JP2011001904A - Hybrid rocket engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハイブリッドロケットエンジンに関し、特に、固体燃料を備えるガス流路を形成する壁部に関するものである。 The present invention relates to a hybrid rocket engine, and more particularly to a wall portion forming a gas flow path including solid fuel.
今日実用化されているロケットエンジンには、燃料と酸化剤とを燃焼させた化学反応を利用し大量のガスを噴射して大きな推力を得ることができる化学ロケットエンジンがある。この化学ロケットエンジンは、推進剤の形態の違いによって、固体燃料ロケットエンジンと、液体燃料ロケットエンジンと、ハイブリッドロケットエンジンとの3種類に分類される。
このうち、固体燃料ロケットエンジンは、常温で固体の燃料と酸化剤又はそれらの混合物とを使用して推力を得る。固体燃料ロケットエンジンの利点は、構造が単純であること、製造が容易であることが挙げられる。しかし、欠点として、推力制御が困難であること、一度化学反応がおきると燃料を全消費するまで停止することができないことが挙げられる。
また、液体燃料ロケットエンジンは、液体の燃料と酸化剤とを使用して推力を得る。液体燃料ロケットエンジンの利点は、推力制御が容易であること、再着火が可能であることが挙げられる。欠点としては、燃料用の高圧ポンプや配管システムが必要であること、構造が複雑であること、製造費が固体燃料ロケットエンジンに比べて高価であることが挙げられる。
これに対して、ハイブリッドロケットエンジンは、固体燃料ロケットエンジンの利点である構造が単純である点と液体燃料ロケットエンジンの利点である推力調整が容易である点及び再着火性に優れている点とを備えている。そこで、ハイブリッドロケットエンジンの研究が進められている。
一般に、ハイブリッドロケットエンジンは、図6(A)に示されるように燃焼室2と燃焼室2に連通するノズル4とを備えている。燃焼室2の内側には、固体燃料3を有している。固体燃料3の形状は、円筒中空状である。この中空部は、酸化剤と燃焼ガスとが通過するポート5と呼ばれる。ポート5を通過した燃焼ガスは、燃焼室2の下流側に備えられているノズル4から噴出される。この噴出される燃焼ガスによって、ハイブリッドロケットエンジン1は推力を得る。図6(B)には、ポート5の壁部(固体燃料3)における酸化剤と固体燃料3との燃焼の様子を表した部分拡大図が示されている。燃焼室2の上流側から酸化剤及び高温の燃焼ガスが固体燃料3の表面を通過する。固体燃料3は、パラフィンなどから製造され、高温の燃焼ガスと接触することによって気化する。気化した固体燃料3は、ポート5において酸化剤と混合される。混合された酸化剤と気化した固体燃料3とは、燃焼し燃焼ガスを発生する。発生した燃焼ガスはポート5の下流に流れる。
このようなハイブリッドロケットエンジンに関し、特許文献1には、固体燃料と酸化剤との混合について酸化剤を均一に固体燃料に散布させる発明が開示されている。
Among rocket engines in practical use today, there is a chemical rocket engine that can obtain a large thrust by injecting a large amount of gas using a chemical reaction in which a fuel and an oxidant are combusted. This chemical rocket engine is classified into three types, a solid fuel rocket engine, a liquid fuel rocket engine, and a hybrid rocket engine, depending on the form of the propellant.
Among these, the solid fuel rocket engine uses a solid fuel and an oxidizer or a mixture thereof at room temperature to obtain thrust. The advantages of a solid fuel rocket engine are that it has a simple structure and is easy to manufacture. However, disadvantages are that thrust control is difficult, and once a chemical reaction occurs, it cannot be stopped until the fuel is completely consumed.
A liquid fuel rocket engine uses a liquid fuel and an oxidant to obtain thrust. Advantages of the liquid fuel rocket engine are that thrust control is easy and reignition is possible. Disadvantages include the need for high-pressure pumps and piping systems for fuels, a complex structure, and higher manufacturing costs compared to solid fuel rocket engines.
On the other hand, the hybrid rocket engine has a simple structure that is an advantage of the solid fuel rocket engine, an easy adjustment of thrust that is an advantage of the liquid fuel rocket engine, and an excellent reignition property. It has. Therefore, research on hybrid rocket engines is underway.
Generally, the hybrid rocket engine includes a
With regard to such a hybrid rocket engine,
しかしながら、特許文献1には、ポート内の固体燃料の気化を促進し、酸化剤と気化した固体燃料との混合度を促進することによって燃焼効率を促す発明が記載されているが、近年さらに燃焼効率の改善が望まれている。また、特許文献1に記載の発明は、酸化剤が流れる管を固体燃料の半径方向に設けるため、また酸化剤が流れる管を作成する必要があるために製作時間及びコストがかかるという問題があった。
However,
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ポート内を通過する燃焼ガスによる固体燃料への熱量伝達の増大と、気化した固体燃料と酸化剤との混同度の促進とによって燃焼効率を増加させることができるハイブリッドロケットエンジンを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to increase the amount of heat transferred to the solid fuel by the combustion gas passing through the port, and to promote the degree of confusion between the vaporized solid fuel and the oxidant. An object of the present invention is to provide a hybrid rocket engine that can increase combustion efficiency.
上記課題を解決するために、本発明のハイブリッドロケットエンジンは以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるハイブリッドロケットエンジンは、酸化剤と、前記酸化剤と燃焼し燃焼ガスが通過するガス流路を備える固体燃料と、前記ガス流路から導かれた前記燃焼ガスを噴射するノズルと、を有するハイブリッドロケットエンジンにおいて、前記ガス流路を形成する壁部には、表面積を増加させる表面加工が施されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the hybrid rocket engine of the present invention employs the following means.
That is, a hybrid rocket engine according to the present invention includes an oxidant, a solid fuel having a gas flow path through which the oxidant burns and a combustion gas passes, and a nozzle that injects the combustion gas guided from the gas flow path. The wall portion forming the gas flow path is subjected to surface processing for increasing the surface area.
壁部に表面積を増加させる表面加工を施すことにより、燃焼ガスが固体燃料と接触する表面積を増加させることができるので、燃焼ガスから固体燃料に伝達される熱量が増加する。従って、燃焼効率を増加させることが可能となる。 By subjecting the wall portion to surface treatment for increasing the surface area, the surface area where the combustion gas comes into contact with the solid fuel can be increased, so that the amount of heat transferred from the combustion gas to the solid fuel increases. Accordingly, it is possible to increase the combustion efficiency.
さらに、本発明にかかるハイブリッドロケットエンジンの壁部には、前記燃焼ガスの流れ方向に対して斜めの角度を有して延在する突起部が設けられていることを特徴とする。 Furthermore, the wall portion of the hybrid rocket engine according to the present invention is provided with a protrusion that extends at an oblique angle with respect to the flow direction of the combustion gas.
突起部によって燃焼ガスが固体燃料と接触する表面積が増加するので、燃焼ガスから固体燃料に伝達される熱量が増加する。また、突起部によって剥離した燃焼ガスが下流側の壁部(固体燃料)に再付着し、固体燃料に伝達される熱量が増加する。さらに、突起部によってその下流側に乱流が発生するので、酸化剤と固体燃料との混合度が促進される。従って、燃焼効率を増加させることが可能となる。 Since the surface area where the combustion gas comes into contact with the solid fuel is increased by the protrusion, the amount of heat transferred from the combustion gas to the solid fuel increases. Moreover, the combustion gas peeled off by the protrusion is reattached to the downstream wall (solid fuel), and the amount of heat transferred to the solid fuel increases. Furthermore, since a turbulent flow is generated on the downstream side by the protrusion, the degree of mixing of the oxidant and the solid fuel is promoted. Accordingly, it is possible to increase the combustion efficiency.
さらに、本発明にかかるハイブリッドロケットエンジンの壁部には、前記燃焼ガスの流れ方向に対して直交する方向に延在する突起部が設けられていることを特徴とする。 Furthermore, the wall portion of the hybrid rocket engine according to the present invention is provided with a protruding portion that extends in a direction orthogonal to the flow direction of the combustion gas.
突起部によって燃焼ガスが固体燃料と接触する表面積が増加するので、燃焼ガスから固体燃料に伝達される熱量が増加する。また、突起部によって剥離した燃焼ガスが下流側の壁部(固体燃料)に再付着し、固体燃料に伝達される熱量が増加する。さらも、突起部によってその下流側に乱流が発生するので、酸化剤と固体燃料との混合度が促進される。従って、燃焼効率を増加させることが可能となる。 Since the surface area where the combustion gas comes into contact with the solid fuel is increased by the protrusion, the amount of heat transferred from the combustion gas to the solid fuel increases. Moreover, the combustion gas peeled off by the protrusion is reattached to the downstream wall (solid fuel), and the amount of heat transferred to the solid fuel increases. Furthermore, since a turbulent flow is generated on the downstream side by the protrusion, the degree of mixing of the oxidant and the solid fuel is promoted. Accordingly, it is possible to increase the combustion efficiency.
さらに、本発明にかかるハイブリッドロケットエンジンの突起部は、複数設けられ、前記壁部には、一の前記突起部が他の前記突起部と交わることによって格子模様が形成されていることを特徴とする。 Further, the hybrid rocket engine according to the present invention is provided with a plurality of protrusions, and a lattice pattern is formed on the wall part by intersecting one protrusion part with the other protrusion part. To do.
格子模様を形成しなかった場合に比べて、燃焼ガスと接触する固体燃料の表面積が増加するので、固体燃料に伝達される熱量が更に増加する。従って、燃焼効率を増加させることが可能となる。 Compared with the case where the lattice pattern is not formed, the surface area of the solid fuel in contact with the combustion gas is increased, so that the amount of heat transferred to the solid fuel is further increased. Accordingly, it is possible to increase the combustion efficiency.
さらに、本発明にかかるハイブリッドロケットエンジンの壁部には、前記燃焼ガスの流れ方向に対して斜めの角度を有して延在する溝が形成されていることを特徴とする。 Further, the wall of the hybrid rocket engine according to the present invention is characterized in that a groove extending at an oblique angle with respect to the flow direction of the combustion gas is formed.
溝によって燃焼ガスが固体燃料と接触する表面積が増加するので、燃焼ガスから固体燃料に伝達される熱量が増加する。従って、燃焼効率を増加させることが可能となる。また、突起部を有する場合と比べて、加工が容易となる。 Since the surface area where the combustion gas contacts the solid fuel is increased by the groove, the amount of heat transferred from the combustion gas to the solid fuel increases. Accordingly, it is possible to increase the combustion efficiency. Further, the processing becomes easier as compared with the case where the protrusions are provided.
さらに、本発明にかかるハイブリッドロケットエンジンの溝は、複数設けられ、前記壁部には、一の前記溝が他の前記溝と交わることによって格子模様が形成されていることを特徴とする。 Furthermore, a plurality of grooves of the hybrid rocket engine according to the present invention are provided, and a lattice pattern is formed on the wall portion by intersecting one groove with another groove.
格子模様を形成しなかった場合に比べて、燃焼ガスが固体燃料に接触する面積が増加するので、固体燃料に伝達される熱量が更に増加する。従って、燃焼効率を増加させることが可能となる。 Compared to the case where the lattice pattern is not formed, the area in which the combustion gas contacts the solid fuel increases, so that the amount of heat transferred to the solid fuel further increases. Accordingly, it is possible to increase the combustion efficiency.
さらに、本発明にかかるハイブリッドロケットエンジンの壁部には、ねじ溝が施されていることを特徴とする。 Furthermore, the wall portion of the hybrid rocket engine according to the present invention is provided with a thread groove.
ガス流路の壁部(固体燃料)の凹凸部分が増えるので、燃焼ガスが固体燃料と接触する表面積が増加する。また、ねじ山の後流で乱流が発生し、酸化剤と固体燃料との混合度が促進される。従って、燃焼効率を増加させることが可能となる。また、突起部を有する場合と比べて、加工が容易となる。 Since the uneven part of the wall part (solid fuel) of the gas flow path increases, the surface area where the combustion gas comes into contact with the solid fuel increases. Further, turbulence is generated in the wake of the screw thread, and the degree of mixing of the oxidant and the solid fuel is promoted. Accordingly, it is possible to increase the combustion efficiency. Further, the processing becomes easier as compared with the case where the protrusions are provided.
さらに、本発明にかかるハイブリッドロケットエンジンの壁部には、前記ガス流路の長手方向に延在する縦溝が複数形成され、各々が並行に設けられていることを特徴とする。 Further, the wall portion of the hybrid rocket engine according to the present invention is characterized in that a plurality of longitudinal grooves extending in the longitudinal direction of the gas flow path are formed, and each is provided in parallel.
ガス流路の壁部には複数の縦溝が設けられるので、燃焼ガスから固体燃料へ伝達される熱量が増加する。従って、燃焼効率を増加させることが可能となる。また、突起部を有する場合と比べて、加工が容易となる。 Since a plurality of vertical grooves are provided in the wall portion of the gas flow path, the amount of heat transferred from the combustion gas to the solid fuel increases. Accordingly, it is possible to increase the combustion efficiency. Further, the processing becomes easier as compared with the case where the protrusions are provided.
さらに、本発明にかかるハイブリッドロケットエンジンのガス流路は、前記固体燃料の長手方向に複数設けられていることを特徴とする。 Furthermore, a plurality of gas passages of the hybrid rocket engine according to the present invention are provided in the longitudinal direction of the solid fuel.
複数のガス流路内を燃焼ガスが通過するので、燃焼ガスが固体燃料に接触する面積が増加する。そのため、固体燃料に伝達される熱量が増加する。従って、燃焼効率を増加させることが可能となる。 Since the combustion gas passes through the plurality of gas flow paths, the area where the combustion gas contacts the solid fuel increases. As a result, the amount of heat transferred to the solid fuel increases. Accordingly, it is possible to increase the combustion efficiency.
本発明によると、ガス流路を通過する燃焼ガスが固体燃料に接触する表面積が増加するので、燃焼ガスから固体燃料に伝達される熱量が増加する。従って、燃焼効率を増加させることが可能となる。 According to the present invention, since the surface area where the combustion gas passing through the gas flow path contacts the solid fuel increases, the amount of heat transferred from the combustion gas to the solid fuel increases. Accordingly, it is possible to increase the combustion efficiency.
[第1実施形態]
以下に、本発明に係る第1実施形態について、図1を参照して説明する。
図1(A)に示すハイブリッドロケットエンジンは、燃焼室2と、液体酸化剤を有した酸化剤タンク(図示せず)と、加圧ガスタンク(図示せず)とを備えている。燃焼室2と酸化剤タンクとは、制御弁(図示せず)を介して接続されている。酸化剤タンクの他端には、加圧ガスタンクが接続されている。燃焼室2は、その内部に固体燃料3を有し、他端はノズルに連通している。
固体燃料3は、燃焼室2の長手方となる中心軸線上に沿って1本の空洞が形成された円筒中空状とされている。固体燃料3に形成された空洞は、燃焼が行われるポート(ガス流路)5となっている。
[First Embodiment]
A first embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIG.
The hybrid rocket engine shown in FIG. 1A includes a
The
図1(B)には、ポート5を形成する壁部に施された表面加工が示されている。
ポート5の壁部には、燃焼ガスが固体燃料3に接触する表面積を増加させる突起部10a,10bが表面加工として設けられている。突起部10a,10bは、ポート5を流れる燃焼ガスの流れ方向に対して斜めの角度方向に延在して設けられている。突起部10aは、燃焼ガスの流れの上流から下流に向かって斜め方向に平行して複数設けられている。また、それら突起部10aと交わる方向には、他の突起部10bが燃焼ガスの流れの上流から下流に向かって斜め方向に平行して複数設けられている。突起部10aと突起部10bとが交わって複数のひし形の格子模様11を形成している。
FIG. 1B shows the surface processing applied to the wall portion forming the
The wall portion of the
液体酸化剤は、加圧ガスタンク内のガスによって加圧される。加圧された液体酸化剤は、酸化剤タンクと燃焼室2との間に備えられている制御弁によってその流量が制御されて、燃焼室2内に導かれる。燃焼室2内に導かれた酸化剤は、固体燃料3に送られ点火されて燃焼が開始する。燃焼によって生じた燃焼ガスは、燃焼室2内の固体燃料3に形成されたポート5を通過し、ノズルから噴出する。ノズルから燃焼ガスが噴出する反動によって、推力が発生してハイブリッドロケットエンジンが発射される。
The liquid oxidant is pressurized by the gas in the pressurized gas tank. The flow rate of the pressurized liquid oxidant is controlled by a control valve provided between the oxidant tank and the
以上の通り、本実施形態に係るハイブリッドロケットエンジンによれば、以下の作用効果を奏する。
壁部に表面積を増加させる表面加工を施すことにより、燃焼ガスが固体燃料3と接触する表面積を増加させることができるので、燃焼ガスから固体燃料3に伝達される熱量が増加する。従って、容易に燃焼効率を増加させることが可能となる。
As described above, the hybrid rocket engine according to the present embodiment has the following operational effects.
By subjecting the wall portion to surface treatment for increasing the surface area, the surface area where the combustion gas comes into contact with the
さらに、突起部10a,10bによって燃焼ガスが固体燃料3と接触する表面積が増加するので、燃焼ガスから固体燃料3に伝達される熱量が増加する。また、突起部10a,10bによって剥離した燃焼ガスが下流側の壁部(固体燃料3)に再付着し、固体燃料3に伝達される熱量が増加する。さらに、突起部10a,10bによりその下流側には乱流が発生するので、酸化剤と固体燃料3との混合度が促進される。従って、燃焼効率を増加させることが可能となる。
Furthermore, since the surface area where the combustion gas contacts the
さらに、格子模様11を形成しなかった場合に比べて、燃焼ガスが固体燃料3と接触する表面積が増加するので、固体燃料3に伝達される熱量が更に増加する。従って、燃焼効率を増加させることが可能となる。
Furthermore, since the surface area where the combustion gas comes into contact with the
[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態について図2に基づいて説明する。
本実施形態のハイブリッドロケットエンジンの構成は、ポートの壁部に設けられている突起部が燃焼ガスの流れ方向に対して直交している点において第1実施形態と相違し、そのほかは同様である。したがって、同一の構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
図2には、ポートを燃焼ガスが流れる方向の壁部(固体燃料3)の縦断面拡大図が示されている。
ポートの壁部には、燃焼ガスが固体燃料3に接触する表面積を増加させる表面加工として突起部13が設けられている。突起部13は、ポートの内周方向に連続している。さらに、突起部13は、ポート内を燃焼ガスが流れる方向に上流から下流に向かって複数設けられ、燃焼ガスの流れ方向に対して直交する方向に等間隔に配置されている。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The configuration of the hybrid rocket engine of the present embodiment is different from that of the first embodiment in that the protrusion provided on the wall of the port is orthogonal to the flow direction of the combustion gas, and the rest is the same. . Accordingly, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
FIG. 2 shows an enlarged vertical cross-sectional view of the wall portion (solid fuel 3) in the direction in which the combustion gas flows through the port.
The wall of the port is provided with a
以上の通り、本実施形態に係るハイブリッドロケットエンジンによれば、以下の作用効果を奏する。
突起部13によって燃焼ガスが固体燃料3と接触する表面積が増加するので、燃焼ガスから固体燃料3に伝達される熱量が増加する。また、突起部13によって剥離した燃焼ガスが下流側の壁部に再付着し、固体燃料3に伝達される熱量が増加する。さらに、突起部13によってその下流側に乱流が発生するので、酸化剤と固体燃料3との混合度が促進される。従って、燃焼効率を増加させることが可能となる。
As described above, the hybrid rocket engine according to the present embodiment has the following operational effects.
Since the surface area where the combustion gas comes into contact with the
なお、突起部13の高さ及び幅、突起部13が設けられる間隔については、燃焼ガスと固体燃料3とが接触する表面積を増加させ、また、突起部13によって剥離した燃焼ガスの流れが固体燃料3の表面に再付着するために適したものとし、実験等によって求めることができる。
In addition, about the height and width | variety of the
また、本実施形態においては、突起部13がポートの壁部の内周方向に連続して設けられるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ポートの壁部に断続的に設けられても良い。
また、本実施形態において、突起部13はポートを燃焼ガスが流れる方向に対して直交する向に等間隔に設けられるとして説明したが、一の突起部13が他の突起部13と交わることによって格子模様を形成するものとしても良い。
Further, in the present embodiment, the
In the present embodiment, the
[第3実施形態]
以下、本発明の第3実施形態について図3に基づいて説明する。
本実施形態のハイブリッドロケットエンジンの構成は、燃焼ガスの流れ方向に対して斜めの角度を有する表面加工が溝である点において第1実施形態と相違し、そのほかは同様である。したがって、同一の構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
図3(B)には、図3(A)に示す燃焼室2に備えられている固体燃料3のポート5内を流れる燃焼ガスの流れ方向に対して斜めに形成された溝14a,14bが表面加工として設けられている壁部の部分拡大図が示されている。
ポート5の壁部(固体燃料3)には、燃焼ガスが固体燃料3に接触する表面積を増加させる表面加工として溝14a,14bが設けられている。溝14a,14bは、ポート5を流れる燃焼ガスの流れ方向に対して斜め角度方向に延在して設けられている。溝14aは、燃焼ガスの流れの上流から下流に向かって斜め方向に平行して複数設けられている。また、それらの溝14aと交わる方向には、他の溝14bが燃焼ガスの流れの上流から下流に向かって斜め方向に平行して複数設けられている。溝14aと溝14bとは、交わって複数のひし形の格子模様11を形成している。
[Third Embodiment]
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The configuration of the hybrid rocket engine of the present embodiment is different from that of the first embodiment in that the surface processing having an oblique angle with respect to the flow direction of the combustion gas is a groove, and the others are the same. Accordingly, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
In FIG. 3B,
以上の通り、本実施形態に係るハイブリッドロケットエンジンによれば、以下の作用効果を奏する。
溝14a,14bによって燃焼ガスが固体燃料3と接触する表面積が増加するので、燃焼ガスから固体燃料3に伝達される熱量が増加する。従って、燃焼効率を増加させることが可能となる。また、突起部を有する場合と比べて、加工が容易となる。
As described above, the hybrid rocket engine according to the present embodiment has the following operational effects.
Since the surface area where the combustion gas comes into contact with the
さらに、格子模様11を形成しなかった場合に比べて、燃焼ガスが固体燃料3に接触する面積が増加するので、固体燃料3に伝達される熱量が更に増加する。従って、燃焼効率を増加させることが可能となる。
Furthermore, since the area where the combustion gas contacts the
また、溝14a,14bの深さ及び間隔については、燃焼ガスが固体燃料3に接触する表面積を増加させるために適したものとし、実験等によって求めることができる。
The depths and intervals of the
[第4実施形態]
以下、本発明の第4実施形態について図4に基づいて説明する。
本実施形態のハイブリッドロケットエンジン1の構成は、ポート5が固体燃料3の長手方向に複数設けられ、各ポート5の壁部にはねじ溝15が設けられている点において第1実施形態と相違し、そのほかは同様である。したがって、同一の構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
図4(A)には本実施形態にかかるハイブリッドロケットエンジン1の燃焼室2の縦断面図が示されている。燃焼室2は、固体燃料3を有している。固体燃料3には、複数(例えば14本)のポート5が形成されている。各ポート5は、固体燃料3の長手方向に延在している。図4(B)には、図4(A)のIV−IV部における横断面図が示されている。燃焼室2の内周には、中実円柱の固体燃料3が備えられている。固体燃料3は、固体燃料3の長手方向にポート5を複数有している。図4(C)には、図4(A)のa部に示すポート5の壁部の表面加工の部分拡大図が示されている。ポート5の壁部の表面加工として、ねじ溝15が形成されている。
[Fourth Embodiment]
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The configuration of the
FIG. 4A shows a longitudinal sectional view of the
以上の通り、本実施形態に係るハイブリッドロケットエンジン1によれば、以下の作用効果を奏する。
ポート5の壁部の凹凸部分が増えるので、燃焼ガスが固体燃料3に接触する表面積が増加する。また、ねじ山の後流で乱流が発生し、酸化剤と固体燃料3との混合度が促進される。従って、燃焼効率を増加させることが可能となる。また、突起部を有する場合と比べて、加工が容易となる。
As described above, the
Since the uneven portion of the wall of the
さらに、複数のポート5内を燃焼ガスが通過するので、燃焼ガスと固体燃料3とが接触する面積が増加する。そのため、固体燃料3に伝達される熱量が増加する。従って、燃焼効率を増加させることが可能となる。
Further, since the combustion gas passes through the plurality of
なお、ねじ溝15のピッチについては、燃焼ガスが固体燃料3に接触する表面積を増加させるために適したものとし、実験等によって求めることができる。
The pitch of the
また、本実施形態においては、ポート5は固体燃料3の長手方向に複数備えられているとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図1に示したように、固体燃料3の長手方向に1本形成されているとしても良い。
また、表面加工としては、ねじ溝15として説明したが、図1から図3のような表面加工を施してもよい。
In the present embodiment, a plurality of
Further, although the surface processing has been described as the
[第5実施形態]
以下、本発明の第5実施形態について図5に基づいて説明する。
本実施形態のハイブリッドロケットエンジンの構成は、ポートが固体燃料の長手方向に複数設けられ、各ポートの壁部には縦溝が複数設けられている点において第1実施形態と相違し、そのほかは同様である。したがって、同一の構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
図5(A)には、本実施形態にかかるハイブリッドロケットエンジン1の燃焼室2の縦断面図が示されている。燃焼室2は、固体燃料3を有している。固体燃料3には、複数(例えば14本)のポート5が形成されている。各ポート5は、固体燃料3の長手方向に延在している。図5(B)には、図5(A)のV−V部における横断面図が示されている。燃焼室2の内周には、中実円柱の固体燃料3が備えられている。固体燃料3は、固体燃料3の長手方向にポート5を複数有している。図5(C)には、図5(B)のb部に示すポート5の壁部の表面加工の部分拡大図が示されている。ポート5の壁部には、表面加工としてポート5の円周に複数の縦溝16が形成されている。縦溝16は、ポート5の長手方向に延在し、各々の縦溝16が並行に設けられている。縦溝16は、ポート5と直交する断面が凹形状を有している。
[Fifth Embodiment]
Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The configuration of the hybrid rocket engine of this embodiment is different from that of the first embodiment in that a plurality of ports are provided in the longitudinal direction of the solid fuel, and a plurality of vertical grooves are provided in the wall portion of each port. It is the same. Accordingly, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
FIG. 5A shows a longitudinal sectional view of the
以上の通り、本実施形態に係るハイブリッドロケットエンジン1によれば、以下の作用効果を奏する。
ポート5の円周には複数の縦溝16が設けられるので、燃焼ガスから固体燃料3へ伝達される熱量が増加する。従って、燃焼効率を増加させることが可能となる。また、突起部を有する場合と比べて、加工が容易となる。
As described above, the
Since the plurality of
さらに、複数のポート5を燃焼ガスが通過するので、燃焼ガスが固体燃料3に接触する面積が増加する。そのため、固体燃料3に伝達される熱量が増加する。従って、燃焼効率を増加させることが可能となる。
Furthermore, since the combustion gas passes through the plurality of
なお、本実施形態においては、縦溝16のポート5と直交する断面の形状について凹形状として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、U字、V字形状であってもよい。
また、縦溝16の断面形状の大きさについては、燃焼ガスが固体燃料3に接触する表面積を増加させるために適したものとし、実験等によって求めることができる。
In the present embodiment, the shape of the cross section perpendicular to the
Further, the size of the cross-sectional shape of the
3 固体燃料
4 ノズル
5 ポート(ガス流路)
10a,10b 突起部(表面加工)
3
10a, 10b Protrusion (surface processing)
Claims (9)
前記酸化剤と燃焼し燃焼ガスが通過するガス流路を備える固体燃料と、
前記ガス流路から導かれた前記燃焼ガスを噴射するノズルと、を有するハイブリッドロケットエンジンにおいて、
前記ガス流路を形成する壁部には、表面積を増加させる表面加工が施されていることを特徴とするハイブリッドロケットエンジン。 An oxidizing agent,
A solid fuel comprising a gas flow path through which combustion gas passes through the oxidant, and
A hybrid rocket engine having a nozzle for injecting the combustion gas guided from the gas flow path,
A hybrid rocket engine characterized in that the wall portion forming the gas flow path is subjected to surface processing for increasing the surface area.
The hybrid gas rocket engine according to any one of claims 1 to 8, wherein a plurality of the gas flow paths are provided in a longitudinal direction of the solid fuel.
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