JP2016537220A - 推進機本体ケーシングにスカートを接続する方法 - Google Patents

推進機本体ケーシングにスカートを接続する方法 Download PDF

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Abstract

ケーシング10の端壁14の近傍の推進機本体のケーシング10の周りに、周方向隙間により、スカート22の末端部22bを位置決めするステップと、推進機本体のケーシングに対して所定の位置にスカートを保持するステップと、スカート22の末端部22bと推進機本体のケーシング10との間の環状空間46の両端部を閉じるステップと、該環状空間46にエラストマを注入するステップと、エラストマを硬化させるステップと、を具備する方法によって、ケーシング10の端壁14の近傍の推進機本体のケーシング10に、事前製作されたスカート22の末端部を接続する。【選択図】図2C

Description

本発明は、特には、ランチャー(発射装置)やミサイルのための、固体推進剤エンジンの推進機本体に関する。
その様な推進機本体は、推進剤を収容するためのケーシングを具備しており、そのケーシングは、エンジンの稼動中において、その高度の内部圧力に曝されており、そのケーシングはまた、圧力容器と呼ばれる場合がある。中央部又はシュラウド(覆い)としてのケーシングは、実質的に円筒状であり、更にシュラウドと一体的に形成された、前端壁と後端壁とによりその端部において伸長する。ケーシングは一般的には、例えばエポキシ樹脂の、樹脂において予め含浸された炭素繊維を使用してマンドレル(円筒又は円棒)に巻き付けられたフィラメント(細糸)により形成される。熱保護及び選択可能にライナー(裏張り)は、ケーシングの内部に設けられてもよい。
前部及び後部の極基部は、端壁においてフィラメントの巻き付けを容易にし、極基部は、推進機点火器及びノズルを取り付けるために使用される。
前部及び後部スカート(覆い)は、シュラウドの端部に固定されており、前部及び後部スカートは、少なくとも部分的に、前部及び後部の端壁を取り囲む。スカートは、推進力を車両に伝達するように、及び車両から来る応力を受け持つように、エンジンを車両(ランチャーやミサイル)に組み込むことを可能にする。
その様な推進機本体を製造する場合に遭遇する困難は、特には、形状の必然的な不規則性を提示する、ケーシングを有する大口径の推進機本体において、ケーシングとスカートとの間における良好な組立を実現することに存在する。
その様な困難を解決するために、本発明は、ケーシングの端壁の近傍においてスカートの末端部を推進機本体のケーシングに接続する方法を提案しており、スカートは、少なくとも部分的に、該端壁を囲むように、その末端部から延びる自由部分を有しており、前記方法は、該端壁の近傍の推進機本体のケーシングの周りに周方向隙間により、事前製作されたスカートの末端部を位置決めするステップと、推進機本体のケーシングに対して所定の位置にスカートを保持するステップと、スカートの末端部と推進機本体のケーシングとの間の環状空間の両端部を閉じるステップと、該環状空間にエラストマ(弾性体)を注入するステップと、エラストマを硬化させるステップと、を具備する。
その様な方法は、いくつかの利点を提示する。
ケーシング又はスカートにおける形状の不規則性の存在においてさえも、エラストマを注入することは、これらの不規則性を補償することを可能にするので、スカートは、ケーシングに対して非常に良好に中心に設置されることを可能にするが、そのことは、事前製作されたエラストマスペーサにより達成可能ではない。
スカートとケーシングは、別個に作られるので、従って、スカートの自由部分を支持するための工具において及び巻き付けられたケーシングにおいて、予め含浸されたプライ(重ね体)を重ねることにより原位置でスカートを作ることに比較して、その間にケーシングを巻くための装着が実施される、時間を削減することを可能とする。
スカートには、しわ、あるいは、形状不良によって、ケーシングに直接的に重ねること又は事前製作されたエラストマスペーサへの付着に起因し得る、種類の別の欠陥が無い。
組み立ての品質は、スカートがケーシングにおいて所定の位置に設置された後の、スカートにおける過剰な巻き付けを排除することを可能にする。
エラストマは、該環状空間の端部を閉鎖する、工具を介して及び/又はスカートの末端部を介して、注入されてもよい。
エラストマは、環状空間の端部を閉鎖する、工具を介して及び/又はスカートの末端部を介して、真空源に環状空間を接続する間に、注入されてもよい。
推進機本体のケーシングを実質的に垂直又は水平に保持しながら、注入は実施されてもよい。
この方法の特徴によれば、該方法は、エラストマを注入する前に、スカートの末端部の及び推進機本体のケーシングの対面する面において接着剤を付着させるステップを更に具備する。
温度の上昇が、エラストマを硬化させるために必要か又は望ましい場合には、これは、スカートの末端部の外側に配置される、ヒータ要素により得られてもよい。
図1は、固体推進エンジン用の推進機本体の軸方向半断面図である。 図2Aは、本発明の方法の実施における連続的ステップを示す、非常に概略的な部分断面図である。 図2Bは、本発明の方法の実施における連続的ステップを示す、非常に概略的な部分断面図である。 図2Cは、本発明の方法の実施における連続的ステップを示す、非常に概略的な部分断面図である。 図2Dは、本発明の方法の実施における連続的ステップを示す、非常に概略的な部分断面図である。
図1は、固体推進剤エンジンの推進機本体を示しており、本体は、ケーシング10と、前部及び後部スカート22及び24と、前部及び後部極基部32及び34と、を具備する。
ケーシング10は、軸線Aの周りで中心軸対称形状であり、ケーシング10は、実質的に円筒状の中央部分又はシュラウド12と、前部及び後部端壁14及び16と、を具備する。例として、ケーシング10は、フィラメント巻き付けにより形成されており、ケーシング10は、固体推進剤のためのハウジングを形成する。ケーシング10の内面は、熱保護被覆18を備える。ケーシング10の内面はまた、ライナーを提供することも可能である
極基部32及び34は、エンジンの点火器及びノズル(図示せず)を取り付けるためのものであり、極基部32及び34は、端壁12及び14においてケーシング10のフィラメント巻き付けを容易にすることに寄与する。
上記のように、実質的に環状形状のスカート22及び24は、エンジンが装備された、車両(例えば、ランチャー又はミサイル)の別の部分に推進機本体を機械的に接続するように機能する。各スカートは、対応する端壁の近傍においてケーシング10に固定された、末端部22b、24bと、末端部から延びていて且つ少なくとも部分的に、端壁を取り囲む、自由部分22a、24aと、を有する。用語「自由部分」は、ケーシングに直接的に固定されていない、部分を意味するように、本明細書で使用される。
簡単に上述し且つ図1に示すような推進機本体はそれ自体、周知である。
図2Aから2Dを参照すると、例えば、図1のケーシング10及び前部スカート22のような、推進機本体ケーシングとスカートとの間の接続を行うための本発明の特定の実施例の説明が以下に示される。
ケーシング10及びスカート22は、別個に作られる。ケーシング10は、例えばエポキシ樹脂の、樹脂の重合がその後に実施される、樹脂で予め含浸された例えば炭素製のフィラメントを使用して、推進機本体の極基部を装着された、マンドレルへのフィラメント巻き付けにより作製されてもよく、別の既知の製造技術もまた採用され得るであろうことが理解される。
スカート22は、複合材料又は金属により製作されてもよい。複合材料で作られたスカートは、例えば、炭素繊維製の、又はその後重合される例えばエポキシ樹脂等の、樹脂を含浸させたケブラー(Kevlar)(登録商標)繊維製の、フィラメントをマンドレルに巻き付けること、及び/又はプライ(重ね体)を重ねることにより得られてもよい。スカート22は、ケーシング10のシュラウド12の外径よりも大きい内径を提示する。
スカート22は、この例では前端部14(図2A)の、ケーシング10の対応する端壁の周りに設置されており、スカート22はその後、取り外し可能なリング(図2B)により形成される環状の工具42、44によりケーシング10に対して位置決めされる。前部工具42は、スカート22とケーシング10が実質的に同一の軸線を有することを確保するような方法で、隙間のない状態で、スカート22の自由部分22aに係合して、ケーシング10に対して半径方向にスカート22を位置決めする。後部工具44は、ケーシング10に対してスカート22を軸方向に位置決めするための当接を形成する。隙間jは従って、スカート22の末端部22bと端壁14の近傍のシュラウド12との間に配置される。隙間jの寸法は、特には推進機本体の直径の特定の関数として、1mm(ミリメートル)から数ミリメートルの範囲、例えば2mmから5mmの範囲、に存在してもよい。
スカート22の末端部22bと端壁14の近傍のケーシング10との間における環状空間46を閉じるために、前部工具42は、端壁14に支持されており、後部工具44は、シュラウド12に支持される。スカート22がケーシング10に対して所定の位置に保持される状態で、エラストマは、例えば軸線Aが実質的に垂直である状態で、空間46(図2C)内に注入される。注入は、この目的のために形成される、一つ又は好適には幾つかの、通路(図示せず)を経由して前部工具42を介して実施されてもよい。同時に、環状空間46は、後部工具44に形成された、1つ又は好適には幾つかの通路(図示せず)を介して真空源に接続される。変形例において、注入は、後部工具44を介して実施されてもよく、真空源との接続は、前部工具42を介して確立されてもよい。例として、エラストマは、シリコーンと、ポリウレタンと、ポリイソプレン属と、から選択されてもよい。
別の実施例において、軸線Aが実質的に水平な位置にある間に、エラストマが注入されてもよい。空間46への注入及びそれからの吸引はその際、工具42及び44を介して形成された、複数の注入及び吸引通路を介して実施されることが好ましい。
上記の説明において、空間46へのエラストマ注入及びその空間からのエラストマ吸入は、工具42及び44に形成された通路を介して実施される。変形例において又はそれに加えて、注入及び吸引は、スカート22の末端部22bに形成された穿孔を介して実施されてもよい。工具42及び44の部品の内の少なくとも一つに形成された、一つ以上の通路を介して注入を実施すること及びスカート22の末端部22bに形成された一つ以上の穿孔を介して吸引を実施することも可能であり、あるいはその逆も可能である。
一旦空間46がエラストマにより充填されると、エラストマは硬化される。エラストマの性質に応じて、硬化は、それが必要であるためか又はそれが好ましいためかのいずれかにより、環境温度又はより高温において実施されてもよい。その様な状況下において、環状のヒータ抑制部48(図2D)は、スカート22の末端部22bの外側に対して設置される。変形例において、スカート22の末端部22bの周囲に一つ以上のヒータ片を配置することが可能である。
接着剤の層又は接着プライマー(下塗り剤)の層が、スカートを所定の位置に設置する前に、ケーシング10とスカート22の末端部22bとの対面する面上に付着されてもよく、付着された層はその後、エラストマを硬化させるための熱処理時に硬化させられることが観察されるはずである。
接続は従って、接続区域の軸方向の全長にわたってエラストマスペーサと密接に接触した状態で及び一緒に接続する部分の潜在的な幾何学的な欠陥にもかかわらず、原位置に形成されたエラストマスペーサ50を介して、スカートの末端部22bとケーシング10との間において得られる。これは、スカート22の末端部22bの外面における任意の過剰な巻き付けを必要とせずに、同軸のスカート22とケーシング10との間において効果的な接続を提供する。軸方向における接続区域の長さは、特には推進機本体の寸法の関数として、数十ミリメートルから100ミリメートル以上までの範囲内に存在してもよく、例えば、50ミリメートルから150ミリメートルの範囲内に存在してもよい。
ケーシング10と後部スカートとの間の接続は、同様の方法で実施されてもよい。当然に、推進機本体がただ一つのスカートを備える場合に、この方法はまた使用可能である。

Claims (9)

  1. ケーシング(10)の端壁(14)の近傍の推進機本体のケーシング(10)に、事前製作されたスカート(22)の末端部を接続する方法であって、
    前記スカートは、少なくとも部分的に、該端壁を取り囲むようにその末端部(22b)から延びる、自由部分(22a)を有しており、
    前記方法は、
    該端壁(14)の近傍の前記推進機本体の前記ケーシング(10)の周りに、周方向隙間(j)により、前記スカート(22)の前記末端部(22b)を位置決めするステップと、
    前記推進機本体の前記ケーシングに対して所定の位置に前記スカートを保持するステップと、
    前記スカート(22)の前記末端部(22b)と前記推進機本体の前記ケーシング(10)との間の環状空間(46)の両端部を閉じるステップと、
    該環状空間(46)にエラストマを注入するステップと、
    前記エラストマを硬化させるステップと、を具備することを特徴とする方法。
  2. 前記エラストマは、前記環状空間(46)の端部を閉じる工具(42; 44)を介して、少なくとも部分的に注入されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記エラストマは、前記スカート(22)の前記末端部(22b)を介して、少なくとも部分的に注入されることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
  4. 少なくとも、前記環状空間の端部を閉じる、工具(42;44)を介して、真空源に前記環状空間(46)を接続する間に、前記エラストマは注入される、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 少なくとも、前記スカート(22)の前記末端部(22b)を介して、真空源に前記環状空間(46)を接続する間に、前記エラストマは注入される、ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記推進機本体の前記ケーシング(10)を実質的に垂直に保持しながら、注入は実施されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記推進機本体の前記ケーシング(10)を実質的に水平に保持しながら、注入は実施されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
  8. この方法は、前記エラストマを注入する前に、前記スカート(22)の前記末端部(22b)と前記推進機本体の前記ケーシング(10)との対面する面において接着剤を付着させるステップを、更に具備することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記エラストマは、前記スカートの前記末端部の外側に配置される、ヒータ要素(48)により硬化される、ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
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