JP4919980B2 - End face combustion type gas generator - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、固体ロケットモータ及び宇宙機を含む飛翔体のサイドスラスタ等に用いられる端面燃焼型ガス発生装置に関する。 The present invention relates to an end face combustion type gas generator used for, for example, a side thruster of a flying object including a solid rocket motor and a spacecraft.
端面燃焼型ガス発生装置は、例えば円筒形状の燃焼器内にガス発生剤を充填してガス発生剤の形状を円柱形状とし、このガス発生剤を端面燃焼させて軸線方向に燃焼を進行させると共に、その燃焼により発生した燃焼ガスを燃焼器からノズル等の機能部に導入するようになっている。このような端面燃焼型ガス発生装置としては、ガス発生剤である固体推進薬を装填したロケットモータなどが一般的に知られている。 The end face combustion type gas generator is configured such that, for example, a cylindrical combustor is filled with a gas generating agent so that the shape of the gas generating agent is a columnar shape, and this gas generating agent is end face burned to advance combustion in the axial direction. The combustion gas generated by the combustion is introduced from a combustor into a functional part such as a nozzle. As such an end face combustion type gas generator, a rocket motor or the like loaded with a solid propellant as a gas generating agent is generally known.
しかし、上記した端面燃焼型ガス発生装置は、ガス発生剤が円柱形状である場合、その軸線方向の長さを燃焼速度で割った値が燃焼時間であり、燃焼時間に比例してガス発生剤の軸線方向の長さが増大する。このため、要求される燃焼時間や燃焼ガスの供給量に対して、ガス発生剤の形状が自ずと決まってしまい、設計の自由度が制限されるという問題点がある。また、例えば燃焼器の胴径は増やせるが全長は増やせないといった設計条件の基では、燃焼時間を延ばすことやガス発生剤の充填効率を高めることが難しいという問題点があった。 However, in the above end face combustion type gas generator, when the gas generating agent has a cylindrical shape, the value obtained by dividing the axial length by the combustion speed is the combustion time, and the gas generating agent is proportional to the combustion time. The length in the axial direction increases. For this reason, there is a problem that the shape of the gas generating agent is naturally determined with respect to the required combustion time and the supply amount of the combustion gas, and the degree of freedom in design is limited. In addition, for example, it is difficult to extend the combustion time and increase the efficiency of filling the gas generating agent under the design condition that the cylinder diameter of the combustor can be increased but the total length cannot be increased.
これらの問題点を解決するために、本発明の出願人は先に、特許文献1の往復端面燃焼型ガス発生装置を創案し、出願した。
In order to solve these problems, the applicant of the present invention previously created and applied for the reciprocating end face combustion type gas generator of
特許文献1の「往復端面燃焼型ガス発生装置」は、図9に示すように、燃焼器54内にレストリクタ59を介してガス発生剤50を複数層に充填すると共に、端面燃焼が各層に順次進行する状態に各層のガス発生剤50を連続させた往復端面燃焼型ガス発生装置A1とし、燃焼器54の全長を増すことなく燃焼時間の大幅な延長を実現し、設計の自由度を大幅に向上させるものである。
As shown in FIG. 9, the “reciprocating end face combustion type gas generator” of
上述した往復端面燃焼型ガス発生装置は、燃焼器54内に、レストリクタ59により側面を燃焼規制した端面燃焼型のガス発生剤50が、あたかも内側から外側に折り曲げた状態となって環状に充填してある。これによりガス発生剤50は、図示する断面において2層に形成され、図の右側となる燃焼器4の一端側に露出端面51を有すると共に、他端側において内側層と外側層が連続している。
In the reciprocating end face combustion type gas generator described above, the end face combustion type
しかし、特許文献1のガス発生装置は、折り返し部分において内周より外周の燃焼が遅く、折り返しの前後で燃焼面積が違ってしまう。そのため、燃焼面積を同じくすることを推進薬の形状で実現しようとすると、複雑な形状とならざるを得ない。
すなわち、このガス発生装置のレストリクタ59は、内側から外側に立体的に折り曲げた形状であり、推進薬の形状が複雑になるため、ガス発生剤の充填率が低く、かつその充填に複雑な工程を要するという問題点があった。
However, in the gas generating device of
That is, the
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、全長を増すことなく燃焼時間を大幅に延長することができ、かつ燃焼面積の変動が少なく燃焼時間全体にわたり安定したガス量を発生することができ、ガス発生剤(推進薬)の充填率が高く、かつその充填が容易である端面燃焼型ガス発生装置を提供することにある。 The present invention has been developed to solve the above-described problems. That is, the object of the present invention is to greatly extend the combustion time without increasing the total length, and to generate a stable gas amount with little variation in the combustion area over the entire combustion time. An object of the present invention is to provide an end face combustion type gas generator that has a high filling rate of propellant and is easy to fill.
本発明によれば、中空円筒形の燃焼器と、
該燃焼器内に同心かつ複数層に内部断面に大きな空間を有することなく密に充填され各層の断面積が等しい推進薬と、
前記複数層を互いに分離しかつ軸方向端部の折り返し部のみで接続する隔壁とを備え、
前記折り返し部は、内側と外側の推進薬の端部を連続的に囲む端部外板と、該端部外板の内面に沿って設けられ推進薬の燃焼速度を高める燃速増大部材とからなり、
前記推進薬は、折り返し部を介して最外層から順次端面燃焼する、ことを特徴とする端面燃焼型ガス発生装置が提供される。
According to the present invention, a hollow cylindrical combustor;
A propellant that is concentrically filled in the combustor and is packed densely without having a large space in the internal cross section, and the cross-sectional area of each layer is equal;
A partition wall that separates the plurality of layers from each other and is connected only by a folded portion at an axial end,
The folded portion includes an end skin that continuously surrounds the end portions of the inner and outer propellants, and a fuel speed increasing member that is provided along the inner surface of the end shell and increases the combustion speed of the propellant. Become
The propellant is subjected to end face combustion sequentially from the outermost layer through a turn-up portion, and an end face combustion type gas generator is provided.
本発明の好ましい実施形態によれば、端部外板の形状は、折り返し部における燃焼面積の変動が+/−10%以下の範囲に収まるように構成されている。
According to a preferred embodiment of the present invention, the shape of the end skin is configured such that the variation of the combustion area at the turned-up portion is within a range of +/− 10% or less .
前記燃速増大部材は、熱伝導率が高くかつ高融点の金属からなる線材、箔、網部材である、ことが好ましい。 The fuel speed increasing member is preferably a wire, foil, or net member made of a metal having high thermal conductivity and a high melting point.
前記端部外板の内面に熱伝導率が低くかつ耐熱性が高いインシュレーションを有し、燃速増大部材は該インシュレーションの内面に直接又は浮かして設けられ、その内面に推進薬が充填されている。 The inner surface of the end skin has an insulation with low thermal conductivity and high heat resistance, and the fuel speed increasing member is provided directly or floating on the inner surface of the insulation, and the inner surface is filled with propellant. ing.
または、前記端部外板の内面に熱伝導率が低くかつ耐熱性が高いインシュレーションを有し、該インシュレーションの内面に、燃速増大部材入りの推進薬からなる薄いガス発生膜が貼付けられ、その内面に推進薬が充填されている。 Alternatively, an insulation having low thermal conductivity and high heat resistance is provided on the inner surface of the end outer plate, and a thin gas generating film made of a propellant containing a fuel speed increasing member is attached to the inner surface of the insulation. The inner surface is filled with propellant.
前記燃速増大部材は、前記推進薬よりも高い燃焼速度を有する高燃速推進薬である、ことが好ましい。 The fuel speed increasing member is preferably a high fuel speed propellant having a higher combustion speed than the propellant.
前記隔壁の内面又は外面に、熱伝導率が低くかつ耐熱性が高いインシュレーションを有し、折り返し部以外において、該インシュレーションの表面に耐熱性かつ可撓性のリリーフブーツを有する。 An insulation having low thermal conductivity and high heat resistance is provided on the inner surface or outer surface of the partition wall, and a heat resistant and flexible relief boot is provided on the surface of the insulation other than the folded portion.
前記燃焼器は、その軸方向一端又は両端に推進薬の燃焼により生じるガスを排出するノズルを有し、該ノズルは、最外層または最内層の推進薬の端面に連通している。 The combustor has a nozzle that discharges gas generated by combustion of the propellant at one or both ends in the axial direction, and the nozzle communicates with an end face of the outermost layer or the innermost layer propellant.
前記燃焼器は、内部に推進薬を直接充填できるように、軸方向一端又は両端が着脱可能に構成されている、ことが好ましい。 It is preferable that the combustor is configured to be detachable at one end or both ends in the axial direction so that the propellant can be directly filled therein.
上記本発明の構成によれば、推進薬が中空円筒形の燃焼器の内部に同心かつ複数層に内部断面に大きな空間を有することなく密に充填され、隔壁が推進薬の複数層を互いに分離しかつ軸方向端部の折り返し部のみで接続するので、折り返し部を介して最外層から順次推進薬を端面燃焼させることができ、全長を増すことなく燃焼時間を大幅に延長することができる。 According to the configuration of the present invention, the propellant is concentrically filled in the hollow cylindrical combustor and the layers are densely packed without having a large space in the inner cross section, and the partition walls separate the layers of the propellant from each other. And since it connects only by the folding | returning part of an axial direction edge part, an end surface combustion can be carried out sequentially from an outermost layer via a folding | returning part, and combustion time can be extended significantly, without increasing full length.
また、推進薬の各層の断面積が等しいので、各層における燃焼面積の変動が少ない。 Moreover, since the cross-sectional area of each layer of the propellant is equal, there is little variation in the combustion area in each layer.
また、本発明の好ましい実施形態によれば、折り返し部は、内側と外側の推進薬の端部を連続的に囲む端部外板と、該端部外板の内面に沿って設けられ推進薬の燃焼速度を高める燃速増大部材とからなり、端部外板の形状は、折り返し部における燃焼面積がほぼ一定となるように構成されているので、折り返し部における燃焼面積の変動も少なく、燃焼時間全体にわたり安定したガス量を発生することができる。 Also, according to a preferred embodiment of the present invention, the folded portion is provided along the end skin that continuously surrounds the ends of the inner and outer propellants, and along the inner surface of the end shell. And the shape of the end skin is configured so that the combustion area at the folded portion is substantially constant. A stable amount of gas can be generated over time.
また、外周部分に燃焼速度を高める燃速増大部材を設けることで、折り返し部分において内周より外周の燃焼面積を同じくすることを推進薬の形状で簡単に達成できる。 Further, by providing a fuel speed increasing member for increasing the combustion speed at the outer peripheral portion, it is possible to easily achieve the same combustion area at the outer periphery from the inner periphery in the folded portion in the shape of the propellant.
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、推進薬が中空円筒形の燃焼器の内部に同心かつ複数層に隙間なく充填されるので、ガス発生剤(推進薬)の充填率が高い。 Furthermore, according to a preferred embodiment of the present invention, the propellant is filled in the hollow cylindrical combustor concentrically and in a plurality of layers without gaps, so the filling rate of the gas generating agent (propellant) is high.
また、隔壁の内面又は外面にインシュレーションとリリーフブーツを有し、かつ燃焼器は軸方向一端又は両端が着脱可能に構成されているので、内部に推進薬を直接充填でき、その充填が容易である。 In addition, the inner and outer surfaces of the partition wall have insulation and relief boots, and the combustor is configured so that one end or both ends in the axial direction are detachable. is there.
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、本発明の端面燃焼型ガス発生装置の全体構成図である。
この図において、本発明の端面燃焼型ガス発生装置10は、燃焼器12、推進薬14、隔壁16、およびイグナイター18を備える。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an end face combustion type gas generator of the present invention.
In this figure, the end face combustion
燃焼器12は、内面にゴム等のインシュレーションを貼った金属またはFRPからなる中空円筒形の気密容器である。また燃焼器12は、この例では、その軸方向一端(図で左端)に推進薬14の燃焼により生じるガスを排出するノズル12aを有する。なお、ノズル12aは、軸方向両端部に設けても、それ以外の箇所に設けてもよい。
ノズル12aは、燃焼器12内部の空洞を介して、この例では、最外層の推進薬14の露出端面14aに連通している。この場合、最内層の推進薬14の端面14bは、ゴム等のインシュレーション又はインシュレーションを表面に施工した金属またはFRPからなる閉鎖板19で閉じられている。
The
In this example, the
また、燃焼器12は、その胴部の軸方向一端に連結部12b(例えばフランジ)を有し、軸方向一端が着脱可能に構成され、内部に推進薬を直接充填できるようになっている。なお、胴部の両端に連結部12bを設けてもよい。
Further, the
推進薬14は、燃焼器12内に同心かつ複数層に充填され、かつ各層の断面積が等しく設定されている。この例において、推進薬14は、内層と外層の2重層からなる。なお本発明は、2重層に限定されず、3層以上の多重層であってもよい。
なお、図1の推進薬14内に示す細線の破線は、端面燃焼の単位燃焼距離(2.5cm)毎の燃焼面を模式的に示している。
The
In addition, the thin broken line shown in the
推進薬14は、とくに限定されないが、宇宙機に用いる場合には自己燃焼性を有するガス発生剤が好ましく、ロケットモータに使用する固体推進薬を用いることができる。
また、イグナイター18(点火器)は、推進薬14の露出端面14aに対向して、燃焼器12内に設けられ、露出端面14aに着火して端面燃焼を開始できるようになっている。
The
The igniter 18 (igniter) is provided in the
隔壁16は、例えばFRPからなり、推進薬14の複数層を互いに分離しかつ軸方向端部の折り返し部17のみで接続する。またこの例において、隔壁16と閉鎖板19は、複数のアーム15で燃焼器12の内壁から間隔を隔てて固定されている。
なお燃焼器12を構成する金属またはFRPの一部を隔壁16の一部として用いてもよい。以下、この場合を含めて隔壁16と呼ぶ。
The
A part of metal or FRP constituting the
上述したイグナイター18による点火により、推進薬14は、折り返し部17を介して最外層または最内層から順次端面燃焼するようになっている。
By the ignition by the
図1において、折り返し部17は、端部外板16aと燃速増大部材20(太い破線で示す)とからなる。
端部外板16aは、内側と外側の推進薬14の端部を連続的に囲む。この端部外板16aの形状は、折り返し部17における燃焼面積がほぼ一定となるように構成されている。
なお端部外板16aの形状に関しては、後述する実施形態において詳細に説明する。
In FIG. 1, the folded
The
The shape of the end
燃速増大部材20は、端部外板16aの内面に沿って設けられ、推進薬14の燃焼速度を高める機能を有する。
この例において、燃速増大部材20は、熱伝導率が高くかつ高融点の金属からなる線材、箔、網部材である。このような金属として、銀、銅、タングステン等を用いることができる。銀線、銀箔、銀網は、これと接触する推進薬14の燃焼速度を約5倍に高める機能を有することが知られている。
The fuel
In this example, the fuel
図2は、図1の燃焼距離と燃焼面積の関係図である。この図において、横軸は燃焼距離[cm]、縦軸は燃焼面積[cm2]である。
この例は、推進薬14が内層と外層の2重層からなり、それぞれ断面積が約1000cm2の場合である。推進薬14の長さは、外層が露出端面14aから折り返し部17の入口まで50cm、内層が端面14bから折り返し部17の出口まで51cm、折り返し部17の実施長さが8cmである。
この図から、折り返し部17の位置で燃焼面積が+/−10%以下の範囲で変動するが、その前後では、燃焼面積がほぼ一定となることがわかる。
FIG. 2 is a relationship diagram between the combustion distance and the combustion area of FIG. In this figure, the horizontal axis represents the combustion distance [cm], and the vertical axis represents the combustion area [cm 2 ].
In this example, the
From this figure, it can be seen that the combustion area fluctuates in the range of +/− 10% or less at the position of the turn-
図3は、本発明の原理説明図である。
図3(A)は、燃速増大部材20(この場合、銀線)が推進薬14の中央に位置する場合である。また、図中に示す細線の破線は、端面燃焼の単位燃焼距離毎の燃焼面を模式的に示している。
燃速増大部材20は、熱伝導率が高くかつ高融点の金属からなるので、燃速増大部材20に接触する部分の推進薬14は、燃速増大部材20からの伝熱により早期に加熱されるため、これと接触する推進薬14の燃焼速度を高めることができる。
銀線、銀箔、銀網は、上述したように、これらと接触する推進薬14の燃焼速度を約5倍に高める機能を有する。以下、燃焼速度の増加倍率を「燃速倍率」と呼ぶ。
この例では、燃速増大部材20(銀線)に接触する部分の燃焼が早まるため、燃焼面は銀線に沿って燃焼方向に山形となる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of the present invention.
FIG. 3A shows a case where the fuel speed increasing member 20 (in this case, a silver wire) is located at the center of the
Since the fuel
As described above, the silver wire, the silver foil, and the silver net have a function of increasing the burning rate of the
In this example, since the combustion of the part which contacts the fuel speed increase member 20 (silver wire) is accelerated, the combustion surface has a mountain shape in the combustion direction along the silver wire.
図3(B)は、燃速増大部材20(この場合、銀膜)が推進薬14の外面に位置する場合である。
この例では、燃速増大部材20(銀膜)に接触する部分の燃焼が早まるため、燃焼面は燃焼方向にV形となる。
FIG. 3B shows a case where the fuel speed increasing member 20 (in this case, a silver film) is located on the outer surface of the
In this example, the combustion surface is V-shaped in the combustion direction because the portion in contact with the fuel speed increasing member 20 (silver film) burns faster.
図3(C)は、燃焼増大部材が上半分のみに位置し、下半分にはない場合の図であり、図3(D)は図3(C)の右側部分を下向きに曲げた燃焼器の端面形状に適用した図である。
図3(C)(D)から、図1の折り返し部17における燃焼面の変化を予測することができる。
ただし、図3(C)(D)の形状のままでは、折り返し部17において、端面燃焼の燃焼面積が異常に上昇するため、それを抑制すべく推進薬外径を調整する必要がある。
なおこの調整のための、端部外板16aの形状に関しては、後述する。
FIG. 3C is a view when the combustion increasing member is located only in the upper half and not in the lower half, and FIG. 3D is a combustor in which the right side portion of FIG. 3C is bent downward. It is the figure applied to the end surface shape.
From FIGS. 3C and 3D, it is possible to predict the change of the combustion surface in the folded
However, if the shape of FIGS. 3C and 3D is used as it is, the combustion area of end face combustion rises abnormally in the folded-
The shape of the end
図4は、本発明の折り返し部の第1実施形態を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing a first embodiment of the folded portion of the present invention.
この図において、(A)は折り返し部17における燃焼面の変化を示す図、(B)は、折り返し部17における燃焼面積の変化を示す図である。
In this figure, (A) is a figure which shows the change of the combustion surface in the folding | returning
図4は、折り返し部17の端部外板16aが軸線に対して30°と60°の角度で2段に傾斜し、折り返し部17の軸長さが10cmの場合である。
なお燃速増大部材20は、端部外板16aとその内側に連続する隔壁16の内面に沿って設けられ、燃速増大部材20の燃速倍率は5を想定している。
図4(A)に示す細線の破線は、端面燃焼の単位燃焼距離(0.5cm)毎の燃焼面を模式的に示している。また図中に0〜11の数字で示す円部は、燃速増大部材20によって燃速倍率5で燃焼する燃焼面の先端を示している。
図4(B)から、この例では、折り返し部17における燃焼面積は、最大約1500cm2に達することがわかる。
FIG. 4 shows a case where the end
The fuel
The thin broken line shown in FIG. 4A schematically shows the combustion surface for each unit combustion distance (0.5 cm) of end surface combustion. In addition, the circles indicated by the
From FIG. 4 (B), it can be seen that in this example, the combustion area in the folded
図5は、折り返し部17の端部外板16aが軸線に対して50°の角度で傾斜し、折り返し部17の軸長さが8cmの場合である。
その他の構成は図4と同様である。
図5(B)から、この例では、折り返し部17における燃焼面積の変動は、約1000cm2+/−10%の範囲に収まることがわかる。
なお、上述した図1は、図5の場合に相当する。
FIG. 5 shows a case where the end portion
Other configurations are the same as those in FIG.
From FIG. 5 (B), it can be seen that in this example, the variation of the combustion area in the folded
1 described above corresponds to the case of FIG.
上述した実施形態から燃焼倍率が5倍の時には、図5のように、折り返し部17の端部外板16aが軸線に対してなす角度は、50°が最も好ましく、折り返し部17の軸長さは6.4cm〜8cmが最も好ましい。
またこの場合に折り返し部17における燃焼面積は、約1000cm2+/−10%の範囲にすることができることがわかる。
なお、本発明はこれらの構成に限定されず、折り返し部17における燃焼面積がほぼ一定となるように端部外板16aの形状を決定するのがよい。
When the combustion magnification is 5 times from the above-described embodiment, as shown in FIG. 5, the angle formed by the end
Further, in this case, it can be seen that the combustion area in the folded
In addition, this invention is not limited to these structures, It is good to determine the shape of the edge part outer plate |
図6は、本発明の具体例を示す図である。この図は燃焼器の平行壁面と端部壁面(右側)の断面を示している。以下、この図を用いて、燃速増大部材の取付手段を説明する。
燃速増大部材(例えば銀線)に沿う推進薬の燃焼速度(燃速)が増大する理由は、燃焼火炎の熱が金属を介して推進薬に速く伝わることによる。そのため、銀線と推進薬間には接着層が介在しない方が燃速倍率は大きく、品質的にも安定する。
FIG. 6 is a diagram showing a specific example of the present invention. This figure has shown the cross section of the parallel wall surface and end part wall surface (right side) of a combustor. Hereinafter, the means for attaching the fuel speed increasing member will be described with reference to FIG.
The reason for increasing the combustion rate (fuel rate) of the propellant along the fuel speed increasing member (for example, silver wire) is that the heat of the combustion flame is quickly transmitted to the propellant through the metal. Therefore, if the adhesive layer is not interposed between the silver wire and the propellant, the fuel speed magnification is large and the quality is stable.
図6(A)において、端部外板16aの内面に熱伝導率が低くかつ耐熱性が高いインシュレーション21を有し、燃速増大部材20(銀線や網)はインシュレーション21の内面に直接貼り付け、その内面に推進薬14が充填されている。
銀膜の場合は、インシュレーション21とは接着剤でしっかり接着できるが、推進薬14に接着剤なしで高強度に接着するのは困難である。
しかし、銀線又は銀網の場合は、これらをインシュレーション21の上に置くとき、インシュレーション表面の接着剤が硬質で線又は網を覆うことがないならば、推進薬14を流し込むことにより、インシュレーション21と推進薬14との接着を確実に行うことができる。なお、銀線又は銀網の部分的な固定は必要である。
6A, the inner surface of the end
In the case of a silver film, it can be firmly adhered to the
However, in the case of silver wires or silver nets, if they are placed on the
図6(B)において、燃速増大部材20(銀線や網)はインシュレーション21の内面に浮かして設けられ、その内側に推進薬14が充填されている。
このように、インシュレーション表面の接着剤が粘液状である場合は、銀網をインシュレーション21から浮かして張った上に推進薬14を流し込むことができる。
In FIG. 6 (B), the fuel speed increasing member 20 (silver wire or net) floats on the inner surface of the
Thus, when the adhesive on the insulation surface is a viscous liquid, the
図6(C)において、インシュレーション21の内面に、燃速増大部材20入りの推進薬からなる薄いガス発生膜22が貼付けられ、その内面に推進薬14が充填されている。
すなわちこの例では、予め、銀線又は銀膜入りの薄い推進薬をガス発生膜22として製作しておき、それを燃速増大部のインシュレーション21に貼り付け、その後推進薬14を流し込む。
In FIG. 6C, a thin
That is, in this example, a thin propellant containing a silver wire or a silver film is manufactured in advance as the
図6(D)において、燃速増大部材は、推進薬14よりも高い燃焼速度を有する高燃速推進薬23であり、この高燃速推進薬23はインシュレーション21の内面に直接貼付けられ、その内面に推進薬14が充填されている。
すなわち、高燃速推進薬23を燃速増大部のインシュレーション21に貼り付け、その後推進薬を流し込む。この高燃速推進薬は、接着性が良いことと燃速が速いことだけが条件であり推進性能は問わない。
In FIG. 6 (D), the fuel speed increasing member is a high
That is, the high
図7は、本発明の燃焼器の具体例を示す図である。
図1の例では、隔壁16と閉鎖板19を、複数のアーム15で燃焼器12の内壁から間隔を隔てて固定しているが、図7(A)に示すように、中央パイプ24で隔壁16と閉鎖板19を燃焼器12に固定し、中央パイプ24の両側から発生ガスを取り出してもよい。
この形態では、内側の推進薬は中央パイプ24により支持されるため、図1のようなアームは不要となり、かつ、隔壁の材料はゴム等の柔軟な材料のみを用いることが可能となる。
FIG. 7 is a view showing a specific example of the combustor of the present invention.
In the example of FIG. 1, the
In this embodiment, since the inner propellant is supported by the
また、図7(B)において、隔壁16の内面又は外面に、熱伝導率が低くかつ耐熱性が高いインシュレーション21を有し、折り返し部以外において、インシュレーション21の表面に耐熱性かつ可撓性のリリーフブーツ25を有する。
すなわち、燃焼器12の内側にリリーフブーツを取り付ける通常の形態以外に、隔壁16(例えば、CFRP等の硬い芯材)の内外周にインシュレーション21+リリーフブーツ25を取り付け、推進薬の亀裂を防止するのがよい。
7B, the inner surface or the outer surface of the
That is, in addition to the usual form in which the relief boot is attached to the inside of the
また、図7(C)において、燃焼器12は、内部に推進薬14を直接充填できるように、軸方向一端(又は両端)が着脱可能に構成されている。
この構成により、軸方向一端を外して推進薬14を流し込み、最後に内側推進薬の端部に閉鎖板を施工することができる。
In FIG. 7C, the
With this configuration, one end in the axial direction is removed and the
図8は、外側の推進薬から内側の推進薬に折り返す場合における隔壁の固定方法の実施例である。この図において、(A)は図7(A)と同様の縦断面図、(B)は図8(A)のB−B矢視図である。
この例では、内側の推進薬ブロックの端面を図のようにモータケースに固定する。ノズル12aはモータ周辺に配置する。本モータをガス発生器として用いる場合にはノズル12aは1つで良いが、推進装置とする場合には必要により周囲に複数(この例では4つ)のノズルを設ける。
FIG. 8 shows an embodiment of a method for fixing the partition wall when the outer propellant is folded back to the inner propellant. In this figure, (A) is a longitudinal sectional view similar to FIG. 7 (A), and (B) is a view taken along arrow BB in FIG. 8 (A).
In this example, the end face of the inner propellant block is fixed to the motor case as shown. The
上述した本発明の端面燃焼型ガス発生装置は、以下の特徴を有する。
(1) 推進薬14に内孔を持たない充填密度の高いガス発生装置(モータ)であり、推進薬は図1の例では外層と内層に分かれている。
(2) 燃焼形態は、図1の例では初めに外層の推進薬を端面燃焼方式で燃焼させ、燃焼面が外層端部に達したら、燃焼面が自動的に折り返されて、内層の推進薬を端面から燃焼させる。
(3) 燃焼面の折り返し部17には外層推進薬の外周に銀膜(又は銀網)が貼ってあり、銀膜との接触部において推進薬の燃焼速度がベース燃焼速度より高く(例えば約5倍)なる性質を利用して燃焼面を折り返す。
(4) 図5の例で、折り返し点における燃焼面積の変動は+/−10%以下にすることができ、折り返し前後の圧力(燃焼面積)はほぼ一定となるように構成される。
(5) 銀の代わりに銅、タングステン等の他の高い熱伝導率かつ高融点の金属を使ってもよい。
また、金属膜の代わりに金属網を用いても同様の効果がある。
網は曲面形状の推進薬またはインシュレーション表面に貼り付けやすいメリットがある。
また、金属膜の代わりに性能は低くても高い燃焼速度となる推進薬を用いることも可能である。
折り返し点を複数設ける多段折り返しモータも設計可能である。
(6) 本発明のガス発生装置(モータ)は、外層推進薬と内層推進薬の境界をリリーフブーツとして直充填で製造することができる。
The above-described end face combustion type gas generator of the present invention has the following characteristics.
(1) The
(2) As for the combustion mode, in the example of FIG. 1, the outer layer propellant is first burned by the end face combustion method, and when the combustion surface reaches the outer layer end, the combustion surface is automatically turned back to the inner layer propellant. Is burned from the end face.
(3) A silver film (or silver net) is stuck on the outer periphery of the outer layer propellant on the folded
(4) In the example of FIG. 5, the variation of the combustion area at the turn-back point can be +/− 10% or less, and the pressure before and after the turn-back (combustion area) is configured to be substantially constant.
(5) Instead of silver, other high heat conductivity and high melting point metals such as copper and tungsten may be used.
Further, the same effect can be obtained by using a metal net instead of the metal film.
The net has the merit that it can be easily attached to a curved shape propellant or insulation surface.
Further, instead of the metal film, it is possible to use a propellant that has a high combustion speed even if the performance is low.
A multi-stage folding motor having a plurality of folding points can also be designed.
(6) The gas generator (motor) of the present invention can be manufactured by direct filling with the boundary between the outer layer propellant and the inner layer propellant as a relief boot.
上述したように、本発明の構成によれば、推進薬14が中空円筒形の燃焼器12の内部に同心かつ複数層に内部断面に大きな空間を有することなく密に充填され、隔壁16が推進薬の複数層を互いに分離しかつ軸方向端部の折り返し部17のみで接続するので、折り返し部を介して最外層から順次推進薬を端面燃焼させることができ、全長を増すことなく燃焼時間を大幅に延長することができる。
As described above, according to the configuration of the present invention, the
また、推進薬14の各層の断面積が等しいので、各層における燃焼面積の変動が少ない。
Moreover, since the cross-sectional area of each layer of the
また、本発明の好ましい実施形態によれば、折り返し部17は、内側と外側の推進薬の端部を連続的に囲む端部外板16aと、端部外板の内面に沿って設けられ推進薬の燃焼速度を高める燃速増大部材20とからなり、端部外板の形状は、折り返し部における燃焼面積がほぼ一定となるように構成されているので、折り返し部における燃焼面積の変動も少なく、燃焼時間全体にわたり安定したガス量を発生することができる。
Further, according to a preferred embodiment of the present invention, the folded
また、外周部分に燃焼速度を高める燃速増大部材を設けることで、外層から内層への折り返し部分において燃焼面積を同じくすることを推進薬の形状で簡単に達成できる。 Further, by providing a fuel speed increasing member for increasing the combustion speed in the outer peripheral portion, it is possible to easily achieve the same combustion area in the folded portion from the outer layer to the inner layer in the shape of the propellant.
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、推進薬14が中空円筒形の燃焼器12の内部に同心かつ複数層に隙間なく充填されるので、ガス発生剤(推進薬)の充填率が高い。
Furthermore, according to a preferred embodiment of the present invention, the
また、隔壁16の内面又は外面にインシュレーション21とリリーフブーツ25を有し、かつ燃焼器12は軸方向一端又は両端が着脱可能に構成されているので、内部に推進薬を直接充填でき、その充填が容易である。
Further, since the
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified without departing from the gist of the present invention.
10 端面燃焼型ガス発生装置、
12 燃焼器、12a ノズル、12b 連結部、
推進薬14、露出端面14a、端面14b、
15 アーム、16 隔壁、16a 端部外板、
17 折り返し部、18 イグナイター(点火器)、19 閉鎖板、
20 燃速増大部材(線材、箔、網部材、高燃速推進薬)、
21 インシュレーション、22 ガス発生膜、
23 高燃速推進薬、24 中央パイプ、25 リリーフブーツ
10 end face combustion type gas generator,
12 combustor, 12a nozzle, 12b connecting part,
15 arm, 16 partition, 16a end skin,
17 Folding part, 18 igniter (igniter), 19 closing plate,
20 Fuel speed increasing member (wire, foil, mesh member, high fuel speed propellant),
21 insulation, 22 gas generating membrane,
23 high fuel propellant, 24 center pipe, 25 relief boots
Claims (9)
該燃焼器内に同心かつ複数層に内部断面に大きな空間を有することなく密に充填され各層の断面積が等しい推進薬と、
前記複数層を互いに分離しかつ軸方向端部の折り返し部のみで接続する隔壁とを備え、
前記折り返し部は、内側と外側の推進薬の端部を連続的に囲む端部外板と、該端部外板の内面に沿って設けられ推進薬の燃焼速度を高める燃速増大部材とからなり、
前記推進薬は、折り返し部を介して最外層から順次端面燃焼する、ことを特徴とする端面燃焼型ガス発生装置。 A hollow cylindrical combustor;
A propellant that is concentrically filled in the combustor and is packed densely without having a large space in the internal cross section, and the cross-sectional area of each layer is equal;
A partition wall that separates the plurality of layers from each other and is connected only by a folded portion at an axial end,
The folded portion includes an end skin that continuously surrounds the end portions of the inner and outer propellants, and a fuel speed increasing member that is provided along the inner surface of the end shell and increases the combustion speed of the propellant. Become
The propellant is subjected to end face combustion sequentially from the outermost layer through a turn-up portion, and is an end face combustion type gas generator.
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