JP3004930B2 - 燃料で冷却される駆動装置壁用の壁構造 - Google Patents
燃料で冷却される駆動装置壁用の壁構造Info
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
- F02K9/42—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using liquid or gaseous propellants
- F02K9/60—Constructional parts; Details not otherwise provided for
- F02K9/62—Combustion or thrust chambers
- F02K9/64—Combustion or thrust chambers having cooling arrangements
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の上位概
念による、燃料で冷却される駆動装置壁用の壁構造に関
する。
念による、燃料で冷却される駆動装置壁用の壁構造に関
する。
【０００２】
【従来の技術】流体ロケット駆動装置の燃焼室と推進ノ
ズル用の相応する壁構造が、例えばドイツ連邦共和国特
許明細書17 51 691 から知られている。そこに記載され
た壁構造では、冷却路が熱伝達性の良い材料、好ましく
は銅からなる一片の基礎体に加工されることにより、熱
ガス側の内壁および冷却路の間の半径方向ウエブが一体
に結合されかつ同じ材料からなる。薄い外壁として、ウ
エブ上に外側から、基礎体と同じ材料からなる層が電気
メッキされている。この層は、その次に電気メッキされ
る、高強度の少量の熱を導く材料、好ましくはニッケル
からなる比較的厚肉の外筒／圧力筒のための接着層とし
ても役立つ。この外筒は、ウエブおよび薄い外壁を経て
実質的に燃焼室圧力またはノズル内圧からの負荷を受け
る。
ズル用の相応する壁構造が、例えばドイツ連邦共和国特
許明細書17 51 691 から知られている。そこに記載され
た壁構造では、冷却路が熱伝達性の良い材料、好ましく
は銅からなる一片の基礎体に加工されることにより、熱
ガス側の内壁および冷却路の間の半径方向ウエブが一体
に結合されかつ同じ材料からなる。薄い外壁として、ウ
エブ上に外側から、基礎体と同じ材料からなる層が電気
メッキされている。この層は、その次に電気メッキされ
る、高強度の少量の熱を導く材料、好ましくはニッケル
からなる比較的厚肉の外筒／圧力筒のための接着層とし
ても役立つ。この外筒は、ウエブおよび薄い外壁を経て
実質的に燃焼室圧力またはノズル内圧からの負荷を受け
る。
【０００３】そのような駆動装置の壁構造の運転中、次
のような過程が起こる。冷却路を通って、例えば30から
200 K の冷たい水素が流れ、その際担持外筒がほぼこの
温度を受けて、その上なお直径が縮まる。この影響は冷
却媒体中の層形成効果によりなお強化され、冷却媒体は
内側の通路底で、すなわち内壁で温められるが、外側領
域では比較的冷たいままである。冷却媒体への良好な熱
伝達のために薄く設計された内壁は熱い燃焼ガスにより
燃焼室またはノズルの熱負荷を受けて温められ、膨張し
ようとするが、冷たい剛性のある外壁の背圧によりウエ
ブを介してはばまれる。温度上昇と高い内圧の結果とし
て、内壁の材料がウエブに向かって移行領域の方向に押
しやられて変形する。この効果は燃焼時間の持続ととも
に、増大する。燃焼が長く行なわれれば行なわれるほ
ど、温度はいっそう高いからである。熱で誘導される応
力が弾性限界まで減少したときに初めて静止状態にな
る。それ故、薄い内壁の半径方向壁厚がほぼウエブの間
の中央で再び減少する。
のような過程が起こる。冷却路を通って、例えば30から
200 K の冷たい水素が流れ、その際担持外筒がほぼこの
温度を受けて、その上なお直径が縮まる。この影響は冷
却媒体中の層形成効果によりなお強化され、冷却媒体は
内側の通路底で、すなわち内壁で温められるが、外側領
域では比較的冷たいままである。冷却媒体への良好な熱
伝達のために薄く設計された内壁は熱い燃焼ガスにより
燃焼室またはノズルの熱負荷を受けて温められ、膨張し
ようとするが、冷たい剛性のある外壁の背圧によりウエ
ブを介してはばまれる。温度上昇と高い内圧の結果とし
て、内壁の材料がウエブに向かって移行領域の方向に押
しやられて変形する。この効果は燃焼時間の持続ととも
に、増大する。燃焼が長く行なわれれば行なわれるほ
ど、温度はいっそう高いからである。熱で誘導される応
力が弾性限界まで減少したときに初めて静止状態にな
る。それ故、薄い内壁の半径方向壁厚がほぼウエブの間
の中央で再び減少する。
【０００４】駆動装置が燃え尽きたときに、安全の理由
からまず燃焼室内の燃焼が酸素供給の閉鎖により終わ
り、それに対し冷却路を貫流する水素も短時間だけ後を
流れる。そのとき、薄い内壁がそのわずかな熱容量のた
め直ちに強く冷却され、このため今やこの内壁では引張
負荷が高くなる。このため少なくとも数回の始動および
より長い燃焼時間後に、比較的容易に、内壁の弱められ
た中央領域にクラックが形成されることになり、そのた
め燃焼室またはノズルの機能が緊急に危険にさらされか
つそれらが完全に破壊するまでになり得る。
からまず燃焼室内の燃焼が酸素供給の閉鎖により終わ
り、それに対し冷却路を貫流する水素も短時間だけ後を
流れる。そのとき、薄い内壁がそのわずかな熱容量のた
め直ちに強く冷却され、このため今やこの内壁では引張
負荷が高くなる。このため少なくとも数回の始動および
より長い燃焼時間後に、比較的容易に、内壁の弱められ
た中央領域にクラックが形成されることになり、そのた
め燃焼室またはノズルの機能が緊急に危険にさらされか
つそれらが完全に破壊するまでになり得る。
【０００５】ドイツ連邦共和国特許明細書21 37 109 に
は、電気メッキコアを用いた電気製版術の方法での再生
冷却されるロケット燃焼室の製造が記載されている。こ
の方法で作られた冷却構造体は薄い内壁、熱い安定した
外壁および内壁と外壁の間を半径方向に延びる多数のウ
エブとを有し、これらのウエブは中間室を相応する多数
の冷却路に細分しかつ内壁を機械的に支持する。内壁／
ウエブの領域における熱的に条件づけられた応力の減少
を考慮して、熱ガス側に向かって開放したスリットが存
在しており、このスリットは内壁およびウエブ中央を通
って外壁の領域まで延びている。このようにして、その
間に開放した「伸縮目地」を有する多数の狭いストリッ
プに小分けされた内壁が比較的自由に膨張しかつ収縮す
ることができ、すなわち熱的に与えられた状態に適合す
ることができる。しかしながら、熱ガスが少なくとも一
時的に隙間へ侵入することができるので、各冷却路が一
つの側面の代わりに今や三つの側面（１×内壁、２×ウ
エブ）に熱いガスが当たることを考慮しなければならな
い。このため、−少なくとも一時的に−高められた冷却
構造体の熱負荷を生ずる。その場合、構造的に危険であ
るのは、特に内壁／ウエブのコーナー領域である。冷却
路横断面の周知の小さい寸法（高さと幅が数ミリメート
ル）の場合、実際には正確な同じままで変わらない壁
厚、コーナー半径等で作用することはできない。それ
故、燃え続けて構造が機能しなくなる危険とつながる弱
化領域が不都合ではあるが、あらかじめ設けられてい
る。さらに、この危険と対抗するために、中央の壁厚を
増加するかまたは製造精度を改善しなければならない。
この構造方式のまず予想される利点が前記の欠点により
少なくとも大幅に帳消しにされることは明らかであろ
う。
は、電気メッキコアを用いた電気製版術の方法での再生
冷却されるロケット燃焼室の製造が記載されている。こ
の方法で作られた冷却構造体は薄い内壁、熱い安定した
外壁および内壁と外壁の間を半径方向に延びる多数のウ
エブとを有し、これらのウエブは中間室を相応する多数
の冷却路に細分しかつ内壁を機械的に支持する。内壁／
ウエブの領域における熱的に条件づけられた応力の減少
を考慮して、熱ガス側に向かって開放したスリットが存
在しており、このスリットは内壁およびウエブ中央を通
って外壁の領域まで延びている。このようにして、その
間に開放した「伸縮目地」を有する多数の狭いストリッ
プに小分けされた内壁が比較的自由に膨張しかつ収縮す
ることができ、すなわち熱的に与えられた状態に適合す
ることができる。しかしながら、熱ガスが少なくとも一
時的に隙間へ侵入することができるので、各冷却路が一
つの側面の代わりに今や三つの側面（１×内壁、２×ウ
エブ）に熱いガスが当たることを考慮しなければならな
い。このため、−少なくとも一時的に−高められた冷却
構造体の熱負荷を生ずる。その場合、構造的に危険であ
るのは、特に内壁／ウエブのコーナー領域である。冷却
路横断面の周知の小さい寸法（高さと幅が数ミリメート
ル）の場合、実際には正確な同じままで変わらない壁
厚、コーナー半径等で作用することはできない。それ
故、燃え続けて構造が機能しなくなる危険とつながる弱
化領域が不都合ではあるが、あらかじめ設けられてい
る。さらに、この危険と対抗するために、中央の壁厚を
増加するかまたは製造精度を改善しなければならない。
この構造方式のまず予想される利点が前記の欠点により
少なくとも大幅に帳消しにされることは明らかであろ
う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この周知の解決とそれ
らの欠点にかんがみて、本発明の課題は、適度の構造的
費用で、熱的に誘導される応力の著しい減少により実質
的により高い寿命または作用の安全性を有する、燃料で
冷却される駆動装置壁用の壁構造を提供することにあ
る。
らの欠点にかんがみて、本発明の課題は、適度の構造的
費用で、熱的に誘導される応力の著しい減少により実質
的により高い寿命または作用の安全性を有する、燃料で
冷却される駆動装置壁用の壁構造を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題は、類概念を形
成する請求項１の上位概念と組み合わせて、請求項１の
特徴部分に記載された構成により解決される。本発明に
よる壁構造の冷却構造体は外側からすなわち冷却側から
スリットがつけられているので、熱ガス側の内壁が中断
されない滑らかな流れの輪郭として保たれたままであ
る。
成する請求項１の上位概念と組み合わせて、請求項１の
特徴部分に記載された構成により解決される。本発明に
よる壁構造の冷却構造体は外側からすなわち冷却側から
スリットがつけられているので、熱ガス側の内壁が中断
されない滑らかな流れの輪郭として保たれたままであ
る。
【０００８】支持構造体は、少なくとも冷却構造体に境
を接する領域で弾性的にたわみやすく設計されおよび／
または冷却構造体に対し間隔を有する。支持構造体は、
−それ自体観察するだけで−大幅に隙間なく膨張しかつ
収縮することができる。なぜなら、しばしばスリットが
つけられた外壁およびスリットがつけられたウエブは、
薄い危険な内壁の熱運動を邪魔しないからである。少な
くとも領域が弾性的にたわみやすいおよび／または間隔
を置いた支持構造体と関連して、熱的に−および機械的
に（熱ガス圧力）−誘導される冷却構造体の寸法変化
が、負荷の受け入れおよび制限のために必要であるよう
な程度にのみ適当に限定され／阻止される。それによ
り、誘導された応力が耐えうる程度に保たれ、冷却構造
体のいつまでも残る変形や材料の移動が大幅に避けられ
る。
を接する領域で弾性的にたわみやすく設計されおよび／
または冷却構造体に対し間隔を有する。支持構造体は、
−それ自体観察するだけで−大幅に隙間なく膨張しかつ
収縮することができる。なぜなら、しばしばスリットが
つけられた外壁およびスリットがつけられたウエブは、
薄い危険な内壁の熱運動を邪魔しないからである。少な
くとも領域が弾性的にたわみやすいおよび／または間隔
を置いた支持構造体と関連して、熱的に−および機械的
に（熱ガス圧力）−誘導される冷却構造体の寸法変化
が、負荷の受け入れおよび制限のために必要であるよう
な程度にのみ適当に限定され／阻止される。それによ
り、誘導された応力が耐えうる程度に保たれ、冷却構造
体のいつまでも残る変形や材料の移動が大幅に避けられ
る。
【０００９】まず第一に、冷却構造体と支持構造体の間
の限定された間隔が存在している場合について、冷却構
造体が駆動装置の運転中、すなわち熱的に伸ばされかつ
負荷を受けて、あらゆる側で隙間なく支持構造体に密着
することにより、支持構造体がその機械的支持機能を制
限されずに実現することができるように寸法決めされな
ければならない。冷却構造体と支持構造体の間に間隔を
置いた場合に、すなわち制限された支持作用まで支持作
用が存在しない、短時間の移行−作用状態において、冷
却構造体が機械的に過度に負荷されないように配慮しな
ければならない。
の限定された間隔が存在している場合について、冷却構
造体が駆動装置の運転中、すなわち熱的に伸ばされかつ
負荷を受けて、あらゆる側で隙間なく支持構造体に密着
することにより、支持構造体がその機械的支持機能を制
限されずに実現することができるように寸法決めされな
ければならない。冷却構造体と支持構造体の間に間隔を
置いた場合に、すなわち制限された支持作用まで支持作
用が存在しない、短時間の移行−作用状態において、冷
却構造体が機械的に過度に負荷されないように配慮しな
ければならない。
【００１０】従属請求項２から９までは請求項１による
壁構造の好ましい構成を含む。
壁構造の好ましい構成を含む。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面によりなお詳
細に説明する。図は単純化して、尺度的ではなく示して
ある。全ての三つの図面で繰り返される横断面は、単純
化するために、平坦な外形材、内形材および中間形材を
有する壁構造を示す。当業者にとっては、これらは実際
に通例、湾曲させて、特に同心の円曲線として実施でき
ることは明らかである。各図において、等しく、熱ガス
側（内側）が下であり、冷却側（外側）が上である。
細に説明する。図は単純化して、尺度的ではなく示して
ある。全ての三つの図面で繰り返される横断面は、単純
化するために、平坦な外形材、内形材および中間形材を
有する壁構造を示す。当業者にとっては、これらは実際
に通例、湾曲させて、特に同心の円曲線として実施でき
ることは明らかである。各図において、等しく、熱ガス
側（内側）が下であり、冷却側（外側）が上である。
【００１２】第一に、図１による壁構造１は二つの機能
領域に分けることができる。すなわち、冷却構造体４と
支持構造体７である。冷却構造体４は冷却路系統、した
がって内壁１０、細長いスリットがついた外壁１３、ウ
エブ１６、スリット２２および冷却路１９を有する。冷
却構造体４は耐熱性および熱伝達性の理由から、特に銅
または銅合金からなる。スリット２２は冷却路１９の間
を、外側（上方）から内壁１０の領域内まで広がってお
り、そしてそこではスリットが応力上好都合に円みのつ
いた輪郭で終わっている。それ故、ウエブ１６は、深く
スリットのついた単一ウエブとしてまたは狭く隣合う複
合ウエブとして考察することもでき、その場合ここでは
最初の見方が好ましい。しかしながら、このことは技術
的に重要性がない。
領域に分けることができる。すなわち、冷却構造体４と
支持構造体７である。冷却構造体４は冷却路系統、した
がって内壁１０、細長いスリットがついた外壁１３、ウ
エブ１６、スリット２２および冷却路１９を有する。冷
却構造体４は耐熱性および熱伝達性の理由から、特に銅
または銅合金からなる。スリット２２は冷却路１９の間
を、外側（上方）から内壁１０の領域内まで広がってお
り、そしてそこではスリットが応力上好都合に円みのつ
いた輪郭で終わっている。それ故、ウエブ１６は、深く
スリットのついた単一ウエブとしてまたは狭く隣合う複
合ウエブとして考察することもでき、その場合ここでは
最初の見方が好ましい。しかしながら、このことは技術
的に重要性がない。
【００１３】ここでは、支持構造体７は二層に構成され
かつ担持する機械的に負荷可能な外筒２５および熱絶縁
する分離層２８を有する。全ての層は隙間なく互いに密
着している。外筒２５は繊維結合材、例えばガラス繊維
および／またはアラミド繊維で強化された合成樹脂から
なり、結合部はほぼ10 000から20 000 N/mm 2 のE モジ
ュールを有する。それ故、外筒は一方では、熱的に誘導
された冷却構造体の寸法変化／変形をあまり制限しない
ようにするために充分な弾性を有し、他方では外筒は熱
ガス圧力に起因する負荷を受け入れるために充分な機械
的強度を有する。分離層２８は例えばテフロンからなり
そして熱バリヤーとして役立つ。外筒２５の材料特性に
依っては、これはなくすこともできる。図１の右側縁部
に、典型的な作動温度を記載してある。したがって、内
壁１０の中間作動温度はほぼ
かつ担持する機械的に負荷可能な外筒２５および熱絶縁
する分離層２８を有する。全ての層は隙間なく互いに密
着している。外筒２５は繊維結合材、例えばガラス繊維
および／またはアラミド繊維で強化された合成樹脂から
なり、結合部はほぼ10 000から20 000 N/mm 2 のE モジ
ュールを有する。それ故、外筒は一方では、熱的に誘導
された冷却構造体の寸法変化／変形をあまり制限しない
ようにするために充分な弾性を有し、他方では外筒は熱
ガス圧力に起因する負荷を受け入れるために充分な機械
的強度を有する。分離層２８は例えばテフロンからなり
そして熱バリヤーとして役立つ。外筒２５の材料特性に
依っては、これはなくすこともできる。図１の右側縁部
に、典型的な作動温度を記載してある。したがって、内
壁１０の中間作動温度はほぼ
【００１４】
【外２】 である。それ故、外筒１３に対する温度差は620 K (685
-65) である。この大きな差は外筒または支持構造体の
堅牢な設計において内壁領域の相応する高い熱応力にな
るのは明らかであるが、本発明はこれを阻止する。図１
の左側半分には、文字記号を有する寸法矢印があり、こ
れらの寸法矢印は冷却構造体４における幾何学的な比率
と解する。個々に、"a" は冷却路幅、"t"は冷却路高
さ、"b/2" はスリット２２の両側のウエブ厚さ、"s i"
は内壁１０の厚さ、"s a" は外壁１３の厚さを示す。現
実の典型的な寸法は次のようになる。
-65) である。この大きな差は外筒または支持構造体の
堅牢な設計において内壁領域の相応する高い熱応力にな
るのは明らかであるが、本発明はこれを阻止する。図１
の左側半分には、文字記号を有する寸法矢印があり、こ
れらの寸法矢印は冷却構造体４における幾何学的な比率
と解する。個々に、"a" は冷却路幅、"t"は冷却路高
さ、"b/2" はスリット２２の両側のウエブ厚さ、"s i"
は内壁１０の厚さ、"s a" は外壁１３の厚さを示す。現
実の典型的な寸法は次のようになる。
【００１５】 ｓi ＝0.6 ÷ 1 mm s a ＝0.6 ÷ 1 mm a ＝1 ÷ 2 mm t ≧ 2 mm b ＝ 1 ÷ 2 mm 細長いスリットをつけたウエブの曲げ応力をわずかに保
つために、ｓi ＝s aで次の不等式が当てはまる。
つために、ｓi ＝s aで次の不等式が当てはまる。
【００１６】
【外３】 図２による壁構造２は、内壁１１、外壁１４、ウエブ１
７、スリット２３および冷却構路２０を有する冷却構造
体５を有し、この冷却構造体は図１による冷却構造体と
同じに構成されている。図１に対する実質的な相違は支
持構造体８の構成にあり、その支持構造体８はここでは
相対的に堅牢な外筒２６および弾性的にたわみやすい中
間層２９からなる。外筒２６は、高いＥモジュールを有
する総金属製、例えばニッケル、ニッケル合金またはス
テンレス鋼からなるのが好ましい。これに対して、中間
層２９はほぼ10 000から20 000 N/mm 2 のＥモジュール
のみを有しなければならず、例えば金属発泡体からなる
ことができる。したがって、ここでは、支持／形状保持
が改善されたときにより早くなおいっそう好都合な応力
比を可能にする確実な機能分配が与えられている。とり
わけ、構造体厚さの増大および場合によっては構造体重
量の増大を考慮することができる。
７、スリット２３および冷却構路２０を有する冷却構造
体５を有し、この冷却構造体は図１による冷却構造体と
同じに構成されている。図１に対する実質的な相違は支
持構造体８の構成にあり、その支持構造体８はここでは
相対的に堅牢な外筒２６および弾性的にたわみやすい中
間層２９からなる。外筒２６は、高いＥモジュールを有
する総金属製、例えばニッケル、ニッケル合金またはス
テンレス鋼からなるのが好ましい。これに対して、中間
層２９はほぼ10 000から20 000 N/mm 2 のＥモジュール
のみを有しなければならず、例えば金属発泡体からなる
ことができる。したがって、ここでは、支持／形状保持
が改善されたときにより早くなおいっそう好都合な応力
比を可能にする確実な機能分配が与えられている。とり
わけ、構造体厚さの増大および場合によっては構造体重
量の増大を考慮することができる。
【００１７】認められるように、ここでも全ての層が隙
間なく互いに密着している。これに対して、図３は冷却
構造体６と支持構造体９の間に限定された隙間Ａで作用
する壁構造３を示す。内壁１２、外壁１５、ウエブ１
８、スリット２４および冷却路２１を有する冷却構造体
６が、前記の両方の図の場合と同様に構成されている。
間なく互いに密着している。これに対して、図３は冷却
構造体６と支持構造体９の間に限定された隙間Ａで作用
する壁構造３を示す。内壁１２、外壁１５、ウエブ１
８、スリット２４および冷却路２１を有する冷却構造体
６が、前記の両方の図の場合と同様に構成されている。
【００１８】支持構造体９はもっぱら堅牢な、例えば金
属の外筒９からなり、この外筒は壁構造３の非作用の負
荷されない状態で、細長いスリットをつけた外壁１５に
対する限定された間隔Ａを有する。この間隔Ａは、駆動
装置の運転中「ゼロ」になるように、すなわち冷却構造
体６があらゆる側で支持外筒２７に付着するように寸法
決めされている。冷却構造体がまだ支持構造体９に当接
しないかもはや当接しない間に、今や冷却構造体６が熱
ガス圧力により機械的に強く負荷され、駆動装置の一時
的な運転状態が生じ得る。この場合のために、冷却構造
体６がそのままの状態で残らないように、即ち可塑的
に、過度に伸ばされないようにあらかじめ配慮しなけれ
ばならない。図示の場合には、この目的のために、熱ガ
ス領域から外壁１５と外筒２７の間の空間まで圧力平衡
があるように熱ガス領域のための連結通路３０が存在し
ている。この連結通路３０の結果として、両側で（ここ
では同じ圧力ｐにより上方と下方で）圧力平衡があるよ
うに支配されるので、内圧により引き起こされる機械的
負荷が最小となり、周方向の膨張が全く生じない。冷却
路内圧による機械的な負荷がこれに関連してそんなに危
険ではなくかつ外側からの冷却路のほぼあらゆる側での
圧力作用により（圧力ｐはスリット２４にも作用する）
付加的に減らされる。
属の外筒９からなり、この外筒は壁構造３の非作用の負
荷されない状態で、細長いスリットをつけた外壁１５に
対する限定された間隔Ａを有する。この間隔Ａは、駆動
装置の運転中「ゼロ」になるように、すなわち冷却構造
体６があらゆる側で支持外筒２７に付着するように寸法
決めされている。冷却構造体がまだ支持構造体９に当接
しないかもはや当接しない間に、今や冷却構造体６が熱
ガス圧力により機械的に強く負荷され、駆動装置の一時
的な運転状態が生じ得る。この場合のために、冷却構造
体６がそのままの状態で残らないように、即ち可塑的
に、過度に伸ばされないようにあらかじめ配慮しなけれ
ばならない。図示の場合には、この目的のために、熱ガ
ス領域から外壁１５と外筒２７の間の空間まで圧力平衡
があるように熱ガス領域のための連結通路３０が存在し
ている。この連結通路３０の結果として、両側で（ここ
では同じ圧力ｐにより上方と下方で）圧力平衡があるよ
うに支配されるので、内圧により引き起こされる機械的
負荷が最小となり、周方向の膨張が全く生じない。冷却
路内圧による機械的な負荷がこれに関連してそんなに危
険ではなくかつ外側からの冷却路のほぼあらゆる側での
圧力作用により（圧力ｐはスリット２４にも作用する）
付加的に減らされる。
【００１９】最後になお、図１、２および３による個々
の解決を適当な仕方で組み合わせることも当業者の裁量
にあることを指摘する。
の解決を適当な仕方で組み合わせることも当業者の裁量
にあることを指摘する。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による燃料
で冷却される駆動装置壁用の壁構造は、適度の構造的費
用で、熱的に誘導される応力の著しい減少により実質的
により高い寿命または作用の安全性を有する。
で冷却される駆動装置壁用の壁構造は、適度の構造的費
用で、熱的に誘導される応力の著しい減少により実質的
により高い寿命または作用の安全性を有する。
【図１】隣接するたわみやすい外筒を有する壁構造の部
分横断面図である。
分横断面図である。
【図２】隣接するたわみやすい中間層と堅牢な外筒を有
する壁構造の部分横断面図である。
する壁構造の部分横断面図である。
【図３】間隔を置いた堅牢な外筒を有する壁構造の部分
横断面図である。
横断面図である。
４，５，６ 冷却構造体 ７，８，９ 支持構造体 １０，１１，１２ 内壁 １３，１４，１５ 外壁 １６，１７，１８ ウエブ ２２，２３，２４ スリット ２８ 分離層 ２９ 中間層 Ａ 間隔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−279761（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−330816（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−301168（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02K 9/64 F02K 9/97 F02K 11/00
Claims (9)
- 【請求項１】 燃料で冷却される駆動装置壁用の壁構
造、特に低温の燃料で冷却されるロケット駆動装置の燃
焼室壁および推進ノズル壁用の壁構造であって、冷却構
造体を備え、この冷却構造体は、駆動装置の運転中熱ガ
スが当たる内壁と、この内壁から間隔を置いている、駆
動装置の運転中いっそう冷たい外壁と、内壁を外壁と結
合しかつこれらの間に存在する中空空間を多数の冷却路
に分割する多数のウエブとからなり、また少なくとも機
械的に安定した外筒からなる、外壁に隣接する支持構造
体を備えた壁構造において、 冷却構造体(4,5,6) は外側から各ウエブ(16,17,18)の領
域に細長いスリットがつけられており、そのスリット(2
2,23,24)は外壁(13,14,15)およびウエブ中央を通って内
壁(10,11,12)の領域まで導かれており、 支持構造体(7,8,9) は少なくとも、冷却構造体(4,5,6)
に隣接する領域で弾性的にたわみやすく設計されおよび
/ または冷却構造体(4,5,6) に対し間隔(A) を有するこ
とを特徴とする壁構造。 - 【請求項２】 外筒(25)が直接または熱絶縁する薄い分
離層(28)を経て冷却構造体(4) の外壁(13)に配置されか
つ弾性的にたわみやすい材料または材料の組合せからな
ることを特徴とする請求項１の壁構造。 - 【請求項３】 外筒(26)が堅牢に設計され、外壁(14)と
外筒(26)の間に、弾性的にたわみやすい材料または材料
の組合せからなる中間層(29)が配置されていることを特
徴とする請求項１の壁構造。 - 【請求項４】 外筒(27)が堅牢に設計されかつ外壁（1
5) に対し間隔(A) を置いて配置され、また外壁(15)と
外筒(27)の間の空間は、圧力を伝達する、熱ガス空間の
ための少なくとも一つの連結通路(30)を有することを特
徴とする請求項１の壁構造。 - 【請求項５】 外筒(25)が繊維結合材料、例えばガラス
繊維および/ またはアラミド繊維で強化された合成樹脂
からなり、この合成樹脂はほぼ10 000から20 000 N/mm
2 までのＥモジュールを有し、 熱絶縁する分離層(28)がポリテトラフルオルエチレン(P
TFE)を基礎とする材料または匹敵する耐熱性の合成材料
からなることを特徴とする請求項２の壁構造。 - 【請求項６】 中間層(29)はほぼ10 000から20 000 N/m
m 2 までのＥモジュールを有しかつ例えば金属発泡体か
らなることを特徴とする請求項３の壁構造。 - 【請求項７】 冷却構造体(4,5,6) の壁要素( 内壁、ウ
エブ、外壁) が銅および／または銅合金からなり、銅合
金は例えば銅、銀およびジルコニュウムの成分を有する
ことを特徴とする請求項１から６までのうちのいずれか
一つによる壁構造。 - 【請求項８】 外筒(26,27) がステンレス鋼、ニッケル
またはニッケル合金、例えばインコネルからなることを
特徴とする請求項１、３、４、６および７のうちのいず
れか一つによる壁構造。 - 【請求項９】 冷却構造体寸法に関して、不等式 【外１】 が与えられ、s i はほぼs a と同様な大きさであり、そ
の際 tは冷却路高さ( 内壁から外壁までの間隔) 、s a
は外壁(13,14,15)の厚さであり、b はウエブ(16,17,18)
の厚さであり、s i は内壁(10,11,12)の厚さであること
を特徴とする請求項１から８までのうちのいずれか一つ
による壁構造。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19602731A DE19602731C1 (de) | 1996-01-26 | 1996-01-26 | Wandstruktur für treibstoffgekühlte Triebwerkswände |
| DE19602731:4 | 1996-01-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09217654A JPH09217654A (ja) | 1997-08-19 |
| JP3004930B2 true JP3004930B2 (ja) | 2000-01-31 |
Family
ID=7783722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9011487A Expired - Lifetime JP3004930B2 (ja) | 1996-01-26 | 1997-01-24 | 燃料で冷却される駆動装置壁用の壁構造 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5899060A (ja) |
| JP (1) | JP3004930B2 (ja) |
| DE (1) | DE19602731C1 (ja) |
| FR (1) | FR2744174B1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19801407C2 (de) * | 1998-01-16 | 1999-12-02 | Daimler Chrysler Ag | Brennkammer für Hochleistungstriebwerke und Düsen |
| DE19804232C2 (de) * | 1998-02-04 | 2000-06-29 | Daimler Chrysler Ag | Brennkammer für Hochleistungstriebwerke und Düsen |
| DE19858197B4 (de) * | 1998-12-17 | 2005-05-04 | Eads Space Transportation Gmbh | Triebwerk |
| DE10126926B4 (de) * | 2001-06-01 | 2015-02-19 | Astrium Gmbh | Brennkammer mit Innenmantel aus einem keramischen Komposit-Material und Verfahren zur Herstellung |
| DE10126923B4 (de) | 2001-06-01 | 2006-11-23 | Eads Space Transportation Gmbh | Raketentriebwerk mit Trennung von Innenmantel und Außenmantel |
| FR2836698B1 (fr) * | 2002-03-04 | 2005-02-11 | Eads Launch Vehicles | Chambre de combustion pour statoreacteur et statoreacteur pourvu d'une telle chambre de combustion |
| RU2303155C2 (ru) * | 2002-05-28 | 2007-07-20 | Вольво Аэро Корпорейшн | Конструкция стенки и элемент реактивного двигателя космического аппарата |
| ES2350847T3 (es) * | 2005-09-06 | 2011-01-27 | Volvo Aero Corporation | Procedimiento para la fabricación de una estructura de pared de un motor. |
| EP1926904A4 (en) * | 2005-09-06 | 2013-04-10 | Volvo Aero Corp | MOTOR WALL STRUCTURE AND METHODS FOR GENERATING THE WALL STRUCTURE OF THE ENGINE |
| DE102005059502A1 (de) * | 2005-12-06 | 2007-06-14 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Heißkammer |
| ES2439237T3 (es) | 2006-12-06 | 2014-01-22 | Gkn Aerospace Sweden Ab | Un revestimiento para una sección de turbina |
| DE102007048527B4 (de) * | 2007-10-10 | 2014-03-27 | Bayern-Chemie Gesellschaft Für Flugchemische Antriebe Mbh | Schubtriebwerk |
| US8453456B2 (en) * | 2009-03-25 | 2013-06-04 | United Technologies Corporation | Fuel-cooled flexible heat exchanger with thermoelectric device compression |
| RU2517949C2 (ru) * | 2012-02-02 | 2014-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Камера жидкосного ракетного двигателя |
| RU2513059C2 (ru) * | 2012-02-02 | 2014-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Тракт охлаждения теплонапряженных конструкций |
| RU2516723C2 (ru) * | 2012-02-03 | 2014-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Способ изготовления тракта регенеративного охлаждения камеры жидкостного ракетного двитателя |
| RU2515576C2 (ru) * | 2012-02-03 | 2014-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Сопло камеры жидкостного ракетного двигателя |
| RU2516678C2 (ru) * | 2012-02-03 | 2014-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Тракт регенеративного охлаждения камеры жидкостного ракетного двигателя |
| US10471542B1 (en) * | 2017-06-27 | 2019-11-12 | United States Of America As Represented By The Administrator Of Nasa | Cladding and freeform deposition for coolant channel closeout |
| JP7324096B2 (ja) * | 2019-09-13 | 2023-08-09 | 三菱重工業株式会社 | 冷却流路構造、バーナー及び熱交換器 |
| EP3945245B1 (en) * | 2020-07-27 | 2024-02-07 | Ansaldo Energia Switzerland AG | Hot gas path component for a gas turbine with built-in heat exchanger |
| CN113389657B (zh) * | 2021-07-27 | 2022-09-30 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种高温流体通道 |
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|---|---|---|---|---|
| NL69245C (ja) * | 1946-01-09 | |||
| US3190070A (en) * | 1950-04-05 | 1965-06-22 | Thiokol Chemical Corp | Reaction motor construction |
| DE1197689B (de) * | 1959-12-12 | 1965-07-29 | Boelkow Gmbh | Raketenbrennkammer |
| US3242670A (en) * | 1962-08-27 | 1966-03-29 | United Aircraft Corp | Segmented baffle injector design |
| US3267664A (en) * | 1963-03-19 | 1966-08-23 | North American Aviation Inc | Method of and device for cooling |
| US3280850A (en) * | 1963-05-06 | 1966-10-25 | North American Aviation Inc | Hollow structural elements and methods for fabricating same |
| US3493177A (en) * | 1967-07-26 | 1970-02-03 | Trw Inc | Method of and means for cooling the throat wall of rocket engine nozzle |
| US3798902A (en) * | 1968-08-21 | 1974-03-26 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Arrangement of cooling channels for rocket engine combustion chambers |
| DE1751938B1 (de) * | 1968-08-21 | 1970-12-03 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Verfahren zur Herstellung der Kuehlkanaele fuer Raketenbrennkammern mit konvergent-divergenter Schubduese |
| DE2137109C3 (de) * | 1971-07-24 | 1980-04-30 | Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8000 Muenchen | Herstellung einer regenerativ gekühlten Raketenbrennkammer |
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| DE2418841C3 (de) * | 1974-04-19 | 1979-04-26 | Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8000 Muenchen | Wärmetauscher, insbesondere regenerativ gekühlte Brennkammern für Flüssigkeitsraketentriebwerke und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| US4840226A (en) * | 1987-08-10 | 1989-06-20 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Corrosive resistant heat exchanger |
| US5172548A (en) * | 1988-09-14 | 1992-12-22 | Societe Europeene De Propulsion | Device for tapping off hot gases from a combustion chamber and injector head equipped with such a device |
| FR2664585B1 (fr) * | 1990-07-13 | 1993-08-06 | Europ Propulsion | Structures refractaires refroidies et procede pour leur fabrication. |
| DE4115403A1 (de) * | 1991-05-10 | 1992-11-12 | Mtu Muenchen Gmbh | Duesenwand |
| DE4137638C2 (de) * | 1991-11-15 | 1994-08-11 | Mtu Muenchen Gmbh | Bauteil mit einer vor thermischer Belastung zu schützenden Wand |
| DE4443864A1 (de) * | 1994-12-09 | 1996-06-13 | Abb Management Ag | Gek}hltes Wandteil |
-
1996
- 1996-01-26 DE DE19602731A patent/DE19602731C1/de not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-01-22 US US08/787,389 patent/US5899060A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-01-23 FR FR9700656A patent/FR2744174B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1997-01-24 JP JP9011487A patent/JP3004930B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| FR2744174A1 (fr) | 1997-08-01 |
| US5899060A (en) | 1999-05-04 |
| FR2744174B1 (fr) | 1999-12-10 |
| DE19602731C1 (de) | 1997-07-10 |
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