JPS6374628A - Ｆｒｐ製ロケツトモ−タケ−スの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明ＨＦＲＰ製ロケットモータケースの製造法に関す
る。

（従来の技術） ロケットモータケースとは、ロケットモータの推進薬を
装填するための圧力容器で、従来はほとんど金属製であ
った。しかし近年高強度強化繊維の開発にともない、全
角より軽量化がはかれ、燃焼時のモータケースの発生応
力Ｆｌｆｉした設計が可能でロケットモータの重さに対
する推進効果を向上できる等の理由でＦＲＰ　（Ｎ１維
強化複合材料）製が注目されるようになった。

ロケットモータは例えば円筒形全したロケットモータケ
ースの内面に耐熱ゴムなどのライニングを設け、こ２″
Ｌ、ＶＣスラリー状の推進薬を注入し、所定の温度中に
所定時装置いて硬化させ、さらに点火装置、ノズルを設
けたものである。

そこでＦＲＰ製のロケットモータケースに点火装置やノ
ズルをつける際、モータケースの両端に金属性の口金を
つける必要があった。この金属性の口金’ｋＦＲＰ製モ
ータケースに取り付けろ方法としてネジを利用して取り
付ける方法があったが、十分な接続強度を得るためＶＣ
，は重くなってしまい望ましくなかった。このためＦＲ
Ｐｇロケットモータケースの両端に口金を取り付ける方
法として、口金とＦＲＰ本体本体体で成形する方法がと
もｎていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかし金属製の口金と加熱硬化用樹脂上使用したＦＲＰ
’ｉ一体成形すると、金属とＦＲＰのａ膨張率の差から
成形後、口金とＦＲＰの接触面に隙間が生じ、口金に点
火装置やノズ、ｙｂ’ｊｉセットする時に口金が動いて
しまい、必要な位置にセットできなかったり、ロケット
モータケース内のライニング材にクラックがはいるとい
う問題があった。

（問題点全解決するための手段）及び（作用）この発明
な、このような従来の問題点に着目してなされたもので
、両端に金属製の口金を取りつけたＦＲＰ製ロケットモ
ータケースにおいて、該口金のＦＲＰの両端に接する部
分に凹凸を設け、ＦＲＰと一体で成形することにより従
来の問題点を解決することを目的としている。

以下本発明について説明する。

本発明のロケットモータケースの製造法において、ＦＲ
Ｐ（Ｍ維強化複付材料）とは強化懺維を樹脂で硬化させ
たものである。強化繊維には、カーボン繊維、ケプラー
繊維、ガラス繊維等があり、カーボン繊維が強度、弾性
率が大きく最も適している。またモータケースは推進薬
ｔ−燃焼したときに１００℃以上に温度が上昇する。こ
のため使用する樹脂は耐熱性が要求される。そこでエボ
キク樹脂、ポリエステル樹力旨、ポリイミド樹脂、フェ
ノ−／Ｌ−樹脂等の熱硬化性樹脂あるいはＰＥＥＫ（ポ
リエーテルエーテルケトン）、ｐｐｓ（ポリフェニレン
サンファイド〕等の高性能エンジニアプラスチックと呼
ばれる耐熱性に優ｔた熱可塑性樹脂が適切である。

ロケットモータケースは一般に２００　ｋｇ／ａＩ１１
程度の耐圧強度が要求さｎ、ＦＲＰ製モータケースと両
端九つげた口金の接続部にも大きい応力が発生する。ネ
ジで口金を固定した場合、発生応力に耐えるようにする
ためにはネジ径を大き（したりネジを長くする必要があ
り重くなり適切でなかった。そこで金属製の口金をＦＲ
Ｐから抜けない形状にして成形用のマンドレル（芯金）
の両側にセットしＦＲＰと一体で成形する方法がとられ
るようになった。

口金用の金属は、鉄、チタン、アルミ、銅等でよいが大
きい応力が発生するため鉄のなかでもマルエージング鋼
、ニツ’Ｉｋクロムモリフテン鋼、クロムモリブデン鋼
のような超高じん鋼あるいはチタン等が望ましい。ロケ
ットモータケースの形状は強度面及び成形面から円筒形
、球形が望ましい。ＦＲＰ製ロケットモータケースの一
体形法には円筒状のマンドレルの両端に金属製の口金を
セットし、そｎｖｃ梱脂を含浸させた強化繊維をフィラ
メントワインディング法で所定の配向角度で必要な厚さ
巻きつけ硬化させろ方法や、強化ｍａｌに樹脂を含浸さ
せたブリプレグシートラ所定厚さ積層して硬化させる方
法あるいはこれら全組み合せた方法がある。フィラメン
トワインディング法は強化繊維に張力をかけた状態でマ
ンドレルに巻きつけるため、プリプレグシートを積層し
ていく方法よりも高い強度や弾性率が得らｎＦＲｐａｃ
ｔケットモータケースの成形に適している。そこで多少
のプリプレグシート積層法を組み合せてもＬいが、フィ
ラメントワインディング法主体が望ましい。

成形において樹脂を加熱硬化させたとき金属口金が膨張
した状態で樹脂が硬化するため冷却時に口金とＦＲＰＯ
朦膨張率の差により隙間が生じる時がある。特にフィラ
メントワインディング法の場合、口金部でターンするた
め配向角度が周方向に近づきＦＲＰのｍ膨５Ｉｘ率が小
さくなる。強化繊維がカーボン繊維の場合には、線膨張
率がホＩ’ｌ　ＯＸ　１０−’となり鉄ノ１２ＸＩＯ−
６に比べ非常に小さく必ず隙間が生じる。そのためＦＲ
Ｐロケットチャンバーと同様の円形断面をもった口金に
、点火装置やノズルをとりつける際に口金が動いてしま
い、ライニング材にクラックを生じさせたり、必要な位
置にセットできなくなり、さらには飛翔の際の精度にも
悪影響をおよぼす問題が生じろ。

そこで口金の外周のＦＲＰに接する所に凹凸を設けるこ
とにより口金とＦＲＰのずれを防止し、口金がずれろこ
とにより生ずる問題を解決した。凹凸のつけ方は口金の
外周のＦＲＰと接する部分に円筒状に連続に溝を設ける
。溝の形状は円孤形または、三角形がよい。円孤形また
は三角形の溝は、フィラメントワインディング法により
巻いた繊維が溝全体に入いっていきやすく、小さい溝で
も回転をとめることができる。

また四角形の他の形に比べ溝の形状から（る応力集中の
値が小さく、口金部の強度低下も少なく、口金の＠量化
に適している。

（実施例〉 次に実施例を示す（第１図、第２図参照）。

一体成形法九より両端に鉄製の口金を付けたＣＦＲＰ製
ロケットモータケースを作製し耐圧試験を行なった。

外径１２０羽、長さ５００ＩＩＩｆｆｌで両端にリング
状の口金（１１をとりつけらちるようにし、ＦＲＰ成形
後マンドレルを分割して口金の内側から抜き出せる構造
とした８分割型マンドレル（２）全準備する。

リング状口金は片側のＦＲＰ内に入いる方がテーバ状に
なっており内圧がかかってもＦＲＰかう抜けないように
しである。口金の中央部は外径８５ｍｍてテーバの反対
側の外形に９５市であり、内径はモータケース側が７５
ｒｎｒｎで反対側はＭ２Ｏのネジがついている。外周の
外径９５市の側面の部分に幅５ｍｎ＋、深さ２ｒｎｒｎ
の円孤状の溝（３）が等間隔に２４個ついている。口金
の材質は５ｓｏｃの鉄製である。この口金をセットした
マンドレルに液状のエポキシ樹脂例えばエビコー）８２
８（昭和シェル■）１００部、硬化剤ＩＨＮ２２００（
日立化成■）９０部、促進剤２Ｅ４ＭＺ（四国ファイン
ケミカル■）１部の湿合液を含浸させた高強度カーボン
繊維例えばトレカＴ３００−１２０００ｆｉｌ（東し＠
）１本をフィラメントワインディングする。層ｍ成は初
めにマンドレル軸方向に対し±４０度で、口金の円孤状
溝のついた所でターンさせるようにセットし厚さ１．５
ｍ層まで巻（。次に±８９度でマンドレル外径１２０１
！１１１の所にα４市の厚さまで巻きンイラメントワイ
ンディング層を形成する。繊維を巻いた後、離型フィル
ムを巻き、１２０℃で２時間さらに１５０℃で２時間加
熱し樹脂を硬化させる。硬化後、冷却し離形フィルムを
取り除き、口金の内側から分割したマンドレルを取り出
す。このようにして両端に鉄製の口金の付いたＣＦＲＰ
ａケットモータケース（４）を成形した。成形後モータ
ケースの内面に庫さ１ｍ＋ｎのシリコーンゴムのライニ
ングに！し、口金部に外周にＭ２Ｏのネジを切った耐圧
試験用治具をつけた。治具をとりつける際モータケース
と口金にガタはなく問題なく治具のとりつけができた。

また耐圧試験で２５０ｋｇ／Ｃｘｆの水圧で６０秒間保
持したが本体のクラックや水もれは生じなかった。

次に比較例を示す。

実施例と同一のマンドレルを使用し、両端に実施例と同
一寸法であるが、円孤状の溝のついていない鉄製の口金
を取りつけた。この口金をセットしたマンドレルに実施
例と同様な成形条件で樹脂を含浸したカーボン繊維をフ
ィラメントワインディングしＣＦＲＰＩＩＩＩＩケット
モータケースを成形した。成形後、モータケースの内面
に厚さ１市のシリコーンゴムのライニンクヲ施こし、両
端の口金にＭ２Ｏのネジを切った耐圧試験用治具をつけ
た。しかし治具をつける際、モータケースと口金の間で
すべり、口金が回転し内面のシリコーンゴムが破れた。

そこでシリコーンゴムを取り除き、再び新しいシリコー
ンゴムのライニングヲ施こし、モータケースと口金がす
べらないよう注意しなから治具をとりつけた。治具をと
りつけた後モータケースと口金に少しガタがあった。耐
圧試験では２５０ｋｇ／−の水圧で６０秒間保持させて
も特に問題はなかった。

（発明の効果） 本発明の口金の外周に円孤状の溝を役けたＣＦＲＰＯケ
ットモータケースは、従来の溝のない口金を用いた方法
に比べ、ＣＦＲＰロケットモータケース本体と口金部が
機械的に結合しているためすべりが生じないため、口金
罠各種の治具を取りつけても正しい位置を保って優れて
いた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すＣＦＲＰロケットモータ
ケースである。第２図は本発明の実施例に用いた口金で
ある。 符号の説明 １　口金　　　　　２　マンドレル ６　円孤状の溝　　４　　ＣＦＲＰロケットモータケー
ス第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、両端に金属製の口金を取りつけたＦＲＰ製ロケット
   モータケースにおいて、該口金のＦＲＰの両端に接する
   部分に凹凸を設け、ＦＲＰと一体で成形することを特徴
   とするＦＲＰ製ロケットモータケースの製造法。 ２、口金の凹凸が円弧または三角形の溝を円周状に配列
   させた形状である特許請求の範囲第１項記載のＦＲＰ製
   ロケットモータケースの製造法。 ３、ＦＲＰの成形法がフィラメントワインディング法主
   体である特許請求の範囲第１項記載のＦＲＰ製ロケット
   モータケースの製造法。