特許 6368310 分散型のオードナンスシステム、多段式オードナンスシステム、および関連の方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6368310

(24)【登録日】2018年7月13日

(45)【発行日】2018年8月1日

(54)【発明の名称】分散型のオードナンスシステム、多段式オードナンスシステム、および関連の方法

(51)【国際特許分類】

   F42B 15/36 20060101AFI20180723BHJP

   B64G 1/66 20060101ALI20180723BHJP

   F42C 11/00 20060101ALI20180723BHJP

【ＦＩ】

   F42B15/36

   B64G1/66 B

   F42C11/00

【請求項の数】21

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2015-531309(P2015-531309)

(86)(22)【出願日】2013年9月10日

(65)【公表番号】特表2015-534029(P2015-534029A)

(43)【公表日】2015年11月26日

(86)【国際出願番号】US2013058902

(87)【国際公開番号】WO2014084948

(87)【国際公開日】20140605

【審査請求日】2016年8月31日

(31)【優先権主張番号】13/608,824

(32)【優先日】2012年9月10日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】598174370

【氏名又は名称】オーバイタル・エイティーケイ・インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100140109

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 新次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100075270

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 泰

(74)【代理人】

【識別番号】100101373

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 茂雄

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100119781

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 彰吾

(72)【発明者】

【氏名】デヴリーズ，デレク・アール

(72)【発明者】

【氏名】マドセン，ブレント・ディー

(72)【発明者】

【氏名】ピーターソン，エルドン・シー

(72)【発明者】

【氏名】ジャクソン，ドナルド・エル

(72)【発明者】

【氏名】ソルプ，ウィリアム・ダブリュー

【審査官】 伊藤 秀行

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００３／０１５９６０９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２７７６２０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ４２Ｂ １５／３６

Ｆ４２Ｂ １５／１２

Ｆ４２Ｂ １５／０１

Ｂ６４Ｇ １／６４

Ｂ６４Ｇ １／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のオードナンス(ordnance)コントローラーと、
複数のファイアリング(firing)ユニットと
を含む、分散型のオードナンスシステムであって、
ディスチャージの前に、前記ファイアリングユニットのアーミング及びチャージングの双方に対して、各ファイアリングユニットが、対応するオードナンスコントローラーから、複数の電子的セーフアーム（ＥＳＡ:electronic safe and arm）電力信号を受信するように構成され、
前記複数のオードナンスコントローラーのうちのそれぞれのオードナンスコントローラーは、 前記複数のファイアリングユニットのうちの少なくとも１つのファイアリングユニットに操作可能に連結されており(operably coupled)、
前記複数のオードナンスコントローラーのうちのそれぞれのオードナンスコントローラーは、それに連結されている前記少なくとも１つのファイアリングユニットに、電力信号(power signals)を提供するように構成されており、
前記複数のオードナンスコントローラーのうちのそれぞれのオードナンスコントローラーは、オードナンスイベントの起動(initiation)のために、前記少なくとも１つのファイアリングユニットと通信するように構成されており、
前記複数のオードナンスコントローラーのうちのそれぞれのオードナンスコントローラーは、前記少なくとも１つのファイアリングユニットとの通信を維持する一方、対応するオードナンスコントローラーに対して、手動で、前記複数のＥＳＡ電力信号を切断するように構成される安全プラグを備える、
分散型のオードナンスシステム。

【請求項2】

それぞれのオードナンスコントローラーが、デジタル通信バスを通してそれに連結されている前記少なくとも１つのファイアリングユニットに、操作可能に連結されている、請求項１に記載の分散型のオードナンスシステム。

【請求項3】

前記デジタル通信バスが、コントローラー・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）、イーサネット（登録商標）、ＲＳ４２２、ＲＳ２３２、およびＲＳ４８５からなる群から選択された通信バスプロトコルを有している、請求項２に記載の分散型のオードナンスシステム。

【請求項4】

前記複数のオードナンスコントローラーのうちの少なくとも１つのオードナンスコントローラーが、前記複数のファイアリングユニットのうちの少なくとも１つの追加的なファイアリングユニットに操作可能に連結されている、請求項１から３のいずれかに記載の分散型のオードナンスシステム。

【請求項5】

前記複数のＥＳＡ電力信号および前記デジタル通信バスが、共通のケーブリングの中で提供される、請求項２に記載の分散型のオードナンスシステム。

【請求項6】

前記複数のオードナンスコントローラーが、メインコントローラーからの共通のバスによって、互いに操作可能に連結されている、請求項２に記載の分散型のオードナンスシステム。

【請求項7】

前記共通のバスが、前記メインコントローラーから前記複数のオードナンスコントローラーへ提供される前記複数のＥＳＡ電力信号を含む、請求項６に記載の分散型のオードナンスシステム。

【請求項8】

前記共通のバスが、前記メインコントローラーから前記複数のオードナンスコントローラーへ提供される前記デジタル通信バスを含む、請求項６に記載の分散型のオードナンスシステム。

【請求項9】

前記安全プラグが、前記複数のオードナンスコントローラーのうちの下流の(downstream)オードナンスコントローラーからの前記複数のＥＳＡ電力信号を手動で切断するように構成されており、前記下流のオードナンスコントローラーが、上流のオードナンスコントローラーから、複数のＥＳＡ電力信号を受け取るようにシリアルに結合される、請求項１に記載の分散型のオードナンスシステム。

【請求項10】

前記複数のファイアリングユニットが、複数の高電圧ファイアリングユニットを含む、請求項１から３のいずれかに記載の分散型のオードナンスシステム。

【請求項11】

第１のステージの中の第１のオードナンスイベントの動作を制御するように構成されている第１のオードナンスコントローラー、
前記第１のオードナンスイベントを起動するために、前記第１のオードナンスコントローラーに操作可能に連結されている少なくとも１つの第１のファイアリングユニット、
前記第１のステージから、少なくとも１つの電子的セーフアーム（ＥＳＡ:electronic safe and arm）電力信号を受け取り、前記少なくとも１つの第１のファイアリングユニットとの通信を維持する一方、第１の安全プラグに対する、手動による切断の状態に従って、前記ＥＳＡ電力信号を、前記少なくとも１つの第１のファイアリングユニットに選択的に提供するように構成される第１の安全プラグ、
を含む第１のステージと、
第２のステージの中の第２のオードナンスイベントの動作を制御するように構成されている第２のオードナンスコントローラー、
前記第２のオードナンスイベントを起動するために、前記第２のオードナンスコントローラーに操作可能に連結されている少なくとも１つの第２のファイアリングユニットと、
前記第１のステージから、前記少なくとも１つのＥＳＡ電力信号を受け取り、前記少なくとも１つの第２のファイアリングユニットとの通信を維持する一方、第２の安全プラグに対する手動による切断の状態に従って、前記ＥＳＡ電力信号を、前記少なくとも１つの第１のファイアリングユニットに選択的に提供する、ように構成される第２の安全プラグと、
を含む第２のステージと、
を含む、多段式オードナンスシステム。

【請求項12】

前記少なくとも１つの第１のファイアリングユニットおよび前記少なくとも１つの第２のファイアリングユニットのそれぞれが、前記第１のオードナンスコントローラーおよび前記第２のオードナンスコントローラーのうちのそれぞれの１つによって、個別にアドレス可能である、請求項１１に記載の多段式オードナンスシステム。

【請求項13】

前記第１のオードナンスコントローラーが、多段式フライトビークルの前記第１のステージのためのフライトコントロールを管理するようにさらに構成されている、請求項１１または請求項１２に記載の多段式オードナンスシステム。

【請求項14】

共通のバスアーキテクチャーを介して、前記第１のオードナンスコントローラーおよび前記第２のオードナンスコントローラーに操作可能に連結されているアビオニクス制御システムをさらに含む、請求項１１または請求項１２に記載の多段式オードナンスシステム。

【請求項15】

前記アビオニクス制御システムの近位に位置付けされている電力コントローラーおよびコンディショナーをさらに含み、前記電力コントローラーおよびコンディショナーは、前記第１のオードナンスコントローラーおよび前記第２のオードナンスコントローラーのそれぞれへの少なくとも１つのＥＳＡ電力信号を発生させるように構成されている、請求項１４に記載の多段式オードナンスシステム。

【請求項16】

前記第１の安全プラグに対する手動による切断の状態に従って、前記第１の安全プラグが、前記第２のオードナンスコントローラーの前記第２の安全プラグへ前記少なくとも１つのＥＳＡ電力信号を選択的に提供するようにさらに構成されている、請求項１５に記載の多段式オードナンスシステム。

【請求項17】

多段式オードナンス制御システムを構築する方法であって、
第１の安全プラグを有する第１のステージの少なくとも１つの第１のファイアリングユニットに、第１のオードナンスコントローラーを連結させるステップと、
前記第１の安全プラグが手動で切り離されている状態で、前記第１のステージのコンポーネントをテストするステップと、
前記第１のオードナンスコントローラーおよび第２のオードナンスコントローラーを連結させるステップと、
第２の安全プラグを有する第２のステージの少なくとも１つの第２のファイアリングユニットに、前記第２のオードナンスコントローラーを連結させるステップと、
前記第２の安全プラグが切り離され、かつ、前記第１の安全プラグが接続されている状態で、前記第２のステージのコンポーネントをテストするステップと、
前記第１の安全プラグが接続される際に、及び、前記第１の安全プラグが切り離される際に、前記第１のステージのコンポーネントを監視するステップと、
前記第２の安全プラグが接続される際に、及び、前記第２の安全プラグが切り離される際に、前記第２のステージのコンポーネントを監視するステップと、
を含む、方法。

【請求項18】

前記第１のオードナンスコントローラーおよび前記第２のオードナンスコントローラーを連結させるステップが、前記第２の安全プラグから前記第１の安全プラグへ少なくとも１つの電力信号線を連結させることを含む、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

エネルギー材料の起動を制御するための方法であって、
共通の通信バスを介して、前記エネルギー材料を点火するように構成されている複数のファイアリングユニットに操作可能に連結されている複数のオードナンスコントローラーへ制御信号を送るステップであって、前記制御信号は、アーム(armed)およびチャージ(charged)されることとなる前記ファイアリングユニットに対応するアドレスを含むメッセージを含む、ステップと、
共通の電力バスを介して、通信の継続を許容しつつ、電力信号を手動で切り離すための、相応するオードナンスコントローラーに対応する安全プラグを通じて、前記複数のオードナンスコントローラーへ電力信号を送るステップであって、前記複数のオードナンスコントローラーは、アームおよびチャージされることとなる前記ファイアリングユニットへ電力信号を提供するためにさらに構成されている、ステップと
を含む、方法。

【請求項20】

アームおよびチャージされた後に、前記ファイアリングユニットへ燃焼命令信号(fire command signal)を送るステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。

【請求項21】

前記燃焼命令信号に応答して、前記ファイアリングユニットのエネルギー貯蔵デバイスからイニシエーターへ、エネルギーを解放させるステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

優先権主張
本出願は、「ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤ ＯＲＤＮＡＮＣＥ ＳＹＳＴＥＭ，ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＳＴＡＧＥ ＯＲＤＮＡＮＣＥ ＳＹＳＴＥＭ，ＡＮＤ ＲＥＬＡＴＥＤ ＭＥＴＨＯＤＳ」に関する２０１２年９月１０日に出願された米国特許出願第１３／６０８，８２４号の出願日の利益を主張する。本出願は、「ＨＩＧＨ ＶＯＬＴＡＧＥ ＦＩＲＩＮＧ ＵＮＩＴ，ＯＲＤＮＡＮＣＥ ＳＹＳＴＥＭ，ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ ＳＡＭＥ」という表題の２０１２年９月１０日に出願された米国特許出願第１３／６０８，５７１号に関連する。

【0002】

本開示は、概してオードナンスシステム（ｏｒｄｎａｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍ）に関する。より詳細には、本開示は、個別にアドレス可能な複数のファイアリングユニット（ｆｉｒｉｎｇ ｕｎｉｔ）を制御するための複数のオードナンスコントローラーを有する分散型のオードナンスシステムに関する。

【背景技術】

【0003】

オードナンスシステムは、デバイスまたはシステムの起動（たとえば、デトネーション）のために、エネルギー材料（たとえば、爆発物、火工品、火工品、燃料など）を起動するようにファイアリングユニットを用いることが可能である。そのようなシステムの例は、自動化された兵器システム、ロケットモーターなどのような航空宇宙システム、エアバッグイニシエーター、パラシュートハーネスコネクター、および、他のシステムを含む。電子機器アッセンブリおよびイニシエーター／デトネーターを含有するファイアリングユニットは、下流のエネルギー材料を起動するために利用され得る。エネルギー材料（たとえば、爆発性材料、火工品材料、推進剤、および燃料など）は、様々な異なるタイプのエネルギー（熱的な、化学的な、機械的な、電気的な、または、光学的なエネルギーを含む）を用いて起動され得る。たとえば、火炎点火（たとえば、ヒューズ、もしくは、起爆剤の点火）、衝撃（それは、起爆剤を点火することが多い）、化学的な相互作用（たとえば、反応性流体もしくは活性化流体との接触）、または、電気的な点火によって、エネルギー材料は点火され得る。電気的な点火は、少なくとも２つの方式のうちの１つで起こり得る。たとえば、ブリッジエレメントは、隣接するエネルギー材料の自動点火が起こるまで加熱され得るか、または、隣接するエネルギー材料を直接的に爆発させることによって、ブリッジエレメントが爆発させられ得る。適正な信号構造を提供することは、ファイアリングユニットに火工品または装薬を起動させることが可能であり、それは、次いで、特定のモーターイベントのためにオードナンスデバイスを活性化させることが可能である。これらのモーターイベントは、モーター起動、ステージ分離、スラストベクトル制御の活性化、ペイロードフェアリング放出および分離などを含むことが可能である。

【0004】

従来のオードナンスシステム（たとえば、打ち上げ用ビークル（ｌａｕｎｃｈ ｖｅｈｉｃｌｅ）に用いられるものなど）は、多数の電子部品設計を含む可能性があり、それは、多数の電気的なケーブリングを結果として生じさせる可能性があり、それは、配線（ｒｏｕｔｅ）するのに複雑になる可能性があり、比較的に重くなる可能性がある。結果として、打ち上げ用ビークルの構築の間に、そのような従来のオードナンスシステムを一体化することは、非常に時間がかかり、高価になる可能性がある。

【0005】

加えて、従来のオードナンスシステムは、構築または使用の間に、エンド・ツー・エンド（ｅｎｄ−ｔｏ−ｅｎｄ）の動作システムチェックにつながらない（または、エンド・ツー・エンドの動作システムチェックのために構成されていない）可能性がある。従来のオードナンスシステムをテストすることは、任意の所与の時間の点におけるデバイスの完全な健全性または状況の理解を評価および提供するための内部ビルト・イン・イン（ｂｕｉｌｔ−ｉｎ−ｉｎ）試験というよりも、信頼性要件を満たすために統計的方法に依存する可能性がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本願発明の一実施例は、例えば、分散型のオードナンスシステム、多段式オードナンスシステム、および関連の方法に関する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

一実施形態では、分散型のオードナンスシステムが開示されている。分散型のオードナンスシステムは、複数のオードナンスコントローラーと、複数のファイアリングユニットとを含む。複数のオードナンスコントローラーのうちのそれぞれのオードナンスコントローラーは、複数のファイアリングユニットのうちの少なくとも１つのファイアリングユニットに操作可能に連結されており、それに連結されている少なくとも１つのファイアリングユニットに、電力信号を提供するように構成されており、オードナンスイベントの起動のために、少なくとも１つのファイアリングユニットと通信するように構成されている。

【0008】

別の実施形態では、多段式オードナンスシステムが開示されている。多段式オードナンスシステムは、第１のステージと、第２のステージとを含む。第１のステージは、第１のステージの中の第１のオードナンスイベントの動作を制御するように構成されている第１のオードナンスコントローラーと、第１のオードナンスイベントを起動するために、第１のオードナンスコントローラーに操作可能に連結されている少なくとも１つの第１のファイアリングユニットとを含む。第２のステージは、第２のステージの中の第２のオードナンスイベントの動作を制御するように構成されている第２のオードナンスコントローラーと、第２のオードナンスイベントを起動するために、第２のオードナンスコントローラーに操作可能に連結されている少なくとも１つの第２のファイアリングユニットとを含む。

【0009】

別の実施形態では、多段式オードナンス制御システムを構築する方法が開示されている。方法は、第１の安全プラグを有する第１のステージの少なくとも１つの第１のファイアリングユニットに、第１のオードナンスコントローラーを連結させるステップと、第１の安全プラグが切り離されている状態で、第１のステージのコンポーネントをテストするステップと、第１のオードナンスコントローラーおよび第２のオードナンスコントローラーを連結させるステップと、第２の安全プラグを有する第２のステージの少なくとも１つの第２のファイアリングユニットに、第２のオードナンスコントローラーを連結させるステップと、第２の安全プラグが切り離され、かつ、第１の安全プラグが接続されている状態で、第２のステージのコンポーネントをテストするステップとを含む。

【0010】

別の実施形態では、エネルギー材料の起動を制御するための方法が開示されている。方法は、共通の通信バスを介して、エネルギー材料を点火するように構成されている複数のファイアリングユニットに操作可能に連結されている複数のオードナンスコントローラーへ制御信号を送るステップを含む。制御信号は、アーム（ａｒｍｅｄ）およびチャージ（ｃｈａｒｇｅｄ）されることとなるファイアリングユニットに対応するアドレスを含むメッセージを含む。方法は、共通の電力バスを介して、複数のオードナンスコントローラーへ電力信号を送るステップをさらに含む。複数のオードナンスコントローラーは、アームおよびチャージされることとなるファイアリングユニットへ電力信号を提供するためにさらに構成されている。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】従来のアビオニクス（ａｖｉｏｎｉｃｓ）制御システムおよびオードナンス制御システムを有する多段式ロケットモーターの図である。

【図2】本開示の実施形態による、アビオニクス制御システムおよびオードナンス制御システムを有する多段式ロケットモーターの図である。

【図3】本開示の実施形態による、少なくとも１つのファイアリングユニットを含むオードナンスシステムを含むロケットモーターの切り取り側面図である。

【図4】本開示の実施形態によるオードナンスシステムの概略ダイアグラムである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下の説明では、添付の図面が参照されており、添付の図面には、例証として、本開示の特定の実施形態が示されている。他の実施形態が利用されることが可能であり、本開示の範囲から逸脱することなく変化をさせることが可能である。以下の詳細な説明は、限定する意味でとられるべきでなく、特許請求されている発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびその法律上の均等物だけによって規定されている。

【0013】

そのうえ、示されて説明されている特定の実装形態は、単なる例であり、本明細書で別段の定めがない限り、本開示を機能的なエレメントに実装または分割する唯一の方法として解釈されるべきではない。本開示の様々な実施形態は、多数の他の分割する解決策によって実施され得るということが、当業者にはすぐに明らかになることとなる。

【0014】

以下の説明では、エレメント、回路、および機能は、本開示を不必要に詳細にして分かりにくくしないように、ブロック図の形態で示され得る。追加的に、ブロックの定義、および、様々なブロック同士の間のロジックの分割は、特定の実装形態の例示的なものである。本開示は、多数の他の分割する解決策によって実施され得るということが、当業者にはすぐに明らかになることとなる。情報および信号が、様々な異なる技術および技法のいずれかを使用して表され得るということを、当業者は理解することとなる。たとえば、上記の説明の全体にわたって参照され得るデータ、指令、命令、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁界もしくは磁性粒子、光場もしくは光学的粒子、または、それらの任意の組合せによって表され得る。いくつかの図面は、表示および説明の明確性のために、単一の信号として信号を図示している可能性がある。信号は、信号のバスを表す可能性があり、バスは、様々なビット幅を有する可能性があり、本開示は、単一のデータ信号を含む任意の数のデータ信号の上に実装され得るということが、当業者によって理解されることとなる。

【0015】

本明細書で開示されている実施形態に関連して説明されている様々な例示目的の論理ブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサー、専用プロセッサー、デジタルシグナルプロセッサー（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）もしくは他のプログラマブルロジックデバイス、コントローラー、ディスクリートゲートもしくはトランジスターロジック、ディスクリートハードウェアコンポーネント、または、本明細書で説明されている機能を実行するように設計されているそれらの任意の組合せによって、実装または実行され得る。汎用プロセッサーは、マイクロプロセッサーとすることが可能であるが、代替例では、プロセッサーは、任意の従来のプロセッサー、コントローラー、マイクロコントローラー、またはステートマシンとすることが可能である。汎用プロセッサーは、コンピューター可読媒体の上に保存されている指令（たとえば、ソフトウェアコード）を実行するが、汎用プロセッサーは、専用プロセッサーであると考えられ得る。また、プロセッサーは、コンピューティングデバイスの組合せ（たとえば、ＤＳＰおよびマイクロプロセッサーの組合せ、複数のマイクロプロセッサー、ＤＳＰコアと併用される１つまたは複数のマイクロプロセッサー、または、任意の他のそのような構成など）として実装され得る。

【0016】

また、フローチャート、フローダイアグラム、構造ダイアグラム、またはブロック図として示され得るプロセスの観点から、実施形態が説明され得るということが留意される。プロセスは、シーケンシャルプロセスとして動作行為を説明する可能性があるが、これらの行為の多くは、別のシーケンスで、並列に、または、実質的に同時に実行され得る。加えて、行為の順序は、再配置され得る。プロセスは、方法、機能、手順、サブルーチン、サブプログラムなどに対応することが可能である。そのうえ、本明細書で開示されている方法は、ハードウェア、ソフトウェア、または、その両方の中に実装され得る。ソフトウェアの中に実装される場合には、機能は、１つまたは複数の指令、または、コンピューター可読媒体の上のコードとして、保存または伝送され得る。コンピューター可読媒体は、コンピューターストレージ媒体および通信媒体の両方を含み、１つの場所から別の場所へのコンピュータープログラムの伝達を容易にする任意の媒体を含む。

【0017】

記号表示（たとえば、「第１の」、「第２の」など）を使用して本明細書のエレメントを参照することは、そのような限定が明示的に記述されていない限り、それらのエレメントの量または順序を限定しないということが理解されるべきである。むしろ、これらの記号表示は、２つ以上のエレメント、または、エレメントの例の間を区別する都合の良い方法として本明細書で使用され得る。したがって、第１および第２のエレメントを参照することは、２つのエレメントだけが用いられ得るということ、または、第１のエレメントが、いくつかの様式で第２のエレメントの前に置かれなければならないということを意味していない。加えて、別段の定めがない限り、１組のエレメントは、１つまたは複数のエレメントを含むことが可能である。

【0018】

本開示の実施形態は、様々なタイプの機体（ロケット、衛星、ミサイル、打ち上げ用ビークル、または、他のそのようなデバイスを含む）とともに一体化または利用され得るオードナンスシステムを含み、オードナンスは、様々なオードナンスイベントを起動するために利用される。そのようなオードナンスは、たとえば、点火デバイス、爆発用ボルト（ｅｘｐｌｏｄｉｎｇ ｂｏｌｔｓ）、アクチュエーター、ガス発生器、分離デバイス、圧力均等化および換気デバイス、および、他の同様なデバイスを含むことが可能であり、それらは、以降で、個別におよび集合的に「オードナンス」と称される。

【0019】

図１は、従来のアビオニクス制御システム１１０およびオードナンス制御システム１２０を有する多段式ロケットモーター１００である。オードナンス制御システム１２０は、アビオニクス制御システム１１０と一体化され得、オードナンス制御システム１２０およびアビオニクス制御システム１１０が、一緒に位置付けされるようになっている（それは、楕円形１０１によって示されており、楕円形１０１は、ボックス１０１として拡大され、追加的な詳細を示すことを提供している）。加えて、従来では、オードナンス制御システム１２０およびアビオニクス制御システム１１０は、多段式ロケットモーター１００の個別のステージ１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃから分離されている場所に位置付けされている。たとえば、図１に示されているように、アビオニクス制御システム１１０およびオードナンス制御システム１２０の電子機器は、多段式ロケットモーター１００のコーン１０４の近くに位置付けされている。

【0020】

アビオニクス制御システム１１０は、多段式ロケットモーター１００のためのフライトコントロールを管理するように構成されている。アビオニクス制御システム１１０は、フライトコンピューター１１２、慣性測定ユニット１１４、テレメトリーエンコーダー１１６、および計装シグナルコンディショナー１１８などのような、様々な制御ユニット、センサー、モニタリングシステムなどを含むことが可能である。オードナンス制御システム１２０は、ステージ１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃの様々なオードナンスユニット（図示せず）のための電力および制御を提供するように構成され得る。オードナンス制御システム１２０は、電力およびオードナンスコントローラー１２２、電力リレーボード１２４、およびオードナンスリレーボード１２６を含むことが可能である。アビオニクスバッテリー１１１およびオードナンスバッテリー１２１などのような電源が、アビオニクス制御システム１１０およびオードナンス制御システム１２０の様々なコンポーネントの動作のための電力を提供することが可能である。

【0021】

図１に示されているように、オードナンスユニットのための電力信号１２５および制御信号１２７は、従来では、個別のワイヤーの上に発生させられる。たとえば、それぞれの個別の電力信号１２５は、別々のワイヤーを介して個別のオードナンスユニットに伝送され、個別のオードナンスユニットに電力を提供することが可能である。同様に、それぞれの個別の制御信号１２７は、別々のワイヤーを介して伝送されるアナログ信号とすることが可能であり、個別のコンポーネントに実行方法を指示する。そのような構成は、多段式ロケットモーター１００の様々なステージ１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃの全体にわたる電力分配および制御システムに関する複雑なケーブリング経路を結果として生じさせる可能性があり、それは、実装およびスペーシングの困難性、騒音問題、タイミングオードナンスファイアリングイベントおよび他のイベントに関するタイミングの複雑性、重量問題、発明者によって認識されているとりわけ潜在的な問題を結果として生じさせる可能性がある。

【0022】

図２は、本開示の実施形態による、アビオニクス制御システム２１０およびオードナンス制御システム２２０を有する多段式ロケットモーター２００である。オードナンス制御システム２２０は、アビオニクス制御システム２１０から分離されている（たとえば、多段式ロケットモーター２００の様々なステージ２０２Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃの全体にわたって分散されている）少なくともいくつかのコンポーネントを含むことが可能である。楕円形２０１によって示されているように（それは、ボックス２０１として拡大され、追加的な詳細を示すことを提供している）、アビオニクス制御システム２１０の電子機器は、多段式ロケットモーター２００のコーン２０４の近くに位置付けされている。また、図２に示されているように、オードナンス制御システム２２０に関連付けされているコンポーネントのうちのいくつかは、アビオニクス制御システム２１０とともに、コーン２０４の近くに位置付けされ得る。

【0023】

アビオニクス制御システム２１０は、多段式ロケットモーター２００のフライトコントロールのうちの少なくともいくつかを管理するように構成され得る。アビオニクス制御システム２１０は、フライトコンピューター２１２、慣性測定ユニット２１４、およびテレメトリーエンコーダー２１６などのような、様々な制御ユニット、センサー、モニタリングシステムなどを含むことが可能である。また、アビオニクス制御システム２１０は、図２には具体的に示されていない他のコンポーネント（たとえば、計装シグナルコンディショナー（図１）など）を含むことが可能である。オードナンス制御システム２２０は、ステージ２０２Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃの様々なオードナンスユニット（図示せず）のための電力および制御を提供するように構成され得る。オードナンス制御システム２２０は、電力コントローラーおよびコンディショナー２２２、および、多段式ロケットモーター２００の複数のステージ２０２Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃの間に分散されている複数のステージコントローラー２２４Ａ、２２４Ｂ、２２４Ｃを含むことが可能である。（たとえば、アビオニクスバッテリー２１１、オードナンスバッテリー２２１、およびグランドアンビリカル２０５など）電力コンポーネントが使用され、アビオニクス制御システム２１０およびオードナンス制御システム２２０の様々なコンポーネントの動作のための電力を提供することが可能である。

【0024】

複数のステージ２０２Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃは、第１のステージ２０２Ａ、第２のステージ２０２Ｂ、および第３のステージ２０２Ｃとして、個別に参照され得る。同様に、それぞれのステージに関連付けされた他のコンポーネントは、同様の英数字の記号表示（すなわち、２＃＃Ａ、２＃＃Ｂ、２＃＃Ｃ）によって参照され得る。それぞれのステージ２０２Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃは、１つまたは複数のファイアリングユニット（図示せず）に連結されている自分自身のオードナンスコントローラー２２４Ａ、２２４Ｂ、２２４Ｃを有することが可能であり、１つまたは複数のファイアリングユニットは、それが関連付けされているエネルギー材料を点火するために使用されることが可能である。オードナンスコントローラー２２４Ａ、２２４Ｂ、２２４Ｃは、自分自身のそれぞれのステージ２０２Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃに関連付けされているので、オードナンスコントローラー２２４Ａ、２２４Ｂ、２２４Ｃは、また、本明細書で「ステージコントローラー」と称され得る。

【0025】

ステージコントローラー２２４Ａ、２２４Ｂ、２２４Ｃは、フライトコンピューターに操作可能に連結され、それらの間でデータ通信信号２１３を伝え、また、電力コントローラーおよびコンディショナー２２２に操作可能に連結され、電力信号２２３を受信する。別々の線として示されているが、データ通信信号２１３および電力信号２２３は、共通のバスアーキテクチャーを通して、ステージコントローラー２２４Ａ、２２４Ｂ、２２４Ｃに連結され得る。加えて、いくつかの実施形態では、ステージコントローラー２２４Ａ、２２４Ｂ、２２４Ｃは、電力コントローラーおよびコンディショナー２２２から個別の電力線を通して並列に連結され、その電力信号２２３を受信することが可能である。いくつかの実施形態では、ステージコントローラー２２４Ａ、２２４Ｂ、２２４Ｃは、その電力信号２２３を受信するために取り出されている電力コントローラーおよびコンディショナー２２２から、同じ電力線を通して並列に連結され得る。いくつかの実施形態では、ステージコントローラー２２４Ａ、２２４Ｂ、２２４Ｃは、電力コントローラーおよびコンディショナー２２２からの電力線が通過することが可能な安全プラグ（図示せず）を含むことが可能であり、個別のステージコントローラー（たとえば、第３のステージコントローラー２２４Ｃ）が、それ自身への電力、および、下流にあるステージコントローラー（たとえば、第２のステージコントローラー２２４Ｂ、第１のステージコントローラー２２４Ａ）への電力を無効にすることを可能にする。そのような構成は、図３および図４を参照して、より完全に以下に説明されることとなる。

【0026】

ステージコントローラー２２４Ａ、２２４Ｂ、２２４Ｃは、１つまたは複数のファイアリングユニットに対して、それぞれの電力信号２２５Ａ、２２５Ｂ、２２５Ｃ、および、動作を可能にするための通信データ信号２２６Ａ、２２６Ｂ、２２６Ｃを発生させるようにさらに構成されている。ステージコントローラー２２４Ａ、２２４Ｂ、２２４Ｃは、そのステージの特定のフライトコントロール（たとえば、ステージノズル作動システムのスラストベクトル制御（ＴＶＣ）命令など）を管理するようにさらに構成され、計装データなどを収集することが可能である。結果として、フライトコンピューター２１２は、ステージコントローラー２２４Ａ、２２４Ｂ、２２４Ｃへいくつかの命令を送り、特定のフライトコントロールを起動することが可能であるが、ステージコントローラー２２４Ａ、２２４Ｂ、２２４Ｃは、フライトコントロールをローカルに実装するために、ならびに、情報を収集してフライトコンピューター２１２へ戻すために、プロセッサーを含むことが可能である。したがって、それぞれのステージコントローラー２２４Ａ、２２４Ｂ、２２４Ｃは、フライトコンピューター２１２からの初期命令に応答して、そのステージ２０２Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃに関する様々な機能を制御するために本質的に自律的であることが可能である。いくつかの実施形態では、ステージコントローラー２２４Ａ、２２４Ｂ、２２４Ｃのうちの１つまたは複数は、オードナンス制御機能およびフライトコントロール機能の両方というよりも、オードナンス制御機能だけを実行することが可能である。たとえば、第３のステージ２０２Ｃ（それは、図２では、コーン２０４に取り付けられているステージである）は、そのフライトコントロールを有することが可能であり、そのフライトコントロールは、極めて接近していることに起因してフライトコンピューター２１２によって管理され、本質的に、同じステージの一部である。そのような実施形態では、第３のステージコントローラー２２４Ｃは、他のステージコントローラー２２４Ａ、２２４Ｂよりも簡単な構成を有することが可能であり、一方、いくつかの実施形態では、ステージコントローラー２２４Ａ、２２４Ｂ、２２４Ｃのそれぞれは、同じに構成され得るが、ワイヤリング、または、フライトコンピューター２１２から受信された指令に従って、異なって動作することが可能である。

【0027】

オードナンス制御システム２２０およびアビオニクス制御システム２１０の機能のいくつかを、それぞれのステージ２０２Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃへ分散させることは、従来のシステムに対して利益（たとえば、ワイヤリングの複雑性の低減、安全特徴の改善、ならびに、構築および使用の他の効率など）を提供することが可能である。たとえば、オードナンス制御システム２２０およびアビオニクス制御システム２１０に関連付けされているいくつかの機能を分散させることは、コンポーネントが（および、したがって、その重量も）、コーン２０４の近くの単一の場所に位置付けされるというよりも、多段式ロケットモーター２００の全体にわたって分散されることに貢献することが可能である。結果として、ステージ２０２Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃが使用され、多段式ロケットモーター２００から落下させられると、それに関連付けされた電子機器も落下させられる。また、そのような電子機器は、ステージ２０２Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃとともに落下するので、関連の重量は、もはや、多段式ロケットモーター２００の一部ではなく、その結果は、軌道に到達するペイロード能力の増加、または、モーターの中の推進剤の所与の体積に関する範囲の増加である可能性がある。加えて、分散型の共通のバスアーキテクチャーを有することは、本質的に「プラグアンドプレイ」モジュールであるステージコントローラー２２４Ａ、２２４Ｂ、２２４Ｃを有することによって、初期の構築において追加的な利益を提供することが可能である。以下にさらに議論されることとなるように、ステージ２０２Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃがすべて接続されたときに最後にすべてのワイヤリングが実行されるというよりも、それぞれのステージ２０２Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃは、ステージごとに個別に（たとえば、下部から上へ）配線され得る。

【0028】

ステージコントローラー２２４Ａ、２２４Ｂ、２２４Ｃのそれぞれは、アドレス可能とすることが可能であり、共通のバスの上に命令が与えられると、それぞれのステージコントローラー２２４Ａ、２２４Ｂ、２２４Ｃが命令を受信するとしても、適当なステージコントローラー２２４Ａ、２２４Ｂ、２２４Ｃが、命令に応答するようになっている。データ通信信号２１３は、様々な通信バスプロトコル（たとえば、コントローラー・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）、イーサネット（登録商標）、ＲＳ４２２、ＲＳ２３２、ＲＳ４８５など）を通して通信することが可能である。結果として、ステージコントローラー２２４Ａ、２２４Ｂ、２２４Ｃは、メッセージを送信および受信することが可能であり、メッセージは、使用されるプロトコルに応じて、シリアルにまたは並列に、通信することが可能である。メッセージは、メッセージの優先度、意図するステージコントローラー２２４Ａ、２２４Ｂ、２２４Ｃ、および／または、ファイアリングユニット３３０Ａ、３３０Ｂ、３３０Ｃ（図３）のアドレス、ならびに、伝達されるべき所望のデータまたは命令などのような、情報を含むことが可能である。ステージコントローラー２２４Ａ、２２４Ｂ、２２４Ｃは、必要に応じて、コンピューター、電力分配システム、および、他のマクロシステムにミッションを伝えるために、上流インターフェースを操作するようにさらに構成され得る。

【0029】

図３は、本開示の実施形態による、少なくとも１つのファイアリングユニットを含むオードナンスシステムを含むロケットモーター３００の切り取り側面図である。とりわけ、ロケットモーター３００は、多段式ロケットモーターである。換言すれば、ロケットモーター３００は、複数のステージ３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃを含み、複数のステージ３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃのそれぞれは、それぞれのステージ３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃのためのモーター３１２Ａ、３１２Ｂ、３１２Ｃとして作用する推進剤を含むことが可能である。複数のステージ３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃは、個別に、第１のステージ３０２Ａ、第２のステージ３０２Ｂ、および、第３のステージ３０２Ｃと称され得る。同様に、それぞれのステージ３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃに関連付けされた他のコンポーネントは、同様の英数字の記号表示（すなわち、３＃＃Ａ、３＃＃Ｂ、３＃＃Ｃ）によって参照され得る。

【0030】

それぞれのステージ３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃは、１つまたは複数のファイアリングユニット３３０Ａ、３３０Ｂ、３３０Ｃに連結されている自分自身のオードナンスコントローラー３２４Ａ、３２４Ｂ、３２４Ｃを有することが可能であり、１つまたは複数のファイアリングユニット３３０Ａ、３３０Ｂ、３３０Ｃは、それが関連付けされているエネルギー材料を点火するために使用されることが可能である。たとえば、ファイアリングユニット３３０Ａ、３３０Ｂ、３３０Ｃが使用され、モーター３１２Ａ、３１２Ｂ、３１２Ｃ、フライトの間のそれぞれのステージ３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃの使用の後にステージ３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃを分離させるための分離ジョイント３１４Ａ、３１４Ｂ、３１４Ｃ、他のペイロード解放メカニズム、１つまたは複数のエネルギーデバイス３１６（たとえば、バッテリー、ガス発生器など）、スラスター、スラスト終了イベントのためのメカニズム、弾頭用の爆破用爆薬、または、他の爆破システムなどに関連付けされているエネルギー材料を点火することが可能である。換言すれば、ファイアリングユニット３３０Ａ、３３０Ｂ、３３０Ｃは、様々なオードナンスイベントを起動させるために使用され得る。エネルギーデバイス３１６は、第１のステージ３０２Ａの上に位置付けされているものとして示されている。しかし、そのようなエネルギーデバイス３１６（または、複数のエネルギーデバイス）は、ステージ３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃのいずれか、または、それらの組合せの上に位置付けされ得る。

【0031】

例として、ファイアリングユニット３３０Ａ、３３０Ｂ、３３０Ｃは、高電圧ファイアリングユニット（ＨＶＦＵ）、低電圧ファイアリングユニット（ＬＶＦＵ）、および、エネルギー材料を点火するようにイニシエーターを通電するために使用される他の同様のファイアリングユニットとして構成され得る。ＨＶＦＵの例、および、その関連のコンポーネントは、米国特許出願第１３／６０８，５７１号（それは、本出願と同日に出願され、「Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｆｉｒｉｎｇ Ｕｎｉｔ，Ｏｒｄｎａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓａｍｅ」という表題である）に説明されている。

【0032】

オードナンスコントローラー３２４Ａ、３２４Ｂ、３２４Ｃは、その関連のステージ３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃのためのファイアリングユニット３３０Ａ、３３０Ｂ、３３０Ｃの動作を制御するように構成されているので、それぞれのオードナンスコントローラー３２４Ａ、３２４Ｂ、３２４Ｃも、「ステージコントローラー」と称され得る。加えて、ステージコントローラー３２４Ａ、３２４Ｂ、３２４Ｃは、そのステージ３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃのための特定のフライトコントロールを管理するように構成され得る。たとえば、ステージコントローラー３２４Ａ、３２４Ｂ、３２４Ｃは、スラストベクトル制御（ＴＶＣ）命令を管理し、計装データなどを収集することが可能である。また、いくつかの実施形態では、フライトコントロールは、アビオニクス制御システム（図２）によって制御され得、オードナンスコントローラー３２４Ａ、３２４Ｂ、３２４Ｃが、単に、オードナンスインターフェースユニット（ＯＩＵ）として構成され得るようになっており、オードナンスインターフェースユニット（ＯＩＵ）は、そのステージのためのフライトコントロールの動作をアビオニクス制御システムに任せる。

【0033】

ステージコントローラー３２４Ａ、３２４Ｂ、３２４Ｃは、ステージコントローラー３２４Ａ、３２４Ｂ、３２４Ｃを制御するためのホストとして作用するアビオニクス制御システム（図２）に連結され得る。一般的に、ステージコントローラー３２４Ａ、３２４Ｂ、３２４Ｃは、アビオニクス制御システムから、共通の下流命令、データ処理、および電力分配を受信することが可能である。たとえば、アビオニクス制御システムは、そのファイアリングユニット３３０Ａ、３３０Ｂ、３３０Ｃを燃焼させるための全体的な制御を提供することが可能である。ファイアリングユニット３３０Ａ、３３０Ｂ、３３０Ｃは、アビオニクス制御システムから、ステージコントローラー３２４Ａ、３２４Ｂ、３２４Ｃを通して、個別にアドレス可能および調整可能とすることが可能である。結果として、ステージコントローラー３２４Ａ、３２４Ｂ、３２４Ｃは、共通のバスによってアビオニクス制御システムと連結され得、ファイアリングユニット３３０Ａ、３３０Ｂ、３３０Ｃは、共通のバスによって、そのそれぞれのステージコントローラー３２４Ａ、３２４Ｂ、３２４Ｃと連結され得る。

【0034】

ステージコントローラー３２４Ａ、３２４Ｂ、３２４Ｃのそれぞれは、安全プラグ３１８Ａ、３１８Ｂ、３１８Ｃを含むことが可能である。安全プラグ３１８Ａ、３１８Ｂ、３１８Ｃのそれぞれは、電力信号を手動で切断するように構成され得、ステージコントローラー３２４Ａ、３２４Ｂ、３２４Ｃが、ファイアリングユニット３３０Ａ、３３０Ｂ、３３０Ｃ、および、下流にある他のステージコントローラー３２４Ａ、３２４Ｂ、３２４Ｃに、電力を供給しないことができるようになっている。たとえば、第１の安全プラグ３１８Ａを切り離すことは、第１のステージコントローラー３２４Ａへの電力信号を切断することが可能であり、第１のステージコントローラー３２４Ａが、第１のステージ３０２Ａのファイアリングユニット３３０Ａへ電力を供給することができないようになっている。第２の安全プラグ３１８Ｂを切り離すことは、第２のステージコントローラー３２４Ｂへの電力信号を切断することが可能であり、第２のステージコントローラー３１８Ｂが、第２のステージ３０２Ｂのファイアリングユニット３３０Ｂへ電力を供給することができないようになっている。加えて、第１のステージコントローラー３２４Ａは、第２のステージコントローラー３２４Ｂから下流にあるので、第２の安全プラグ３１８Ｂを切り離すことは、第１のステージコントローラー３２４Ａ（および、関連付けされているファイアリングユニット３３０Ａ）への電力信号をさらに切断することが可能である。したがって、第２の安全プラグ３１８Ｂを切り離すことは、第１の安全プラグ３１８Ａの状況にかかわらず、第１のステージ３０２Ａへの電力に影響を与える。同様に、第３の安全プラグ３１８Ｃを切り離すことは、第３のステージコントローラー３２４Ｃへの電力信号を切断することが可能であり、第３のステージコントローラー３２４Ｃが、第３のステージ３０２Ｃのファイアリングユニット３３０Ｃ、ならびに、下流にある第２のステージコントローラー３２４Ｂおよび第３のステージコントローラー３２４Ｃへ電力を供給することができないようになっている。追加的なステージ（存在する場合には）のためのステージコントローラーは、下流のステージに対して同様の影響を有することが可能である。

【0035】

結果として、ステージコントローラー３２４Ａ、３２４Ｂ、３２４Ｃは、それぞれのステージに関して、プラグアンドプレイ式のデバイスとすることが可能である。分散型のオードナンス制御システムを有する多段式デバイス（たとえば、多段式ロケットモーター３００）を構築するときに、デバイスは、下部から上へ構築およびテストされ得る。たとえば、第１のステージ３０２Ａは、第１の安全プラグ３１８Ａが切り離されている状態で構築され得る。結果として、第１のステージ３０２Ａのコンポーネントは、電力供給源から隔離されることが可能である。コンポーネントは、電力なしで安全にテストされることが可能であり、その後に、第２のステージ３０２Ｂが、第２の安全プラグ３１８Ｂが切り離されている状態で構築され得る。第２の安全プラグ３１８Ｂが切り離されているということは、下流にあるステージ（たとえば、第１のステージ３０２Ａ）への電力も切断しているので、第１の安全プラグ３１８Ａは、電力が提供されていない状態で、第１のステージコントローラー３２４Ａに接続され得る。同様に、第２のステージ３０２Ｂの構築およびテストが完了した後に、第３のステージ３０２Ｃが、第３の安全プラグ３１８Ｃが切り離されている状態で構築およびテストされ得る。第３の安全プラグ３１８Ｃが切り離されているということは、下流にあるステージ（たとえば、第１のステージ３０２Ａ、第２のステージ３０２Ｂ）への電力も切断しているので、第１の安全プラグ３１８Ａおよび第２の安全プラグ３１８Ｂは、電力が提供されていない状態で、第１のステージコントローラー３２４Ａおよび第２のステージコントローラー３２４Ａに接続され得る。したがって、最上ステージコントローラー（たとえば、第３のステージコントローラー３２４Ａ）の安全プラグ（たとえば、第３の安全プラグ３１８Ｃ）は、ステージコントローラー３２４Ａ、３２４Ｂ、３２４Ｃの積層全体に対する手動安全プラグを提供する。

【0036】

そのような積層された構成は、ステージ３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃを構築およびテストする際の容易性を提供することが可能である。その理由は、ワイヤリングは、すべてのステージが構築された後に、完成したロケットモーター３００の全体を通して通されるというよりも、隣接するステージだけに接続される必要があることとなるからである。結果として、ステージ３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃは、下方のステージのための安全プラグの状況に関係なく、個別に処理され得る。加えて、安全プラグ（たとえば、３１８Ａ）は、すべてのステージの最終的な構築においてというよりも、構築の中間点において接続され得るので、下側ステージ（たとえば、３０２Ａ）は、安全プラグ（たとえば、３１８Ａ）のためのアクセス点を必要としないということが可能である。動作時に、ステージ３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃが使い果たされ、フライト中に落下させられるので、そのステージに関連付けされた電力負荷が、残りのステージに影響を与えることなく落下する。

【0037】

図４は、本開示の実施形態によるオードナンスシステム４００の概略ダイアグラムである。オードナンスシステム４００は、オードナンスコントローラー４２４を含むことが可能であり、オードナンスコントローラー４２４は、上記に説明されているように、ステージコントローラーとして構成され得る。加えて、オードナンスシステム４００は、１つまたは複数のファイアリングユニット４３０（たとえば、ＨＶＦＵ）を含むことが可能であり、１つまたは複数のファイアリングユニット４３０は、一般的に、上記に説明されているように構成され得る。図４に示されているように、オードナンスコントローラー４２４は、共通のケーブリング４０２を通して、複数のファイアリングユニット４３０に連結され得る。共通のケーブリング４０２は、電子的なセーフアーム（ｓａｆｅ ａｎｄ ａｒｍ）（ＥＳＡ）電力信号４４０およびロジック電力信号４４２のためのワイヤリングを含むことが可能である。

【0038】

オードナンスコントローラー４２４は、同様に構成されている１つまたは複数の追加的なオードナンスコントローラー（図４には図示せず）に、シリアルに連結され得る（たとえば、積層される）。たとえば、オードナンスコントローラー４２４は、別のオードナンスコントローラー（入力）からＥＳＡ電力信号４４０を受信し、安全プラグ４１８を通してＥＳＡ電力信号４４０を渡し、別のオードナンスコントローラー（出力）へＥＳＡ電力信号４４０を渡すことが可能である。図４を参照して議論されるように、それぞれのオードナンスコントローラー４２４は、多段式ロケットのそれぞれのステージに関連付けされ、それに関連付けされたファイアリングユニット４３０を制御するようになっている。安全プラグ４１８は、ＥＳＡ電力信号４４０を手動で切断するように構成され得、それは、オードナンスコントローラー４２４、ならびに、下流にある他のオードナンスコントローラーへの電力を切断することが可能である。結果として、現在のステージおよび下流のステージのためのファイアリングユニット４３０は、安全プラグ４１８が切り離されている状態で、アームされるか、またはチャージされることはできないということが可能である。

【0039】

図４のオードナンスコントローラー４２４が、第１のステージコントローラー３２４Ａ（図３）である場合には、下流のステージが存在していないので、出力するＥＳＡ電力信号４４０が切断され得る。入力するＥＳＡ電力信号４４０は、第２のステージコントローラー３２４Ｂ（図３）から受信され得る。図４のオードナンスコントローラー４２４が、第３のステージコントローラー３２４Ｃである場合には、出力するＥＳＡ電力信号４４０が、第２のステージコントローラー３２４Ｂに接続され得る。しかし、入力するＥＳＡ電力信号４４０は、先のステージからというよりも、電力コントローラーおよびコンディショナー２２２（図２）から受信され得る。

【0040】

オードナンスコントローラー４２４は、たとえば、アーミングシーケンスの間に制御信号に応答して、ＥＳＡ電力信号４４０の発生を制御するように構成され得る。たとえば、オードナンスコントローラー４２４は、制御ロジック４１０を含むことが可能であり、制御ロジック４１０は、ＥＳＡアーミング電力スイッチ４１３、４１５を含むことが可能であり、ＥＳＡアーミング電力スイッチ４１３、４１５は、アーミングシーケンスに関する所望のタイミングに従って、有効化および無効化され得る。オードナンスコントローラー４２４は、デジタルバスを介して、ファイアリングユニット４３０にデータ信号４５０を伝えるように構成され、ＥＳＡ電力信号４４０を発生させるのに適正な時間を決定するときに、ファイアリングユニット４３０の状況を決定することが可能である。いくつかの実施形態では、ロジック電力信号４４２は、安全プラグ４１８の外側に通すことが可能であり、ファイアリングユニット４３０の制御およびモニタリングユニットが、ＥＳＡ電力信号４４０がないときにも、ファイアリングユニット４３０の中の電圧および電流を監視するように動作することが可能であるようになっている。

【0041】

本明細書で説明されているオードナンスシステムは、電子的な通信システムを有効化することが可能であり、電子的な通信システムは、従来の機械的なセーフアーム、可撓性の密閉導爆線、スルー・バルクヘッド・イニシエーター、ランヤード・プル・イニシエーターなどを交換することが可能である。結果として、複雑性の低減、および、コンポーネントの数の低減が存在し、それは、より低いコスト、より高い信頼性、安全の強化、より低い電力要求、および、ビークル統合の簡単化を、結果としてさらに生じさせることが可能である。多段式ロケットの中で使用されている、分散型のオードナンスシステムが参照されているが、他の実施形態も考えられる。たとえば、分散型のオードナンスシステムは、様々な用途（たとえば、鉱業、掘削、解体など）で用いられることが可能であり、とりわけ、特定の用途に関して異なる領域（すなわち、ステージ）に分散されたオードナンスコントローラーをオードナンスシステムが有することが有益であり得る用途で用いられることが可能である。

【0042】

追加的な非限定的な実施形態は、以下を含む。

【0043】

実施形態１： 複数のオードナンスコントローラーと、複数のファイアリングユニットとを含む、分散型のオードナンスシステムであって、前記複数のオードナンスコントローラーのうちのそれぞれのオードナンスコントローラーは、前記複数のファイアリングユニットのうちの少なくとも１つのファイアリングユニットに操作可能に連結されており、それに連結されている前記少なくとも１つのファイアリングユニットに、電力信号を提供するように構成されており、オードナンスイベントの起動のために、前記少なくとも１つのファイアリングユニットと通信するように構成されている、分散型のオードナンスシステム。

【0044】

実施形態２： それぞれのオードナンスコントローラーが、デジタル通信バスを通してそれに連結されている前記少なくとも１つのファイアリングユニットに、操作可能に連結されている、実施形態１に記載の分散型のオードナンスシステム。

【0045】

実施形態３： 前記デジタル通信バスが、コントローラー・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）、イーサネット（登録商標）、ＲＳ４２２、ＲＳ２３２、およびＲＳ４８５からなる群から選択された通信バスプロトコルを有している、実施形態２に記載の分散型のオードナンスシステム。

【0046】

実施形態４： 前記複数のオードナンスコントローラーのうちの少なくとも１つのオードナンスコントローラーが、前記複数のファイアリングユニットのうちの少なくとも１つの追加的なファイアリングユニットに操作可能に連結されている、実施形態１から３のいずれかに記載の分散型のオードナンスシステム。

【0047】

実施形態５： 前記少なくとも１つのファイアリングユニットが、ディスチャージの前に、前記ファイアリングユニットのアーミングとチャージングの両方を行うために、複数の電子的なセーフアーム（ＥＳＡ）電力信号として、電力信号を受信するように構成されている、実施形態１から４のいずれかに記載の分散型のオードナンスシステム。

【0048】

実施形態６： 前記複数のＥＳＡ電力信号および前記デジタル通信バスが、共通のケーブリングの中で提供される、実施形態５に記載の分散型のオードナンスシステム。

【0049】

実施形態７： 前記複数のオードナンスコントローラーが、メインコントローラーからの共通のバスによって、互いに操作可能に連結されている、実施形態１から６のいずれかに記載の分散型のオードナンスシステム。

【0050】

実施形態８： 前記共通のバスが、前記メインコントローラーから前記複数のオードナンスコントローラーへ提供される前記複数のＥＳＡ電力信号を含む、実施形態７に記載の分散型のオードナンスシステム。

【0051】

実施形態９： 前記共通のバスが、前記メインコントローラーから前記複数のオードナンスコントローラーへ提供される前記デジタル通信バスを含む、実施形態７または実施形態８に記載の分散型のオードナンスシステム。

【0052】

実施形態１０： 前記複数のオードナンスコントローラーのうちのそれぞれのオードナンスコントローラーが、関連のオードナンスコントローラーのための前記複数のＥＳＡ電力信号を切断するように構成されている安全プラグをさらに含む、実施形態５から９のいずれかに記載の分散型のオードナンスシステム。

【0053】

実施形態１１： 前記安全プラグが、前記複数のオードナンスコントローラーのうちの下流のオードナンスコントローラーからの前記複数のＥＳＡ電力信号を切断するように構成されている、実施形態５から１０のいずれかに記載の分散型のオードナンスシステム。

【0054】

実施形態１２： 前記複数のファイアリングユニットが、複数の高電圧ファイアリングユニットを含む、実施形態１から１１のいずれかに記載の分散型のオードナンスシステム。

【0055】

実施形態１３： 第１のステージの中の第１のオードナンスイベントの動作を制御するように構成されている第１のオードナンスコントローラー、および前記第１のオードナンスイベントを起動するために、前記第１のオードナンスコントローラーに操作可能に連結されている少なくとも１つの第１のファイアリングユニットを含む第１のステージと、第２のステージの中の第２のオードナンスイベントの動作を制御するように構成されている第２のオードナンスコントローラー、および前記第２のオードナンスイベントを起動するために、前記第２のオードナンスコントローラーに操作可能に連結されている少なくとも１つの第２のファイアリングユニットを含む第２のステージと、を含む多段式オードナンスシステム。

【0056】

実施形態１４： 前記少なくとも１つの第１のファイアリングユニットおよび前記少なくとも１つの第２のファイアリングユニットのそれぞれが、前記第１のオードナンスコントローラーおよび前記第２のオードナンスコントローラーのうちのそれぞれの１つによって、個別にアドレス可能である、実施形態１３に記載の多段式オードナンスシステム。

【0057】

実施形態１５： 前記第１のオードナンスコントローラーが、多段式フライトビークルの前記第１のステージのためのフライトコントロールを管理するようにさらに構成されている、実施形態１３または実施形態１４に記載の多段式オードナンスシステム。

【0058】

実施形態１６： 共通のバスアーキテクチャーを介して、前記第１のオードナンスコントローラーおよび前記第２のオードナンスコントローラーに操作可能に連結されているアビオニクス制御システムをさらに含む、実施形態１３から１５のいずれかに記載の多段式オードナンスシステム。

【0059】

実施形態１７： 前記多段式オードナンスシステムが、前記アビオニクス制御システムの近位に位置付けされている電力コントローラーおよびコンディショナーをさらに含み、前記電力コントローラーおよびコンディショナーは、前記第１のオードナンスコントローラーおよび前記第２のオードナンスコントローラーのそれぞれへの少なくとも１つの電子的なセーフアーム（ＥＳＡ）電力信号を発生させるように構成されている、実施形態１６に記載の多段式オードナンスシステム。

【0060】

実施形態１８： 前記第１のオードナンスコントローラーが、第１の安全プラグを含み、前記第１の安全プラグは、前記少なくとも１つのＥＳＡ電力信号を受信し、前記少なくとも１つの第１のファイアリングユニットへ前記ＥＳＡ電力信号を選択的に提供するように構成されている、実施形態１７に記載の多段式オードナンスシステム。

【0061】

実施形態１９： 前記第１の安全プラグが、前記第２のオードナンスコントローラーの第２の安全プラグへ前記ＥＳＡ電力信号を選択的に提供するようにさらに構成されている、実施形態１８に記載の多段式オードナンスシステム。

【0062】

実施形態２０： 多段式オードナンス制御システムを構築する方法であって、第１の安全プラグを有する第１のステージの少なくとも１つの第１のファイアリングユニットに、第１のオードナンスコントローラーを連結させるステップと、前記第１の安全プラグが切り離されている状態で、前記第１のステージのコンポーネントをテストするステップと、前記第１のオードナンスコントローラーおよび前記第２のオードナンスコントローラーを連結させるステップと、第２の安全プラグを有する第２のステージの少なくとも１つの第２のファイアリングユニットに、第２のオードナンスコントローラーを連結させるステップと、前記第２の安全プラグが切り離され、かつ、前記第１の安全プラグが接続されている状態で、前記第２のステージのコンポーネントをテストするステップとを含む、方法。

【0063】

実施形態２１： 前記第１のオードナンスコントローラーおよび前記第２のオードナンスコントローラーを連結させるステップが、前記第２の安全プラグから前記第１の安全プラグへ少なくとも１つの電力信号線を連結させることを含む、実施形態２０に記載の方法。

【0064】

実施形態２２： エネルギー材料の起動を制御するための方法であって、共通の通信バスを介して、前記エネルギー材料を点火するように構成されている複数のファイアリングユニットに操作可能に連結されている複数のオードナンスコントローラーへ制御信号を送るステップであって、前記制御信号は、アームおよびチャージされることとなる前記ファイアリングユニットに対応するアドレスを含むメッセージを含む、ステップと、共通の電力バスを介して、前記複数のオードナンスコントローラーへ電力信号を送るステップであって、前記複数のオードナンスコントローラーは、アームおよびチャージされることとなる前記ファイアリングユニットへ前記電力信号を提供するためにさらに構成されている、ステップとを含む、方法。

【0065】

実施形態２３： アームおよびチャージされた後に、前記ファイアリングユニットへ燃焼命令信号を送るステップをさらに含む、実施形態２２に記載の方法。

【0066】

実施形態２４： 前記燃焼命令信号に応答して、前記ファイアリングユニットのエネルギー貯蔵デバイスからイニシエーターへ、エネルギーを解放させるステップをさらに含む、実施形態２３に記載の方法。

【0067】

本開示は、特定の図示されている実施形態を参照して、本明細書で説明されてきたが、開示がそのように限定されていないということを、当業者は、認識および理解することとなる。むしろ、図示および説明されている実施形態に対する多くの付加、削除、および修正が、本開示の範囲から逸脱することなくなされ得る。加えて、本開示の範囲内に依然として包含されていながら、発明者によって考えられるように、一実施形態からの特徴は、別の実施形態の特徴と組み合わせされ得る。最後に、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびその法律上の均等物だけによって規定されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】