JP5372942B2 - 内燃エンジンによるロケットエンジン用ポンプの作動装置及びその方法 - Google Patents
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Description
推進剤が燃焼室に貯蔵される固体推進;と、
推進剤を1種、2種、さらにはそれ以上使用できるが、貯蔵タンクの推進剤を燃焼室に移動しなければならない液体推進;と、
液体推進剤と固体推進剤を使用し、液体推進剤を、固体推進剤が貯蔵される燃焼室に移動しなければならないハイブリッド推進;とである。
−ロケットエンジンが点火され、かつ内燃エンジンに結合されたポンプが冷却される高度で、前記少なくとも1つの装置の内燃エンジンを始動する工程と、
−内燃エンジンの公称動作速度の上昇に並行してロケットエンジンの推進剤タンクの弁を開放する工程と、
−推進剤タンクの圧力によってポンプをプライミングし、かつロケットエンジンへの燃料供給を開始する工程と、
−ポンプを駆動する内燃エンジンの回転速度の調節によってポンプ流量を調節すること
を含むことを特徴とする方法をも提供する。
−遠心タービンの火工術的始動によって生じる機械的衝撃を回避した、遠心ポンプの漸進的始動、
−ポンプの冷却サイクルの制御、
−ターボポンプは一般的に単一の回転速度しか可能でないが、特にロケットエンジンの始動時に必要な速度に応じてポンプ出口の流量及び圧力を変化させることが可能になる、エンジンの回転速度の微細な、かつ容易に変化可能な調節、
−燃料ポンプと酸化剤ポンプを別々に作動させ、それにより回路内の充填損失差を考慮に入れるために、混合気の比率を変化させ、推進剤流量を別々に調整することを可能にすることが可能なこと。実際、低温推進剤の場合、酸化剤、例えば水素又はメタンが、ノズルを冷却するためにしばしば使用される。この使用には、エンジン入口において燃料/酸化剤の圧力が異なる必要がある。最適動作点の調節は、これらの圧力が、単一の遠心タービンによって作動される遠心ポンプによって与えられるときは難しい。
−圧縮タンク及び減圧弁による空気又は酸化ガスの直接供給を実現する、
−ポンプをエンジンシャフトに結合する、
−特にエンジン及び加速器の物理的配向を考慮するように燃料供給を調節する、
−外部環境(約−50℃)及び外気の相対的不在を考慮するように冷却回路を構成する。
−単位質量166kg、
−80秒の動作に対する空気消費量:120kg、
−燃料(灯油)消費量:6〜7kg。
2 燃料供給ポンプ
2a、2b ポンプ
3 推進剤タンク
4 燃料タンク
5 酸化剤タンク
6 減圧弁
7 スタータ
8、9 制御手段
10 弁
11 冷却回路
12 熱交換器
14 供給ライン
15 送出ライン
16 ロケットエンジン
20 シャフト
21 クラッチ
Claims (13)
- 宇宙船のロケットエンジン(16)のポンプ(2)作動装置において、酸化剤、空気/炭化水素系の混合気により作動する空気吸込み式内燃エンジン(1、1a、1b)を備え、酸化剤及び燃料の供給が、前記ロケットエンジンの推進剤タンク(3)から分離したタンク及び回路によって行われ、
前記内燃エンジンに必要な前記酸化剤が、減圧弁によって前記内燃エンジンに連結された加圧タンク内に含まれることを特徴とする装置。 - 前記酸化剤が、酸素濃縮空気からなることを特徴とする請求項1に記載の宇宙船のロケットエンジンのポンプ(2)作動装置。
- 前記酸化剤が、窒素ガス濃縮空気からなることを特徴とする請求項1に記載の宇宙船のロケットエンジンのポンプ(2)作動装置。
- 前記燃料が、液体炭化水素であることを特徴とする請求項1に記載の宇宙船のロケットエンジンのポンプ(2)作動装置。
- 前記燃料が、灯油であることを特徴とする請求項1に記載の宇宙船のロケットエンジンのポンプ(2)作動装置。
- 燃料が、ガソリンであることを特徴とする請求項1に記載の宇宙船のロケットエンジンのポンプ(2)作動装置。
- 前記内燃エンジンが、ピストンエンジンであることを特徴とする請求項1に記載の宇宙船のロケットエンジンのポンプ(2)作動装置。
- 前記内燃エンジンが、軸流タービン圧縮機エンジンであることを特徴とする請求項1に記載の宇宙船のロケットエンジンのポンプ(2)作動装置。
- 前記軸流タービン圧縮機エンジンが、ヘリコプタのエンジンであることを特徴とする請求項8に記載の宇宙船のロケットエンジンのポンプ(2)作動装置。
- 前記内燃エンジン用の電気スタータ(7)を含むことを特徴とする請求項1に記載のロケットエンジンの燃料供給ポンプ作動装置。
- 前記内燃エンジンが、ロケットエンジンの推進剤供給ライン(14)に設置された熱交換器(12)によって閉回路として作動する冷却回路を含むことを特徴とする請求項1に記載のロケットエンジンの燃料供給ポンプ作動装置。
- ロケットエンジンの燃料供給装置において、
−各々が請求項1から11のいずれか一項に記載の作動装置によって作動される少なくとも2基のポンプと、
−前記ポンプの回転速度を個別に調節するように、前記ポンプを駆動する内燃エンジンの動作パラメータを個別に変化させるように構成された、前記内燃エンジンの制御手段(8、9)と
を含むことを特徴とするロケットエンジンの燃料供給装置。 - 請求項1から11のいずれか一項に記載の少なくとも1つの装置によって作動されるポンプ(2)によるロケットエンジンの起動及び燃料供給方法において、
−ロケットエンジンが点火され、かつ内燃エンジン(1)に結合されたポンプ(2)が冷却される高度で、前記少なくとも1つの装置の内燃エンジン(1)を始動する工程と、
−内燃エンジン(1)の公称動作速度の上昇に並行してロケットエンジンの推進剤タンク(3)の弁(10)を開放する工程と、
−推進剤タンク(3)の圧力によってポンプ(2)をプライミングし、かつロケットエンジンへの燃料供給を開始する工程と、
−ポンプを駆動する内燃エンジン(1)の回転速度の調節(8、9)によってポンプ流量を調節すること
を含むことを特徴とするロケットエンジンの起動及び燃料供給方法。
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