JP2655135B2 - Thruster device and method for heating thruster bed - Google Patents
Thruster device and method for heating thruster bedInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、人工衛星等の宇宙飛翔
体の姿勢制御に用いられるスラスタ装置及びスラスタベ
ッドの加熱方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thruster used for controlling the attitude of a spacecraft such as an artificial satellite and a method for heating a thruster bed.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から人工衛星の姿勢制御には、地上
局からのリモートコントロールによって制御されるスラ
スタ装置が用いられている。このスラスタ装置のなかに
は、触媒式のものがあり、液体推進薬（例えば、ヒドラ
ジン）を触媒によって分解し、ガス化して超音速ノズル
から高速で噴射させることにより推進力を得ている。2. Description of the Related Art Conventionally, a thruster device controlled by a remote control from a ground station has been used for attitude control of an artificial satellite. Among these thrusters, there is a catalytic type, and a thrust is obtained by decomposing a liquid propellant (for example, hydrazine) by a catalyst, gasifying the gas, and injecting the gas at a high speed from a supersonic nozzle.
【０００３】ここで、上述した触媒式のスラスタ装置で
は、噴射開始時に、そのスラスタベッドを加熱しておか
ないと、急激な高温及び圧力サイクルにより触媒が劣化
してしてまい、装置の寿命を縮めてしまうこととなる。
また、噴射開始時におけるスラスタベッドの温度が低い
と、スラスタベッドの温度が上昇するまで推進薬が十分
に分解されず、推進力が低下してしてしまうこととな
る。[0003] In the above-mentioned catalytic thruster, if the thruster bed is not heated at the start of injection, the catalyst will be deteriorated due to rapid high temperature and pressure cycles, and the life of the device will be shortened. Will shrink.
Also, if the temperature of the thruster bed at the start of the injection is low, the propellant will not be sufficiently decomposed until the temperature of the thruster bed rises, and the propulsive force will decrease.
【０００４】そこで、従来のスラスタ装置は、例えば、
特開昭６２−６４７００号，特開昭６２−２１８３００
号及び特開昭６３−１７６８００号に提案されているよ
うに、電熱線からなる加熱ヒータによって、噴射開始時
におけるスラスタベッドをあらかじめ加熱する構成とな
っていた。Therefore, a conventional thruster is, for example,
JP-A-62-64700, JP-A-62-218300
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-176800 and JP-A-63-176800, the thruster bed at the start of injection is heated in advance by a heater made of a heating wire.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の加熱ヒータを備えたスラスタ装置では、スラスタベ
ッドを十分に加熱するまでに、少なくとも数十分以上の
時間を要していたので、人工衛星の姿勢制御がスムーズ
に行なえず、人工衛星の運用上の制約となっていた。However, in the above-described thruster device equipped with a conventional heater, it takes at least several tens of minutes to sufficiently heat the thruster bed. Was unable to control the attitude of the satellite smoothly, which was a constraint on the operation of the satellite.
【０００６】また、加熱ヒータは大電力を消費するた
め、その消費電力は、人工衛星全体の消費電力のかなり
の割合を占めていた。このため、加熱ヒータの搭載が、
人工衛星の電源系の大規模化及び大重量化をまねいてし
まうという問題もあった。Further, since the heater consumes a large amount of power, the power consumption accounts for a considerable proportion of the power consumption of the entire artificial satellite. Therefore, the mounting of the heater is
There is also a problem that the power supply system of the artificial satellite is increased in scale and weight.
【０００７】したがって、従来からスラスタ装置の加熱
ヒータの消費電力をいかに低減するかが、人工衛星シス
テムの設計上の重要課題の一つであった。Therefore, conventionally, how to reduce the power consumption of the heater of the thruster has been one of the important issues in the design of the satellite system.
【０００８】なお、特開平４−３２１４９５号では、推
進薬を押し出す加圧ガスのガス圧低下にもとづいて水素
貯蔵合金を加熱制御し、この水素貯蔵合金から放出され
る所定量の水素ガスにより、前記加圧ガスのガス圧を一
定に保つのスラスタ装置が提案されている。しかし、こ
のスラスタ装置は、スラスタへの推進薬の供給量を一定
化することを目的とするものであり、上記問題点を何ら
解決するものではない。In Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-321495, heating of a hydrogen storage alloy is controlled based on a decrease in gas pressure of a pressurized gas for pushing out a propellant, and a predetermined amount of hydrogen gas released from the hydrogen storage alloy is used. A thruster for maintaining the gas pressure of the pressurized gas constant has been proposed. However, this thruster device aims at stabilizing the amount of propellant supplied to the thruster, and does not solve the above-mentioned problem at all.
【０００９】本発明は、上記問題点にかんがみてなされ
たものであり、スラスタベッドを短時間で加熱すること
ができるとともに、消費電力の低減，人工衛星の電源系
の小規模化及び軽量化を図ることができるスラスタ装置
及びスラスタベッドの加熱方法の提供を目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and can heat a thruster bed in a short time, reduce power consumption, and reduce the size and weight of a power supply system of an artificial satellite. An object of the present invention is to provide a thruster apparatus and a thruster bed heating method that can be achieved.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載のスラスタ装置は、スラスタと、この
スラスタのスラスタベッドを包囲するように形成され、
かつ、低温時に水素ガスを吸収して発熱状態となり、ま
た、高温時に水素ガスを放出して吸熱状態となる水素貯
蔵合金と、この水素貯蔵合金の外周を包囲するように形
成された水素貯蔵室と、この水素貯蔵室にパイプを介し
て連通する水素ガスタンクと、前記スラスタベッドに取
り付けられた温度センサと、この温度センサからの検知
信号、又は、地上局からのコマンドにもとづいて制御信
号を出力する制御部と、前記パイプに設けられ、前記制
御部からの制御信号にもとづいて開閉する電磁バルブと
を備えた構成としてある。In order to achieve the above object, a thruster device according to claim 1 is formed to surround a thruster and a thruster bed of the thruster,
A hydrogen storage alloy that absorbs hydrogen gas at a low temperature to generate heat and releases hydrogen gas at a high temperature to enter an endothermic state; and a hydrogen storage chamber formed so as to surround the outer periphery of the hydrogen storage alloy. And a hydrogen gas tank communicating with the hydrogen storage chamber via a pipe, a temperature sensor attached to the thruster bed, and a control signal based on a detection signal from the temperature sensor or a command from the ground station. And a solenoid valve provided on the pipe and opened and closed based on a control signal from the control unit.
【００１１】また、請求項２記載のスラスタベッドの加
熱方法は、請求項１記載のスラスタ装置におけるスラス
タベッドの加熱方法であって、 地上局からのコマンドを前記制御部に出力して前記電
磁バルブを開かせ、前記水素貯蔵合金に水素ガスを供給
して発熱状態にさせ、 前記水素貯蔵合金の発熱によって前記スラスタベッド
を加熱した後、前記スラスタを噴射させ、 この噴射で高温となった前記スラスタの熱によって前
記水素貯蔵合金から水素ガスを放出させ、この水素ガス
を前記水素ガスタンクに回収し、 前記スラスタベッドが、あらかじめ定められた設定温
度まで上昇したとき、前記制御部に制御信号を出力させ
て前記電磁バルブを閉じさせる方法としてある。A thruster bed heating method according to a second aspect is the method for heating a thruster bed in the thruster device according to the first aspect, wherein a command from a ground station is output to the control unit and the electromagnetic valve is heated. Is opened, hydrogen gas is supplied to the hydrogen storage alloy to generate heat, and the thruster bed is heated by the heat generation of the hydrogen storage alloy, and then the thruster is ejected. Releasing hydrogen gas from the hydrogen storage alloy by the heat of the hydrogen storage alloy, collecting the hydrogen gas in the hydrogen gas tank, and when the thruster bed rises to a predetermined set temperature, causes the control unit to output a control signal. To close the electromagnetic valve.
【００１２】[0012]
【作用】上記構成からなる本発明のスラスタ装置及びス
ラスタベッドの加熱方法によれば、水素貯蔵合金の水素
ガス吸収時における発熱によってスラスタベッドを加熱
することができるので、電力を消費することなく短時間
でスラスタベッドを加熱することができる。したがっ
て、人工衛星の姿勢制御をスムーズに行なうことができ
る。また、電力を用いない構成としてあるので、人工衛
星全体の消費電力を大幅に低減することができ、人工衛
星の電源系の小規模化及び軽量化を図ることもできる。According to the thruster apparatus and the method for heating the thruster bed of the present invention having the above-described structure, the thruster bed can be heated by the heat generated when the hydrogen gas is absorbed by the hydrogen storage alloy. The thruster bed can be heated in time. Therefore, the attitude control of the artificial satellite can be performed smoothly. Further, since the configuration is such that power is not used, the power consumption of the entire artificial satellite can be significantly reduced, and the power supply system of the artificial satellite can be reduced in size and weight.
【００１３】[0013]
【実施例】以下、本発明のスラスタ装置及びスラスタベ
ッドの加熱方法の実施例について、図面を参照しつつ説
明する。まず、本発明のスラスタ装置の実施例について
説明する。図１は本発明の一実施例に係るスラスタ装置
を示す断面図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a thruster apparatus and a method for heating a thruster bed according to the present invention will be described below with reference to the drawings. First, an embodiment of the thruster of the present invention will be described. FIG. 1 is a sectional view showing a thruster device according to one embodiment of the present invention.
【００１４】同図において、１は本実施例に係るスラス
タ装置であり、主として、スラスタ１０，熱交換器２
０，水素ガスタンク３０，温度センサ４０，制御部５０
及び電磁バルブ６０からなっている。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a thruster according to the present embodiment, which mainly includes a thruster 10 and a heat exchanger 2.
0, hydrogen gas tank 30, temperature sensor 40, control unit 50
And an electromagnetic valve 60.
【００１５】スラスタ１０は、スラスタベッド１１及び
ノズル１２によって形成される。このスラスタ１０は、
加圧された状態で供給されるヒドラジン等の推進薬を、
スラスタベッド１１内部の触媒によって分解してガス化
し、ノズル１２から高速で噴射させる構成としてある。The thruster 10 is formed by a thruster bed 11 and a nozzle 12. This thruster 10
Propellant such as hydrazine supplied in the pressurized state,
It is configured to be decomposed and gasified by the catalyst inside the thruster bed 11 and jetted from the nozzle 12 at high speed.
【００１６】熱交換器２０は、スラスタベッド１１を包
囲するように形成された水素貯蔵合金２１と、この水素
貯蔵合金２１の外周を包囲するように形成された水素貯
蔵室２２とで形成してある。ここで、水素貯蔵合金２１
は、低温時に水素ガスを吸収して発熱状態となり、ま
た、高温時に水素ガスを放出して吸熱状態となる性質を
有する。また、水素貯蔵室２２は、その外壁部２２ａを
断熱構造としてある。The heat exchanger 20 includes a hydrogen storage alloy 21 formed so as to surround the thruster bed 11 and a hydrogen storage chamber 22 formed so as to surround the outer periphery of the hydrogen storage alloy 21. is there. Here, the hydrogen storage alloy 21
Has the property of absorbing hydrogen gas at low temperatures to generate heat, and releasing hydrogen gas at high temperatures to enter an endothermic state. Further, the hydrogen storage chamber 22 has an outer wall portion 22a having a heat insulating structure.
【００１７】水素ガスタンク３０は内部に水素ガスを貯
蔵してあり、かつ、パイプ３１を介して水素貯蔵室２２
と連通させてある。温度センサ４０は、スラスタベッド
１１の外壁に取り付けられ、スラスタベッド１１の温度
を検知する。The hydrogen gas tank 30 stores hydrogen gas therein and has a hydrogen storage chamber 22 through a pipe 31.
It is communicated with. The temperature sensor 40 is attached to the outer wall of the thruster bed 11, and detects the temperature of the thruster bed 11.
【００１８】制御部５０は、温度センサ４０からの検知
信号を入力し、スラスタベッド１１の温度が設定温度ま
で上昇したときに制御信号を出力する。また、この制御
部５０は、地上局からコマンドが入力されたときも、こ
のコマンドに応じた制御信号を出力する。The control section 50 receives a detection signal from the temperature sensor 40 and outputs a control signal when the temperature of the thruster bed 11 rises to a set temperature. Also, when a command is input from the ground station, the control unit 50 outputs a control signal corresponding to the command.
【００１９】電磁バルブ６０は、水素ガスタンク３０と
水素貯蔵室２２を結ぶパイプ３１に設けられ、制御部５
０からの制御信号にもとづいて開閉動作を行なう。The electromagnetic valve 60 is provided on the pipe 31 connecting the hydrogen gas tank 30 and the hydrogen storage chamber 22 and controls the control unit 5.
Open / close operation is performed based on a control signal from 0.
【００２０】次に、本スラスタ装置１におけるスラスタ
ベッド１１の加熱方法の実施例について、図１を参照し
つつ説明する。 まず、地上局から制御部５０にコマンドを出力して、
電磁バルブ６０を開かせる。これにより、水素ガスタン
ク３０から水素貯蔵合金２２に水素ガスが供給され、水
素貯蔵合金２１が水素ガスを吸収して発熱状態となる。 この水素貯蔵合金２２の発熱によってスラスタベッド
１１が加熱された後、スラスタ１０から推進薬を噴射さ
せる。 すると、この噴射で高温となったスラスタ１０の熱に
よって水素貯蔵合金２１が加熱され、水素貯蔵合金２１
から水素ガスが放出される。そして、放出された水素ガ
スは水素ガスタンク３０に向かって流れ、水素ガスタン
ク３０内に回収される。 その後、スラスタベッド１１が設定温度まで上昇する
と、温度センサ４０がこれを検知し、制御部５０が制御
信号を出力して電磁バルブ６０を閉じる。Next, an embodiment of a method for heating the thruster bed 11 in the thruster 1 will be described with reference to FIG. First, a command is output from the ground station to the control unit 50,
The electromagnetic valve 60 is opened. Thereby, the hydrogen gas is supplied from the hydrogen gas tank 30 to the hydrogen storage alloy 22, and the hydrogen storage alloy 21 absorbs the hydrogen gas to be in a heat generating state. After the thruster bed 11 is heated by the heat generated by the hydrogen storage alloy 22, the propellant is ejected from the thruster 10. Then, the hydrogen storage alloy 21 is heated by the heat of the thruster 10 which has become high temperature by this injection, and the hydrogen storage alloy 21 is heated.
Releases hydrogen gas. The released hydrogen gas flows toward the hydrogen gas tank 30 and is collected in the hydrogen gas tank 30. Thereafter, when the thruster bed 11 rises to the set temperature, the temperature sensor 40 detects this, and the control unit 50 outputs a control signal to close the electromagnetic valve 60.
【００２１】このような本実施例のスラスタ装置及びス
ラスタベッドの加熱方法によれば、水素貯蔵合金２１の
水素ガス吸収時における発熱によってスラスタベッド１
１を加熱することができるので、電力を消費することな
く短時間でスラスタベッド１１を加熱することができ
る。したがって、人工衛星の姿勢制御をスムーズに行な
うことができる。According to the thruster apparatus and the method for heating the thruster bed of the present embodiment, the thruster bed 1 is generated by the heat generated when the hydrogen gas is absorbed by the hydrogen storage alloy 21.
1 can be heated, so that the thruster bed 11 can be heated in a short time without consuming power. Therefore, the attitude control of the artificial satellite can be performed smoothly.
【００２２】また、本スラスタ装置及びスラスタベッド
の加熱方法では、水素貯蔵合金２１の化学的な発熱によ
りスラスタベッド１１を加熱しているので、何ら電力を
消費ぜず、人工衛星全体の消費電力を大幅に低減するこ
とができる。さらに、このような消費電力の低減によっ
て人工衛星の電源系の小規模化及び軽量化を図ることも
できる。In the thruster apparatus and the method for heating the thruster bed, the thruster bed 11 is heated by the chemical heating of the hydrogen storage alloy 21. Therefore, no power is consumed, and the power consumption of the entire satellite is reduced. It can be significantly reduced. Further, the power consumption of the artificial satellite can be reduced in size and weight by reducing the power consumption.
【００２３】[0023]
【発明の効果】以上のように、本発明のスラスタ装置及
びスラスタベッドの加熱方法によれば、スラスタベッド
を短時間で加熱することができるとともに、消費電力の
低減，人工衛星の電源系の小規模化及び軽量化を図るこ
とができる。As described above, according to the thruster apparatus and the thruster bed heating method of the present invention, the thruster bed can be heated in a short time, the power consumption can be reduced, and the power supply system of the satellite can be reduced. The size and weight can be reduced.
【図１】本発明の一実施例に係るスラスタ装置を示す断
面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a thruster device according to one embodiment of the present invention.
１ スラスタ装置 １０ スラスタ １１ スラスタベッド １２ ノズル ２０ 熱交換器 ２１ 水素貯蔵合金 ２２ 水素貯蔵室 ２２ａ 外壁部 ３０ 水素ガスタンク ３１ パイプ ４１ 温度センサ ５０ 制御部 ６０ 電磁バルブ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thruster device 10 Thruster 11 Thruster bed 12 Nozzle 20 Heat exchanger 21 Hydrogen storage alloy 22 Hydrogen storage room 22a Outer wall part 30 Hydrogen gas tank 31 Pipe 41 Temperature sensor 50 Control part 60 Electromagnetic valve
Claims (2)
れ、かつ、低温時に水素ガスを吸収して発熱状態とな
り、また、高温時に水素ガスを放出して吸熱状態となる
水素貯蔵合金と、 この水素貯蔵合金の外周を包囲するように形成された水
素貯蔵室と、 この水素貯蔵室にパイプを介して連通する水素ガスタン
クと、 前記スラスタベッドに取り付けられた温度センサと、 この温度センサからの検知信号、又は、地上局からのコ
マンドにもとづいて制御信号を出力する制御部と、 前記パイプに設けられ、前記制御部からの制御信号にも
とづいて開閉する電磁バルブとを備えたことを特徴とす
るスラスタ装置。1. A thruster and hydrogen formed so as to surround a thruster bed of the thruster, and absorbs hydrogen gas at a low temperature to generate heat, and releases hydrogen gas at a high temperature to emit heat. A storage alloy, a hydrogen storage chamber formed so as to surround the outer periphery of the hydrogen storage alloy, a hydrogen gas tank communicating with the hydrogen storage chamber via a pipe, a temperature sensor attached to the thruster bed, A control unit that outputs a control signal based on a detection signal from a temperature sensor or a command from a ground station, and an electromagnetic valve that is provided in the pipe and opens and closes based on a control signal from the control unit A thruster device characterized by the above-mentioned.
ラスタベッドの加熱方法であって、 地上局からのコマンドを前記制御部に出力して前記電
磁バルブを開かせ、前記水素貯蔵合金に水素ガスを供給
して発熱状態にさせ、 前記水素貯蔵合金の発熱によって前記スラスタベッド
を加熱した後、前記スラスタを噴射させ、 この噴射で高温となった前記スラスタの熱によって前
記水素貯蔵合金から水素ガスを放出させ、この水素ガス
を前記水素ガスタンクに回収し、 前記スラスタベッドが、あらかじめ定められた設定温
度まで上昇したとき、前記制御部に制御信号を出力させ
て前記電磁バルブを閉じさせることを特徴とするスラス
タベッドの加熱方法。2. The method for heating a thruster bed in a thruster device according to claim 1, wherein a command from a ground station is output to the control unit to open the electromagnetic valve, and hydrogen gas is supplied to the hydrogen storage alloy. The thruster is heated by heating the thruster bed by the heat of the hydrogen storage alloy, and then the thruster is ejected. The hydrogen gas is released from the hydrogen storage alloy by the heat of the thruster, which is heated by the injection. And collecting the hydrogen gas in the hydrogen gas tank.When the thruster bed rises to a predetermined set temperature, the control unit outputs a control signal to close the electromagnetic valve. How to heat the thruster bed.
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| JP7128894A JP2655135B2 (en) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | Thruster device and method for heating thruster bed |
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| JP7128894A JP2655135B2 (en) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | Thruster device and method for heating thruster bed |
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| JPH08295298A JPH08295298A (en) | 1996-11-12 |
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