５のピン軸が２つの平坦面に正確に直交するようにガイドピン１５の精度が出るように、支持部１７、レール１２及びガイドピン１５が製造されている。精度が出るとは誤差値が許容範囲に収まる程度に精度が高いことを指す。磁気吸着力によって互いに引っ張り合う平坦面の中心位置と、この中心位置を起点として面法線方向に延びる仮想線とにより、ガイド穴１４及びガイドピン１５により決まる目標方向への指向精度を向上させることが可能になっている。磁気吸収によって支持部１７、レール１２及びガイドピン１５がこれらの相互の間で正確な位置で固定されることによって、発射筒１３側に微かなガタが発生し、あるいはガイド穴１４及びガイドピン１５間に遊びが発生したとしても、飛しょう体１１の推進方向の指向精度が正確に維持されるようになっている。
【００１５】
アーム部１８（図１）は、一例として、一端が支持部１７に回動可能に取付けられたリンクアーム２４と、このリンクアーム２４の他端を仰角方向で上下可動に連結し、自らは方位角方向に回転可能なベース２５と、リンクアーム２４を仰角方向に動かすための水平軸の駆動部２６と、ベース２５を方位角方向に回すための垂直軸の駆動部２７とを備えている。これらの駆動部２６、２７にはモータやギア類が用いられる。アーム部１８は互いに直交する２軸方向に支持部１７を個別に制御されるようになっている。
【００１６】
図５は発射装置１０による発射準備、発射及び抜弾の各作業を説明するための図である。既述の符号はそれらと同じ要素を表す。
【００１７】
上述の構成を有する発射装置１０の発射筒１３は飛しょう体１１が収納された状態にある。
【００１８】
図５（ａ）に発射筒１３の装填準備の作業内容例を示す。リンクアーム２４はその根元を中心に旋回し、支持部１７を高い位置から低い位置に向けて動かす。リンクアーム２４はこのリンクアーム２４の姿勢が水平になる位置まで支持部１７を降ろす。
【００１９】
図５（ｂ）に発射筒１３の装填作業例を示す。発射装置１０はガイドピン１５をガイド穴１４に挿入する。図５（ｃ）に電磁式の装填方式を用いた装填作業例を示す。一例として、発射装置１０のベース２５と、レール１２の励磁装置との間の回路を配線ケーブルによりあるいは無線により接続しておき、アーム部１８の動作などによってガイドピン１５とガイド穴１４とを嵌合させる。コントローラ１９は各励磁装置を介してガイドピン１５、ガイド穴１４をそれぞれＳ極、Ｎ極に励磁する。ガイドピン１５及びガイド穴１４は互いに強固に固着する。ガイドピン１５とガイド穴１４との間は電磁式以外に機械的なロック構造を用いることも可能である。
【００２０】
図５（ｄ）に発射筒１３の発射準備時の姿勢を示す。コントローラ１９は発射装置１０の脳として目標方向の方位角、仰角を駆動部２６、２７へ指令する。支持面１６上の基準位置として例えば面中心をとり、この面中心から目標方向への指向精度と、レール１２による飛しょう体１１の推進方向の指向精度とによって支持面１６上のこの面中心から目標方向に対する要求指向精度を達成させる。支持部１７及びレール１２の２つの物品により指向角を決定させるため、ハードウェアの誤差を極めて小さく抑えることができ高い精度で指向精度を得られる。
【００２１】
装填が完了後、コントローラ１９は発射装置１０が発射体勢になるようにリンクアーム２４を動かす。発射装置１０は発射を実施する。図５（ｄ）の姿勢で、発射装置１０は飛しょう体１１を発射させる。発射装置１０は電磁式の固定を実施する代わりに、クリップ等による機械的な固定を用いてもよく、この場合も図５（ｄ）の姿勢のまま発射体勢に入る。
【００２２】
図５（ｅ）に発射筒１３の抜弾時の作業内容例を示す。コントローラ１９はガイドピン１５、ガイド穴１４が互いに同じ磁極になるように励磁する。これらのガイドピン１５とガイド穴１４とが離反する。あるいは機械的なロック構造を解除することによってガイドピン１５とガイド穴１４との間が離反する。
【００２３】
このように、発射装置１０は発射筒１３の内部にある飛しょう体１１を支えている支持部１７を発射装置１０側のリンクアーム２４で直接保持することができ、そのまま射撃可能となる。飛しょう体１１を支えている支持部１７のみ、強度、剛性及び精度を要し、その他の発射装置１０の構成品を省略しもしくは簡略化することができる。この結果、発射装置１０のうち発射筒１３部分の軽量化ができ、低コスト化を図ることができるようになる。
【００２４】
従来例に係る発射装置は支持部及びレールを有し、更に、目標方向の指令値に対して誤差を発生させる要因となるハードウェアを有する。このハードウェアとして従来例に係る発射装置は、パレット、発射筒等の土台部分を有する。パレットとは複数枚の板を寄せて組み合わせて成る略四角形状で厚みを持つトレイである。パレット、発射筒の寸法精度と、これらのパレット及び発射筒とレールとの寸法精度や組立精度を高い精度で小さい誤差範囲に抑える必要がある。また、パレット、固定枠及びパレット、固定枠間の固定機構といった追加構成品は、飛しょう体の推進力の反作用である発射反力を作用される。追加の構成品はこの発射反力に耐えるための強度を要する。この強度を実現する構造を発射装置に持たせることは、従来例では発射装置のさらなる質量増及びコスト増となる。
【００２５】
これに対して発射装置１０は、土台部分の寸法誤差と、土台部分及びレール間の組立誤差を考慮せずにハードウェアの誤差を極めて小さく抑えることができるようになる。複数の部品を用いた場合に生じる誤差の積み重なりをこの発射装置１０は起こさないようにすることができる。追加の構成品を設ける場合に必要な発射反力に耐える強度の計算といった無駄をなくすことができる。
【００２６】
また、発射装置１０では、飛しょう体１１の搭載及び卸下の作業を簡略化することができ運用上の作業効率を上げることができる。ハードウェアの誤差を極めて小さくすることにより、地上から空に向かって飛しょう体１１を発射する短距離のシステムとしては、ハードウェアに対する高い指向精度を達成できる。このシステムは、必要な任務が発生したときに、迅速に動作することが可能になる。また、発射装置１０は従来例に比べてシンプルに構成することができる。主要な部品の点数を減らすことによって、飛しょう体１１とレール１２との間に生じうるガタだけを調整すればよいことになり、調整対象の箇所が減るという点で作業効率を上げることができる。
【００２７】
１９８０年代の一世代前のシステムでは、飛しょう体はコンテナ内に収納された状態で倉庫内で貯蔵され、貯蔵、保管されている。発射前、クレーン等の装填機構によりコンテナを貯蔵庫から搬出する。飛しょう体は運搬車等でコンテナのまま発射装置近傍まで運搬させる。人力及び装填機構によりコンテナから飛しょう体を取出し、その飛しょう体を発射装置へ搭載している。この作業は飛しょう体の載せ替えを要し、手間がかかる。また、装填機構を使った場合は、コスト高、質量の増大、機構部のメンテナンス等と多岐にわたり作業の負荷が増える。更に、発射装置へ搭載した後、発射を実施しない場合、飛しょう体を卸下し、再度コンテナへ収納する必要がある。一世代前の取扱い方式では取出し及び装填作業の作業自体に手間がかかる。
【００２８】
そこで、従来、その手間を省くために、飛しょう体を収納した状態で貯蔵及び射撃をできる発射筒が主流となりつつある。それでも、発射筒、及び発射筒を固定する機構が必要である。通常、発射筒には固定枠、発射装置側にはパレットを設置し、パレットの固定機構部分に発射筒の固定枠を取付ける構造が一般的である。
【００２９】
しかし、従来の方法では、発射装置は飛しょう体を発射する機能のみを有すればよいにも関わらず、クレーン等の装填機構を要する。従来例による装填方法では、発射装置に、パレットと、固定枠と、これらのパレット及び固定枠間の固定機構との各構成品を持つことを要する。これらのパレット、固定枠及び固定機構等の各質量が発射装置全体の質量増及びコスト増を生んでいる。
【００３０】
一般に、地上から空に向かって飛しょう体を発射するシステムでは、近距離を飛来する目標物に対しては、この目標物が発射装置へ接近するまでの時間が短い。発射装置は極めて短時間内に目標物への指向角に追随し目標物に対して高い精度で飛しょう体を向ける必要がある。そのため、飛しょう体を固定しているレール、内面側にレールが取付けられる発射筒、発射筒の外面側の固定枠、固定枠が取付けられるパレット等が組立てられた状態で、全てのハードウェアに高い指向角精度が要求される。発射装置には、指向精度の誤差が極めて小さい値であることが厳格に求められる。発射装置には、強度だけでなく、指向角精度を満足するための精度の高いものづくりが要求される。発射装置には、飛しょう体を収納した発射筒を搭載した状態での撓みも含めた精度が要求されるため、発射装置を構成する構造体への高い剛性が必要となる。
【００３１】
一世代前の時代のようなクレーンといった装填機構を発射装置に付加する場合、発射装置が複雑化する。また、従来技術のように飛しょう体を内蔵する発射筒を用いた場合、飛しょう体から発射装置までの間に介在する複数付加された構成品に強度及び剛性を求め、高い値の寸法精度、組立精度が必要となり、構成品数の増加は、質量増以上にコスト増への影響が大きい。発射装置の本来の機能は土台に飛しょう体を載っければよいが、従来例では、発射筒に電気的なインターフェース機能を持たせてやり、高い精度で取付ける必要がる。そうすると、どうしてもコストアップとなり、発射装置全体質量が増す。
【００３２】
従来例のように飛しょう体のみの搭載もしくは発射筒のまま搭載し、飛しょう体が飛び出すことをモデル化すると、発射反力のパワーを発射装置は受け止めるという構造計算を要する。そうすると、何も覆われない状態で飛しょう体が飛んで行ったときの反力より、無駄な大きさの反力が発射装置側へかかる。発射筒をしっかり発射装置に固定するためのパレットやパレット構成品が必要になる。そのためパレットよりも下方の発射装置側の構成品もそれに耐えるための強度や構造が必要になってくる。本実施形態に係る発射装置はこのような状況を一括して解決する。
【００３３】
なお、上記実施形態では基準位置として面中心をとったが、基準位置は支持面１６上の任意の位置や領域をとることができる。ガイド穴１４の開口形状や深さは種々変更可能である。突起部材はガイドピン１５であったが、ガイドピン１５のピン形状やピン長さは種々変更できる。断面丸形や矩形のガイドピン１５を用いても良い。突起部材としてピンと異なる例えば板状、棒状を用いても良い。穴と突起部材とにそれぞれ溝状の凹凸を設ける等してもよい。これらの変形をして実施したに過ぎない実施品に対し、本実施形態に係る発射装置の優位性は何ら損なわれるものではない。
【００３４】
目標方向への指向精度を向上させるため、突起部材の本数は一本であることがよりシンプルに位置合わせの精度を上げることが可能である。突起部材の本数が多くなり、又は複雑な構造をとると、精度を高めることが難しくなることがある。突起部材を多くし、複雑化させると、突起部材の本数が一本であるときに達成した精度と同じ精度を達成するためには個々の部品の寸法精度や組み付け後のアセンブリ精度に高い値を要求される。
【００３５】
支持部１７の支持面１６の形状は平坦面を持つ半球形状あるいは蒲鉾形形状であったが、この支持面１６はパラボラアンテナのアンテナ面のように凹曲面であってもよい。凹曲面によって支持部１７はレール１２を受け止める。この場合、凹曲面の中心部にガイドピン１５などの突起部材を設けるようにする。
【００３６】
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３７】
１０…発射装置、１１…飛しょう体、１２…レール、１３…発射筒、１４…ガイド穴（穴）、１５…ガイドピン（突起部材）、１６…支持面、１７…支持部、１８…アーム部、１９…コントローラ、２０…蓋、２１…開口、２２…ハンガ、２３…溝、２４…リンクアーム、２５…ベース、２６，２７…駆動部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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