JPH05480Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 【考案の目的】

（産業上の利用分野） この考案は、ロケツトモータのスピン状態での
燃焼性能（燃焼推力など）を測定するのに利用さ
れるロケツトモータ用スピン燃焼性能測定装置に
関するものである。 （従来の技術） ロケツトモータの燃焼性能（燃焼推力やモータ
内圧力など）を地上において測定する装置として
は、例えば特開昭57−72035に開示されているも
のや、その他各種の構造のものがあるが、とくに
宇宙空間での実際の航行時におけるロケツトモー
タの燃焼性能をより一層正確に把握できるように
するために、地上においてロケツトモータをスピ
ン状態にしてその燃焼性能を測定するようにした
スピン燃焼性能測定装置も開発されている。 このように、ロケツトモータをスピン状態にし
てその燃焼性能（燃焼推力やモータ内圧力など）
を測定するスピン燃焼性能測定装置として、例え
ば第３図に示すような構造のものがある。 第３図に示すスピン燃焼性能測定装置５１は地
上５２に配置された基礎５３に下端を固定した板
ばね製の弾性支持体５４ａ，５４ｂの上端に揺動
台５５を固定し、揺動台５５の基台部５５ａ上に
は回転シヤフト５６を回転自在に支持するための
軸受ユニツト５７ａ，５７ｂを固定し、この回転
シヤフト５６の第３図左端部分にロケツトモータ
５８の取付け部５６ａを設けていると共に圧力セ
ンサ５９を備え、回転シヤフト５６の中間部分に
は前記ロケツトモータ５８をスピン状態とするた
めのエアータービンブレード６０を設け、回転シ
ヤフト５６の第３図右端部分は前記基台部５５ａ
上に支持体６１を介して固定したスリツプリング
６２に連結し、揺動台５５の縦壁部５５ｂと前記
基礎５３に固定した推力受６３との間には推力測
定用のロードセル６４を配設した構造をなすもの
である。 このようなロケツトモータ燃焼性能測定装置５
１を用いてロケツトモータ５８のスピン状態での
燃焼性能を測定するに際しては、ロケツトモータ
５８を燃料させる前にエアータービンブレード６
０に窒素や空気を供給して回転シヤフト５６を回
転させ、この回転シヤフト５６に取付けたロケツ
トモータ５８に対して所定のスピンを付与した状
態とする。 次いで、このスピン状態にあるロケツトモータ
５８を点火して燃焼を開始させる。この燃焼の間
において、ロケツトモータ５８が発生する推力
は、回転シヤフト５６、軸受ユニツト５７ａ，５
７ｂおよび揺動台５５を通して推力測定用ロード
セル６４に伝達されて測定される。また、ロケツ
トモータ５８の内部圧力は、圧力センサ５９から
の出力信号をスリツプリング６２に入力すること
により測定される。 （考案が解決しようとする問題点） しかしながら、このようなスピン燃焼性能測定
装置５１においては、ロケツトをスピン状態で測
定できるとは言うものの、ロケツトモータ５８を
取付ける回転シヤフト５６およびこの回転シヤフ
ト５６を回転自在に支持する軸受ユニツト５７
ａ，５７ｂなどが、板ばね製の弾性支持体５４
ａ，５４ｂにより支持された揺動台５５上に設置
される揺動台方式のものとなつていたため、当該
揺動系の固有振動数が低いものとなつていること
から、ロケツトモータ５８のスピン数を徐々に上
昇させていくスピンアツプを行う過程において前
記固有振動数付近において揺動台５５等が共振を
生じやすく、前記スピンアツプが円滑に行えなく
なると同時に、推力測定用ロードセル６４などの
推力測定系にも振動が付加されることとなり、測
定精度が低下するという問題点があつた。また、
弾性支持体５４ａ，５４ｂに支持される揺動台５
５等の状況が燃焼試験毎に微妙に変化するため、
再現性が良くないこともあるという問題点があつ
た。 （考案の目的） この考案は、上述した従来の問題点にかんがみ
てなされたもので、ロケツトモータを取付ける回
転シヤフトおよび回転シヤフト支持体などを剛性
の高い状態で支持することによつて当該運動系の
固有振動数を高いものとし、測定過程においてス
ピン数を上昇させるスピンアツプを円滑に行うこ
とが可能であり、推力測定系への振動付加を減少
させることができて精度の高い推力測定等を行う
ことが可能であるスピン燃焼性能測定装置を提供
することを目的としているものである。

【考案の構成】

（問題点を解決するための手段） この考案は、ロケツトモータのスピン状態での
燃焼性能（燃焼推力や内部圧力など）を測定する
のに利用されるスピン燃焼性能測定装置に関する
ものであつて、前記ロケツトモータの取付け部を
有する回転シヤフトを回転自在に軸受支持する回
転シヤフト支持体と、前記回転シヤフト支持体を
前記回転シヤフトの軸方向に摺動自在に保持する
シヤフト支持体保持手段と、前記回転シヤフトを
回転させて前記ロケツトモータをスピン状態とす
るスピン付与手段と、前記シヤフト支持体と推力
受との間に配設されて前記スピン状態にあるロケ
ツトモータの燃焼推力を測定する燃焼推力測定手
段と、必要に応じて、例えば、前記ロケツトモー
タの内部圧力を測定するモータ内圧測定手段等
と、を具備して成ることを特徴としているもので
ある。 （実施例 １） 第１図はこの考案の一実施例によるスピン燃焼
性能測定装置を示すものであつて、図に示すスピ
ン燃焼性能測定装置１は、地上２の２個所にシヤ
フト支持体保持手段であるシヤフト支持体保持用
ブロツク３，４を設置し、前記シヤフト支持体保
持用ブロツク３，４には円筒状をなす回転シヤフ
ト支持体５を保持させた状態としている。 この場合、シヤフト支持体保持用ブロツク３，
４は、それぞれローラベアリング３ａ，３ｂ，４
ａ，４ｂを有していて、各ローラベアリング３
ａ，３ｂ，４ａ，４ｂを介して回転シヤフト支持
体５を当該回転シヤフト支持体５の軸方向（後記
する回転シヤフト９の軸方向、第１図左右方向）
に摺動自在に保持している。また、前記シヤフト
支持体保持用ブロツク３，４はそれぞれローラ高
さ微調整機構３ｃ，４ｃを備えている。 前記回転シヤフト支持体５は、その内部におい
て各軸受６，７，８を介して回転シヤフト９を回
転自在に軸受支持している。この回転シヤフト９
は、第１図左端側部分にロケツトモータ１０をフ
ランジ結合するための取付け部９ａを有している
と共に圧力センサ１１を備えており、第１図右端
側部分は小径部９ｂに形成してあつて、この小径
部９ｂの端部には、回転シヤフト支持体５の内周
側に基台１２を用いて固定したスリツプリング１
３がカツプリング１４を介して連結してある。こ
のスリツプリング１３は、前記圧力センサ１１か
らの出力信号を受けて、ロケツトモータ１０の内
部圧力を測定するモータ内圧測定手段を達成する
ものである。この場合、回転シヤフト９の太径側
両端が各々軸受６，７を介して回転シヤフト支持
体５の内部で回転自在に設置してあると共に回転
シヤフト９の小径部９ｂが軸受８を介して回転シ
ヤフト支持体５の内部で回転自在に設けてある。 また、前記回転シヤフト支持体５の上面には
吊り下げ用フツク１６，１７が設けてあると共
に、下面には取付け基盤１９を介して電動モータ
２１が取付けてある。この電動モータ２１の出力
軸２１ａに固定したプーリ２２と、前記回転シヤ
フト９の中間部分に固定したプーリ２３との間に
はＶベルト２４がかけわたしてあり、電動モータ
２１を作動させることによつて回転シヤフト９を
回転させ、この回転シヤフト９に取付けたロケツ
トモータ１０に対してスピンを付与することがで
きるようにしてある。すなわち、前記電動モータ
２１、プーリ２２，２３、Ｖベルト２４等でスピ
ン付与手段を構成しており、電動モータ２１の回
転速度を変化させることによつて、スピン数を
徐々に上昇させていくスピンアツプが行えるよう
にしてある。 さらに、前記回転シヤフト支持体５の第１図右
側端面には、ロケツトモータ１０の燃焼推力を測
定する推力測定手段としての推力測定用ロードセ
ル２６の片側端がナツト２７により固定してある
と共に、この推力測定用ロードセル２６の他側端
は、地上２に固定設置した推力受２９の縦壁部２
９ａに固定してある。 このような構造をもつロケツトモータ燃焼性能
測定装置１を用いてロケツトモータ１０のスピン
状態での燃焼性能を測定するに際しては、スピン
付与手段を構成する電動モータ２１を作動させ、
プーリ２２、Ｖベルト２４、プーリ２３を介して
回転シヤフト９を回転させると同時にロケツトモ
ータ１０を回転させ、電動モータ２１の回転速度
を高めることによつて、ロケツトモータ１０に対
して規定のスピン数まで徐々にスピンアツプさせ
る。 このとき、スピンアツプ時の振動は、回転シヤ
フト支持体５を通してローラベアリング３ａ，３
ｂ，４ａ，４ｂに伝達されるが、前記ローラベア
リング３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂは前記回転シヤフ
ト支持体５の軸直角方向（推力受２９側から見た
場合の上下方向および左右方向）の動きを拘束し
ており、回転シヤフト支持体５はその軸方向（ロ
ケツトモータ１０の推力方向）にのみ摺動できる
ようにシヤフト支持体保持用ブロツク３，４に保
持されているため、前記スピンアツプ時における
振動がこの後の推力測定に悪影響を及ぼすのを極
力防止できるようにしていることから、推力の測
定精度を高いものとすることができる。 次いで、ロケツトモータ１０に対して規定のス
ピンが付与されている状態において、ロケツトモ
ータ１０を点火して燃焼させる。このロケツトモ
ータ１０の燃焼により発生した推力は各軸受６，
７，８および回転シヤフト支持体５を経てロード
セル２６に伝達されて推力の測定が行なわれる。
また、ロケツトモータ１０の内部圧力は、圧力セ
ンサ１１からの出力信号をスリツプリング１３に
入力することにより測定される。 したがつて、この実施例１によるスピン燃焼性
能測定装置１では、ロケツトモータ１０を取付け
る回転シヤフト９およびこの回転シヤフト９を回
転自在に支持する回転シヤフト支持体５などが、
シヤフト支持体保持手段（シヤフト支持体保持用
ブロツク３，４）によつて、従来の板ばね製の弾
性支持体（第３図の弾性支持体５４ａ，５４ｂ）
によつて支持される場合に比べて、剛性の高い状
態で支持されるようになつているため、運動系の
固有振動数を高いものにすることが可能であり、
それゆえ、スピンアツプする過程において共振を
生じないようにすることができることから、ロケ
ツトモータのスピンアツプを円滑に行うことが可
能であると同時に、推力測定用ロードセル２６に
対して振動が付加されるのを防止することが可能
であり、精度の高いロケツトモータの性能評価試
験を良好なる再現性をもつて実施することがで
き、加えて回転シヤフト支持体５は円筒状をなす
一体のケーシング構造よりなるものとしているこ
とからメインテナンス性を著しく高めることが可
能であり、信頼性および再現性の大幅な向上に寄
与することができる。 （実施例 ２） 第２図はこの考案の他の実施例によるスピン燃
焼性能測定装置を示すものであつて、図に示すス
ピン燃焼性能測定装置３１は、地上３２にシヤフ
ト支持体保持手段であるシヤフト支持体保持用フ
レーム３３を設置し、前記シヤフト支持体保持用
フレーム３３には円筒状をなす回転シヤフト支持
体３５を保持させた状態としている。 この場合、シヤフト支持体保持用フレーム３３
は、それぞれローラベアリング３３ａ，３３ｂ，
３３ｃ，３３ｄを介して回転シヤフト支持体３５
を当該回転シヤフト支持体３５の軸方向（後記す
る回転シヤフト３９の軸方向、第２図上下方向）
に摺動自在に保持している。また、前記シヤフト
支持体保持用フレーム３３はそれぞれローラ位置
微調整機構３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄを備
えている。 前記回転シヤフト支持体３５は、その内部にお
いて各軸受３６，３７，３８を介して回転シヤフ
ト３９を回転自在に軸受支持している。この回転
シヤフト３９は、第２図上端側部分にロケツトモ
ータ４０をフランジ結合するための取付け部３９
ａを有していると共に圧力センサ４１を備えてお
り、第１図下端側部分は小径部３９ｂに形成して
あつて、この小径部３９ｂの端部には、回転シヤ
フト支持体３５の内周側に基台４２を用いて固定
したスリツプリング４３がカツプリング４４を介
して連結してある。このスリツプリング４３は、
前記圧力センサ４１からの出力信号を受けてロケ
ツトモータ４０の内部圧力を測定するモータ内圧
測定手段を構成するものである。この場合、回転
シヤフト３９の太径側両端が各々軸受３６，３７
を介して回転シヤフト支持体３５の内部で回転自
在に設置してあると共に回転シヤフト３９の小径
部３９ｂが軸受３８を介して回転シヤフト支持体
３５の内部で回転自在に設けてある。 また、前記回転シヤフト３９の中間部分に
は、給気管４４からボツクス４５内に供給したあ
と排気管４６より排出される空気（その他窒素な
ど）の流れによつて当該回転シヤフト３９に固定
した前記ボツクス４５内のエアータービンを介し
て回転シヤフト３９を回転させ、この回転シヤフ
ト３９に取付けたロケツトモータ４０に対してス
ピンを付与することができるようにしてある。す
なわち、給気管４４、ボツクス４５、排気管４６
および前記ボツクス４５内で前記回転シヤフト３
９に固定したエアータービン等でエアータービン
ユニツト構造のスピン付与手段を構成しており、
前記空気流を増大させることによつて、スピン数
を徐々に上昇させていくスピンアツプが行えるよ
うにしてある。 さらに、前記回転シヤフト支持体３５の第２図
下側端面には、ロケツトモータ４０の燃焼推力を
測定する推力測定手段としての推力測定用ロード
セル４８の片側端がナツト４９により固定してあ
ると共に、この推力測定用ロードセル４８の他側
端は、シヤフト支持体保持用フレーム３３と共に
推力受を兼用する地上３２に固定してある。 このような構造をもつロケツトモータ燃焼性能
測定装置３１を用いてロケツトモータ４０のスピ
ン状態での燃焼性能を測定するに際しても、スピ
ン付与手段によつて、すなわち、給気管４４から
空気を供給しボツクス４５を経て排気管４６より
空気を排出する空気流を形成させることによつ
て、エアータービンと共に回転シヤフト３９を回
転させると同時にロケツトモータ４０を回転さ
せ、空気流を増大させることによつて、ロケツト
モータ４０に対して規定のスピン数まで徐々にス
ピンアツプさせる。 このとき、スピンアツプ時の振動は、回転シヤ
フト支持体３５を通してローラベアリング３３
ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄに伝達されるが、前
記ローラベアリング３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３
３ｄは前記回転シヤフト支持体３５の軸直角方向
（ロケツトモータ４０側から見た場合の上下方向
および左右方向）の動きを拘束しており、回転シ
ヤフト支持体３５はその軸方向（ロケツトモータ
４０の推力方向）にのみ摺動できるようにシヤフ
ト支持体保持用フレーム３３に保持されているた
め、前記スピンアツプ時における振動がこの後の
推力測定に悪影響を及ぼすのを極力防止できるよ
うにしていることから、推力の測定精度を高いも
のとすることができる。 次いで、ロケツトモータ４０に対して規定のス
ピンが付与されている状態において、ロケツトモ
ータ４０を点火して燃焼させる。このロケツトモ
ータ４０の燃焼により発生した推力は各軸受３
６，３７，３８および回転シヤフト支持体３５を
経てロードセル４８に伝達されて推力の測定が行
われる。また、ロケツトモータ４０の内部圧力
は、圧力センサ４１からの出力信号をスリツプリ
ング４３に入力することにより測定される。 したがつて、この実施例２によるスピン燃焼性
能測定装置３１においても、ロケツトモータ４０
を取付ける回転シヤフト３９およびこの回転シヤ
フト３９を回転自在に支持する回転シヤフト支持
体３５などが、シヤフト支持体保持手段（シヤフ
ト支持体保持用フレーム３３）によつて、従来の
板ばね製の弾性支持体（第３図の弾性支持体５４
ａ，５４ｂ）によつて支持される場合に比べて、
剛性の高い状態で支持されるようになつているた
め、運動系の固有振動数を高いものにすることが
可能であることから、前記実施例１の場合と同様
にロケツトモータのスピンアツプの円滑化、およ
び測定の高精度化を実現することができるように
なるほか、ロケツトモータ４０の推力が垂直方向
であるため、ローラベアリング３３ａ，３３ｂ，
３３ｃ，３３ｄに加わるラジアル荷重を実施例１
の場合に比べてかなり小さなものとすることが可
能であり、ロケツトモータ４０の自重をローラベ
アリング３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄに負荷
させない構造であることから高速スピンに適する
ものとなる。また、スピン付与手段としてエアー
タービンを回転シヤフト３９に直結させたエアー
タービン方式のものを採用しているため、スピン
アツプをさらに円滑に行うことができるようにな
り、さらには地上３２において推力を受けるため
にこの地上３２が推力受を兼用することとなるの
で、実施例１の場合のように別途に推力受２９を
設置する必要がないという利点が得られる。

【考案の効果】

以上説明したきたように、この考案によれば、
ロケツトモータのスピン状態での燃焼性能を測定
するスピン燃焼性能測定装置において、前記ロケ
ツトモータの取付け部を有する回転シヤフトを回
転自在に軸受支持する回転シヤフト支持体と、前
記回転シヤフト支持体を前記回転シヤフトの軸方
向に摺動自在に保持するシヤフト支持体保持手段
と、前記回転シヤフトを回転させて前記ロケツト
モータをスピン状態とするスピン付与手段と、前
記シヤフト支持体と推力受との間に配設されて前
記スピン状態にあるロケツトモータの燃焼推力を
測定する推力測定手段と、を具備して成る構成と
したから、ロケツトモータを取付ける回転シヤフ
トおよび回転シヤフト支持体などの運動系の固有
振動数を高いものにして、測定過程においてスピ
ン数を上昇させるスピンアツプを円滑に行うこと
ができるようになり、推力測定系への振動付加を
減少させることによつて高精度の性能測定を行う
ことができるようになり、信頼性が高く再現性の
優れた性能評価を実現することが可能になるとい
う著大なる効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例による横型スピン
燃焼性能測定装置の部分縦断説明図、第２図はこ
の考案の他の実施例による縦型スピン燃焼性能測
定装置の部分縦断説明図、第３図は従来のスピン
燃焼性能測定装置の側面説明図である。 １，３１……スピン燃焼性能測定装置、３，４
……シヤフト支持体保持用ブロツク（シヤフト支
持体保持手段）、５，３５……回転シヤフト支持
体、３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ……ローラベアリン
グ、６，７，８……軸受、９，３９……回転シヤ
フト、９ａ，３９ａ……ロケツトモータの取付け
部、１０，４０……ロケツトモータ、１１，４１
……圧力センサ、２１……電動モータ（スピン付
与手段）、２６，４８……推力測定用ロードセル
（推力測定手段）、２９……推力受、３２……推力
受、３３……シヤフト支持体保持用フレーム（シ
ヤフト支持体保持手段）、３３ａ，３３ｂ，３３
ｃ，３３ｄ……ローラベアリング、３６，３７，
３８……軸受、４４……給気管（スピン付与手
段）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ロケツトモータのスピン状態での燃焼性能を測
   定するスピン燃焼性能測定装置であって、前記ロ
   ケツトモータの取付け部を有する回転シヤフトを
   回転自在に軸受支持する回転シヤフト支持体と、
   前記回転シヤフト支持体を前記回転シヤフトの軸
   方向に摺動自在に保持するシヤフト支持体保持手
   段と、前記回転シヤフトを回転させて前記ロケツ
   トモータをスピン状態とするスピン付与手段と、
   前記シヤフト支持体と推力受との間に配設されて
   前記スピン状態にあるロケツトモータの燃焼推力
   を測定する推力測定手段と、を具備して成ること
   を特徴とするスピン燃焼性能測定装置。