JP5709259B2 - Pulse rocket motor - Google Patents
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Description
本発明は、複数の固体燃料を備えたパルスロケットモータに関する。 The present invention relates to a pulse rocket motor provided with a plurality of solid fuels.
パルスロケットモータは、単一の圧力容器内に2以上の推進薬が隔膜又は隔壁により区画して設けられて構成されている。これは、容易に燃焼を停止、再着火することができない固体燃料ロケットにおいて、異なるタイミングでの燃焼を実現できるという利点がある。
具体的には、フィラメント・ワインディング法(Filament Winding)による炭素繊維・エポキシ樹脂組成物からなる圧力容器の後部にパルス1(第1パルス)の推進薬(第1推進薬)が、前部にパルス2(第2パルス)の推進薬(第2推進薬)が設けられ、これらの推進薬との間にバリヤ絶縁体(隔膜)が配置された構成の2パルスロケットモータが開発されている(特許文献1参照)。
The pulse rocket motor is configured by providing two or more propellants separated by a diaphragm or a partition in a single pressure vessel. This has an advantage that combustion at different timings can be realized in a solid fuel rocket that cannot be easily stopped and re-ignited.
Specifically, a propellant (first propellant) of pulse 1 (first pulse) is placed at the rear of the pressure vessel made of a carbon fiber / epoxy resin composition by the filament winding method, and a pulse is applied at the front. 2 (second pulse) propellant (second propellant) is provided, and a two-pulse rocket motor has been developed in which a barrier insulator (diaphragm) is disposed between these propellants (patent) Reference 1).
当該特許文献1の2パルスロケットモータでは、圧力容器とパルス2の推進薬との間には前方絶縁体が、圧力容器とパルス1(第1パルス)の推進薬との間には後方絶縁体が配置されており、前方絶縁体、後方絶縁体、及びバリヤ絶縁体は、EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン・モノマー)からなる合成ゴムからなり、互いに一部重ね合わせ接着させて成形されている。 In the two-pulse rocket motor of Patent Document 1, a front insulator is provided between the pressure vessel and the propellant for pulse 2, and a rear insulator is provided between the pressure vessel and the propellant for pulse 1 (first pulse). The front insulator, the rear insulator, and the barrier insulator are made of a synthetic rubber made of EPDM (ethylene / propylene / diene / monomer), and are partially overlapped and bonded to each other.
当該特許文献1の2パルスロケットモータの製造方法としては、前方から順に配設していくものであり、具体的には、まず前方絶縁体を圧力容器内面に配置してパルス2の推進薬を真空下で鋳造し、硬化させている。その後、当該パルス2の推進薬及び前方絶縁体にバリヤ絶縁体を取り付け、前方絶縁体を切り取っている。次に後部絶縁体をバリヤ絶縁体に取り付け、パルス1の推進薬(第1推進薬)を注入し、硬化させている。これら各絶縁体の内面には接着性ライナーが被覆されており、それぞれ対応する推進薬と接着されている。 As a manufacturing method of the two-pulse rocket motor of Patent Document 1, the two-pulse rocket motor is sequentially arranged from the front. Specifically, first, a front insulator is arranged on the inner surface of the pressure vessel, and the propellant for pulse 2 is applied. It is cast and cured under vacuum. Thereafter, a barrier insulator is attached to the propellant of the pulse 2 and the front insulator, and the front insulator is cut off. The rear insulator is then attached to the barrier insulator and a pulse 1 propellant (first propellant) is injected and cured. The inner surface of each of these insulators is coated with an adhesive liner, and is adhered to a corresponding propellant.
しかしながら、上記特許文献1の圧力容器は、推進薬の周囲に直接、フィラメント・ワインディング法により炭素繊維・エポキシ樹脂組成物を成形しているが、このように樹脂からなる圧力容器は、金属からなる圧力容器に比べて剛性が低く、またこのように推進薬の周囲に直接圧力容器を成形する製造方法のため、前方絶縁体、後方絶縁体、及びバリヤ絶縁体はそれぞれ接着ライナーを被覆し、推進薬と接着させる工程が必要であり、製造工程が複雑化するという問題がある。 However, although the pressure vessel of the above-mentioned Patent Document 1 is formed by directly forming the carbon fiber / epoxy resin composition around the propellant by the filament winding method, the pressure vessel made of resin is made of metal. Due to the manufacturing method in which the pressure vessel is molded directly around the propellant in this way, the front insulator, the rear insulator, and the barrier insulator are each coated with an adhesive liner and propelled. There is a problem that a process for bonding with a medicine is required, and the manufacturing process is complicated.
さらに、パルス1とパルス2の推進薬を区画するバリヤ絶縁体は、パルス1の推進薬燃焼時にはパルス2の推進薬への火炎の侵入を防ぐ必要があるが、バリヤ絶縁体と前方絶縁体との接着部分が経年劣化により剥がれるおそれがあり、確実に火炎の侵入を防げないおそれがある。
一方で、バリヤ絶縁体は、パルス2の推進薬燃焼時においては、脱落してノズルを詰まらせること等がないように、所定の位置で破断してかつ脱落しない必要がある。これに対して特許文献1では、前方絶縁体とバリア絶縁体との接着部分にて、破断することを想定しているが、接着による破断強度の設定は複雑であり適切なタイミングで破断させることは容易ではない。また、上述したように各絶縁体は推進薬に接着されていることからパルス2の推進薬点火時にバリヤ絶縁体が当該推進薬から剥がれるのを妨げる作用をし、確実な動作の観点から問題がある。
Furthermore, the barrier insulator that partitions the propellant of pulse 1 and pulse 2 needs to prevent the intrusion of flame into the propellant of pulse 2 during the combustion of the propellant of pulse 1, but the barrier insulator and the front insulator There is a possibility that the bonded portion of the film may be peeled off due to deterioration over time, and there is a possibility that the intrusion of the flame cannot be surely prevented.
On the other hand, the barrier insulator needs to be broken at a predetermined position and not fall off at the time of pulse 2 propellant combustion so as not to fall off and clog the nozzle. On the other hand, in Patent Document 1, it is assumed that the front insulator and the barrier insulator are broken at the bonding portion, but the setting of the breaking strength by bonding is complicated, and breaks at an appropriate timing. Is not easy. Further, as described above, since each insulator is bonded to the propellant, it acts to prevent the barrier insulator from being peeled off from the propellant at the time of pulse 2 propellant ignition, and there is a problem from the viewpoint of reliable operation. is there.
また、特許文献1においては、前方絶縁体の中央喉部分の周りに推進薬支持体(発泡材料等)が設けられており、その周りを前方絶縁体が巻き込むように覆っているが、一般に当該推進薬支持体は推進薬に比べて剛性が低いため、前方絶縁体のうち当該推進薬支持体を覆っている部分は、パルス1の燃焼圧を受けて変形したり、応力が集中するという問題がある。このように推進薬支持体部分の絶縁体が変形等すると、パルス2の動作の信頼性が低下する等の問題が生じる。 Further, in Patent Document 1, a propellant support (foaming material or the like) is provided around the central throat portion of the front insulator, and the periphery is covered so that the front insulator is wrapped around. Since the propellant support is less rigid than the propellant, the portion of the front insulator that covers the propellant support is deformed by the combustion pressure of pulse 1 and stress is concentrated. There is. Thus, when the insulator of the propellant support portion is deformed, there arises a problem that the reliability of the operation of the pulse 2 is lowered.
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、簡易な構成で、第1パルス時における第2推進薬への火炎の侵入を確実に防ぎ、確実に第2パルスを実行することのできるパルスロケットモータを提供することにある。 The present invention has been made to solve such a problem, and the object of the present invention is to prevent a flame from entering the second propellant during the first pulse with a simple configuration and to ensure that It is to provide a pulse rocket motor capable of executing the second pulse.
上記した目的を達成するために、請求項1のパルスロケットモータでは、圧力容器内の後段に設けられた中空筒形状の第1推進薬と、前記第1推進薬を点火する第1イグナイタと、前記圧力容器内の前段に設けられた中空筒形状の第2推進薬と、前記第2推進薬を点火する第2イグナイタと、前記第2イグナイタと前記第2推進薬との間であり、前記第2推進薬の前部且つ軸心側に設けられた推進薬支持体と、前記圧力容器内にて前記第2推進薬を覆う隔膜部材とを備え、前記隔膜部材は、前記第2推進薬の少なくとも内周面に沿って延びている隔膜、及び当該隔膜の両端にて加硫接着により一体をなしており、前記圧力容器に取り付けられる保持具を有していることを特徴としている。 In order to achieve the above object, in the pulse rocket motor according to claim 1, a hollow cylindrical first propellant provided at a subsequent stage in the pressure vessel, a first igniter for igniting the first propellant, A hollow cylindrical second propellant provided in the previous stage in the pressure vessel, a second igniter for igniting the second propellant, and between the second igniter and the second propellant, A propellant support provided on the front side and the axial center side of the second propellant, and a diaphragm member that covers the second propellant in the pressure vessel, the diaphragm member being the second propellant The diaphragm extends along at least the inner peripheral surface of the first and second ends of the diaphragm and is integrated by vulcanization adhesion, and has a holding tool attached to the pressure vessel.
請求項2のパルスロケットモータでは、請求項1において、前記保持具のうち前記隔膜前端側の保持具は、前記隔膜との加硫接着部分が後方に向かい少なくとも前記推進薬支持体の範囲に亘って延びた断面凸状をなしていることを特徴としている。
請求項3のパルスロケットモータでは、請求項1または2において、前記隔膜部材の前記隔膜は、一部に他の部分よりも脆弱な脆弱部が形成されていることを特徴としている。
The pulse rocket motor according to claim 2 is the pulse rocket motor according to claim 1, wherein the holder on the front end side of the diaphragm of the holder has a vulcanized adhesion portion with the diaphragm facing rearward at least over the range of the propellant support. It is characterized by a convex cross section extending.
The pulse rocket motor according to a third aspect is characterized in that, in the first or second aspect, the diaphragm of the diaphragm member is formed with a weakened part weaker than other parts.
請求項4のパルスロケットモータでは、請求項3において、前記隔膜は、前記第2推進薬の内周面から後部端面に沿って屈曲しており、当該屈曲部周辺に前記脆弱部が形成されていることを特徴としている。 In the pulse rocket motor according to claim 4, in claim 3, the diaphragm is bent from the inner peripheral surface of the second propellant along the rear end surface, and the weakened portion is formed around the bent portion. It is characterized by being.
上記手段を用いる本発明によれば、パルスロケットモータにおいて、前記第1推進薬の燃焼時に前記第2推進薬へ火炎を進入させない目的で圧力容器内にて第2推進薬を覆っており、隔膜は第2推進薬の少なくとも内周面に沿って延びているとともに、当該隔膜部材は隔膜が保持具と加硫接着により化学結合で強固に接着されており、当該保持具から隔膜に亘って一体構成をなして第2推進薬を覆っていることから、経年劣化による接着の剥がれ等のリスクがなく、第1パルス時における第2推進薬への火炎の侵入を確実に防ぐことができる。 According to the present invention using the above means, in the pulse rocket motor, the second propellant is covered in the pressure vessel for the purpose of preventing the flame from entering the second propellant during the combustion of the first propellant, and the diaphragm Is extended along at least the inner peripheral surface of the second propellant, and the diaphragm member is firmly bonded to the holder by chemical bonding by vulcanization adhesion, and the diaphragm is integrated from the holder to the diaphragm. Since the second propellant is covered by the configuration, there is no risk of peeling of the adhesive due to deterioration over time, and it is possible to reliably prevent the flame from entering the second propellant at the time of the first pulse.
また、隔膜部材は隔膜と一体をなしている保持具により圧力容器に取り付けられることから、隔膜を推進薬と接着させたりする必要がなく製造が容易となる上、推進薬と隔膜が接着されていないことで第2推進薬点火時(第2パルス時)においては隔膜が第2推進薬から剥がれやすくなり、確実に第2パルスを作動させることができる。
さらに、隔膜前端側の保持具は、隔膜との加硫接着部分が後方に向かい少なくとも推進薬支持体の範囲に亘って延びていることで、第1パルス時(第1推進薬燃焼時)の燃焼圧は金属の保持部材で受け止められる。したがって、隔膜部材における推進薬支持体部分の強度を確保でき、当該部分の変形や破断を防ぐことができる。
In addition, since the diaphragm member is attached to the pressure vessel by a holder that is integral with the diaphragm, it is not necessary to bond the diaphragm to the propellant, and manufacturing is facilitated, and the propellant and the diaphragm are bonded. When the second propellant is ignited (second pulse), the diaphragm is easily peeled off from the second propellant, and the second pulse can be operated reliably.
Further, the holder on the front end side of the diaphragm has a vulcanized adhesion portion with the diaphragm extending rearward at least over the range of the propellant support, so that the first pulse (at the time of first propellant combustion) The combustion pressure is received by a metal holding member. Therefore, the strength of the propellant support portion in the diaphragm member can be ensured, and deformation or breakage of the portion can be prevented.
以上のことから、簡易な構成で、第1パルス時における第2推進薬への火炎の侵入を確実に防ぎ、確実に第2パルスを作動させることができる。 From the above, it is possible to reliably prevent the intrusion of flame into the second propellant at the time of the first pulse and operate the second pulse with a simple configuration.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図1〜5を参照すると、図1には本発明の一実施形態に係るパルスロケットモータの全体構成断面図、図2には要部拡大断面図、図3には隔膜部材の一部切り欠き斜視図、図4には図2の前部拡大断面図、図5には図2の後部拡大断面図がそれぞれ示されている。
図1に示す2パルスロケットモータ1は、圧力容器2の後部にノズル4が設けられており、内部には、固体燃料である第1推進薬6が後部に、第2推進薬8が前部に設けられ、当該第2推進薬8は隔膜部材10に覆われている。また、圧力容器2の前部には第1推進薬6を着火するための第1イグナイタ12、及び第2推進薬8を着火するための第2イグナイタ14がそれぞれ設けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Referring to FIGS. 1 to 5, FIG. 1 is a cross-sectional view of an entire configuration of a pulse rocket motor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part, and FIG. 4 is a front enlarged sectional view of FIG. 2, and FIG. 5 is a rear enlarged sectional view of FIG.
A two-pulse rocket motor 1 shown in FIG. 1 is provided with a nozzle 4 at the rear of the pressure vessel 2, in which a first propellant 6, which is a solid fuel, is located at the rear, and a second propellant 8 is located at the front. The second propellant 8 is covered with the diaphragm member 10. In addition, a first igniter 12 for igniting the first propellant 6 and a second igniter 14 for igniting the second propellant 8 are provided at the front portion of the pressure vessel 2.
詳しくは、圧力容器2は、2分割方式の金属モータケースであり、同径の略筒形状をなした前部ケース2aと後部ケース2bとが同軸上に前後連結されて構成されている。前部ケース2a及び後部ケース2bは、前部ケース2aの後端開口縁と後部ケース2bの前端開口縁とが複数のボルトにより締結されている。当該圧力容器2の材料としてはチタン、マルエージング鋼、D6AC鋼、クロムモリブデン鋼等が用いられるのが好ましい。また、当該圧力容器2の外周は外部インシュレータ16により覆われている。 Specifically, the pressure vessel 2 is a two-part metal motor case, and is configured by a front case 2a and a rear case 2b having a substantially cylindrical shape having the same diameter and connected to each other on the same axis. In the front case 2a and the rear case 2b, the rear end opening edge of the front case 2a and the front end opening edge of the rear case 2b are fastened by a plurality of bolts. As the material of the pressure vessel 2, titanium, maraging steel, D6AC steel, chrome molybdenum steel or the like is preferably used. Further, the outer periphery of the pressure vessel 2 is covered with an external insulator 16.
第1推進薬6は、先に燃焼する第1パルス用の推進薬であり、前後方向に延びた中空円筒形状をなしている。当該第1推進薬6は後部ケース2b内に後部断熱材18を介して設けられている。当該第1推進薬6の前後方向中央部から前方は内孔断面が星形をなして燃焼面積が増大されており、当該内孔はノズル4内部を介して外に連通している。当該第1推進薬6は、コンポジット推進薬である。なお、第1推進薬の内孔は全域を断面円形としてもよいし、星形等の光芒断面を前後方向中央部から後方等、任意の位置に形成して構わない。 The first propellant 6 is a propellant for the first pulse that burns first, and has a hollow cylindrical shape extending in the front-rear direction. The first propellant 6 is provided in the rear case 2 b via a rear heat insulating material 18. From the center in the front-rear direction of the first propellant 6, the cross section of the inner hole forms a star shape to increase the combustion area, and the inner hole communicates with the outside through the inside of the nozzle 4. The first propellant 6 is a composite propellant. In addition, the inner hole of the first propellant may have a circular cross section throughout, or a light beam cross section such as a star shape may be formed at an arbitrary position such as rearward from the center in the front-rear direction.
第2推進薬8は、後に燃焼する第2パルス用の推進薬であり、前後方向に延びた中空円筒形状をなしている。図2に詳しく示すように、当該第2推進薬8は前部ケース2a内に前部断熱材20を介して設けられている。当該第2推進薬8の内孔断面は円形をなしており、第1推進薬6の内孔と隔膜部材10を介して連通している。当該第2推進薬8はコンポジット推進薬である。 The second propellant 8 is a propellant for the second pulse that burns later, and has a hollow cylindrical shape extending in the front-rear direction. As shown in detail in FIG. 2, the second propellant 8 is provided in the front case 2 a via a front heat insulating material 20. The cross section of the inner hole of the second propellant 8 is circular, and communicates with the inner hole of the first propellant 6 via the diaphragm member 10. The second propellant 8 is a composite propellant.
また、第2推進薬8の前部の軸心側部分は、後方に凸の円錐状に切り欠かれており、当該切り欠き部分を埋めるように推進薬支持体22が設けられている。推進薬支持体22は第2推進薬8よりも密度が低く、燃えやすい素材であり、例えば、発泡材料である。
隔膜部材10は、断熱性を有するEPDMゴムからなる隔膜24が、両端に設けられた隔膜保持金具26a、26b(保持具)を介して圧力容器2に取り付けられている。
Moreover, the axial center side part of the front part of the 2nd propellant 8 is notched in the convex cone shape to the back, and the propellant support body 22 is provided so that the said notch part may be filled up. The propellant support 22 has a lower density than the second propellant 8 and is a flammable material, such as a foam material.
In the diaphragm member 10, a diaphragm 24 made of EPDM rubber having heat insulation properties is attached to the pressure vessel 2 via diaphragm holding metal fittings 26a and 26b (holding tools) provided at both ends.
図2及び図3に示すように、隔膜24は、第2推進薬8の内孔内周面に沿って前後方向に円筒状に延びた内面部24aと、内面部24a後端から後方に傾斜しつつ径方向外側に拡がった端面部24bとからなる略漏斗状をなしている。また、隔膜24は、内面部24aから端面部24bへの屈曲部分が他の部分よりも構造的に脆弱な脆弱部24cとして形成されている。当該脆弱部24cは所定値以上の燃焼圧を受けると破断するような強度に予め設定されている。 As shown in FIGS. 2 and 3, the diaphragm 24 is inclined rearwardly from the rear end of the inner surface portion 24 a and the inner surface portion 24 a extending in the front-rear direction along the inner peripheral surface of the inner hole of the second propellant 8. However, it has a substantially funnel shape composed of an end surface portion 24b that expands radially outward. Further, the diaphragm 24 is formed as a fragile portion 24c in which a bent portion from the inner surface portion 24a to the end surface portion 24b is structurally weaker than other portions. The weakened portion 24c is set in advance so as to break when subjected to a combustion pressure of a predetermined value or more.
隔膜保持金具26a、26bはそれぞれ環状をなしており、前端側の隔膜保持金具26aには前面に、後端側の隔膜保持金具26bにおいては外周面に、それぞれ周方向に沿って間隔をあけて複数のボルト穴28a、28bが形成されている。隔膜部材10は、これらのボルト穴28a、28bに螺合するボルトで締結されることで圧力容器2に取り付けられている。なお、隔膜保持金具26a、26bは、気密性及び耐熱性の点で金属であることが好ましいが、同程度の気密性及び耐熱性を備えていればFRP等からなる保持具としても構わない。 The diaphragm holding metal fittings 26a and 26b are respectively formed in an annular shape, and are spaced along the circumferential direction on the front surface of the diaphragm holding metal fitting 26a on the front end side and on the outer peripheral surface of the diaphragm holding metal fitting 26b on the rear end side. A plurality of bolt holes 28a, 28b are formed. The diaphragm member 10 is attached to the pressure vessel 2 by being fastened with bolts that are screwed into the bolt holes 28a and 28b. The diaphragm holding metal fittings 26a and 26b are preferably made of metal in terms of airtightness and heat resistance, but may be a holder made of FRP or the like as long as they have similar airtightness and heat resistance.
ここで、隔膜24と隔膜保持金具26a、26bの取り付け構造について、図4、5を参照し、さらに詳しく説明する。
図4に示すように、前端側の隔膜保持金具26aは、環状後面に、後方に向けて縮小した断面凸状の凸部30aが形成されている。そして、当該凸部30aが前後方向に延びる隔膜の内面部24aの前端部分に入り込んでおり、当該凸部30aと隔膜の内面部24aとが加硫接着により一体をなしている。また、当該前端側の隔膜保持金具26aは、凸部30aの先端が前後方向において推進薬支持体22の後方端と一致しており、当該凸部30aは推進薬支持体22の範囲に亘って延びている。
Here, the attachment structure of the diaphragm 24 and the diaphragm holding metal fittings 26a and 26b will be described in more detail with reference to FIGS.
As shown in FIG. 4, the diaphragm holding metal fitting 26a on the front end side is formed with a convex portion 30a having a convex cross section reduced toward the rear on the annular rear surface. And the said convex part 30a has entered into the front-end part of the inner surface part 24a of the diaphragm extended in the front-back direction, and the said convex part 30a and the inner surface part 24a of the diaphragm are united by vulcanization adhesion. In addition, the front end side diaphragm holding metal fitting 26 a has the front end of the convex portion 30 a coincident with the rear end of the propellant support 22 in the front-rear direction, and the convex portion 30 a extends over the range of the propellant support 22. It extends.
一方、図5に示すように、後端側の隔膜保持金具26bは、環状内面に、内方に向けて縮小した断面凸状をなす凸部30bが形成されている。そして、当該凸部30bが、径方向に延びる隔膜の端面部24bの後端部分に入り込んでおり、当該凸部30bと隔膜の端面部24bとが加硫接着により一体をなしている。そして、当該端面部24bは、第1推進薬6と第2推進薬8と直接接触して、両者を区画している。 On the other hand, as shown in FIG. 5, the diaphragm holding metal fitting 26b on the rear end side is formed with a convex portion 30b having a convex cross-section that is reduced inward on the annular inner surface. And the said convex part 30b has penetrated into the rear-end part of the end surface part 24b of the diaphragm extended in radial direction, and the said convex part 30b and the end surface part 24b of the diaphragm are united by vulcanization adhesion. And the said end surface part 24b is directly contacting with the 1st propellant 6 and the 2nd propellant 8, and has divided both.
また再び図2を参照すると、第1イグナイタ12は、圧力容器2の前部を塞ぐ隔壁2cの軸心部分に取り付けられ、第2推進薬8の内孔内、即ち隔膜部材10の内面部24a内にて、後方に向けて突出している。隔壁2cには、推進薬支持体22まで延びる点火孔32が位相違いで複数穿設されており、当該複数の点火孔32と連接して第2イグナイタ14が設置されている。第2イグナイタ14は、リング状の空洞を有し、当該空洞へ点火薬が装填されており、第2パルスの点火に際しては全ての点火孔32へ点火薬の火炎を伝播させる機能を有するトロイダルイグナイタである。 Referring again to FIG. 2, the first igniter 12 is attached to the axial center portion of the partition wall 2 c that closes the front portion of the pressure vessel 2, and is inside the inner hole of the second propellant 8, that is, the inner surface portion 24 a of the diaphragm member 10. It protrudes toward the rear. A plurality of ignition holes 32 extending to the propellant support 22 are formed in the partition wall 2c with different phases, and the second igniter 14 is connected to the plurality of ignition holes 32. The second igniter 14 has a ring-shaped cavity, and is filled with an igniting agent. When the second pulse is ignited, the toroidal igniter has a function of propagating the flame of the igniting agent to all the ignition holes 32. It is.
以下このように構成された本発明に係るパルスロケットモータの作用について説明する。
図6には、本発明に係るパルスロケットモータの動作図(a)〜(d)が示されており、以下同図に基づき説明する。なお、図6のパルスロケットモータは上記図1〜5のパルスロケットモータを簡略化して示している。
図6(a)は第1パルスの様子を示している。第1イグナイタ12が点火されることで、第1推進薬6の燃焼が開始される。燃焼は第1推進薬6の内孔内周面から生じていき、燃焼ガスF1はノズル4を通って大気中に噴射される。これにより2パルスロケットモータ1は第1パルスによる推進力を得る。
The operation of the thus-configured pulse rocket motor according to the present invention will be described below.
FIG. 6 shows operation diagrams (a) to (d) of the pulse rocket motor according to the present invention, which will be described below. In addition, the pulse rocket motor of FIG. 6 has simplified and shown the pulse rocket motor of the said FIGS.
FIG. 6A shows the state of the first pulse. When the first igniter 12 is ignited, the combustion of the first propellant 6 is started. Combustion occurs from the inner peripheral surface of the inner hole of the first propellant 6, and the combustion gas F1 is injected into the atmosphere through the nozzle 4. As a result, the two-pulse rocket motor 1 obtains the propulsive force by the first pulse.
このとき、第2推進薬8は、両端の隔膜保持金具26a、26bから隔膜24に至って一体構成をなす隔膜部材10により覆われていることで、第1イグナイタ12の点火の火炎や第1推進薬6の燃焼ガスF1が侵入することはない。特に、第2推進薬8の前部軸心部分には、第2推進薬8より剛性が低い推進薬支持体22が設けられているが、当該推進薬支持体22より軸心側には隔膜部材10の前端の隔膜保持金具26aの凸部30aが延びていることから、燃焼ガスF1から受ける圧力は十分な強度を備える金属の隔膜保持金具26aにより受け止められ、隔膜部材10が変形することはない。 At this time, the second propellant 8 is covered with the diaphragm member 10 which is integrated with the diaphragm holding metal fittings 26a and 26b at both ends and reaches the diaphragm 24, so that the ignition flame of the first igniter 12 and the first propulsion The combustion gas F1 of the medicine 6 does not enter. In particular, a propellant support 22 having a lower rigidity than the second propellant 8 is provided at the front axial center portion of the second propellant 8, but the diaphragm is closer to the axial center than the propellant support 22. Since the projection 30a of the diaphragm holding metal fitting 26a at the front end of the member 10 extends, the pressure received from the combustion gas F1 is received by the metal diaphragm holding metal fitting 26a having sufficient strength, and the diaphragm member 10 is not deformed. Absent.
そして、図6(b)に示すように、第1推進薬6の全てが燃焼し終えることで、第1パルスは終了する。
図6(c)からは、第2パルスの様子を示している。任意のタイミングで第2イグナイタ14が点火されると、点火孔32を通って推進薬支持体22に点火用の火が到達し、まず推進薬支持体22が燃焼する。当該推進薬支持体22の燃焼を受けて、第2推進薬8は内面から後部端面に向かって燃焼し、第2推進薬8の内面と隔壁部材10との間に燃焼ガスF2が生じる。この燃焼圧を受けて隔膜24が第2推進薬8に対して膨張し、圧力容器2の内方側に変形する。
And as shown in FIG.6 (b), a 1st pulse is complete | finished when all the 1st propellants 6 finish burning.
FIG. 6C shows the state of the second pulse. When the second igniter 14 is ignited at an arbitrary timing, an ignition fire reaches the propellant support 22 through the ignition hole 32, and the propellant support 22 first burns. In response to the combustion of the propellant support 22, the second propellant 8 burns from the inner surface toward the rear end surface, and a combustion gas F <b> 2 is generated between the inner surface of the second propellant 8 and the partition member 10. In response to this combustion pressure, the diaphragm 24 expands with respect to the second propellant 8 and deforms inward of the pressure vessel 2.
図6(d)に示すように、隔膜24の変形が進むと、他の部分より脆弱な脆弱部24cにて隔膜24が破断する。当該破断後、燃焼ガスF2がノズル4を通って大気中に噴射されることから、当該燃焼ガスF2により隔膜24の内面部24aは軸心側に座屈し、端面部24bは後方側に湾曲する。隔膜24の内面部24a及び端面部24bは燃焼ガスF2によりその表面を焼失するが、隔膜24の有害な脱落を防止するのに必要な隔膜24の強度が維持できるように燃焼しない層を一定量以上残すように隔膜24の厚さが設計されているため、ノズル4を詰まらせる等の有害な脱落を生じること無く、第2推進薬8が全て燃焼することで、第2パルスは終了する。 As shown in FIG. 6D, when the deformation of the diaphragm 24 proceeds, the diaphragm 24 breaks at the weakened portion 24c that is more fragile than the other portions. After the fracture, the combustion gas F2 is injected into the atmosphere through the nozzle 4, so that the combustion gas F2 causes the inner surface 24a of the diaphragm 24 to buckle axially and the end surface 24b curves backward. . The inner surface portion 24a and the end surface portion 24b of the diaphragm 24 are burned down by the combustion gas F2, but a certain amount of non-burning layer is maintained so that the strength of the diaphragm 24 necessary to prevent harmful separation of the diaphragm 24 can be maintained. Since the thickness of the diaphragm 24 is designed so as to leave the above, the second pulse ends when all of the second propellant 8 is burned without causing a harmful dropout such as clogging the nozzle 4.
以上のように、本実施形態における2パルスロケットモータ1において、隔膜部材10は隔膜24が隔膜保持具26a、26bと加硫接着により化学結合で強固に接着されており、当該隔膜保持具26a、26bから隔膜24に亘って一体構成をなして第2推進薬8を覆っていることから、経年劣化による接着の剥がれ等のリスクがなく、第1パルス時における第2推進薬8への火炎の侵入を確実に防ぐことができる。 As described above, in the two-pulse rocket motor 1 according to the present embodiment, the diaphragm member 10 has the diaphragm 24 firmly bonded to the diaphragm holders 26a and 26b by chemical bonding by vulcanization bonding, and the diaphragm holder 26a, Since the second propellant 8 is covered in an integrated configuration from 26b to the diaphragm 24, there is no risk of peeling of the adhesive due to deterioration over time, and the flame of the second propellant 8 at the time of the first pulse Intrusion can be reliably prevented.
また、隔膜部材10は隔膜24と一体をなしている隔膜保持具26a、26bにより圧力容器2に取り付けられることから、隔膜24を推進薬6、8と接着させたりする必要がなく製造が容易となる上、推進薬6、8と隔膜24が接着されていないことで第2パルス時においては隔膜24が第2推進薬8から剥がれやすくなり、確実に第2パルスを実行できる。 Further, since the diaphragm member 10 is attached to the pressure vessel 2 by the diaphragm holders 26a and 26b that are integrated with the diaphragm 24, it is not necessary to adhere the diaphragm 24 to the propellants 6 and 8, and the manufacture is easy. In addition, since the propellants 6 and 8 and the diaphragm 24 are not adhered, the diaphragm 24 is easily peeled off from the second propellant 8 during the second pulse, and the second pulse can be executed reliably.
さらに、前端側の隔膜保持具26aは、隔膜24との加硫接着部分である凸部30aが後方に向かい少なくとも推進薬支持体22の範囲に亘って延びていることで、第1パルス時の燃焼圧は金属の隔膜保持具26aで受け止められる。したがって、隔膜部材10における推進薬支持体22部分の強度を確保でき、当該部分の変形や破断を防ぐことができる。
また、隔膜24において内面部24aから端面部24bへの屈曲部に、他の部分よりも脆弱な脆弱部24cが形成されていることで、第2パルス時に予め想定した所定値以上の燃焼圧を受けると当該脆弱部24cで確実に破断することとなる。このように、第2推進薬8を覆っている部分の隔膜24に設けた脆弱部24cにおいて、隔膜24が確実に分離することにより、隔膜24が脱落してノズル4を詰まらせるようなこともなく、また分離後の隔膜24は第2推進薬8からの燃焼ガスF2を遮ることもない。なお、隔膜24の脆弱部24cは、内面部24aから端面部24bへの屈曲部に限らず、隔膜24の任意の場所に設けることができる。
Further, the diaphragm holder 26a on the front end side has a convex portion 30a, which is a vulcanized adhesion portion with the diaphragm 24, extending rearward at least over the range of the propellant support 22 so that the first pulse time can be reduced. The combustion pressure is received by the metal diaphragm holder 26a. Therefore, the strength of the propellant support 22 portion in the diaphragm member 10 can be secured, and deformation or breakage of the portion can be prevented.
Further, the weakened portion 24c that is weaker than the other portions is formed in the bent portion from the inner surface portion 24a to the end surface portion 24b in the diaphragm 24, so that a combustion pressure equal to or higher than a predetermined value preliminarily assumed at the time of the second pulse can be obtained. If it receives, it will fracture | rupture reliably in the said weak part 24c. Thus, in the weak part 24c provided in the diaphragm 24 of the part which covers the 2nd propellant 8, when the diaphragm 24 isolate | separates reliably, the diaphragm 24 may fall out and clog the nozzle 4. Further, the separated diaphragm 24 does not block the combustion gas F2 from the second propellant 8. In addition, the weak part 24c of the diaphragm 24 can be provided not only in the bending part from the inner surface part 24a to the end surface part 24b but in the arbitrary places of the diaphragm 24.
このようにして、本実施形態に係る2パルスロケットモータ1は、簡易な構成で、第1パルス時における第2推進薬8への火炎の侵入を確実に防ぎ、確実に第2パルスを実行することができる。
以上で本発明に係るパルスロケットモータの実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
In this way, the two-pulse rocket motor 1 according to the present embodiment has a simple configuration and reliably prevents the flame from entering the second propellant 8 during the first pulse, and reliably executes the second pulse. be able to.
Although the description of the embodiment of the pulse rocket motor according to the present invention is finished as above, the embodiment is not limited to the above embodiment.
第1推進薬6及び第2推進薬8の搭載量等は上記実施形態で示したものに限られるものではなく、用途に応じて適宜設定されるものである。例えば、第1推進薬は全域を中空円筒形状としてもよいし、光芒断面を含んだ筒形状であっても構わない。
また、上記実施形態の圧力容器2は2分割方式であったが、分割なく一体物の圧力容器に対しても本発明を適用することができる。
The loading amounts and the like of the first propellant 6 and the second propellant 8 are not limited to those shown in the above embodiment, and are appropriately set according to the application. For example, the first propellant may have a hollow cylindrical shape throughout, or a cylindrical shape including a light cross section.
Moreover, although the pressure vessel 2 of the said embodiment was a 2 division system, this invention is applicable also to an integrated pressure vessel without division.
また、上記実施形態では、隔膜24は第2推進薬8の内周部24aから端面部24bに亘って延びているが、当該隔膜24は少なくとも第2推進薬8の内周部24aに沿って延びて当該第2推進薬8を覆っていればよい。例えば圧力容器内に第1推進薬と第2推進薬とを区画する内壁が形成されている場合等は、第2推進薬の内周面に沿って延びる内面部のみの隔膜とする。そして、当該隔膜の両端に隔膜保持金具を設け、前端側の隔膜保持金具は圧力容器の前部の隔壁に、後端側の隔膜保持金具は第1推進薬及び第2推進薬を区画する内壁にそれぞれ取り付けるものとする。 Moreover, in the said embodiment, although the diaphragm 24 is extended over the end surface part 24b from the inner peripheral part 24a of the 2nd propellant 8, the said diaphragm 24 is along the inner peripheral part 24a of the 2nd propellant 8 at least. It only has to extend to cover the second propellant 8. For example, when the inner wall which divides a 1st propellant and a 2nd propellant is formed in the pressure vessel, it is set as the diaphragm of only the inner surface part extended along the internal peripheral surface of a 2nd propellant. And the diaphragm holding metal fittings are provided at both ends of the diaphragm, the diaphragm holding metal fitting on the front end side is the partition wall in the front part of the pressure vessel, and the diaphragm holding metal fitting on the rear end side is the inner wall that partitions the first propellant and the second propellant. It shall be attached to each.
1 2パルスロケットモータ
2 圧力容器
4 ノズル
6 第1推進薬
8 第2推進薬
10 隔膜部材
12 第1イグナイタ
14 第2イグナイタ
22 推進薬支持体
24 隔膜
24a 内面部
24b 端面部
24c 脆弱部
26a、26b 隔膜保持金具(保持具)
30a、30b 凸部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 2 pulse rocket motor 2 Pressure vessel 4 Nozzle 6 1st propellant 8 2nd propellant 10 Diaphragm member 12 1st igniter 14 2nd igniter 22 Propellant support body 24 Diaphragm 24a Inner surface part 24b End surface part 24c Fragile part 26a, 26b Diaphragm holding bracket (holding tool)
30a, 30b Convex part
Claims (4)
前記第1推進薬を点火する第1イグナイタと、
前記圧力容器内の前段に設けられた中空筒形状の第2推進薬と、
前記第2推進薬を点火する第2イグナイタと、
前記第2イグナイタと前記第2推進薬との間であり、前記第2推進薬の前部且つ軸心側に設けられた推進薬支持体と、
前記圧力容器内にて前記第2推進薬を覆う隔膜部材とを備え、
前記隔膜部材は、前記第2推進薬の少なくとも内周面に沿って延びている隔膜、及び当該隔膜の両端にて加硫接着により一体をなしており、前記圧力容器に取り付けられる保持具を有していることを特徴とするパルスロケットモータ。 A hollow cylindrical first propellant provided at a subsequent stage in the pressure vessel;
A first igniter for igniting the first propellant;
A hollow cylindrical second propellant provided in the previous stage in the pressure vessel;
A second igniter for igniting the second propellant;
A propellant support provided between the second igniter and the second propellant and provided on the front side and the axial side of the second propellant;
A diaphragm member covering the second propellant in the pressure vessel,
The diaphragm member has a diaphragm extending along at least an inner peripheral surface of the second propellant, and is integrated by vulcanization adhesion at both ends of the diaphragm, and has a holder attached to the pressure vessel. A pulse rocket motor characterized by
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