JP2008139250A - ジンバル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】搭載するミサイル等の被取付体の設置スペースの小型化を図る一方、冷却性能の向上を図ることのできるジンバル装置を提供すること。
【解決手段】ジンバル装置２０は、ターゲット側から発する赤外光ｘを受光してターゲットの方位を検知する赤外光検知器２１を備えたジンバル装置２０であって、赤外光検知器２１は、空洞部２３ａを有する赤外光検知器筐体２３と、この赤外光検知器筐体２３の空洞部２３内に設けた赤外光検知素子２４と、空洞部２３ａ内にあって赤外光検知素子２４に熱伝導的に設けられる冷却装置２５とを備える。冷却装置２５は、柱状の冷却器本体２６と、この冷却器本体２６に熱伝導的に配設され、一端側が空洞部２３ａ内の赤外光検知素子２４の近傍に冷媒放出部２７ｃを有すると共に他端側が冷却器本体２６の端部から、冷却器本体２６の柱軸とほぼ直交する方向に延出させた冷媒流入部２７ａを設ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は、航空機や車両等の移動体および地上設置型のターゲット捕捉装置に搭載され、ミサイル誘導装置として使用するに適するジンバル装置に係るもので、特に、ジンバル装置の性能向上および小型化を図り実用性を向上したジンバル装置に関する。

従来、この種のジンバル装置において、特定周波数の赤外線を高感度で検知させる赤外線検知器にあっては、極低温、例えば約−２００℃まで冷却させる必要があり、そのためにジュール・トムソン効果を利用したジュール・トムソンクーラ（Ｊ／Ｔクーラ）を用いたものがある。（例えば、特許文献１参照）。

この種の赤外線検知器について、図３を参照して説明する。

図３に示すジンバル装置等に用いられる赤外線検知器１は、内部が空洞になっている柱状のガラス製容器２が設けられ、このガラス製容器２の空洞部には、円筒２ａが形成されている。円筒２ａの前方にはこれを塞ぐように基板３と、赤外光等の光の検知素子４が設けられる。そして、円筒２ａ内にはＪ／Ｔクーラ（ジュール・トムソンクーラ）５が設けられる。

このＪ／Ｔクーラ５は、筒状の冷却器本体５ａと、この筒状の冷却器本体５ａの中央部から導入される冷媒流入管部５ｂと、筒状の冷却器本体５ａ外側を取り巻くようにもうけられた冷媒管５ｃと、冷却器本体５ａ内を流通する冷媒ガスｙを噴出すノズル５ｅと、冷却温度感知プローブ５ｆと、この冷却温度感知プローブ５ｆによる周囲温度の変化により開閉するニードル弁５ｇとから構成される。

この構成により、検知素子４は、基板３を介して冷媒ガスｙにより冷却されて所要の温度、例えばほぼ−２００℃まで冷却される。従って、検知素子４は所要の温度域まで冷却されるので、例えば誘導ミサイル装置に搭載して用いた場合に、対象となる飛翔体から発する赤外線等の光を正確に捕捉して追従することができるようになっている。
特開平３−２９８２２号公報

従来の赤外線検知器１によれば、筒状の冷却器本体５ａの中央部から導入される冷媒流入管部５ｂが、例えば誘導ミサイル装置に搭載して用いた場合に、誘導ミサイル装置からはみ出してミサイル本体内部まで入り込む構成にならざるを得ず、特に、ジンバル装置そのものを回動して使用するにあたって、冷媒流入管部５ｂの移動スペースを確保しなければならないという問題があった。

また、螺旋状の冷媒管５ｃは、冷却器本体５ａの全体の長さｌ１に対して、螺旋状の冷媒管５ｃの長さｌ２が相当に短いため検知素子４に対する冷却作用が十分とは言えなかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ジンバル装置を回動する場合にでも、できるだけ移動スペースを必要としないジンバル装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、ターゲット側から発する赤外光を受光してターゲットの方位を検知する赤外線検知器を備えたジンバル装置であって、前記赤外光検知器は、空洞部を有する赤外光検知器筐体と、この赤外光検知器筐体の空洞部内に設けた赤外光検知素子と、前記空洞部内にあって前記赤外光検知素子に熱伝導的に設けられる冷却装置とを備え、前記冷却装置は、柱状の冷却器本体と、この冷却器本体に熱伝導的に配設され、一端側が前記空洞部内の前記赤外光検知素子の近傍に冷媒放出管部を有すると共に他端側が前記冷却器本体の端面側から、前記冷却器本体の柱軸とほぼ直交する方向に延出させた冷媒流入管部を設けたことを特徴とするジンバル装置を提供する。

本発明によれば、ジンバル装置を回動する場合にでも、できるだけ移動スペースを必要としない一方で、冷却性能向上に寄与するジンバル装置を提供することを目的とする。

本発明にかかるジンバル装置の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明の、例えばジンバル装置を搭載した飛翔体の先端部の縦断面を示す。図２は、図１に示す赤外線検知部の拡大縦断面図である。

図１に示すジンバル装置２０は、ターゲット捕捉装置である、例えば誘導ミサイル装置Ｍの前方に設置される。誘導ミサイル装置Ｍは、その外郭壁体である胴体部Ｍ１および飛翔方向先端部に設けられるドーム部Ｍ２とから構成される。

ドーム部Ｍ２は、赤外光透過性を有する一方で誘導ミサイル装置Ｍの飛翔時に前方よりかかる風圧や塵の衝突等の外力から防護し得る構成になっている。

ジンバル装置２０は、このドーム部Ｍ２内に設置され、ターゲット側から発する赤外光ｘを受光する赤外光検知器２１を備えている。

この赤外光検知器２１は、図１に示すように、ミサイルＭの先端に設けられたドーム部Ｍ２内にあって、球状の外郭２２内に設けられる。さらに赤外光検知器２１は、図２に示すように、赤外光検知器筐体２３に設けた空洞部２３ａに設けられる、赤外光検知素子２４と、この赤外光検知素子２４の隣接した後部に設けられる冷却装置（Ｊ／Ｔクーラ（ジュール・トムソンクーラ））２５とから構成される。

冷却装置２５は、冷却器本体２６と、冷媒管２７とから構成される。

符号２２ａは、ジンバル装置２０をアジマス軸ＡＺおよびエレベーシヨン軸ＥＬを中心に回動した際に、冷媒管２７の冷媒管接続栓２７ｄに接続される図示しないガスボンベまでの冷媒管部分が移動し得るように設けた孔部である。

冷却器本体２６の周縁には、複数の熱交換フィン部２６ａとこれらの熱交換フィン部２６ａ間に形成される複数の螺旋状溝部２６ｂを設けている。

冷媒管２７は、図示しないガスボンベから冷媒ガス、例えばアルゴンガスｙが高圧にて通るように設けられる冷媒流入部２７ａと，冷却器本体２６の周縁部を取り巻くように設けられる螺旋状部２７ｂと、赤外光検知素子２４に対して冷媒ガスｙを吹き付けることができるように設けられる冷媒流出部２７ｃと、冷媒流入部２７ａ先端部に設けられる冷媒管接続栓２７ｄが設けられる。

冷却装置２５と赤外光検知器筐体３０の空洞部３０ａの間には、冷却装置２５を設置されるに際して、放出された冷媒ガスｙが矢印のように迂回して抜け出るように隙ｄが設けられている。

冷媒流入部２７ａは、冷却器本体２６の端部から、この冷却器本体２６の柱軸にほぼ直交する方向に延出して設けられる。螺旋状部２７ｂは、図２に示すように、冷却器本体２６の長さｌにほぼ等しい長さにまで螺旋状に巻かれている。

この構成により、赤外線検知素子２４は、冷媒放出部２７ｃから吹き付けられる冷媒ガスｙにより所要に冷却され、周辺が所定の温度域、例えば約−２００℃になる。

次に、ジンバル装置２０の作用について、説明する。

ターゲットを捕捉する場合に、ジンバル装置２０を起動するに伴いガスボンベを開放すると、螺旋状部２７ｂに冷媒ガスｙが流入し、冷媒放出部２７ｃから流出する。従って、赤外光検知素子２４は、−２００℃近辺まで冷却される。このため、赤外光検知素子２４は、性能を維持しつつジンバル装置２０を駆動することができる。

また、冷媒管２７の螺旋状部２７ｂが、冷却器本体２６の端面部から、冷却器本体２６の長さに等しい位置まで螺旋状に巻くことができるようにしたから冷却性能をより一層向上させることができる。

また、冷媒流入部２７ａを冷却器本体２６の端面に沿って延出したからジンバル装置を回動する場合にでも、できるだけ移動スペースを必要としないジンバル装置２０を提供することができる。

すなわち、冷媒管２７は、ジンバル装置２０をアジマス軸ＡＺおよびエレベーション軸ＥＬを中心に回動した際に、外郭２２の孔部２２ａ内において回動する。

なお、冷媒管接続栓２７ｄより先の孔部２２ａを通過する冷媒管２７は、フレキシブルな冷媒管を用いることができる。

また、本発明のジンバル装置２０の構成によれば、赤外光検知器筐体２３の空洞部２３ａの内壁と、この空洞部２３ａ内に設けられた冷却装置２５との間に、冷媒管２７の冷媒放出部２７ｃから放出された冷媒が流出可能なように所要の隙ｄが形成された構成であるから、冷媒が隙ｄを通ってＵターンしてくる冷媒ガスｙは、螺旋状部２７ｂの放熱を防ぐ働きをするので、螺旋状部２７ｂの途中で外部から吸熱することがなく、赤外線検知素子２４に対する冷却作用が向上する。

また、本発明のジンバル装置２０の構成によれば、冷却器本体２６の周縁部には、螺旋状の熱交換フィン部２６ａが形成された構成であるから、螺旋状部２７ｂの吸熱を防ぐ働きをする際に、より一層の作用効果を得ることができる。

更にまた、本発明のジンバル装置２０の構成によれば、冷却器本体２６の周縁部には、螺旋状部２７ｂが嵌め込まれる螺旋状溝部２６ｂが形成された構成であるから、螺旋状部２７ｂを螺旋状溝部２６ｂに沿って嵌め込めばよいので、その製作時において操作が容易であり、また、冷媒が隙ｄを通ってＵターンしてくる冷媒ガスｙは、螺旋状部２７ｂの放熱を防ぐ働きをするので、螺旋状部２７ｂの途中で外部から吸熱することがなく、赤外線検知素子２４に対する冷却作用が向上する。

なお、ジンバル装置２０の上述した実施形態によれば、ジンバル装置２０の設置体である、例えば誘導ミサイル装置Ｍについて説明したが、船舶や車両等の移動体であったり、更には地上設置型または地上移動型のランチャー等のターゲット捕捉装置全般に適用することができるものである。

本発明のジンバル装置を搭載した飛翔体の先端部の縦断面。 図１に示す赤外線検知部の拡大縦断面図。 従来のジンバル装置の赤外光検知部の概要を示す斜視図。

符号の説明

Ｍ 誘導ミサイル装置（ターゲット捕捉装置）
Ｍ１ 胴体部
Ｍ２ ドーム部
２０ ジンバル装置
２１ 赤外光検知器
２３ 赤外光検知器筐体
２３ａ 空洞部
２４ 赤外光検知素子
２５ 冷却装置（Ｊ／Ｔクーラ（ジュール・トムソンクーラ））
２６ 冷却器本体
２６ａ 熱交換フィン部
２６ｂ 螺旋状溝部
２７ 冷媒管
２７ａ 冷媒流入部
２７ｂ 螺旋状部
２７ｃ 冷媒放出部
２７ｄ 冷媒管接続栓
３０ 赤外光検知器筐体
３０ａ 空洞部
ｘ 赤外光
ｙ 冷媒ガス

Claims (4)

1. ターゲット側から発する赤外光を受光してターゲットの方位を検知する赤外光検知器を備えたジンバル装置であって、
   前記赤外光検知器は、空洞部を有する赤外光検知器筐体と、この赤外光検知器筐体の空洞部内に設けた赤外光検知素子と、前記空洞部内にあって前記赤外光検知素子に熱伝導的に設けられる冷却装置とを備え、
   前記冷却装置は、柱状の冷却器本体と、この冷却器本体に熱伝導的に配設され、一端側が前記空洞部内の前記赤外光検知素子の近傍に冷媒放出管部を有すると共に他端側が前記冷却器本体の端部から、前記冷却器本体の柱軸とほぼ直交する方向に延出させた冷媒流入管部を設けたことを特徴とするジンバル装置。
2. 前記赤外線検知器本体の空洞部の内壁と、前記空洞部内に設けられた冷却装置との間に、冷媒管の冷媒放出部から放出された冷媒が流出可能なように、所要の隙が形成されたことを特徴とする請求項１記載のジンバル装置。
3. 前記冷却器本体の周縁部には、螺旋状に巻回して形成された熱交換フィン部を設けたことを特徴とする請求項１記載のジンバル装置。
4. 前記冷却器本体の周縁部には、螺旋状に冷媒管部が嵌め込まれる螺旋状溝部が形成されたことを特徴とする請求項１記載のジンバル装置。

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