JP6481978B2 - 燃焼室の冷却機構、冷却機構を備えるロケットエンジン、及び、冷却機構の製造方法 - Google Patents
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Description
図3B、図3C、図5B、図5C、図6A、図7A、図8A、図9、図10、図13A等に示されるように、第1流路の長手方向に沿う軸を「X軸」と定義する。また、第1流路に沿って、冷却媒体が流れる方向を「+X方向」と定義し、+X方向と反対の方向を「−X方向」と定義する。+X方向または−X方向のどちらか一方であり、かつ、+X方向であるのか−X方向であるのかが重要でない時には、単に、「X方向」という。図3A、図3B、図5A、図5B、図6A、図7A、図13Aに示されるように、X軸に垂直な軸であって、かつ、燃焼室から遠ざかる方向に沿う軸を「Z軸」と定義する。Z軸において、燃焼室から遠ざかる方向を「+Z方向」、燃焼室に近づく方向を「−Z方向」と定義する。X軸に垂直、かつ、Z軸に垂直な軸を「Y軸」と定義する。また、Z軸をX軸に向かって回転させる時、右ネジの進む方向を「+Y方向」と定義し、+Y方向と反対の方向を「−Y方向」と定義する。なお、第1流路の長手方向が変化する場合、X軸は、第1流路の局所部分に対応して定義される軸である。また、燃焼室から遠ざかる方向が変化する場合、Z軸は、第1流路の局所部分に対応して定義される軸である。
「第1方向」は、「+X方向」を意味する。「第2方向」は、「+Y方向」または「−Y方向」を意味する。「第3方向」は、「+Z方向」を意味する。
図1乃至図4を参照して、冷却機構の概要について説明する。図1は、冷却機構が適用されるロケットエンジンの概略斜視図である。図2Aおよび図2Bは、面Aにおける図1の断面図である。図3Aは、冷却機構の一部を示す概略斜視図である。図3Bは、冷却機構の一部を示す概略斜視図であり、上壁を省略して記載した図である。図3Cは、図3Bに記載された冷却機構の一部の平面図であり、上壁を省略して記載した図である。図4は、底壁温度の温度分布を模式的に示すグラフである。
図5A乃至図5Gを参照して、衝突壁面の変形例について説明する。図5Aは、冷却機構の一部を示す概略斜視図である。図5Bは、冷却機構の一部を示す概略斜視図であり、上壁を省略して記載した図である。図5Cは、図5Bに記載された冷却機構の一部の平面図であり、上壁を省略して記載した図である。図5Dは、底壁温度の温度分布を模式的に示すグラフである。図5Eは、オフセット距離について説明するための図である。図5Fおよび図5Gは、第1衝突壁面と第2衝突壁面との間のX方向に沿った距離について説明するための図である。
図5Bは、冷却機構の一部を示す概略斜視図であり、図5Aに記載の上壁30を省略して記載した図である。図5Bには、第1の冷却流路40−1の形状と、第2の冷却流路40−2の形状と、第3の冷却流路40−3の形状とが等しい例が記載されている。第2の冷却流路40−2を仮想的に−Y方向に平行移動すると、第1の冷却流路40−1と一致させることができ、第3の冷却流路40−3を仮想的に−Y方向に平行移動すると、第1の冷却流路40−1と一致させることができる。このため、ここでは、第1の冷却流路40−1のみについて説明することとする。第1の冷却流路40−1は、燃焼室4に接する底壁22と、上壁(図5Bには、図示されず。)との間に配置される冷却流路である。
図5Eを参照して、オフセット距離について説明する。図5Eは、図5Bに記載された冷却機構の一部の平面図であり、上壁を省略して記載した図である。
図5Fおよび図5Gは、第1衝突壁面72’と第2衝突壁面74’との間のX方向に沿った距離について説明するための図である。
図6A乃至図6Cを参照して、衝突壁面の変形例について説明する。図6A乃至図6Cに記載の例では、図5A乃至図5Gの例と比較して、第1衝突壁面72’’の形状と第2衝突壁面74’’の形状が異なっている。図6A乃至図6Cに記載の例におけるその他の構成要素については、図5A乃至図5Gに記載の例と同様である。
図6Bおよび図6Cは、第1衝突壁面と第2衝突壁面との間のX方向に沿った距離について説明するための図である。
図7Aおよび図7Bを参照して、衝突壁面の変形例について説明する。図7Aおよび図7Bに記載の例では、図6A乃至図6Cに記載の例と比較して、第1衝突壁面72’’’の形状が異なっている。図7A乃至図7Bに記載の例におけるその他の構成要素については、図6A乃至図6Cに記載の例と同様である。
図8Aには、第2流路60の下流側に配置された第3流路80が記載されている。図8Aは、冷却機構の一部の平面図であり、上壁を省略して記載した図である。
図10を参照して、冷却流路の変形例について説明する。図10は、冷却機構の一部の平面図であり、上壁を省略して記載した図である。冷却機構10は、第1の冷却流路40−1、第2の冷却流路40−2、第3の冷却流路40−3を含む複数の冷却流路40を備える。なお、図10において、第1の冷却流路40−1、第2の冷却流路40−2、第3の冷却流路40−3以外の冷却流路については、図面の複雑化を避けるために、記載が省略されている。すなわち、実際には、第1の冷却流路40−1の−Y方向側には側壁を介して冷却流路が設けられ、第3の冷却流路40−3の+Y方向側には側壁を介して冷却流路が設けられているが、これらの流路の記載は省略されている。
図11乃至図19を参照して、冷却機構の製造工程について説明する。図11は、冷却機構の製造工程を説明するフローチャートである。
2 :燃焼器
2’ :燃焼器
3 :ノズル
4 :燃焼室
10 :冷却機構
20 :第1部材
21 :壁
22 :底壁
23 :底面
25 :上面
26 :側壁
30 :上壁
31 :底面
40 :冷却流路
40−1 :第1の冷却流路
40−2 :第2の冷却流路
40−3 :第3の冷却流路
50 :第1流路
50−1 :第1流路
50−2 :第4流路
50−3 :第7流路
51 :第1溝
56 :第1側壁
58 :第2側壁
60 :第2流路
60−1 :第2流路
60−2 :第5流路
60−3 :第8流路
61 :第2溝
66 :第1側壁
68 :第2側壁
70 :接続部分(第1接続部分)
70−1 :第1接続部分
70−2 :第3接続部分
70−3 :第5接続部分
72 :第1衝突壁面
72’ :第1衝突壁面
72’’ :第1衝突壁面
72’’’ :第1衝突壁面
72−1 :第1衝突壁面
72−2 :第1衝突壁面
72−3 :第1衝突壁面
74 :第2衝突壁面
74’ :第2衝突壁面
74’’ :第2衝突壁面
74’’’ :第2衝突壁面
74−1 :第2衝突壁面
74−2 :第2衝突壁面
74−3 :第2衝突壁面
76 :第1側壁
78 :第2側壁
80 :第3流路
80−1 :第3流路
80−2 :第6流路
80−3 :第9流路
86 :第1側壁
88 :第2側壁
90 :第2接続部分
90−1 :第2接続部分
90−2 :第4接続部分
90−3 :第6接続部分
92 :第3衝突壁面
92−1 :第1衝突壁面
92−2 :第1衝突壁面
92−3 :第1衝突壁面
94 :第4衝突壁面
94−1 :第2衝突壁面
94−2 :第2衝突壁面
94−3 :第2衝突壁面
96 :第1側壁
98 :第2側壁
100 :回転刃
110 :支持部材
B1 :第1境界面
B2 :第2境界面
B3 :第3境界面
B4 :第4境界面
B5 :第5境界面
B6 :第6境界面
B7 :第7境界面
B8 :第8境界面
B9 :第9境界面
B10 :第10境界面
B11 :第11境界面
B12 :第12境界面
OF :オフセット距離
Claims (12)
- 燃焼室に接する底壁と、
上壁と、
前記底壁と前記上壁との間に配置される冷却流路と
を具備し、
前記冷却流路は、
前記底壁に沿って配置され、第1方向に延びる第1流路と、
前記底壁に沿って配置され、前記第1方向に延びる第2流路と、
前記第1流路と前記第2流路とに接続される第1接続部分と
を備え、
前記第1流路の長手方向中心軸と前記第2流路の長手方向中心軸とは、前記第1方向に垂直、かつ、前記底壁に沿う方向である第2方向に、互いに離間しており、
前記第2流路は、前記第1接続部分の前記第1方向側に接続され、
前記第1流路は、前記第1接続部分の前記第1方向と反対方向側に接続され、
前記第1接続部分の第1方向側の端部には、前記第1接続部分を前記第1方向に向かって流れる冷却媒体の一部が衝突する第1衝突壁面が配置され、
前記第1衝突壁面は、前記第1方向に向かうにつれて前記底壁からの距離が遠くなる面を有し、
前記第1接続部分の前記第1方向と反対方向側の端部には、前記第1接続部分を前記第1方向と反対方向に向かって流れる冷却媒体の一部が衝突する第2衝突壁面が配置され、
前記第2衝突壁面は、前記第1方向に向かうにつれて前記底壁からの距離が近くなる面を有する
燃焼室の冷却機構。 - 前記第1流路の長手方向中心軸と前記第2流路の長手方向中心軸との間の離間距離は、前記第1流路の前記第2方向に沿った幅よりも小さい
請求項1に記載の燃焼室の冷却機構。 - 前記第1衝突壁面の前記第2方向に垂直な断面は、曲線形状を有する
請求項1又は2に記載の燃焼室の冷却機構。 - 前記第2衝突壁面の前記第2方向に垂直な断面は、曲線形状を有する
請求項1又は2に記載の燃焼室の冷却機構。 - 前記第2衝突壁面の下端が、前記第1衝突壁面の下端よりも、前記第1方向側に位置する
請求項1又は2に記載の燃焼室の冷却機構。 - 前記第1流路の前記第1方向に垂直な流路断面積は、前記第1接続部分の前記第1方向に垂直な流路断面積と等しく、
前記第2流路の前記第1方向に垂直な流路断面積は、前記第1接続部分の前記第1方向に垂直な流路断面積と等しい
請求項1又は2に記載の燃焼室の冷却機構。 - 前記冷却流路は、
前記底壁に沿って配置され、前記第1方向に延びる第3流路と、
前記第2流路と前記第3流路とに接続される第2接続部分と
を備え、
前記第2流路の長手方向中心軸と前記第3流路の長手方向中心軸とは、前記第2方向に、互いに離間しており、
前記第3流路は、前記第2接続部分の前記第1方向側に接続され、
前記第2流路は、前記第2接続部分の前記第1方向と反対方向側に接続される
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の燃焼室の冷却機構。 - 燃焼室に接する底壁と、
上壁と、
前記底壁と前記上壁との間に配置される冷却流路と
を具備し、
前記冷却流路は、
前記底壁に沿って配置され、第1方向に延びる第1流路と、
前記底壁に沿って配置され、前記第1方向に延びる第2流路と、
前記第1流路と前記第2流路とに接続される第1接続部分と
を備え、
前記第1流路の長手方向中心軸と前記第2流路の長手方向中心軸とは、前記第1方向に垂直、かつ、前記底壁に沿う方向である第2方向に、互いに離間しており、
前記第2流路は、前記第1接続部分の前記第1方向側に接続され、
前記第1流路は、前記第1接続部分の前記第1方向と反対方向側に接続され、
前記冷却流路は、
前記底壁に沿って配置され、前記第1方向に延びる第4流路と、
前記底壁に沿って配置され、前記第1方向に延びる第5流路と、
前記第4流路と前記第5流路とに接続される第3接続部分と
を備え、
前記第5流路の長手方向中心軸と、前記第4流路の長手方向中心軸とは、前記第2方向に、互いに離間しており、
前記第5流路は、前記第3接続部分の前記第1方向側に接続され、
前記第4流路は、前記第3接続部分の前記第1方向と反対方向側に接続され、
前記第1流路と前記第4流路とは、互いに隣り合って配置され、
前記第2流路と前記第5流路とは、互いに隣り合って配置され、
前記第3接続部分の前記第1方向に沿った位置は、前記第1接続部分の前記第1方向に沿った位置とは異なる
燃焼室の冷却機構。 - 請求項1乃至8のいずれか一項に記載の冷却機構を備えるロケットエンジン。
- 冷却機構の製造方法であって、
底面と上面とを有する第1部材を準備する工程と、
回転刃を前記底面に沿って第1方向または前記第1方向と反対方向に移動させることにより、前記第1部材に前記第1方向に延びる第1溝を形成する工程と、
前記回転刃を前記底面に沿って前記第1方向または前記第1方向と反対方向に移動させることにより、前記第1部材に前記第1方向に延びる第2溝を形成する工程と、
前記第1溝と前記第2溝とを接続する第1接続部分を形成する工程と
を具備し、
前記第1接続部分を形成する工程は、
前記回転刃による切削により、前記第1接続部分の第1方向側の端部に、前記第1方向に向かうにつれて前記底面からの距離が遠くなる第1衝突壁面を形成する工程を備え、
前記第1接続部分を形成する工程は、
前記回転刃による切削により、前記第1接続部分の前記第1方向と反対方向側の端部に、前記第1方向に向かうにつれて前記底面からの距離が近くなる第2衝突壁面を形成する工程を備える
冷却機構の製造方法。 - 前記第1衝突壁面を形成する工程は、前記第1溝を形成する工程と、前記第2溝を形成する工程との間に実行される
請求項10に記載の冷却機構の製造方法。 - 前記第1衝突壁面を形成する工程は、前記第1溝を形成する工程、および、前記第2溝を形成する工程の前に実行される
請求項10に記載の冷却機構の製造方法。
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