JP2016027288A - 熱伝導率が高く再利用可能な熱防護システム - Google Patents

Abstract

【課題】加熱効果及び高温に耐えることができる輸送手段の外板を保護する手段を提供する。【解決手段】熱伝導率が高く再利用可能な熱防護システム１００及び方法が提示されている。多孔金属外板１１０は露出面１５４と非露出面１５６とを備え、冷却液容器１４６は非露出面１５６に結合したパーホレーション１１８と円錐形の流れ制御ポペット弁１１６を備える。円錐形の流れ制御ポペット弁１１６は、多孔金属外板１１０の温度に応じて冷却液容器１４６から多孔金属外板１１０までの冷却液１２６の流れを調整する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、概して熱防護に関する。さらに具体的には、本発明の実施形態は熱伝導率が高い熱防護システムに関するものである。

大気中を移動する輸送手段は、摩擦等の加熱効果の影響を受ける。輸送手段の外板は概して、これらの加熱効果とこの効果による高温に耐える高温材料を含む。高温材料は概して、変則性に弱く、保守サービスに多大な時間がかかる耐荷重性の高温構造物である。

熱伝導率が高く再利用可能な熱防護システム及び方法が提示されている。多孔外板は、露出外面と非露出面とを備え、冷却液容器は、非露出面と結合したパーホレーション、及び弁を備える。この弁は、多孔外板の温度に応じて、冷却液容器から多孔外板までの冷却液の冷却流を調整する。

このように、本発明の実施形態は、加熱効果及び高温に耐えることができる輸送手段の外板を保護する手段を提供する。

ある実施形態では、熱拡散及び熱防護システムは、多孔外板、冷却液容器、及び弁を備える。多孔外板は、露出外面を備え、冷却液容器は、多孔外板の非露出面と結合したパーホレーションと弁を備える。この弁は、多孔外板の温度に応じて、冷却液容器からパーホレーションを通って多孔外板まで流れる冷却液の冷却流を調整する。

別の実施形態では、熱拡散及び熱防護システムを形成する方法は、パーホレーションを備える冷却液容器を、露出外面を備える多孔外板の非露出面に結合させる。この方法はさらに、弁を、多孔外板の温度に応じて、冷却液容器から多孔外板までの冷却液の流れを調整するように構成する。

さらなる実施形態では、熱拡散及び熱防護システムの操作方法では、多孔外板と結合しているパーホレーションを備える冷却液容器を冷却液で満たす。この方法ではさらに、多孔外板の温度に応じて、弁を用いて、冷却液容器からパーホレーションを通って多孔外板まで流れる冷却液の流れを調整する。

本発明の一態様によれば、熱拡散及び熱防護システムが提供されており、このシステムは、露出外面と非露出面を備える多孔外板と、非露出面と結合する複数のパーホレーションを備える冷却液容器と、多孔外板の温度に応じて、冷却液容器から多孔外板までの冷却液の冷却流を調整するように動作可能な複数の弁を備える。

露出外面から冷却液が排出されるため、有利である。

容器が、非露出面に隣接する容器外壁と、容器外壁に対向する容器内壁を備えるため、有利である。各弁は、複数のパーホレーションの中の一つのパーホレーション内部で移動してパーホレーションを通る冷却液の冷却流を調整するように動作可能な制御ポペットと、冷却流の温度に応じて、制御ポペットを移動させるように動作可能な弁アクチュエータと、容器外壁と容器内壁のうちの一つに一端部において固定されている弁アクチュエータとを備えるのが好ましい。弁アクチュエータは、複数の弁の内の一つの弁を温度に基づいてパーホレーション内部で移動させることにより、冷却流を部分的に遮断するように動作可能であることが好ましい。冷却流は、温度が高いときに増加し、温度が低い時に減少することが好ましい。弁アクチュエータは、柔軟なバイメタルストリップと、形状記憶合金のうちの一つを含むことが好ましい。

多孔外板は、再利用可能であり縮小しないため有利である。多孔外板は、熱防護構造物と結合して、熱防護構造物の熱拡散及び熱防護を可能にすることが好ましい。

本発明のさらなる態様によれば、熱拡散及び熱防護システムを形成する方法が提供されており、この方法は、複数のパーホレーションを備える冷却容器を、露出外面を備える多孔外板の非露出面に結合させることと、複数の弁を、多孔外板の温度に応じて、冷却液容器からパーホレーションを通って多孔外板までの冷却液の冷却流を調整するように構成することとを含む。

この方法はさらに、冷却液を排出するように露出外面を構成することを含むため、有利である。

この方法はさらに、容器外壁を非露出面に隣接するように、そして容器内壁を容器外壁に対向するように構成することを含むため、有利である。この方法はさらに、各弁を、容器外壁と容器内壁のうちの一つに位置決めされる一端部に固定結合された弁アクチュエータを有するように構成することを含むことが好ましい。この方法はさらに、弁アクチュエータを、温度に基づいて複数の弁の内の移動した弁をパーホレーション内で移動させることにより、冷却流を部分的に遮断するように構成することを含むことが好ましい。

本発明のさらに別の態様によれば、熱を拡散させ熱防護を可能にする方法が提供されており、この方法は、多孔外板と結合する複数のパーホレーションを備える冷却液容器を冷却液で満たすことと、多孔外板の温度に応じて、冷却容器からパーホレーションを介して多孔外板まで流れる冷却液の冷却流を複数の弁で調整することとを含む。

この方法はさらに、多孔外板の露出外面から冷却液を排出させることを含むため、有利である。

この方法はさらに、温度に基づいて駆動される複数の弁アクチュエータを駆動させることと、駆動された弁アクチュエータによって、パーホレーション内部で弁を移動させることと、弁によって冷却液を部分的に遮断することとを含むため、有利である。

この方法はさらに、温度が高い時に弁を介して冷却流を増加させることと、温度が低い時に弁を介して冷却流を減らすこととを含むため、有利である。

この方法はさらに、多孔外板を熱防護構造物に結合させて、熱防護構造物の熱拡散及び熱防護を可能にすることを含むため、有利である。この方法はさらに、航空宇宙輸送手段が大気圏再突入する際に、熱を拡散させて熱防護構造物の熱防護を可能にすることによって、熱防護構造物を備える航空宇宙輸送手段を熱防護することを含むことが好ましい。

この「発明の概要」は、以下の「発明を実施するための形態」で詳細に記載される概念を選択し、単純な形態で紹介するために提供されている。この概要は、主張する主題の重要な特色、又は基本的特徴を識別するためのものではなく、主張する主題の範囲を決定しやすくするのに使用するためのものでもない。

本発明の実施形態に対する理解は、添付図面と併せて後述の詳細な説明及び特許請求の範囲を参照することにより深めることができる。添付図面全体を通して、同様の参照番号は類似の要素を指している。図面は、本開示の広さ、範囲、規模、又は適用性を限定することなく、本開示の理解を促すために提供される。図面は必ずしも原寸に比例していない。

本発明の一実施形態による、熱伝導率が高く再利用可能な例示の熱防護システムの断面図である。 本発明の実施形態による、交互の流れを調整する弁を示す、図１の熱伝導率が高く再利用可能な例示の熱防護システムの一部の断面図である。 本発明の一実施形態による、アレイパターンに分散した流れ調整弁を示す、熱伝導率が高く再利用可能な熱防護システムの断面図及び上面図である。 本発明の一実施形態による熱伝導率が高く再利用可能な熱防護システムの例示の操作プロセスを示す図である。 本発明の一実施形態による熱伝導率が高く再利用可能な熱防護システムの形成プロセスを示す図である。

以下の詳細な説明は本来的に実施例であり、開示内容又は開示内容の実施形態の応用並びに使用を限定するものではない。特定の装置、技術、及び応用の説明は実施例としてのみ提供されている。本明細書に記載された実施例への修正は当業者には容易に明らかとなるものであり、本明細書に規定された一般的原理を本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、その他の実施例及び用途に適用することができる。本発明の範囲は請求項と一致するものであり、本明細書に記載され示された実施例に限定されない。

本発明の実施形態は、本明細書において、機能的及び／又は論理的ブロック構成要素及び様々な処理ステップの観点から記載される。当然ながら、上記ブロック構成要素を特定の機能を実施するように構成された任意の数のハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェア構成要素によって実現することが可能である。説明を簡潔にするために、熱伝導、熱駆動、及び本明細書に記載されるシステムの他の機能的態様（並びにシステムの個々の動作構成要素）に関する従来技術及び構成要素については、本明細書では詳細に記載しない。加えて、当業者であれば、本発明の実施形態が、様々なハードウェア及びソフトウェアと併せて実施されること、並びに、本明細書に記載される実施形態が本発明の例示的実施形態にすぎないことを理解するであろう。

本開示の実施形態は、非限定的な用途、すなわち、輸送手段の熱防護との関連で本明細書に記載されている。本発明の実施形態はしかしながら、上記の輸送手段の熱防護の用途に限定されるものではなく、本明細書に記載された技術をその他の用途に用いることもできる。例えば非限定的に、実施形態を科学システム、兵器システム、炉、窯、オートクレーブ、又はその他の用途に適用することができる。輸送手段は、例えば非限定的に、有人輸送手段、無人輸送手段、宇宙機、惑星突入プローブ用途、打上げ機、及び高温環境において操作されるその他の輸送手段を含む。

本明細書を読んだ当業者には明らかであるように、後述は、本発明の実施例及び実施形態であり、これらの実施例における動作に限定されない。他の実施形態が利用可能であり、本発明の例示的実施形態の範囲から逸脱することなく構造的変更を加えることができる。

本発明の実施形態は、頑丈で（変則性に対して耐性がある）、最小限の修理で再利用可能な、軽量及び柔軟性のある熱防護システムを提供する。さらに、本発明の実施形態は、突入飛行中の、また輸送手段の機体上の位置から位置への、加熱率の変化に対して可変であり、追随するものである。さらに、実施形態は、下側及び横面（例：加熱率がさらに低下したウェーク領域の上面）等の加熱率の低い領域に適用することができる。加えて、実施形態は、高い揚抗比（Ｌ／Ｄ）と、軌道周回のためのエアブリージング用途の両方に要求される曲率半径が小さい（尖った）形状を含む前縁及び淀み点領域等の前縁及び淀み点領域に適用可能でありうる。

図１は、本発明の実施形態による例示の熱伝導率が高く再利用可能な熱防護システム１００の断面図である。システム１００は、冷却液マニホルド１３４及び／又は冷却液フィードライン１３６によって互いに結合した複数の外板構造物１０８を備える。冷却液１２６の冷却流１３８を、冷却液フィードライン１３６に、そして外板構造物１０８に導入する。外板構造物１０８は、冷却流１３８を冷却液マニホルド１３４を介して互いに対して分配する。冷却流１３８を次に、冷却液の蒸気１３０を介して外板構造物１０８を通して排出させて、外板構造物１０８を冷却し、輸送手段１０２を保護する。冷却液１２６は例えば非限定的に、水、空気、フッ化炭素、炭化水素、液体窒素、液体水素、液体酸素、液体空気、又はその他の冷却液を含む。

外板構造物１０８は、多孔金属外板１１０（多孔外板）、冷却液容器１４６、及び複数の流れ調整弁１１２を備える。例えば輸送手段の軌道からの再突入中、超音波飛行中、又は極超音速飛行中に遭遇する気流１０４等の高速気流により、外板構造物１０８に対する空力加熱効果が起こる。上記の外板構造物１０８に対する空力加熱は例えば、最高摂氏１０００度を超える温度を含む。外板構造物１０８はしたがって、上記の空力及びその他の加熱効果、及び結果的な高温に耐える必要がある。

外板構造物１０８は、組み立て中等にシール１５２を介して別の外板構造物１０８と結合する。シール１５２は、気流１０４の熱から輸送手段１０２の内部１０６を保護する。第２シール１５８を使用して、気流１０４の熱から輸送手段１０２の内部１０６をさらに保護することができる。シール１５２と第２シール１５８はそれぞれ、例えば非限定的に、スナップ式シール、ガスケット、シーラント、接着材、Ｏリング、又はその他の好適なシールを含む。スナップ式シールは、例えば非限定的に、外板構造物１０８等の２つの物体間で接線方向に圧縮されるシール、又はその他のシールを含む。外板構造物１０８はさらに、フランジ１６２を介して別の外板構造物１０８と結合される。フランジ１６２はさらに、気流１０４の熱から輸送手段１０２の内部１０６を保護する。

多孔金属外板１１０（多孔外板）は、非限定的に、高温合金の金属粒子の集塊、焼結／多孔金属パウダー、オープンセル金属フォーム、多孔非金属、多孔セラミック、多孔複合物、又はその他の多孔構造物等の多孔構造物及び／又は材料を含む。多孔金属外板１１０は、輸送手段１０２等の熱防護構造物を覆うことができる。多孔金属外板１１０は、非露出面１５６と、輸送手段１０２の外側の気流１０４にさらされる露出面１５４を備える。非露出面１５６は、冷却液容器１４６の容器外壁１４２と結合している。多孔金属外板１１０は、加熱により冷却液の蒸気１３０を介して蒸発し、露出面１５４を通って排出される冷却液１２６で充填される。

冷却液容器１４６は、冷却液１２６を含む。冷却液容器１４６は、容器外壁１４２、容器内壁１４４、容器外壁１４２上の複数のパーホレーション１１８、及びパーホレーション１１８を通って多孔金属外板１１０まで流れる冷却液１２６の冷却流１３８を制御する流れ調整弁１１２を備える。冷却液容器１４６はさらに、容器外壁１４２と容器内壁１４４との間を構造的に支持する一又は複数の支持構造物１６０を備える。

流れ調整弁１１２は、冷却液容器１４６の冷却液１２６の温度に応じて受動的に作動し、パーホレーション１１８を通って多孔金属外板１１０へ流れる冷却液１２６の冷却流１３８を制御する。流れ調整弁１１２近辺の冷却液１２６は、流れ調整弁１１２近辺の容器外壁１４２を加熱する多孔金属外板１１０によって加熱される。流れ調整弁１１２は、流体流速度１２８において冷却液１２６の冷却流１３８を制御する自力制御弁を含む。流れ調整弁１１２は、冷却流１３８を多孔金属外板１１０の高温領域に高い流体流速度１２８で供給し、冷却流１３８を多孔金属外板１１０の低温領域に低い流体流速度１２８で供給する。冷却流１３８は、冷却液１２６の温度が高い時に増加し、冷却液１２６の温度が低い時に減少する。複数の流れ調整弁１１２の各流れ調整弁１１２により、流れ調整弁１１２を囲む冷却液１２６の温度に基づいて、冷却液１２６の冷却流１３８がパーホレーション１１８を通って多孔金属外板１１０へ流れることが可能になる。

各流れ調整弁１１２は、弁アクチュエータ１１４及び円錐形の流れ制御ポペット１１６を備える。円錐形の流れ制御ポペット１１６は、複数のパーホレーション１１８の内のパーホレーション１１８内部で移動して、パーホレーション１１８を通る冷却液１２６の冷却流１３８を調整する。冷却流１３８の圧力は、気流１０４の圧力を超えるように構成される。パーホレーション１１８は、例えば非限定的に、円筒形の座部、又は円錐形の流れ制御ポペット１１６と合わせて冷却液１２６の流れを調整するように動作可能なその他の構成を備える。閉位置において、円錐形の流れ制御ポペット１１６はパーホレーション１１８と結合して、冷却液１２６の流れを遮断する。

弁アクチュエータ１１４は、冷却液１２６の温度に応じて、円錐形の流れ制御ポペット１１６を移動させるように動作可能である。弁アクチュエータ１１４による円錐形の流れ制御ポペット１１６の移動１２０は、冷却液１２６の温度の関数である。この関数は、例えば非限定的に、温度の比率、温度の非線形関数、又は冷却液１２６の温度のその他の関数を含む。弁アクチュエータ１１４は、例えば非限定的に、柔軟なバイメタルストリップ、形状記憶合金、又はその他のアクチュエータを含む。

工程において、弁アクチュエータ１１４は、パーホレーション１１８内部で、及び多孔金属外板１１０の流体通路１５０へ円錐形の流れ制御ポペット１１６を移動させて、冷却流１３８を部分的に遮断し、冷却液１２６の温度に基づいて冷却流１３８を制御する。冷却液１２６の温度が高いと、弁アクチュエータ１１４は冷却流１３８を増加させ、冷却液１２６の温度が低いと、弁アクチュエータ１１４は冷却流１３８を減少させる。システム１００は、流れ調整弁１１２で冷却流１３８が効率的に分配されることによって排出冷却システムを実行可能にし、これにより冷却流１３８の流体流速度１２８は多孔金属外板１１０の局所領域の温度に比例するようになる。弁アクチュエータ１１４は、冷却液容器１４６の容器外壁１４２（図２参照）、又は容器内壁１４４（図１参照）のうちの一つの一端において固定される。

流れ調整弁１１２は、例えば非限定的に、約１．２７ｃｍ（０．５インチ）〜約１．５２ｃｍ（０．６インチ）の長さ、及び約０．６４ｃｍ（０．２５インチ）〜約０．７６ｃｍ（０．３インチ）の幅、又は好適な寸法を有する。円錐形の流れ制御ポペット１１６は、例えば非限定的に、約０．２５ｃｍ（０．１インチ）〜約０．３８ｃｍ（０．１５インチ）の長さ、及び約０．６４ｃｍ（０．２５インチ）の直径、又は流れ調整弁１１２の作動に好適な他の寸法を有する。流れ調整弁１１２は、自動製造工程において、冷却液容器１４６の中に接着される。

冷却流１３８は、多孔金属外板１１０を通って流れ、多孔金属外板１１０の露出面１５４の冷却液の蒸気１３０で示すように蒸発し、空力的に誘導された熱を取り去って、熱伝導に対する下流バリアを形成する。流れ調整弁１１２は、冷却液容器１４６と多孔金属外板１１０との間の流体輸送を制御するように構成される。流れ調整弁１１２は、多孔金属外板１１０の下でアレイパターン３０６（図３）に分散している。このように、流れ調整弁１１２は高熱領域においては冷却流１３８の流れ速度を高く、低温領域では流れ速度を低く制御する。

冷却流１３８は、多孔金属外板１１０を通って輸送手段１０２等の熱防護構造物から離れる方向に移動し、多孔金属外板１１０の露出面１５４に向かって温度が上がると蒸発し、加熱された多孔金属外板１１０を冷却し、結果的に生じた冷却液の蒸気１３０により、多孔金属外板１１０の露出面１５４上に追加の熱分離層が形成される。このように、熱防護構造物１０２の熱拡散及び熱防護が可能になる。

冷却液容器１４６は、冷却液フィードライン１３６から冷却液１２６を受け、冷却流１３８を介して冷却液１２６を分配し、冷却液容器１４６の容器外壁１４２と容器内壁１４４との間に冷却液ジャケット容積１３２を形成する。容器外壁１４２と容器内壁１４４は、互いに対向して（冷却液容器１４６の対向する側に）位置決めされる。容器外壁１４２は多孔金属外板１１０と結合し、容器内壁１４４は輸送手段１０２の内部１０６に隣接して位置決めされる及び／又は結合する。

冷却液マニホルド１３４を使用して一又は複数の冷却液容器１４６を結合させて、一又は複数の冷却液容器１４６間の冷却液１２６の冷却流１３８を流す。冷却液マニホルド１３４は、結合部１６４／１６６を介して冷却液容器１４６のうちの一つと結合する。

図２は、本発明の一実施形態による、交互の流れを調整する弁２０２（制御装置弁）を示す、熱伝導率が高く再利用可能な例示の熱防護システム２００（システム２００）の一部の断面図である。システム２００は、システム１００と類似の機能、材料、及び構造物を有する。したがって、共通の特性、機能、及び要素は本明細書に重複して記載していない。

冷却流１３８の効率的な分配は、外板構造物１０８の下の冷却液容器１４６によって行われる。流れ調整弁２０２は、弁アクチュエータ１１４と、円錐形の流れ制御ポペット１１６を備える。弁アクチュエータ１１４は、冷却液容器１４６の容器外壁１４２と結合する。

図３は、本発明の一実施形態による、アレイパターン３０６で分散している流れ調整弁１１２を示す、熱伝導率が高く再利用可能な熱防護システム１００の断面図３０２及び上面図３０４である。

図４は、本開示の一実施形態による熱伝導率が高く再利用可能な熱防護システムを操作するための例示的なプロセス４００の図解である。プロセス４００に関連して行われる様々なタスクは、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、コンピュータ可読ソフトウェア、コンピュータ可読記憶媒体、プロセス方法を若しくは機械的に若しくはこれらを組み合わせて実施するためのコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ可読媒体、又はこれらの任意の組み合わせによって実施されうる。プロセス４００は、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスクなどのコンピュータ可読媒体に記録されてもよく、例えば、コンピュータ可読媒体が保存されているプロセッサモジュールなどのハードウェア及びソフトウェアを備えるコンピュータＣＰＵによってアクセス及び実行可能である。

図示の方法に関して、プロセス４００の以下の説明が、図１〜２に関連して上述した要素に言及する場合がある。いくつかの実施形態では、プロセス４００の一部は、外板構造物１０８、流れ調整弁１１２／２０２、冷却液容器１４６等のシステム１００〜２００の異なる要素によって行われる。流れ調整弁１１２は、流れ調節弁１１２が図１の容器内壁１４４に固定されている実施形態のことであり、流れ調整弁２０２は、流れ調整弁２０２が図２の容器外壁１４２に固定されている実施形態のことである。当然ながら、プロセス４００は任意の数の追加的な又は代替のタスクを含むことができ、図４に示すタスクは図示した順番で行う必要はなく、プロセス４００を本明細書に詳しく記載していない追加の機能性を有する、より包括的な手順又はプロセスに組み込むことが可能である。プロセス４００は、図１〜３に示す実施形態と同様の機能、材料、及び構造物を有しうる。したがって、共通の機構、機能、及び要素は本明細書に重複して記載していない。

プロセス４００は、複数のパーホレーションを備える冷却液容器を、露出外面を備える多孔外板の非露出面に結合させることによって開始される（タスク４０２）。

プロセス４００は、多孔外板の温度に応じて、冷却液容器からパーホレーションを通って多孔外板までの冷却液の冷却流を調整するように複数の弁を構成することによって継続される（タスク４０４）。

プロセス４００は、冷却液を排出するように露出外面を構成することによって継続される（タスク４０６）。

プロセス４００は、容器外壁１４２が非露出面に隣接し、容器内壁１４４が容器外壁１４２と対向するように構成することによって継続される（タスク４０８）。容器外壁は、容器外壁１４２に対向する冷却液容器１４６の側部を含む。

プロセス４００は、容器外壁１４２、及び容器内壁１４４のうちの一つに位置決めされる一端において固定された弁アクチュエータを有するように各弁を構成することによって継続される（タスク４１０）。

プロセス４００は、温度に応じてパーホレーション内部で複数の弁のうちの移動される弁を移動させて冷却流を部分的に遮断するように弁アクチュエータを構成することによって継続される（タスク４１２）。

図５は、本発明の一実施形態による熱伝導率が高く再利用可能な熱防護システムを形成する例示のプロセスを示す図である。プロセス５００に関連して実行される種々のタスクは、機械的に、或いはソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、コンピュータで読込可能なソフトウェア、コンピュータで読込可能な記憶媒体、又はそれらのなんらかの組み合わせにより実行される。プロセス５００は、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスクなどのコンピュータ可読媒体に記録されてもよく、例えば、コンピュータ可読媒体が保存されているプロセッサモジュールなどのコンピュータＣＰＵによってアクセス及び実行可能である。

図示の方法に関して、プロセス５００の以下の説明が、図１〜３に関連して上述した要素に言及する場合がある。いくつかの実施形態において、プロセス５００の一部は、外板構造物１０８、流れ調整弁１１２／２０２、冷却液容器１４６等のシステム１００〜２００の異なる要素によって実行される。当然ながら、プロセス５００は、任意の数の追加の又は代替のタスクを含み、図５に示されるタスクは必ずしも図示の順序で実行されなくともよく、プロセス５００は、本明細書に詳細に記載しない追加の機能性を有するもっと包括的な手順又はプロセスに包含されてもよい。

プロセス５００は、多孔外板と結合した複数のパーホレーションを備える冷却液容器を冷却液で満たすことによって開始される（タスク５０２）。

プロセス５００は、多孔外板の温度に応じて、冷却液容器からパーホレーションを通って多孔外板へ流れる冷却液の冷却流を、複数の弁で調整することによって継続される（タスク５０４）。

プロセス５００は、多孔外板の露出外面から冷却液を排出させることによって継続される（タスク５０６）。

プロセス５００は、温度に基づいて駆動される弁アクチュエータを駆動させることによって継続される（タスク５０８）。

プロセス５００は、駆動される弁アクチュエータによってパーホレーション内部で弁を移動させることによって継続される（タスク５１０）。

プロセス５００は、弁で冷却流を部分的に遮断することによって継続される（タスク５１２）。

プロセス５００は、温度が高いときに弁を介して冷却流を増加させ、温度が低いときは、弁を介して冷却流を減少させることによって継続される（タスク５１４）。

プロセス５００は、多孔外板を熱防護構造物と結合させて、熱防護構造物の熱拡散及び熱防護を可能にすることによって継続される（タスク５１６）。

プロセス５００は、航空宇宙輸送手段の大気圏突入中に、熱を拡散させ、熱防護構造物の熱防護を可能にすることによって、熱防護構造物を備える航空宇宙輸送手段を熱防護することによって継続される（タスク５１８）。

このように、本発明の実施形態は、加熱効果及び高温に耐えることができる輸送手段の外板を保護する手段を提供する。

本明細書で使用される用語及び表現、並びにそれらの変化形は、別途明確な記載がない限り、限定的なものではなく、変更可能なものとして解釈すべきである。その例として、「含む」という表現は、「限定せずに含む」などを意味するものと理解するべきであり、「例」は、議論されるアイテムを説明する事例を提供するために使用されているのであり、その包括的又は限定的なリストではない。「従来の」、「常套的な」、「通常の」、「標準の」、「既知の」、及び同様の意味を有する形容詞は、記載されているアイテムを、所定の時期に限定しているわけでも、ある時期に入手可能であるアイテムに限定しているわけでもなく、利用可能な又は現在既知の又は未来のいずれかの時期における従来技術、常套的技術、通常の技術、又は標準的技術と理解すべきである。

同様に、「及び」でつながったアイテムのグループは、グループ分けにおいてそれらのアイテムの各々、また全てが存在することが要求されると理解すべきではなく、特に明記しない限り、「及び／又は」でつながったものとして理解すべきである。同様に、「又は」でつながったアイテムのグループは、グループ内で相互排他性が要求されると理解すべきではなく、特に明記しない限り、「及び／又は」でもつながったものとして理解すべきである。さらに、本発明のアイテム、要素又は構成要素は単一のものとして記載され主張されているが、単一に限定されることが明記されていない限り、複数のものもそれらの範囲内にあるとして考慮される。一部の事例における「一又は複数の」、「少なくとも」、「限定されないが」などの広義的な用語及び同様の表現の使用は、そのような広義的な表現がない場合に範囲を狭めることを意図している又は範囲を狭めることが必要であるという意味で使用されているのではない。

上述では、互いに「接続」又は「連結」されている要素、ノード、又はフィーチャに言及している。本明細書で使用される「接続された」とは、特に明記しない限り、一つの要素／ノード／機構が別の要素／ノード／機構に必ずしも機械的にではなく、直接結合されている（又は直接連通している）ことを意味する。同様に、特に明記しない限り、「連結した」とは、一つの要素／ノード／機構が別の要素／ノード／機構に、必ずしも機械的にではなく、直接あるいは間接的に連結している（又は直接あるいは間接的に連通している）ことを意味する。このため、図１〜３は要素の例示的な配置構成を示しているが、本発明の実施形態において追加の介在要素、デバイス、機構、又は構成要素が存在しうる。

本明細書で使用される場合、別途明確な記載がない限り、「動作可能」とは、使用又はサービスに使用可能、適用可能、又は準備可能であり、特定用途に使用可能であり、且つ本明細に記載の機能又は所望の機能を実行できることを意味する。システム及びデバイスに関して、「動作可能」という表現は、システム及び／又はデバイスが完全に機能的且つ較正済みであって、起動されると記載の機能を実行するための、適用可能な実施可能要件のための要素を含み、そのような実施可能要件を満たすことを意味する。システム及び回路に関して、「動作可能」という表現は、システム及び／又は回路が完全に機能的且つ較正済みであって、起動されると記載の機能を実行するための、適用可能な実施可能要件のロジックを含み、そのような実施可能要件を満たすことを意味する。

１０２ 輸送手段
１０４ 気流
１０６ 輸送手段内部
１０８ 外板構造物
１１０ 多孔金属外板
１１２ 流れ調整弁
１１４ 弁アクチュエータ
１１６ 円錐形の流れ制御ポペット弁
１１８ パーホレーション
１２０ 円錐形の流れ制御ホポペット弁の移動
１２６ 冷却液
１３０ 冷却液の蒸気
１３２ 冷却ジャケット容積
１３４ 冷却マニホルド
１３６ 冷却フィードライン
１３８ 冷却流
１４２ 容器外壁
１４４ 容器内壁
１４６ 冷却液容器
１５０ 流体通路
１５２ シール
１５４ 露出面
１５６ 非露出面
１５８ 第２シール
１６０ 支持構造物
１６２ フランジ
１６４ 結合部
１６６ 結合部
３０２ 熱防護システムの断面図
３０４ 熱防護システムの上面図
３０６ アレイパターン
４００ プロセス
５００ プロセス

Claims (10)

1. 熱拡散及び熱防護システム（１００）であって、
   露出外面（１５４）と非露出面（１５６）を備える多孔外板（１１０）と、
   前記非露出面に結合した複数のパーホレーション（１１８）を備える冷却液容器（１４６）と、
   前記多孔外板の温度に応じて、前記冷却液容器から前記多孔外板までの冷却液（１２６）の冷却流（１３８）を調整するように動作可能な複数の弁（１１２）と
   を備えるシステム。
2. 前記露出外面（１５４）は前記冷却液（１２６）を排出する、請求項１に記載のシステム（１００）。
3. 前記冷却液容器（１４６）は、前記非露出面（１５６）に隣接する容器外壁（１４２）と、前記容器外壁に対向する容器内壁（１４４）とを備える、請求項１又は２に記載のシステム（１００）。
4. 前記弁（１１２）がそれぞれ、
   複数の前記パーホレーション（１１８）のうちの一つのパーホレーション（１１８）内部で移動して、前記パーホレーションを通る前記冷却液（１２６）の前記冷却流（１３８）を調整するように動作可能な制御ポペット（１１６）と、
   前記冷却流の温度に応じて前記制御ポペットを移動させるように動作可能な弁アクチュエータ（１１４）と
   を備え、前記弁アクチュエータは、前記容器外壁（１４２）と前記容器内壁（１４４）とのうちの一つに一端において固定されている、請求項３に記載のシステム（１００）。
5. 前記弁アクチュエータ（１１４）は、前記温度に応じて、前記パーホレーション（１１８）内部で複数の前記弁（１１２）のうちの一つの弁（１１２）を移動させることにより、前記温度が高い時に前記冷却流（１３８）が増加し、前記温度が低い時に前記冷却流が減少するように前記冷却流を部分的に遮断するように動作可能である、請求項４に記載のシステム（１００）。
6. 前記多孔外板（１１０）が熱防護構造物に結合され、これにより前記熱防護構造物の熱拡散及び熱防護が可能になる、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシステム（１００）。
7. 熱拡散及び熱防護システム（１００）を形成するプロセス（４００）であって、
   複数のパーホレーション（１１８）を備える冷却液容器（１４６）を、露出外面（１５４）と非露出面を備える多孔外板（１１０）の非露出面（１４５）に結合させる（４０２）ことと、
   前記多孔外板の温度に応じて、前記冷却液容器から前記パーホレーションを通って前記多孔外板までの冷却液（１２６）の冷却流（１３８）を調整するように、複数の弁（１１２）を構成する（４０４）ことと
   を含む方法。
8. 前記冷却液（１２６）を排出するように前記露出外面（１５４）を構成する（４０６）ことをさらに含む、請求項７に記載のプロセス（４００）。
9. 容器外壁（１４２）が前記非露出面（１５６）に隣接し、容器内壁（１４４）が前記容器外壁に対向するように構成する（４０８）ことをさらに含む、請求項７又は８に記載のプロセス（４００）。
10. 前記弁（１１２）をそれぞれ、前記容器外壁（１４２）と前記容器内壁（１４４）のうちの一つに位置決めされた一端に固定結合された弁アクチュエータ（１１４）を有するように構成する（４１０）ことをさらに含む、請求項９に記載のプロセス（４００）。

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