以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
[ペイロードフェアリング]
本実施の形態では、本発明に係るペイロードフェアリングの代表的な一例として、衛星フェアリングを例示して本発明を具体的に説明する。まず、代表的な衛星フェアリングの構成について、図1(A)〜(C)、並びに、図2(A),(B)を参照して具体的に説明する。
図1(A)、図1(B)または図1(C)に示すように、衛星フェアリング10A、10Bまたは10Cは、略円錐筒形状を有しており、図示しない打上げロケットの先頭部に取り付けられ、内部に収納空間を有する。この収納空間には、ペイロードである人工衛星40Aまたは40B(図中点線で図示)が収納される。
図1(A)に示す衛星フェアリング10Aは、前端から順にノーズキャップ部11、ノーズコーン部12、およびシリンダ部13の三つの部位から構成されている。ノーズキャップ部11は、衛星フェアリング10Aの前端に位置し、略半球状に形成される。ノーズコーン部12は、ノーズキャップ部11から見て後側に位置し、略円錐状に形成される。シリンダ部13は、ノーズコーン部12から見て後側に位置し、略筒状に形成される。
図1(B)に示す衛星フェアリング10Bは、前端から順にノーズキャップ部11、ノーズコーン部12、シリンダ部13およびリアコーン部14を有する。ノーズキャップ部11、ノーズコーン部12およびシリンダ部13の構成は衛星フェアリング10Aと同様であるが、リアコーン部14は、シリンダ部13から見て後側に位置し、シリンダ部13よりも外径が小さくなった逆円錐台状に形成される。
図1(C)に示す衛星フェアリング10Cは、前端から順にノーズキャップ部11、ノーズコーン部12、シリンダ部13およびリアコーン部15を有する。ノーズキャップ部11、ノーズコーン部12およびシリンダ部13の構成は衛星フェアリング10Aまたは10Bと同様である。リアコーン部15は、衛星フェアリング10Bのリアコーン部14と同様に、シリンダ部13から見て後側に位置するが、シリンダ部13よりも外径が大きくなった円錐台状に形成される。
衛星フェアリング10A〜10Cは、いずれも二つのフェアリング片110を分離可能に互いに結合することにより構成される。フェアリング片110は、衛星フェアリング10A〜10Cを縦方向(長手方向)に略二分割する形状に構成され、これらフェアリング片110は図示しない分離機構により分離可能に結合されている。
衛星フェアリング10Aでは、一方のフェアリング片110aは、ノーズキャップ部11とノーズコーン部12の縦半分とシリンダ部13の縦半分で構成され、他方のフェアリング片110bは、ノーズコーン部12の縦半分とシリンダ部13の縦半分で構成される。衛星フェアリング10Bでは、一方のフェアリング片110aは、ノーズキャップ部11とノーズコーン部12の縦半分とシリンダ部13の縦半分とリアコーン部14の縦半分で構成され、他方のフェアリング片110bは、ノーズコーン部12の縦半分とシリンダ部13の縦半分とリアコーン部14の縦半分で構成される。衛星フェアリング10Cでは、一方のフェアリング片110aは、ノーズキャップ部11とノーズコーン部12の縦半分とシリンダ部13の縦半分とリアコーン部15の縦半分で構成され、他方のフェアリング片110bは、ノーズコーン部12の縦半分とシリンダ部13の縦半分とリアコーン部15の縦半分で構成される。
なお、図1(A)〜図1(C)に示す衛星フェアリング10A〜10Cでは、ノーズキャップ部11は、一方のフェアリング片110aに残る構成となっているが、衛星フェアリング10A〜10Cの構成はこれに限定されず、ノーズキャップ部11も縦半分に二分割され、他方のフェアリング片110bの一部を構成してもよい。
フェアリング片110(すなわち衛星フェアリング10A〜10C)は、図2(A)に模式的に示すようなハニカムサンドイッチパネル20(以下、適宜「ハニカムパネル20」と略す)により構成されている。このハニカムパネル20は、基材であるハニカムコア21の両面に表面材であるスキン材22を貼り合わせたサンドイッチ構造を有している。また、ハニカムパネル20には、内部のハニカムコア21に連通する浸水排気用開口部25A,25Bが設けられている。なお、実際のハニカムパネル20は、フェアリング片110の具体的な形状(すなわちペイロードフェアリングの具体的な形状)に応じて湾曲構造等を含んでいる(図3または図4参照)が、図2(A)では、ハニカムパネル20の構成を説明する便宜上、平板状に模式化している。
図2(A)に示す模式的な構成のハニカムパネル20では、複数枚(図2(A)では3枚)のハニカムコア21が接合されて単一の基材を構成しており、複数枚(図2(A)の表面の例では2枚)のスキン材22が接続されて単一の表面材を構成している。言い換えれば、ハニカムパネル20は、複数枚のスキン材22により構成される両面層の間に、複数枚のハニカムコア21により構成される基材が挟持されている。
ハニカムパネル20のパネル端部26には、分離機構ハウジング31が取り付けられている。後述するように、パネル端部26および分離機構ハウジング31によりフェアリング片結合部111が構成される。分離機構ハウジング31は、フェアリング片110同士を分離可能に結合する分離機構をフェアリング片結合部111に取り付けるための構成部材であり、図示しないボルト等のファスナ部材によりパネル端部26に取り付けられている。
ハニカムパネル20においては、ハニカムコア21同士が接続された部位がコアスプライス部23であり、スキン材22同士が接続された部位がスキンスプライス部24である。コアスプライス部23は、ハニカムコア21の端面同士を接着剤により接合することにより構成される。また、スキンスプライス部24は、例えば図2(A)に示すように、複数のスキン材22の縁同士を、当該スキン材22と同等の材料を重ねて接着剤または締結部材(ボルト等)で接合したり、あるいは、図示しないが、スキン材22の端部同士を直接重ねて接合したりすることにより構成される。なお、コアスプライス部23およびスキンスプライス部24の具体的な構成は特に限定されず、宇宙機の分野で公知の手法または材料を用いて構成されればよい。
ハニカムコア21は、例えば、図2(B)に示すように、所定の断面形状を有する中空セル211を平面状に複数並列した構成を有している。図2(B)に示す構成では、中空セル211は中空の断面形状が六角形である六角コアとなっている。また、中空セル211には、隣接する中空セル211同士を互いに連通する連通部として、例えばスロット210が設けられている。これにより、ハニカムコア21を構成する多数の中空セル211は全体的に連通していることになる。
なお、ハニカムコア21の具体的な構成は特に限定されず、公知の断面形状を有する中空セル211を備える構成であればよい。具体的な中空セル211としては、例えば、図2(B)に示すような六角コア、中空の断面形状がT字状であるフレキシブルコア(登録商標)、中空の断面形状が、六角形断面を一方向に延伸させたような断面であるOXコア(登録商標)、中空の断面形状が略星形のような断面であるダブルフレキシブルコア(登録商標)等を挙げることができる。
浸水排気用開口部25A,25Bは、前述したように、ハニカムパネル20の内部のハニカムコア21に連通する開口部であり、フェアリング片110の内面側またはハニカムパネル20の側面に形成される。浸水排気用開口部25A,25Bは、ハニカムコア21の中空セル211を露出させるように構成されており、例えば、図2(B)に示すように、浸水排気用開口部25Aは、スキン材22の一部を例えば円形に切り欠いて構成され、浸水排気用開口部25Bは、図2(A)に示すように、分離機構ハウジング31等の枠体に設けられている。なお、浸水排気用開口部25A,25Bの具体的な構成については後に詳述する。また、本実施の形態では、後述するように、浸水排気用開口部25Bはボルト孔35を兼ねている。
[フェアリング片]
次に、衛星フェアリング10A〜10Cを構成するフェアリング片110の具体的な構成の一例について、図3〜図5(A)を参照して説明する。
フェアリング片110としては、例えば、図3に示すように、1枚のハニカムパネル20Aにより構成されたものを挙げることができる。言い換えれば、図3に示す構成では、1枚のハニカムパネル20Aが1個のフェアリング片110となっている。ハニカムパネル20Aは、合計20枚のハニカムコア21により構成されており、フェアリング片110の長手方向(縦方向)に10枚のハニカムコア21が接合され、周方向(横方向)に2枚ずつハニカムコア21が接合されている。なお、図3では、コアスプライス部23を破線で図示している。
また、他のフェアリング片110の構成例としては、図4に示すように、複数枚(例えば3枚)のハニカムパネル20B〜20Dにより構成されたものを挙げることができる。図4に示すフェアリング片110は、基本的には図3に示すフェアリング片110と同様に、20枚のハニカムコア21で構成されているが、これらハニカムコア21は、3枚のハニカムパネル20B〜20Dを構成するように接合され、これらハニカムパネル20B〜20Dは、パネル結合フレーム16により互いに結合されている。言い換えれば、図4に示す構成では、3枚のハニカムパネル20B〜20Dがパネル結合フレーム16を介して結合されることにより1個のフェアリング片110が構成されている。
図4に示すように、ハニカムパネル20B〜20Dは、フェアリング片110の長手方向(縦方向)に沿って並列しており、ハニカムパネル20Bおよびハニカムパネル20Cがパネル結合フレーム16に結合され、ハニカムパネル20Cおよびハニカムパネル20Dがパネル結合フレーム16によって結合されている。
ハニカムパネル20Bは、フェアリング片110の先端側であるノーズコーン部12を構成し、図4に示す例では、8枚のハニカムコア21を接合することにより構成されている。ハニカムパネル20Cは、フェアリング片110の胴部であるシリンダ部13の大部分を構成し、図4に示す例では、8枚のハニカムコア21を接合することにより構成されている。ハニカムパネル20Dは、フェアリング片110のシリンダ部13の後端側(ロケットに結合される側)を構成し、図4に示す例では、4枚のハニカムコア21を接合することにより構成されている。
ハニカムパネル20B〜20Dのいずれも、ハニカムコア21が周方向に2枚ずつ接合されている。したがって、ハニカムパネル20Bおよびハニカムパネル20Cは、長手方向にはハニカムコア21が4枚接合され、ハニカムパネル20Dは、長手方向にハニカムコア21が2枚接合されている。なお、フェアリング片110の構成は図3または図4に示す構成に限定されず、例えば、長手方向も周方向もペイロードである人工衛星40A,40Bの大きさに合わせてハニカムコア21の枚数を設定することができる。また、図4に示すように複数枚のハニカムパネル20でフェアリング片110が構成される場合も、3枚に限定されず4枚以上であってもよいし、2枚であってもよい。
パネル結合フレーム16は、ハニカムパネル20B〜20Dの縁部に取り付けられている。図5(A)に示すように、パネル結合フレーム16同士は、例えばファスナ部材162を介して連結される。これにより、ハニカムパネル20B〜20Dを互いに結合することができる。図5(A)に示す構成例では、ハニカムパネル20のパネル縁部20aに対して、当該縁部の外側を覆うようにパネル結合フレーム16が取り付けられ、パネル結合フレーム16およびパネル縁部20aを貫通するようにファスナ部材161が挿入されている。これにより、パネル縁部20aにパネル結合フレーム16が固定される。
なお、ハニカムパネル20の部位のうち、フェアリング片結合部111を構成する部位、すなわち他のフェアリング片110を構成するハニカムパネル20と結合する部位を、パネル端部26と称する。これに対して、図4に示すように、フェアリング片110が複数のハニカムパネル20で構成されている場合に、ハニカムパネル20同士を結合する部位を、前記の通り、パネル縁部20aと称するものとする。
ここで、図5(A)に示す構成例では、パネル縁部20aはパネル結合フレーム16の内部を埋めるように奥まで挿入されておらず、パネル結合フレーム16の内部には、フレーム内空間163が生じている。しかしながら、パネル結合フレーム16の取付け構成はこれに限定されない。例えば、フレーム内空間163が生じないようにパネル縁部20aがパネル結合フレーム16の奥まで挿入された状態で、ファスナ部材161でパネル結合フレーム16が固定されてもよい。
また、ハニカムパネル20同士を結合する際には、それぞれのハニカムパネル20の側面(パネル縁部20aの周面)同士を突き合わせて連結することになる。パネル縁部20aにはパネル結合フレーム16が設けられているので、ハニカムパネル20の側面はパネル結合フレーム16で覆われていることになる。それゆえ、図5(A)に示すように、パネル結合フレーム16の外面(ハニカムパネル20の側面に対応)同士を突き合わせて、外面同士を貫通するようにファスナ部材162を挿入する。これにより、パネル結合フレーム16を介してハニカムパネル20同士を結合することができる。
なお、ファスナ部材161,162の具体的な構成は特に限定されず、公知のものを好適に用いることができる。また、パネル結合フレーム16をハニカムパネル20に固定する構成も、ファスナ部材161をハニカムパネル20の厚み方向に貫通させる構成に限定されず、公知のさまざまな固定構成を採用することができる。同様に、パネル結合フレーム16同士を結合する構成も、ファスナ部材162を貫通させる構成に限定されず、公知のさまざまな結合構成を採用することができる。
フェアリング片110は、前述したように、他のフェアリング片110と結合して衛星フェアリング10A〜10Cを構成する。また、衛星フェアリング10A〜10Cはロケットの先端部に取り付けられる。そのため、図3または図4に示すように、フェアリング片110は、他のフェアリング片110と結合するためのフェアリング片結合部111と、ロケットに結合するためのロケット結合部112とを有している。フェアリング片結合部111およびロケット結合部112は、いずれも図3または図4には図示しない分離機構を備えており、この分離機構を介して、他のフェアリング片110またはロケットの先端部に結合される。
前術したように、フェアリング片110は、1枚または複数枚のハニカムパネル20により構成される。それゆえ、フェアリング片結合部111またはロケット結合部112における分離機構の取付け部位は、ハニカムパネル20のパネル側面の一部となり得る。また、図3または図4に示すように、ハニカムパネル20A〜20Dには、フェアリング片110の内面となる位置に浸水排気用開口部25Aが設けられているとともに、フェアリング片結合部111に浸水排気用開口部25Bが設けられている。
[浸水排気用開口部]
次に、フェアリング片110に設けられる浸水排気用開口部25A,25Bについて、図2(A)〜図5(A)に加えて、図5(B)、図6を参照して具体的に説明する。
前記の通り、フェアリング片110は1枚または複数枚のハニカムパネル20により構成されており、ハニカムパネル20は、複数枚のハニカムコア21を接合したものを基材として構成される。そして、それぞれのハニカムコア21には、フェアリング片110の内面またはフェアリング片結合部111となる位置に、当該ハニカムコア21に連通する浸水排気用開口部25A,25Bが設けられている。
ハニカムコア21には、前述したように、当該ハニカムコア21を構成する複数の中空セル211同士を互いに連通するスロット(連通部)210が設けられる。それゆえ、スロット(連通部)210を介してハニカムコア21の内部全体が連通しているとともに、浸水排気用開口部25A,25Bを介して、ハニカムコア21の内部が外部に連通していることになる。また、ハニカムパネル20は、前述したように、複数のハニカムコア21がコアスプライス部23を介して接合されたものである。
例えば、図6に示すように、コアスプライス部23は、ハニカムコア21におけるパネル端部26以外の側面に設けられており、ハニカムコア21同士を接着剤層33で接合することにより構成される。図6では、説明の便宜上、接着剤層33を強調して図示している。接着剤層33は、ハニカムコア21同士を接合する接合部であり透水性がない。そのため、浸水排気用開口部25A,25Bは、基本的には、コアスプライス部23で分断されるそれぞれのハニカムコア21に設けられることになる。
しかしながら、後述するように、接着剤層33に空隙部を設けることで、当該接着剤層33に透水性を確保することができる。それゆえ、空隙部を介して隣接するハニカムコア21の間で海水を流通させることが可能になるので、浸水排気用開口部25A,25Bを設ける位置の自由度を向上させることが可能になる。なお、接着剤層33および空隙部の詳細に関しては後述する。
浸水排気用開口部25Aは、図2(A)〜図4、図5(B)、図6に示すように、フェアリング片110の内面(すなわち衛星フェアリング10A〜10Cの収納空間の内側となる面)に設けられる。それゆえ、浸水排気用開口部25Aは「パネル内面開口部」と表現することができる。浸水排気用開口部25Aは、図2(B)に模式的に示すように、スキン材22を切り欠いて形成されるが、これに限定されず、図5(B)に示すように、パネル結合フレーム16に形成されてもよい。
ここで、例えば、浸水排気用開口部25Aの形成位置が、パネル結合フレーム16とパネル縁部20aとが重なっている位置であれば(図5(A)参照)、浸水排気用開口部25Aは、スキン材22およびパネル結合フレーム16の双方を切り欠いて形成されてもよい。また、浸水排気用開口部25Aの形成位置が、パネル結合フレーム16のみ、すなわち、フレーム内空間163に対応する位置であれば(図5(A)参照)、浸水排気用開口部25Aは、パネル結合フレーム16のみを切り欠いて形成されればよい。
浸水排気用開口部25Bは、図2(A)および図6に示すように、パネル端部26に取り付けられる分離機構ハウジング31に設けられる。パネル端部26および分離機構ハウジング31は、フェアリング片結合部111を構成しており(図6において点線で囲んだ領域を参照)、分離機構ハウジング31が取り付けられるパネル端部26は、ハニカムコア21の中空セル211が露出する開放端となっている。それゆえ、分離機構ハウジング31に浸水排気用開口部25Bが形成されることにより、当該浸水排気用開口部25Bは中空セル211に連通することになる。なお、図2(A)に模式的に示すように、分離機構ハウジング31は、ハニカムパネル20においてパネル側面を構成している。それゆえ、浸水排気用開口部25Bは「パネル側面開口部」と表現することができる。
浸水排気用開口部25A,25Bの具体的な構成は特に限定されない。例えば、図2(A)〜図6に示すように、浸水排気用開口部25A,25Bの形状は円形であればよいが、もちろんこれに限定されず、矩形または五角形以上の多角形であってもよい。また、浸水排気用開口部25A,25Bの形状または開口径(内径)は特に限定されない。浸水排気用開口部25A,25Bは、後述するようにフェアリング片110が海上に着水したときに、当該フェアリング片110を構成するハニカムパネル20の内部に海水を良好に導入することができる形状または開口径であればよい。
例えば、パネル内面に形成される浸水排気用開口部25Aについては、中空セル211の中空部分が一つ以上露出できる形状または開口径であれば好ましい。例えば図6に示す構成では、浸水排気用開口部25Aは、中空セル211の内面側の端部を露出するようにスキン材22を切り欠いて形成される(図2(B)参照)。それゆえ、浸水排気用開口部25Aは、中空セル211の断面よりも大きな開口となっていれば、後述する海水の浸入または空気の排気が生じやすくなる。
また、パネル側面に形成される浸水排気用開口部25Bについては、図6に示すように、分離機構ハウジング31に設けられるボルト孔35を利用することができる。具体的には、例えば、分離機構が作動すれば分離機構ハウジング31のボルト孔35が開放される。このとき、パネル端部26は開放端であるため、中空セル211のスロット(連通部)210は露出するように開放されている。これにより、ハニカムコア21のパネル端部26がボルト孔35を介して外気に通じることができる。それゆえ、分離機構ハウジング31のボルト孔35を浸水排気用開口部25Bと利用可能となる。
これにより、パネル端部26のボルト孔35(浸水排気用開口部25B)からスロット(連通部)210を介してハニカムコア21内に海水を浸入させやすくすることができるとともに、スロット(連通部)210を介してハニカムコア21内の空気を排気させることができる。なお、パネル端部26において、ハニカムコア21が露出している状態を良好に維持するために、分離機構ハウジング31以外の公知の枠材等を取り付けてもよい。
浸水排気用開口部25A,25Bの形成位置も特に限定されないが、それぞれのハニカムコア21の内部に海水を浸入させるために、浸水排気用開口部25A,25Bは、各ハニカムコア21においてフェアリング片110の周方向および長手方向の端部となる位置に設けられていることが好ましい。これにより、ハニカムコア21の四隅近傍が開放されることになり、ハニカムコア21の多くの部分を良好に浸水させることができる。例えば、図6に示すように、浸水排気用開口部25A,25Bは、ハニカムパネル20を構成するハニカムコア21において、周方向および長手方向の端部またはその近傍に形成されればよい。
図6に示す例では、ハニカムコア21の周方向の一端に分離機構ハウジング31が取り付けられるので、ハニカムコア21の一端に浸水排気用開口部25Bが設けられ、ハニカムコア21の他端に浸水排気用開口部25Aが設けられている。あるいは、図示しないが、ハニカムコア21の一端に隣接するパネル内面にも浸水排気用開口部25Aが設けられてもよい。さらに、図5(B)に模式的に示すように、浸水排気用開口部25Aは、パネル結合フレーム16の一部を切り欠いて形成されてもよい。また、図2(A)に模式的に示すように、ハニカムパネル20が周方向に3枚以上のハニカムコア21で構成される場合も、それぞれのハニカムコア21について、周方向および長手方向の両端部近傍に浸水排気用開口部25A,25Bが形成されればよい。
なお、ハニカムコア21の内部を良好に浸水させることができれば、浸水排気用開口部25A,25Bは、フェアリング片110の周方向の端部および長手方向の端部の少なくともいずれかに設けられていればよい。つまり、浸水排気用開口部25A,25Bは、周方向の端部および長手方向の端部のいずれにも設けられていることが好ましいが、ハニカムコア21の内部に海水を良好に導入できるのであれば、周方向の端部のみに設けられてもよいし、長手方向の端部のみに設けられてもよい。
また、浸水排気用開口部25A,25Bは、ペイロードフェアリングの収納空間を外部から隔離する観点から、前述したように、フェアリング片110の内面となる位置であるか、フェアリング片結合部111における外気または宇宙空間に曝されない位置に設けられればよい。
フェアリング片110の内面はペイロードである人工衛星40A,40Bを収納する収納空間を確定する面となっているが、フェアリング片110の外面は、外気または宇宙空間に曝される面である。そのため、収納空間を外気または宇宙空間から隔離する観点から、フェアリング片110の内面に浸水排気用開口部25Aが形成される。また、フェアリング片110同士が分離機構により結合して衛星フェアリング10A〜10Cを構成している場合には、それぞれのフェアリング片110は、フェアリング片結合部111同士を突き合わせて結合している状態にある。そのため、フェアリング片結合部111における外気または宇宙空間に曝されない位置に浸水排気用開口部25Bを設けることで、収納空間の隔離に影響を及ぼすおそれを回避することができる。
なお、フェアリング片110の内面における浸水排気用開口部25Aの形成位置は特に限定されないが、図3または図4において一点鎖線で示す部位113に対応する位置に設けられていればよい。この部位113は、フェアリング片110の内側における周方向の中央部分であって長手方向に広がる領域となっているので、便宜上、この部位113を「内面中央部113」と称する。フェアリング片110の周方向(横方向)の断面すなわち横断面の形状は略円弧状となっているが、内面中央部113は、フェアリング片110の横断面における凸部または凹部の頂点に対応する領域となる。
ここで、内面中央部113の具体的な範囲(内面中央部113の幅)については特に限定されず、少なくとも凹部または凸部の頂点近傍であって、少なくとも2個の浸水排気用開口部25Aを設けることができる程度の幅であればよい。図3または図4に示す例では、フェアリング片110の周方向が2枚のハニカムコア21で構成されているが、この場合、凹部または凸部の頂点近傍は、各ハニカムコア21の端面同士を突き合わせて接合した位置に相当する。浸水排気用開口部25Aは、この頂点近傍となる端部(一方の端部)にそれぞれ設けられている。それゆえ、この例では、内面中央部113は、少なくとも周方向に2個の浸水排気用開口部25Aを設けられる程度の幅であればよい。
また、図示しないが、フェアリング片110の周方向が1枚のハニカムコア21で構成されていたり、3枚以上のハニカムコア21で構成されていたりすれば、フェアリング片110の頂点近傍となる位置に少なくとも周方向に1個の浸水排気用開口部25Aを設け、ハニカムコア21の周方向の両端部にそれぞれ浸水排気用開口部25Aを設ける構成を採用することができる。また、図3または図4に示す例であっても、互いに突き合わせて接合される2枚のハニカムコア21の端面同士を連通させておけば、頂点近傍に浸水排気用開口部25Aを1個のみ設けることもできる。これらの場合は、内面中央部113の幅は、少なくとも周方向に1個の浸水排気用開口部25Aが設けられる程度の幅であればよい。
したがって、内面中央部113の幅の下限は、周方向に1〜2個の浸水排気用開口部25Aを設けることができる程度であればよい。一方、内面中央部113の幅の上限については、頂点を含み、フェアリング片110の周方向長さの1/4〜1/3程度となる幅であればよい。内面中央部113の幅がこの程度の範囲内であれば、頂点近傍と見なすことができる位置に浸水排気用開口部25Aを設けることができる。
このように、フェアリング片110を基準としたときには、浸水排気用開口部25Aは、ハニカムコア21における内面中央部113(フェアリング片110の内側であって周方向の中央部)に相当する位置に設けられていることが好ましい。ただし、フェアリング片110における浸水排気用開口部25Aが設けられる部位は、内面中央部113に限定されない。例えば、フェアリング片110において内面中央部113とともに他の部位に浸水排気用開口部25Aが設けられてもよいし、内面中央部113以外の部位に浸水排気用開口部25Aが設けられてもよい。
浸水排気用開口部25A,25Bには、前記の通りハニカムコア21が露出しており、このハニカムコア21を構成する中空セル211には、前記の通りスロット(連通部)210が設けられる。このスロット(連通部)210は、隣接する中空セル211同士を連通し、中空セル211内に海水を導入でき、中空セル211内の空気を排出できるものであればよく、その形成位置、形状、またはサイズ等については特に限定されない。ただし、スロット(連通部)210は中空セル211内において海水の流れが蛇行するような位置に形成されることが好ましい。
例えば、図2(B)に示すような六角形断面の中空セル211では、六角筒を構成する三対の対向面のうち全ての対向面にスロット(連通部)210を形成するのではなく、二対の対向面にそれぞれスロット(連通部)210を形成する構成を挙げることができる。一対の対向面のみにスロット(連通部)210を形成すると、浸水排気用開口部25A,25Bから導入された海水は、対向面のスロット(連通部)210を直線状に流れるだけで蛇行しない。それゆえ、少なくとも二対の対向面にスロット(連通部)210を形成すれば、中空セル211内に流れ込む海水をできるだけ蛇行させるようにすることができる。
なお、中空セル211同士は、公知の連通部により互いに連通していればよく、連通部の構成は、図2(B)に示すようなスロット210のみに限定されない。例えば、図示しないが、中空セル211には、連通部として、スロット210ではなくドリル孔が形成されてもよい。ドリル孔の形成方法または形成位置等の諸条件は特に限定されず、例えば、公知のドリル装置を用いて好適な箇所にドリル孔を形成すればよい。
[コアスプライス部]
次に、ハニカムコア21同士の接合部であるコアスプライス部23の具体的な構成について、図6に加えて、図7(A)〜図7(C)、図8(A)〜図8(C)、並びに図9(A),(B)を参照して具体的に説明する。
前記の通り、コアスプライス部23は、ハニカムコア21同士の接合部であり、図6に示すように、コアスプライス部23には、ハニカムコア21の側面同士を接合する接着剤層33が形成されている。この接着剤層33は、基本的に空気および水が透過できないものとなっている。
ここで、後述するようにフェアリング片110が海上に着水したときには、フェアリング片110の浸水排気用開口部25A,25Bから、ハニカムパネル20を構成するハニカムコア21の内部に海水が導入されることになる。例えば、図7(A)においてブロック矢印Aに示すように、スキン材22に形成された浸水排気用開口部25Aから、当該浸水排気用開口部25Aに面する中空セル211の内部に海水が導入される。中空セル211にはスロット(連通部)210が設けられているので、スロット(連通部)210を介して隣接する中空セル211の内部に海水が次々と浸入する(海水の浸入に伴って、他の浸水排気用開口部25Aまたは25Bからハニカムコア21の内部の空気が排気される)。その結果、ハニカムパネル20のハニカムコア21内は海水で満たされることになる。
ところが、図7(B),(C)に示すように、コアスプライス部23には、空気および水が透過できない接着剤層33が存在している。そのため、スロット(連通部)210を介して浸入してきた海水は、ブロック矢印Dに示すように、接着剤層33により浸入が妨げられる。なお、図7(A)および図7(B)はハニカムパネル20の縦断面(中空セル211の延伸方向に沿った断面)を示し、図7(C)はハニカムパネル20の横断面(中空セル211の断面方向に沿った断面)を示す。
そこで、本発明では、コアスプライス部23の接着剤層33には、接合されたハニカムコア21同士の間で、互いの中空セル211同士を連通可能とするように部分的に接着剤が存在しない(もしくは接着剤が除かれた)空隙部を設けている。具体的な空隙部としては、例えば、図8(A)または図8(B)に示すように、コアスプライス部23(図中点線の部位)に設けられたコアスプライス開口部231、もしくは、図8(C)に示すように、コアスプライス部23に設けられた貫通パイプ部材233が挙げられるが、特に限定されない。空隙部は、隣接するハニカムコア21の間で、互いに空気および水の流動(透水および排気)が可能な経路(透水経路または排気経路)になっていればよい。
図8(A)および図8(B)に示すコアスプライス開口部231は、接合部となる領域(接着剤充填領域)に接着剤が部分的に充填されないことにより形成される。言い換えれば、コアスプライス開口部231は、接着剤層33の不連続部に相当する。図8(A)に示す例では、コアスプライス部23における接着剤層33に部分的に接着剤を充填しないことでコアスプライス開口部231が構成されているが、図8(B)に示す例では、接着剤がコアスプライス開口部231となる領域に流入しないように(接着剤の充填を排除するように)、当該コアスプライス開口部231の周囲に塞き止め部材232が設けられている。
なお、塞き止め部材232の具体的な構成は特に限定されず、後述するように、硬化前に接着剤を良好に塞き止めることができるとともに、硬化後の接着剤層33により良好に接着固定できるものであればよい。例えば、塞き止め部材232は、図8(B)に示すようなハニカムコア21同士の間に介在される棒状あるいは線状の部材であってもよいし、図示しないシート状あるいは板状の部材であってもよい。また、塞き止め部材232は、それ自身が接着性を有してもよい。これにより、ハニカムコア21同士の間で、塞き止め部材232そのものを固定することができる。また、接着剤層33として用いられる接着剤は、後述するように一般的な樹脂系材料(樹脂組成物)であるため、塞き止め部材232も接着剤により接着固定可能な樹脂系材料等で構成されればよい。
また、図8(C)に示す貫通パイプ部材233は、内部が中空の管状部材であって、コアスプライス部23の接着剤層33を貫通するように設けられる。これにより、貫通パイプ部材233の内部が、部分的に接着剤が除かれた空隙部となっている。なお、図8(C)では、貫通パイプ部材233は、1〜2個の中空セル211に対応する径を有する管状部材となっているが、空隙部の構成はこれに限定されず、内部が中空であって、接合されたハニカムコア21同士を連通できる中空部材であればよい。例えば、中空部材は、管状ではなく、円環状または矩形状の枠部材であってもよいし、図8(C)に示すような単一の管状部材ではなく、複数の管状部材で構成されてもよい。
また、中空部材の形状およびサイズについても特に限定されず、接着剤層33に部分的な空隙部を形成でき、当該空隙部で空気および水の流動が可能になっていればよい。同様に、中空部材の材料についても特に限定されず、接着剤層33で接着可能であって、空気および水の流動によっても中空形状を維持できる公知の材料であればよい。接着剤層33として用いられる接着剤は、後述するように一般的な樹脂系材料(樹脂組成物)であるため、中空部材も接着剤により接着固定可能な樹脂系材料等であればよい。
また、コアスプライス部23における空隙部の形成位置については特に限定されず、隣接するハニカムコア21同士において、互いに空気および水の流動が可能であればよい。例えば、ハニカムコア21の中央部および端部に空隙部を複数設ければ、ハニカムコア21の内部を、空気の残存を抑制しつつ海水で良好に置換することが可能である。また、フェアリング片110に含まれる全てのコアスプライス部23に空隙部を設ければ、フェアリング片110を構成する全てのハニカムコア21の内部に、良好に海水を導入することができる。
接着剤層33を構成する接着剤は、ハニカムコア21同士を良好に接合できるものであれば、特に限定されない。代表的な接着剤としては、図9(A)に模式的に示すように、加熱により発泡する発泡接着剤331、あるいは、図9(B)に模式的に示すように、硬化反応により硬化する液状接着剤332を挙げることができる。代表的な発泡接着剤331としては、例えば、エポキシ樹脂を含むエポキシ系発泡接着剤を挙げることができ、代表的な液状接着剤332としては、エポキシ樹脂を含むエポキシ系液状接着剤を挙げることができる。
また、接着剤層33は、発泡接着剤331または液状接着剤332だけで構成されてもよいし、他の接着剤(または接着テープ等の接着部材)を併用してもよい。つまり、本実施の形態では、接着剤層33は、1種類の接着性材料で構成されてもよいし、2種類以上の接着性材料で構成されてもよい。例えば、発泡接着剤331または液状接着剤332とともにシート状接着剤を用いることができる。このシート状接着剤は、発泡接着剤331または液状接着剤332と、ハニカムコア21の端面との間に介在させることができる。このシート状接着剤は、前述した塞き止め部材232を兼ねていてもよい。
例えば、発泡接着剤331の先端部を覆うようにシート状接着剤を設け、ハニカムコア21同士の間に介在させてから発泡接着剤331を加熱して発泡させてもよい。これにより、発泡接着剤331の発泡領域をシート状接着剤で塞き止めて、コアスプライス開口部231を形成できるとともに、発泡接着剤331およびシート状接着剤の双方でハニカムコア21同士を接着することができる。なお、シート状接着剤の具体的構成は特に限定されず、公知のものを好適に用いることができる。
図8(A)〜(C)に示す空隙部の形成方法も特に限定されず、コアスプライス部23においてハニカムコア21の側面同士を十分に接合でき、かつ、空気および水の流動が可能な空隙部を維持できるように、接着剤層33を形成すればよい。接着剤層33を構成する接着剤が、発泡接着剤331または液状接着剤332であれば、図9(A)または図9(B)に模式的に示すように、図中一点鎖線で示すコアスプライス対象領域230(コアスプライス部23となる領域)に接着剤を充填する際、または、コアスプライス対象領域230に充填された接着剤を硬化させる際に、空隙部を形成すればよい。
例えば、図9(A)に示す例では、コアスプライス対象領域230(接合する2つのハニカムコア21の間の領域)に、コアスプライス開口部231となる領域を除いて発泡接着剤331を配置し、加熱により発泡接着剤331を発泡硬化させればよい。また、図9(B)に示す例では、コアスプライス対象領域230において、コアスプライス開口部231となる領域(便宜上、開口部予定領域とする)の周囲に塞き止め部材232を配置して、当該開口部予定領域を塞き止め部材232により隔離する。その後、図9(B)に模式的に示す接着剤充填機41により、液状接着剤332をコアスプライス対象領域230に充填していく。その後、硬化反応により液状接着剤332を硬化させれば、塞き止め部材232で隔離された開口部予定領域がコアスプライス開口部231となり、他の領域には接着剤層33が形成される。
このように、接着剤層33に空隙部が設けられれば、任意のハニカムパネル20のハニカムコア21の内部に海水が浸入したときに、図8(A)〜図8(C)においてブロック矢印Aで示すように、隣接するハニカムコア21に海水を導入することができる。あるいは、一方の浸水排気用開口部25A,25Bから海水が浸入することに伴い、ハニカムコア21内部の空気を他方の浸水排気用開口部25A,25Bから排気させることができる。したがって、例えば、フェアリング片110の一部が海水に接触できなかったり、フェアリング片110の一部の浸水排気用開口部25A,25Bが海上の浮遊物等により塞がれたりして、当該部位のハニカムコア21から内部に海水が導入できなかったとしても、隣接するハニカムコア21から内部に海水を導入することができる。
[フェアリング片の水没]
次に、前記構成のハニカムパネル20により構成されるフェアリング片110の水没について、図2(B)、図3、図4、図5(B)および図6に加えて、図10(A),(B)を参照して具体的に説明する。
衛星フェアリング10A〜10Cは、打上げロケットにより目的の高度および軌道を目指して移送される。この途中で、人工衛星40Aまたは40Bを露出させるために衛星フェアリング10A〜10Cは開頭分離してロケットの頭部から切り離される。切離されたフェアリング片110は例えば海上に落下する。例えば、図10(A)に示すように、フェアリング片110が内面を上側に向けた状態(収納空間を上方の大気に向けた状態、凹状態)で海面に着水すれば、図3または図4においてブロック矢印Cに示すように、ロケット結合部112側(後端側)からフェアリング片110の内部に海水が入り込む。
図10(A)で模式的に示す例では、フェアリング片110を構成するハニカムパネル20は、周方向に4枚のハニカムコア21を接合した構成となっている。説明の便宜上、内面中央部113で接合されている2枚のハニカムコア21Aを「内側ハニカムコア21A」と称し、これら内側ハニカムコア21Aの外側にそれぞれ接合されている残りの2枚のハニカムコア21Bを「外側ハニカムコア21B」と称する。また、内側ハニカムコア21A同士の接合部(コアスプライス部23)を「内側コアスプライス部23A」と称し、内側ハニカムコア21Aおよび外側ハニカムコア21Bとの接合部を「外側コアスプライス部23B」と称する。
図10(A)に示すフェアリング片110の内面中央部113には、前記の通り複数の浸水排気用開口部25Aが設けられている。そのため、図3、図4、図5(B)、図6および図10(A)においてブロック矢印Aに示すように、浸水排気用開口部25Aから内側ハニカムコア21A内に海水が浸入する。
ここで、フェアリング片110を構成する内側ハニカムコア21Aおよび外側ハニカムコア21Bにおいて、分離機構ハウジング31が取り付けられる外側ハニカムコア21Bの端部を「周方向の一端」とし、内面中央部113側となる内側ハニカムコア21Aの端部を「周方向の他端」とする。内側ハニカムコア21Aも外側ハニカムコア21Bも、前記の通り、複数の中空セル211同士がスロット(連通部)210で連通して構成されている。それゆえ、浸水排気用開口部25Aから内側ハニカムコア21Aの内部に浸入した海水は、スロット(連通部)210を介して周方向の他端から中空セル211内を徐々に満たしていく。
ここで、内側コアスプライス部23Aおよび外側コアスプライス部23Bには、図10(A)に模式的に示すように、いずれもコアスプライス開口部231が設けられている。また、外側ハニカムコア21Bでは、フェアリング片結合部111となる端部側面には、浸水排気用開口部25Bが設けられている。フェアリング片結合部111は、開放端であるパネル端部26と、このパネル端部26に取り付けられる分離機構ハウジング31とで構成されており、浸水排気用開口部25Bは、分離機構ハウジング31に形成されている。
前記の通り、海水は、内面中央部113に位置する浸水排気用開口部25Aから、内側ハニカムコア21の内部に徐々に浸入する。それゆえ、図10(A)においてブロック矢印E2に示すように、内側ハニカムコア21Aの内部からコアスプライス開口部231を介して外側ハニカムコア21Bに向かって空気が移動し、最終的に、開放端(周方向の一端)であるパネル端部26を介して浸水排気用開口部25Bから空気が排気(排出)される(図3、図4、図5(B)および図6も参照)。
また、内側コアスプライス部23Aには、コアスプライス開口部231が設けられているので、互いに接合している内側ハニカムコア21A同士の内部も、双方向のブロック矢印E1に示すように、海水が行き来可能となっている。それゆえ、例えば海面に浮遊する物体によって、一方の内側ハニカムコア21Aの浸水排気用開口部25Aが塞がれたとしても、他方の内側ハニカムコア21Aの浸水排気用開口部25Aからコアスプライス開口部231を介して海水が導入可能となる。
なお、図10(A),(B)では、コアスプライス部23に設けられる空隙部としてコアスプライス開口部231を例示している(図8(A),(B)参照)。しかしながら、空隙部はこれに限定されず、貫通パイプ部材233(図8(C)参照)であってもよいし、他の構成であってもよい。
一方、図10(B)に示すように、フェアリング片110が内面を下側に向けた状態(収納空間を下方の海面に向けた状態、凸状態)で海面に着水すれば、ブロック矢印Aに示すように、フェアリング片110のフェアリング片結合部111が海水中に浸ることになる。それゆえ、フェアリング片結合部111に設けられた浸水排気用開口部25Bから外側ハニカムコア21Bの内部に海水が浸入する。
前述したように、ハニカムコア21を構成する複数の中空セル211にはスロット(連通部)210が設けられているので、スロット(連通部)210を介して周方向の一端から中空セル211内を徐々に海水で満たしていく。中空セル211が海水で満たされていくときにはスロット(連通部)210を介して中空セル211内の空気が排気される。さらに、外側ハニカムコア21Bと内側ハニカムコア21Aとの接合部である外側コアスプライス部23Bには、前記の通り、空隙部としてのコアスプライス開口部231が設けられている。それゆえ、外側ハニカムコア21Bの内部が徐々に海水で満たされていくに伴って、外側ハニカムコア21Bの内部の空気は、コアスプライス開口部231から内側ハニカムコア21Aに排気される(ブロック矢印E3)。
内側ハニカムコア21Aの空気は、内面中央部113の浸水排気用開口部25Aから外部に排気される(ブロック矢印B)ので、最終的には、外側ハニカムコア21Bおよび内側ハニカムコア21Aの内部の空気は、浸水排気用開口部25Bから見て最終的に周方向の他端に位置する浸水排気用開口部25Aから排気され、これらハニカムコア21の内部は海水に置き換えられることになる。なお、前記の通り、内側コアスプライス部23Aにもコアスプライス開口部231が設けられているので、内側ハニカムコア21A同士の間でも、互いに内部の空気の行き来が可能となっている(ブロック矢印E4)。
このように、コアスプライス部23の接着剤層33にコアスプライス開口部231のような空隙部が設けられることで、互いに接合されたハニカムコア21同士の間では、互いの中空セル211同士が連通可能となっている。それゆえ、例えば、内面中央部113の浸水排気用開口部25Aのように、フェアリング片110を構成する一部のハニカムコア21のみに対して海水が浸入しても、空隙部を介して隣接するハニカムコア21に海水を浸入させることができ、また、ハニカムコア21の内部の空気も海水の浸入に合わせて外部に排気されることになる。
また、フェアリング片110に設けられる浸水排気用開口部25A,25Bは、いずれもフェアリング片110を構成するハニカムパネル20の内部(ハニカムコア21)に連通している。そのため、フェアリング片110が凹状態で海面に着水しても凸状態で海面に着水しても、これら浸水排気用開口部25A,25Bとコアスプライス部23に設けられる空隙部とによりフェアリング片110の内部(ハニカムコア21を構成する中空セル211内部)を空気から海水に良好に置換することができる。その結果、海上に着水したフェアリング片110を円滑に水没させることができる。
以上のように、本発明に係るペイロードフェアリングでは、フェアリング片は、複数枚のハニカムコアを接着剤層により接合したものを基材とするハニカムパネルにより構成され、ハニカムコアには、当該ハニカムコアを構成する複数の中空セル同士を互いに連通するスロットが設けられ、接着剤層には、接合されたハニカムコア同士の間で、互いの中空セル同士を連通可能とする空隙部が設けられている。
それゆえ、接合されるハニカムコアの間で相互に透水および排気が可能となるため、浸水排気用開口部の数が少なくても、フェアリング片(ハニカムパネル)を構成する複数のハニカムコア全体に海水を導入することができる。また、浸水排気用開口部の一部が水面に着水していれば、当該ハニカムコアに海水が導入できるだけでなく、隣接する他のハニカムコアにも海水を導入することができる。その結果、フェアリング片を効果的に浸水させることができる。さらに、隣接するハニカムコアの間で連続的に透水および排気が可能となることから、フェアリング片をより迅速に水没させることができる。
なお、本発明は前記実施の形態の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態や複数の変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。