組み合わされた結合および分離手段を有する、2つの要素を結合しておよび分離するための方法および装置

 

本発明による方法および装置は、それぞれ第1の要素(1)および第2の要素(2)の2つの結合板(10、20)を通じて互いに取り付けられる2つの要素(1、2)を線形に分離することを可能にする。結合および分離手段は、混合されて、層(30)から成る。結合手段は、はんだ付け、接着剤、または樹脂から成る一方、分離手段は、テルミットから成る。すべてのこれらの要素は、階層化されることもできる。このアセンブリ(30)の電気トリガは、その速くて局部的なウォーミングアップを生じさせて、かくしてこれら両方の要素(1、2)の分離を可能にする。航空発射台の2つのステージの分離への適用。
【選択図】図3A

 

 

本発明は、第2の要素に対する第1の要素のできるだけ円滑な線形分離に関する。そしてそれらは、前もって剛結合される。本発明は、ミサイル、宇宙探査機、またはペイロード解放の場合には航空機さえの、ステージを互いから、またはそのステージおよびペイロードを分離するための空間発射台に好ましくは適用できる。この分離の目的は、オンボード・アセンブリの重量を減らすためであるか、またはペイロードを解放するためである。これらの適用は、もろくてもよい対象物(例えば衛星)を分離する必要があり、そしてその結合部が発射台によって推進されるときに受けたのと同様の高い機械的負荷を受けなければならないという点を特徴とする。
図1Aおよび図1Bは、発射台(launcher)の2つの要素1および2の間の分離のこの原理を例示する。第1の要素1は、好ましくはランクnを有する要素(好ましくは第1のエンジン・ステージ)である。第2の要素は、ランクn+1を有する要素であり、第2のエンジン要素またはペイロード(例えば衛星)のいずれかである。線形分離は、発射台軸において、第2の要素のベースを悪化させずに、そして、これら両方の要素1および2の間の結合が位置するところでその表面を悪化させずに第1の要素1を回復することが望ましい場合には、このように実行されなければならない。
現在の最高水準の技術において、結合/分離システムは、大部分が以下の4つのタイプである。
1)ボルト締め、鋲着による結合ならびに、圧力および構造の局部的温度上昇による火工品的切り離し。これらのシステムは、それらの運用に起因して、放出された材料破片を生成する。さらに、切り離しは、構造に重大な衝撃を生じさせる。そしてそれは、発射台のペイロードにとって損傷可能でもよい。
特許文献1は、かかる解決策の実施の一例を示す。
2)ボルト締め、鋲着による結合および、火工品的要素の変形を通じて構造を破裂させることによる火工品的切り離し。この解決策は、最も使用されて、破片を生成しないが、非常に重大な衝撃を生じさせる。
3)火工品的ボルト締めによる結合および、ナットの破裂または分離。この種の解決策は、2つの以前のものよりも生じさせる衝撃が非常に小さい。しかし、一方の要素から他方まで圧力を伝達するためにいくつかのボルトを必要とする。かくして、関係するデバイスの個数の理由で、より大きな失敗の危険を生成する。
4)ストラップによる結合および、火工品的ボルトによるその破裂。この種の解決策は、両方の要素の間に高い圧力が伝達されることを可能にしなくて、発射台のためのあまり大きい直径を許容しない。この場合はまた、応力除去によって、構造に大きい衝撃を生じさせる。
通常、これらの技術の現在の状態において、これらの結合−分離解決策から来ているシステムは、ほとんど、分離後に、発射台の外部形状上に凹凸を残すという特徴を有する。
仏国特許第2,947,808号
本発明の目的は、上述の欠点を解決することである。
そのために、本発明の第1の主要な目的は、定義された局部的結合によって互いに線形に結合されて、そしてそれは確実に線形に分離されなければならない、2つの要素を結合して、分離するための方法であり、分離は、結合でまたはその近くで発生し、ウォーミングアップは、遠隔でトリガされる。
本発明によれば、方法は、以下のステップを含む:
−両方の要素をこれらの2つの要素の2つのそれぞれの対応する結合面で結合するステップであって、両方の要素の2つのそれぞれの結合面の間に位置する結合手段に、電気制御接続による引火性のテルミットが位置している、結合手段を用いて、結合するステップ、および、
−そのウォーミングアップによってのみ、速いウォーミングアップ、および爆発なし、および結合手段の破壊を引き起こすように前記テルミットをトリガするステップ。
本発明の第2の主要な目的は、定義された局部的結合によって互いに線形に結合されて、そしてそれは確実に線形に分離されなければならない両方の要素を結合して、分離するための装置であり、分離は、結合でまたはその近くで発生し、ウォーミングアップは遠隔でトリガされる。
本発明によれば、それは、以下を備える:
−それぞれ第1および第2の要素を結合するための2つの相対的な面の間に位置して、それ自体が、混合する仕方で、以下を備えるアセンブリ、
・両方の要素、すなわち第1の要素および第2の要素を結合するための手段、および、
・テルミット、
−アセンブリを遠隔で火工品的(pyrotechnic)にトリガするための手段。
結合面は、それぞれ、第1の要素および第2の要素の2つの結合板の面であり、これらの面は、それぞれ、第1の要素および第2の要素に機械的に接続している。
結合板のそれらのそれぞれの要素に対する取付けは、ボルト締めによってなされる。
結合手段の第1の実施は、接着による。
これらの結合手段の第2の実施は、はんだ付けによる。
テルミットは、結合手段に混合されることができて、かくして混合物を形成することができる。
それは、これらの結合手段の2つの層の間に位置されることもできる。
アセンブリの別のありうる実施は、樹脂または接着剤と混合されたテルミットからなる中央層が間に設けられる、樹脂または接着剤でできている2つの外部層のスタックである。
本発明の第3の主要な目的は、壁が上述の第1の要素から成る少なくとも1つの第1のキャリア・ステージ、および上述の第2の要素から成る少なくとも線形に担持されるステージ、を備える航空発射台であって、両方のステージを固定して、そしてそれらを線形に分離するために、両ステージ間に、上述のように、発射台の周囲全体に分配された複数の装置を備える航空発射台である。
この種の発射台において、両方の結合板のうちの第1のものが、第2の結合板に対して結合部を横に押圧する領域を有することは、有利である。
本発明およびその異なる特徴は、それぞれ以下を表すいくつかの図を添付された以下の説明を読むとすぐに、よりよく理解されるであろう。
図1Aは、発射台の2つの要素の分離を表す構想図である。 図1Bは、発射台の2つの要素の分離を表す概略図である。 図2は、本発明による装置の側面図である。 図3Aは、第1実施形態における本発明による装置の断面図である。 図3Bは、第1実施形態における本発明による装置の異なる断面図である。 図4は、この第1実施形態における本発明による装置の等角図である。 図5は、第1実施形態における本発明による装置の詳細な断面図である。 図6Aは、第2実施形態における本発明による装置の断面図である。 図6Bは、第2実施形態における本発明による装置の断面図である。 図7は、本発明による装置のこの第2実施形態の詳細な断面図である。
図2は、互いに関してより良好な位置づけを可能にし、図3Aおよび図3Bは、本発明の記載される第1実施形態と関連するが、しかしそれは後で述べられるであろう。
図3Aおよび図3Bの両方において、組み立てられて次いで分離される要素1および要素2は、それらのそれぞれの外部構造を各々構成するプレートによって、各々表される。
両方の要素1および2を互いに結合する主たる結合要素は、2つの結合板10および20の間に、より正確にはこれら2つの結合板10および20のそれぞれの結合面12および22の間に位置する結合エージェントを含む混合物30、および、これらの要素1および2の各々をそれらのそれぞれの結合板10および20とともに固定することを可能にするボルト40、から成る。
図2の線A−Aおよび線B−Bは、図3Aおよび図3Bによって表される断面を説明する。実際、線A―Aは、ボルト締め取付け要素(すなわちねじ40)を通過することによって、構造を横切る。かくして、維持されて、組み立てられて、そして分離される構造物全体に沿って、複数の取付け要素(例えば2本のねじ40)は、ねじの頭部が押圧する両方の要素1または2のうちの1つに各々ねじ込まれる。これらのねじ40をねじ込むことは、凹所によって結合板10および20に組み込まれて囲まれるナット41において実施される。
結合板10が、要素1および2の構造の方向に関して横に延びて、かくして他の結合板20の一端24に対して押圧する領域14を有することに注意されたい。実際、航空の、またはさらに空間的な発射台の場合、要素1および2の間の接線力は、非常に重要でありえる。従って、混合物30の結合要素の結合機能を完成するために、第1の結合板10の領域14は、取り込まれる両方の要素1および2の間に伝達される大部分の縦歪みを可能にする。
線B−Bは、これらの取付け要素を横切らない。かくして、図3Bは、構造物全体から突出する2つのねじ40の頭部を表すだけである。
図4は、特に両方の要素1および2、それに関連する両方の結合板10および20、ならびにねじ40の頭部のアセンブリを斜視図で示す。
図5は、混合30が結合板10の結合面12と結合板20の結合面22との間に実際に挟まれていることを示す。
図6Aおよび図6Bは、本発明の第2実施形態に関して、そして図3Aおよび図3Bに対応する。かくして、第1の要素1、第2の要素2、それらのそれぞれの結合板10および20、ならびにこれらの要素を組み立てるためのねじ40のような手段、が見られる。しかしながら、両方の結合板10および20間の結合は、スタック50によってなされる。
後者は、図7によって詳述される。それは、この例では、樹脂または接着剤と混合されたテルミット層を囲むかまたは挟む、樹脂または接着剤でできている2つの外層52から成る。
本発明の優先適用において、要素1および2は、第1の要素1については、ランクnを有する航空宇宙または航空発射台ステージであり、その端部上には第2の要素2が取り付けられ、第2の要素2は、発射台のランクn+1を有する第2の発射台ステージ、あるいは、例えば器材または軌道に投入される施設を含む運用上の負荷、のいずれかである。
両要素1および2を固定するために、後者は、このアセンブリの用に供するはんだまたは接着剤の溶融温度にもたらされる。例えば、組み立てられるこれらの構造がチタンでできている場合、そして、選択されるはんだが銀合金である場合、組み立てられる全てのゾーンは、銀合金の溶融温度(すなわち約960℃)にもたらされる。これのために、いくつかの従来法(例えば、誘導はんだ付け、中性雰囲気の下でのオーブン加熱はんだ付け(oven heating soldering, under a neutral atmosphere)、または抵抗はんだ付け)は、選択される。本発明と関連するアセンブリにとって、誘導はんだ付けまたは抵抗はんだ付けが高い量により適していることに注意されたい。一旦はんだ付けが実施されると、加熱手段は取り外される。そして、結合はこのように運用中である。
混合物30は、このように加熱手段を含む。そしてそれは、テルミット、好ましくは包まれたテルミットから成る(テルミットの定義:しばしばアルミニウムでありえる(がしかしこれだけではない)金属燃料および酸化剤(しばしば金属酸化剤)の混合物)。この種の材料は、発熱酸化還元反応によって、1800℃のオーダーの温度を発生する。結合手段は、全結合を囲んで、すなわち、第1の要素1および第2の要素2の全体(好ましくは航空発射台)の周辺上に位置すると述べられる。
要素1および2の分離を実行するために、両方の結合板10および20間に位置する混合物30は、トリガされなければならない。これらの図に表されない遠隔火工品的トリガ手段(remote pyrotechnical triggering means)が、これにより用いられる。
航空宇宙発射台の2つの要素の場合、第1の要素1および第2の要素2は、圧力の下に意図的に置かれる。それ故、火工品的にトリガされる間、アセンブリの線形軸に沿って、いわゆるシャンパン・コルク効果の下で、それらは互いから離れていく。これらの両方の要素の内部に、または構造の間に圧力がない場合には、遠ざけることは、他のいかなる周知の手段(例えばばね、遠ざけるロケット、空気手段等)によっても作られることができる。
第1の要素および第2の要素が分離された後、第2の要素の内部構造は、突起も引起しを有しない表面を再び有する。
さらに、特に宇宙ゴミに関連した危険を制限するための、宇宙の環境保護を確実にするために、本発明は、衛星発射オペレータに関する宇宙活動法(the Space Operations Act (SOA))第5条の規定を満たす。





  1. 定義された局部的結合によって互いに線形に取り付けられて、そしてそれは確実に分離されなければならない2つの要素、第1の要素(1)および第2の要素(2)、を結合して、分離するための方法であり、前記分離は、前記結合でまたはその近くで発生し、前記ウォーミングアップは遠隔でトリガされる、方法であって、
    以下のステップ:
    −前記第1(1)および前記第2の要素(2)の2つのそれぞれのそして対応する結合面(12、22)で前記第1および第2の要素(1、2)を結合するステップであって、電気制御接続による引火性のそして結合手段に位置しているテルミットの両方のこれらの結合面(12、22)の間に位置する結合手段を用いて、結合するステップ、および、
    −そのウォーミングアップによってのみ、前記速いウォーミングアップおよび前記結合手段の破壊を引き起こすように、電気コマンドにより前記テルミットをトリガするステップ、
    を含むことを特徴とする、方法。

  2. 定義された局部的結合によって互いに結合されて、そしてそれは確実に分離されなければならない2つの要素、第1の要素(1)および第2の要素(2)を結合して、分離するための装置であり、前記分離は前記結合で発生し、このウォーミングアップは遠隔でトリガされる、装置であって、
    −それ自体がそれぞれ、混合する仕方で、以下を備える前記第1および第2の要素(1、2)、の2つの結合面(12、22)の間に位置するアセンブリ、
    ・両方の要素、すなわち第1の要素(1)および第2の要素(2)を結合するための手段、および、
    ・テルミット、
    −前記アセンブリを遠隔で火工品的にトリガするための手段、
    を備えることを特徴とする、装置。

  3. 前記結合面(12、22)は、それぞれ、前記第1の要素(1)および第2の要素(2)の2つの結合板(10、20)の面であり、これらの面は、それぞれ、前記第1の要素(1)および第2の要素(2)に機械的に接続している、ことを特徴とする請求項2に記載の装置。

  4. 両方の結合板(10)のうちの1つは、前記第2の結合板(12)に対して両方の要素の前記結合を横に押圧する領域(14)を有する、ことを特徴とする請求項3に記載の装置。

  5. 前記結合板(10および12)は、ボルト締めによってそれらのそれぞれの要素(1、2)に取り付けられる、ことを特徴とする請求項3に記載の装置。

  6. 前記テルミットは、前記結合手段に混合されて、混合物(30)を形成している、ことを特徴とする請求項2に記載の装置。

  7. 前記テルミットは、結合手段の2つの層の間に位置する、ことを特徴とする請求項2に記載の装置。

  8. 前記結合手段は、接着剤から成ることを特徴とする請求項2に記載の装置。

  9. 前記結合手段は、はんだ付けから成ることを特徴とする請求項2に記載の装置。

  10. 前記テルミットは、中央層(54)を構成するために接着剤および樹脂を含む群から選択される材料に混合されて、各々樹脂および接着剤を含む群から選択される材料からなる2つの外部層(52)の間に位置して、このアセンブリ(50)が前記結合板(10、20)の間に位置する、ことを特徴とする請求項2に記載の装置。

  11. 線形に結合されて、そしてそれは線形に分離されなければならない第1のキャリア・ステージ、および前記第1のキャリア・ステージによって担持される第2のステージを備える航空発射台であって、前記発射台は、これらのステージを固定して、分離するために、両ステージ間において前記発射台の周囲全体を通じて分配される請求項2〜9のうちの1項に記載の複数の装置を備え、前記第1の要素(1)は、前記第1のキャリア・ステージの壁であり、前記第2の要素(2)は、前記第2の担持されるステージの壁である、ことを特徴とする発射台。


 

 

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