JP2000289700A - 耐熱構造体およびその製造方法 - Google Patents
耐熱構造体およびその製造方法Info
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- JP2000289700A JP2000289700A JP11105750A JP10575099A JP2000289700A JP 2000289700 A JP2000289700 A JP 2000289700A JP 11105750 A JP11105750 A JP 11105750A JP 10575099 A JP10575099 A JP 10575099A JP 2000289700 A JP2000289700 A JP 2000289700A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 外側が概略球面状の繊維強化複合材料製の耐
熱構造体において、アブレーション機能や強度を充分に
得ることができると共に、軽量化を実現させた耐熱構造
体及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 概略球面の中央部分に、軸線Ｂに対して
直交する方向のクロスＣ１を積層して成る中央積層部１
を備えた耐熱構造体Ａとし、中央部分における熱伝導率
の低減ならびに全体の軽量化を実現すると共に、クロス
Ｃ１の層間剥離を生じることなく良好なガス抜きが行わ
れるようにした。
熱構造体において、アブレーション機能や強度を充分に
得ることができると共に、軽量化を実現させた耐熱構造
体及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 概略球面の中央部分に、軸線Ｂに対して
直交する方向のクロスＣ１を積層して成る中央積層部１
を備えた耐熱構造体Ａとし、中央部分における熱伝導率
の低減ならびに全体の軽量化を実現すると共に、クロス
Ｃ１の層間剥離を生じることなく良好なガス抜きが行わ
れるようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、宇宙機類に用いら
れる繊維強化複合材料製の耐熱構造体に関し、とくに、
アブレーション機能を有する耐熱構造体およびその製造
方法に関するものである。
れる繊維強化複合材料製の耐熱構造体に関し、とくに、
アブレーション機能を有する耐熱構造体およびその製造
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の耐熱構造体は、例えば、大気圏
に突入する宇宙カプセルの底部を構成すると共に、大気
圏突入時の空力加熱に対する防御手段として用いられて
おり、アブレーション機能、すなわち熱により固体を気
化してその潜熱で冷却を行う機能を有している。このよ
うなアブレーション材料は、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５０６
頁〜第５０８頁、第５２８頁および第５２９頁などに記
載されている。
に突入する宇宙カプセルの底部を構成すると共に、大気
圏突入時の空力加熱に対する防御手段として用いられて
おり、アブレーション機能、すなわち熱により固体を気
化してその潜熱で冷却を行う機能を有している。このよ
うなアブレーション材料は、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５０６
頁〜第５０８頁、第５２８頁および第５２９頁などに記
載されている。
【０００３】近年において、宇宙カプセルの底部に用い
る耐熱構造体としては、強化材として炭素繊維製のクロ
スを積層し、この積層体に熱硬化性樹脂を含浸して硬化
処理を施したものがある。この耐熱構造体は、軸線に対
して斜めになるようにクロスを積層し、その外側を概略
球面に成形して外側にクロスの層が現れるようにするこ
とにより、外側が空力加熱を受けた際に、樹脂の気化に
よって発生したガスがクロスの層間から良好に抜けるよ
うにしていた。
る耐熱構造体としては、強化材として炭素繊維製のクロ
スを積層し、この積層体に熱硬化性樹脂を含浸して硬化
処理を施したものがある。この耐熱構造体は、軸線に対
して斜めになるようにクロスを積層し、その外側を概略
球面に成形して外側にクロスの層が現れるようにするこ
とにより、外側が空力加熱を受けた際に、樹脂の気化に
よって発生したガスがクロスの層間から良好に抜けるよ
うにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うな宇宙機類に用いられる耐熱構造体は、その機能を高
めるだけでなく軽量化を図ることも非常に重要である。
例えば、軽量化を実現するとともに熱伝導率を下げるに
は、軸線に対して斜めのクロスを積層した構造よりも、
軸線に対して直交するクロスを積層した構造とした方が
有利である。しかしながら、軸線に対して直交するクロ
スを積層した構造にすると、空力加熱を受けた際にクロ
スの層間剥離が生じやすくなるという不具合があった。
また、クロスチョップや繊維チョップを用いて、チョッ
プモールド成形する方法もあるが、この場合、クロスの
積層構造に比べて強度が低下するという不具合があっ
た。したがって、従来の耐熱構造体にあっては、機能の
向上ならびに軽量化を図るうえでさらなる改善が要望さ
れていた。
うな宇宙機類に用いられる耐熱構造体は、その機能を高
めるだけでなく軽量化を図ることも非常に重要である。
例えば、軽量化を実現するとともに熱伝導率を下げるに
は、軸線に対して斜めのクロスを積層した構造よりも、
軸線に対して直交するクロスを積層した構造とした方が
有利である。しかしながら、軸線に対して直交するクロ
スを積層した構造にすると、空力加熱を受けた際にクロ
スの層間剥離が生じやすくなるという不具合があった。
また、クロスチョップや繊維チョップを用いて、チョッ
プモールド成形する方法もあるが、この場合、クロスの
積層構造に比べて強度が低下するという不具合があっ
た。したがって、従来の耐熱構造体にあっては、機能の
向上ならびに軽量化を図るうえでさらなる改善が要望さ
れていた。
【０００５】
【発明の目的】本発明は、上記従来の状況に鑑みて成さ
れたもので、外側が概略球面状を成す繊維強化複合材料
製の耐熱構造体において、アブレーション機能や強度を
充分に得ることができると共に、軽量化も実現すること
ができる耐熱構造体およびその製造方法を提供すること
を目的としている。
れたもので、外側が概略球面状を成す繊維強化複合材料
製の耐熱構造体において、アブレーション機能や強度を
充分に得ることができると共に、軽量化も実現すること
ができる耐熱構造体およびその製造方法を提供すること
を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる耐熱構造
体は、請求項１として、外側が概略球面状を成す繊維強
化複合材料製の耐熱構造体であって、概略球面の中央部
分に、軸線に対して直交する方向のクロスを積層して成
る中央積層部を備えた構成とし、請求項２として、中央
積層部の外周側に、中心から外周側に至る方向におい
て、その外側面に対して鋭角に交差する方向のクロスを
積層して成る外周積層部を備えた構成とし、請求項３と
して、外周積層部の内周側に、中央積層部の内側に係合
する段部を設けた構成とし、請求項４として、中央積層
部の中央部分に、スリットを有し且つ軸線に対して直交
する方向のクロスを積層して成る先端積層部を備えた構
成とし、請求項５として、概略球面の中心部にガス抜き
通路を設けた構成としており、上記の構成をもって従来
の課題を解決するための手段としている。
体は、請求項１として、外側が概略球面状を成す繊維強
化複合材料製の耐熱構造体であって、概略球面の中央部
分に、軸線に対して直交する方向のクロスを積層して成
る中央積層部を備えた構成とし、請求項２として、中央
積層部の外周側に、中心から外周側に至る方向におい
て、その外側面に対して鋭角に交差する方向のクロスを
積層して成る外周積層部を備えた構成とし、請求項３と
して、外周積層部の内周側に、中央積層部の内側に係合
する段部を設けた構成とし、請求項４として、中央積層
部の中央部分に、スリットを有し且つ軸線に対して直交
する方向のクロスを積層して成る先端積層部を備えた構
成とし、請求項５として、概略球面の中心部にガス抜き
通路を設けた構成としており、上記の構成をもって従来
の課題を解決するための手段としている。
【０００７】また、本発明に係わる耐熱構造体の製造方
法は、請求項６として、請求項４または５に記載の耐熱
構造体を製造するに際し、所定の間隔で複数のスリット
を形成したクロスを用い、スリットが順に交差する状態
にクロスを積層して先端積層部を形成する構成とし、請
求項７として、クロスにおけるスリットが、クロスの中
央で且つクロスの縦横寸法のそれぞれ１／２の範囲内に
形成してある構成としており、上記の構成をもって従来
の課題を解決するための手段としている。
法は、請求項６として、請求項４または５に記載の耐熱
構造体を製造するに際し、所定の間隔で複数のスリット
を形成したクロスを用い、スリットが順に交差する状態
にクロスを積層して先端積層部を形成する構成とし、請
求項７として、クロスにおけるスリットが、クロスの中
央で且つクロスの縦横寸法のそれぞれ１／２の範囲内に
形成してある構成としており、上記の構成をもって従来
の課題を解決するための手段としている。
【０００８】
【発明の作用】本発明の請求項１に係わる耐熱構造体で
は、外側が概略球面状を成す繊維強化複合材料製の耐熱
構造体において、中央部分に、軸線に対して直交する方
向のクロスを積層して成る中央積層部を備えているの
で、空力加熱を受けた際に最も高温となる中央部分の熱
伝導率が中央積層部によって下げられると共に、中央部
分の限られた範囲に中央積層部を設けることで、クロス
の層間剥離も発生しにくいものとなり、しかも、中央積
層部の外側にはクロスの層が現れるので、空力加熱によ
り発生したガスがクロスの層間から良好に抜けることと
なる。
は、外側が概略球面状を成す繊維強化複合材料製の耐熱
構造体において、中央部分に、軸線に対して直交する方
向のクロスを積層して成る中央積層部を備えているの
で、空力加熱を受けた際に最も高温となる中央部分の熱
伝導率が中央積層部によって下げられると共に、中央部
分の限られた範囲に中央積層部を設けることで、クロス
の層間剥離も発生しにくいものとなり、しかも、中央積
層部の外側にはクロスの層が現れるので、空力加熱によ
り発生したガスがクロスの層間から良好に抜けることと
なる。
【０００９】本発明の請求項２に係わる耐熱構造体で
は、中央積層部の外周側に外周積層部が設けてあって、
この外周積層部のクロスが、中心から外周側に至る方向
において、その外側面に対して鋭角に交差する方向、す
なわち空力加熱を受けた際に中央積層部で発生したガス
の流れに沿う方向となっているので、クロスの層間剥離
が防止されるうえに良好なガス抜きが行われる。
は、中央積層部の外周側に外周積層部が設けてあって、
この外周積層部のクロスが、中心から外周側に至る方向
において、その外側面に対して鋭角に交差する方向、す
なわち空力加熱を受けた際に中央積層部で発生したガス
の流れに沿う方向となっているので、クロスの層間剥離
が防止されるうえに良好なガス抜きが行われる。
【００１０】本発明の請求項３に係わる耐熱構造体で
は、外周積層部の内周側に、中央積層部の内側に係合す
る段部が設けてあるので、空気抵抗による中央積層部へ
の負荷が段部により抑止される。
は、外周積層部の内周側に、中央積層部の内側に係合す
る段部が設けてあるので、空気抵抗による中央積層部へ
の負荷が段部により抑止される。
【００１１】本発明の請求項４に係わる耐熱構造体で
は、空力加熱を受けた際に最も高温となる中央積層部の
さらに中央部分に、スリットを有し且つ軸線に対して直
交する方向のクロスを積層して成る先端積層部を備えて
いるので、スリットに充填されていた樹脂が空力加熱に
よりガス化して放出されると共に、同スリットによって
ガス抜きが一層良好なものとなる。
は、空力加熱を受けた際に最も高温となる中央積層部の
さらに中央部分に、スリットを有し且つ軸線に対して直
交する方向のクロスを積層して成る先端積層部を備えて
いるので、スリットに充填されていた樹脂が空力加熱に
よりガス化して放出されると共に、同スリットによって
ガス抜きが一層良好なものとなる。
【００１２】本発明の請求項５に係わる耐熱構造体で
は、概略球面の中心部にガス抜き通路が設けてあるの
で、空力加熱を受けた際に中心からもガス抜きが行わ
れ、外側面全体から良好なガス抜きが行われる。
は、概略球面の中心部にガス抜き通路が設けてあるの
で、空力加熱を受けた際に中心からもガス抜きが行わ
れ、外側面全体から良好なガス抜きが行われる。
【００１３】本発明の請求項６に係わる耐熱構造体の製
造方法では、請求項４に記載の耐熱構造体、すなわち外
側が概略球面状を成し且つ中央積層部の中央部分に先端
積層部を備えた耐熱構造体、または中心部にガス抜き通
路を設けた耐熱構造体を製造するに際し、所定の間隔で
複数のスリットを形成したクロスを用いるので、後に空
力加熱を受けた際に充分な量のガスが発生し得るよう
に、硬化材であると同時にガスの発生源でもある樹脂が
スリットに充填されることとなり、また、スリットが順
に交差する状態にクロスを積層して先端積層部を形成す
るので、クロスの面に沿う方向の強度が確保されると共
に、クロスの積層方向にスリットの一部が連続してガス
抜き通路が形成される。
造方法では、請求項４に記載の耐熱構造体、すなわち外
側が概略球面状を成し且つ中央積層部の中央部分に先端
積層部を備えた耐熱構造体、または中心部にガス抜き通
路を設けた耐熱構造体を製造するに際し、所定の間隔で
複数のスリットを形成したクロスを用いるので、後に空
力加熱を受けた際に充分な量のガスが発生し得るよう
に、硬化材であると同時にガスの発生源でもある樹脂が
スリットに充填されることとなり、また、スリットが順
に交差する状態にクロスを積層して先端積層部を形成す
るので、クロスの面に沿う方向の強度が確保されると共
に、クロスの積層方向にスリットの一部が連続してガス
抜き通路が形成される。
【００１４】本発明の請求項７に係わる耐熱構造体の製
造方法では、クロスにおけるスリットが、クロスの中央
で且つクロスの縦横寸法のそれぞれ１／２の範囲内に形
成してあるので、積層する際に、クロスの平面状態およ
びスリットの形状が損なわれるのが防止される。
造方法では、クロスにおけるスリットが、クロスの中央
で且つクロスの縦横寸法のそれぞれ１／２の範囲内に形
成してあるので、積層する際に、クロスの平面状態およ
びスリットの形状が損なわれるのが防止される。
【００１５】
【発明の効果】本発明の請求項１に係わる耐熱構造体に
よれば、外側が概略球面状を成す繊維強化複合材料製の
耐熱構造体において、中央積層部により、充分な強度を
確保し得ると共に、クロスを斜めに積層したものに比べ
て、空力加熱を受けた際に最も高温となる中央部分の熱
伝導率が小さくなり、この熱伝導率の低下に伴って構造
体の薄肉化ならびに軽量化を実現することができる。ま
た、構造体の中央部分の限られた範囲に中央積層部を設
けたことにより、空力加熱を受けた際のクロスの層間剥
離を防止することができると共に、中央積層部の外側に
おいてクロスの層間から良好なガス抜きを行うことがで
き、優れたアブレーション機能を得ることができる。
よれば、外側が概略球面状を成す繊維強化複合材料製の
耐熱構造体において、中央積層部により、充分な強度を
確保し得ると共に、クロスを斜めに積層したものに比べ
て、空力加熱を受けた際に最も高温となる中央部分の熱
伝導率が小さくなり、この熱伝導率の低下に伴って構造
体の薄肉化ならびに軽量化を実現することができる。ま
た、構造体の中央部分の限られた範囲に中央積層部を設
けたことにより、空力加熱を受けた際のクロスの層間剥
離を防止することができると共に、中央積層部の外側に
おいてクロスの層間から良好なガス抜きを行うことがで
き、優れたアブレーション機能を得ることができる。
【００１６】本発明の請求項２に係わる耐熱構造体によ
れば、請求項１と同様の効果を得ることができるうえ
に、中央積層部の外周側に設けた外周積層部において、
空力加熱を受けた際のクロスの層間剥離を防止すること
ができると共に、外周積層部の外側ににおいてクロスの
層間から良好なガス抜きを行うことができ、優れたアブ
レーション機能を得ることができる。
れば、請求項１と同様の効果を得ることができるうえ
に、中央積層部の外周側に設けた外周積層部において、
空力加熱を受けた際のクロスの層間剥離を防止すること
ができると共に、外周積層部の外側ににおいてクロスの
層間から良好なガス抜きを行うことができ、優れたアブ
レーション機能を得ることができる。
【００１７】本発明の請求項３に係わる耐熱構造体によ
れば、請求項２と同様の効果を得ることができるうえ
に、外周積層部の内周側に設けた段部により、空気抵抗
による中央積層部への負荷が抑止され、中央積層部にお
けるクロスの層間剥離をより確実に防止することができ
る。
れば、請求項２と同様の効果を得ることができるうえ
に、外周積層部の内周側に設けた段部により、空気抵抗
による中央積層部への負荷が抑止され、中央積層部にお
けるクロスの層間剥離をより確実に防止することができ
る。
【００１８】本発明の請求項４に係わる耐熱構造体によ
れば、請求項１〜３と同様の効果を得ることができるう
えに、先端積層部において、空力加熱を受けた際に、ス
リットに充填された樹脂により充分なガス発生量を得る
ことができると共に、スリットによってガス抜きが一層
良好なものとなり、アブレーション機能をさらに高める
ことができる。
れば、請求項１〜３と同様の効果を得ることができるう
えに、先端積層部において、空力加熱を受けた際に、ス
リットに充填された樹脂により充分なガス発生量を得る
ことができると共に、スリットによってガス抜きが一層
良好なものとなり、アブレーション機能をさらに高める
ことができる。
【００１９】本発明の請求項５に係わる耐熱構造体によ
れば、請求項１〜４と同様の効果を得ることができるう
えに、概略球面の中心部に設けたス抜き通路により、空
力加熱を受けた際に中心からもガス抜きを良好に行うこ
とができ、外側面全体から良好なガス抜きを行ってアブ
レーション機能をさらに高めることができる。
れば、請求項１〜４と同様の効果を得ることができるう
えに、概略球面の中心部に設けたス抜き通路により、空
力加熱を受けた際に中心からもガス抜きを良好に行うこ
とができ、外側面全体から良好なガス抜きを行ってアブ
レーション機能をさらに高めることができる。
【００２０】本発明の請求項６に係わる耐熱構造体の製
造方法によれば、請求項３または請求項４に記載の耐熱
構造体を製造するに際し、複数のスリットを有するクロ
スを用い、スリットが順に交差する状態にクロスを積層
して先端積層部を形成することから、樹脂を充填するた
めの穴あけ加工等を全く必要とせずに、硬化材であると
同時にガスの発生源でもある樹脂を充分に充填すること
ができ、積層後においても樹脂の充填を容易に行うこと
ができ、しかも、クロスの面に沿う方向の強度を確保し
得ると共に、クロスの積層方向にガス抜き通路をきわめ
て簡単に形成することができ、請求項３または４と同様
の効果をもたらす耐熱構造体を得ることができる。
造方法によれば、請求項３または請求項４に記載の耐熱
構造体を製造するに際し、複数のスリットを有するクロ
スを用い、スリットが順に交差する状態にクロスを積層
して先端積層部を形成することから、樹脂を充填するた
めの穴あけ加工等を全く必要とせずに、硬化材であると
同時にガスの発生源でもある樹脂を充分に充填すること
ができ、積層後においても樹脂の充填を容易に行うこと
ができ、しかも、クロスの面に沿う方向の強度を確保し
得ると共に、クロスの積層方向にガス抜き通路をきわめ
て簡単に形成することができ、請求項３または４と同様
の効果をもたらす耐熱構造体を得ることができる。
【００２１】本発明の請求項７に係わる耐熱構造体の製
造方法によれば、請求項６と同様の効果を得ることがで
きるうえに、クロスにおけるスリットの形成範囲を限定
したことにより、クロスを積層する際に、クロスの平面
状態やスリットの形状が損なわれるのを防止することが
でき、クロスの取扱いを容易に行うことができ、クロス
を規則的に且つ正確に積層し得るようにして、高品質の
先端積層部を備えた耐熱構造体を得ることができる。
造方法によれば、請求項６と同様の効果を得ることがで
きるうえに、クロスにおけるスリットの形成範囲を限定
したことにより、クロスを積層する際に、クロスの平面
状態やスリットの形状が損なわれるのを防止することが
でき、クロスの取扱いを容易に行うことができ、クロス
を規則的に且つ正確に積層し得るようにして、高品質の
先端積層部を備えた耐熱構造体を得ることができる。
【００２２】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明に係わる耐熱構
造体の一実施例および耐熱構造体の製造方法を説明す
る。
造体の一実施例および耐熱構造体の製造方法を説明す
る。
【００２３】図１に示す耐熱構造体Ａは、大気圏に再突
入する宇宙カプセルの底部を構成するものであって、外
側の面が下方に突出した概略球面状を成しており、繊維
強化複合材料で形成してある。
入する宇宙カプセルの底部を構成するものであって、外
側の面が下方に突出した概略球面状を成しており、繊維
強化複合材料で形成してある。
【００２４】繊維強化複合材料は、強化繊維として炭素
繊維を使用し、この炭素繊維を縦横に織ったクロスを積
層して成るものである。また、繊維強化複合材料は、予
め熱硬化性樹脂を含浸したクロスを使用し、あるいはク
ロスの積層とともに熱硬化性樹脂し、あるいはクロスの
積層後に熱硬化性樹脂を含浸し、その後、加圧および加
熱の硬化処理を施すことによってＣＦＲＰ（炭素繊維強
化プラスチック）化したものとなる。
繊維を使用し、この炭素繊維を縦横に織ったクロスを積
層して成るものである。また、繊維強化複合材料は、予
め熱硬化性樹脂を含浸したクロスを使用し、あるいはク
ロスの積層とともに熱硬化性樹脂し、あるいはクロスの
積層後に熱硬化性樹脂を含浸し、その後、加圧および加
熱の硬化処理を施すことによってＣＦＲＰ（炭素繊維強
化プラスチック）化したものとなる。
【００２５】耐熱構造体Ａは、概略球面の中央部分に中
央積層部１を備えると共に、中央積層部１の外周側に外
周積層部２を備え、さらに中央積層部１の中央部分に、
先端積層部３を備えた構成になっており、内側には搭載
機器の収容空間４を形成している。このとき、中央積層
部１は、概略円盤状に形成され、その内側には断熱材５
が設けてある。他方、外周積層部２は、環状に形成さ
れ、その外周端部には宇宙カプセルの上部カバー（図示
せず）の取付けるためのフランジ部６が設けてある。
央積層部１を備えると共に、中央積層部１の外周側に外
周積層部２を備え、さらに中央積層部１の中央部分に、
先端積層部３を備えた構成になっており、内側には搭載
機器の収容空間４を形成している。このとき、中央積層
部１は、概略円盤状に形成され、その内側には断熱材５
が設けてある。他方、外周積層部２は、環状に形成さ
れ、その外周端部には宇宙カプセルの上部カバー（図示
せず）の取付けるためのフランジ部６が設けてある。
【００２６】中央積層部１は、当該構造体Ａの軸線Ｂに
対して直交する方向のクロスＣ１を積層して成るもので
ある。外周積層部２は、当該構造体の中心から外周側に
至る方向において、その外側面に対して鋭角な角度θで
交差する方向のクロスＣ２を積層して成るものである。
先端積層部３は、スリットを有し且つ軸線Ｂに対して直
交する方向のクロスＣ３を積層して成るものである。こ
のとき、各積層部１〜３は、それぞれ外側にクロスＣ１
〜Ｃ３の層が現れた状態になっている。
対して直交する方向のクロスＣ１を積層して成るもので
ある。外周積層部２は、当該構造体の中心から外周側に
至る方向において、その外側面に対して鋭角な角度θで
交差する方向のクロスＣ２を積層して成るものである。
先端積層部３は、スリットを有し且つ軸線Ｂに対して直
交する方向のクロスＣ３を積層して成るものである。こ
のとき、各積層部１〜３は、それぞれ外側にクロスＣ１
〜Ｃ３の層が現れた状態になっている。
【００２７】また、外周積層部２は、その内周側に、中
央積層部１の内側に係合する段部７を全周にわたって有
している。さらに、先端積層部３は、概略球面の中心部
にガス抜き通路８を有している。これらの積層部１〜３
は、それぞれ別体で成形して硬化処理したものを組合わ
せることも可能であるし、それぞれ別体で成形したもの
を組合わせてから硬化処理することも可能であり、外側
が所定の概略球面となるように切削加工等も施される。
央積層部１の内側に係合する段部７を全周にわたって有
している。さらに、先端積層部３は、概略球面の中心部
にガス抜き通路８を有している。これらの積層部１〜３
は、それぞれ別体で成形して硬化処理したものを組合わ
せることも可能であるし、それぞれ別体で成形したもの
を組合わせてから硬化処理することも可能であり、外側
が所定の概略球面となるように切削加工等も施される。
【００２８】ここで、先端積層部３は、図２に示す要領
で製造される。この製造には、所定の間隔で複数のスリ
ットＳを形成したクロスＣ３を用いる。このとき、クロ
スＣ３は、その中央で且つ縦横寸法ａ，ｂのそれぞれ１
／２の範囲（ｘ，ｙ）内にスリットＳが形成してある。
このようにスリットＳを形成する範囲を限定することに
より、クロスＣ３は、積層する際に、平面状態およびス
リットＳの形状が損なわれることがなく、取扱いが容易
になり、規則的に且つ正確に積層し得る。
で製造される。この製造には、所定の間隔で複数のスリ
ットＳを形成したクロスＣ３を用いる。このとき、クロ
スＣ３は、その中央で且つ縦横寸法ａ，ｂのそれぞれ１
／２の範囲（ｘ，ｙ）内にスリットＳが形成してある。
このようにスリットＳを形成する範囲を限定することに
より、クロスＣ３は、積層する際に、平面状態およびス
リットＳの形状が損なわれることがなく、取扱いが容易
になり、規則的に且つ正確に積層し得る。
【００２９】そして、先端積層部３は、スリットＳが順
に交差する状態にクロスＣ３を積層することで形成され
る。このように積層することにより、スリットＳによっ
てクロスＣ３の面に沿う方向の強度が損なわれることも
なく、また、図３に示すように、クロスＣ３を積層する
だけで各スリットＳの一部が連続し、クロスＣ３の積層
方向にガス抜き通路８が簡単に形成できる。なお、図で
はスリットＳが直交するように積層する場合を示した
が、例えば、スリットＳが順に４５度で交差するように
積層しても良い。
に交差する状態にクロスＣ３を積層することで形成され
る。このように積層することにより、スリットＳによっ
てクロスＣ３の面に沿う方向の強度が損なわれることも
なく、また、図３に示すように、クロスＣ３を積層する
だけで各スリットＳの一部が連続し、クロスＣ３の積層
方向にガス抜き通路８が簡単に形成できる。なお、図で
はスリットＳが直交するように積層する場合を示した
が、例えば、スリットＳが順に４５度で交差するように
積層しても良い。
【００３０】このようにして製造された先端積層部３
は、硬化材であると同時に空力加熱を受けた際のガス発
生源でもある樹脂がスリットＳに充分に充填され、且つ
クロスＣ３の積層後に樹脂を充填することも容易であっ
て、樹脂を充填するための穴あけ加工等は一切不要であ
る。
は、硬化材であると同時に空力加熱を受けた際のガス発
生源でもある樹脂がスリットＳに充分に充填され、且つ
クロスＣ３の積層後に樹脂を充填することも容易であっ
て、樹脂を充填するための穴あけ加工等は一切不要であ
る。
【００３１】上記構成を備えた耐熱構造体Ａは、強化材
としてクロスＣ１〜Ｃ３を用いたことにより、全体とし
て充分な強度が確保されているうえに、軸線Ｂに直交す
るクロスＣ１，Ｃ３を積層して成る中央積層部１および
先端積層部３により、クロスを斜めに積層したものに比
べて、空力加熱を受けた際に最も高温となる中央部分の
熱伝導率が小さくなり、この熱伝導率の低下に伴って構
造体の薄肉化ならびに軽量化を実現している。
としてクロスＣ１〜Ｃ３を用いたことにより、全体とし
て充分な強度が確保されているうえに、軸線Ｂに直交す
るクロスＣ１，Ｃ３を積層して成る中央積層部１および
先端積層部３により、クロスを斜めに積層したものに比
べて、空力加熱を受けた際に最も高温となる中央部分の
熱伝導率が小さくなり、この熱伝導率の低下に伴って構
造体の薄肉化ならびに軽量化を実現している。
【００３２】そして、耐熱構造体Ａは、宇宙カプセルが
大気圏に再突入した際に、空力加熱に対する防御手段と
して働いて高熱から搭載機器を保護する。つまり、耐熱
構造体Ａは、空力加熱によって各積層部１〜３における
樹脂が気化し、その潜熱で冷却を行うアブレーション機
能を有している。
大気圏に再突入した際に、空力加熱に対する防御手段と
して働いて高熱から搭載機器を保護する。つまり、耐熱
構造体Ａは、空力加熱によって各積層部１〜３における
樹脂が気化し、その潜熱で冷却を行うアブレーション機
能を有している。
【００３３】このとき、当該耐熱構造体Ａは、最も高温
となる中央部分に、軸線Ｂに直交するクロスＣ１，Ｃ３
を積層して成る中央積層部１および先端積層部３を採用
しているが、これら積層部１，３の範囲を中央部分に限
定しており、且つ空気抵抗による中央積層部１への負荷
が外周積層部２の段部７によって抑止されるので、中央
積層部１および先端積層部３におけるクロスＣ１，Ｃ３
の層間剥離が確実に防止されることになる。
となる中央部分に、軸線Ｂに直交するクロスＣ１，Ｃ３
を積層して成る中央積層部１および先端積層部３を採用
しているが、これら積層部１，３の範囲を中央部分に限
定しており、且つ空気抵抗による中央積層部１への負荷
が外周積層部２の段部７によって抑止されるので、中央
積層部１および先端積層部３におけるクロスＣ１，Ｃ３
の層間剥離が確実に防止されることになる。
【００３４】また、中央積層部１および先端積層部３に
おいては、その外側のクロスＣ１，Ｃ３の層間からガス
抜きが行われ、とくに、先端積層部３においては、スリ
ットＳに充填されていた樹脂の気化によって充分なガス
発生量が得られると共に、同スリットＳによってガス抜
きがより円滑に行われ、しかも、中心に設けたガス抜き
通路８からもガス抜きが行われる。
おいては、その外側のクロスＣ１，Ｃ３の層間からガス
抜きが行われ、とくに、先端積層部３においては、スリ
ットＳに充填されていた樹脂の気化によって充分なガス
発生量が得られると共に、同スリットＳによってガス抜
きがより円滑に行われ、しかも、中心に設けたガス抜き
通路８からもガス抜きが行われる。
【００３５】さらに、外周積層部２においては、中央積
層部１側から放出されたガスが外面に沿って高速で流れ
ることになるが、当該構造体Ａの中心から外周側に至る
方向すなわちガスの流れ方向に対して、クロスＣ２が鋭
角な角度θで交差する方向となっているので、クロスＣ
２の層間剥離が生じることもなく、同クロスＣ２の層間
からガス抜きが行われる。
層部１側から放出されたガスが外面に沿って高速で流れ
ることになるが、当該構造体Ａの中心から外周側に至る
方向すなわちガスの流れ方向に対して、クロスＣ２が鋭
角な角度θで交差する方向となっているので、クロスＣ
２の層間剥離が生じることもなく、同クロスＣ２の層間
からガス抜きが行われる。
【００３６】このようにして、耐熱構造体Ａは、空力加
熱を受けた際に、中心を含む外側面全体からガス抜きが
行われることになり、良好なアブレーション機能を得る
ことができる。
熱を受けた際に、中心を含む外側面全体からガス抜きが
行われることになり、良好なアブレーション機能を得る
ことができる。
【００３７】なお、本発明に係わる耐熱構造体は、その
構成の細部が上記実施例に限定されるものではなく、ま
た、中央積層部や先端積層部の直径や厚さなどは、全体
の大きさや外面の曲率などによって適宜選択される。
構成の細部が上記実施例に限定されるものではなく、ま
た、中央積層部や先端積層部の直径や厚さなどは、全体
の大きさや外面の曲率などによって適宜選択される。
【図１】本発明に係わる耐熱構造体の一実施例を説明す
る断面図である。
る断面図である。
【図２】本発明に係わる耐熱構造体の製造方法によって
先端積層部を形成する要領を説明する斜視図である。
先端積層部を形成する要領を説明する斜視図である。
【図３】図２に示すクロスの積層によって形成されたガ
ス抜き通路を説明する断面図である。
ス抜き通路を説明する断面図である。
Ａ 耐熱構造体 Ｂ 軸線 Ｃ１〜Ｃ３ クロス Ｓ スリット １ 中央積層部 ２ 外周積層部 ３ 先端積層部 ７ 段部 ８ ガス抜き通路
Claims (7)
- 【請求項１】 外側が概略球面状を成す繊維強化複合材
料製の耐熱構造体であって、概略球面の中央部分に、軸
線に対して直交する方向のクロスを積層して成る中央積
層部を備えたことを特徴とする耐熱構造体。 - 【請求項２】 中央積層部の外周側に、中心から外周側
に至る方向において、その外側面に対して鋭角に交差す
る方向のクロスを積層して成る外周積層部を備えたこと
を特徴とする請求項１に記載の耐熱構造体。 - 【請求項３】 外周積層部の内周側に、中央積層部の内
側に係合する段部を設けたことを特徴とする請求項２に
記載の耐熱構造体。 - 【請求項４】 中央積層部の中央部分に、スリットを有
し且つ軸線に対して直交する方向のクロスを積層して成
る先端積層部を備えたことを特徴とする請求項１〜３の
いずれかに記載の耐熱構造体。 - 【請求項５】 概略球面の中心部にガス抜き通路を設け
たことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の耐
熱構造体。 - 【請求項６】 請求項４または５に記載の耐熱構造体を
製造するに際し、所定の間隔で複数のスリットを形成し
たクロスを用い、スリットが順に交差する状態にクロス
を積層して先端積層部を形成することを特徴とする耐熱
構造体の製造方法。 - 【請求項７】 クロスにおけるスリットが、クロスの中
央で且つクロスの縦横寸法のそれぞれ１／２の範囲内に
形成してあることを特徴とする請求項６に記載の耐熱構
造体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10575099A JP4236328B2 (ja) | 1999-04-13 | 1999-04-13 | 耐熱構造体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10575099A JP4236328B2 (ja) | 1999-04-13 | 1999-04-13 | 耐熱構造体およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000289700A true JP2000289700A (ja) | 2000-10-17 |
| JP4236328B2 JP4236328B2 (ja) | 2009-03-11 |
Family
ID=14415932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10575099A Expired - Fee Related JP4236328B2 (ja) | 1999-04-13 | 1999-04-13 | 耐熱構造体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4236328B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010023240A (ja) * | 2008-07-15 | 2010-02-04 | Institute Of National Colleges Of Technology Japan | 熱防御複合材の製造方法 |
| JP2013023079A (ja) * | 2011-07-21 | 2013-02-04 | Sadayuki Amiya | 宇宙船 |
| KR101384685B1 (ko) | 2012-08-13 | 2014-04-18 | 조금원 | 폭압 분출억제장를 이용한 고효율 장공발파공법 |
| JP2017081285A (ja) * | 2015-10-26 | 2017-05-18 | 三菱重工業株式会社 | 飛昇体 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110509492A (zh) * | 2019-09-05 | 2019-11-29 | 航天特种材料及工艺技术研究所 | 一种隔热材料和金属舱段界面匹配原位成型方法 |
-
1999
- 1999-04-13 JP JP10575099A patent/JP4236328B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010023240A (ja) * | 2008-07-15 | 2010-02-04 | Institute Of National Colleges Of Technology Japan | 熱防御複合材の製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4236328B2 (ja) | 2009-03-11 |
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