JPH0739819B2 - 固体推進剤ロケットモータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は固体推進剤ロケットモータに関する。

〔従来の技術〕

単一の固体推進剤の成形体すなわちグレーンを用いるロ
ケットモータでは通常全部の推進能力をそのグレーンの
燃焼中に消費するようになっている。これは、一旦固体
推進剤グレーンが着火されると、着火した推進剤グレー
ンの全部が燃焼してしまうまで燃焼過程を停止させるの
が非常に困難なためである。

ロケットモータにいわゆる「起動−停止−再起動」の能
力を付与し、ロケットモータを１回以上点火可能として
操縦のフレキシビリティを増大させるためには、固体推
進剤ロケットモータは、例えば共願の米国特許第4,766,
726号に記載されたようなマルチプルパルス形又は多段
形とされている。上記出願に記載されているマルチプル
パルスロケットモータは、ブースト用グレーンと維持燃
焼用グレーンのような２つ又はそれ以上の固体推進剤を
備えており、これら推進剤は、別々に点火して指令によ
って不連続な推進力を得ることができるように互いにメ
ンブレンシールアセンブリ又は他の手段で分離されてい
る。

上記固体推進剤を互いに直列に、すなわち一方の推進剤
グレーンを他方の前方に配置する場合、上記メンブレン
シールアセンブリはロケットモータケーシングの内径全
域に延設されケーシングに取り付けられる。上記メンブ
レンシールアセンブリは燃焼ガスが通過するための複数
の開口と、更に強度が高い延性のある材質の金属製の無
孔メンブレン又はカバーとを有する隔壁を備えており、
上記無孔メンブレンは隔壁の後部を覆って後部室の固体
推進剤グレーンの点火時にガスが前部室に流入しないよ
うにシールすると共に、後部室の固体推進剤グレーンが
燃え尽きた後、所定の時期に前部室の固体推進剤グレー
ンが点火されると、その燃焼の圧力により薄いメンブレ
ンが破れて前部室からガスが前記隔壁の開口を通って後
部室に流入し、更にノズルから噴出して推力を生じるよ
うにされている。

同様に、多段ロケットモータも「起動−停止−再起動」
性能を備えている。多段ロケットモータも、マルチプル
パルスロケットモータと同様に、分割した固体推進剤グ
レーンを備えている。しかし多段ロケットモータでは各
々のグレーンには独立したノズルが設けられ、各段のグ
レーンは他の段のグレーンから独立しており、１つのグ
レーンが燃え尽きると、そのグレーンを含む段は隣接し
た段から爆発ボルト若しくは同様の手段で分離され、ロ
ケットモータから余剰重量を除去して飛行距離及び／又
は速度を増大するようになっている。独立したノズルと
グレーンを有する隣接段はロケットの飛行中、その後所
定時期に点火することができるようになっている。

上記パルス型ロケットモータも多段型ロケットモータも
通常ブースト燃焼用と維持燃焼用のグレーンを別々に取
り扱うことができるように分割ケーシングを備えてい
る。

このため、パルス型ロケットモータや多段型ロケットモ
ータが、例えば噴射と噴射の間に惰力で滑空しており、
継手に力が加わっていないような場合分割されたケーシ
ングとグレーンセグメントは相互に移動する傾向があ
り、継手部の許容範囲の遊び内で上記セグメントが移動
することによりミサイル誘導装置に外乱を与えてミサイ
ルを軌道から外らせてしまう可能性があった。

また一般に分割多段型若しくは分割マルチパルス型の固
体推進剤ロケットモータは複雑な接合部を介してピンや
ボルトで取り付けられており、この部分は製造コストが
高く、しかも段間やセグメント間でのリークの原因とな
る可能性があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上記問題に鑑み、ケーシングの長さ方向に連
続した適切な剛性を有し、ミサイルの誘導装置に外乱を
与えることのない多段型の固体推進剤ロケットモータを
提供することを目的としている。

また、本発明のもう１つの目的は、マルチプルパルス型
及び上記多段型のロケットモータを堅牢で信頼性が高
く、しかも製造が容易で、かつ推進剤グレーンを別々に
取り扱うことができるロケットモータの製造方法を提供
することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、特許請求の範囲第１項に記
載の発明によれば、後部開口部を形成する手段を有する
一体成形された長尺の慨ね円筒形をしたケーシングと、
それぞれ固体推進剤のグレーを収納し、前記一体成形さ
れたケーシング内に連続して端部と端部とを接して配置
され、前記一体成形されたケーシングに接合されると共
に、閉じた前端部と、後部開口手段と、該後部開口手段
に連通して取り付けられた推力ノズル手段とをそれぞれ
に備えた少くとも２つのキャニスタと、前記それぞれの
キャニスタ内の固体推進剤グレーンを点火する手段と、
前記キャニスタのうち後方側のキャニスタ内の固体推進
剤が燃え尽きた後、前記一体成形されたケーシングを切
断して前記後方側のキャニスタを切り離す手段とを備え
たロケットモータが提供される。

また、特許請求の範囲第５項に記載の発明によれば、以
下の工程からなるロケットモータの製造方法が提供され
る。

イ．後部開口を有する一体成形の長尺の概ね円筒形をし
たケーシングを形成する。

ロ．次いで、それぞれ固体推進剤のグレーンを収納した
少くとも２つのキャニスタを形成する。

ハ．次に、前記キャニスタのうち、一方のキャニスタの
開放端に接続する他方のキャニスタの開放端にカバーを
形成し、前記キャニスタ相互の端部と端部を接して接続
した場合にキャニスタ間が連通しないようにする。

ニ．次に、前記一方のキャニスタ内の圧力が前記他方の
キャニスタ内の圧力より高いときに双方のキャニスタを
連通させる手段を形成する。

ホ．その後、前記一方のキャニスタの開放端に前記他方
のキャニスタの端部を接合する。

ヘ．次いで、前記接続後のキャニスタを前記一体成形の
ケーシング中に挿入する。

ト．その後、前記接続後のキャニスタを前記一体成形の
ケーシングに接合する。

チ．最後に、前記一体成形のケーシングに、前記後部開
口と連通するように推力ノズルを接合する。

更に、特許請求の範囲第７項に記載の発明によれば、以
下の工程から成る、ロケットモータの製造方法が提供さ
れる。

イ．後部開口を有する一体成形の概ね長尺円筒形をした
ケーシングを形成する。

ロ．次に、それぞれ固体推進剤のグレーを収納し、閉じ
た前端部と、後部開口と、該後部開口を連通するように
取付けられたノズルとをそれぞれ有する少くとも２つの
キャニスタを形成する。

ハ．次に、前記各々のキャニスタを、前記一体成形のケ
ーシングにキャニスタの端部と端部とが接するように挿
入する。

ニ．次に、前記それぞれのキャニスタを前記一体成形の
ケーシングに接合する。

ホ．最後に、後方側のキャニスタ内の固体推進剤が燃え
尽きた後に前記一体成形のケーシングを切断して前記後
方側のキャニスタを切り離す手段を形成する。

〔実施例〕

第１図は本発明によるロケットモータの製造方法による
製造されるロケットモータを示す図である。第１図を参
照すると、３つの固体推進剤燃焼室、すなわちパルス1
2,14,16を有する固体推進剤ロケットモータの全体が参
照符号10で示されている。ロケットモータの各部分は、
第２図から第４図までにより詳細に示されており、例え
ば第１図では明示のため省略した断熱材も第２図から第
４図までには図示されている。本発明によれば、ロケッ
トモータ10の長手方向に連続した剛性を付与してミサイ
ルの誘導装置がより正確にミサイルを軌道上に保持でき
るように、ロケットモータ10にはその略全長にわたり一
体成形の略円筒形の長尺管、すなわちケーシング18が設
けられている。上記ケーシング18は適切な強度と剛性と
を備えた、例ば金属材料若しくは複合材料のような適当
な材料から成っている。例えばケーシング18は、耐熱性
のために一般にPMR−15として知られているポリイミド
樹脂を含浸した炭素繊維Ｔ−40（日本国トーレ株式会社
商標名）のような炭素又は黒鉛繊維の複合材としても良
い。上記炭素繊維の巻き方は例えば、ヘリカル／フープ
／ヘリカル／フープ／ヘリカルのパターンとしても良
い。本発明によれば、ロケットモータ10の製造を容易に
するために各々の燃焼室の固体推進剤を個別に製造し処
理できるように、それぞれの燃焼室12,14,16にはキャニ
スタ（缶体）20が設けられており、上記キャニスタ20は
別々に製作し、装填した後に前記一体ケーシング18に装
着できるようにされている。

各々のキャニスタ20は例えば15−5PH鋼のようなステン
レス鋼等で作られた薄いキャニスタ壁22を備え、キャニ
スタ20内には、図に24で示したように、例えば一般にGA
Pとして知られるグリサイダルアジドポリマ高エネルギ
結合剤を含む推進剤のような通常の推進剤が装填されて
いる。推進剤グレーン24には第２図，第３図，第４図に
40で示すように中央に貫通孔が設けられており、この貫
通孔はロケットモータの個々の要求に応じて、例えば星
形或いは半径溝を有する形状のような、適当ないずれか
の通常の形として良い。第２図から第４図までに示すよ
うに、グレーン24とキャニスタ壁22との間には、例えば
ゴム含浸アラミド繊維のような通常の適宜な断熱材が設
けられている。また本発明の技術分野の通常の知識を有
する者には公知の原理に基づいて、スリット68によって
ストレス緩和用フラップ66が断熱材64に設けられてい
る。図示していないが適当な通常のライニングがグレイ
ン24と断熱材64との間に設けられている。

上記キャニスタ20は前記一体ケーシング18中に互いに端
部と端部とを接するように挿入され、以下に説明するよ
うに相互に接合される。それぞれのキャニスタ20は、例
えばガラス充填材の少ない、米国アームストロングワー
ルドインダストリ社からA661の商標名で販売されている
エポキシ等の厚さ約0.75mm（0.03インチ）の適当な接着
剤26を用いて一体ケーシング18に接合若しくは接着され
る。接着剤26の硬化温度は推進剤の感度範囲以下であ
り、推進剤と断熱剤との接着性を劣化させないように充
分に低くする必要があり、好ましくは約93℃（200゜F）
を越えないようにされる。

それぞれのキャニスタの組は、例えば15−5PH鋼のよう
なステンレス鋼等で作られた、以下に詳細に説明する、
28に図示した半球状のカバー部材若しくは隔壁で分離さ
れている。この隔壁はメンブレンシールアセンブリ30の
一部を成している。メンブレンシールアセンブリ30は、
隔壁貫通金物若しくはボス32（第３図）を備えており、
このボス32には、上記メンブレンシールアセンブリ30が
付属するキャニスタ20のグレーン24、すなわちメンブレ
ンシールアセンブリ後方のグレーンに点火するための、
例えば使い捨てのパイロゼン点火剤のような、適当な点
火器36を定位置に保持する部材が気密を保ちながら挿入
されている。適当な起爆薬39はコネクタ39を介して光学
ファイバー等の適宜な導線38により図示していない電源
に接続されており、上記導線38はロケットモータ10の前
方から、上記キャニスタの前方に配置されているキャニ
スタ内のグレーン24の前記貫通孔40を通り、図示したよ
うに通常の方法で上記起爆薬38に導かれている。上記点
火器組立体は、前記貫通ボス32内に、ガスがボス32から
洩れるのを防ぐため、ガラス／金属シール又はエポキシ
等によりシールされている。上記シールには、本発明の
属する技術分野に通常の知識を有する者に公知の方法を
用いても良く、又前述の米国特許出願に記載されている
のと同様な方法を用いても良い。

第２図は、前部カバーの部分の詳細を示している。略円
筒形で15−5PHステンレス鋼のような適当な材質から作
られた厚さ約0.75mm（0.03インチ）のスカート部42はケ
ーシング18の上端、すなわち前端部に挿入され、前記半
球状カバーがケーシング18に及ぼす力の受承面積を増大
するため適当な接着剤26でケーシング18に装着されてい
る。上記スカート部42は肉厚の前端部44を備え、この前
端部44のケーシング18と対向する外周部には円周溝46が
設けられている。更に、上記円周溝46にはＯ−リング48
が備えられ、ケーシング18にキャニスター組立体を装着
する際に接着剤26を吸い込むための真空を保つシールの
役を果たしている。上記の代わりに、接着剤をケーシン
グ18とキャニスタ20との間に圧力を加えて注入しても良
く、その場合には上記シールは不要である。前記スカー
ト部の後端部50も同様に肉厚に形成されており、この肉
厚部には螺条が設けられている。

前部、すなわち第３の燃焼室16のキャニスタ20は15−5P
H鋼のようなステンレス鋼若しくは他の適当な材料で作
られ、前述のように厚さが約0.75mm（0.03インチ）の略
円筒形の壁22を備え、この壁22は長手方向に働く荷重に
耐えてカバーとして機能するため約2.4mmの肉厚になっ
た前部半球部52と一体に成形されている。前記円筒形状
部22と半球部52との接合部は螺条が設けられた肉厚部56
となっており、上記螺条は前記スカート部の螺条56と螺
合して、図に58で示したように第３の燃焼室16のキャニ
スタ20とスカート部42との間の螺子継手を形成してい
る。また、上記肉厚部56の、前記スカート部後端50と対
向する外周面にも円周溝60が設けられ、その中には第３
の燃焼室16からガスが前方に洩れるのを防ぐためＯ−リ
ング62が設けられている。半球部52の中央には、前述の
ように第３の燃焼室16用の起爆薬と点火器の組立体を気
密を保ちながら挿入するための貫通ボス32が設けられて
いる。

２つの燃焼室間、すなわち燃焼室14と16との間のメンブ
レンシールアセンブリ30の詳細は第３図に示されてお
り、燃焼室12と14との間のメンブレンシールアセンブリ
も同様の構造である。第３図の説明のため、以下燃焼室
16を前部燃焼室、燃焼室16を後部燃焼室と呼ぶことにす
る。前部燃焼室16のキャニスタ20は後端部には、前記ス
カート部42の端部50と同様の螺条が設けられた肉厚の端
部70が備えられている。後部燃焼室14のキャニスタ20は
同様に、15−5PHステンレス鋼或いは他の適切な材料で
作られており、前述のように厚さ約0.75mm（0.03イン
チ）の壁22と、この壁と一体に成形され、約2.4mm（0.0
9インチ）の肉厚を有し、長手方向の荷重に耐える前部
及び後部燃焼室16と14との間のカバーを形成している半
球状の隔壁28とを備えている。前部燃焼室以外の燃焼室
のキャニスタ20が複合材を用いて形成されている場合、
前記隔壁28は、メンブレン82を接合するためキャニスタ
の半球部内側に装着するステンレス鋼薄板としても良
い。キャニスタ20は、メンブレンシールアセンブリ30の
組立が簡単なように、好ましくは、ステンレス鋼製とす
る。

また、前記壁面22と隔壁28との接合部には第２図の肉厚
部56と同様な肉厚部72が設けられ、前部キャニスタの後
端部70の螺条と螺合する螺条が設けられて図に74で示す
螺子継手を形成している。上記肉厚部72の外周の、キャ
ニスタ後端部70と対向する部分には円周溝76が設けら
れ、その内部に第２及び第３の燃焼室14と16との間をシ
ールするＯ−リングが介装されている。

前部燃焼室16のキャニスタ20内の推進剤グレーン24の燃
焼中に、ガスが上記隔壁28を通過して後部燃焼室14のキ
ャニスタ内に流入しノズルから噴出するように隔壁28に
は複数の開口80が設けられている。上記開口80は、好ま
しくは、この開口を通過するガスの圧力損失を最小にす
るように、ノズル面積の約４倍の流路面積を与えるよう
な充分な大きさと数とが設けられ、同時に、本発明の属
する技術分野に通常の知識を有する者には公知の方法で
隔壁の材料が最大強度を発揮するような場所に設けられ
る。例えばステンレス鋼やニッケル等の適当な材料で作
られた薄い破断ダイアフラム82は、前記隔壁28の後面に
沿って、例えば図に84に示したように熔接等の適宜な方
法で接着されており、後部燃焼室14のキャニスタ20内の
推進剤グレーン24が燃焼している間は前記開口80を通り
ガスが逆流することを防止するが、後部燃焼室のグレー
ン24が燃え尽きた後、前部燃焼室16のキャニスタ内の推
進剤のグレーンの燃焼時には破断して前記開口80を通過
してガスが流れるようにしている。すなわち、上記ダイ
アフラム82は、前方側のキャニスタに後方側のキャニス
タより高い圧力が生じた場合破断して開口80を通して隣
接した２つのキャニスタ20間を連通させるようになって
いる。上記破断ダイアフム82は、前述の米国特許に記載
されているように予め刻み目を設けておき、前部キャニ
スタ16内の圧力が後部キャニスタ14の圧力より大きくな
った場合、予期した通りに簡単に破断するようにしても
良い。前記隔壁28の中央には貫通ボス32が一体に成形さ
れており、第２図の前部カバーについて説明したと同様
に、隔壁28の後部のグレーン24を点火するための点火器
組立体を挿入して定位置に保持することができるように
なっている。また、後部燃焼室14のキャニスタ22の壁面
22とグレーン24との間のみならずグレーン24と隔壁28と
の間にも断熱材64が設けられており、隔壁に隣接した断
熱材にはストレス緩和用フラップ66が設けられている。
前部燃焼室16のキャニスタ20には、断熱材64が隔壁28を
開口部80を除いて覆うように設けられ、キャニスタ壁22
に沿って配設された断熱材の後端部には第３図に示すよ
うにフラップ66が設けられている。

第４図はロケットモータ10の後部カバーの一部を図示し
ている。第１燃焼室12のキャニスタ20は後方に延びて、
第３燃焼室16のキャニスタと同様に肉厚の螺条部86で終
わっている。後部カバー部材88は、上記キャニスタ螺条
部86と螺合して図に92で示す螺子継手を形成している肉
厚の螺条部90を備えている。上記肉厚部90の、キャニス
タの部分86と対向する外周部には溝94が設けられ、この
溝94内にはＯ−リング96が配設されて後部カバー部材88
とキャニスタ20との間のガス洩れを防止するシールを形
成している。後部カバー部材88の略円筒形をした部分98
は上記肉厚部90から後方に延設され、ケーシング18に接
着剤26を介して適切に接着されている。後部カバー部材
88の半球形状部100は肉厚部90から内側後方に延設さ
れ、本発明の属する技術分野に知識を有する者には公知
の方法に基づいてノズル102を取着する手段を形成して
いる。ノズルのスロート部はタングステン若しくはレニ
ウムでコーティングしたコーボングラファイト製として
エロージョンを緩和し、ノズル性能変化を防止するよう
にしても良い。断熱剤64には上記継手部92の部分に適切
なストレス緩和フラップ66を設けても良い。又、断熱剤
64はキャニスター壁22と後部カバー部材88との内面、そ
してノズル102の内面を覆って設けられている。それぞ
れのキャニスタは別個に製作され、グレーン24を装填さ
れる。装填終了後のキャニスタ20は、前述のように螺子
継手74又は他の適当な手段を用いて組立てられる。ま
た、後部カバー部材88は後部キャニスタ20に前述の螺子
継手92又は他の適当な手段を用いて接合される。更に、
スカート部42は前部キャニスタ20に、前述のように螺子
継手58又は他の適当な手段を用いて接合される。上記の
ようにして組立てられたキャニスタの組立体は、その後
主要荷重分担部材である前記一体ケーシング18に挿入さ
れ、接着される。

第５図から第13図までは、本発明によるロケットモータ
の製造工程を図示している。前記一体ケーシング18は第
５図に示すように適切なフィラメトワインディング工程
でワインディングされた後、約315℃（600゜F）の高温
と約10kg/cm²（150PSI）の圧力で、第６図に示すように
オートクレーブ中で約９時間の間硬化処理される。その
後、第７図に示すように心棒を除去し、水圧テストを行
なった後水圧テスト用カバーが取り除かれる。ケーシン
グ18が連続成形されている場合には、その後ケーシング
18は適当な長さに切断される。前記キャニスタ20は、ケ
ーシング18の製造前又は後又は製造中に第８図に示すよ
うに製作され、固体推進剤グレーン24を装填されて第９
図に示すように適宜な検査装置112を用いて検査され、
前述の説明の通りに、第９図に示したように組立てられ
る。更に、前述のようにスカート部42と後部カバー部材
88が第10図に示すように接合される。組立後のキャニス
タは、第11図に示すようにその後一体ケーシング18に挿
入され、低温硬化型接着剤26をキャニスタ壁22とケーシ
ング18との間に加圧注入して、第12図に示すように硬化
させることによりケーシング18に接着される。接着部は
第13図に示すように適宜な検査装置114を用いて接合検
査を行なっても良く、又、その後に不活性ガスを用いて
耐圧テストを行なっても良い。上記工程終了後ノズル10
2が取り付けられる。一例として、一体ケーシング18は
全長約2100mm（82インチ）、直径約200mm（８インチ）
で肉厚約3mm（0.12インチ）であり、３つの燃焼室を備
え、そのキャニスタ20はそれぞれ全長約600mm（23イン
チ）、肉厚約0.75mm（0.03インチ）となっている。ケー
シング18は例えば前述のように炭素又は黒鉛繊維のレジ
ン含浸フィラメントワインディング構造としても良く、
一方、それぞれのキャニスタは同様に前述のように例え
ば15−5PHステンレス鋼製として通常の断熱剤とライニ
ングとを備えた通常の推進剤を装填するようにしても良
い。ノズルスロート部は例えば約34mm（1.34インチ）と
なっている。

第14図から第16図までに第１図のロケットモータ10の作
動過程を図示する。図において矢印106は推進剤24の燃
焼による内圧を示しており、矢印108は推進剤グレーン2
4の燃焼により発生したガスの流れを示している。ま
た、矢印110はカバーからの長手方向の力が接着ライン
を介してケーシング18に作用する点を示している。第14
図に示すように、ロケットモータ10は導線38を介して起
爆薬34にエネルギを供給して第１燃焼室12の点火器36を
点火して、第１燃焼室12のキャニスタ20内の推進剤グレ
ーン24に点火することにより起動する。

内圧106は第１燃焼室12のキャニスタ20に加わってお
り、発生したガスはノズル102を通って放出されロケッ
トモータに前進推力を与えている。この状態では隔壁28
の開口80は破断ダイアフラム82で覆われていて第２と第
３燃焼室14,16のキャニスタ20にガスが侵入することを
防いでいる。

第１燃焼室が燃え尽きると、第２燃焼室14の推進剤グレ
ーン24が所定の時期に点火される。第２燃焼室14のグレ
ーンが点火されると、それにより発生したガスは第１と
第２燃焼室12と14との間のダイアフラム82を破断し、第
15図に示すように開口部80から第１燃焼室12のキャニス
タ20に流入し、ノズル102から噴出して推力を発生す
る、第２と第３燃焼室14と16とを分離している隔壁28と
破断ダイアフラム82とは上記ガスが第３燃焼室16のキャ
ニスタ20内に侵入することを防止している。

第16図に示すように第１と第２燃焼室12と14との間の隔
壁28と破断ダイアフラム82は、第２燃焼室の燃焼中に大
部分消耗してしまう。上記第２燃焼室が燃え尽きると、
第３燃焼室16の推進グレーン24が所定の時期に点火され
る。第３燃焼室16のグレーン24の燃焼によるガス圧力は
第２と第３燃焼室14と16との間のダイアフラム82を破断
し、開口80を通過して第２と第１燃焼室のキャニスタを
通過してノズル102から噴出し推力を発生する。

第17図は本発明は別の実施例のロケットモータ200を示
している。ロケットモータ200は一体ケーシング202を備
えており、この一体ケーシング202は第１図のケーシン
グ18と同様にステンレス鋼や炭素若しくは黒鉛繊維とレ
ジンの複合材のような適当な材質で作られ、その前端部
204は半球状部材206等で閉じられており、後端部208は
開放されている。上記一体ケーシング202中には、それ
ぞれ、図に218で示した適切な固体推進剤を装填したキ
ャニスタ216を備えた複数の段210,212,214が端部と端部
を接して装着され、それぞれのキャニスタ216の後端部
には推進剤218の燃焼により発生したガスを噴出し、推
力を得るためのノズル220が設けられている。

それぞれのキャニスタ216は、その前端部222が略半球状
に一体に成形されて閉じており、この前端部222は推進
ガスが前方の他の段に侵入しないように肉厚を増加させ
ること等によって補強されている。

また、それぞれのキャニスタのケーシング22は、炭素繊
維とエポキシの複合材でコーティングした断熱材等の適
宜な材質で作られている。通常のロケットモータでは、
推進剤が断熱材から剥離したりクラックが生じるのを防
ぐため、従来はケーシングと断熱材との間に収縮フラッ
プを設けていたが、推進剤の収縮による接着部の問題
を、ケーシングと断熱材との間に収縮フラップを要する
ことなく解決するため、キャニスタケーシング224は、
繊維方向に対して横方向に弾性を持つ補強材料で構成す
ることが好ましく、例えば、ケーシングの軸線方向に15
度以下のような小さな角度に配列したアラミド等の連続
繊維をレジン含浸し、ゴムや他の適当なエラストマ材で
コーティングした複合材をポーラワインディング（いわ
ゆる玉巻き）にしてキャニスタケーシングを形成する。
上記ポーラワインディングは雌型に入れて硬化させるこ
と等により固めても良い。上記ポーラワインディングを
固めるためにフープワインディング（フープ巻き）を用
いた場合は収縮、膨張が可能なように後で取り除く必要
がある。炭素又は黒鉛繊維やガラス繊維材料等の、他の
適当な繊維材料も上記の代わりに使用できる。所望であ
ればキャニスタエース224は薄いステンレス鋼や他の金
属材として、その内面に断熱剤を接着しても良い。断熱
剤は硬質ゴム製又は、ノズル220を、本発明が属する分
野に通常の技術を有する者に公知の方法により、直接取
り付けるのに充分な剛性を持った他の材質としても良
い。又は、キャニスタケーシング224にボス（図示せ
ず）を取り付け、そのボスにノズル220を取り付けるよ
うにしても良い。ケーシング224は、好ましくは雌型に
入れて硬化させ、前記一体ケーシング202に装着するの
に適した表面を形成する。推進剤218は好ましくはケー
シング224が上記型内にある間に装填し、空気中の水分
による汚染を防止する。

燃焼速度パターン設定用の形状フレキシビリティと、推
進剤を装填した後の芯抜きの容易さを増すため、キャニ
スタ216内の推進剤218は分割セグメント構造として、分
割したセグメントは個々に、本技術分野に通常の知識を
有する者には公知の方法でケーシング202に適宜に接着
又は接合される。

キャニスタケーシング224はそれぞれ、ケーシング202の
溝に嵌合してキャニスタを固定する図示していない通常
の保持リングを用いて、一体ケーシング202に、226に図
示したバーサミドやテトロアミン硬化エポキシ等の常温
硬化エポキシで推進剤を加熱することなく接着される。
上記の代わりにキャニスタケーシング224は改良した
“のこ歯ねじ”等を用いて一体ケーシング202にねじ留
めしても良い。また、キャニスタケーシング224が一体
ケーシング202に嵌合してロケットモータ202の加速中所
定位置に堅固に保持されてケーシング202前方に移動し
ないようにするため、一体ケーシング202のキャニスタ
ケーシング224が装着されていない部分230、すなわち段
間の部分はテーパ状に形成されており、一体ケーシング
202の前端部204は後端部208より直径が小さくなってお
り、それに応じてキャニスタケーシング224の直径も後
部キャニスタより前部キャニスタで小さくなっている。
しかし、一体ケーシング202の、それぞれのキャニスタ
ケーシングが接着される部分232は階段状、すなわちテ
ーパ状にされておらず、キャニスタケーシング224をテ
ーパ状に形成する必要がないようにされている。通常の
ベクトル制御装置と電気装置の最終接続のための作業用
開口（図示せず）を一体ケーシング202の段間部230に設
けても良い。

本発明によれば、キャニスタ216のそれぞれを、固体推
進剤218が燃え尽きた後、順に切り離すため前記一体ケ
ーシング202を切断する適当な手段が設けられる。好ま
しくは、上記手段はプライマコード228、すなわちパテ
状又は円板状の切断用燃焼剤等の高速燃焼する細長い爆
薬を備え、このプライマコードは、好ましくは一体ケー
シング202のキャニスタ216の中間、すなわちテーパ状段
間部230のそれぞれの内面周上に接着される。所定の時
期に上記プライマコード228は点火され、一体ケーシン
グ202を切断して、そのプライマコードの後方の段をロ
ケットモータから切り離すようにする。

前記一体ケーシング202とキャニスタ216は別々に制作さ
れる。各々のキャニスタ216には、制作後前述のように
固体推進剤218を装填した後にノズル220が取り付けられ
る。そして各々のキャニスタ216は一体ケーシング202に
順番に挿入され、ケーシング202の前記階段状部分232に
装着される。プライマコード228は、その前方のそれぞ
れのキャニスタ216が装着された後に段間部230の内周面
に装着される。

それぞれのキャニスタ216内の固体推進剤グレーン218を
点火するため、図に234で示す、適切な起爆薬を含んだ
通常の点火器が設けられている。それぞれの点火器234
は導線236を会して図示していない電源に接続されてい
る。

ロケットモータ200は、第１段210のキャニスタ216の点
火器234に導線236を通じてエネルギを供給することによ
り起動する。点火器234は第１段と推進剤218を点火し、
推進剤の燃焼により発生したガスは第１段210のノズル2
20から噴射され、ロケットモータの前進推力を発生す
る。第１段210が燃え尽きると、第１段210と第２段212
との間の段間部230のプライマコード228に点火して一体
ケーシング202を切断することにより、第１段はロケッ
トモータ200から切り離される。ロケットモータ200の飛
行中、所定の時期に、第１段に点火したのと同様な方法
で第２段212が点火され推力を発生する。第２段が燃え
尽きた後は、第１段を切り離したのと同様な方法で第２
段がロケットモータから切り離される。第３段214は、
飛行中の別の所定時期に点火され、ロケットを目標に運
ぶ付加推力を発生する。

上記の代わりに、一体ケーシングは円筒形キャニスタを
嵌装できるように全長にわたって、わずかにテーパ状に
するだけでも良い。また、所望であれば、一体ケーシン
グを全くテーパ状にする必要がないように、装填後のキ
ャニスタを凍らせるか適当な低温にして一体ケーシング
に頂部を下に向けて装着し、キャニスタが常温まで暖め
られたときに膨張して一体ケーシングと締り嵌めになる
ようにしても良い。この締り嵌めに加えて、確実に力の
伝達が行なわれるように適当な接着剤や機械的ロック機
構を併用しても良い。一体ケーシングが炭素若しくは黒
鉛繊維のように負の膨張係数や非常に小さな正の膨張係
数を有する材料から作られている場合には、キャニスタ
を装着する際に上記一体ケーシングも同時に低温にし
て、常温に暖められたときにキャニスタ膨張量が一体ケ
ーシングの膨張量より大きくなるようにして締り嵌めを
形成させても良い。

一体ケーシング18と202とは、飛行条件や運搬による荷
重だけでなく、内圧による長手方向荷重とフープ荷重に
耐えるように充分な強度と剛性を備えるようにされてい
る。すなわち、一体ケーシング18と202とは、燃焼室12,
14,16又は段210,212,214の強度や剛性、接着性を補強し
て、上記燃焼室や段の取り付けの長手方向の好ましくな
い遊びをなくすと共に、キャニスタ20や216が強度や剛
性を負担する必要をなくして、前述のようにキャニスタ
20や216の肉厚を小さくできるようにする役割を果して
いる。また、燃焼室や段を廃棄するのみで、ロケットモ
ータ全体を廃棄する必要がないため、本発明により廃棄
部分を削減することができる。またロケットモータ10又
は200は複雑なケーシング継手リングアセンブリを必要
としないので、コスト、重量、無駄な体積や必要な部材
数等を削減できる利点がある。更に、本発明によるロケ
ットモータは、盲穴を設ける構造をほとんど若しくは全
く必要としない。また、本発明の一体ケーシングは半球
部やポーラボス、スロート、継手等を必要としないため
安価に、かつ容易に製造できる。更に、一体ケーシング
18では、隔壁をキャニスタ壁の一部としてメンブレンシ
ールアセンブリ30の構造を簡素化し、より確実にそれぞ
れのキャニスター前部を密封することが可能となってい
る。

本発明は以上に図示、説明した特定の実施例に限定され
ず、本明細書の請求の範囲により規定される本発明の技
術範囲内で様々な改変が可能であることは説明を要しな
いであろう。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の製造方法により製造されるパルス型ロ
ケットモータの長手方向断面図と、段面の円で囲んだ各
部分の詳細を示す図、 第２図は第１図の前部カバーの詳細図、 第３図は、第１図のグレーンセグメント分離隔壁の詳細
図、 第４図は第１図の後部カバー詳細図、 第５図から第13図までは第１図のロケットモータの本発
明による製造工程の略示図、 第14図から第16図または第１図のロケットモータの作動
過程の略示図、 第17図は本発明の別の実施例である多段ロケットモータ
の長手方向断面略示図である。 10……ロケットモータ、18……ケーシング、 20……キャニスタ、24……固体推進剤グレーン、 28……隔壁、 30……メンブレンシールアセンブリ、 36……点火器、102……ノズル。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】後部開口部を形成する手段を有する一体成
   形された長尺の慨ね円筒形をしたケーシングと、それぞ
   れ固体推進剤のグレーを収納し、前記一体成形されたケ
   ーシング内に連続して端部と端部を接して配置され、前
   記一体成形されたケーシングに接合されると共に、閉じ
   た前端部と、後部開口手段と、該後部開口手段に連通し
   て取り付けられた推力ノズル手段とをそれぞれに備えた
   少くとも２つのキャニスタと、 前記それぞれのキャニスタ内の固体推進剤グレーンを点
   火する手段と、 前記キャニスタのうち後方側のキャニスタ内の固体推進
   剤が燃え尽きた後、前記一体成形されたケーシングを切
   断して前記後方側のキャニスタを切り離す手段とを備え
   たロケットモータ。
2. 【請求項２】前記キャニスタのそれぞれは、ゴムでコー
   ティングしたレジン含浸繊維材料の複合材で構成された
   容器を有する特許請求の範囲第１項に記載のロケットモ
   ータ。
3. 【請求項３】前記一体成形されたケーシングは、前記キ
   ャニスタがそれぞれ接合される少くとも２つの段付き部
   と、該段付き部間に前方より後方の径が大きいテーパ部
   とを有する特許請求の範囲第１項に記載のロケットモー
   タ。
4. 【請求項４】前記キャニスタのそれぞれは、ゴムでコー
   ティングしたレンジ含浸繊維材料の複合材で構成された
   容器を有する特許請求の範囲第３項に記載のロケットモ
   ータ。
5. 【請求項５】以下の工程からなるロケットモータの製造
   方法。 イ．後部開口を有する一体成形の長尺の概ね円筒形をし
   たケーシングを形成する。 ロ．次いで、それぞれ固体推進剤のグレーンを収納した
   少くとも２つのキャニスタを形成する。 ハ．次に、前記キャニスタのうち、一方のキャニスタの
   開放端に接続する他方のキャニスタの開放端にカバーを
   形成し、前記キャニスタ相互の端部と端部を接して接続
   した場合にキャニスタ間が連通しないようにする。 ニ．次に、前記一方のキャニスタ内の圧力が前記他方の
   キャニスタ内の圧力より高いときに双方のキャニスタを
   連通させる手段を形成する。 ホ．その後、前記一方のキャニスタの開放端に前記他方
   のキャニスタの端部を接合する。 ヘ．次いで、前記接続後のキャニスタを前記一体成形の
   ケーシング中に挿入する。 ト．その後、前記接続後のキャニスタを前記一体成形の
   ケーシングに接合する。 チ．最後に、前記一体成形のケーシングに、前記後部開
   口と連通するように推力ノズルを接合する。
6. 【請求項６】前記他方のキャニスタの開放端にカバーを
   形成する前記工程は前記他方のキャニスタの端部を閉じ
   る隔壁を形成することから成り、前記双方のキャニスタ
   を連通させる手段を形成する前記工程は前記隔壁に複数
   の貫通孔を設け、該貫通孔を覆ってキャニスタ間相互の
   連通を防ぐが、前記一方のキャニスタ内の圧力が前記他
   方のキャニスタ内の圧力より高くなると破断して双方の
   キャニスタ間が連通できるようにするメンブレンで前記
   貫通孔を覆うことから成る特許請求の範囲第５項に記載
   の製造方法。
7. 【請求項７】以下の工程から成る、ロケットモータの製
   造方法。 イ．後部開口を有する一体成形の概ね長尺円筒形をした
   ケーシングを形成する。 ロ．次に、それぞれ固体推進剤のグレーンを収納し、閉
   じた前端部と、後部開口と、該後部開口と連通するよう
   に取付けられたノズルとをそれぞれ有する少くとも２つ
   のキャニスタを形成する。 ハ．次に、前記各々のキャニスタを、前記一体成形のケ
   ーシングにキャニスタの端部と端部とが接するように挿
   入する。 ニ．次に、前記それぞれのキャニスタを前記一体成形の
   ケーシングに接合する。 ホ．最後に、後方側のキャニスタ内の固体推進剤が燃え
   尽きた後に前記一体成形のケーシングを切断して前記後
   方側のキャニスタを切り離す手段を形成する。
8. 【請求項８】前記それぞれのキャニスタの容器はゴムで
   コーティングしたレジン含浸繊維材料の複合材で構成さ
   れる特許請求の範囲第７項に記載の製造方法。
9. 【請求項９】前記一体成形の概ね長尺円筒形をしたケー
   シングを形成する前記工程は、前記一体成形のケーシン
   グに、前記キャニスタを接合する段付き部と、該段付き
   部間に前記一体成形のケーシングの後端部が前端部より
   径が大きくなるようなテーパ部とを形成する工程を含ん
   でいる特許請求の範囲第７項に記載の製造方法。