JP2016089654A - Thruster and its process of manufacture - Google Patents

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光信 岡田
Mitsunobu Okada
光信 岡田
宏之 小泉
Hiroyuki Koizumi
宏之 小泉
純 浅川
Jun Asakawa
純 浅川
知之 林
Tomoyuki Hayashi
知之 林
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thruster capable of producing larger thrust than that of the conventional thruster without using large solid fuel pellets and provide its process of manufacture.SOLUTION: A thruster 1 in accordance with one preferred embodiment of this invention is a thruster 1 for generating thrust in space. The thruster comprises a solid propellant 2 constituted by piling up a plurality of solid fuel pellets 20; an adhesive agent 3 covering a side surface 2a of the solid propellant 2 so as to bond the plurality of solid fuel pellets 20; a container 5 for storing at least one solid propellant 2 covered by the adhesive agent 3; and resin 4 filling a space between the solid propellant 2 and the inner wall of the container 5 while exposing one end surface 2b of the solid propellant 2.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、スラスタ及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a thruster and a manufacturing method thereof.

人工衛星として、1つの大型衛星に複数のミッションを搭載するのではなく、複数の超小型衛星にミッションを分割して配置することが行われている。複数衛星を利用したミッションや衛星を用いた宇宙環境試験には推進系が不可欠であるが、重量や容積、電力の厳しい制限が要求される超小型衛星において、姿勢制御・軌道制御用スラスタの開発に比べて、超小型衛星を能動的に動かす大推力スラスタの開発はあまり盛んではない。このため、超小型衛星に適合した大推力のマイクロスラスタの開発が大きな課題となっている。   As an artificial satellite, instead of mounting a plurality of missions on one large satellite, the missions are divided and arranged on a plurality of micro satellites. Propulsion systems are indispensable for missions using multiple satellites and space environment tests using satellites, but development of thrusters for attitude control and orbit control in ultra-small satellites that require severe restrictions on weight, volume, and power Compared with, development of large thrust thrusters that actively move micro-satellite is not very popular. For this reason, the development of a large thrust microthruster suitable for micro satellites has become a major issue.

マイクロスラスタに要求される性能はミッション内容によって大きく異なる。小型衛星の高精度な姿勢制御や高比推力が必要な場合には、イオンスラスタやホールスラスタ等の電気推進機が適しているが、短時間での軌道制御を行う場合には化学推進機が用いられることが多い。二液式推進系や一液式推進系は大きな比推力を持つが、推進剤供給機構が複雑であるため小型化するには高い技術力を要する。コールドガススラスタはシステムが簡素で信頼性が高いが、推進剤を排出するとタンク内圧力が減少するため、使用するに従い発生推力が小さくなる。一方で、固体推進剤を搭載したスラスタは、バルブや噴射機等の供給機構が不必要なため、小型化しやすく高い比推力を得ることが可能である。特許文献1,2には、固体推進剤を搭載したスラスタが開示されている。   The performance required for a microthruster varies greatly depending on the mission content. Electric propulsion devices such as ion thrusters and hall thrusters are suitable when high-accuracy attitude control and high specific thrust of small satellites are required, but chemical propulsion devices are necessary for orbit control in a short time. Often used. The two-component propulsion system and the one-component propulsion system have a large specific thrust. However, since the propellant supply mechanism is complicated, high technical skill is required to reduce the size. The cold gas thruster has a simple system and high reliability. However, when the propellant is discharged, the pressure in the tank decreases, so that the generated thrust becomes small as it is used. On the other hand, a thruster equipped with a solid propellant does not require a supply mechanism such as a valve or an injector, and thus can be easily miniaturized and obtain a high specific thrust. Patent Documents 1 and 2 disclose a thruster equipped with a solid propellant.

特開2007−162643号公報JP 2007-162643 A 特開2003−148248号公報JP 2003-148248 A

固体推進剤は固体燃料ペレットとして市販されているが、市販で入手可能な固体燃料ペレットの大きさは限られている。固体燃料ペレットは、着火性能及び推進性能の観点からその密度が均一である必要があり、密度が均一かつ大きな固体燃料ペレットを製造することは容易ではない。よって、小さな固体燃料ペレットを利用して大推力スラスタを簡易に実現することが望まれる。   Solid propellants are commercially available as solid fuel pellets, but the size of commercially available solid fuel pellets is limited. The solid fuel pellets need to have a uniform density from the viewpoints of ignition performance and propulsion performance, and it is not easy to produce solid fuel pellets having a uniform and large density. Therefore, it is desirable to easily realize a large thrust thruster using small solid fuel pellets.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、大きな固体燃料ペレットを用いなくとも、従来のスラスタよりも大きな推力を得ることができるスラスタ及びその製造方法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 an object thereof is to provide a thruster capable of obtaining a thrust larger than that of a conventional thruster without using a large solid fuel pellet, and a method for manufacturing the thruster.

本発明の所定の実施形態に係るスラスタは、宇宙空間において推力を発生させるためのスラスタであって、複数個の固体燃料ペレットを積み重ねて構成される固体推進剤と、固体推進剤の側面を被覆し、複数個の固体燃料ペレットを接着する接着剤と、接着剤で被覆された少なくとも1つの固体推進剤を収容する容器と、固体推進剤の一端面を露出させつつ、固体推進剤と容器の内壁との間の空間を埋める樹脂と、を備える。   A thruster according to a predetermined embodiment of the present invention is a thruster for generating thrust in outer space, and covers a solid propellant formed by stacking a plurality of solid fuel pellets, and a side surface of the solid propellant. An adhesive that bonds a plurality of solid fuel pellets, a container that contains at least one solid propellant that is coated with the adhesive, and an end surface of the solid propellant that is exposed, And a resin that fills the space between the inner wall.

上記スラスタでは、固体推進剤の一端面が着火されると、固体推進剤の燃焼はその一端面から他端面へと進み、最終的に全ての固体推進剤が燃焼する。本発明では、複数個の固体燃料ペレットを積み重ねて固体推進剤を構成することにより、固体燃料ペレット自体のサイズを大きくしなくても、燃焼させる固体推進剤の量を増大することができ、大きな推力が得られる。また、固体推進剤の側面が接着剤により被覆されていることにより、燃焼ガスが途中で側面に漏れて、側面から燃焼が進み、燃焼面積が急激に拡大することが防止される。これにより、容器内の圧力が急拡大することが防止され、容器の破裂が防止される。   In the thruster, when one end face of the solid propellant is ignited, the combustion of the solid propellant proceeds from the one end face to the other end face, and finally all the solid propellant burns. In the present invention, by stacking a plurality of solid fuel pellets to form a solid propellant, the amount of solid propellant to be burned can be increased without increasing the size of the solid fuel pellet itself, Thrust can be obtained. In addition, since the side surface of the solid propellant is covered with the adhesive, combustion gas leaks to the side surface, combustion is prevented from proceeding from the side surface, and the combustion area is prevented from rapidly expanding. Thereby, the pressure in the container is prevented from rapidly expanding, and the container is prevented from bursting.

固体推進剤は、ボロン及び硝酸カリウムを含むことが好ましい。これにより、真空中において高い着火性能及び推進性能をもつ固体推進剤が得られる。   The solid propellant preferably contains boron and potassium nitrate. As a result, a solid propellant having high ignition performance and propulsion performance in a vacuum can be obtained.

樹脂は、エポキシ系樹脂であることが好ましい。これにより、接着剤で被覆された固体推進剤の燃焼中に、エポキシ系樹脂の壁面が微量融けて(エロージョン)、排出質量が増加する。このため、エポキシ系樹脂を用いない場合に比べて、大きな推力が得られる。   The resin is preferably an epoxy resin. As a result, during combustion of the solid propellant coated with the adhesive, a small amount of the wall surface of the epoxy resin melts (erosion), and the discharge mass increases. For this reason, a big thrust is obtained compared with the case where an epoxy resin is not used.

接着剤は、エポキシ系接着剤であることが好ましい。エポキシ系接着剤の高い断熱性及び接着性により、燃焼ガスが固体推進剤の側面に漏れることが有効に防止される。   The adhesive is preferably an epoxy adhesive. Due to the high thermal insulation and adhesiveness of the epoxy adhesive, the combustion gas is effectively prevented from leaking to the side of the solid propellant.

接着剤は、互いに隣接する2つの固体燃料ペレットの間に介在しないように固体推進剤の側面を被覆することが好ましい。これにより、隣接する2つの固体燃料ペレットの間に入り込んだ接着剤により、燃焼が停止することが防止される。   The adhesive preferably coats the side of the solid propellant so that it does not intervene between two adjacent solid fuel pellets. This prevents the combustion from being stopped by the adhesive that has entered between two adjacent solid fuel pellets.

容器は、接着剤で被覆された固体推進剤の束を収容し、各固体推進剤の一端面は同じ向きに露出している。これにより、固体推進剤の断面積、すなわち燃焼面積が増大し、大きな推力が得られる。   The container contains a bundle of solid propellants coated with an adhesive, and one end face of each solid propellant is exposed in the same direction. As a result, the cross-sectional area of the solid propellant, that is, the combustion area increases, and a large thrust can be obtained.

また、本発明の所定の実施形態に係る宇宙用装置は、複数個の固体燃料ペレットを積み重ねて構成される固体推進剤を含むスラスタを備える。これにより、大きな推力の発生が可能な宇宙用装置を提供できる。   In addition, a space device according to a predetermined embodiment of the present invention includes a thruster including a solid propellant configured by stacking a plurality of solid fuel pellets. Thereby, a space device capable of generating a large thrust can be provided.

さらに、本発明の所定の実施形態に係るスラスタの製造方法は、宇宙空間において推力を発生させるためのスラスタの製造方法であって、複数個の固体燃料ペレットを積み重ねて圧接する工程と、圧接した状態で複数個の固体燃料ペレットにより構成される固体推進剤の側面に接着剤を塗布し、複数個の固体燃料ペレットを接着する工程と、接着剤で被覆された少なくとも1つの固体推進剤を容器に収容する工程と、固体推進剤の一端面を露出させつつ、固体推進剤と容器の内壁との間の空間を埋める樹脂を注入する工程と、を備える。   Furthermore, a thruster manufacturing method according to a predetermined embodiment of the present invention is a thruster manufacturing method for generating thrust in outer space, wherein a plurality of solid fuel pellets are stacked and pressed. A step of applying an adhesive to the side of a solid propellant composed of a plurality of solid fuel pellets in a state and bonding the plurality of solid fuel pellets; and at least one solid propellant coated with the adhesive And a step of injecting a resin filling the space between the solid propellant and the inner wall of the container while exposing one end surface of the solid propellant.

上記スラスタの製造方法では、複数個の固体燃料ペレットを積み重ねて圧接した状態で、固体推進剤の側面に接着剤を塗布することにより、互いに隣接する2つの固体燃料ペレットの間に接着剤が入り込むことが防止される。このため、固体燃料ペレットを積み重ねて固体推進剤を構成した場合であっても、一端面側から他端面側へと固体推進剤の全てを燃焼させることができ、大きな推力が得られるスラスタが製造される。   In the above thruster manufacturing method, an adhesive enters between two adjacent solid fuel pellets by applying an adhesive to the side of the solid propellant in a state where a plurality of solid fuel pellets are stacked and pressed. It is prevented. For this reason, even if solid fuel pellets are stacked to form a solid propellant, all of the solid propellant can be burned from one end surface side to the other end surface side, and a thruster that produces a large thrust is manufactured. Is done.

本発明によれば、大きな固体燃料ペレットを用いなくとも、従来のスラスタよりも大きな推力を得ることができるスラスタ及びその製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a thruster capable of obtaining a thrust larger than that of a conventional thruster without using a large solid fuel pellet and a method for manufacturing the thruster.

第1実施形態に係るスラスタの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the thruster which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係るスラスタの製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the thruster which concerns on 1st Embodiment. 第2実施形態に係るスラスタの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the thruster which concerns on 2nd Embodiment. 本実施形態に係るスラスタを搭載した宇宙用装置を示す図である。It is a figure which shows the apparatus for space carrying the thruster which concerns on this embodiment.

以下、各図を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係るスラスタの構成を示す断面図であり、(a)は縦断面図、(b)は横断面図である。図1(b)は、図1(a)のA−A線における断面図に相当する。
(First embodiment)
1A and 1B are cross-sectional views showing the configuration of the thruster according to the first embodiment, wherein FIG. 1A is a vertical cross-sectional view and FIG. 1B is a cross-sectional view. FIG. 1B corresponds to a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.

スラスタ1は、宇宙空間において推力を発生させるためのスラスタである。スラスタ1は、複数個の固体燃料ペレット20を積み重ねて構成される固体推進剤2と、固体推進剤2の側面2aを被覆し、複数個の固体燃料ペレット20を接着する接着剤3と、接着剤3で被覆された固体推進剤2を収容する容器5と、固体推進剤2の一端面2bを露出させつつ、固体推進剤と容器5の内壁との間の空間を埋める樹脂4とを備える。   The thruster 1 is a thruster for generating thrust in outer space. The thruster 1 includes a solid propellant 2 configured by stacking a plurality of solid fuel pellets 20, an adhesive 3 that covers the side surface 2 a of the solid propellant 2, and bonds the plurality of solid fuel pellets 20. A container 5 for containing the solid propellant 2 coated with the agent 3, and a resin 4 that fills a space between the solid propellant and the inner wall of the container 5 while exposing one end surface 2 b of the solid propellant 2. .

固体燃料ペレット20の材料に限定はないが、例えば、塩素酸カリウム、過塩素酸カリウム、硝酸カリウム、硝酸アンモニウム、過塩素酸アンモニウムのような酸化剤と、ホウ素、アルミニウム、マグネシウム、チタン、ジルコニウム、炭素、チオシアン酸鉛のような可燃剤とを混合したものが用いられる。ただし、過塩素酸カリウムとマグネシウムとの混合物は適当でない。なお、固体燃料ペレット20として、例えばトリシネート、ジアゾジニトロフェノールのような起爆剤を単体で用いてもよい。あるいは、固体燃料ペレット20として、この起爆剤と上記酸化剤とを混合したものであってもよい。固体燃料ペレット20には、さらに、フッ素ゴム、フッ素樹脂、ポリウレタン系ゴム、ポリブタジエン系ゴムの例示されるバインダが含まれていてもよい。   The material of the solid fuel pellet 20 is not limited. For example, an oxidizing agent such as potassium chlorate, potassium perchlorate, potassium nitrate, ammonium nitrate, ammonium perchlorate, and boron, aluminum, magnesium, titanium, zirconium, carbon, A mixture of a combustible agent such as lead thiocyanate is used. However, a mixture of potassium perchlorate and magnesium is not suitable. As the solid fuel pellet 20, for example, an initiator such as tricinate or diazodinitrophenol may be used alone. Alternatively, the solid fuel pellet 20 may be a mixture of the initiator and the oxidizing agent. The solid fuel pellet 20 may further include a binder exemplified by fluorine rubber, fluorine resin, polyurethane rubber, and polybutadiene rubber.

固体燃料ペレット20として、上述した材料の中でも、ホウ素及び硝酸カリウムの混合体(B/KNO3)を用いることが好ましい。B/KNO3は、真空中における着火性能が良好であるからである。ボロンと硝酸カリウムの混合比が28:70のものが、高い着火性能及び推進性能をもつ。 Among the above-mentioned materials, it is preferable to use a mixture of boron and potassium nitrate (B / KNO 3 ) as the solid fuel pellet 20. This is because B / KNO 3 has good ignition performance in a vacuum. A mixture ratio of boron and potassium nitrate of 28:70 has high ignition performance and propulsion performance.

固体推進剤2は、固体燃料ペレットを複数個積み重ねて構成される。図1に示す例では、10個の固体燃料ペレット20を積み重ねているが、その数に限定はない。固体燃料ペレット20の形状に限定はないが、円柱状のものが好ましい。固体燃料ペレットが円柱であることにより、固体推進剤2の側面2aに均一に接着剤3を塗布することが容易となるからである。固体推進剤2の側面2aは、円柱状の固体推進剤2の側面に相当し、固体推進剤の一端面2bとは、円柱状の固体推進剤の底面又は上面に相当する。   The solid propellant 2 is configured by stacking a plurality of solid fuel pellets. In the example shown in FIG. 1, ten solid fuel pellets 20 are stacked, but the number is not limited. The shape of the solid fuel pellet 20 is not limited, but a cylindrical shape is preferable. It is because it becomes easy to apply | coat the adhesive agent 3 uniformly to the side surface 2a of the solid propellant 2 because a solid fuel pellet is a cylinder. The side surface 2a of the solid propellant 2 corresponds to the side surface of the cylindrical solid propellant 2, and the one end surface 2b of the solid propellant corresponds to the bottom or top surface of the columnar solid propellant.

接着剤3は、固体推進剤2の側面2aに塗布され、複数個の固体燃料ペレット20を接着するものである。接着剤3は、固体燃料ペレット20の接着性に優れ、かつ、固体推進剤2の燃焼の際に容易に燃焼しない有機系接着剤であればよく、エポキシ系接着剤が好ましく用いられる。例えば、エポキシ系接着剤であるアラルダイト(登録商標)を用いることができる。エポキシ系接着剤の高い断熱性及び接着性により、燃焼ガスが固体推進剤の側面に漏れることが有効に防止される。また、接着剤3は、互いに隣接する2つの固体燃料ペレット20の間に介在しないように固体推進剤2の側面に塗布される。これにより、固体燃料ペレット20と固体燃料ペレット20の間に入り込んだ接着剤3により、燃焼が停止してしまうことが防止される。   The adhesive 3 is applied to the side surface 2 a of the solid propellant 2 and adheres a plurality of solid fuel pellets 20. The adhesive 3 may be an organic adhesive that is excellent in the adhesiveness of the solid fuel pellet 20 and does not easily burn when the solid propellant 2 is burned, and an epoxy adhesive is preferably used. For example, Araldite (registered trademark), which is an epoxy adhesive, can be used. Due to the high thermal insulation and adhesiveness of the epoxy adhesive, the combustion gas is effectively prevented from leaking to the side of the solid propellant. Further, the adhesive 3 is applied to the side surface of the solid propellant 2 so as not to be interposed between two solid fuel pellets 20 adjacent to each other. This prevents the combustion from being stopped by the adhesive 3 that has entered between the solid fuel pellets 20 and the solid fuel pellets 20.

樹脂4は、高い断熱性をもつ材料であれば限定はないが、エポキシ系樹脂を用いることが好ましい。エポキシ系樹脂は、高い断熱性以外に、軽量、入手の容易さ、低コストの面で優れるからである。また、エポキシ系樹脂を用いることにより、接着剤で被覆された固体推進剤の燃焼中に、エポキシ系樹脂の壁面が微量融けて(エロージョン)、排出質量が増加する。このため、エポキシ系樹脂を用いない場合に比べて、大きな推力が得られる。エポキシ系樹脂として、例えば市販の日新レジン製クリスタルレジン・スーパークリアーを用いることができる。   The resin 4 is not limited as long as it has a high heat insulating property, but an epoxy resin is preferably used. This is because epoxy resins are excellent in terms of light weight, availability, and low cost in addition to high heat insulation. Further, by using the epoxy resin, a small amount of the wall surface of the epoxy resin melts (erosion) during combustion of the solid propellant coated with the adhesive, and the discharge mass increases. For this reason, a big thrust is obtained compared with the case where an epoxy resin is not used. As the epoxy resin, for example, a commercially available crystal resin super clear made by Nissin Resin can be used.

容器5は、航空宇宙分野において使用される耐熱性に優れた材料であれば特に限定はないが、例えばステンレスやチタン合金が好ましく用いられる。   The container 5 is not particularly limited as long as it is a material having excellent heat resistance used in the aerospace field. For example, stainless steel or titanium alloy is preferably used.

固体推進剤2の一端面2b側に、固体推進剤2の一端面2bを着火するための着火装置6が配置されている。着火装置6の構造に限定はないが、例えば、構造の簡易性の観点から、発熱抵抗式のイグナイターを用いることが好ましい。発熱抵抗式のイグナイターは、例えば、鉄製の2本の電極と、2本の電極間に取り付けられたニクロム線を備える。イグナイターは、その先端のニクロム線を固体推進剤2の一端面2bに接触して使用される。2本の電極間に電圧を印加することにより、ニクロム線が発熱し、ニクロム線に接触した固体推進剤2の一端面を着火する。なお、着火装置6として、発熱抵抗式以外の着火装置、例えば、半導体レーザを用いてもよい。   An ignition device 6 for igniting one end surface 2 b of the solid propellant 2 is disposed on the one end surface 2 b side of the solid propellant 2. Although the structure of the ignition device 6 is not limited, for example, from the viewpoint of simplicity of the structure, it is preferable to use a heating resistance type igniter. The heating resistance igniter includes, for example, two iron electrodes and a nichrome wire attached between the two electrodes. The igniter is used by contacting the nichrome wire at the tip thereof with one end surface 2 b of the solid propellant 2. By applying a voltage between the two electrodes, the nichrome wire generates heat and ignites one end surface of the solid propellant 2 that is in contact with the nichrome wire. As the ignition device 6, an ignition device other than the heating resistance type, for example, a semiconductor laser may be used.

上記スラスタでは、着火装置6により固体推進剤2の一端面2bが着火されると、固体推進剤2の燃焼は、固体推進剤2の一端面2b側から他端面側へと進み、最終的に全ての固体推進剤2が燃焼する。本実施形態では、複数個の固体燃料ペレットを積み重ねて固体推進剤を構成することにより、固体燃料ペレット20自体のサイズを大きくしなくても、燃焼させる固体推進剤2の量を増大することができ、スラスタの推力を増大さえることができる。また、固体燃料ペレット20の積層数を変えることにより、簡易に目的とする推力を得ることができる。   In the thruster, when the one end surface 2b of the solid propellant 2 is ignited by the ignition device 6, the combustion of the solid propellant 2 proceeds from the one end surface 2b side to the other end surface side of the solid propellant 2, and finally All the solid propellant 2 burns. In this embodiment, by stacking a plurality of solid fuel pellets to form a solid propellant, the amount of solid propellant 2 to be burned can be increased without increasing the size of the solid fuel pellet 20 itself. And the thrust of the thruster can be increased. Moreover, the target thrust can be easily obtained by changing the number of stacked solid fuel pellets 20.

また、本実施形態では、固体推進剤2の側面が接着剤3により被覆されていることにより、燃焼ガスが途中で固体推進剤2の側面に漏れて、側面から燃焼が進み、燃焼面積が急激に拡大することが防止される。これにより、燃焼面積の急拡大により容器5内の圧力が急拡大することを防止することができ、容器5の破裂を防止することができる。   Moreover, in this embodiment, since the side surface of the solid propellant 2 is covered with the adhesive 3, combustion gas leaks to the side surface of the solid propellant 2 on the way, combustion proceeds from the side surface, and the combustion area rapidly increases. Is prevented from expanding. Thereby, it is possible to prevent the pressure in the container 5 from rapidly expanding due to the rapid expansion of the combustion area, and to prevent the container 5 from bursting.

さらに、本実施形態では、互いに隣接する2つの固体燃料ペレット20の間に接着剤3が介在していないことから、接着剤3により固体推進剤2の燃焼が途中で停止することを防止できる。このため、全ての固体推進剤を有効に燃焼させることができ、目的とする推力を得ることができる。   Furthermore, in this embodiment, since the adhesive 3 is not interposed between two solid fuel pellets 20 adjacent to each other, the adhesive 3 can prevent the combustion of the solid propellant 2 from being stopped halfway. For this reason, all the solid propellants can be burned effectively, and the target thrust can be obtained.

さらに、本実施形態では、接着剤3により被覆された固体推進剤2の周囲を被覆する樹脂4としてエポキシ系樹脂を用いることにより、固体推進剤2の燃焼中に、エポキシ系樹脂の壁面が微量融けて(エロージョン)、排出質量が増加する。このため、エポキシ系樹脂を用いない場合に比べて、推力を増加させることができる。   Furthermore, in this embodiment, by using an epoxy resin as the resin 4 that covers the periphery of the solid propellant 2 that is coated with the adhesive 3, a small amount of the wall surface of the epoxy resin is generated during the combustion of the solid propellant 2. Melting (erosion) increases discharge mass. For this reason, a thrust can be increased compared with the case where an epoxy resin is not used.

次に、本実施形態に係るスラスタの製造方法について、図2(a)〜(c)を参照して説明する。   Next, a method for manufacturing the thruster according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図2(a)に示すように、固体燃料ペレット20を用意する。固体燃料ペレット20としては、市販のものを使用することができる。例えば、日油技研製 NAB-1(ボロンと硝酸カリウムの混合火薬)を使用する。日油技研製 NAB-1は、底面の直径φ10mm、高さL6.3mmのペレットである。   As shown in FIG. 2A, a solid fuel pellet 20 is prepared. As the solid fuel pellet 20, a commercially available product can be used. For example, use NAB-1 (mixed explosive of boron and potassium nitrate) manufactured by NOF Corporation. NAB-1 manufactured by NOF Corporation is a pellet having a bottom diameter of φ10 mm and a height of L6.3 mm.

次に、図2(b)に示すように、複数個の固体燃料ペレット20を積み重ねて万力等の押圧手段により、複数個の固体燃料ペレット20からなる固体推進剤2を圧接する。固体推進剤2の両端に圧力を加えた状態で、固体推進剤2の側面2aに接着剤3を塗布し、複数個の固体燃料ペレットを接着する。接着剤3としては、エポキシ系接着剤を用いることができる。固体推進剤2の両端に圧力を加えていることから、固体燃料ペレット20と固体燃料ペレット20との間の隙間をなくすことができ、この隙間に接着剤3が入り込むことを防止することができる。接着剤3の膜厚に限定はないが、例えば数mmである。   Next, as shown in FIG. 2 (b), a plurality of solid fuel pellets 20 are stacked, and the solid propellant 2 composed of the plurality of solid fuel pellets 20 is pressed by a pressing means such as a vise. In a state where pressure is applied to both ends of the solid propellant 2, an adhesive 3 is applied to the side surface 2a of the solid propellant 2 to bond a plurality of solid fuel pellets. As the adhesive 3, an epoxy adhesive can be used. Since pressure is applied to both ends of the solid propellant 2, the gap between the solid fuel pellet 20 and the solid fuel pellet 20 can be eliminated, and the adhesive 3 can be prevented from entering the gap. . Although there is no limitation in the film thickness of the adhesive agent 3, it is several mm, for example.

次に、図2(c)に示すように、接着剤3により被覆された固体推進剤2を容器5に入れる。そして、固体推進剤2と容器5の内壁との間に樹脂4を注入する。例えば、エポキシ系樹脂として、日新レジン製クリスタルレジン・スーパークリアーを流し込む。これにより、樹脂4により固体推進剤2が容器5内に固定される。   Next, as shown in FIG. 2 (c), the solid propellant 2 covered with the adhesive 3 is put in the container 5. Then, the resin 4 is injected between the solid propellant 2 and the inner wall of the container 5. For example, Nissin Resin Crystal Resin Super Clear is poured as an epoxy resin. Thereby, the solid propellant 2 is fixed in the container 5 by the resin 4.

最後に固体推進剤2の一端面2a側に着火装置6を取り付けることにより、スラスタ1が完成する。   Finally, the ignition device 6 is attached to the one end face 2a side of the solid propellant 2, whereby the thruster 1 is completed.

本実施形態に係るスラスタの製造方法では、複数個の固体燃料ペレット20を積み重ねて圧接した状態で、固体推進剤2の側面2aに接着剤3を塗布することにより、互いに隣接する2つの固体燃料ペレット20の間に接着剤3が入り込むことを防止することができる。このため、固体燃料ペレット20を積み重ねて固体推進剤2を構成した場合であっても、一端面側から他端面側へと固体推進剤2の全てを燃焼させることができ、大きな推力が得られるスラスタ1が製造される。   In the thruster manufacturing method according to the present embodiment, two solid fuels adjacent to each other are applied by applying the adhesive 3 to the side surface 2a of the solid propellant 2 in a state where a plurality of solid fuel pellets 20 are stacked and pressed. It is possible to prevent the adhesive 3 from entering between the pellets 20. For this reason, even when the solid propellant 2 is configured by stacking the solid fuel pellets 20, all of the solid propellant 2 can be burned from one end surface side to the other end surface side, and a large thrust is obtained. A thruster 1 is manufactured.

また、本実施形態に係るスラスタの製造方法では、容器5に入れる前に、固体推進剤2の側面2aに接着剤3を塗布することにより、固体推進剤2の側面2aに接着剤3を均一に塗布することができる。   Further, in the thruster manufacturing method according to the present embodiment, the adhesive 3 is uniformly applied to the side surface 2 a of the solid propellant 2 by applying the adhesive 3 to the side surface 2 a of the solid propellant 2 before being put into the container 5. Can be applied.

(第2実施形態)
図3は、第2実施形態に係るスラスタの構成を示す断面図であり、(a)は縦断面図、(b)は横断面図である。図3(b)は、図3(a)のB−B線における断面図に相当する。
(Second Embodiment)
3A and 3B are cross-sectional views showing the configuration of the thruster according to the second embodiment, wherein FIG. 3A is a vertical cross-sectional view, and FIG. 3B is a cross-sectional view. FIG. 3B corresponds to a cross-sectional view taken along line BB in FIG.

第1実施形態は、複数個の固体燃料ペレット20を積み重ねて構成される1本の固体推進剤2を備えるスラスタであったが、第2実施形態は、複数個の固体燃料ペレット20を積み重ねて構成される固体推進剤2の束を備えるクラスター型スラスタに関する。   In the first embodiment, the thruster includes one solid propellant 2 configured by stacking a plurality of solid fuel pellets 20. However, in the second embodiment, a plurality of solid fuel pellets 20 are stacked. The present invention relates to a cluster type thruster provided with a bundle of solid propellants 2 to be configured.

第2実施形態に係るスラスタ1aは、接着剤3で被覆された固体推進剤2の束を備え、各固体推進剤2の一端面2bは同じ向きに露出している。好ましくは、全ての固体推進剤2の1端面2bは、同一面を形成している。これにより、固体推進剤の断面積、すなわち燃焼面積が増大し、大きな推力が得られる。図示はしないが、固体推進剤2の一端面2a側に着火装置が設けられる。着火装置は、複数本の固体推進剤2に同時に着火可能に構成されている。このように、固体推進剤2の束を備えることにより、スラスタ1aの推力を所望の値に増大させることができる。   A thruster 1a according to the second embodiment includes a bundle of solid propellants 2 coated with an adhesive 3, and one end surface 2b of each solid propellant 2 is exposed in the same direction. Preferably, one end face 2b of all solid propellants 2 forms the same face. As a result, the cross-sectional area of the solid propellant, that is, the combustion area increases, and a large thrust can be obtained. Although not shown, an ignition device is provided on the one end face 2 a side of the solid propellant 2. The ignition device is configured to be able to ignite a plurality of solid propellants 2 simultaneously. Thus, by providing the bundle of solid propellants 2, the thrust of the thruster 1a can be increased to a desired value.

特に、図3に示す例では、スラスタ1aは、7本の固体推進剤2を収容し、1つの固体推進剤2が中央に配置され、残りの6つの固体推進剤が中央の固体推進剤2の周囲に配置されている。図3に示すように、7本の固体推進剤2を配置することにより、六方細密充填と同様の原理で高密度に固体推進剤2を配置することができることから、小型且つ大推力のスラスタ1aを実現することができる。ただし、クラスター型のスラスタ1aにおいて固体推進剤2の数に限定はない。   In particular, in the example shown in FIG. 3, the thruster 1 a contains seven solid propellants 2, one solid propellant 2 is arranged in the center, and the remaining six solid propellants are the central solid propellant 2. It is arranged around. As shown in FIG. 3, the arrangement of seven solid propellants 2 allows the solid propellants 2 to be arranged at a high density on the same principle as the hexagonal close-packing, and thus a small and large thrust thruster 1a. Can be realized. However, the number of the solid propellants 2 is not limited in the cluster type thruster 1a.

上記のクラスター型のスラスタ1aでは、着火装置6により複数個の固体推進剤2の一端面2bが同時に着火される。各固体推進剤2の燃焼は、固体推進剤2の一端面2b側から他端面側へと進み、最終的に全ての固体推進剤2が燃焼する。本実施形態では、固体推進剤2の束を燃焼させることにより、第1実施形態に比べて、スラスタの推力を増大させることができる。その他、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。   In the cluster-type thruster 1a, the ignition device 6 ignites the end surfaces 2b of the plurality of solid propellants 2 simultaneously. The combustion of each solid propellant 2 proceeds from the one end surface 2b side to the other end surface side of the solid propellant 2, and finally all the solid propellants 2 are combusted. In the present embodiment, the thrust of the thruster can be increased by burning the bundle of solid propellants 2 as compared with the first embodiment. In addition, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

次に上記のスラスタ1aの製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of said thruster 1a is demonstrated.

図2(a)及び(b)に示すように、第1実施形態と同様にして、複数個の固体燃料ペレット2を重ねて構成される固体推進剤2の側面2aに接着剤3を塗布する。そして、複数本の固体推進剤2を収容可能な容器5に固体推進剤7の束を配置し、固体推進剤2同士の隙間及び固体推進剤2と容器5の内壁との間の隙間に樹脂4を流し込む。例えば、エポキシ系樹脂として、日新レジン製クリスタルレジン・スーパークリアーを流し込む。これにより、複数本の固体推進剤2が容器5内に固定される。最後に固体推進剤2の一端面2a側に着火装置6を取り付けることにより、クラスター型のスラスタ1aが完成する。   As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the adhesive 3 is applied to the side surface 2a of the solid propellant 2 configured by stacking a plurality of solid fuel pellets 2 in the same manner as in the first embodiment. . A bundle of solid propellants 7 is arranged in a container 5 that can accommodate a plurality of solid propellants 2, and resin is placed in the gap between the solid propellants 2 and in the gap between the solid propellant 2 and the inner wall of the container 5. Pour 4 For example, Nissin Resin Crystal Resin Super Clear is poured as an epoxy resin. Thereby, a plurality of solid propellants 2 are fixed in the container 5. Finally, the ignition device 6 is attached to the one end face 2a side of the solid propellant 2, whereby the cluster type thruster 1a is completed.

本実施形態に係るスラスタの製造方法では、第1実施形態に比べて、推力を増大させたスラスタを簡易に製造することができる。   In the thruster manufacturing method according to the present embodiment, it is possible to easily manufacture a thruster with increased thrust as compared to the first embodiment.

(第3実施形態)
第3実施形態は、上述したスラスタ1aを備える宇宙用装置10に関する。図4は、スラスタ1aを備える宇宙用装置10の構成を示す図である。
(Third embodiment)
3rd Embodiment is related with the apparatus 10 for space provided with the thruster 1a mentioned above. FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the space device 10 including the thruster 1a.

図4に示すように、宇宙用装置10は、1又は複数本のスラスタ1aを備える。図4に示す例では109個のスラスタを備える。ただし、スラスタ1aの本数に限定はない。各スラスタ1aは、第2実施形態で説明したクラスター型のスラスタであり、複数個の固体推進剤2を備える。なお、スラスタ1aとして、第1実施形態で説明した1本の固体推進剤のみを備えるスラスタ1を用いてもよい。   As shown in FIG. 4, the space device 10 includes one or more thrusters 1a. In the example shown in FIG. 4, 109 thrusters are provided. However, the number of thrusters 1a is not limited. Each thruster 1a is the cluster-type thruster described in the second embodiment, and includes a plurality of solid propellants 2. As the thruster 1a, the thruster 1 including only one solid propellant described in the first embodiment may be used.

図4に示す宇宙用装置10の用途に限定はなく、例えば超小型衛星自身であっても、超小型衛星に接着して超小型衛星の軌道を修正する装置であってもよい。また、宇宙に存在する使用済み又は破損した超小型衛星やロケットに接着して、これらの軌道を変えて廃棄するデブリ除去装置であってもよい。   The application of the space device 10 shown in FIG. 4 is not limited, and may be, for example, a microsatellite itself or a device that adheres to a microsatellite and corrects the orbit of the microsatellite. Further, it may be a debris removing device that adheres to a used or damaged microsatellite or rocket existing in the space and changes the orbit thereof to discard.

宇宙用装置10は、例えば、複数個のスラスタ1aの全てを同時に噴射させることにより、大きな推力を発生させることができる。なお、宇宙用装置10は、複数個のスラスタ1aのうち、一部のスラスタのみを噴射させてもよい。   The space device 10 can generate a large thrust, for example, by jetting all of the plurality of thrusters 1a at the same time. The space device 10 may eject only a part of the plurality of thrusters 1a.

本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、この実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。すなわち、実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and those in which those skilled in the art appropriately modify the design are included in the scope of the present invention as long as they have the features of the present invention. . In other words, each element included in the embodiment and its arrangement, material, condition, shape, size, and the like are not limited to those illustrated, and can be appropriately changed. Moreover, each element with which an embodiment is provided can be combined as long as it is technically possible, and the combination thereof is also included in the scope of the present invention as long as it includes the features of the present invention.

1…スラスタ
2…固体推進剤
2a…側面
2b…一端面
3…接着剤
4…樹脂
5…容器
6…着火装置
7…押圧手段
10…宇宙用装置
20…固体燃料ペレット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Thruster 2 ... Solid propellant 2a ... Side surface 2b ... One end surface 3 ... Adhesive 4 ... Resin 5 ... Container 6 ... Ignition device 7 ... Pressing means 10 ... Space equipment 20 ... Solid fuel pellet

Claims (8)

宇宙空間において推力を発生させるためのスラスタであって、
複数個の固体燃料ペレットを積み重ねて構成される固体推進剤と、
前記固体推進剤の側面を被覆し、前記複数個の固体燃料ペレットを接着する接着剤と、
前記接着剤で被覆された少なくとも1つの前記固体推進剤を収容する容器と、
前記固体推進剤の一端面を露出させつつ、前記固体推進剤と前記容器の内壁との間の空間を埋める樹脂と、
を備えるスラスタ。
A thruster for generating thrust in outer space,
A solid propellant configured by stacking a plurality of solid fuel pellets;
An adhesive that covers a side surface of the solid propellant and adheres the plurality of solid fuel pellets;
A container containing at least one of the solid propellant coated with the adhesive;
A resin that fills a space between the solid propellant and the inner wall of the container while exposing one end surface of the solid propellant;
Thruster with
前記固体推進剤は、ボロン及び硝酸カリウムを含む、
請求項1記載のスラスタ。
The solid propellant includes boron and potassium nitrate.
The thruster according to claim 1.
前記樹脂は、エポキシ系樹脂である、
請求項1又は2に記載のスラスタ。
The resin is an epoxy resin,
The thruster according to claim 1 or 2.
前記接着剤は、エポキシ系接着剤である、
請求項1〜3のいずれか一項に記載のスラスタ。
The adhesive is an epoxy adhesive,
The thruster according to any one of claims 1 to 3.
前記接着剤は、互いに隣接する2つの前記固体燃料ペレットの間に介在しないように前記固体推進剤の側面を被覆する、
請求項1〜4のいずれか一項に記載のスラスタ。
The adhesive covers the side of the solid propellant so that it does not intervene between the two adjacent solid fuel pellets;
The thruster according to any one of claims 1 to 4.
前記容器は、前記接着剤で被覆された前記固体推進剤の束を収容し、各固体推進剤の前記一端面は同じ向きに露出している、
請求項1〜5のいずれか一項に記載のスラスタ。
The container contains a bundle of the solid propellant coated with the adhesive, and the one end face of each solid propellant is exposed in the same direction,
The thruster according to any one of claims 1 to 5.
請求項1〜6のいずれか一項に記載のスラスタを備える、
宇宙用装置。
The thruster according to any one of claims 1 to 6, comprising:
Space equipment.
宇宙空間において推力を発生させるためのスラスタの製造方法であって、
複数個の固体燃料ペレットを積み重ねて圧接する工程と、
前記圧接した状態で複数個の前記固体燃料ペレットにより構成される固体推進剤の側面に接着剤を塗布し、前記複数個の固体燃料ペレットを接着する工程と、
前記接着剤で被覆された少なくとも1つの前記固体推進剤を容器に収容する工程と、
前記固体推進剤の一端面を露出させつつ、前記固体推進剤と前記容器の内壁との間の空間を埋める樹脂を注入する工程と、
を備えるスラスタの製造方法。
A method of manufacturing a thruster for generating thrust in outer space,
Stacking and pressing a plurality of solid fuel pellets;
Applying an adhesive to the side of a solid propellant composed of a plurality of the solid fuel pellets in the pressed state, and bonding the plurality of solid fuel pellets;
Containing at least one solid propellant coated with the adhesive in a container;
Injecting a resin that fills a space between the solid propellant and the inner wall of the container while exposing one end surface of the solid propellant;
A method of manufacturing a thruster comprising:
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