JP2015071981A - Rocket engine burning test device - Google Patents

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JP2015071981A JP2013208353A JP2013208353A JP2015071981A JP 2015071981 A JP2015071981 A JP 2015071981A JP 2013208353 A JP2013208353 A JP 2013208353A JP 2013208353 A JP2013208353 A JP 2013208353A JP 2015071981 A JP2015071981 A JP 2015071981A
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坂口 裕之
Hiroyuki Sakaguchi
裕之 坂口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rocket engine burning test device capable of further ensuring afterburning measures at a time of purging unburned propellant.SOLUTION: Provided is a rocket engine burning test device 1. The rocket engine burning test device 1 includes an afterburning prevention mechanism 10 that includes a liquid supply source 11 supplying a liquid of an inert gas; a transfer pipe 12 connected to the liquid supply source 11 and transferring the inert gas supplied from the liquid supply source 11; and a purge pipe 13 connected to the transfer pipe 12 and arranged around an opening portion that serves as an exhaust side of a rocket engine. The transfer pipe 12 is configured to gasify the liquid during transfer while transferring the liquid of the inert gas. The purge pipe 13 is configured to inject the inert gas transferred by the transfer pipe 12 in a gaseous state.

Description

本発明は、ロケット用エンジン燃焼試験装置に関する。   The present invention relates to a rocket engine combustion test apparatus.

一般にロケット用エンジンの燃焼試験においては、試験終了時、または中断時などのエンジンを切って燃焼を止めるカットオフ時に、未燃推進薬をパージによってエンジンから排出する。そして、排出した未燃推進薬を外部トーチの火炎に引火させて燃焼させ、消費することにより、未燃推進薬が不測に燃焼するのを防止し、試験の安全を確かなものにしている。   In general, in a combustion test for a rocket engine, unburned propellant is discharged from the engine by purging at the end of the test or at the time of cutoff when the engine is turned off to stop combustion. And the unburned propellant discharged is ignited by the flame of the external torch, burned, and consumed, thereby preventing the unburned propellant from burning unexpectedly and ensuring the safety of the test.

ところで、排出した未燃推進薬を外部トーチの火炎に引火させて燃焼させた際、火炎がエンジンを包み込む、いわゆる「後燃え」が起こることがある。そのため、周囲を充分に防災対策することにより、前記火炎が周囲に燃え移るのを防止している。
なお、このようなロケットエンジン燃焼試験用の消火装置としては、液体窒素を液体のまま直接噴霧する消火装置が知られている(例えば、特許文献1参照)
By the way, when the unburned propellant discharged is ignited by the flame of the external torch and burned, so-called “afterburning” occurs in which the flame wraps around the engine. For this reason, the flame is prevented from being burned around by sufficiently taking disaster prevention measures.
In addition, as such a fire extinguisher for a rocket engine combustion test, a fire extinguisher that directly sprays liquid nitrogen in a liquid state is known (see, for example, Patent Document 1).

特開平4−116255号公報JP-A-4-116255

しかしながら、前記の「後燃え」が起こると、充分に防炎対策を行っているにもかかわらず、エンジン回りのケーブルなどを焦がすことがある。そのため、備品の損傷や劣化によって燃焼試験のコストが高くなってしまうことから、より確実な後燃え対策の提供が望まれている。   However, when the above-mentioned “afterburn” occurs, a cable around the engine may be burnt even though the fire prevention measures are sufficiently taken. Therefore, since the cost of the combustion test becomes high due to damage or deterioration of the equipment, it is desired to provide a more reliable countermeasure for afterburning.

また、前記の液体窒素を液体のまま直接噴霧する消火装置は、不測に火災が起きたときのための消火設備であり、燃焼試験の一環として行われる未燃推進薬のパージ時に適用することはできない。すなわち、パージによる未燃推進薬の燃焼は、未燃推進薬が不測に燃焼するのを防止すべく、その全量を燃焼により消費するために行うものである。したがって、この未燃推進薬を燃焼させた際に火炎中に直接液体窒素を噴霧すると、未燃推進薬の全量が消費される前に火炎が消え、未燃推進薬の一部が消費されずに残ってしまう。その結果、消費されずに残った未燃推進薬は、不測に燃焼する可能性が解消されないままになってしまう。   In addition, the fire extinguishing device that sprays liquid nitrogen directly in liquid form is a fire extinguishing facility for unexpected fires, and it can be applied when purging unburned propellant as part of a combustion test. Can not. That is, the combustion of the unburned propellant by the purge is performed in order to consume the entire amount of the unburned propellant by combustion in order to prevent the unburned propellant from being accidentally burned. Therefore, if you spray liquid nitrogen directly into the flame when burning this unburned propellant, the flame will disappear before the entire amount of unburned propellant is consumed, and part of the unburned propellant will not be consumed. Will remain. As a result, the unburned propellant that remains without being consumed remains unresolved.

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、未燃推進薬のパージ時における後燃え対策をより確実にした、ロケット用エンジン燃焼試験装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an engine combustion test apparatus for a rocket that can more reliably take measures against afterburning when purging of unburned propellant.

本発明のロケット用エンジン燃焼試験装置は、ロケット用エンジンの燃焼試験装置であって、
不活性ガスの液体を供給する液体供給源と、前記液体供給源に接続されて該液体供給源から供給される不活性ガスの液体を移送する移送管と、前記移送管に接続されるとともに、前記ロケット用エンジンにおける排気側となる開口部の周囲に配置されるパージ配管と、を備える後燃防止機構を有し、
前記移送管は、不活性ガスの液体を移送しつつ、移送中に前記液体を気化させるよう構成され、前記パージ配管は、前記移送管によって移送された不活性ガスを気体の状態で噴射するよう構成されていることを特徴とする。
The rocket engine combustion test apparatus of the present invention is a rocket engine combustion test apparatus,
A liquid supply source for supplying an inert gas liquid, a transfer pipe connected to the liquid supply source for transferring an inert gas liquid supplied from the liquid supply source, and connected to the transfer pipe; A purge pipe disposed around an opening on the exhaust side of the rocket engine, and a post-combustion prevention mechanism,
The transfer pipe is configured to vaporize the liquid during the transfer while transferring the liquid of the inert gas, and the purge pipe jets the inert gas transferred by the transfer pipe in a gaseous state. It is configured.

また、前記ロケット用エンジン燃焼試験装置において、前記パージ配管は、リング状に形成されるとともに、前記ロケット用エンジンの前記開口部側の延長方向に、不活性ガスの気体を円筒状に噴射するよう構成されていることが好ましい。   Further, in the rocket engine combustion test apparatus, the purge pipe is formed in a ring shape and injects an inert gas in a cylindrical shape in an extending direction on the opening side of the rocket engine. It is preferable to be configured.

また、前記ロケット用エンジン燃焼試験装置において、前記パージ配管には不活性ガスを気体の状態で噴射するノズルが複数形成されており、前記パージ配管は、前記ノズルが前記ロケット用エンジンの前記開口部の端縁の高さ以上の高さとなるように配置されていることが好ましい。   Further, in the rocket engine combustion test apparatus, the purge pipe is formed with a plurality of nozzles for injecting an inert gas in a gaseous state, and the nozzle of the purge pipe is the opening of the rocket engine. It is preferable that they are arranged so as to have a height equal to or higher than the height of the edge.

また、前記ロケット用エンジン燃焼試験装置において、前記パージ配管は、前記ノズルから噴射する不活性ガスの噴射角内に前記ロケット用エンジンの前記開口部の端縁が位置するように配置されていることが好ましい。   Further, in the rocket engine combustion test apparatus, the purge pipe is disposed so that an edge of the opening of the rocket engine is positioned within an injection angle of an inert gas injected from the nozzle. Is preferred.

本発明のロケット用エンジン燃焼試験装置によれば、移送管によって不活性ガスの液体を移送しつつ移送中に前記液体を気化させ、パージ配管から不活性ガスを気体の状態で噴射するようにしたので、液体を移送することで比較的小容量の不活性ガス液体を迅速に移送することができ、かつ、気体の状態で噴射することで比較的大容量の不活性ガスを瞬時に噴射することができる。これにより、不活性ガスの移送に伴う設備を簡素化でき、燃焼試験のコスト低減化を図ることができる。
また、比較的大容量の不活性ガスを瞬時に噴射できるため、例えば不活性ガスの気体を円筒状に噴射することにより、排出した未燃推進薬を燃焼させた際、火炎がエンジンを包み込む「後燃え」を確実に防止することができる。したがって、未燃推進薬のパージ時における後燃え対策をより確実にすることができる。
According to the rocket engine combustion test apparatus of the present invention, while the inert gas liquid is being transferred by the transfer pipe, the liquid is vaporized during the transfer, and the inert gas is injected in a gaseous state from the purge pipe. Therefore, a relatively small volume of inert gas liquid can be quickly transferred by transferring the liquid, and a relatively large volume of inert gas can be instantaneously injected by jetting in a gaseous state. Can do. Thereby, the facilities accompanying the transfer of the inert gas can be simplified, and the cost of the combustion test can be reduced.
In addition, since a relatively large volume of inert gas can be instantaneously injected, for example, when the discharged unburned propellant is burned by injecting the gas of the inert gas into a cylindrical shape, the flame wraps the engine. “Afterburning” can be reliably prevented. Therefore, it is possible to more reliably take measures against afterburning when unburned propellant is purged.

本発明のロケット用エンジン燃焼試験装置の一実施形態の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a rocket engine combustion test apparatus of the present invention. 図1に示したロケット用エンジン燃焼試験装置に備えられる後燃防止機構を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the afterburn prevention mechanism with which the engine combustion test apparatus for rockets shown in FIG. 1 is equipped. パージ配管とそのノズルの構成を説明するための要部拡大図である。It is a principal part enlarged view for demonstrating the structure of purge piping and its nozzle.

以下、本発明のロケット用エンジン燃焼試験装置を詳しく説明する。
図1は、本発明のロケット用エンジン燃焼試験装置の一実施形態の概略構成を示す図、図2は、図1に示したロケット用エンジン燃焼試験装置に備えられる後燃防止機構を説明するための模式図である。
The rocket engine combustion test apparatus of the present invention will be described in detail below.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a rocket engine combustion test apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining a post-combustion prevention mechanism provided in the rocket engine combustion test apparatus shown in FIG. FIG.

図1中符号1はロケット用エンジン燃焼試験装置、2はこの燃焼試験装置1による燃焼試験に供されるロケット用エンジンである。ロケット用エンジン2は、燃焼室3とこれに接続するノズルエクステンション(図示せず)とを備えて構成される。ただし、本実施形態では、ロケット用エンジン2として、ノズルエクステンションが外れた状態、すなわち燃焼室3のみの状態で燃焼試験を行うようにしている。   In FIG. 1, reference numeral 1 is a rocket engine combustion test apparatus, and 2 is a rocket engine subjected to a combustion test by the combustion test apparatus 1. The rocket engine 2 includes a combustion chamber 3 and a nozzle extension (not shown) connected to the combustion chamber 3. However, in this embodiment, as the rocket engine 2, the combustion test is performed in a state where the nozzle extension is removed, that is, only the combustion chamber 3.

燃焼室3は、インジェクション(図示せず)に接続するもので、インジェクションから供給される燃料と酸化剤とからなる推進薬を燃焼させるものである。この燃焼室3は、その下流側、すなわちインジェクションと反対となる側が円筒状に形成されており、その側面が、一旦縮径した後漸次拡径し、これによって燃焼ガスの膨張を可能にしている。   The combustion chamber 3 is connected to an injection (not shown) and burns a propellant composed of a fuel and an oxidant supplied from the injection. The combustion chamber 3 is formed in a cylindrical shape on the downstream side, that is, on the side opposite to the injection, and its side surface is gradually reduced in diameter and then gradually expanded, thereby allowing the combustion gas to expand. .

ロケット用エンジン燃焼試験装置1は、燃焼室3の下流側(下方)の開口が床面4から所定距離をおくように、ロケット用エンジン2(燃焼室3)を保持してロケット用エンジン2全体を吊り上げている。このロケット用エンジン燃焼試験装置1は、燃焼室3に対して推進薬を供給するように形成されている。推進薬の供給に際しては、このロケット用エンジン燃焼試験装置1は、例えば推進薬中の燃料と酸化剤との混合比を試験用に設定した適宜比に調整したり、推進薬の供給圧力、すなわち燃焼圧力を予め設定した圧力に調整できるようになっている。また、このロケット用エンジン燃焼試験装置1には、燃焼状態を観察したり、種々のデータが得られるように、各種の測定器が備えられている。   The rocket engine combustion test apparatus 1 holds the rocket engine 2 (combustion chamber 3) so that the downstream (downward) opening of the combustion chamber 3 is at a predetermined distance from the floor surface 4. Is lifting. The rocket engine combustion test apparatus 1 is configured to supply a propellant to the combustion chamber 3. When supplying the propellant, the rocket engine combustion test apparatus 1 adjusts the mixing ratio of the fuel and oxidant in the propellant to an appropriate ratio set for the test, for example, or supplies the propellant supply pressure, The combustion pressure can be adjusted to a preset pressure. The rocket engine combustion test apparatus 1 is provided with various measuring devices so that the combustion state can be observed and various data can be obtained.

ロケット用エンジン2の燃焼ガス排気側、すなわち燃焼室3の開口部5の下方には、床面4上に複数の外部トーチ6が配置されている。これら外部トーチ6は、ロケット用エンジン2の燃焼試験中、さらには後述するカットオフ時の未燃推進薬のパージの際に、燃焼によって火炎を形成し続けるものである。これによってこれら外部トーチ6は、不測に、あるいはパージによってロケット用エンジン2から燃焼されずに排出された推進薬に引火し、燃焼させるようになっている。すなわち、未燃推進薬が消費されずにそのまま滞留し、不測に燃焼するのを防止するようになっている。   A plurality of external torches 6 are arranged on the floor surface 4 on the combustion gas exhaust side of the rocket engine 2, that is, below the opening 5 of the combustion chamber 3. These external torches 6 continue to form a flame by combustion during the combustion test of the rocket engine 2 and further when the unburned propellant is purged at the time of cut-off described later. As a result, these external torches 6 are ignited by the propellant discharged without being burned from the rocket engine 2 unexpectedly or by purge, and burned. That is, the unburned propellant stays as it is without being consumed, and is prevented from unexpectedly burning.

また、このようなロケット用エンジン燃焼試験装置1には、後燃防止機構10が備えられている。後燃防止機構10は、図2に示すように不活性ガスである窒素の液体を供給する液体供給源11と、液体供給源11に接続されて該液体供給源11から供給される液体窒素を移送する移送管12と、移送管12に接続されたパージ配管13と、を備えて構成されている。   In addition, the rocket engine combustion test apparatus 1 includes a post-combustion prevention mechanism 10. As shown in FIG. 2, the afterburning prevention mechanism 10 includes a liquid supply source 11 that supplies a liquid of nitrogen that is an inert gas, and liquid nitrogen that is connected to the liquid supply source 11 and supplied from the liquid supply source 11. A transfer pipe 12 to be transferred and a purge pipe 13 connected to the transfer pipe 12 are provided.

液体供給源11は、工場や研究所等に備えられるクライオエバポレータ(Cryo Evaporator )ライン30に設けられたもので、液体窒素(LN)を貯留し、前記ライン中の配管31を介して気化させた窒素(GN)を所望箇所に供給するものである。すなわち、配管31には蒸発器32が設けられており、これを通ることで液体窒素(LN)は気化し、窒素ガス(GN)となって移送されるようになっている。 The liquid supply source 11 is provided in a cryoevaporator line 30 provided in a factory, a laboratory, or the like. The liquid supply source 11 stores liquid nitrogen (LN 2 ) and vaporizes it through a pipe 31 in the line. Nitrogen (GN 2 ) is supplied to a desired location. That is, the pipe 31 is provided with the evaporator 32, liquid nitrogen by therethrough (LN 2) is vaporized, and is transported with the nitrogen gas (GN 2).

これに対し、後燃防止機構10を構成する前記移送管12は、本実施形態では蒸発器を備えることなく、液体窒素を移送しつつ、移送中にこの液体窒素を受熱等によって気化させるように構成されている。そして、移送管12は、パージ配管13に供する際には液体窒素のほぼ全量を気化するようになっている。すなわち、移送管12は、その長さや内径等がパージ配管13に供給する窒素の量に対応して設定されており、これによって移送中に液体窒素のほぼ全量を気化するようになっている。   On the other hand, the transfer pipe 12 constituting the afterburning prevention mechanism 10 does not include an evaporator in the present embodiment, and transfers the liquid nitrogen while vaporizing the liquid nitrogen by receiving heat or the like during the transfer. It is configured. When the transfer pipe 12 is supplied to the purge pipe 13, almost the entire amount of liquid nitrogen is vaporized. That is, the length, inner diameter, and the like of the transfer pipe 12 are set corresponding to the amount of nitrogen supplied to the purge pipe 13, so that almost the entire amount of liquid nitrogen is vaporized during the transfer.

この移送管12には、前記クライオエバポレータライン30内に複数の開閉弁33が設けられ、さらに、クライオエバポレータライン30の外に減圧弁14が設けられている。これにより、移送管12は減圧弁14の上流側と下流側とで、高圧設備側と試験用設備側とに区分けされている。移送管12には、減圧弁14の下流側に圧力センサ15と温度センサ16とが設けられている。これによって移送管12中を流れる窒素の圧力および温度は、運転中に連続して検知されるようになっている。   In the transfer pipe 12, a plurality of on-off valves 33 are provided in the cryoevaporator line 30, and a pressure reducing valve 14 is provided outside the cryoevaporator line 30. Thereby, the transfer pipe 12 is divided into the high pressure equipment side and the test equipment side on the upstream side and the downstream side of the pressure reducing valve 14. The transfer pipe 12 is provided with a pressure sensor 15 and a temperature sensor 16 on the downstream side of the pressure reducing valve 14. As a result, the pressure and temperature of nitrogen flowing in the transfer pipe 12 are continuously detected during operation.

また、減圧弁14の下流側には、フレキシブル管17が設けられている。これにより、液体窒素から窒素ガスへの急激な変化や、パージ配管13からの窒素ガスの噴射に伴って移送管12内の圧力が急激に変化しても、フレキシブル管17が伸縮することにより、この急激な変化が吸収されるようになっている。なお、例えば移送管12の長さを充分に確保できず、移送中に受熱等によって液体窒素のほぼ全量を気化するのが困難な場合などでは、この移送管12中の減圧弁14より下流側にヒータや蒸発器を設け、液体窒素の気化を促進するようにしてもよい。   A flexible pipe 17 is provided on the downstream side of the pressure reducing valve 14. Thereby, even if the pressure in the transfer pipe 12 suddenly changes due to the rapid change from liquid nitrogen to nitrogen gas or the injection of nitrogen gas from the purge pipe 13, the flexible pipe 17 expands and contracts, This sudden change is absorbed. For example, when the length of the transfer pipe 12 cannot be sufficiently secured and it is difficult to vaporize almost the entire amount of liquid nitrogen by receiving heat during transfer, the downstream side of the pressure reducing valve 14 in the transfer pipe 12 A heater or an evaporator may be provided to facilitate the vaporization of liquid nitrogen.

パージ配管13は、本実施形態では図1に示すロケット用エンジン2の燃焼室3の開口部5を囲むリング状(円環状)に形成されている。このパージ配管13には、図2に示すようにその周方向に沿って複数のノズル18が設けられている。これらノズル18は、図3に示すように下方でかつ斜め(内方)に向いて形成された孔によって形成されたもので、パージ配管13の周方向に沿って等間隔で配置されている。例えば、パージ配管13には、内径3mmの孔(ノズル18)が約15°のピッチで26個形成されている。   In this embodiment, the purge pipe 13 is formed in a ring shape (annular shape) surrounding the opening 5 of the combustion chamber 3 of the rocket engine 2 shown in FIG. The purge pipe 13 is provided with a plurality of nozzles 18 along its circumferential direction as shown in FIG. These nozzles 18 are formed by holes formed downward and obliquely (inward) as shown in FIG. 3, and are arranged at equal intervals along the circumferential direction of the purge pipe 13. For example, 26 holes (nozzles 18) having an inner diameter of 3 mm are formed in the purge pipe 13 at a pitch of about 15 °.

また、パージ配管13は、図1に示すようにロケット用エンジン2の燃焼室3の開口部5を囲んで水平に配置されている。このパージ配管13のノズル18は、図3に示すようにその高さが、燃焼室3の開口部5の端縁5aの高さ以上となるように配置されている。このような構成のもとに、ノズル18から窒素(GN)を下方かつ斜め(内方)に向けて噴射することにより、パージ配管13は燃焼室3の開口部5側の延長方向(図3中二点鎖線で示す)に、窒素(GN)を円筒状に噴射する。 Further, as shown in FIG. 1, the purge pipe 13 is disposed horizontally surrounding the opening 5 of the combustion chamber 3 of the rocket engine 2. As shown in FIG. 3, the nozzle 18 of the purge pipe 13 is arranged so that its height is equal to or higher than the height of the edge 5 a of the opening 5 of the combustion chamber 3. Under such a configuration, by injecting nitrogen (GN 2 ) downward and obliquely (inward) from the nozzle 18, the purge pipe 13 extends in the direction of extension on the opening 5 side of the combustion chamber 3 (see FIG. (Indicated by a two-dot chain line in FIG. 3), nitrogen (GN 2 ) is jetted in a cylindrical shape.

また、ノズル18が斜め(内方)に向く角度、すなわち鉛直線に対して傾ける傾斜角θとしては、図3中に矢印で示す範囲の窒素(GN)の噴射角を90°(両側に広がる角がそれぞれ45°)とすると、この噴射角内、すなわち噴射範囲内に、燃焼室3の開口部5の端縁5aが位置するように設定される。例えば、傾斜角θは10°程度とされる。このように構成することにより、燃焼室3の開口部5の端縁5aと窒素(GN)の噴射範囲との間には、隙間が形成されないようになる。 Further, as the angle at which the nozzle 18 is inclined (inward), that is, the inclination angle θ that is inclined with respect to the vertical line, the injection angle of nitrogen (GN 2 ) in the range indicated by the arrow in FIG. Assuming that the spread angles are 45 ° each, the edge 5a of the opening 5 of the combustion chamber 3 is set within the injection angle, that is, within the injection range. For example, the inclination angle θ is about 10 °. With this configuration, between the injection range of the edge 5a and nitrogen of the opening portion 5 of the combustion chamber 3 (GN 2), so that a gap is not formed.

次に、このような構成からなるロケット用エンジン燃焼試験装置1による試験方法について説明する。
まず、図1に示したように被試験体となるロケット用エンジン2の燃焼室3を、ロケット用エンジン燃焼試験装置1にセットし、床面4から所定距離(例えば50cm〜100cm)浮いた状態に吊り上げておく。その際、パージ配管13を、そのノズル18が図3に示したような配置となるように調整しておく。
そして、外部トーチ6から火炎を吹き出させた後、所定の燃焼試験を行う。
Next, a test method using the rocket engine combustion test apparatus 1 having such a configuration will be described.
First, as shown in FIG. 1, the combustion chamber 3 of the rocket engine 2 to be tested is set in the rocket engine combustion test apparatus 1 and is floated from the floor 4 by a predetermined distance (for example, 50 cm to 100 cm). Hang it on. At this time, the purge pipe 13 is adjusted so that the nozzle 18 is arranged as shown in FIG.
Then, after a flame is blown out from the external torch 6, a predetermined combustion test is performed.

このようにして燃焼試験を終了し、あるいは中断したら、そのカットオフ時に、従来と同様にしてパージにより未燃推進薬を燃焼室3の開口部5から排出する。その際、未燃推進薬の排出と同時にあるいはこれに先立ち、後燃防止機構10を作動させ、開閉弁33を開いて液体供給源11より移送管12に液体窒素(LN)を供給する。例えば、0.04kg/s〜0.05kg/s程度の流量で液体窒素(LN)を移送管12に供給する。 When the combustion test is completed or interrupted in this way, the unburned propellant is discharged from the opening 5 of the combustion chamber 3 by purging in the same manner as in the prior art at the time of cutoff. At that time, simultaneously with or prior to the discharge of the unburned propellant, the afterburning prevention mechanism 10 is operated, the on-off valve 33 is opened, and liquid nitrogen (LN 2 ) is supplied from the liquid supply source 11 to the transfer pipe 12. For example, liquid nitrogen (LN 2 ) is supplied to the transfer pipe 12 at a flow rate of about 0.04 kg / s to 0.05 kg / s.

移送管12に供給された液体窒素(LN)は、移送管12を流れる間に移送管12を介して外気などから受熱する。そして、減圧弁14を通過し、高圧に設定された高圧設備側から相対的に低圧に設定された試験用設備側に移送されることにより、徐々に気化を起こし、流れる窒素中のガス(GN)の量を増やしていく。 Liquid nitrogen (LN 2 ) supplied to the transfer pipe 12 receives heat from outside air or the like through the transfer pipe 12 while flowing through the transfer pipe 12. Then, the gas passes through the pressure-reducing valve 14 and is transferred from the high-pressure facility side set to a high pressure to the test facility side set to a relatively low pressure, thereby gradually evaporating and flowing the gas in the flowing nitrogen (GN Increase the amount of 2 ).

そして、パージ配管13に到達した際には、全量が気化して窒素ガス(GN)となり、そのままノズル18から噴射される。なお、パージ配管13に移送された窒素は、その一部が液体であっても、ノズル18から噴射した際には減圧されることで気化される可能性が高い。したがって、移送管12は、その移送中に必ずしも液体窒素(LN)の全量を気化することなく、僅かに液体を含んだ状態でパージ配管13に移送するように構成されていてもよい。さらには、ノズル18から噴射された窒素ガス(GN)中に僅かに液体窒素(LN)が含まれていてもよい。ノズル18から噴射される窒素の一部が液体窒素(LN)であっても、この液体窒素(LN)は後述する未燃推進薬の燃焼によって形成される火炎によって瞬時に気化させられるため、この火炎を瞬時に消すようには作用しないからである。 When reaching the purge pipe 13, the entire amount is vaporized to become nitrogen gas (GN 2 ) and is injected as it is from the nozzle 18. In addition, even if a part of the nitrogen transferred to the purge pipe 13 is liquid, there is a high possibility that the nitrogen will be vaporized by being decompressed when jetted from the nozzle 18. Therefore, the transfer pipe 12 may be configured to transfer the liquid nitrogen (LN 2 ) to the purge pipe 13 while slightly containing liquid without necessarily vaporizing the entire amount of liquid nitrogen (LN 2 ) during the transfer. Furthermore, liquid nitrogen (LN 2 ) may be slightly contained in the nitrogen gas (GN 2 ) ejected from the nozzle 18. Even if a part of the nitrogen sprayed from the nozzle 18 is liquid nitrogen (LN 2 ), this liquid nitrogen (LN 2 ) is instantly vaporized by a flame formed by the combustion of unburned propellant described later. This is because it does not act to extinguish this flame instantaneously.

このようにしてノズル18から窒素ガス(GN)が噴射されると、前述したようにノズル18が燃焼室3の開口部5の端縁5aの高さ以上の高さに配置されていることにより、窒素ガス(GN)は燃焼室3の開口部5側の延長方向に円筒状に噴射される。また、このようにして噴射された窒素ガスと燃焼室3の開口部5の端縁5aとの間には、隙間が形成されないようになっている。 When nitrogen gas (GN 2) is injected from the way the nozzle 18, the nozzle 18 as described above is disposed at a height above the height of the edge 5a of the opening 5 of the combustion chamber 3 Thus, nitrogen gas (GN 2 ) is injected in a cylindrical shape in the extending direction on the opening 5 side of the combustion chamber 3. Further, a gap is not formed between the nitrogen gas injected in this way and the edge 5 a of the opening 5 of the combustion chamber 3.

なお、外部トーチ6はその燃焼力が強く、したがってノズル18から噴射された窒素ガス(GN)を受けても、窒素ガス(GN)自体が外部トーチ6側に到達した際には広がって流速が低下しているため、火炎が吹き消されることはない。 It should be noted that the external torch 6 has a strong combustion force, so even if it receives nitrogen gas (GN 2 ) injected from the nozzle 18, it spreads when the nitrogen gas (GN 2 ) itself reaches the external torch 6 side. Since the flow velocity is low, the flame is not blown out.

このような状態のもとで、パージにより未燃推進薬を燃焼室3の開口部5から排出すると、図1に示すように窒素ガス(GN)19が、図1中二点鎖線で示す燃焼室3の開口部5側の延長方向20に沿って円筒状に噴射されているので、排出された未燃推進薬はこの窒素ガス19内に閉じ込められる。そして、外部トーチ6の火炎によって引火し、燃焼して火炎21を形成する。 Under these conditions, when unburned propellant is discharged from the opening 5 of the combustion chamber 3 by purging, nitrogen gas (GN 2 ) 19 is shown by a two-dot chain line in FIG. 1 as shown in FIG. Since it is injected in a cylindrical shape along the extending direction 20 on the opening 5 side of the combustion chamber 3, the discharged unburned propellant is confined in the nitrogen gas 19. Then, it is ignited by the flame of the external torch 6 and burns to form a flame 21.

しかし、このようにして形成された火炎21は、燃焼室3から排出される未燃推進薬が依然として窒素ガス19内に閉じ込められていることにより、この火炎21も窒素ガス19内に閉じ込められた状態に維持される。
このようなパージによる未燃推進薬の排出は、例えば1分程度で終了するため、パージ配管13からの窒素の噴射は1分以上、例えば2分程度行う。
However, the flame 21 thus formed is also trapped in the nitrogen gas 19 because the unburned propellant discharged from the combustion chamber 3 is still trapped in the nitrogen gas 19. Maintained in a state.
Since the discharge of the unburned propellant by such a purge is completed in about 1 minute, for example, the injection of nitrogen from the purge pipe 13 is performed for 1 minute or more, for example, about 2 minutes.

なお、このようなパージによる未燃推進薬の排出時には、オペレーターは目視によって火炎21の状況を観察し、完全に火炎21が消えるのを確認した後、窒素の噴射を停止するように、後燃防止機構10を制御する。
その際、本発明ではパージ配管13から窒素ガス(GN)を噴射するようにしているので、液体窒素(LN)を噴射したときのように雰囲気中の水蒸気を冷却し凝縮させて白煙を生成することがない。したがって、窒素ガス19内の火炎21を目視によって良好に観察することができる。
Note that when unburned propellant is discharged by such a purge, the operator visually observes the state of the flame 21, confirms that the flame 21 has completely disappeared, and then stops after-burning so as to stop nitrogen injection. The prevention mechanism 10 is controlled.
At this time, in the present invention, nitrogen gas (GN 2 ) is injected from the purge pipe 13, so that the water vapor in the atmosphere is cooled and condensed as when liquid nitrogen (LN 2 ) is injected, and the white smoke Is not generated. Therefore, the flame 21 in the nitrogen gas 19 can be observed with good visual observation.

このようなロケット用エンジン燃焼試験装置1によれば、移送管12によって液体窒素(LN)を移送しつつ移送中に液体窒素を気化させ、パージ配管13から窒素ガス(GN)を噴射するようにしたので、液体を移送することで比較的小容量の液体窒素を迅速に移送することができ、かつ、気体の状態で噴射することで比較的大容量の窒素ガス(GN)を瞬時に噴射することができる。これにより、窒素の移送に伴う設備を簡素化でき、燃焼試験のコスト低減化を図ることができる。 According to such a rocket engine combustion test apparatus 1, liquid nitrogen (LN 2 ) is transferred by the transfer pipe 12, liquid nitrogen is vaporized during the transfer, and nitrogen gas (GN 2 ) is injected from the purge pipe 13. As a result, a relatively small volume of liquid nitrogen can be quickly transferred by transferring the liquid, and a relatively large volume of nitrogen gas (GN 2 ) can be instantaneously injected by injecting it in a gaseous state. Can be injected. Thereby, the facility accompanying the transfer of nitrogen can be simplified, and the cost of the combustion test can be reduced.

また、比較的大容量の窒素ガス(GN)を瞬時に噴射できるため、この窒素ガス(GN)を円筒状に噴射することにより、排出した未燃推進薬の火炎21がエンジンを包み込む「後燃え」を確実に防止することができる。したがって、未燃推進薬のパージ時における後燃え対策をより確実にすることができる。 In addition, since a relatively large volume of nitrogen gas (GN 2 ) can be instantaneously injected, by injecting the nitrogen gas (GN 2 ) into a cylindrical shape, the discharged unburned propellant flame 21 wraps around the engine. “Afterburning” can be reliably prevented. Therefore, it is possible to more reliably take measures against afterburning when unburned propellant is purged.

また、パージ配管13を、ノズル18から噴射する窒素ガスの噴射角内に燃焼室3の開口部5の端縁5aが位置するように配置しているので、燃焼室3の開口部5の端縁5aと窒素(GN)の噴射範囲、すなわち窒素ガス19との間には、隙間が形成されないようになる。したがって、このような隙間から未燃推進薬の火炎21が洩れ出てしまい、エンジンを包み込む「後燃え」が起こるのを確実に防止することができる。 Further, since the purge pipe 13 is disposed so that the edge 5a of the opening 5 of the combustion chamber 3 is located within the injection angle of the nitrogen gas injected from the nozzle 18, the end of the opening 5 of the combustion chamber 3 is located. A gap is not formed between the edge 5 a and the nitrogen (GN 2 ) injection range, that is, the nitrogen gas 19. Therefore, it is possible to reliably prevent the unburned propellant flame 21 from leaking through such a gap and causing “afterburning” that envelops the engine.

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、液体供給源11として工場や研究所等に備えられるクライオエバポレータ(Cryo Evaporator )ライン30に設けられたものを用いたが、液体窒素を貯留するタンクであれば、クライオエバポレータ30に設けられたものでなく独立して設けられたものを用いてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the liquid supply source 11 provided in a cryoevaporator line 30 provided in a factory, a laboratory, or the like is used. However, if the tank stores liquid nitrogen, the cryoevaporator is used. It is also possible to use an independently provided one instead of the one provided at 30.

また、前記実施形態では不活性ガスとして窒素を用いているが、これに代えてヘリウム(He)やアルゴン(Ar)などの不活性ガスを用いてもよい。
また、本実施形態では、被試験体としてのロケット用エンジン2として、ノズルエクステンションを外した燃焼室3のみの状態としたが、燃焼試験の種類によっては、燃焼室3にノズルエクステンションを取り付けた状態のものを被試験体としてもよい。その場合には、ノズルエクステンションの開口部の周囲にパージ配管を配置するように、後燃防止機構を構成する。
In the above embodiment, nitrogen is used as the inert gas, but an inert gas such as helium (He) or argon (Ar) may be used instead.
Further, in this embodiment, the rocket engine 2 as a test object is only in the combustion chamber 3 with the nozzle extension removed, but depending on the type of combustion test, the nozzle extension is attached to the combustion chamber 3. It is good also as a to-be-tested body. In that case, the afterburning prevention mechanism is configured so that the purge pipe is arranged around the opening of the nozzle extension.

1…ロケット用エンジン燃焼試験装置、2…ロケット用エンジン、3…燃焼室、5…開口部、5a…端縁、6…外部トーチ、10…後燃防止機構、11…液体供給源、12…移送管、13…パージ配管、18…ノズル、19…窒素ガス、21…火炎 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rocket engine combustion test apparatus, 2 ... Rocket engine, 3 ... Combustion chamber, 5 ... Opening, 5a ... Edge, 6 ... External torch, 10 ... Afterburning prevention mechanism, 11 ... Liquid supply source, 12 ... Transfer pipe, 13 ... purge pipe, 18 ... nozzle, 19 ... nitrogen gas, 21 ... flame

Claims (4)

ロケット用エンジンの燃焼試験装置であって、
不活性ガスの液体を供給する液体供給源と、前記液体供給源に接続されて該液体供給源から供給される不活性ガスの液体を移送する移送管と、前記移送管に接続されるとともに、前記ロケット用エンジンにおける排気側となる開口部の周囲に配置されるパージ配管と、を備える後燃防止機構を有し、
前記移送管は、不活性ガスの液体を移送しつつ、移送中に前記液体を気化させるよう構成され、前記パージ配管は、前記移送管によって移送された不活性ガスを気体の状態で噴射するよう構成されていることを特徴とするロケット用エンジン燃焼試験装置。
A rocket engine combustion test device,
A liquid supply source for supplying an inert gas liquid, a transfer pipe connected to the liquid supply source for transferring an inert gas liquid supplied from the liquid supply source, and connected to the transfer pipe; A purge pipe disposed around an opening on the exhaust side of the rocket engine, and a post-combustion prevention mechanism,
The transfer pipe is configured to vaporize the liquid during the transfer while transferring the liquid of the inert gas, and the purge pipe jets the inert gas transferred by the transfer pipe in a gaseous state. An engine combustion test apparatus for a rocket characterized by comprising.
前記パージ配管は、リング状に形成されるとともに、前記ロケット用エンジンの前記開口部側の延長方向に、不活性ガスの気体を円筒状に噴射するよう構成されていることを特徴とする請求項1記載のロケット用エンジン燃焼試験装置。   The purge pipe is formed in a ring shape and configured to inject a gas of an inert gas in a cylindrical shape in an extending direction on the opening side of the rocket engine. The engine combustion test apparatus for rockets according to 1. 前記パージ配管には不活性ガスを気体の状態で噴射するノズルが複数形成されており、
前記パージ配管は、前記ノズルが前記ロケット用エンジンの前記開口部の端縁の高さ以上の高さとなるように配置されていることを特徴とする請求項2に記載のロケット用エンジン燃焼試験装置。
The purge pipe is formed with a plurality of nozzles for injecting an inert gas in a gaseous state,
The rocket engine combustion test apparatus according to claim 2, wherein the purge pipe is arranged such that the nozzle has a height equal to or higher than a height of an edge of the opening of the rocket engine. .
前記パージ配管は、前記ノズルから噴射する不活性ガスの噴射角内に前記ロケット用エンジンの前記開口部の端縁が位置するように配置されていることを特徴とする請求項3記載のロケット用エンジン燃焼試験装置。   The rocket engine according to claim 3, wherein the purge pipe is arranged so that an edge of the opening of the rocket engine is positioned within an injection angle of an inert gas injected from the nozzle. Engine combustion test equipment.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109057996A (en) * 2018-09-27 2018-12-21 北京航天动力研究所 A kind of four machine parallel connection heat examination experiment device of liquid-propellant rocket engine
CN111289254A (en) * 2020-03-16 2020-06-16 四川航天中天动力装备有限责任公司 Afterburner flow resistance test system with engine as air source and afterburner flow resistance test method
CN113653574A (en) * 2021-09-24 2021-11-16 襄阳宏航实业有限责任公司 Test equipment for solid rocket engine combustion

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0842397A (en) * 1994-07-29 1996-02-13 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Vacuum combustion testing device
JPH11107858A (en) * 1997-09-30 1999-04-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Engine testing device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0842397A (en) * 1994-07-29 1996-02-13 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Vacuum combustion testing device
JPH11107858A (en) * 1997-09-30 1999-04-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Engine testing device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109057996A (en) * 2018-09-27 2018-12-21 北京航天动力研究所 A kind of four machine parallel connection heat examination experiment device of liquid-propellant rocket engine
CN111289254A (en) * 2020-03-16 2020-06-16 四川航天中天动力装备有限责任公司 Afterburner flow resistance test system with engine as air source and afterburner flow resistance test method
CN113653574A (en) * 2021-09-24 2021-11-16 襄阳宏航实业有限责任公司 Test equipment for solid rocket engine combustion
CN113653574B (en) * 2021-09-24 2024-03-12 襄阳宏航实业有限责任公司 Solid rocket engine combustion test equipment

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