JP2003003907A - インナー・ケースとアウター・ケースとの分離手段を備えたロケット推進装置 - Google Patents

インナー・ケースとアウター・ケースとの分離手段を備えたロケット推進装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造ができるだけ簡単で、とくに個々のユニ
ットの最適化にわずかな手間しか必要としないロケット
推進装置を提供すること。 【解決手段】 インナー・ケース１がアウター・ケース
２に対し間隔を取って配置され、インナー・ケース１が
燃焼室６を形成し、燃焼室６からの推進剤噴出に適合さ
れた輪郭を備えて、燃焼室スロート部９形成のためのく
びれを有する。このアウター・ケース２はインナー・ケ
ース１の輪郭と異なる輪郭を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はアウター・ケースと
インナー・ケースを備えるロケット推進装置に関し、イ
ンナー・ケース（ライニングともいう）はアウター・ケ
ースに対して間隔を取って配置されて燃焼室を形成し、
燃焼室から推進剤を噴出するのに適した輪郭を備え、燃
焼室スロート部を形成するくびれを有する。
【０００２】
【従来の技術】アウター・ケースとインナー・ケースか
らなる構造を持つロケット推進装置は、以前から従来の
技術により知られている。これについてはたとえばＤＥ
１９９０１４２２が挙げられる。このようなロケット推
進装置の場合、冷却系統を含めることができるインナー
・ケースと、アウター・ケースとが互いに固定結合され
ている。このアウター・ケースはたとえばインナー・ケ
ースに電着被覆することができる。
【０００３】これに対してＵＳ５，８９９，０６０が開
示するロケット推進装置は、インナー・ケースとアウタ
ー・ケースが互いに一定の間隔を置いて配置され同じ輪
郭を示す。この場合ロケット推進装置が運転状態にある
ときは、インナー・ケースがアウター・ケースに押し付
けられるので、アウター・ケースがインナー・ケースを
支持することになる。
【０００４】しかし上記の従来の技術の欠点は、煩瑣な
手間をかけてインナー・ケースとアウター・ケースを互
いに適合させなければならず、したがって燃焼室領域に
変更が必要になった場合、常に構造全体の最適化を行わ
なければならないことである。電着結合または溶接結合
のような、インナー・ケースとアウター・ケースの手間
のかかる結合も必要である。構造の一部が運転によって
損傷すると、通常は推進装置全体がもはや再使用できな
くなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、製造
ができるだけ簡単で、とくに個々のユニットの最適化に
わずかな手間しか必要としないロケット推進装置を得る
ことである。この課題は請求項１の諸特徴により解決さ
れる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によるロケット推
進装置はアウター・ケースとインナー・ケースとを備
え、インナー・ケースはアウター・ケースに対して間隔
を取って配置されている。このインナー・ケースは燃焼
室を形成し、燃焼室から推進剤を噴出するのに適合され
た輪郭を備え、燃焼室スロート部を形成するくびれを有
する。本発明によれば、今回、アウター・ケースはイン
ナー・ケースの輪郭に合致させず、インナー・ケースと
異なる輪郭を有するようになされる。したがってインナ
ー・ケースとアウター・ケースの間の局所的間隔は概し
て一定ではなく、インナー・ケースとアウター・ケース
の輪郭が異なるのに対応して変化する。しかしこのこと
によって問題を生じない。インナー・ケースがアウター
・ケースに（たとえば運転状態において押し付けられる
ことにより）密着することがないようにするからであ
る。インナー・ケースは、運転中に燃焼室に生じる負荷
に対応するに十分なだけの強度を持てばよい。したがっ
てロケット推進装置において、内部負荷を担う構造と外
部負荷を担う構造の間に、広義的な機能上の分離が得ら
れる。
【０００７】したがってインナー・ケースの輪郭に最適
化の必要が生じても、それとは無関係にアウター・ケー
スを配置することができる。たとえばアウター・ケース
に１つの標準型構造を定めれば、１つの推進装置の開発
期間全体を通じて、あるいは推進装置の１つのシリーズ
全体について、その標準型構造を広範囲に一定に維持す
ることができる。これによりロケット推進装置の開発な
いし製造が著しく単純化され、安価に行われる。構造、
素材、寿命、剛性ないし弾性に関する相互影響を十分に
防止した上で、インナー・ケースとアウター・ケースを
最適化することもできる。
【０００８】もう１つのコスト上の最適化は、インナー
・ケースを交換可能なものに形成することによって得ら
れる。インナー・ケースは運転中高温にさらされ、これ
がインナー・ケースの寿命に限界を与える。従来のロケ
ット推進装置の場合、これは自動的に推進装置全体の寿
命に限界を与えていた。しかしインナー・ケースを交換
可能なものに形成し、しかもインナー・ケースとアウタ
ー・ケースの結合をそれに対応して分離可能なものとす
れば、推進装置の残りの構造物を再使用でき、これによ
り推進装置再製造のコストと時間が著しく軽減される。
【０００９】特にインナー・ケースとアウター・ケース
は、インナー・ケースの末端領域でのみ互いに結合する
ようになされる。これによりインナー・ケースとアウタ
ー・ケースの配置に最大限の自由度が得られ、他面では
インナー・ケースとアウター・ケースの必要な結合箇所
を最小限に減じることができる。
【００１０】インナー・ケースとアウター・ケースの間
で熱負荷を補償するために、インナー・ケースを一方の
末端領域でアウター・ケースに固定的に結合し（交換可
能なインナー・ケースの場合は動かないように結合する
が、分離可能とする）、他方の末端領域では長手方向に
移動可能に取り付けられる。
【００１１】すでに述べたように本発明の場合、アウタ
ー・ケースに１つの標準型構造を選択し、その構造が燃
焼室の特定の輪郭に依存しないものとすることができ
る。この標準型構造は、ジオメトリー的に非常に単純な
形状を広く選択できる。こうして特にアウター・ケース
が、ほぼパイプ状の輪郭を持つようにすることができ
る。これによりアウター・ケースはほぼインナー・ケー
スを囲むハウジングを形成し、このハウジングの中にイ
ンナー・ケースが配置される。ほぼパイプ状とは、ある
一部の領域で、特にインナー・ケースとアウター・ケー
スが互いに結合されている領域で、アウター・ケースの
輪郭がインナー・ケースの輪郭に近似することがあるこ
とを意味する。したがってアウター・ケースは燃焼室の
開口している方の末端領域で広がる。燃焼室スロート部
から下流のこの領域では、燃焼室はインナー・ケースと
同様に流れの方向に広がっている。これによりこの領域
におけるアウター・ケースとインナー・ケースの結合を
容易に行えるようにすることができる。
【００１２】燃焼室の高温に耐えられるように、インナ
ー・ケースに冷却系統を組み込むことができる。インナ
ー・ケースを対応する高耐熱素材製、とくにセラミック
ス製とすることもできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】１つの特別な実施形態について、
下記に図１により説明する。
【００１４】図１に示すロケット推進装置は燃焼室６を
備え、この燃焼室６はインジェクション・ヘッド３によ
り区切られている。燃焼室６のもう一方の末端は燃焼室
スロート部９に向かい、燃焼室６に沿って膨張ノズル８
へと開通している。燃焼室６の輪郭はインナー・ケース
１の輪郭で決まり、このインナー・ケース１は、冷却路
を備えるここには図示しない冷却系統を含むが、この冷
却系統は従来の技術によって原理的に知られているもの
である。インナー・ケース１の冷却系統用の冷却剤は、
供給路７から供給される。このインナー・ケース１はと
くに推進装置に生じる内部負荷を担う。そのほかアウタ
ー・ケース２を設けるが、これは推進装置に作用する外
部負荷を担うものとする。インナー・ケース１は、高耐
熱材料製、特にセラミック製なるものから構成すること
ができる。
【００１５】図１に明らかに示すように、インナー・ケ
ース１はアウター・ケース２からほぼ完全に分離されて
いるだけでなく、異なる輪郭を持つ。インナー・ケース
１の輪郭は燃焼室６の特殊な要件に適合されており、特
にこの輪郭により推進剤の最適な噴出流れが得られ、こ
の推進剤はインジェクション・ヘッド３によって噴射さ
れた後、燃焼室６で燃焼される。特に燃焼室スロート部
９を形成するために輪郭のくびれを設けており、このス
ロート部９によって燃焼室における十分な圧力状態が得
られる。これに対してアウター・ケース２はジオメトリ
ー的に非常に単純な輪郭を持ち、広い領域にわたってパ
イプ状の輪郭を示す。したがってこのアウター・ケース
２は一種の標準型ハウジングに相当することになり、燃
焼室６の特殊な要件に適合させる必要はほとんどない。
燃焼室スロート部９以後の下流領域においてのみ、すな
わちインナー・ケース１の下端５に隣接する領域におい
てのみ、アウター・ケース２は輪郭を広げる。これはイ
ンナー・ケース１とアウター・ケース２の輪郭をこの領
域５で互いに接近させるのに役立ち、インナー・ケース
１とアウター・ケース２の固定的な、しかし分離可能な
結合を、この領域に設けることができる。インナー・ケ
ース１とアウター・ケース２間の固定的な接続は、両ケ
ースの溶着またははんだ付けにより行われ、さらに該接
続にスクリューまたはクランプ接続を供することにより
分離可能な接続とすることができる。インナー・ケース
１とアウター・ケース２のもう１つの結合は、インナー
・ケースのもう一方の末端４の領域に設けられており、
この結合は、アウター・ケース２に、ないしはアウター
・ケース２とインジェクション・ヘッド３との間に配置
された対応する軸受において、インナー・ケース１の長
手方向に移動可能な取り付けによって行われる。長手方
向に移動可能な取り付けは、この他例えば、アウター・
ケース２にスロットを設け、インナー・ケース１の端部
が該スロットをスライド可能に制御されると良い。さら
に該取り付け部をシールするためにエラストマー製また
は金属製の環状リングが、両ケース間に配されて行われ
ると良い。したがって熱負荷が生じても、インナー・ケ
ース１とアウター・ケース２の間で補償することができ
る。
【００１６】したがってインナー・ケース１とアウター
・ケース２は機能的に分離されており、インナー・ケー
ス１とアウター・ケース２が長手方向に広がる広い領域
にわたって互いに明白に間隔を取っている。インナー・
ケース１の末端領域４、５においてのみ、インナー・ケ
ース１とアウター・ケース２の結合が存在する。したが
って両者の最適化を、広範囲にわたって別個に行うこと
ができる。しかもインナー・ケース１は分離可能な結合
を介してアウター・ケース２と結合されており、アウタ
ー・ケース２の輪郭はくびれを持たないので、インナー
・ケース１は磨耗したら交換でき、その際推進装置のそ
のほかの磨耗しにくいコンポーネントは残して再使用で
きる。したがってインナー・ケース１の磨耗によって当
初使用できなくなった推進装置も、インナー・ケース１
を単純に交換することにより、ふたたび運転可能とする
ことができる。これにより推進装置の寿命を簡単かつ安
価な方法で延長できる。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、製造ができるだけ簡単
で、特に個々のユニットの最適化のために、僅かな手間
ですむロケット推進装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるロケット推進装置の断面図であ
る。
【符号の説明】
１ インナー・ケース ２ アウター・ケース ３ インジェクション・ヘッド ４ 末端領域 ５ 末端領域 ６ 燃焼室 ７ 冷却材供給路 ８ 膨張ノズル ９ 燃焼室スロート部

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アウター・ケースとインナー・ケースと
    を備え、インナー・ケースがアウター・ケースに対して
    間隔を取って配置され、インナー・ケースが燃焼室を形
    成し、燃焼室からの推進剤噴出に適合された輪郭を備
    え、燃焼室スロート部を形成するためのくびれを有す
    る、ロケット推進装置において、アウター・ケースがイ
    ンナー・ケースの輪郭と差異がある輪郭を備えることを
    特徴とする、ロケット推進装置。
  2. 【請求項２】 インナー・ケースが交換可能に形成され
    ていることを特徴とする、請求項１に記載のロケット推
    進装置。
  3. 【請求項３】 インナー・ケースとアウター・ケースが
    インナー・ケースの末端領域でのみ互いに結合されてい
    ることを特徴とする、請求項１または２に記載のロケッ
    ト推進装置。
  4. 【請求項４】 インナー・ケースが一方の末端領域でア
    ウターケースと固定的に結合され、他方の末端領域では
    長手方向に移動可能となるように取り付けられているこ
    とを特徴とする、請求項３に記載のロケット推進装置。
  5. 【請求項５】 アウター・ケースがほぼパイプ状の輪郭
    を持つことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一
    項に記載のロケット推進装置。
  6. 【請求項６】 アウター・ケースが燃焼室の開口してい
    る方の末端領域で広がることを特徴とする、請求項５に
    記載のロケット推進装置。
  7. 【請求項７】 インナー・ケースが冷却系統を備えるこ
    とを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載
    のロケット推進装置。
  8. 【請求項８】 インナー・ケースが高耐熱材料製、とく
    にセラミックス製であることを特徴とする、請求項１か
    ら６のいずれか一項に記載のロケット推進装置。
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