(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
宇宙航行体において結合した構造体同士を分離する装置であって、一方の構造体に固定したケース内に、断面円形の収容室を設けると共に、収容室に、ピストンを同収容室の軸線方向に移動可能に収容し、ピストンは、ケースを摺動自在に貫通して他の構造体に係合するロッドを同軸状に備えており、収容室は、ロッドの貫通側から、ピストンの外径に対応した内径の小径部と、ピストンの外径よりも大きい内径の大径部を有しており、小径部において、ピストンのロッド側に、ガスが供給される圧力空間を形成すると共に、反ロッド側に、ロッドの係合解除に要する長さを有する案内空間を形成し、大径部において、ピストンの移動先にガスを流出させる減圧空間を形成したことを特徴とする分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、宇宙航行体において、結合していた構造体同士を分離するのに用いる分離装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の分離装置としては、例えば、昭和５８年４月２５日に丸善が発行した『増補版・航空宇宙工学便覧』の第４６０頁〜第４６２頁や第７９２頁および第７９３頁に記載されているように、様々なものがある。これらは、主として火薬類の燃焼により生じた高圧のガスを作動源としている。
【０００３】
また、ワイヤカッタやボルトカッタのように、ワイヤやボルトといった結合手段自体を切断する分離装置に対して、構造体に係合するピストンを用い、ガスの圧力によりピストンを移動させて構造体との係合を解除する分離装置がある。このような分離装置は、いわゆるプーラと呼ばれるものであって、結合手段の破壊を伴わないので、結合手段を破壊するものに比べれば衝撃が小さく、また、周囲に破片が飛散するような恐れが無いという利点を有している。
【０００４】
しかし、ピストンを用いた分離装置は、移動したピストンの衝突によって衝撃が発生する。そこで、従来では、ピストンの移動先に例えばハニカム構造体を設け、ピストンの衝突によってハニカム構造体を潰すことにより、衝撃を吸収するようにしたものがあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ピストンを用いた分離装置において、ハニカム構造体を用いたものでは、充分な変形量が得られるようにハニカム構造体の長さを確保すれば、かなりの衝撃吸収効果が得られる。しかしながら、この種の分離装置が用いられる宇宙航行体では、構成部品の取付けスペースが制限されることが多いため、ハニカム構造体などの緩衝材を用いたものは、限られたスペースで充分な効果を得ることが難しいという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、ガスの圧力によりピストンを移動させる分離装置において、ピストンの移動による衝撃を低減することができる分離装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる分離装置は、請求項１として、宇宙航行体において結合した構造体同士を分離する装置であって、一方の構造体に固定したケース内に、断面円形の収容室を設けると共に、収容室に、ピストンを同収容室の軸線方向に移動可能に収容し、ピストンは、ケースを摺動自在に貫通して他の構造体に係合するロッドを同軸状に備えており、収容室は、ロッドの貫通側から、ピストンの外径に対応した内径の小径部と、ピストンの外径よりも大きい内径の大径部を有しており、小径部において、ピストンのロッド側に、ガスが供給される圧力空間を形成すると共に、反ロッド側に、ロッドの係合解除に要する長さを有する案内空間を形成し、大径部において、ピストンの移動先にガスを流出させる減圧空間を形成した構成としており、上記の構成を課題を解決するための手段としている。
【００１１】
【発明の作用】
本発明の請求項１に係わる分離装置では、一方の構造体に固定したケースの収容室内において、小径部にピストンが位置しており、この状態でピストンのロッドがケースを貫通し、ロッドと他の構造体が係合している。そして、小径部の圧力空間にガスが供給されると、その圧力によりピストンが移動してロッドと他の構造体との係合が解除される。このとき、小径部には、ピストンの移動側となる反ロッド側に、ロッドの係合解除に要する長さを有する案内空間が形成してあるので、ピストンが案内空間を通過する間に他の構造体との係合が解除される。また、収容室には、大径部により減圧空間が形成してあるので、案内空間を通過したピストンが減圧空間に達すると、ピストンを押圧するガスがピストンの移動先に流出すると共に、加圧側のガスの圧力が急激に低下し、移動先に流出したガスの圧力によってピストンが減速する。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係わる分離装置によれば、一方の構造体に固定したケース内において、圧力空間にガスを供給してピストンを移動させた際に、収容室の減圧空間により、ガスをピストンの移動先に流出させ且つ加圧側の圧力を急激に低下させて、移動先の圧力でピストンを減速させることができ、これによってピストンの衝突の衝撃を大幅に低減することができる。また、減速空間の手前の案内空間により、ピストンと他の構造体との係合解除を確実に行った後に、減圧空間でのガス流出ならびにピストンの減速を行わせることができ、作動の信頼性をより一層高めることができる。さらに、収容室の小径部により圧力空間および案内空間を形成し、大径部により減圧空間を形成し、ピストンの減速にガスを用いることから、構造をきわめて簡単なものにすることができ、軽量化や低コスト化などを実現することができる。
【００１６】
【実施例】
以下、図面に基づいて、本発明に係わる分離装置の一実施例を説明する。
【００１７】
図１に示す分離装置１は、図中に仮想線で一部を示す一方の構造体Ａに、同じく一部を示す他方の構造体Ｂを分離可能に結合する。これらの構造体Ａ，Ｂの一例としては、例えば図４に示すようなものがある。図４に示す宇宙航行体Ｔは、天体の周回軌道を航行する人工衛星であって、天体探査に用いるペネトレータＰを分離可能に備えている。つまり、宇宙航行体Ｔが一方の構造体Ａに相当し、ペネトレータＰが他方の構造体Ｂに相当する。
【００１８】
分離装置１は、概略円筒形状のケース２内に、断面円形の収容室３を設けると共に、収容室３に、ピストン４を同収容室３の軸線方向（図１左右方向）に移動可能に収容している。ピストン４は、その片側にケース２を摺動自在に貫通するロッド５を同軸状に備えている。
【００１９】
ケース２は、その内部に、図１中左側である一端側から半分以上の長さにわたって収容室３が形成してあると共に、収容室３の奥部の中央から他端側にわたってロッド５の挿通孔６が形成してある。収容室３は、ロッド５の貫通側つまり奥側から、ピストン４の外径に対応した内径Ｄ１の小径部７と、ピストン４の外径よりも大きい内径Ｄ２の大径部８を有しており、開放側に小径部７と同径の第２の小径部９を有している。このケース２の開放端部は、ピストン４を挿設したのち、端部内側に閉塞部材１０を嵌め込み、さらに、エンドキャップ１１をねじ結合することによって完全に閉塞してある。
【００２０】
また、ケース２は、その側部において、収容室３の奥部に対応する位置に、図中仮想線で示すカートリッジ１２の取付け部１３と、取付け部１３から収容室３内に連通するガス供給孔１４を備えている。カートリッジ１２は、火薬類を内蔵するとともに図外の点火装置に接続され、火薬類の燃焼によって高圧のガスを発生する。
【００２１】
ケース２の他端側には、挿通孔６に通したロッド５を全周にわたって一部露出させる切込み部１５が形成してあり、その切込み部１５の反開放側（図１では下側）に、側方への膨出部１６を有すると共に、膨出部１６には、ケース２の半径方向に突出した固定用ボルト１７が固定してある。
【００２２】
つまり、分離装置１は、固定用ボルト１７とこれに螺着する図示しないナットを用いて一方の構造体Ａに固定される。これに対して、他方の構造体Ｂにはアイボルト１８が設けてある。アイボルト１８は、穴１９を有する頭部をケース２の切込み部１５に嵌入した状態にして、穴１９にピストン４のロッド５を貫通させる。これにより、ロッド５は、他方の構造体Ｂの構成の一部であるアイボルト８に係合状態となる。このようにして、当該分離装置１は、一方の構造体Ａと他方の構造体Ｂを結合している。
【００２３】
さらに、分離装置１は、上記の如くピストン４のロッド５を他の構造体Ｂ側に係合させた状態で、収容室３の小径部７において、ピストン４のロッド５側に、ガスが供給される圧力空間２０を形成すると共に、反ロッド５側に、ロッド５の係合解除に要する長さＬ１を有する案内空間２１を形成し、大径部８において、ピストン４の移動先にガスを流出させる減圧空間２２を形成している。
【００２４】
圧力空間２０には、カートリッジ１２の取付け部１３からのガス供給孔１４が開口している。案内空間２１は、実質的に圧力空間２０同じ空間であるが、ロッド５の係合時にピストン４によって仕切られた空間であって、ロッド５の係合解除に要する長さＬ１、すなわちロッド５の先端から切込み部１５の収容室３側の端面までの長さＬ２に対応した長さになっている。大径部８による減圧空間２２は、圧力空間２０および案内空間２１よりも充分に長く形成してある。
【００２５】
なお、両構造体Ａ，Ｂの間には、一方の構造体Ａから他方の構造体Ｂ側に分離力を付与するスプリング等で構成した分離力付与装置が設けてある。また、ピストン４の外周部、ケース２の挿通孔６内および閉塞部材１０の外周部には、各々Ｏリング２３〜２５が設けてあり、各部位での気密性を保持している。
【００２６】
上記の構成を備えた分離装置１において、一方の構造体Ａから他方の構造体Ｂを分離させるには、カートリッジ１２に点火することによって高圧のガスを発生させ、そのガスをガス供給孔１４から圧力空間２０に供給する。すると、そのガスの圧力によりピストン４がロッド５とともに移動し、ロッド５の先端部がアイボルト１８の穴１９から外れ、ロッド５による係合状態が解除される。これにより、図示しない分離力付与手段の作用が加わって、図２（ａ）に示すように他方の構造体Ｂが分離する。
【００２７】
また、分離装置１は、移動したピストン４が減圧空間２２に達すると、減圧空間２２がピストン４よりも大きい内径を有しているので、図２（ｂ）に示すように、高圧のガスがピストン４の周囲を通ってその移動先に高速で流出し、これにより圧力空間２０内の圧力が急激に低下し、且つ収容室３が閉塞空間であることから、移動先に流出したガスの圧力によってピストン４が減速する。
【００２８】
このようにして、当該分離装置１は、大径部８による減圧空間２２を用いたきわめて簡単な構造であると共に、ガスの圧力で移動したピストン４をそのガスを利用して減速させて、ピストン４の衝突による衝撃を大幅に低減し得るものとなっている。
【００２９】
しかも、当該分離装置では、ロッド５の係合時において、ピストン４の移動側に、係合解除に要する長さＬ１を有する案内空間２１を備えているので、ガスの圧力により移動したピストン４が案内空間２１を通過する間に他の構造体Ｂとの係合が解除され、この係合解除が確実に行われた後に、ピストン４の減速を行うようにしており、作動の信頼性も高いものとなっている。
【００３０】
図４は、上記実施例で説明した分離装置１と、ピストンの緩衝材としてハニカム構造体を用いた従来の分離装置を用い、分離動作を行った際の衝撃を周波数と加速度の関係で表したグラフである。これによると、図中実線で示す当該分離装置１は、図中一点鎖線で示す従来の分離装置に比べて、衝撃が明らかに低減されていることがわかる。
【００３１】
なお、上記当該分離装置１は、適用する構造体側の要求などに応じて、減圧空間２２の内径や長さをを変更することにより、ピストン４の減速の度合いを自由に且つ容易に設定することが可能である。また、上記実施例の構成に加えて、例えば、減圧空間２２の内周面にピストン４を軸線方向に案内する突条などを設けたり、緩衝材を併用したりすることも可能であって、減圧空間２２によって充分なピストン４の減速作用が得られるので、緩衝材を併用するとしても小さいもので良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる分離装置の一実施例を説明する断面図である。
【図２】図１に示す分離装置のピストンが移動した状態を説明する断面図（ａ）およびピストン付近の拡大断面図（ｂ）である。
【図３】構造体の例としてペネトレータを備えた宇宙航行体を示す斜視図である。
【図４】本発明の分離装置と従来の分離装置の作動時における衝撃を周波数と加速度の関係で示すグラフである。
【符号の説明】
１      分離装置
２      ケース
３      収容室
４      ピストン
５      ロッド
７      小径部
８      大径部
２０    圧力空間
２２    減圧空間
２１    案内空間
Ｂ      構造体
【図１】
0004165672.tif 000002
【図２】
0004165672.tif 000003
【図３】
0004165672.tif 000004
【図４】
0004165672.tif 000005