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JP4183473B2 - 圧力容器 - Google Patents
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Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、フィラメントワインディング法により成形される圧力容器に係わり、例えば、ロケットの段間部の支持構造体に支持されるモータケースとして用いられる圧力容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記したフィラメントワインディング法により成形される圧力容器、例えば、推進薬のケース及び燃焼室として機能するロケットのモータケースは、ロケットの段間部において、前後段の構造体とのインタフェースとなる環状をなす支持構造体と結合して支持される。
【０００３】
図３に示すように、この支持構造体５２は、モータケース５１の外周に沿って嵌合され、機軸方向（矢印Ｘ方向）の荷重を伝達するために、モータケース５１と支持構造体５２との間に設けた接着剤５３により固定されている、あるいは、接着剤５３を用いずに熱硬化させることにより固着されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した従来のモータケース（圧力容器）５１では、推進薬の燃焼によって内部圧力が上昇して膨張した場合、支持構造体５２がモータケース５１の外周に沿って結合してある都合上、支持構造体５２との結合部分における径方向の膨らみを抑えることはできるものの、機軸方向の伸びを十分に抑えることができるとは言い難く、その結果、保証圧力以下の内部圧力であったとしても、モータケース５１の機軸方向の伸びによって支持構造体５２との間に剥離が生じてしまう恐れがないとは言えないという問題があり、この問題を解決することが従来の課題となっていた。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、外周に沿って結合する支持構造体に支持される場合において、この支持構造体との間に剥離が生じる懸念を払拭することが可能である圧力容器を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１の圧力容器は、フィラメントワインディング法により成形された圧力容器であって、この圧力容器の外周に沿って結合する環状をなす支持構造体に支持される圧力容器において、支持構造体との結合部分には、繊維剛性の高い炭素繊維から成り且つ繊維方向を機軸方向に沿わせた強化層を、フィラメントワインディング法により当該圧力容器を成形する段階で織り込んで円周方向にわたって積層した構成としており、この圧力容器の構成を従来の課題を解決するための手段としている。
【０００７】
【発明の作用】
本発明の圧力容器において、内部圧力が上昇して膨張した場合、支持構造体との結合部分における径方向の膨らみは、外周に沿って結合した支持構造体によって抑えられ、一方、機軸方向の伸びは、支持構造体との結合部分に円周方向にわたって積層した強化層、すなわち、炭素繊維から成り且つ繊維方向を機軸方向に沿わせることで容器軸方向の伸びを抑制する強化層により抑えられることから、内部圧力が保証圧力以上となったとしても支持構造体との間に剥離現象が生じることが回避されることとなる。
【０００８】
また、本発明の圧力容器では、この圧力容器をフィラメントワインディング法により成形するのと同時に、支持構造体との結合部分に強化層を積層させ得るので、強化層を積層する工程を別個に設ける必要がない分だけ、作業コストの低減が図られることとなる。
【０００９】
【発明の効果】
本発明の圧力容器によれば、上記した構成としているので、内部圧力が保証圧力以下である場合は勿論のこと、例え、内部圧力が保証圧力以上となった場合であったとしても、支持構造体との間に剥離が生じる懸念を払拭することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００１０】
また、本発明の圧力容器では、上記した構成としたため、作業コストの低減をも実現することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は本発明の圧力容器の一実施例を示しており、この実施例では、本発明の圧力容器がロケットのモータケースである場合を示し、このモータケースを支持する支持構造体がロケットの段間部である場合を示す。
【００１３】
図１及び図２に示すように、推進薬のケース及び燃焼室として機能するモータケース１は、フィラメントワインディング法により成形された炭素繊維強化プラスチック製の圧力容器であって、円筒形状の胴体１１と、この胴体１１の頭部側（図示左側）に位置するドーム状鏡板１２と、胴体１１の尾部側（図示右側）に位置するドーム状鏡板１３と、この尾部側のドーム状鏡板１３の機軸上で開口するノズル１４を備えている。
【００１４】
このモータケース１を支持する支持構造体は、ロケットの上段部とのインタフェースとなる頭部側支持構造体２Ａと、モータケース１のノズル１４を被覆しかつロケットの下段部とのインタフェースとなる尾部側支持構造体２Ｂであり、これらの頭部側支持構造体２Ａ及び尾部側支持構造体２Ｂはいずれも環状をなしていて、例えば、ハンドレイアップ法等で積層成形された炭素繊維強化プラスチック製のものとしてある。
【００１５】
頭部側支持構造体２Ａは、モータケース１の胴体１１において、頭部側ドーム状鏡板１２の近傍の外周に沿って嵌合され、一方、尾部側支持構造体２Ｂは、モータケース１の胴体１１において、尾部側ドーム状鏡板１３の近傍の外周に沿って嵌合され、いずれも機軸方向（矢印Ｘ方向）の荷重を伝達するために、モータケース１と支持構造体２Ａ，２Ｂとの間に円周方向にわたってそれぞれ設けたフィルム接着剤３、例えば、エポキシ系のフィルム接着剤３により固定してある。
【００１６】
この場合、モータケース１の胴体１１における支持構造体２Ａ，２Ｂとの各結合部分４Ａ，４Ｂには、機軸方向（容器軸方向）の伸びを抑制する強化層１５が円周方向にわたってそれぞれ積層してある。これらの強化層１５，１５は、いずれも繊維剛性の高い炭素繊維（例えば、Ｔ８００，ＩＭ６００，ＨＴＡ）から成り、モータケース１をフィラメントワインディング法により成形する段階で繊維方向を機軸容器軸方向に沿わせて織り込んで形成してある。
【００１７】
このモータケース１において、内部に収容した推進薬の燃焼によって内部圧力が上昇して膨張した場合、頭部側支持構造体２Ａ及び尾部側支持構造体２Ｂとの各結合部分４Ａ，４Ｂにおける径方向の膨らみは、いずれもモータケース１の胴体１１の外周に沿って結合した上記支持構造体２Ａ，２Ｂによって抑えられることとなる。
【００１８】
一方、頭部側支持構造体２Ａ及び尾部側支持構造体２Ｂとの各結合部分４Ａ，４Ｂにおける機軸方向の伸びは、いずれもモータケース１の支持構造体２Ａ，２Ｂとの結合部分に円周方向にわたって積層した機軸方向の伸びを抑制する強化層１５により抑えられることから、モータケース１の内部圧力が保証圧力以上となったとしても、支持構造体２Ａ，２Ｂとの間に剥離現象が生じることが回避されることとなる。
【００１９】
また、この実施例におけるモータケース１において、このモータケース１をフィラメントワインディング法により成形するのと同時に、支持構造体２Ａ，２Ｂとの各結合部分４Ａ，４Ｂに強化層１５，１５を積層させることができるので、これらの強化層１５，１５を積層する工程を別個に設ける必要がない分だけ、作業コストの低減が図られることとなる。
【００２０】
なお、上記した実施例では、圧力容器がロケットのモータケースであり、このモータケースを支持する支持構造体がロケットの段間部である場合を示したが、これに限定されるものではない。
【００２１】
また、上記した実施例では、モータケース１及び支持構造体２Ａ，２Ｂをいずれも炭素繊維強化プラスチック製のものとした場合を示したが、これに限定されるものではなく、他の材質の圧力容器及び支持構造体にも適用することが可能であり、圧力容器及び支持構造体の固定に使用する接着剤もエポキシ系のものに限定されるものではなく、圧力容器及び支持構造体の材質に応じて適宜選択して使用することができる。
【００２２】
さらに、本発明の圧力容器の詳細な構成は、上記した実施例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧力容器の一実施例を示すモータケースと頭部側支持構造体との結合部分における拡大断面説明図である。
【図２】図１におけるモータケースと支持構造体との結合状態を示す半割断面説明図である。
【図３】従来の圧力容器を示す支持構造体との結合部分における拡大断面説明図である。
【符号の説明】
１ モータケース（圧力容器）
２Ａ 頭部側支持構造体
２Ｂ 尾部側支持構造体
４Ａ，４Ｂ 結合部分
１５ 強化層

Claims (1)

  1. フィラメントワインディング法により成形された圧力容器であって、この圧力容器の外周に沿って結合する環状をなす支持構造体に支持される圧力容器において、支持構造体との結合部分には、繊維剛性の高い炭素繊維から成り且つ繊維方向を機軸方向に沿わせた強化層を、フィラメントワインディング法により当該圧力容器を成形する段階で織り込んで円周方向にわたって積層したことを特徴とする圧力容器。
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