JP2002357298A - 圧力容器用ネジ継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は固体ロケットモータの外殻等の圧力
容器の結合部に適用される圧力容器用ネジ継手に関す
る。従来の継手は、おねじ、めねじの螺合力だけで結合
しているため、内圧の大きさによっては、ネジ結合部が
径方向・軸方向に変形し破壊されることがあった。本発
明は、このような不具合を解消できる継手の提供を課題
とする。 【解決手段】 本発明の圧力容器用ネジ継手は、おねじ
部又はめねじ部の少なくとも一方の先端から突出させた
はめあい部と、はめあい部に対向して圧力容器分離面に
穿設されたはめあい溝とからなるものにした。これによ
り、上述した不具合が解消され、圧力容器の機能を維持
でき、さらには軽量化が計られるものにできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、内部に充
填されている推進薬を燃焼させるロケットモータ用圧力
容器等の圧力容器と圧力容器内の燃焼ガスを噴射させて
推進力を発生させるノズルとをネジ結合により結合し
て、一体にするための圧力容器用ネジ継手に関する。

【０００２】

【従来の技術】飛しょう体若しくは宇宙ロケットに使用
される固体ロケットモータ（固体ロケットエンジン）
は、推進薬が充填された円筒状の圧力容器としての外殻
の後端部と外殻後端に結合され、圧力容器内で発生する
燃焼ガスを後方へ噴射して推進力を発生させるノズル前
端部とを結合するために、外殻後端部及びノズル前端部
にそれぞれおねじ部及びめねじ部を設けて、これらを螺
合することにより一体化するようにしている。また、既
存の固体ロケットモータを使用して、飛しょう体又は宇
宙ロケットを長時間飛行させる必要がある場合には、既
存の固体ロケットモータの外殻を途中から切断して、こ
の切断部に既存固体ロケットモータ外殻と同径で所定長
さの外殻を継ぎ足して、外殻内に充填される推進薬を増
大させ、長時間推進力を発生させて長時間飛行できるよ
うにすることが行なわれている。このような場合におい
ても、既存固体ロケットモータ外殻の切断部と継ぎ足す
外殻の両端部には、同様におねじ部及びめねじ部を設け
て、これを螺合することにより一体化するようにしてい
る。

【０００３】図５（ａ）は、上述した円筒状の外殻後端
部とノズル先端部、又は固体ロケットモータ外殻の切断
部と継ぎ足される外殻の両端部とを接合するため、これ
らの接合部に従来から設けられ、一体化するようにした
おねじ部１及びめねじ部２からなるネジ結合部１０の断
面図である。このように、分離して製作された外殻３後
端部とノズルの前端部又は切断された外殻３の切断部と
切断部に挿入される外殻３の両端部とをネジ結合部１０
により結合して一体化できるようにすることにより、固
体ロケットモータの製作又は外殻３内への推進薬の充填
が容易になり又は既存の固体ロケットモータを使用して
の長時間飛行ができるようになる利点がある。

【０００４】しかしながら、固体ロケットモータを一体
化するために、おねじ部１及びめねじ部２を設ける外殻
３等の板厚は、飛行性能の面から軽量化が絶対要件とな
っているために、たかだか数ｍｍ程度にしかできず、こ
のため素材にマルエージング鋼等の高張力鋼を使用する
ようにしても、外殻３の内部には充填された推進薬の燃
焼により、数ＭＰａ〜数＋ＭＰａの燃焼圧力負荷（内
圧）４が発生するため、図５（ｂ）に示すようにロケッ
トモータ用圧力容器のネジ結合部１０は、おねじ部１と
めねじ部２の間が径方向に離れるように変形すると共
に、軸方向にも離れるように変形することがある。

【０００５】すなわち、おねじ部１とめねじ部２との間
のネジ結合部１０に、外殻３内で燃焼した燃焼ガスであ
る高圧の流体が進入（浸入）することで発生する径方向
変形に加えて、軸方向にもネジ結合部１０が引っ張られ
ることによって発生する軸方向変形が発生することにな
る。

【０００６】このような変形が発生すると、おねじ部１
若しくはめねじ部２が破壊され、ネジ結合部１０の機能
が失しなわれ、ロケットモータ用圧力容器を一体に維持
しておくことができなくなり、固体ロケットモータとし
ての機能を果すことができなくなる。

【０００７】このために、外殻３内に生じる内圧４に対
抗し得る強度上必要なネジのかみ合い高さを確保するた
めに、このような変形を見込んでネジ高さの高いものを
使用することが従来から行われている。しかしながら、
ネジ山を高くすることは、外殻３の板厚を大きくするこ
とになり、固体ロケットモータの質量が増加してしま
い、飛行性能が劣化すると云うこの種の固体ロケットモ
ータを使用する飛しょう体又は宇宙ロケットにとって
は、致命的な欠陥が生じることになる。

【０００８】このために、おねじ部１及びめねじ部２
に、図６に示すような鋸刃ネジ６のような特殊ネジを形
成して螺合させるようにしているものもあるが、このよ
うにした場合、若干質量は小さくして結合力を増大する
ことはできるものの、図５（ｂ）に示したものと同様に
変形は生じるため、これを見込んだネジ山高さが必要と
なる上に、加工費もかさんでしまうという新たな欠点が
生じて来ることになる。なお、図において５は、おねじ
部１とめねじ部２とのはめあいからネジ結合部１０に進
入する高圧流体（燃焼ガス）が外部へ流出するのを防止
するため、ネジ結合部１０をシールするＯ−リングであ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のロケ
ットモータ等の圧力容器のネジ結合部に生じる変形を、
薄肉板厚のものを使用するようにした場合でも極力低減
することができ、おねじ部及びめねじ部が径方向に離間
し変形することが少なく、また、軸方向にも変形するこ
とも少なく、ネジ結合部の破壊を防止して、ロケットモ
ータ等の圧力容器としての機能を維持させることのでき
る圧力容器用ネジ継手を提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このため、第１番目の本
発明の圧力容器用ネジ継手は次の手段とした。

【００１１】（１）分離部におねじ部及びめねじ部から
なるネジ結合部を設け、複数体に分離されている圧力容
器をネジ結合により一体化できるようにした圧力容器用
ネジ継手において、対向して配置されたおねじ部若しく
はめねじ部の少なくとも一方の前端から軸方向に突出さ
れたはめあい部と、ネジ結合部前端面がはめあわされる
圧力容器の分離面に、はめあい部に対向して設けられ、
軸方向に穿設されたはめあい溝とを設けるものとした。

【００１２】（ａ）これにより、従来の圧力容器用ネジ
継手では、ネジ結合部が変形するような大きな内圧が負
荷される場合においても、内圧に対抗してネジ結合部に
生じる径方向及び軸方向の変形発生を、はめあい部とは
めあい溝との嵌合により抑制でき、おねじ部とめねじ部
との間が開く径方向の変形が少なくできるとともに、お
ねじ部とめねじ部とが軸方向にずれる軸方向の変形も少
なくできる。

【００１３】また、変形を少なくすることができるた
め、低い高さのネジ山でおねじ部とめねじ部とのネジの
噛み合いが圧力容器内の圧力が高い場合でも保持され、
ネジ結合部における破壊が防止されて圧力容器の一体化
が保持できるため、圧力容器内部から外部への流体の流
出を防止でき、圧力容器としての機能を維持できる。ま
た、おねじ部とめねじ部とのネジの噛み合いが、低い高
さのネジで確保できるので、圧力容器の板厚を薄くでき
軽量化を図ることができる。

【００１４】また、第２番目の本発明の圧力容器用ネジ
継手は、上記（１）に加え、次の手段とした。

【００１５】（２）はめあい部の軸方向の断面形状が矩
形にされるとともに、はめあい溝の形状がはめあい部の
形状と略同形状にされて圧力容器の分離面から軸方向へ
圧力容器に穿設されているものとした。

【００１６】（ｂ）これにより、上記（ａ）に加え、上
記（２）の手段の採用により、はめあい部とはめあい溝
との係合部が隙間の少ないものにでき、内圧に対抗して
ネジ結合部に生じる径方向及び軸方向の変形発生を抑制
できる強度をより大きくすることができる。

【００１７】また、第３番目の本発明の圧力容器用ネジ
継手は、上記（１）に加え、次の手段とした。

【００１８】（３）はめあい部の前端断面形状が、圧力
容器の内周面若しくは外周面からネジ結合部より離隔し
ている圧力容器の板厚の中心部に向けて、傾斜させて設
けられ軸方向に断面形状がテーパ状にしたものにされ、
はめあい溝の形状がはめあい部と略同形状の断面形状に
されて圧力容器の分離部内周面又は外周面側から圧力容
器板厚中心に向けて削成されているものとした。

【００１９】（ｃ）これにより、上記（ａ）に加え、上
記（３）の手段の採用により、圧力容器の分離部に設け
るはめあい部及びはめあい溝の加工が、圧力容器の分離
部の内、外周面側からできて容易になり、特に、圧力容
器の接合部に設けるはめあい溝の加工が短時間にでき、
圧力容器の製作コストを低減することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の圧力容器用ネジ継
手の実施の一形態を図面に基づき説明する。なお、図に
おいて、図５、図６に示された部材と同一若しくは類似
の部材には、同一符号を付して説明は省略する。図１は
本発明の圧力容器用ネジ継手の実施の第１形態を示すネ
ジ結合部の部分断面図である。

【００２１】図に示すように、圧力容器としてのロケッ
トモータ用圧力容器を形成する外殻３の結合部には、図
５、図６に示したおねじ部１及びめねじ部２と同様なも
のが設けられたネジ結合部１０が形成され、おねじ部１
の外周及びめねじ部２の内周にそれぞれ設けたネジを螺
合することにより、分離している外殻３を一体化するよ
うにしている。また、おねじ部１及びめねじ部２には、
それぞれ前端から突出させた矩形型のはめあい部７１が
設けられるとともに、おねじ部１及びめねじ部２の前端
がそれぞれ嵌合する外殻３の分離面９には、はめあい部
７１と対向させて、はめあい部７１の断面形状と略同一
形状にされた矩形型のはめあい溝８１が、ネジ結合部１
０から離隔する軸方向に穿設されている。

【００２２】本実施の形態の圧力容器用ネジ継手は、上
述のように、おねじ部１及びめねじ部２の前端にはめあ
い部７１がそれぞれ設けられ、おねじ部１とめねじ部２
とに設けたネジの螺合、締め付けとともに、はめあい部
７１が外殻３の分離面９に設けたはめあい溝８１に進入
し、はめあい部７１とはめあい溝８１とが嵌合する。

【００２３】これにより、図５（ａ）、図６で示した従
来の圧力容器用ネジ継手では、図５（ｂ）で示したよう
に、おねじ部１及びめねじ部２とが径方向及び軸方向に
変形する、所謂、ネジ結合部１０が変形するような外殻
３内に燃焼負荷圧等の大きな内圧が負荷される場合にお
いても、はめあい部７１とはめあい溝８１との結合によ
り、おねじ部１及びめねじ部２との変形が互いに抑えら
れ、これにより内圧に対抗することができ、従来ネジ結
合部１０に生じていた変形の発生を抑制することができ
る。

【００２４】即ち、はめあい溝８１に進入したはめあい
部７１によって、ネジ結合部１０の変形が抑制され、お
ねじ部１とめねじ部２との間が開かないようにできると
ともに、おねじ部１とめねじ部２との軸方向のずれを防
止できる強度を有するものにできる。

【００２５】また、内圧４が大きくなる場合でも、低い
ネジ高さのネジでおねじ部１とめねじ部２とのネジの噛
み合いが確保できるようになるため、ネジ結合部１０に
おける破壊を防止することができ、さらには、外殻３の
一体化が保持されることにより、外殻３内部からの燃焼
ガスの外部への流出を防止することができ、圧力容器で
ある外殻３で構成されるロケットモータの機能を維持さ
せることができる。さらには、おねじ部１とめねじ部２
とのネジの噛み合いが、低いネジ高さのネジで確保でき
ることにより、外殻３の板厚を薄くでき、ロケットモー
タの軽量化を図ることができる。

【００２６】次に、図２は本発明の圧力容器用ネジ継手
の実施の第２形態を示すネジ結合部の部分断面図であ
る。本実施の形態の圧力容器用ネジ継手では、おねじ部
１及びめねじ部２の前端部が、外殻３の内、外周面から
ネジ結合部１０より離れた外殻３の板厚中心部に向けて
突出させ、くさび状に形成されたはめあい部７２が設け
られると共に、外殻３の分離面１０には、はめあい部７
２と略同形状にされたはめあい溝８２が分離面９から板
厚中心部に向けて傾斜させて形成されているものとし
た。即ち、本実施の形態のはめあい溝８２は、分割され
ている外殻３の分離面９をそれぞれ形成するものにされ
ている。

【００２７】この実施の形態の圧力容器用ネジ継手にお
いても、前述した実施の第１形態の圧力容器用ネジ継手
と同様の作用、効果が得られると共に、この実施の形態
の圧力容器用ネジ継手においては、はめあい溝８２が外
殻３の内周面又は外周面からネジ結合部１０から、離隔
した板厚の中心部に向け形成されたテーパ状のものにし
たので、はめあい溝８２の加工が、実施の第１形態のは
めあい溝８１の加工に比較して容易になり、短時間で形
成できる利点がある。

【００２８】次に、図３は本発明の圧力容器用ネジ継手
の実施の第３形態を示すネジ結合部の部分断面図であ
る。

【００２９】本実施の形態においては、実施の第１形態
でおねじ部１及びめねじ部２のそれぞれの前端に設ける
ようにした、はめあい部７１を、おねじ部１の前端部に
設けるとともに、おねじ部１の前端が嵌合する外殻３の
分離面９にのみ実施の第１形態で設けたものと同様のは
めあい溝８１を設けるようにした。

【００３０】このようにすることにより、はめあい部７
１の加工及びはめあい溝８１の加工が実施の第１形態の
ものに比較して半減でき、しかも、外殻３の内周側に設
けられるおねじ部１の前端に、はめあい部８１が設けら
れるようにしているので、おねじ部１の変形を抑えるこ
とができ、実施の第１形態に比較しても遜色のない強度
が得られ、ネジ結合部の変形を防止することができる。

【００３１】次に、図４は本発明の圧力容器用ネジ継手
の実施の第４形態を示すネジ結合部１０の部分断面図で
ある。本実施の形態においては、実施の第２形態でおね
じ部１及びめねじ部２のそれぞれの前端に設けるように
した、はめあい部７２を、おねじ部１の前端部に設ける
とともに、おねじ部１の前端が嵌合する外殻３の端面に
のみ実施の第２形態で設けたものと同様のはめあい溝８
２を設けるようにした。

【００３２】このようにすることにより、はめあい部７
２の加工及びはめあい溝８２の加工が実施の第２形態の
ものに比較して半減することができ、しかも、外殻３の
内周側に設けられるおねじ部１の前端にはめあい部８２
が設けられるので、おねじ部１の変形を抑えることがで
き、実施の第２形態に比較しても遜色のない強度が得ら
れ、ネジ結合部の変形を防止することができる。

【００３３】以上、本発明の圧力容器用ネジ継手の実施
の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形
態のものに限定されるものではなく、例えば、おねじ部
１及びめねじ部２にそれぞれ設けるようにした、ネジ山
及びネジ溝を図６に示したものと同様に鋸歯ねじ６にす
ることもでき、このようにすることにより、加工費は嵩
むものの外殻３の板厚をより薄くでき、軽量化がさらに
図れる利点を有するものにすることもできるようにする
ことができるものである。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の圧力容器
用ネジ継手は、複数体に分離された圧力容器をネジ結合
により一体化する圧力容器用ネジ継手において、ネジ結
合部に設けられたおねじ部若しくはめねじ部の少なくと
も一方の前端から突出されたはめあい部と、ネジ結合部
前端が嵌合する分離面にはめあい部に対向して穿設され
たはめあい溝とを設けるものとした。

【００３５】これにより、大きな内圧が負荷される場合
においても、ネジ結合部に生じる径方向及び軸方向の変
形発生を抑制でき、おねじ部とめねじ部とが離隔せず、
おねじ部とめねじ部との軸方向のずれを防止できる強度
を有するものにでき、また、低いネジ山のネジでネジ結
合部の噛み合いが確保され破壊を防止でき、圧力容器の
一体化が保持されて内部からの流体の流出が防止され圧
力容器の機能を維持できる。また、おねじ部とめねじ部
とのネジの噛み合いが低いネジで確保できるようにな
り、圧力容器の板厚を薄くでき軽量化が図れる。

【００３６】また、本発明の圧力容器用ネジ継手は、は
めあい部の断面形状が矩形にされるとともに、はめあい
溝がはめあい部と略同形状にされているものとした。

【００３７】これにより、はめあい部とはめあい溝との
係合が隙間の少ないものにでき、内圧に対抗してネジ結
合部に生じる径方向及び軸方向の変形発生を抑制する強
度をより大きくできる。

【００３８】また、本発明の圧力容器用ネジ継手は、は
めあい部の前端断面形状が、圧力容器の内周若しくは外
周からネジ結合部から離隔した圧力容器の板厚の中心部
に向けて軸方向に傾斜させたテーパ状のものにされ、は
めあい溝がはめあい部と略同形状の断面形状にされてい
るものとした。

【００３９】これにより、圧力容器の分離部に設けるは
めあい部及びはめあい溝の加工が、圧力容器の分離部の
内、外周からでき容易になり、特に、圧力容器の接合部
に穿設加工していた、はめあい溝の加工が短時間にでき
て圧力容器の製作コストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧力容器用ネジ継手の実施の第１形態
を示すネジ結合部の部分断面図、

【図２】本発明の圧力容器用ネジ継手の実施の第２形態
を示すネジ結合部の部分断面図、

【図３】本発明の圧力容器用ネジ継手の実施の第３形態
を示すネジ結合部の部分断面図、

【図４】本発明の圧力容器用ネジ継手の実施の第４形態
を示すネジ結合部の部分断面図、

【図５】従来の圧力容器用ネジ継手の１例を示すネジ結
合部の部分断面図で、図５（ａ）は正常な結合状態を示
す図、図５（ｂ）は圧力容器内圧が大きくなった場合の
ネジ結合部変形状態を示す図、

【図６】従来の圧力容器用ネジ継手の他の例を示すネジ
結合部の部分断面図である。

【符号の説明】

１ おねじ部 ２ めねじ部 ３ 外殻 ４ 内圧 ５ Ｏ−リング ６ 鋸歯ねじ ７１，７２ はめあい部 ８１，８２ はめあい溝 ９ 分離面 １０ ネジ結合部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3E072 DB10 3H013 JC02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分離部におねじ部及びめねじ部からなる
   ネジ結合部を設け、複数体に分離された圧力容器をネジ
   結合により一体化する圧力容器用ネジ継手において、前
   記おねじ部若しくはめねじ部の少なくとも一方の前端か
   ら突出されたはめあい部と、前記ネジ結合部前端面がは
   めあわされる前記圧力容器の分離面に前記はめあい部に
   対向して穿設されたはめあい溝とを設けたことを特徴と
   する圧力容器用ネジ継手。
2. 【請求項２】 前記はめあい部の軸方向断面形状が矩形
   にされるとともに、前記はめあい溝が前記はめあい部形
   状と略同形状にされ、前記分離面に軸方向に穿設されて
   いることを特徴とする請求項１の圧力容器用ネジ継手。
3. 【請求項３】 前記はめあい部の前端断面形状が前記圧
   力容器の内周若しくは外周から前記ネジ結合部より離隔
   した前記圧力容器板厚の中心部に向け軸方向に傾斜した
   ものにされ、前記はめあい溝が前記はめあい部形状と略
   同形状にされ前記分離面に設けられていることを特徴と
   する請求項１の圧力容器用ネジ継手。