JP2007120333A - Injection pipe of combustor for rocket and combustor for rocket - Google Patents

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満 稲田
Akira Ogawara
彰 小河原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a combustor for a rocket capable of improving combustion efficiency, and capable of improving specific impulse, by forming a finer droplet. <P>SOLUTION: This injection pipe 11 of the combustor for the rocket has an inner cylinder 13 and an outer cylinder 15 having the axis C in common, and injects a liquid oxidizing agent LOx from the inside of the inner cylinder 13, and injects fuel gas GH2 from between the inner cylinder 13 and the outer cylinder 15, and is characterized by arranging a diffusion part 23 between the inner cylinder 13 and the outer cylinder 15 for turning the flowing direction of the fuel gas GH2 outward by a predetermined angle to the axis C. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ロケット用燃焼器に関する。   The present invention relates to a rocket combustor.

一般に、ロケット用燃焼器としては、燃焼チャンバ(Combustion Chamber)とノズル(Nozzle)とを備え、燃焼チャンバには、燃料と酸化剤を噴射する噴射器および噴射された燃料ガス(例えば、水素ガス(GH2))および液体酸化剤(例えば、液体酸素(LOx))が反応して燃焼する燃焼室が備えられたものが知られている(例えば、非特許文献1参照。)。
上述のロケット用燃焼器では、燃料ガスと液体酸化剤とを同軸噴流の状態で噴射し、液体酸化剤を燃料ガスで微粒化、蒸発、燃焼させている。
Generally, a rocket combustor includes a combustion chamber and a nozzle, and the combustion chamber includes an injector for injecting fuel and an oxidant and an injected fuel gas (for example, hydrogen gas ( GH2)) and a liquid oxidant (for example, liquid oxygen (LOx)) are known to be provided with a combustion chamber (for example, see Non-Patent Document 1).
In the rocket combustor described above, the fuel gas and the liquid oxidant are injected in a coaxial jet state, and the liquid oxidant is atomized, evaporated, and burned with the fuel gas.

近年では、ロケット用燃焼器の高効率化要求により比推力の向上がロケット用燃焼器に求められている。
ロケット用燃焼器の比推力を上げるためには、ロケット用燃焼器における燃焼効率の向上が最も重要な要素であり、燃焼効率を向上させるためには微粒化された液体酸化剤の平均粒径を小さくし、粒径分布を均一にすることが重要であることが知られている。
そのため、ロケット用燃焼器において、液体酸化剤の微粒化を促進するさまざまな技術が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2002−266703号公報(第2頁、第5図等) Harrje,D.J.,and Reardon,F.H.,Liquid Propellant Rocket Instability,NASA SP−194,1972,p157
In recent years, due to the demand for higher efficiency of rocket combustors, improvement in specific thrust has been demanded of rocket combustors.
In order to increase the specific thrust of the rocket combustor, the improvement of the combustion efficiency in the rocket combustor is the most important factor, and in order to improve the combustion efficiency, the average particle size of the atomized liquid oxidant is increased. It is known that it is important to reduce the size and make the particle size distribution uniform.
For this reason, various techniques for promoting atomization of a liquid oxidizer in a rocket combustor have been proposed (see, for example, Patent Document 1).
JP 2002-266703 A (2nd page, FIG. 5 etc.) Harrje, D.H. J. et al. , And Reardon, F .; H. , Liquid Properant Rocket Instability, NASA SP-194, 1972, p157

上述の特許文献1においては、内筒と外筒とからなり、内筒の内部から液体酸素を噴射し、内筒と外筒との間から水素ガスを噴射する同軸エレメント(噴射器)であって、内筒の先端部の内周に径方向中心側に突出する複数の凸部を設けたものが開示されている。
上述の同軸エレメントによれば、内筒の先端部の内周面に設けられた凸部に液体酸素が衝突して凸部の根本に沿いながら旋回する馬蹄渦が発生していた。このような液体酸素に発生した馬蹄渦により液体酸素と水素ガスとの混合を促進することができた。
In the above-mentioned Patent Document 1, a coaxial element (injector) that includes an inner cylinder and an outer cylinder, injects liquid oxygen from the inside of the inner cylinder, and injects hydrogen gas from between the inner cylinder and the outer cylinder. And what provided the some convex part which protrudes in the radial direction center side is disclosed by the inner periphery of the front-end | tip part of an inner cylinder.
According to the above-described coaxial element, the horseshoe vortex that swirls along the root of the convex portion is generated by collision of liquid oxygen with the convex portion provided on the inner peripheral surface of the distal end portion of the inner cylinder. Mixing of liquid oxygen and hydrogen gas could be promoted by the horseshoe vortex generated in such liquid oxygen.

一般に、上述の特許文献1に記載の同軸エレメントも含めて液体酸素は内筒から液柱状に噴出され、周囲を流れる水素ガスが液柱表面に衝突することにより、液柱表面から液滴として切り離され(微粒化され)ている。
しかしながら、水素ガスにより液体酸素を引きちぎる方法では、得られる液体酸素の液滴の粒径の細かさに限界があるという問題があった。
In general, liquid oxygen including the coaxial element described in Patent Document 1 is ejected from the inner cylinder in the form of a liquid column, and the hydrogen gas flowing around the liquid column collides with the surface of the liquid column, thereby being separated from the surface of the liquid column as a droplet. (Atomized).
However, the method of tearing liquid oxygen with hydrogen gas has a problem in that there is a limit to the fineness of the particle diameter of the liquid oxygen droplets obtained.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、より微細な液滴を形成することにより、燃焼効率の向上および比推力の向上を図ることができるロケット用燃焼器を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and provides a rocket combustor capable of improving combustion efficiency and specific thrust by forming finer droplets. The purpose is to do.

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のロケット用燃焼器の噴射管は、中心軸線を共有する内筒と外筒とを有し、前記内筒の内部から液体酸化剤を噴射し、前記内筒と前記外筒との間から燃料ガスを噴射するロケット用燃焼器の噴射管であって、前記内筒と前記外筒との間には、前記中心軸線に対して、前記燃料ガスの流れ方向を所定角度外側に向ける拡散部が設けられていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
An injection tube of a rocket combustor according to the present invention has an inner cylinder and an outer cylinder sharing a central axis, injects a liquid oxidant from the inside of the inner cylinder, and between the inner cylinder and the outer cylinder. A rocket combustor injection pipe for injecting fuel gas from the inner cylinder and between the inner cylinder and the outer cylinder, diffusion with the fuel gas flow direction directed outward by a predetermined angle with respect to the central axis A portion is provided.

本発明によれば、拡散部により、燃料ガスの流れ方向は上記中心軸線に対して所定角度外方に向けられるため、燃料ガスは内筒から液柱状に噴出された液体酸化剤の表面に沿って流れる。そのため、燃料ガスは液体酸化剤の液柱表面に衝突せず、液体酸化剤の液柱表面に発生した波を十分に発達させることができる。その結果、発達した波から粒径の小さな液滴が引きちぎられ、微細な液体酸化剤の液滴を形成することができる。この発達した波から引きちぎられた液滴は、燃料ガスにより引きちぎられた液滴の粒径よりも小さくなる。   According to the present invention, since the flow direction of the fuel gas is directed outward by a predetermined angle with respect to the central axis by the diffusion portion, the fuel gas flows along the surface of the liquid oxidant ejected in a liquid column form from the inner cylinder. Flowing. Therefore, the fuel gas does not collide with the liquid column surface of the liquid oxidant, and the wave generated on the liquid column surface of the liquid oxidant can be sufficiently developed. As a result, droplets having a small particle diameter are torn off from the developed wave, and fine liquid oxidant droplets can be formed. The droplets torn from this developed wave are smaller than the particle size of the droplets torn off by the fuel gas.

つまり、内筒から噴射された液体酸化剤は、噴射管から離れるにつれて断面積が広くなるように広がって流れる。一方、燃料ガスは拡散部により噴射管から離れるにつれて中心軸線から離れるように広がって流れる。これら液体酸化剤と燃料ガスの流れの広がり角度は略同じとなる。
そのため、燃料ガスは広がりながら流れる液体酸化剤の境界面に沿う方向に流れ、液体酸化剤に衝突しない。また、液体酸化剤の表面から引きちぎられた液滴は、直ちに上記境界面近傍を流れる燃料ガスにより拡散される。
なお、液体酸化剤の液柱表面に発生する波は、液体酸化剤の密度差などの不安定要素に起因して発生すると考えられている。
That is, the liquid oxidant injected from the inner cylinder flows so as to increase in cross-sectional area as the distance from the injection tube increases. On the other hand, the fuel gas spreads away from the central axis as it moves away from the injection pipe by the diffusion portion. The spread angles of the flow of the liquid oxidant and the fuel gas are substantially the same.
Therefore, the fuel gas flows in a direction along the boundary surface of the flowing liquid oxidant while spreading, and does not collide with the liquid oxidant. Further, the droplets torn off from the surface of the liquid oxidant are immediately diffused by the fuel gas flowing in the vicinity of the boundary surface.
In addition, it is thought that the wave which generate | occur | produces on the liquid column surface of a liquid oxidizer originates in unstable factors, such as a density difference of a liquid oxidizer.

上記発明においては、前記拡散部は、前記内筒の外面に設けられた傾斜面であり、
該傾斜面は、前記中心軸線に対して、燃料ガス噴射方向に向かって外方へ傾く前記所定角度の傾斜角を有することが望ましい。
In the above invention, the diffusion portion is an inclined surface provided on the outer surface of the inner cylinder,
It is desirable that the inclined surface has an inclination angle of the predetermined angle that inclines outward in the fuel gas injection direction with respect to the central axis.

本発明によれば、内筒の外面に傾斜面を設けているため、燃料ガスは傾斜面に衝突・誘導された後に噴射管から噴出される。そのため、燃料ガスの噴射方向は上記中心軸線に対して所定角度外方に向けられ、燃料ガスは液体酸化剤の液柱表面に沿って流れる。   According to the present invention, since the inclined surface is provided on the outer surface of the inner cylinder, the fuel gas is ejected from the injection pipe after colliding and being guided by the inclined surface. Therefore, the fuel gas injection direction is directed outward by a predetermined angle with respect to the central axis, and the fuel gas flows along the surface of the liquid oxidant liquid column.

上記発明においては、前記拡散部は、前記内筒と前記外筒との間において、径方向に延びる羽根であって、該羽根は、前記燃料ガスに前記中心軸線周りに回転する旋回力を与えることが望ましい。   In the above invention, the diffusion portion is a blade extending in a radial direction between the inner cylinder and the outer cylinder, and the blade imparts a turning force that rotates around the central axis to the fuel gas. It is desirable.

本発明によれば、旋回羽根が設けられているため、噴射される燃料ガスに中心軸線周りの旋回力を与えることができる。旋回流れは下流に向かって広がって流れるため、燃料ガスの旋回度合いを旋回羽根により調節して、燃料ガスの流れを上記中心軸線に対して所定角度外方に広がる流れにすることができる。   According to the present invention, since the swirl vanes are provided, the swirl force around the central axis can be applied to the injected fuel gas. Since the swirl flow spreads and flows toward the downstream, the swirl vane adjusts the swirl degree of the fuel gas so that the flow of the fuel gas can be spread outward by a predetermined angle with respect to the central axis.

上記発明においては、前記拡散部は、前記内筒と前記外筒との間を封鎖する壁体、および、該壁体に設けられた噴射孔であり、該噴射孔の軸線が、前記中心軸線に対して、前記燃料噴射方向に向かって所定角度外側に傾いていることが望ましい。   In the above invention, the diffusing portion is a wall that seals between the inner cylinder and the outer cylinder, and an injection hole provided in the wall, and the axis of the injection hole is the central axis. On the other hand, it is desirable to incline outward by a predetermined angle toward the fuel injection direction.

本発明によれば、拡散部が壁体と噴射孔であるため、燃料ガスの噴射方向は上記中心軸線に対して所定角度外方に向けられる。つまり、内筒と外筒との間を流れてきた燃料ガスは、壁体により堰き止められ、噴射孔から噴出される。噴射孔の軸線は上記中心軸線に対して、燃料噴射方向に向かって所定角度外側に傾いているため、噴射孔から噴出される燃料ガスの噴射方向は、上記中心軸線に対して所定角度外方に向けられる。   According to the present invention, since the diffusing portion is the wall body and the injection hole, the fuel gas injection direction is directed outward by a predetermined angle with respect to the central axis. That is, the fuel gas flowing between the inner cylinder and the outer cylinder is blocked by the wall body and ejected from the injection hole. Since the axis of the injection hole is inclined outward by a predetermined angle toward the fuel injection direction with respect to the central axis, the injection direction of the fuel gas injected from the injection hole is outward by a predetermined angle with respect to the central axis. Directed to.

上記発明においては、前記外筒の噴射側の端部には、前記内筒の端部よりも噴射側に延びた延長部が設けられ、該延長部の内面が、前記中心軸線に対して、前記燃料ガスの噴射方向に向かって所定角度外側に傾く傾斜角を有することが望ましい。   In the above-described invention, an extension portion that extends to the injection side from the end portion of the inner cylinder is provided at the end portion on the injection side of the outer cylinder, and the inner surface of the extension portion is in relation to the central axis. It is desirable that the fuel gas has an inclination angle inclined outward by a predetermined angle toward the fuel gas injection direction.

本発明によれば、延長部が設けられたことにより、噴出した燃料ガスが外方に拡散することを防止できる。そのため、延長部近傍における燃料ガスの流れ速度の低下を防止でき、液体酸化剤から引きちぎられた液滴を効果的に燃料ガス流れに取り込み、拡散させることができる。   According to the present invention, since the extension portion is provided, the jetted fuel gas can be prevented from diffusing outward. Therefore, it is possible to prevent a decrease in the flow rate of the fuel gas in the vicinity of the extension, and it is possible to effectively take in and diffuse the droplets torn from the liquid oxidant into the fuel gas flow.

延長部の内面が、中心軸線に対して、燃料ガスの噴射方向に向かって所定角度外側に傾く傾斜角を有するため、燃料ガスは液体酸化剤の液柱表面に沿って流れることができる。そのため、液体酸化剤の液柱表面に発生した波を十分に発達させ、発達した波から微細な液体酸化剤の液滴を形成することができる。
一方、例えば内面に傾斜角が設けられていないと、燃料ガス流れの広がりは内面に押さえられ、燃料ガスの流れは液体酸化剤の液柱表面に衝突する。すると、液体酸化剤の液柱表面に発生した波を十分に発達させることができず、微細な液体酸化剤の液滴を形成することが困難となる。
Since the inner surface of the extension portion has an inclination angle inclined outward by a predetermined angle in the fuel gas injection direction with respect to the central axis, the fuel gas can flow along the surface of the liquid oxidant liquid column. Therefore, the wave generated on the surface of the liquid oxidant liquid column can be sufficiently developed, and fine liquid oxidant droplets can be formed from the developed wave.
On the other hand, for example, if the inner surface is not provided with an inclination angle, the spread of the fuel gas flow is suppressed by the inner surface, and the fuel gas flow collides with the surface of the liquid oxidant liquid column. Then, the wave generated on the surface of the liquid oxidant liquid column cannot be sufficiently developed, and it becomes difficult to form fine liquid oxidant droplets.

本発明のロケット用燃焼器は、液体酸化剤および燃料ガスを混合して噴射する噴射器と、前記液体酸化剤および前記燃料ガスの混合物が燃焼される燃焼室と、燃焼ガスが噴出するノズルと、を有するロケット用燃焼器であって、上記本発明のロケット用燃焼器の噴射管が、前記噴射器に設けられていることを特徴とする。   The rocket combustor according to the present invention includes an injector that mixes and injects a liquid oxidant and a fuel gas, a combustion chamber in which the mixture of the liquid oxidant and the fuel gas is combusted, and a nozzle from which the combustion gas is ejected. The rocket combustor according to the present invention is characterized in that the injector is provided in the injector.

本発明によれば、上記本発明のロケット用燃焼器の噴射管が設けられているため、より微細な液体酸化剤の液滴を形成することができ、燃焼効率の向上および比推力の向上を図ることができる。   According to the present invention, since the injection tube of the rocket combustor according to the present invention is provided, finer liquid oxidizer droplets can be formed, and combustion efficiency and specific thrust can be improved. Can be planned.

本発明のロケット用燃焼器によれば、拡散部により、燃料ガスの流れ方向は上記中心軸線に対して所定角度外方に向けることにより、液体酸化剤の液柱表面に発生した波を十分に発達させることができる。そのため、発達した波から微細な液体酸化剤の液滴を形成することができ、燃焼効率の向上および比推力の向上を図ることができるという効果を奏する。   According to the rocket combustor of the present invention, the diffusion portion directs the flow direction of the fuel gas outward by a predetermined angle with respect to the central axis, thereby sufficiently generating the wave generated on the liquid column surface of the liquid oxidant. Can be developed. Therefore, it is possible to form fine liquid oxidizer droplets from the developed wave, and it is possible to improve the combustion efficiency and the specific thrust.

〔第1の実施形態〕
以下、本発明の第1の実施形態について図1から図3を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係るロケット用燃焼器の構成を説明する概略図である。
ロケット用燃焼器1は、図1に示すように、水素ガス(燃料ガス(以下、GH2と表記する。))および液体酸素(液体酸化剤(以下、LOxと表記する。))を混合して燃焼室内に噴射する噴射器3と、燃焼室を形成する燃焼チャンバ(Combustion Chamber)5と、燃焼ガスを排出して推力を出すノズル7とを備えている。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of a rocket combustor according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the rocket combustor 1 is a mixture of hydrogen gas (fuel gas (hereinafter referred to as GH2)) and liquid oxygen (liquid oxidant (hereinafter referred to as LOx)). An injector 3 for injecting into the combustion chamber, a combustion chamber (Combustion Chamber) 5 for forming the combustion chamber, and a nozzle 7 for discharging the combustion gas and generating thrust are provided.

噴射器3は、噴射面9と、噴射面9に配置された複数の噴射管11とから概略構成されている。通常、数百本の噴射管11が、噴射面9の背面側(図1の左側)に延びるように配置されている。また、噴射管11はロケット用燃焼器1の推力方向の中心軸に対して概ね円周方向に均一になるように配置されている(詳細については非特許文献1参照のこと。)。   The injector 3 is schematically configured from an injection surface 9 and a plurality of injection tubes 11 arranged on the injection surface 9. Usually, several hundred injection pipes 11 are arranged so as to extend to the back side (left side in FIG. 1) of the injection surface 9. The injection tube 11 is arranged so as to be substantially uniform in the circumferential direction with respect to the central axis in the thrust direction of the rocket combustor 1 (see Non-Patent Document 1 for details).

図2は、図1の噴射器における噴射管の構成を説明する概略図である。
噴射管11は、図2に示すように、円筒状のLOxポスト(内筒)13と、LOxポスト13の外周に隣接する円筒状のスリーブ(外筒)15と、から概略構成されている。
LOxポスト13は、LOxの流入側端(図2の左端)にオリフィス17が設けられている。LOxポスト13の長手方向における略中央には、径方向外側に延びる鍔部19が設けられている。LOxポスト13におけるLOx噴出側端(図2の右端)近傍の外周面は、他の領域の外周面と比較して、径が小さく形成されている。このように形成することで、スリーブ15との間にGH2が流れるGH2流路21が形成されている。
また、LOxポスト13におけるLOx噴出側端には、外周面がLOx噴出方向に向かって径が大きくなる傾斜面(拡散部)23が形成されている。傾斜面23は、中心軸線Cに対して約5°から9°の傾きを有するように形成されている。より望ましくは、中心軸線Cに対して約7°の傾きを有するように形成されていることが好ましい。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the configuration of the injection pipe in the injector of FIG.
As shown in FIG. 2, the injection tube 11 is generally configured by a cylindrical LOx post (inner cylinder) 13 and a cylindrical sleeve (outer cylinder) 15 adjacent to the outer periphery of the LOx post 13.
The LOx post 13 is provided with an orifice 17 at the LOx inflow side end (left end in FIG. 2). At the approximate center in the longitudinal direction of the LOx post 13, a flange portion 19 extending outward in the radial direction is provided. The outer peripheral surface of the LOx post 13 in the vicinity of the LOx ejection side end (the right end in FIG. 2) has a smaller diameter than the outer peripheral surface of other regions. By forming in this way, the GH2 flow path 21 through which GH2 flows is formed between the sleeve 15 and the sleeve 15.
Further, an inclined surface (diffusion part) 23 whose outer peripheral surface increases in diameter toward the LOx ejection direction is formed at the LOx ejection side end of the LOx post 13. The inclined surface 23 is formed to have an inclination of about 5 ° to 9 ° with respect to the central axis C. More desirably, it is formed so as to have an inclination of about 7 ° with respect to the central axis C.

スリーブ15は、LOxポスト13と比較して、中心軸線C方向長さが短い略円筒状に形成されている。スリーブ15における長手方向の略中央には、GH2が供給される流入孔25が径方向に延びるように形成されている。
スリーブ15における図2の左端は鍔部19と接触し、鍔部19近傍においてスリーブ15の内面とLOxポスト13の外面とが接触している。このように形成することで、LOxポスト13とスリーブ15との相対位置を固定することができる。
The sleeve 15 is formed in a substantially cylindrical shape having a shorter length in the central axis C direction than the LOx post 13. An inflow hole 25 to which GH2 is supplied is formed at a substantially center in the longitudinal direction of the sleeve 15 so as to extend in the radial direction.
The left end of the sleeve 15 in FIG. 2 is in contact with the flange portion 19, and the inner surface of the sleeve 15 and the outer surface of the LOx post 13 are in contact with each other in the vicinity of the flange portion 19. By forming in this way, the relative position of the LOx post 13 and the sleeve 15 can be fixed.

また、図1に示すように、噴射面9には、燃焼室内における共鳴現象を抑制するバッフルハブ(Buffle Hub)27およびバッフルブレード(Buffle Blade)29が設けられている。
バッフルハブ27は、噴射面9からノズル7に向かって延びる円筒状の部材であり、ロケット用燃焼器1と中心軸線を共有するように配置されている。バッフルブレード29は、噴射面9からノズル7に向かって延びる板状の部材であり、バッフルハブ27から径方向外側に延びるように配置されている。
As shown in FIG. 1, a baffle hub 27 and a baffle blade 29 that suppress a resonance phenomenon in the combustion chamber are provided on the injection surface 9.
The baffle hub 27 is a cylindrical member that extends from the injection surface 9 toward the nozzle 7 and is disposed so as to share the central axis with the rocket combustor 1. The baffle blade 29 is a plate-like member that extends from the ejection surface 9 toward the nozzle 7 and is disposed so as to extend radially outward from the baffle hub 27.

燃焼チャンバ5は略円筒状に形成されている。燃焼チャンバ5における噴射器3側の端部(図1の左側端部)は噴射器3に固定され、ノズル7側の端部(図1の右側端部)はノズル7と繋がれている。
ノズル7は、燃焼ガスの噴射方向(図1の右方向)に向かって、断面の径が大きくなる略円錐に形成されている。ノズル7における噴射器3側の端部(図1の左側端部)は燃焼チャンバ5と繋がれている。
なお、燃焼チャンバ5およびノズル7としては公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
The combustion chamber 5 is formed in a substantially cylindrical shape. An end portion on the injector 3 side (left end portion in FIG. 1) in the combustion chamber 5 is fixed to the injector 3, and an end portion on the nozzle 7 side (right end portion in FIG. 1) is connected to the nozzle 7.
The nozzle 7 is formed in a substantially conical shape having a larger cross-sectional diameter in the combustion gas injection direction (the right direction in FIG. 1). An end of the nozzle 7 on the injector 3 side (left end in FIG. 1) is connected to the combustion chamber 5.
In addition, a well-known thing can be used as the combustion chamber 5 and the nozzle 7, It does not specifically limit.

次に、上記の構成からなるロケット用燃焼器1における作用について説明する。まず、ロケット用燃焼器1における作用の概略について説明する。
本実施形態におけるロケット用燃焼器1においては、図1に示すように、噴射器3の噴射管11にLOxおよびGH2が注入され、LOxおよびGH2は噴射管11により燃焼チャンバ5に向けて噴射・混合される。燃焼チャンバ5内に噴射されたLOxおよびGH2の混合物は、点火器(図示せず)により着火された後、燃焼チャンバ5内部で発生した燃焼ガスがノズル7により絞られ、燃焼ガス排出方向に排出されて推力が生じる。
Next, the operation of the rocket combustor 1 having the above configuration will be described. First, the outline of the action in the rocket combustor 1 will be described.
In the rocket combustor 1 in the present embodiment, as shown in FIG. 1, LOx and GH2 are injected into the injection pipe 11 of the injector 3, and LOx and GH2 are injected into the combustion chamber 5 through the injection pipe 11. Mixed. The mixture of LOx and GH2 injected into the combustion chamber 5 is ignited by an igniter (not shown), and then the combustion gas generated inside the combustion chamber 5 is throttled by the nozzle 7 and discharged in the direction of exhausting the combustion gas. And thrust is generated.

次に、本実施形態の特徴部である噴射管11における作用について説明する。
本実施形態における噴射管11においては、図2に示すように、LOxはLOxポスト13の流入側端(図2の左端)からLOxポスト13内に注入される。LOxポスト13内に注入されたLOxは、オリフィス17により整流されてLOxポスト13から燃焼チャンバ5に向けて噴出される。
Next, the effect | action in the injection pipe 11 which is the characterizing part of this embodiment is demonstrated.
In the injection tube 11 in the present embodiment, as shown in FIG. 2, LOx is injected into the LOx post 13 from the inflow side end (left end in FIG. 2) of the LOx post 13. The LOx injected into the LOx post 13 is rectified by the orifice 17 and ejected from the LOx post 13 toward the combustion chamber 5.

LOxは、LOxポスト13から略円柱状の液柱を形成するように噴出され、その断面は噴出方向(図2の右方向)に向かって大きくなる。上記LOxの液柱における側面は、中心軸線Cに対して約7°の傾きを有している。この傾きはLOxの噴出速度等の影響を受けず、ほぼ一定である。   LOx is ejected from the LOx post 13 so as to form a substantially columnar liquid column, and its cross section increases toward the ejection direction (the right direction in FIG. 2). The side surface of the liquid column of LOx has an inclination of about 7 ° with respect to the central axis C. This inclination is not affected by the LOx ejection speed or the like and is almost constant.

図3は、LOxポストから噴出されたLOxの液柱形状を示す図である。なお、この図においては、LOxのみを噴出させたときのLOx液柱を撮影した図である。
LOxポスト13から噴出されたLOxは、図3に示すように、下流に向かって広がる液柱状に流れる。LOxの液柱の側面は、中心軸線Cに対して約7°の傾きを有している。また、LOxの液柱表面には、LOxの密度差などの不安定要素に起因して波が発生している。この波は下流に向かうほど発達し、波が十分に発達すると、波から粒径の小さな液滴が引きちぎられる。
FIG. 3 is a diagram showing a liquid column shape of LOx ejected from the LOx post. In this figure, the LOx liquid column is photographed when only LOx is ejected.
The LOx ejected from the LOx post 13 flows in a liquid column shape that spreads downstream as shown in FIG. The side surface of the liquid column of LOx has an inclination of about 7 ° with respect to the central axis C. Further, waves are generated on the surface of the liquid column of LOx due to unstable factors such as a difference in density of LOx. This wave develops toward the downstream, and when the wave develops sufficiently, a droplet with a small particle size is torn off from the wave.

一方、GH2は、スリーブ15の流入孔25からGH2流路21に注入される。GH2流路21に注入されたGH2は、傾斜面23に衝突して傾斜面23に沿って流れる。その後、GH2流路21から燃焼チャンバ5に向けて噴出される。
GH2は、傾斜面23に沿って流れてからGH2流路21から噴射するため、噴射後も傾斜面23に沿って流れ、本実施形態においては中心軸線Cに対して約5°から9°の広がりを持つ流れとなる。そのため、GH2はLOxの液柱に沿って、衝突することなく流れる。
On the other hand, GH2 is injected into the GH2 flow path 21 from the inflow hole 25 of the sleeve 15. The GH 2 injected into the GH 2 flow path 21 collides with the inclined surface 23 and flows along the inclined surface 23. Thereafter, the gas is ejected from the GH2 flow path 21 toward the combustion chamber 5.
Since GH2 flows along the inclined surface 23 and then is injected from the GH2 flow path 21, it flows along the inclined surface 23 after the injection, and in this embodiment, about 5 ° to 9 ° with respect to the central axis C. It becomes a flow with expanse. Therefore, GH2 flows along the LOx liquid column without colliding.

噴射管11から噴出されたLOxの液柱表面には、LOxの密度分布の乱れ等により波が発生する。この波は、LOxの下流に向かうほど発達し、所定位置において十分に発達した波から液滴が引きちぎられる。引きちぎられた液滴は周囲を流れるGH2により拡散される。   Waves are generated on the surface of the liquid column of LOx ejected from the ejection tube 11 due to disturbance of the density distribution of LOx. This wave develops toward the downstream of LOx, and the droplet is torn off from the sufficiently developed wave at a predetermined position. The torn droplets are diffused by GH2 flowing around.

上記の構成によれば、傾斜面23により、GH2の流れ方向は中心軸線Cに対して約5°から9°外方に向けられるため、GH2は液柱状に噴出されたLOxの表面に沿って流れる。そのため、GH2はLOxの液柱表面に衝突せず、LOxの液柱表面に発生した波を十分に発達させることができる。その結果、発達した波から粒径の小さな液滴を引きちぎられ、微細なLOxの液滴を形成することができ、微粒化を促進することができる。
このように、噴射管11により微細な液滴を形成することができるため、ロケット用燃焼器1の燃焼効率の向上および比推力の向上を図ることができる
According to the above configuration, the flow direction of GH2 is directed outward from about 5 ° to 9 ° with respect to the central axis C by the inclined surface 23. Therefore, GH2 is along the surface of LOx ejected in a liquid column shape. Flowing. Therefore, GH2 does not collide with the surface of the liquid column of LOx, and can sufficiently develop waves generated on the surface of the liquid column of LOx. As a result, a droplet having a small particle diameter can be torn off from the developed wave, and a fine LOx droplet can be formed, and atomization can be promoted.
Thus, since fine droplets can be formed by the injection tube 11, the combustion efficiency of the rocket combustor 1 and the specific thrust can be improved.

LOxポスト13の外周面に傾斜面23が設けられているため、GH2は傾斜面23に衝突・誘導された後に噴射管11から噴出される。そのため、GH2の噴射方向は中心軸線Cに対して約5°から9°外方に向けられ、GH2はLOxの液柱表面に沿って流れることができる。LOxの液柱表面に発生した波は、GH2がLOxの液柱表面に沿って流れるため、十分に発達することができる。   Since the inclined surface 23 is provided on the outer peripheral surface of the LOx post 13, the GH 2 is ejected from the injection pipe 11 after being collided and guided by the inclined surface 23. Therefore, the injection direction of GH2 is directed outward from about 5 ° to 9 ° with respect to the central axis C, and GH2 can flow along the surface of the liquid column of LOx. The wave generated on the surface of the LOx liquid column can be sufficiently developed because GH2 flows along the surface of the LOx liquid column.

〔第2の実施形態〕
次に、本発明の第2の実施形態について図4および図5を参照して説明する。
本実施形態のロケット用燃焼器の基本構成は、第1の実施形態と同様であるが、第1の実施形態とは、噴射管の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図4および図5を用いて噴射管の構成のみを説明し、ノズル等その他の構成要素の説明を省略する。
図4は、本実施形態に係るロケット用燃焼器の噴射管の構成を説明する概略図である。
なお、第1の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The basic configuration of the rocket combustor of this embodiment is the same as that of the first embodiment, but the configuration of the injection tube is different from that of the first embodiment. Therefore, in the present embodiment, only the configuration of the injection pipe will be described using FIGS. 4 and 5, and description of other components such as nozzles will be omitted.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the configuration of the injection pipe of the rocket combustor according to the present embodiment.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

本実施形態のロケット用燃焼器51における噴射管61は、図4に示すように、円筒状のLOxポスト(内筒)63と、LOxポスト63の外周に隣接する円筒状のスリーブ65(外筒)と、から概略構成されている。   As shown in FIG. 4, the injection pipe 61 in the rocket combustor 51 of the present embodiment includes a cylindrical LOx post (inner cylinder) 63 and a cylindrical sleeve 65 (outer cylinder) adjacent to the outer periphery of the LOx post 63. ).

図5は、図4の旋回羽根の構成を説明するLOxポスト63における周まわりの展開図である。
LOxポスト63におけるLOx噴出側端には、半径方向外側に向かって延びる旋回羽根(拡散部)73が、円周面全体にわたって設けられている。旋回羽根73は、図5に示すように、中心軸線Cに対して所定角度傾いて配置されている。
FIG. 5 is a developed view around the circumference of the LOx post 63 for explaining the configuration of the swirl vanes of FIG.
At the LOx ejection side end of the LOx post 63, a swirl vane (diffusion part) 73 extending outward in the radial direction is provided over the entire circumferential surface. As shown in FIG. 5, the swirl vanes 73 are arranged to be inclined at a predetermined angle with respect to the central axis C.

なお、旋回羽根73の傾き角は、噴射管61から噴射されたGH2流れの広がる角度が、中心軸線Cに対して約5°から9°となるように設定される。つまり、旋回流れは、流れの旋回の度合いにより流れの広がる角度が変わるため、旋回羽根73の傾き角により流れの広がる角度を調節している。   The tilt angle of the swirl vane 73 is set so that the angle at which the GH2 flow injected from the injection pipe 61 spreads is about 5 ° to 9 ° with respect to the central axis C. That is, in the swirling flow, since the angle at which the flow spreads changes depending on the degree of swirling of the flow, the angle at which the flow spreads is adjusted by the inclination angle of the swirling blades 73.

次に、上記の構成からなる噴射管61における作用について説明する。
なお、ロケット用燃焼器51における作用の概略は、第1の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
本実施形態における噴射管61においては、図4に示すように、LOxはLOxポスト63の流入側端(図4の左端)からLOxポスト63内に注入される。LOxポスト63内に注入されたLOxは、オリフィス17により整流されてLOxポスト63から噴出される。
Next, the effect | action in the injection pipe 61 which consists of said structure is demonstrated.
The outline of the operation of the rocket combustor 51 is the same as that of the first embodiment, and the description thereof is omitted.
In the injection pipe 61 in this embodiment, LOx is injected into the LOx post 63 from the inflow side end (left end in FIG. 4) of the LOx post 63, as shown in FIG. The LOx injected into the LOx post 63 is rectified by the orifice 17 and ejected from the LOx post 63.

一方、GH2は、スリーブ65の流入孔25からGH2流路21に注入される。GH2流路21に注入されたGH2は、GH2噴出側(図4の右側)に向かって流れる。GH2には旋回羽根73により中心軸線C周りの所定の旋回力が与えられ、GH2流路21から旋回流れとして噴出される。
旋回流れとして噴出されたGH2は、下流に向かって広がる流れとなる。本実施形態においては中心軸線Cに対して約5°から9°の広がりを持つ流れとなる。そのため、GH2はLOxの液柱に沿って、衝突することなく流れる。
On the other hand, GH2 is injected into the GH2 flow path 21 from the inflow hole 25 of the sleeve 65. GH2 injected into the GH2 flow path 21 flows toward the GH2 ejection side (right side in FIG. 4). A predetermined turning force around the central axis C is given to the GH 2 by the turning blade 73, and the GH 2 is ejected from the GH 2 flow path 21 as a turning flow.
GH2 ejected as a swirl flow becomes a flow that spreads downstream. In the present embodiment, the flow has a spread of about 5 ° to 9 ° with respect to the central axis C. Therefore, GH2 flows along the LOx liquid column without colliding.

上記の構成によれば、噴射管61に旋回羽根73が設けられているため、GH2流れに中心軸線C周りの旋回力を与え、GH2流れを旋回流れとすることができる。
GH2の旋回度合いを旋回羽根73により調節して、GH2の流れを中心軸線Cに対して約5°から9°だけ広がる流れにすることができる。そのため、LOxの液柱表面に発生した波は、GH2がLOxの液柱表面に沿って流れるため、十分に発達することができる。
According to the above configuration, since the swirl vane 73 is provided in the injection pipe 61, the swirl force around the central axis C can be given to the GH2 flow, and the GH2 flow can be turned into the swirl flow.
The degree of swirling of GH2 can be adjusted by swirling blades 73, so that the flow of GH2 can be widened by about 5 ° to 9 ° with respect to the central axis C. Therefore, the wave generated on the surface of the LOx liquid column can be sufficiently developed because GH2 flows along the surface of the LOx liquid column.

〔第3の実施形態〕
次に、本発明の第3の実施形態について図6および図7を参照して説明する。
本実施形態のロケット用燃焼器の基本構成は、第1の実施形態と同様であるが、第1の実施形態とは、噴射管の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図6および図7を用いて噴射管の構成のみを説明し、ノズル等その他の構成要素の説明を省略する。
図6は、本実施形態に係るロケット用燃焼器の噴射管の構成を説明する概略図である。
なお、第1の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The basic configuration of the rocket combustor of this embodiment is the same as that of the first embodiment, but the configuration of the injection tube is different from that of the first embodiment. Therefore, in the present embodiment, only the configuration of the injection pipe will be described with reference to FIGS. 6 and 7, and description of other components such as the nozzle will be omitted.
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the configuration of the injection pipe of the rocket combustor according to the present embodiment.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

本実施形態のロケット用燃焼器101における噴射管111は、図6に示すように、円筒状のLOxポスト113と、LOxポスト113の外周に隣接する円筒状のスリーブ115と、から概略構成されている。   As shown in FIG. 6, the injection tube 111 in the rocket combustor 101 of the present embodiment is roughly configured by a cylindrical LOx post 113 and a cylindrical sleeve 115 adjacent to the outer periphery of the LOx post 113. Yes.

図7は、図5の噴射孔の配置を説明する正面図である。
噴射管111のGH2噴射側端(図5の右側端)には、GH2流路21を塞ぐ壁体(拡散部)123が設けられている。壁体123には、GH2噴射方向(図5の右方向)に向かって中心軸線Cから離れる方向に傾く噴射孔(拡散部)124が形成されている。噴射孔124は中心軸線Cに対して約5°から9°の傾きを有するように形成されている。また、噴射孔124は、図7に示すように、中心軸線Cを中心とした同一円周上に等間隔に並んで配置されている。
FIG. 7 is a front view for explaining the arrangement of the injection holes in FIG.
A wall body (diffusion part) 123 that closes the GH2 flow path 21 is provided at the GH2 injection side end (right end in FIG. 5) of the injection pipe 111. The wall body 123 is formed with an injection hole (diffusion part) 124 that is inclined in a direction away from the central axis C in the GH2 injection direction (right direction in FIG. 5). The injection hole 124 is formed to have an inclination of about 5 ° to 9 ° with respect to the central axis C. Further, as shown in FIG. 7, the injection holes 124 are arranged at equal intervals on the same circumference with the central axis C as the center.

次に、上記の構成からなる噴射管111における作用について説明する。
なお、ロケット用燃焼器101における作用の概略は、第1の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
本実施形態における噴射管111においては、図5に示すように、LOxはLOxポスト113の流入側端(図4の左端)からLOxポスト113内に注入される。LOxポスト113内に注入されたLOxは、オリフィス17により整流されてLOxポスト113から噴出される。
Next, the effect | action in the injection pipe 111 which consists of said structure is demonstrated.
The outline of the operation of the rocket combustor 101 is the same as that of the first embodiment, and the description thereof is omitted.
In the injection tube 111 in the present embodiment, LOx is injected into the LOx post 113 from the inflow side end (left end in FIG. 4) of the LOx post 113, as shown in FIG. The LOx injected into the LOx post 113 is rectified by the orifice 17 and ejected from the LOx post 113.

一方、GH2は、スリーブ115の流入孔25からGH2流路21に注入される。GH2流路21をGH2噴出側(図5の右側)に向かって流れたGH2は、噴射孔124から噴出される。
噴射孔124は中心軸線Cに対して約5°から9°の傾きを有し、GH2は噴射孔124に沿って流れるため、GH2はLOxの液柱に沿って、衝突することなく流れる。
On the other hand, GH2 is injected into the GH2 flow path 21 from the inflow hole 25 of the sleeve 115. The GH2 that has flowed through the GH2 flow path 21 toward the GH2 ejection side (the right side in FIG. 5) is ejected from the injection hole 124.
The injection hole 124 has an inclination of about 5 ° to 9 ° with respect to the central axis C, and GH2 flows along the injection hole 124, so that GH2 flows along the LOx liquid column without colliding.

上記の構成によれば、噴射管111に壁体123と噴射孔124とが備えられているため、GH2の噴射方向は中心軸線Cに対して約5°から9°外方に向けられる。つまり、噴射孔124の軸線は中心軸線Cに対して、GH2噴射方向に向かって約5°から9°外側に傾いているため、噴射孔124から噴出されるGH2の噴射方向も中心軸線Cに対して約5°から9°外方に向けることができる。そのため、LOxの液柱表面に発生した波は、GH2がLOxの液柱表面に沿って流れるため、十分に発達することができる。   According to said structure, since the injection pipe 111 is equipped with the wall body 123 and the injection hole 124, the injection direction of GH2 is orient | assigned about 5 to 9 degrees outward with respect to the central axis C. That is, the axis of the injection hole 124 is inclined about 5 ° to 9 ° toward the GH2 injection direction with respect to the central axis C. Therefore, the injection direction of GH2 discharged from the injection hole 124 is also set to the central axis C. On the other hand, it can be directed outward by about 5 ° to 9 °. Therefore, the wave generated on the surface of the LOx liquid column can be sufficiently developed because GH2 flows along the surface of the LOx liquid column.

〔第4の実施形態〕
次に、本発明の第4の実施形態について図8を参照して説明する。
本実施形態のロケット用燃焼器の基本構成は、第1の実施形態と同様であるが、第1の実施形態とは、噴射管の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図8を用いて噴射管の構成のみを説明し、ノズル等その他の構成要素の説明を省略する。
図8は、本実施形態に係るロケット用燃焼器の噴射管の構成を説明する概略図である。
なお、第1の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施形態のロケット用燃焼器151における噴射管161は、図8に示すように、円筒状のLOxポスト13と、LOxポスト13の外周に隣接する円筒状のスリーブ(外筒)165と、から概略構成されている。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The basic configuration of the rocket combustor of this embodiment is the same as that of the first embodiment, but the configuration of the injection tube is different from that of the first embodiment. Therefore, in the present embodiment, only the configuration of the injection pipe will be described using FIG. 8, and description of other components such as nozzles will be omitted.
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating the configuration of the injection pipe of the rocket combustor according to the present embodiment.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 8, the injection pipe 161 in the rocket combustor 151 of the present embodiment includes a cylindrical LOx post 13 and a cylindrical sleeve (outer cylinder) 165 adjacent to the outer periphery of the LOx post 13. It is roughly structured.

スリーブ165には、GH2噴出側端(図8の右側端)が、LOxポスト13よりもGH2噴出方向に延びたリセス(延長部)173が形成されている。リセス173の内周面(内面)174は、GH2噴出方向に向かって中心軸線Cから離れる傾斜面として形成されている。内周面174は中心軸線Cに対して約5°から9°の傾きを有するように形成されている。
また、リセス173における中心軸線C方向の長さは、リセス173のGH2噴出側端(図8の右側端)の開口直径をDとすると、1.8Dから1.2Dとなるように形成されている。
The sleeve 165 is formed with a recess (extension portion) 173 in which the GH2 ejection side end (the right end in FIG. 8) extends in the GH2 ejection direction from the LOx post 13. The inner peripheral surface (inner surface) 174 of the recess 173 is formed as an inclined surface that is separated from the central axis C toward the GH2 ejection direction. The inner peripheral surface 174 is formed to have an inclination of about 5 ° to 9 ° with respect to the central axis C.
Further, the length of the recess 173 in the direction of the central axis C is formed to be 1.8D to 1.2D, where D is the opening diameter of the recess 173 at the GH2 ejection side end (right end in FIG. 8). Yes.

次に、上記の構成からなる噴射管161における作用について説明する。
なお、ロケット用燃焼器151における作用の概略は、第1の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。また、噴射管161における傾斜面23の作用も第1の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
Next, the effect | action in the injection pipe 161 which consists of said structure is demonstrated.
The outline of the operation in the rocket combustor 151 is the same as that in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted. Moreover, since the effect | action of the inclined surface 23 in the injection pipe 161 is the same as that of 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted.

本実施形態における噴射管161においては、図8に示すように、LOxはLOxポスト13の流入側端(図8の左端)からLOxポスト13内に注入される。LOxポスト13内に注入されたLOxは、オリフィス17により整流されてLOxポスト13から噴出される。   In the injection pipe 161 in the present embodiment, LOx is injected into the LOx post 13 from the inflow side end (left end in FIG. 8) of the LOx post 13 as shown in FIG. The LOx injected into the LOx post 13 is rectified by the orifice 17 and ejected from the LOx post 13.

一方、GH2は、スリーブ65の流入孔25からGH2流路21に注入される。GH2流路21に注入されたGH2は、GH2噴出側(図4の右側)に向かって流れる。
GH2は、傾斜面23に沿って流れてからGH2流路21から噴射するため、噴射後も傾斜面23に沿って流れ、本実施形態においては中心軸線Cに対して約5°から9°の広がりを持つ流れとなる。
GH2流路21から噴出したGH2は、リセス173の内周面174に沿って流れる。
On the other hand, GH2 is injected into the GH2 flow path 21 from the inflow hole 25 of the sleeve 65. GH2 injected into the GH2 flow path 21 flows toward the GH2 ejection side (right side in FIG. 4).
Since GH2 flows along the inclined surface 23 and then is injected from the GH2 flow path 21, it flows along the inclined surface 23 after the injection, and in this embodiment, about 5 ° to 9 ° with respect to the central axis C. It becomes a flow with expanse.
GH2 ejected from the GH2 flow path 21 flows along the inner peripheral surface 174 of the recess 173.

上記の構成によれば、リセス173により、噴出したGH2が外方に拡散することを防止できる。そのため、リセス173近傍におけるGH2の流れ速度の低下を防止でき、LOx液柱から引きちぎられた液滴を効果的にGH2流れに取り込み、拡散させることができる。   According to the above configuration, the recess 173 can prevent the ejected GH2 from diffusing outward. Therefore, a decrease in the flow rate of GH2 in the vicinity of the recess 173 can be prevented, and the droplets torn off from the LOx liquid column can be effectively taken into the GH2 flow and diffused.

リセス173の内周面174が、中心軸線Cに対して約5°から9°外側に傾く傾斜面であるため、GH2はLOxの液柱表面に沿って流れることができる。そのため、LOxの液柱表面に発生した波を十分に発達させ、発達した波から微細な液体酸化剤の液滴を形成することができる。
一方、例えば内周面174に傾斜角が設けられていないと、GH2流れの広がりは内周面174に押さえられ、GH2流れはLOx液柱表面に衝突する。すると、LOx液柱表面に発生した波を十分に発達させることができず、微細な液滴を形成することが困難となる。
Since the inner peripheral surface 174 of the recess 173 is an inclined surface inclined outward from about 5 ° to 9 ° with respect to the central axis C, GH2 can flow along the surface of the liquid column of LOx. Therefore, the wave generated on the surface of the liquid column of LOx can be sufficiently developed, and fine liquid oxidant droplets can be formed from the developed wave.
On the other hand, for example, if the inner peripheral surface 174 is not provided with an inclination angle, the spread of the GH2 flow is suppressed by the inner peripheral surface 174, and the GH2 flow collides with the LOx liquid column surface. Then, the wave generated on the surface of the LOx liquid column cannot be sufficiently developed, and it becomes difficult to form fine droplets.

〔第5の実施形態〕
次に、本発明の第5の実施形態について図9を参照して説明する。
本実施形態のロケット用燃焼器の基本構成は、第1の実施形態と同様であるが、第1の実施形態とは、噴射管の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図9を用いて噴射管の構成のみを説明し、ノズル等その他の構成要素の説明を省略する。
図9は、本実施形態に係るロケット用燃焼器の噴射管の構成を説明する概略図である。
なお、第1の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The basic configuration of the rocket combustor of this embodiment is the same as that of the first embodiment, but the configuration of the injection tube is different from that of the first embodiment. Therefore, in the present embodiment, only the configuration of the injection pipe will be described using FIG. 9, and description of other components such as nozzles will be omitted.
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating the configuration of the injection pipe of the rocket combustor according to the present embodiment.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

本実施形態のロケット用燃焼器201における噴射管211は、図9に示すように、円筒状のLOxポスト63と、LOxポスト63の外周に隣接する円筒状のスリーブ165と、から概略構成されている。
スリーブ165には、GH2噴出側端(図9の右側端)が、LOxポスト63よりもGH2噴出方向に延びたリセス173が形成されている。リセス173の内周面174は、GH2噴出方向に向かって中心軸線Cから離れる傾斜面として形成されている。
As shown in FIG. 9, the injection pipe 211 in the rocket combustor 201 of the present embodiment is roughly configured by a cylindrical LOx post 63 and a cylindrical sleeve 165 adjacent to the outer periphery of the LOx post 63. Yes.
The sleeve 165 is formed with a recess 173 whose GH2 ejection side end (right end in FIG. 9) extends in the GH2 ejection direction from the LOx post 63. The inner peripheral surface 174 of the recess 173 is formed as an inclined surface that is separated from the central axis C toward the GH2 ejection direction.

なお、上記の構成からなる噴射管211における作用および効果は、上述の第2の実施形態の作用および第4の実施形態の作用との組み合わせのため、その説明を省略する。   In addition, since the action and effect in the injection pipe 211 which consists of said structure are the combination with the effect | action of the above-mentioned 2nd Embodiment and the effect | action of 4th Embodiment, the description is abbreviate | omitted.

〔第6の実施形態〕
次に、本発明の第6の実施形態について図10を参照して説明する。
本実施形態のロケット用燃焼器の基本構成は、第1の実施形態と同様であるが、第1の実施形態とは、噴射管の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図10を用いて噴射管の構成のみを説明し、ノズル等その他の構成要素の説明を省略する。
図10は、本実施形態に係るロケット用燃焼器の噴射管の構成を説明する概略図である。
なお、第3および第4の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
[Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The basic configuration of the rocket combustor of this embodiment is the same as that of the first embodiment, but the configuration of the injection tube is different from that of the first embodiment. Therefore, in this embodiment, only the configuration of the injection pipe will be described with reference to FIG. 10, and description of other components such as the nozzle will be omitted.
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating the configuration of the injection pipe of the rocket combustor according to the present embodiment.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as 3rd and 4th embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

本実施形態のロケット用燃焼器251における噴射管261は、図10に示すように、円筒状のLOxポスト113と、LOxポスト113の外周に隣接する円筒状のスリーブ165と、から概略構成されている。
スリーブ165には、GH2噴出側端(図10の右側端)が、LOxポスト113よりもGH2噴出方向に延びたリセス173が形成されている。リセス173の内周面174は、GH2噴出方向に向かって中心軸線Cから離れる傾斜面として形成されている。
As shown in FIG. 10, the injection pipe 261 in the rocket combustor 251 of the present embodiment is roughly configured by a cylindrical LOx post 113 and a cylindrical sleeve 165 adjacent to the outer periphery of the LOx post 113. Yes.
The sleeve 165 is formed with a recess 173 whose GH2 ejection side end (right end in FIG. 10) extends in the GH2 ejection direction from the LOx post 113. The inner peripheral surface 174 of the recess 173 is formed as an inclined surface that is separated from the central axis C toward the GH2 ejection direction.

なお、上記の構成からなる噴射管261における作用および効果は、上述の第3の実施形態の作用および第4の実施形態の作用との組み合わせのため、その説明を省略する。   In addition, since the action and effect in the injection pipe 261 having the above-described configuration are a combination of the action of the third embodiment and the action of the fourth embodiment, the description thereof is omitted.

本発明の第1の実施形態に係るロケット用燃焼器の構成を説明する概略図である。It is the schematic explaining the structure of the combustor for rockets concerning the 1st Embodiment of this invention. 図1の噴射器における噴射管の構成を説明する概略図である。It is the schematic explaining the structure of the injection pipe in the injector of FIG. LOxポストから噴出されたLOxの液柱形状を示す図である。It is a figure which shows the liquid column shape of LOx ejected from the LOx post. 本発明の第2の実施形態に係るロケット用燃焼器の噴射管の構成を説明する概略図である。It is the schematic explaining the structure of the injection pipe of the combustor for rockets concerning the 2nd Embodiment of this invention. 図4の旋回羽根の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the turning blade | wing of FIG. 本発明の第3の実施形態に係るロケット用燃焼器の噴射管の構成を説明する概略図である。It is the schematic explaining the structure of the injection tube of the combustor for rockets concerning the 3rd Embodiment of this invention. 図5の噴射孔の配置を説明する正面図である。It is a front view explaining arrangement | positioning of the injection hole of FIG. 本発明の第4の実施形態に係るロケット用燃焼器の噴射管の構成を説明する概略図である。It is the schematic explaining the structure of the injection pipe of the combustor for rockets concerning the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係るロケット用燃焼器の噴射管の構成を説明する概略図である。It is the schematic explaining the structure of the injection pipe of the combustor for rockets concerning the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施形態に係るロケット用燃焼器の噴射管の構成を説明する概略図である。It is the schematic explaining the structure of the injection pipe of the combustor for rockets concerning the 6th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1,51,101,151,201,251 ロケット用燃焼器
3 噴射器
5 燃焼チャンバ(燃焼室)
7 ノズル
11,61,111,161,211,261 噴射管
13,63,113 LOxポスト(内筒)
15,65,115,165 スリーブ(外筒)
23 傾斜面(拡散部)
73 旋回羽根(拡散部)
123 壁体(拡散部)
124 噴射孔(拡散部)
173 リセス(延長部)
174 内周面(内面)
C 中心軸線
1, 51, 101, 151, 201, 251 Combustor for rocket 3 Injector 5 Combustion chamber (combustion chamber)
7 Nozzle 11, 61, 111, 161, 211, 261 Injection pipe 13, 63, 113 LOx post (inner cylinder)
15, 65, 115, 165 Sleeve (outer cylinder)
23 Inclined surface (diffusion part)
73 Swirling blade (diffusion part)
123 Wall (diffusion part)
124 injection hole (diffusion part)
173 Recess (extension part)
174 Inner peripheral surface (inner surface)
C Center axis

Claims (6)

中心軸線を共有する内筒と外筒とを有し、
前記内筒の内部から液体酸化剤を噴射し、
前記内筒と前記外筒との間から燃料ガスを噴射するロケット用燃焼器の噴射管であって、
前記内筒と前記外筒との間には、前記中心軸線に対して、前記燃料ガスの流れ方向を所定角度外側に向ける拡散部が設けられていることを特徴とするロケット用燃焼器の噴射管。
It has an inner cylinder and an outer cylinder that share a central axis,
Injecting liquid oxidant from the inside of the inner cylinder,
A rocket combustor injection pipe for injecting fuel gas from between the inner cylinder and the outer cylinder,
A rocket combustor injection, characterized in that a diffusing portion is provided between the inner cylinder and the outer cylinder to direct the flow direction of the fuel gas outward by a predetermined angle with respect to the central axis. tube.
前記拡散部は、前記内筒の外面に設けられた傾斜面であり、
該傾斜面は、前記中心軸線に対して、燃料ガス噴射方向に向かって外方へ傾く前記所定角度の傾斜角を有することを特徴とする請求項1記載のロケット用燃焼器の噴射管。
The diffusion part is an inclined surface provided on the outer surface of the inner cylinder,
2. The rocket combustor injection pipe according to claim 1, wherein the inclined surface has the predetermined inclination angle inclined outward in the fuel gas injection direction with respect to the central axis.
前記拡散部は、前記内筒と前記外筒との間において、径方向に延びる羽根であって、
該羽根は、前記燃料ガスに前記中心軸線周りに回転する旋回力を与えることを特徴とする請求項1記載のロケット用燃焼器の噴射管。
The diffusion part is a blade extending in a radial direction between the inner cylinder and the outer cylinder,
2. The rocket combustor injection pipe according to claim 1, wherein the blade imparts a turning force rotating around the central axis to the fuel gas. 3.
前記拡散部は、前記内筒と前記外筒との間を封鎖する壁体、および、該壁体に設けられた噴射孔であり、
該噴射孔の軸線が、前記中心軸線に対して、前記燃料噴射方向に向かって所定角度外側に傾いていることを特徴とする請求項1記載のロケット用燃焼器の噴射管。
The diffusion portion is a wall body that seals between the inner cylinder and the outer cylinder, and an injection hole provided in the wall body,
2. An injection tube for a rocket combustor according to claim 1, wherein the axis of the injection hole is inclined outward by a predetermined angle toward the fuel injection direction with respect to the central axis.
前記外筒の噴射側の端部には、前記内筒の端部よりも噴射側に延びた延長部が設けられ、
該延長部の内面が、前記中心軸線に対して、前記燃料ガスの噴射方向に向かって所定角度外側に傾く傾斜角を有することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のロケット用燃焼器の噴射管。
At the end of the outer cylinder on the injection side, an extension that extends to the injection side from the end of the inner cylinder is provided,
5. The rocket according to claim 1, wherein an inner surface of the extension portion has an inclination angle inclined outward by a predetermined angle toward the fuel gas injection direction with respect to the central axis. Combustor injection tube.
液体酸化剤および燃料ガスを混合して噴射する噴射器と、
前記液体酸化剤および前記燃料ガスの混合物が燃焼される燃焼室と、
燃焼ガスが噴出するノズルと、を有するロケット用燃焼器であって、
請求項1から請求項5のいずれかに記載のロケット用燃焼器の噴射管が、前記噴射器に設けられていることを特徴とするロケット用燃焼器。
An injector for mixing and injecting liquid oxidant and fuel gas;
A combustion chamber in which the mixture of the liquid oxidant and the fuel gas is combusted;
A rocket combustor having a nozzle from which combustion gas is ejected,
A rocket combustor, wherein the rocket combustor injection pipe according to any one of claims 1 to 5 is provided in the injector.
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