JP3710099B2 - ジェッタベータ - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02K9/97—Rocket nozzles
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ロケットの推力方向制御に用いられるジェッタベータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ジェッタベータ（ｊｅｔａｖａｔｏｒ）は、環状を成し、ロケットのノズルの出口部外周に回動可能に取付けてあると共に、ノズル側に設けたアクチュエータに連結してあり、アクチュエータの作動で回動することによってノズルからの燃焼ガスの噴流を偏向させ、これによりロケットの推力方向を変化させる。
【０００３】
ジェッタベータは、例えば、平成４年９月３０日に丸善が発行した『第２版・航空宇宙工学便覧』の第９３４頁および第９３５頁に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ロケットにおいては、高性能の推進系を実現するために、推進薬に助燃材としてアルミニウム粉を添加するなどの施策を講じているが、その反面、燃焼ガスの高温化や、ノズルおよびその近傍の部材に対する熱伝達の増大が生じている。
【０００５】
このため、ジェッタベータを用いた推力方向制御装置の場合、ジェッタベータには、燃焼初期の急激な熱入力や、回動時の熱入力の偏り等によって非常に大きな熱応力が発生し、この現象は前述した推進系の高性能化に伴って顕著となり、ジェッタベータにクラックが発生する恐れがあることから、熱応力（衝撃）に対する改善を図る必要性があった。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたもので、熱応力によるクラックの発生を防ぐことができるジェッタベータを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わるジェッタベータは、請求項１として、ノズルの出口部に回動可能に取付けて噴流を偏向させるジェッタベータにおいて、内面を形成する環状の耐熱部に、内外に連通する熱応力発散用のスリットを設け、耐熱部の外側を環状の断熱部で被覆すると共に、断熱部の外側を環状の補強部で被覆し、さらに、耐熱部のスリットの外側に、同スリットを閉塞する当て板を設けた構成とし、請求項２として、耐熱部が、スリットにより円周方向に複数に分割してある構成とし、請求項３として、耐熱部が、スリットにより軸線方向に複数に分割した構成とし、請求項４として、スリットにより分割された耐熱部材同士の接合面に、互いに係合する凹凸を設けた構成としており、上記構成を課題を解決するための手段としている。
【０００８】
【発明の作用】
本発明の請求項１に係わるジェッタベータでは、熱応力発散用のスリットにより耐熱部に加わる熱応力を発散させ、これにより耐熱部におけるクラックの発生を阻止することとなり、また、補強部によって構造上の強度がより高められると共に、断熱部によって補強部に対する断熱性が得られることとなり、さらに、スリットを閉塞する当て板を設けることにより、燃焼ガスの漏れを確実に防止する。請求項２に係わるジェッタベータおよび請求項３に係わるジェッタベータでは、耐熱部を円周方向に分割するスリットおよび耐熱部を軸線方向に分割するスリットにより、熱応力を発散させてクラックの発生を阻止する。
【０００９】
本発明の請求項４に係わるジェッタベータでは、スリットにより分割された耐熱部材同士の接合面に互いに係合する凹凸を設けることにより、燃焼ガスの漏れを確実に防止する。
【００１０】
【実施例】
図１〜図３は本発明に係わるジェッタベータの一実施例を説明する図である。
【００１１】
ジェッタベータＪ１は、図１（ｂ）下側のノズル取付け側を大径とするテーパ状を成しており、内側から、耐熱部１１、断熱部１２および補強部１３を積層状態で備えた構成になっている。
【００１２】
耐熱部１１は、その素材にタングステン、モリブデンおよびセラミックスなどが用いられており、１８０度異なる２か所に設けた軸線方向のスリットＳ，Ｓにより、円周方向に２つの耐熱部材１１ａ，１１ａとして分割してある。耐熱部１１は、例えば焼結により一体成形され、研磨が施されたのち、放電加工などにより２つの耐熱部材１１ａ，１１ａに分割される。
【００１３】
両耐熱部材１１ａ，１１ａには、互いの接合部分において、相手側との間で外側に開放された溝を形成する切欠部１１ｂ，１１ｂが設けてあり、これらの切欠部１１ｂ，１１ｂ内には、スリットＳを閉塞する当て板１４を充填剤とともに設ける。なお、この当て板１４の素材には、耐熱部１１と同様にタングステン、モリブデンおよびセラミックスなどが用いられる。
【００１４】
断熱部１２は、その素材に繊維強化プラスチック、ゴムおよびセラミックスなどが用いられており、成形および旋削加工が施されたのち、例えばセラミックス系の接着剤を用いて耐熱部１１の外側に接着される。
【００１５】
補強部１３は、その素材にスチールやアルミニウムなどが用いられており、旋削加工により成形され、例えばエポキシ系の接着剤を用いて断熱部１２の外側に接着される。
【００１６】
上記のジェッタベータＪ１は、図９に示すように、ロケットＲのノズルＮの出口部外周に回動自在に取付けられると共に、ノズル側に設けた図示しないアクチュエータに連結され、アクチュエータの作動により回動して燃焼ガスの噴流を偏向させ、ロケットＲの推力方向を変化させる。
【００１７】
このとき、ジェッタベータＪ１は、燃焼初期の急激な熱入力や、回動時の熱入力の偏り等によって耐熱部１１に非常に大きな熱応力が発生するが、スリットＳにより耐熱部１１に加わる熱応力が発散するので、耐熱部１１においてクラックが発生するようなことがなく、また、当て板１４により燃焼ガスが漏れるようなこともなく、補強部１３により構造上の強度が維持されると共に、断熱部１２により補強部１３に対する断熱性をより一層確実に維持している。
【００１８】
図４は本発明に係わるジェッタベータの他の実施例を説明する図であって、図示のジェッタベータＪ２は、軸線に対して傾斜した４本のスリットＳにより、耐熱部２１を４つの耐熱部材２１ａに分割している。
【００１９】
このジェッタベータＪ２にあっても、スリットＳを閉塞する当て板や、その外側を被覆する断熱部および補強部を設けることができ、先の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００２０】
図５は本発明に係わるジェッタベータのさらに他の実施例を説明する図であって、図示のジェッタベータＪ３は、円周方向に等間隔で形成した軸線方向の８本のスリットＳにより、耐熱部３１を８つの耐熱部材３１ａに分割している。
【００２１】
このジェッタベータＪ３にあっても、スリットＳを閉塞する当て板や、その外側を被覆する断熱部および補強部を設けることができ、先の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００２２】
図６は本発明に係わるジェッタベータのさらに他の実施例を説明する図であって、図示のジェッタベータＪ４は、円周方向のスリットＳにより、耐熱部４１を軸線方向に２つの耐熱部材４１ａに分割している。
【００２３】
このジェッタベータＪ４にあっても、スリットＳを閉塞する当て板や、その外側を被覆する断熱部および補強部を設けることができ、先の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００２４】
図７は本発明に係わるジェッタベータのさらに他の実施例を説明する図であって、図示のジェッタベータＪ５は、耐熱部５１における１８０度異なる２か所に、図の右側である尾部側から頭部側の近傍に至るスリットＳが形成してあり、スリットＳの端部には破損防止用の孔５１ｂが形成してある。
【００２５】
このジェッタベータＪ５にあっても、スリットＳを閉塞する当て板や、その外側を被覆する断熱部および補強部を設けることができ、先の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
図８は本発明に係わるジェッタベータのさらに他の実施例を説明する図であって、図示のジェッタベータＪ６は、軸線方向のスリットＳによって耐熱部６１が複数の耐熱部材６１ａに分割してあると共に、耐熱部材６１ａ，６１ａ同士の接合面に互いに係合する凹凸部６１ｂが形成してある。
【００２７】
このジェッタベータＪ６にあっては、凹凸部６１ｂによりスリットＳの断面形状を複雑にし、これにより燃焼ガスの漏れを防止するようにしており、先の実施例で説明した当て板を併用して燃焼ガスの漏れ防止機能をより一層高めることも可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の請求項１、２および３に係わるジェッタベータによれば、熱応力発散用のスリットにより耐熱部に加わる熱応力を発散させることから、発生位置や形状を特定することが困難であるクラックの発生を防ぐことができ、噴流偏向の機能を良好に維持することができると共に、助燃材が添加された推進薬の使用による推進系の高性能化にも対処することが容易であり、また、熱応力レベルを下げることによって肉厚を小さくすることが可能になり、軽量化にも貢献し得る。
【００２９】
また、補強部によって構造上の強度をより高めることができると共に、断熱部によって補強部に対する断熱性を得ることができ、機能をより高めることができると共に、スリットを閉塞する当て板により、燃焼ガスの漏れを確実に防止することができ、効率の良い噴流偏向を行うことができる。
【００３０】
本発明の請求項４に係わるジェッタベータによれば、凹凸によりスリットの断面形状を複雑化することで燃焼ガスの漏れを確実に防止することができ、効率の良い噴流偏向を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係わるジェッタベータの一実施例を説明する小径側の正面図（ａ）および図ａ中のＡ−Ａ線に基づく断面図（ｂ）である。
【図２】 図１に示すジェッタベータの大径側の正面図である。
【図３】 図１に示すジェッタベータの分解斜視図である。
【図４】 本発明に係わるジェッタベータの他の実施例を説明する斜視図である。
【図５】 本発明に係わるジェッタベータのさらに他の実施例を説明する斜視図である。
【図６】 本発明に係わるジェッタベータのさらに他の実施例を説明する斜視図である。
【図７】 本発明に係わるジェッタベータのさらに他の実施例を説明する斜視図である。
【図８】 本発明に係わるジェッタベータのさらに他の実施例として耐熱部材の接合部分を示す正面図である。
【図９】 ジェッタベータをノズルに取付けた状態を説明する断面図である。
【符号の説明】
Ｊ１〜Ｊ６ ジェッタベータ
Ｎ ノズル
Ｓ スリット
１１〜６１ 耐熱部
１１ａ〜６１ａ 耐熱部材
１２ 断熱部
１３ 補強部
１４ 当て板
６１ｂ 凹凸部
【産業上の利用分野】
本発明は、ロケットの推力方向制御に用いられるジェッタベータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ジェッタベータ（ｊｅｔａｖａｔｏｒ）は、環状を成し、ロケットのノズルの出口部外周に回動可能に取付けてあると共に、ノズル側に設けたアクチュエータに連結してあり、アクチュエータの作動で回動することによってノズルからの燃焼ガスの噴流を偏向させ、これによりロケットの推力方向を変化させる。
【０００３】
ジェッタベータは、例えば、平成４年９月３０日に丸善が発行した『第２版・航空宇宙工学便覧』の第９３４頁および第９３５頁に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ロケットにおいては、高性能の推進系を実現するために、推進薬に助燃材としてアルミニウム粉を添加するなどの施策を講じているが、その反面、燃焼ガスの高温化や、ノズルおよびその近傍の部材に対する熱伝達の増大が生じている。
【０００５】
このため、ジェッタベータを用いた推力方向制御装置の場合、ジェッタベータには、燃焼初期の急激な熱入力や、回動時の熱入力の偏り等によって非常に大きな熱応力が発生し、この現象は前述した推進系の高性能化に伴って顕著となり、ジェッタベータにクラックが発生する恐れがあることから、熱応力（衝撃）に対する改善を図る必要性があった。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたもので、熱応力によるクラックの発生を防ぐことができるジェッタベータを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わるジェッタベータは、請求項１として、ノズルの出口部に回動可能に取付けて噴流を偏向させるジェッタベータにおいて、内面を形成する環状の耐熱部に、内外に連通する熱応力発散用のスリットを設け、耐熱部の外側を環状の断熱部で被覆すると共に、断熱部の外側を環状の補強部で被覆し、さらに、耐熱部のスリットの外側に、同スリットを閉塞する当て板を設けた構成とし、請求項２として、耐熱部が、スリットにより円周方向に複数に分割してある構成とし、請求項３として、耐熱部が、スリットにより軸線方向に複数に分割した構成とし、請求項４として、スリットにより分割された耐熱部材同士の接合面に、互いに係合する凹凸を設けた構成としており、上記構成を課題を解決するための手段としている。
【０００８】
【発明の作用】
本発明の請求項１に係わるジェッタベータでは、熱応力発散用のスリットにより耐熱部に加わる熱応力を発散させ、これにより耐熱部におけるクラックの発生を阻止することとなり、また、補強部によって構造上の強度がより高められると共に、断熱部によって補強部に対する断熱性が得られることとなり、さらに、スリットを閉塞する当て板を設けることにより、燃焼ガスの漏れを確実に防止する。請求項２に係わるジェッタベータおよび請求項３に係わるジェッタベータでは、耐熱部を円周方向に分割するスリットおよび耐熱部を軸線方向に分割するスリットにより、熱応力を発散させてクラックの発生を阻止する。
【０００９】
本発明の請求項４に係わるジェッタベータでは、スリットにより分割された耐熱部材同士の接合面に互いに係合する凹凸を設けることにより、燃焼ガスの漏れを確実に防止する。
【００１０】
【実施例】
図１〜図３は本発明に係わるジェッタベータの一実施例を説明する図である。
【００１１】
ジェッタベータＪ１は、図１（ｂ）下側のノズル取付け側を大径とするテーパ状を成しており、内側から、耐熱部１１、断熱部１２および補強部１３を積層状態で備えた構成になっている。
【００１２】
耐熱部１１は、その素材にタングステン、モリブデンおよびセラミックスなどが用いられており、１８０度異なる２か所に設けた軸線方向のスリットＳ，Ｓにより、円周方向に２つの耐熱部材１１ａ，１１ａとして分割してある。耐熱部１１は、例えば焼結により一体成形され、研磨が施されたのち、放電加工などにより２つの耐熱部材１１ａ，１１ａに分割される。
【００１３】
両耐熱部材１１ａ，１１ａには、互いの接合部分において、相手側との間で外側に開放された溝を形成する切欠部１１ｂ，１１ｂが設けてあり、これらの切欠部１１ｂ，１１ｂ内には、スリットＳを閉塞する当て板１４を充填剤とともに設ける。なお、この当て板１４の素材には、耐熱部１１と同様にタングステン、モリブデンおよびセラミックスなどが用いられる。
【００１４】
断熱部１２は、その素材に繊維強化プラスチック、ゴムおよびセラミックスなどが用いられており、成形および旋削加工が施されたのち、例えばセラミックス系の接着剤を用いて耐熱部１１の外側に接着される。
【００１５】
補強部１３は、その素材にスチールやアルミニウムなどが用いられており、旋削加工により成形され、例えばエポキシ系の接着剤を用いて断熱部１２の外側に接着される。
【００１６】
上記のジェッタベータＪ１は、図９に示すように、ロケットＲのノズルＮの出口部外周に回動自在に取付けられると共に、ノズル側に設けた図示しないアクチュエータに連結され、アクチュエータの作動により回動して燃焼ガスの噴流を偏向させ、ロケットＲの推力方向を変化させる。
【００１７】
このとき、ジェッタベータＪ１は、燃焼初期の急激な熱入力や、回動時の熱入力の偏り等によって耐熱部１１に非常に大きな熱応力が発生するが、スリットＳにより耐熱部１１に加わる熱応力が発散するので、耐熱部１１においてクラックが発生するようなことがなく、また、当て板１４により燃焼ガスが漏れるようなこともなく、補強部１３により構造上の強度が維持されると共に、断熱部１２により補強部１３に対する断熱性をより一層確実に維持している。
【００１８】
図４は本発明に係わるジェッタベータの他の実施例を説明する図であって、図示のジェッタベータＪ２は、軸線に対して傾斜した４本のスリットＳにより、耐熱部２１を４つの耐熱部材２１ａに分割している。
【００１９】
このジェッタベータＪ２にあっても、スリットＳを閉塞する当て板や、その外側を被覆する断熱部および補強部を設けることができ、先の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００２０】
図５は本発明に係わるジェッタベータのさらに他の実施例を説明する図であって、図示のジェッタベータＪ３は、円周方向に等間隔で形成した軸線方向の８本のスリットＳにより、耐熱部３１を８つの耐熱部材３１ａに分割している。
【００２１】
このジェッタベータＪ３にあっても、スリットＳを閉塞する当て板や、その外側を被覆する断熱部および補強部を設けることができ、先の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００２２】
図６は本発明に係わるジェッタベータのさらに他の実施例を説明する図であって、図示のジェッタベータＪ４は、円周方向のスリットＳにより、耐熱部４１を軸線方向に２つの耐熱部材４１ａに分割している。
【００２３】
このジェッタベータＪ４にあっても、スリットＳを閉塞する当て板や、その外側を被覆する断熱部および補強部を設けることができ、先の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００２４】
図７は本発明に係わるジェッタベータのさらに他の実施例を説明する図であって、図示のジェッタベータＪ５は、耐熱部５１における１８０度異なる２か所に、図の右側である尾部側から頭部側の近傍に至るスリットＳが形成してあり、スリットＳの端部には破損防止用の孔５１ｂが形成してある。
【００２５】
このジェッタベータＪ５にあっても、スリットＳを閉塞する当て板や、その外側を被覆する断熱部および補強部を設けることができ、先の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
図８は本発明に係わるジェッタベータのさらに他の実施例を説明する図であって、図示のジェッタベータＪ６は、軸線方向のスリットＳによって耐熱部６１が複数の耐熱部材６１ａに分割してあると共に、耐熱部材６１ａ，６１ａ同士の接合面に互いに係合する凹凸部６１ｂが形成してある。
【００２７】
このジェッタベータＪ６にあっては、凹凸部６１ｂによりスリットＳの断面形状を複雑にし、これにより燃焼ガスの漏れを防止するようにしており、先の実施例で説明した当て板を併用して燃焼ガスの漏れ防止機能をより一層高めることも可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の請求項１、２および３に係わるジェッタベータによれば、熱応力発散用のスリットにより耐熱部に加わる熱応力を発散させることから、発生位置や形状を特定することが困難であるクラックの発生を防ぐことができ、噴流偏向の機能を良好に維持することができると共に、助燃材が添加された推進薬の使用による推進系の高性能化にも対処することが容易であり、また、熱応力レベルを下げることによって肉厚を小さくすることが可能になり、軽量化にも貢献し得る。
【００２９】
また、補強部によって構造上の強度をより高めることができると共に、断熱部によって補強部に対する断熱性を得ることができ、機能をより高めることができると共に、スリットを閉塞する当て板により、燃焼ガスの漏れを確実に防止することができ、効率の良い噴流偏向を行うことができる。
【００３０】
本発明の請求項４に係わるジェッタベータによれば、凹凸によりスリットの断面形状を複雑化することで燃焼ガスの漏れを確実に防止することができ、効率の良い噴流偏向を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係わるジェッタベータの一実施例を説明する小径側の正面図（ａ）および図ａ中のＡ−Ａ線に基づく断面図（ｂ）である。
【図２】 図１に示すジェッタベータの大径側の正面図である。
【図３】 図１に示すジェッタベータの分解斜視図である。
【図４】 本発明に係わるジェッタベータの他の実施例を説明する斜視図である。
【図５】 本発明に係わるジェッタベータのさらに他の実施例を説明する斜視図である。
【図６】 本発明に係わるジェッタベータのさらに他の実施例を説明する斜視図である。
【図７】 本発明に係わるジェッタベータのさらに他の実施例を説明する斜視図である。
【図８】 本発明に係わるジェッタベータのさらに他の実施例として耐熱部材の接合部分を示す正面図である。
【図９】 ジェッタベータをノズルに取付けた状態を説明する断面図である。
【符号の説明】
Ｊ１〜Ｊ６ ジェッタベータ
Ｎ ノズル
Ｓ スリット
１１〜６１ 耐熱部
１１ａ〜６１ａ 耐熱部材
１２ 断熱部
１３ 補強部
１４ 当て板
６１ｂ 凹凸部
Claims (4)
- ノズルの出口部に回動可能に取付けて噴流を偏向させるジェッタベータにおいて、内面を形成する環状の耐熱部に、内外に連通する熱応力発散用のスリットを設け、耐熱部の外側を環状の断熱部で被覆すると共に、断熱部の外側を環状の補強部で被覆し、さらに、耐熱部のスリットの外側に、同スリットを閉塞する当て板を設けたことを特徴とするジェッタベータ。
- 耐熱部が、スリットにより円周方向に複数に分割してあることを特徴とする請求項１に記載のジェッタベータ。
- 耐熱部が、スリットにより軸線方向に複数に分割してあることを特徴とする請求項１に記載のジェッタベータ。
- スリットにより分割された耐熱部材同士の接合面に、互いに係合する凹凸を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のジェッタベータ。
Priority Applications (4)
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| JP07659095A Expired - Fee Related JP3710099B2 (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | ジェッタベータ |
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