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【特許請求の範囲】
ところが無重力に近い状況下では重力差が微弱なため、
【請求項1】流体噴射によってタンク内部の液体推進薬
タンク内推進薬の対流が不活発であるために液温は均一
に流動を誘起するように設けられた噴射口を有する配管
されず、一部に燃焼に適さない高温層が生じる。
と、同配管に加圧流体の供給可能に接続された流体供給
従来の液体ロケットではタンク内推進薬に上記のような
手段とを具備してなることを特徴とする液体ロケットの
高温層が生じてもそれを解消する対策が施されておら
推進薬タンク。
ず、燃焼噴射の安定性に欠ける欠点があった。
【発明の詳細な説明】
この対策として、たとえば、液体推進薬の内部にほぼ同
〔産業上の利用分野〕
質の液体を噴射して対流を生じさせ、推進薬を撹拌させ
本発明は液体ロケットの推進薬タンクに関する。
ることも考えられるが、タンク中心軸に対称な噴射だけ
〔従来の技術〕
では微少加速度下のために液面の変動が大きくなり、高
一般に液体ロケットに用いられる液体酸素(LOX−183°
温のタンク壁に低温の推進薬が接触し、ここからの入熱
C)や液体水素(LH2 −253°C)のような極低温推進薬
によって液温の上昇や蒸発が生じる危険が伴なうという
は、エンジンに供給する際に各々の沸点よりも十分に低
不具合がある。
い温度でないとターボポンプ等で昇圧する時、ガス化し
〔発明が解決しようとする課題〕
てしまい、正常に着火ができなくなる。
上記従来の液体ロケットでは解決すべき次の課題があっ
特公平7−9220
(2)
た。
よってバルブ8を開くと気蓄器9から、加圧されたヘリ
(1)タンク内推進薬に対流不全による高温層が生じ、
ウムガスは噴射円管5に達し、噴射孔6から第4図及び
ロケットの燃焼噴射を不安定にする。
第5図に白抜き矢印で示す向きに噴出する。すると、そ
(2)上記(1)の対策として、タンク内推進薬に軸対
れの伴流として液体水素10内には同時に中央上向きでか
称的な強制対流を引起し、それによって高温層の撹拌を
つ、スパイラル方向の流れが生じる。この流れの向きは
行なおうとすると、液面変動が大きく、推進薬の昇温や
第6図(a)に示すように液体水素10の中央を盛り揚げ
蒸発を誘起する危険がある。
る向きの対流成分と、同図(b)に示すように中央を押
〔課題を解決するための手段〕
し下げる旋回流成分の合成されたものとなり、盛り揚げ
本発明は上記課題の解決手段として、流体噴射によって
と押し下げとが相殺し合って結局、液体水素10の液面は
タンク内部の液体推進薬に流動の誘起するように設けら
平坦のままで対流が果たされ、液体水素10内の高温層の
れた噴射口を有する配管と、同配管に加圧流体の供給可
形成が阻まれる。従って液面変動のために液体水素10が
能に接続された流体供給手段とを具備してなることを特
LH2 タンク1の高温の壁に盛り上って吸熱し、昇温や蒸
徴とする液体ロケットの推進薬タンクを提供しようとす
発の不具合を生じるようなことなく、高温層形成の不具
るものである。
合が解消される。
〔作用〕
上記実施例は液体水素を対流撹拌させる例について説明
本発明は上記のように構成されるので次の作用を有す
したが、撹拌対象は液体水素に限定されるものではな
る。即ち、噴射した流体の運動量によりタンク内部の液
い。又、噴射流体もヘリウムに限定されるものではな
体推進薬に流動を誘起し、それが液体推進薬を撹拌して
く、たとえば不活性ガスN2 やほぼ同等の液体等の流体等
高温層を解消する。
が目的に応じて用いられることがあってもよい。実施例
〔実施例〕
の如く、ヘリウムガスを用いて噴射させた場合は、その
本発明の一実施例を第1図∼第5図により説明する。
気泡内に液体水素が気化することによって液温を低下さ
第1図は液体ロケットのタンク構成の概要を示すもので
せるという好ましい効果を併わせ持つ。
1は液体水素10用のLH2 タンク、2は液体酸素用のLOXタ
〔発明の効果〕
ンク、3はそれらタンクから液体水素10と支燃剤である
本発明は上記のように構成されるので次の効果を有す
液体酸素の供給を受けて燃焼噴射し推力を生むためのノ
る。
ズルである。次に第1図の囲いIIを拡大した第2図にお
(1)タンク内推進薬に流体を噴射することによりタン
いて、LH2 タンク1とLOXタンク2の会合部内側にはそれ
ク内推進薬の流動が誘起され、撹拌が行なわれるため、
ら両方を隔てた二重壁4があり、そのLH2 タンク1側に
有害な推進薬内の高温層形成が解消する。
はブラケットに噴射円管5が環状に設けられている。噴
(2)タンク中心へ集まる流れと、周方向へ旋回する流
射円管5には第4図,第5図に示すように後述するヘリ
れが干渉し合うように適正な吹出し方向を与えることに
ウムガスをLH2 タンク1の中央上方に向って噴射するた
よって、攪拌時における液面の変動を抑制することが可
めの噴射孔6が多数設けられ、ヘリウムガスによって液
能なので、液面の変動による推進薬の昇温や蒸発を伴う
体水素10内に流動を生起させるようになっている。噴射
ことなく高温層形成解消の目的を達することができる。
孔6の出口近傍には噴射の向きを、LH2 タンク1を軸心
方向に見た場合、液体水素10がスパイラル流を生じるよ
うに、斜めに偏向させるための偏向板7が取付けられて
いる。これらの全体の配置関係は第3図に模式的に示す
ように噴射円管5は、LH2 タンク1の底部にあって上方
の極低温ヘリウムの気蓄器9からの配管11にバルブ8を
介して連結されている。なお、12はLH2 タンク1の底部
にあって液体水素10を吸込み、ロケット燃焼室へ供給す
るためのLH2 吸込管である。
次に上記構成の作用について説明する。
遠隔操作又はコンピュータに記憶されたプログラム等に
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のLH2 タンク等の概略構成
図、第2図は第1図の囲いIIの拡大詳細図、第3図は上
記実施例と全体配置との関係位置を示した模式的断面
図、第4図は第3図の噴射円管5の左端近傍の拡大図、
第5図は第4図の平面図、第6図は上記実施例の作用の
説明図である。
1……LH2 タンク、2……LOXタンク、3……ノズル、4
……二重壁、5……噴射円管、6……噴射孔、7……偏
向板、8……バルブ、9……気蓄器、10……液体水素、
11……配管。
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(3)
【第1図】
【第2図】
【第4図】
【第5図】
【第3図】
【第6図】
フロントページの続き
(72)発明者
中川
稔彦
愛知県名古屋市港区大江町10番地
(72)発明者
三菱重
工業株式会社名古屋航空機製作所内
平嶋
秀俊
愛知県名古屋市港区大江町10番地
三菱重
工業株式会社名古屋航空機製作所内