JP2018507346A - 湾曲部に位置させることができる幾分中心合わせされる排出管を備えるポーゴ作用を抑制するための容量式装置 - Google Patents

Abstract

液体推進剤をロケットエンジン（２）へ供給するための供給装置（３）のためのポーゴ作用抑制装置（５）であって、供給装置（３）の液体推進剤供給管へ上流側及び下流側の両方において接続されるように形成される液体推進剤を供給するための供給管部分（４Ａ）と、少なくとも一つの連通口（７）を介して供給管部分（４Ａ）へ接続されるタンク（６Ａ）を具備する流体アキュムレータ（６）と、を具備するポーゴ作用抑制装置において、供給管部分（４Ａ）の少なくとも一部分（４Ｓ）は、タンク（６Ａ）の内容積部（６Ｆ）によって少なくとも部分的に取り囲まれ、自身の中心軸線（Ｓ）に関する一部分（４Ｓ）の各断面は、タンクの内容積部（６Ｆ）の対応断面が一部分（４Ｓ）の断面に関して偏心しているように、タンクの内容積部（６Ｆ）の対応断面によって少なくとも部分的に取り囲まれることを特徴とするポーゴ作用抑制装置。
【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、液体推進剤をロケットエンジンへ供給して、ポーゴ作用を抑制するための容量式装置を有する装置に関する。

液体推進剤ロケットの分野において、名称「ポーゴ作用(pogo effect)」は、ロケットの機械的振動をロケットエンジンの供給回路内の液体推進剤の共振へ移行することを生じさせる。ロケットエンジンの推力が供給回路によって分配される推進剤の流量によって変化するために、このような共振への移行は、急激に発散する振動の発生、こうして、誘導困難性の発生、及び、積荷又は乗物でさえの全損までとなる可能性がある損害の発生をも、もたらす可能性がある。用語「ポーゴ作用」は、頭字語に由来せず、むしろ、スプリングを有するロッドによって形成された玩具であるポーゴから由来し、その飛び跳ねが、この作用から被るロケットの激しい長手方向振動を専門家に思い起こさせた。それにより、液体推進剤ロケットの開発の最初から、ポーゴ作用を抑制するための装置を設けることが非常に重要であった。用語「ポーゴ作用抑制装置」は、ポーゴ振動を完全に除去するか、又は、ポーゴ振動を、誘導困難性又は乗物損害を引き起こさないような十分に小さい振幅へ制限するのに適する任意の装置を示すのに使用される。

ポーゴ作用抑制装置の中で、容量式装置が、例えば、ある特許文献に開示されたように、特に知られている（例えば、特許文献１参照。）。このような装置において、流体アキュムレータのタンクは、液体推進剤をロケットエンジンへ供給するための導管（例えば、液体酸素（ＬＯ_x）を供給するための導管）周りに配置され、自身の下部に形成された連通口を介して供給管と連通する。一定流量の気体（例えば、ヘリウム（Ｈｅ））が、タンク内の気泡を維持するように、タンクの上部へ注入され、浸漬管が、液体気体界面を液体推進剤供給管へ接続する。

公知の容量式抑制装置の構造において、タンクは、中心合わせされ、すなわち、推進剤供給管と同軸であり、連通口は、推進剤供給管周りに均一に分布される。

これら公知の構造は、全体の大きさに関する欠点を与える。実際に、ロケット又は任意の他の宇宙船において、特に、発射時の性能のために、抑制装置を有する液体推進剤供給装置の大きさを制限することが望まれる。

このために、液体推進剤供給管の湾曲部分に容量式抑制装置を一体化することが提案されている。このような一体化は、例として、ある非特許文献に述べられ、図１に概略的に示される（例えば、非特許文献１参照。）。

公知の容量式抑制装置１００は、供給管部分１０１と、タンク１０２を具備する流体アキュムレータとを具備する。供給管部分１０１は、湾曲され、上流側において上流側液体推進剤供給管１０３へ、下流側において下流側液体推進剤供給管１０４へ接続されるように形成される。液体推進剤の流れ方向Ｅが図１に矢印によって示される。タンク１０２は、供給管部分１０１周りに中心合わせされる。供給管部分１０１と供給管１０３との間の組み付けは、フランジ及びボルトによって実施される。

この構造において、ボルトを通すための一定程度の空間を維持することが必要であるために、フランジは、タンク１０２から直ぐ上流側（図１の位置１０５Ａ）に配置されることができない。それどころか、組み付け中にボルトを通すために必要な空間を残すために、供給管部分１０１において、タンク１０２から上流側の直線区分１０１Ａのための対策をして、この直線区分の上流端部（図１のフランジの位置１０５Ｂ）に自身のフランジを設置することが必須である。直線区分１０１Ａの存在は、湾曲部分に容量式抑制装置１００を組み込むことによって達成される空間節約を幾分か相殺してしまう。

さらに、タンク１０２が依然として供給管部分１０１周りに中心合わせされ、それにより、気泡及び連通口が上に説明されたように供給管周りに均一に分布されるために、容量式抑制装置１００は、小さな空間（例えば、湾曲部分の下側の利用可能な高さが小さいときの）において、又は、小さな曲率半径を有する湾曲部分上で使用されることができない。

さらに、実際問題として、このような容量式抑制装置は、供給管に完全に溶接され、これは、欠点、特に、一構成単位でもなく、取り外しされることもできず、こうして、必要であることが見出されても、連通口の形状を変更することを容易にしない欠点を与える。

仏国特許第２９７５４４０号

２００９年８月２日から５日の第４５回のＡＩＳＳ／ＡＳＭＥ／ＳＡＥ／ＡＳＥＥ 共同推進剤会議及び展示会のルークエースワンソン（Ｌｕｋｅ Ａ．Ｓｗａｎｓｏｎ）他の記事「アレスワン（Ａｒｅｓ Ｉ）のポーゴアキュムレータの設計解析」

本発明は、これらの欠点の少なくとも一部を改善する容量式抑制装置構造を提案するものである。

このために、本発明は、液体推進剤をロケットエンジンへ供給するための供給装置のためのポーゴ作用抑制装置を提供し、本ポーゴ作用抑制装置は、供給装置の液体推進剤供給管へ自身の上流側及び下流側において接続されるように形成される液体推進剤を供給するための供給管部分と、少なくとも一つの連通口を介して供給管部分へ接続されるタンクを具備する流体アキュムレータと、を具備し、供給管部分の少なくとも一部分は、タンクの内容積部によって少なくとも部分的に取り囲まれ、自身の中心軸線に関する前記一部分の各断面は、タンクの内容積部の対応断面が前記一部分の前記断面に関して偏心しているように、タンクの内容積部の対応断面によって少なくとも部分的に取り囲まれることが特徴とされる。

タンクの内容積部が供給管部分に関して偏心しているために、供給管部分を抑制装置から上流側及び下流側に位置させられる供給管に組み付けるための十分な空間を解放することが可能である。特に、組み付けのために、供給管の直線区分を設ける必要はない。これは、抑制装置の全体大きさを低減することを可能とする。

一つの可能性として、供給管部分は、供給管部分の下流端部へ延在する直線部を具備する。

一つの可能性として、少なくとも一つの連通口は、供給管部分の直線部に形成される。

一つの可能性として、タンクは、供給管部分の直線部を少なくとも部分的に取り囲む直線部分を有し、この直線部分は、直線部分の内容積部の各断面の中心を通る長手軸線を与える。

本発明により、タンクの各対応断面は、断面に関して偏倚し、タンクの直線部分の長手軸線は、供給管の直線部の軸線に関して偏心している。タンクの直線部分は、形成されるのが簡単である利点を与える。

一つの可能性として、タンクの直線部分の長手軸線は、供給管部分の直線部の軸線に対して平行である。

一つの可能性として、供給管部分は、湾曲方向に湾曲され、タンクの直線部分の長手軸線は、湾曲方向に対して反対方向に供給管の直線部の軸線に関して偏倚する。

こうして、ある公知の構造におけるように、供給管の湾曲部に容量式抑制装置を設けることが可能である。さらに、タンクが湾曲方向に対して反対方向に偏倚するために、十分な空間が、供給管部分の湾曲部を組み付けるために、特に、この組み付けがフランジ及びボルトによって実施されるときに、解放される。

一つの可能性として、少なくとも一つの連通口は、湾曲方向に対して反対側に位置させられた供給管部分の半周囲部に形成される。

このように、少なくとも一つの連通口とタンクの内壁との間の距離は、少なくとも一つの連通口の満足な流体動作を保証するのに十分に保たれる。これは、抑制装置が正確に作動することを保証する。

一つの可能性として、供給装置は、分離される管容積部及びタンク容積部を区画する湾曲部分と、湾曲部分へ固定される基部分と、自身の壁に少なくとも一つの連通口を具備して、基部分及び湾曲部分によって区画される容積部内に挿入されるように、基部分及び湾曲部分へ固定されるスリーブを形成する連通部分と、を具備し、供給管部分は、管容積部の壁によって、自身の直線部においては、連通部分によって区画され、タンクは、タンク容積部、連通部分、及び、基部分の壁によって区画される。

この形状は、三つの部分だけを使用して、推進剤供給管周りに容量式抑制装置を配置することを可能とし、これらの部分の全ては、機械加工によって形成されることができる。これは、溶接を使用することによって本装置を組み付ける任意の必要性を回避し、こうして、溶接による組み付けに関連する通常の欠点を回避する。さらに、本装置は、一構成単位であり、特に、連通部分を単に置換することによって少なくとも一つの連通口の配置を変更することを容易にする。

一つの可能性として、基部分及び湾曲部分は、円形フランジによって互いに固定されることができるように形成される。

これは、組み付けを実施するために、より複雑でより高価な非円形フランジに頼る必要がないことを保証する。さらに、推進剤が液体酸素又はより一般的な低温推進剤であるときに、かなり高価で特別の開発を必要とする非円形低温ガスケットと対照的に、基部分と湾曲部分との間の密閉を提供するための公知の円形低温ガスケットを使用することを可能とする。

一つの可能性として、連通部分は、基部分又は湾曲部分と一体に形成される。

この形状は、安上がりであり、連通部分が他の二つの部分の一方と一体であるために、組み付けは、さらに、簡単化される。

一つの可能性として、基部分、湾曲部分、及び、連通部分は、付加的な成形加工によって単一体として形成される。

こうして、タンクの外壁は、任意で複雑である外形を有しても良く、こうして、周囲空間に可能な限り良好に適合される。これは、全体の大きさが可能な限り大幅に低減されることを必要とする宇宙ランチャの一つの段のような任意の宇宙船において望まれる。

一つの可能性として、タンク容積部から管容積部を分離する湾曲部分の分離要素の少なくとも一部は、実質的に一定の厚さである。

このように、分離要素は、供給管部分の湾曲に従い、タンクの内容積部が増大させられる。タンクの内容積部が増大させられるために、タンクに捕えられる気体の容積は、より広い範囲に渡って変化させることができる。こうして、ポーゴ作用抑制装置の作動範囲が増大させられる。

一つの可能性として、タンクの直線部分の軸線に対して平行な少なくとも一つの隔壁が、タンクを複数の副容積部へ細分して、各副容積部が少なくとも一つの連通口を介して供給管部分へ接続されるように、タンク内に配置される。

少なくとも一つの隔壁は、供給管部分の壁から半径方向に延在しても良く、又は、タンクの壁から半径方向に延在しても良い。

本装置が横方向の加速度を受ける飛行段階中において、このような隔壁の不存在時には、液体気体界面が、連通口の少なくとも一つへ達するかもしれず、これは、容積式抑制装置の望ましくない不具合をもたらすであろう。少なくとも一つの隔壁の存在は、全体としてのタンクの寸法より小さな寸法の複数の副容積部へタンクを細分することによって、このような状況の発生を制限することを可能とする。

一つの可能性として、流体流れ連通空間が、タンクの副容積部を流体流れ連通状態にするように、少なくとも一つの隔壁の末端部と、タンク又は供給管部分の対向壁との間に設けられる。さらなる連通口が、同様に、タンクの副容積部を流体流れ連通状態にするように、少なくとも一つの隔壁に設けられても良い。

少なくとも一つの壁によって区画された様々な副容積部が流体流れ連通状態であるために、抑制装置の不具合の発生は、横方向の加速度を受けるときでさえ、制限される。

本発明は、非限定の例として示された様々な実施形態の以下の詳細な記述を読んでより明らかになるであろう。この記述は、添付図面を参照する。

先行技術のポーゴ作用抑制装置の概略図である。 本発明によるポーゴ作用抑制装置を有する宇宙船の概略図である。 本発明による実施形態におけるポーゴ作用抑制装置の概略断面図である。 供給管部分に関するタンクのための二つの位置変更の一方を示す図３Ａの平面Ｐ上の断面である。 供給管部分に関するタンクのための二つの位置変更の他方を示す図３Ａの平面Ｐ上の断面である。 本発明のもう一つの実施形態によるポーゴ作用抑制装置の概略断面図である。 供給管部分に関するタンクのための二つの位置変更の一方を示す図４ＡのＢ−Ｂに沿う断面である。 供給管部分に関するタンクのための二つの位置変更の他方を示す図４ＡのＢ−Ｂに沿う断面である。 本発明のもう一つの実施形態の構造を示す供給管の上流側から見た斜視図である。 図５の断面図である。 本発明の変形による図６の詳細図である。 本発明のもう一つの変形による図６のもう一つの詳細図を示す。 本発明の実施形態による隔壁の役目を説明するための理論図である。 本発明の実施形態による隔壁の役目を説明するための理論図である。 隔壁のための様々な可能な形状を示す図４ＡのＢ−Ｂに沿う断面である。 隔壁のための様々な可能な形状を示す図４ＡのＢ−Ｂに沿う断面である。 隔壁のための様々な可能な形状を示す図４ＡのＢ−Ｂに沿う断面である。 隔壁のためのもう一つの可能な形状を示す図４ＡのＢ−Ｂに沿うもう一つの断面である。

図２は、宇宙ランチャの一つの段のような宇宙船１の非常に概略的な図である。この乗物１は、液体推進剤ロケットエンジン２を有する。ロケットエンジン２は、燃焼室と、知られているような収縮拡大ノズルとを組み込む推進室２Ａを具備する。

ロケットエンジン２には、それぞれがそれぞれの推進剤供給管３０又は４０を有する二つの供給装置３及び４によって、二つの液体推進剤が供給される。第一供給装置３だけは、部分的に示される。

第二供給装置４には、略して「ＰＣＳ」として以下に示される容量式ポーゴ作用抑制装置５が設けられる。

以下の記述を通して、用語「上流」及び「下流」は、ロケットエンジン２へ向かう液体推進剤の流れ方向に沿うＰＣＳ５との関係と理解されることになる。

ＰＣＳ５は、流体アキュムレータ６及び供給管部分４Ａを具備する。供給管部分４Ａは、自身の上流側において供給管４０の上流部４１へ、自身の下流側において供給管４０の下流部４２へ接続されるように形成される。液体推進剤の流れ方向Ｅは、図面に矢印によって示される。供給管部分４Ａ、上流部４１、及び、下流部４２は、例えば、円形断面であっても良い。

図３Ａにおいてより詳細に示されたように、流体アキュムレータ６は、タンク６Ａ及び気体注入器８を具備する。タンク６Ａは、例えば、タンク６Ａの下部において、供給管部分４Ａの壁に形成されて全体として参照符号７が与えられた少なくとも一つの連通口を介して供給管部分４Ａへ接続される。本記述において、タンク６Ａの「上」部は、管内を流れる液体推進剤の密度より低い注入気体の密度のために、及び、ロケットエンジン２が作動している間にＰＣＳ５が受ける加速度のために、注入気体が集まる傾向があるタンクの部分を示す。逆に、タンクの「下」部は、液体のより高い密度のために、及び、ロケットエンジン２が作動している間にＰＣＳ５が受ける加速度のために、液体が集まる傾向があるタンクの部分を示す。

流体アキュムレータ６は、さらに、浸漬管９を有する。配管１０が、浸漬管９を介して、タンク６Ａを供給管部分４Ａへ通じる排出管１１へ接続する。

一般的な例において、供給管４０及び供給管部分４Ａ内を流れる液体推進剤は、液体酸素（ＬＯ_x）であり、注入器８によって注入される気体はヘリウム（Ｈｅ）である。

ロケットエンジン２が作動している間において、注入器８は、タンク６Ａ内へ一定流量の気体を注入し、それにより、タンク内に気体容積部１８、及び、こうして、気体と液体推進剤との間の界面（「液体気体界面」１７として以下に示される）を形成する。気体は、次いで、浸漬管９、配管１０、及び、排出管１１を介して供給管部分４Ａ内へ再注入される。タンク内の気体容積部１８の存在のために、供給管の固有振動数を変化させることによって、知られているように、ポーゴ振動の発生を回避することができる。

本発明は、特に、供給管部分が直線的でないときの供給管部分４Ａへ関するタンク６Ａの設置に関する。

図３Ａから３Ｃに示されたように、供給管部分４Ａの少なくとも一部分４Ｓは、タンク６Ａの内容積部６Ｆによって少なくとも部分的に取り囲まれる。

一部分４Ｓの各断面（すなわち、軸線Ｓに対して垂直に切り取られた一部分４Ｓの断面）は、内容積部６Ｆの対応断面が一部分４Ｓの前記断面に関して偏心しているように、タンク６Ａの内容積部６Ｆによって少なくとも部分的に取り囲まれる。

用語「内容積部６Ｆの対応断面」は、一部分４Ｓの断面と同じ平面において切り取られた内容積部６Ｆの断面を意味するのに使用される。これら二つの断面は、図３Ｂの断面図においてより詳細に示される。この断面の例は、断面平面Ｐ上で切り取られ、断面平面Ｐは、軸線Ｓに対して垂直であり、点Ｓ１において軸線Ｓと交差する。

図３Ｂに見られることができるように、内容積部６Ｆの対応断面（すなわち、平面Ｐにおける内容積部６Ｆの断面）は、一部分４Ｓの断面に関して偏心している。

用語「偏心」は、点Ｓ１が一部分４Ｓの断面の中心である場合において、内容積部６Ｆの対応断面の中心６Ｆ１が点Ｓ１と一致しないことを意味するのに使用される。

この定義において、内容積部６Ｆの対応断面の中心６Ｆ１は、以下のように定められる。
もし、対応断面が、円形状又は円形状から除去された任意の形状の領域を有した円形状であるならば、そのとき、中心６Ｆ１は円の中心である。
もし、対応断面が、楕円形状又は任意の形状の領域が除去された楕円形状を有するならば、そのとき、中心６Ｆ１は楕円の中心である。
もし、対応断面が、円形状、円形状から除去された任意の形状の領域を有した円形状、楕円形状、又は、楕円形状から除去された任意の形状の領域を有する楕円形状のいずれでもないならば、そのとき、中心６Ｆ１は、タンクの対応断面を区画するタンク６Ａ（及び場合によって一部分４Ｓ）の壁によって区画された領域の重心である。

「偏心」のもう一つの定義が以下に与えられる。一部分４Ｓの各断面にとって、各半平面がタンクの対応断面の一方の半分を含むように、平面Ｐを二つの半平面に細分するこの断面の直径を定めることができる。対応断面は、対応断面の一方の半分の領域が他方より厳密には大きいときに、偏心している。

タンク６Ａの内容積部６Ｆが上に定義したように偏心していることは、供給管部分４Ａを組み付けるための十分な空間を提供するのに役立つ。特に、フランジ及びボルトを使用して供給管部分４Ａを組み付けている間において、内容積部６Ｆの偏心配置は、ボルトを通すための十分な空間を残すことを可能とする。こうして、先行技術の構造に反して、タンク６Ａから上流側の供給管の直線区分を追加する必要はない。

内容積部６Ｆの対応断面は、部分的（図３Ｃの断面図）又は完全（図３Ｂの断面図）のいずれかに一部分４Ｓの断面を取り囲んでも良い。組み付けのために得られる利点は、両方の場合において同じである。

本発明の特定の実施形態において、供給管部分４Ａは、供給管部分４Ａの下流端部へ、すなわち、供給管部分４Ａと供給管４０の下流部４２との間の接続部へ延在する軸線Ａの直線部４Ｒを有する。供給管部分４Ａの非直線部は、参照符号４Ｑが与えられる。

直線部４Ｒは、上述の一部分４Ｓと一致しても、一致していなくても良い。言い換えれば、前述したように、タンクの内容積部６Ｆは、直線部４Ｒ上で単に供給管部分４Ａを取り囲んでも、取り囲まなくても良い。一部分４Ｓ及び直線部４Ｒが一致して、軸線Ａ及びＳが一致する場合が、認められるべきである。

少なくとも一つの連通口７は、例えば、直線部４Ｒに形成されても良い。

タンク６Ａは、さらに、直線部分６Ｒ（すなわち、任意の断面で長手軸線Ａ´の筒状である内容積部の一部）を有する。長手軸線Ａ´が上述の対応断面のそれぞれの中心６Ｆ１のそれぞれを通過することは、認められるべきである。

例えば、軸線Ａ及びＡ´は平行であっても良い。

直線部分６Ｒは、ＰＣＳ５の外側環境に依存して、タンク６Ａの全部又は一部、又は、タンクの下部だけを構成しても良い。

タンクの直線部分６Ｒ及び直線部４Ｒを具備する形状は、図４Ａから４Ｃに示される。

上述されたような本発明の基本原則に一致して、軸線Ａに対して垂直な各断面における直線部分６Ｒの内容積部の対応断面は、部分的（図４Ｃの断面図）又は完全（図４Ｂの断面図）のいずれかに直線部４Ｒを取り囲む。さらに、直線部分６Ｒの内容積部の対応断面は、二つの軸線Ａ及びＡ´が一致しないように、直線部４Ｒの断面に関して偏心している。

上に説明されたように、この偏心配置は、ＰＣＳ５を供給管４０の上流部４１に組み付けるために利用可能な十分な空間を形成することを可能とし、それにより、タンク６Ａから上流側に供給管のさらなる直線区分を追加する必要はない。

この対策は、特に、供給管部分４Ａが湾曲形状を呈するときに有効である。

より正確には、図４Ａに示されたように、非直線部４Ｑは、湾曲し、すなわち、下流側から上流側へ供給管に沿って上昇し、非直線部４Ｑは、「湾曲方向」Ｄとして以下に示される定められた方向Ｄに直線部４Ｒの軸線Ａから逸れる。以下の本記述において、この定義と等価であるように、供給管部分４Ａが湾曲方向Ｄに湾曲されることも述べられる。

この場合において、軸線Ａ´が湾曲方向Ｄに対して反対又は実質的に反対の方向に軸線Ａに関して偏倚させられる対策がなされる。このように、供給管４０の上流部４１へ供給管４Ａの湾曲部４Ｑを組み付けることが望まれるときに（図４Ａの点線において）、この組み付けを実施するのに十分な空間が存在する。特に、組み付けがフランジ及びボルトを使用して実施されるときに（図４Ａに破線により示される）、ボルトを通すために、タンク６Ａと湾曲部４Ｑの上流端部との間に十分な空間が存在する。

少なくとも一つの連通口７のための満足な流体動作、こうして、ＰＣＳ５の満足な作動を維持するために、少なくとも一つの連通口７は、湾曲方向Ｄ（図４Ｂ及び４Ｃ参照）に対して反対側に位置させられた直線部４Ｒの半周囲部４ＲＰに形成される。こうして、少なくとも一つの連通口７とタンクの内壁との間の距離は、満足な流体動作を可能とするのに十分に保たれる。さらに、複数の連通口７が壁に形成されるときには、連通口７の間の距離は、連通口７のそれぞれが、例えば、損失水頭に関して同じである流体動作を有することを保証するのに十分に保たれる。

タンク６Ａは、ＰＣＳ装置５が他の構成単位又は構成要素によって占領されるかもしれない乗物１内の周囲状況へ適合されるように、任意の形状であっても良い。

一つの特定の場合において、直線部分６Ｒは、実質的に、楕円断面であり、タンクの内壁と供給管部分４Ａの外壁との間の最大距離は、半周囲部４ＲＰ近傍に位置させられる。このような状況の下で、供給管部分４Ａ及びタンク６Ａの相対配置に依存して、直線部分６Ｒの内容積部の対応断面は、そのとき、三日月形状又は実質的な円形領域が除去された楕円形状である。

こうして、ＰＣＳ５の流体動作は、満足のいくように、本記述の冒頭で述べたような先行技術のＰＣＳと同じに維持される。ポーゴ振動の波長が供給管部分４Ａの直径より非常に大きいために、供給管部分４Ａを介して与えられる圧力場は、ＰＣＳ５の作動の観点から、半周囲部４ＲＰにだけ少なくとも一つの連通口７が設けられることに欠点がないように、均一であることが、認められるべきである。

図５及び６を参照して、共に組み付けられる限定数の部品により得られる前述の構造を可能にする構造例の記述を続ける。この構造は、湾曲部分２１と、基部分２２と、連通部分２３と、を具備する。

図６の断面図においてより明確に見られることができるように、湾曲部分２１は、分離、すなわち、内側分離要素２１Ｗによって互いに分離される管容積部２１Ｃとタンク容積部２１Ｔとを区画するように形成される。用語「分離」は、湾曲部分２１の外被をそのままにすることなく、管容積部２１Ｃからタンク容積部２１Ｔへ、又は、その逆に、流体が通過することができないことを意味するのに使用される。

管容積部２１Ｃは、上述されたように、供給管部分４Ａの湾曲部４Ｑを構成するように形成される。当然に、再注入管１１は、管容積部２１Ｃの上流部内へ通じる。管容積部２１Ｃの上流端部２１Ａは、例えば、フランジ及びボルトを使用して、図６に破線において概略的に示された供給管４０の上流部４１へ固定されるのに適するように意図される。

タンク容積部２１Ｔは、浸漬管９と、気体容積部１８の少なくとも一部とを有するタンク６Ａの上部を構成するように形成される。これらの用語は、タンクに関して使用されるときに、用語「下」及び「上」は、上に与えられたのと同じ意味を有する。

上述されたように、タンク２１Ｔの容積部が湾曲方向Ｄに対して反対方向に偏倚するために、十分な空間が、組み付けを実施することを可能とするように、特に、ボルトを通すように（図６の破線において）維持される。

基部分２２は、湾曲部分２１の下流端部２１Ｖへ固定されることを可能とするように形成される。図６において、基部分２２の非中心合わせ部２２Ｔは、少なくとも一つの連通口へ最も近くて、こうして、タンク６Ａの下部近傍のタンク６Ａの一部分を構成するように、タンク容積部２１Ｔを構成する湾曲部分２１の一部分の下端部へ組み付けられることが、見られることができる。

タンクの直線部分６Ｒが、非中心合わせ部２２Ｔにより区画される容積部によって、又は、タンク容積部２１Ｔの下部を加えるこの容積部によって、もっぱら形成されても良いことは、認められるべきである。

下流端部２１Ｖからもっとさらに下流側において、基部分２２は、図６に破線で概略的に示された供給管４０の下流部４２へ固定されるのに適するように意図された下流端部２２Ｖを与える。

好ましくは、基部分２２と湾曲部分２１との間の固定は、円形フランジによって行われる。こうして、これは、組み付けを実施するために、より複雑でより高価な非円形フランジに頼る任意の必要性を回避する。さらに、推進剤が、液体酸素、又は、より一般的には低温推進剤であるときに、かなり高価で、特別の開発を必要とし、信頼性が低いかもしれない非円形低温ガスケットを使用する代わりに、基部分と湾曲部分との間の密閉を提供するための一般的な円形低温ガスケットを使用することを可能とする。

それでも、この固定は、溶接によって提供されることもできる。この場合において、部分２１及び２２を共に組み付けることが簡単化され、その全周に渡るこれら部分の間の溶接を検査することを容易にするために、この場合において、さらに、部分２１及び２２の間の界面が円形であることが好ましい。

連通部分２３が、さらに、基部分及び湾曲部分が組み付け位置にあるときに、基部分２２及び湾曲部分２２によって区画される内容積部に挿入されることを可能とするように設けられる。連通部分２３は、一般的に、スリーブの形状であり、湾曲部分２１の下流端部２１Ｖから湾曲部分２２の下流端部２２Ｖへ供給管を延長するように、この容積部内へ挿入される。このために、図６に良く見られることができるように、連通部分２３が、下流端部２１Ｖだけでなく、分離要素２１Ｗの下流端部２１ＶＷへも固定されることは、認められるべきである。

例として、連通部分２３は、供給管４Ａの前述の直線部４Ｒの全てを形成しても良い。直線部４Ｒを上流側へ延長するように、直線的であるように管容積部２１Ｃの下流部を対策することも可能である。

一つの可能性として、管容積部２１Ｃ及び連通部分２３は、同じ直径を有する円形断面を有する。これは、連通部分２３及び湾曲部分２１が円形フランジを使用して共に固定されることを可能とする。それでも、密閉が保証される限り、他の断面を提供することも可能である。

この構造において、少なくとも一つの連通口７は、連通部分２３の壁に形成される。そのとき、前述されたように、同じ利点を有して、湾曲方向Ｄから反対側に位置させられる連通部分２３の半周囲部に少なくとも一つの連通口７を配置することが可能である。

この構造により、ＰＣＳ５の流体特性を変更することが望まれるならば、単に連通部分２３を変更形に置換することによって、少なくとも一つの連通口７の配置を変更することが容易であることも、認められるべきである。これは、ＰＣＳ５の一構成単位の本質を改善する。

一つの変形において、関連する二つの部分が一体として形成されるように、連通部分２３が部分２１又は２２の一方又は他方と一体化される対策がなされても良い。これは、構造の全費用を低減して、組み付けを簡単化することができる。

少なくとも一つの連通口７は、連通部分２３の放電加工によって形成されても良い。

前述されたようなこれら三つの部分のそれぞれは、溶接に頼ることなく機械加工によって形成されても良いことも、認められるべきである。

図６に示された変形において、分離要素２１Ｗのタンク近傍の面２１ＴＷは、分離要素２１Ｗの厚さが上流に向かって増加するように、軸線Ａ´に対して実質的に平行である。

もう一つの例において、タンク近傍の面２１ＴＷが供給管の湾曲に従うように、分離要素２１Ｗの少なくとも一部が実質的に一定の厚さである対策がなされる。図７に示されたように、これは、気体容積部１８を含むタンク容積部２１Ｔの一部にさらなる空間２１Ｔ´を解放する。これは、ＰＣＳ５の全体大きさを増大せることなく、タンク内に含有されることができる気体容積の範囲によって定められるＰＣＳ５の作動範囲を拡大することを可能とする。

この容積増大を達成するために、タンク容積部２１の上壁１２１がタンク容積部２１Ｔの外壁（すなわち、湾曲方向Ｄから最も遠い壁）へ溶接されるカバーによって構成される対策がなされても良い。この溶接部１２７の位置は図７に示される。

部分２１及び２２を容易に機械加工するために、タンク６Ａの外壁へ概して円形又は楕円形である形状を与えることを選択しても良い。

ちょうど述べられた機械加工（場合によって、溶接と関連される）により製造される方式の代替として、公知の方法、例えば、選択的レーザ溶解（ＳＬＭ）を使用する付加的な成形加工によって又はそれから派生された方法によって、部分２１、２２、及び、２３を、個々に、又は、一体として、形成することも可能である。

このような成形加工により、もし、機械加工によって得ることが不可能としても、極めて困難であろう任意の形状をタンクの外壁へ与えることが容易である。このような複雑な形状は、他の構成単位又は構成要素によって占領されるかもしれない乗物１内の周囲状況へＰＣＳを適合するために有利である。

タンク容積部２１Ｔが付加的な成形加工によって形成されることが可能であるために、自身の上部１２１´は、図８の詳細図に示されたように、円筒形天井として形成される。これは、それほど重大ではないが、タンクの内容積部を多少減少する。

図９Ａから１１を参照して、ＰＣＳが横方向の加速度を受けるときに、ＰＣＳ内の露出の結果として発生するＰＣＳの不具合を制限又は防止するための解決方法の記述を続ける。

実際に、良く知られるように、液体１６及び気体１８を含む任意の容器が横方向の加速度Ｇを受けるときに、液体は、容器の一方側に集まる傾向がある。その結果として、液体気体界面１７は、加速度Ｇと容器の内容積部の寸法との関数である割り増し高さＨ（図９Ａに概略的に示されるような）を受けるように、移動する傾向がある。

ランチャの一つの段に取り付けられるＰＣＳにとって、このような横方向の加速度は、飛行の幾つかの段階中、特に、ランチャが垂直方向の最初の発射後に傾くときに、発生するかもしれない。もし、このような横方向の加速段階中に、気体液体界面１７が少なくとも一つの連通口７へ達するならば、少なくとも局部的に（「露出」と呼ばれる現象）、供給管部分４Ａとタンク６Ａとの間の流体的連通が妨げられ、ＰＣＳ５の不具合が起こる。それにより、このような不具合を防止するために、タンク内の液体６のある程度の最小深さを維持することが、言い換えれば、局部的でさえ、気体液体界面１７が少なくとも一つの連通口７へ達することを防止することが、必須である。

本発明は、タンクのための内側寸法を減少させることで、与えられた横方向の加速度のためのＰＣＳ内の露出の危険が低減されることを認知している。

より正確には、タンクが全体として考えられるときに、露出現象は、液体が横方向の加速度のために集まる傾向がある領域から最も遠いタンクの領域において、起こる可能性が高い。

これが、任意の露出発生を制限するために、タンクが複数の連通口７を有するときに、本発明が、タンク６Ａの直線部分の軸線Ａ´に対して平行なタンク内の少なくとも一つの隔壁２００を設けることを提案する理由である。少なくとも一つの隔壁２００は、図１０Ａから１０Ｃに示されたように、タンク６Ａを複数の副容積部へ細分する。言い換えれば、少なくとも一つの隔壁２００は、各副容積部が一つ以上の連通口７を介して供給管部分４Ａへ接続されるように、タンク６Ａ内に含有された液体及び気体を細分する。

以下の記述において、用語「隔壁」２００は、少なくとも一つの隔壁２００を示すのに使用される。

こうして、図９Ｂの理論図に示されたように、壁２００によって仕切られた副容積部が全体して考えられたタンクの内側寸法より小さな寸法であるときに、露出の危険が制限される。

図１０Ａ及び１０Ｃは、隔壁２００のための様々な可能な形状を示す。

図１０Ａに示された形状において、隔壁２００は、供給管部分４Ａの外壁からタンク６Ａの内壁へ半径方向に延在する。もし、隔壁２００がタンク６Ａの全体高さを占めない場合にだけ、このように限定されたような副容積部が、互いに流体流れ連通状態にあることは、認められるべきである。本内容において、用語「高さ」は、軸線Ａ´に対して平行なタンク６Ａの内側寸法を示すのに使用される。

図１０Ｂに示された形状において、隔壁２００は、隔壁の末端部が内壁６Ａに対向して、流体連通空間２１０が末端部と内壁との間に維持されるように、タンクの内壁へ向けて供給管部分４Ａの外壁から半径方向に延在する。

図１０Ｃに示された形状において、隔壁２００は、隔壁の末端部が供給管部分４Ａの外壁に対向して、流体連通空間２１１が末端部と外壁との間に維持されるように、供給管部分４Ａの外壁へ向けてタンクの内壁から半径方向に延在する。

前述の形状の全てとの組み合わせにおいて、図１１に示されたように、さらに、連通壁２００にさらなる連通口２０７を設ける対策がなされても良い。

流体連通空間２１０，２１１及びさらなる連通口２０７の少なくとも一方は、少なくとも一つの隔壁２００によって区画される副容積部を互いに流体流れ連通状態にするのに役立つ。

本発明の範囲を越えることなく、様々に前述の形状を組み合わせることが可能であることは、認められるべきである。例えば、流体連通空間２１０，２１１及びさらなる連通口２０７は、隔壁２００の幾つかだけに設けられても良い。

さらに、さらなる連通口２０７又は流体連通空間２１０，２１１の不存在時において、隔壁２００が、タンク６Ａ内の液体の平均高さより低い高さであることを保証することが必要であることは、認められるべきである。本内容において、用語「平均高さ」は、ＰＣＳが、自身の公称作動位置で作動していて、任意の横方向の加速度を受けていないときの液体の高さを示す。特に、連通壁２００により区画される副容積部の間の流体流れ連通は、ＰＣＳに一つの浸漬管９だけが設けられる場合でも、横方向の加速状況においてＰＣＳの通常の作動を維持するために必要である。択一的に、さらに、一つ以上のさらなる浸漬管のための対策がなされても良い。

隔壁２００は、独立して形成されて、三つの前述の部分２１、２２、及び、２３から形成されるＰＣＳ５内に挿入されても良い。これらの部分が付加的な成形加工によって形成されるときに、隔壁２００は、同じ付加的な成形加工段階中に同時に形成されても良い。さらに、隔壁２００は、供給管部分４Ａの外壁からタンク６Ａの内壁へ延在し（図１０Ａの形状）、それにより、湾曲部分２１に、湾曲部分２１上に外的負荷を受けるためのさらなる支持部又は据付部４００（図５に示される）が設けられることが可能であるように、本装置の強度を増大する。

最後に、隔壁２００の使用が、本開示のＰＣＳ形状を限定せず、さらに、本開示の冒頭で述べた先行技術のＰＣＳと矛盾なく、同じ利点を提供することは、認められるべきである。

本発明が、特定の実施形態を参照して述べられたけれども、変形及び変更が、請求の範囲によって定義されるような本発明の全体的な範囲を越えることなく、これらの実施形態に試みられても良いことは、認められる。さらに、述べられた様々な実施形態の個々の特徴は、さらなる実施形態に組み合わされても良い。その結果として、記述及び図面は、限定よりむしろ例示である意味と考えられるべきである。

一つの可能性として、ポーゴ作用抑制装置は、分離される管容積部及びタンク容積部を区画する湾曲部分と、湾曲部分へ固定される基部分と、自身の壁に少なくとも一つの連通口を具備して、基部分及び湾曲部分によって区画される容積部内に挿入されるように、基部分及び湾曲部分へ固定されるスリーブを形成する連通部分と、を具備し、供給管部分は、管容積部の壁によって、自身の直線部においては、連通部分によって区画され、タンクは、タンク容積部、連通部分、及び、基部分の壁によって区画される。

タンク６Ａは、ＰＣＳ５が他の構成単位又は構成要素によって占領されるかもしれない乗物１内の周囲状況へ適合されるように、任意の形状であっても良い。

図１０Ａ〜１０Ｃは、隔壁２００のための様々な可能な形状を示す。

前述の形状の全てとの組み合わせにおいて、図１１に示されたように、さらに、隔壁２００にさらなる連通口２０７を設ける対策がなされても良い。

さらに、さらなる連通口２０７又は流体連通空間２１０，２１１の不存在時において、隔壁２００が、タンク６Ａ内の液体の平均高さより低い高さであることを保証することが必要であることは、認められるべきである。本内容において、用語「平均高さ」は、ＰＣＳが、自身の公称作動位置で作動していて、任意の横方向の加速度を受けていないときの液体の高さを示す。特に、隔壁２００により区画される副容積部の間の流体流れ連通は、ＰＣＳに一つの浸漬管９だけが設けられる場合でも、横方向の加速状況においてＰＣＳの通常の作動を維持するために必要である。択一的に、さらに、一つ以上のさらなる浸漬管のための対策がなされても良い。

Claims (15)

1. 液体推進剤をロケットエンジン（２）へ供給するための供給装置（３）のためのポーゴ作用抑制装置（５）であって、
   前記供給装置（３）の液体推進剤供給管へ自身の上流側及び下流側において接続されるように形成される、液体推進剤を供給するための供給管部分（４Ａ）と、
   少なくとも一つの連通口（７）を介して前記供給管部分（４Ａ）へ接続されるタンク（６Ａ）を具備する流体アキュムレータ（６）と、を具備するポーゴ作用抑制装置において、
   前記供給管部分（４Ａ）の少なくとも一部分（４Ｓ）は、前記タンク（６Ａ）の内容積部（６Ｆ）によって少なくとも部分的に取り囲まれ、
   自身の中心軸線（Ｓ）に関する前記一部分（４Ｓ）の各断面は、前記タンクの前記内容積部の対応断面が前記一部分（４Ｓ）の前記断面に関して偏心しているように、前記タンクの前記内容積部（６Ｆ）の前記対応断面によって少なくとも部分的に取り囲まれることを特徴とするポーゴ作用抑制装置。
2. 前記供給管部分（４Ａ）は、前記供給管部分の下流端部へ延在する直線部（４Ｒ）を具備する請求項１に記載のポーゴ作用抑制装置。
3. 少なくとも一つの前記連通口（７）は、前記供給管部分の前記直線部（４Ｒ）に形成される請求項２に記載のポーゴ作用抑制装置。
4. 前記タンクは、前記供給管部分（４Ａ）の前記直線部（４Ｒ）を少なくとも部分的に取り囲む直線部分（６Ｒ）を有し、前記直線部分は、前記直線部分（６Ｒ）の前記内容積部（６Ｆ）の各断面の中心を通る長手軸線（Ａ´）を与える請求項２又は３に記載のポーゴ作用抑制装置。
5. 前記タンクの前記直線部分（６Ｒ）の前記長手軸線（Ａ´）は、前記供給管部分（４Ａ）の前記直線部（４Ｒ）の軸線（Ａ）に対して平行である請求項４に記載のポーゴ作用抑制装置。
6. 前記供給管部分（４Ａ）は、湾曲方向（Ｄ）に湾曲され、前記タンク（６Ａ）の前記直線部分（６Ｒ）の前記長手軸線（Ａ´）は、前記湾曲方向（Ｄ）に対して反対方向に前記供給管（４Ａ）の前記直線部（４Ｒ）の前記軸線（Ａ）に関して偏倚する請求項５に記載のポーゴ作用抑制装置。
7. 少なくとも一つの前記連通口（７）は、前記湾曲方向（Ｄ）に対して反対側に位置させられた前記供給管部分（４Ａ）の半周囲部（４ＲＰ）に形成される請求項６に記載のポーゴ作用抑制装置。
8. 分離される管容積部（２１Ｃ）及びタンク容積部（２１Ｔ）を区画する湾曲部分（２１）と、
   前記湾曲部分（２１）へ固定される基部分（２２）と、
   自身の壁に少なくとも一つの連通口を具備して、前記基部分及び前記湾曲部分によって区画される容積部内に挿入されるように、前記基部分（２１）及び前記湾曲部分（２２）へ固定されるスリーブを形成する連通部分（２３）と、を有し、
   前記供給管部分（４Ａ）は、前記管容積部（２１Ｃ）の壁によって、自身の前記直線部（４Ｒ）においては、前記連通部分（２３）によって区画され、
   前記タンク（６Ａ）は、前記タンク容積部（２１Ｔ）、前記連通部分（２３）、及び、前記基部分（２２）の壁によって区画される請求項６又は７に記載のポーゴ作用抑制装置。
9. 前記基部分（２２）及び前記湾曲部分（２１）は、円形フランジによって互いに固定されることができるように形成される請求項８に記載のポーゴ作用抑制装置。
10. 前記基部分（２２）、前記湾曲部分（２１）、及び、前記連通部分（２３）は、付加的な成形加工によって単一体として形成される請求項８又は９に記載のポーゴ作用抑制装置。
11. 前記タンク（６Ａ）の前記直線部分（６Ｒ）の前記長手軸線（Ａ´）に対して平行な少なくとも一つの隔壁（２００）が、前記タンクを複数の副容積部へ細分して、各前記副容積部が少なくとも一つの連通口（７）を介して前記供給管部分（４Ａ）へ接続されるように、前記タンク（６Ａ）内に配置される請求項４〜１０のいずれか一項に記載のポーゴ作用抑制装置。
12. 少なくとも一つの前記隔壁（２００）は、前記供給管部分（４Ａ）の壁から半径方向に延在する請求項１１に記載のポーゴ作用抑制装置。
13. 少なくとも一つの前記隔壁（２００）は、前記タンク（６Ａ）の壁から半径方向に延在する請求項１１に記載のポーゴ作用抑制装置。
14. 流体流れ連通空間（２１０；２１１）が、前記タンクの前記複数の副容積部を流体流れ連通状態にするように、前記少なくとも一つの隔壁（２００）の末端部と、前記タンク（６Ａ）又は前記供給管部分（４Ａ）の対向壁との間に設けられる請求項９〜１１のいずれか一項に記載のポーゴ作用抑制装置。
15. さらなる連通口（２０７）が、前記タンクの前記副容積部を流体流れ連通状態にするように、少なくとも一つの前記隔壁（２００）に設けられる請求項１１〜１４のいずれか一項に記載のポーゴ作用抑制装置。

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