JP2000248994A - ロケットエンジンの推薬加圧装置 - Google Patents
ロケットエンジンの推薬加圧装置Info
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Abstract
き、かつ加圧ガス系統のデバイス類の温度低下を抑制で
き、これにより加圧ガスタンクの容量及び重量を大幅に
低減でき、かつデバイス類のコストを削減できるロケッ
トエンジンの推薬加圧装置を提供する。 【解決手段】 加圧ガスを所定の圧力に調圧して供給す
る調圧弁12と、調圧された加圧ガスをロケットエンジ
ンの燃焼熱で間接加熱する熱交換器14と、加熱された
加圧ガスの温度を所定の温度に調節する温度調節器16
と、温度調節された加圧ガスを推薬タンクに供給する加
圧ガスライン18とを備え、低温(例えば−100℃)
の加圧ガスを所定の温度(例えば100℃)まで加熱
し、加圧ガスの容積をほぼ2倍以上に膨張させ、これを
所定の温度(70〜80℃)に調節して推薬タンクに供
給することにより、従来の半分程度の加圧ガスで推薬を
加圧する。
Description
トに係わり、更に詳しくは、ロケットエンジンの推薬加
圧装置に関する。
進系の全体外形図である。この図において、1はロケッ
トエンジン、2は燃料タンク、3は酸化剤タンク、4は
加圧ガスタンクである。燃料と酸化剤には例えば液化メ
タンと液化酸素が用いられ、これらを約18〜20at
mに調圧した加圧ガス(例えばヘリウムガス)で加圧し
て、エンジン1に供給し燃焼させる。
ロケット推進系では、液体状態の推薬と相違し加圧ガス
を高圧タンク内に保有するため、加圧ガスタンクの容量
及び重量が非常に大きくなり、例えば静止トランスファ
ー軌道へ1t級衛星打上げの場合、約450kg前後を
占めるている。また、調圧加圧式の場合、高圧ガスを約
18〜20atmまで減圧する際に、いわゆる断熱膨張
(ブローダウン効果)により、約−100℃前後の低温
までガス温度が低下することがあり、この低温に耐える
ための弁類などのデバイス類が特殊仕様となり、コスト
増の要因となっている。
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、少な
い加圧ガスで推薬を所定の圧力で加圧でき、かつ加圧ガ
ス系統のデバイス類の温度低下を抑制でき、これにより
加圧ガスタンクの容量及び重量を大幅に低減でき、かつ
デバイス類のコストを削減できるロケットエンジンの推
薬加圧装置を提供することにある。
スを所定の圧力に調圧して供給する調圧弁(12)と、
調圧された加圧ガスをロケットエンジンの燃焼熱で間接
加熱する熱交換器(14)と、加熱された加圧ガスの温
度を所定の温度に調節する温度調節器(16)と、温度
調節された加圧ガスを推薬タンクに供給する加圧ガスラ
イン(18)と、を備えたことを特徴とするロケットエ
ンジンの推薬加圧装置が提供される。
4)により、低温(例えば−100℃)の加圧ガスを所
定の温度(例えば100℃)まで加熱して、加圧ガスの
容積をほぼ2倍以上に膨張させることができる。従っ
て、これを温度調節器(16)で所定の温度(例えば7
0〜80℃)に調節し、加圧ガスライン(18)で推薬
タンクに供給することにより、従来の半分程度の加圧ガ
スで推薬を加圧することができる。
(ブローダウン効果)により、約−100℃前後の低温
までガス温度が低下しても、熱交換器(14)により所
定の温度(例えば100℃)まで加熱するので、加圧ガ
ス系統のデバイス類の使用最低温度を所定の温度に設定
でき、安価な標準使用のデバイス類を使用できコスト低
減が可能となる。
熱交換器(14)は、ロケットエンジンのエンジン壁面
に設置された伝熱管である。この構成により、簡単な構
造で加圧ガスの間接加熱ができ、かつロケットエンジン
の熱負荷を軽減することができる。
器(14)をバイパスするバイパスラインに設けられた
流量調節手段である。この構成により流量調節手段によ
りバイパスラインの流量を調節して、推薬タンクに供給
する加圧ガスの温度を容易に調節することができる。
フィスの組合せ、又は流量調整弁であるのがよい。開閉
弁と流量調整用オリフィスの組合せのバイパスラインを
複数設置することにより、開閉弁の開閉(ON/OF
F)だけできめ細やかな温度調節ができる。また、流量
調整弁を用いることにより、単一の流量調整弁の弁開度
で精密な温度調節ができる。
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。図1は、本発明による推薬加圧装置を備えた調圧加
圧式ロケットの推進系系統図である。この図において、
本発明のロケットエンジンの推薬加圧装置10は、調圧
弁12、熱交換器14、温度調節器16、及び加圧ガス
ライン18を備える。
保管された加圧ガス(例えばヘリウムガス)を所定の圧
力(約18〜20atm)に調圧してエンジン側に供給
する。
ンジン壁面に設置された伝熱管であり、調圧弁12で調
圧された加圧ガスをロケットエンジンの燃焼熱で間接加
熱して所定の温度(例えば100℃)まで加熱する。な
お、熱交換器14は別の構成、例えばプレートフィン型
の熱交換器であってもよい。
14をバイパスする複数のバイパスライン17に設けら
れた開閉弁16aと流量調整用オリフィス16bの組合
せであり、開閉弁16aの開閉(ON/OFF)だけで
きめ細やかな温度調節をするようになっている。なお、
流量調節手段として、単一のバイパスラインに流量調整
弁を備えて、加熱された加圧ガスの温度を所定の温度
(例えば70〜80℃)に調節してもよい。この構成に
より、単一の流量調整弁の弁開度で精密な温度調節がで
きる。
温度調節器16の出口から推薬タンク(燃料タンク2と
酸化剤タンク3)を結ぶラインであり、温度調節された
加圧ガスを推薬タンクに供給してこれを所定の圧力に加
圧するようになっている。
スにより、燃料タンク2及び酸化剤タンク3の燃料と酸
化剤(例えば液化メタンと液化酸素)は、液体状態のま
まエンジン1に供給され、ここで蒸発・燃焼して高温
(例えば約2000℃)の燃焼ガスを噴射し、ロケット
エンジンを推進させる。またこの高温により上述した熱
交換器14(伝熱管)により、加圧ガスが間接加熱され
ると共に、エンジン壁面の熱負荷が低減される。なお、
エンジン1に供給される推薬の一部でエンジンを冷却す
るように構成してもよい。
14により、低温(例えば−100℃)の加圧ガスを所
定の温度(例えば100℃)まで加熱して、加圧ガスの
容積をほぼ2倍以上に膨張させることができる。従っ
て、これを温度調節器16で所定の温度(例えば70〜
80℃)に調節し、加圧ガスライン18で推薬タンクに
供給することにより、従来の半分程度の加圧ガスで推薬
を加圧することができる。
ーダウン効果)により、約−100℃前後の低温までガ
ス温度が低下しても、熱交換器14により所定の温度
(例えば100℃)まで加熱するので、加圧ガス系統の
デバイス類の使用最低温度を所定の温度に設定でき、安
価な標準使用のデバイス類を使用できコスト低減が可能
となる。
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
進系においては、推薬供給に必要な加圧ガスの量を極力
小さくすることで、加圧ガス保管タンクの体積を抑え、
重量面で大きなメリットを得ることができる。すなわ
ち、本発明を調圧加圧方式のロケット推進系に採用する
ことにより、加圧ガス量を約30%程度削減可能であ
る。これをロケットのペイロード重量に換算すると約1
0〜20%(約100〜200kg、静止トランスファ
ー軌道へ1t級衛星打上げの場合)となり、ロケット打
ち上げ能力上大きなメリットとなる。
ブローダウン効果により、最悪−100℃までガス温度
が低下し、低温に耐えるためのデバイス類(弁類など)
の選定が大きなコスト増の要因となっていたが、本発明
の採用により、ガス温度を常温付近にコントロールする
ことが可能になり、低価格の民生品を利用して大幅なコ
ストダウンが期待できる。
加圧装置は、少ない加圧ガスで推薬を所定の圧力で加圧
でき、かつ加圧ガス系統のデバイス類の温度低下を抑制
でき、これにより加圧ガスタンクの容量及び重量を大幅
に低減でき、かつデバイス類のコストを削減できる、等
の優れた効果を有する。
ロケットの推進系系統図である。
図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 加圧ガスを所定の圧力に調圧して供給す
る調圧弁(12)と、調圧された加圧ガスをロケットエ
ンジンの燃焼熱で間接加熱する熱交換器(14)と、加
熱された加圧ガスの温度を所定の温度に調節する温度調
節器(16)と、温度調節された加圧ガスを推薬タンク
に供給する加圧ガスライン(18)と、を備えたことを
特徴とするロケットエンジンの推薬加圧装置。 - 【請求項2】 前記熱交換器(14)は、ロケットエン
ジンのエンジン壁面に設置された伝熱管である、ことを
特徴とする請求項1に記載のロケットエンジンの推薬加
圧装置。 - 【請求項3】 前記温度調節器(16)は、熱交換器
(14)をバイパスするバイパスラインに設けられた流
量調節手段である、ことを特徴とする請求項1に記載の
ロケットエンジンの推薬加圧装置。 - 【請求項4】 流量調節手段は、開閉弁と流量調整用オ
リフィスの組合せ、又は流量調整弁である、ことを特徴
とする請求項3に記載のロケットエンジンの推薬加圧装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11052459A JP2000248994A (ja) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | ロケットエンジンの推薬加圧装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11052459A JP2000248994A (ja) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | ロケットエンジンの推薬加圧装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000248994A true JP2000248994A (ja) | 2000-09-12 |
Family
ID=12915314
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11052459A Pending JP2000248994A (ja) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | ロケットエンジンの推薬加圧装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000248994A (ja) |
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-
1999
- 1999-03-01 JP JP11052459A patent/JP2000248994A/ja active Pending
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