JPH03130565A

JPH03130565A - 推進装置

Info

Publication number: JPH03130565A
Application number: JP1263973A
Authority: JP
Inventors: Kimikazu Akai; 赤井　公積
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-10-12
Filing date: 1989-10-12
Publication date: 1991-06-04

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的コ（産業の利用分野）この発明は、人工衛星等の宇宙航行体を地球周回軌道か
ら静止軌道に軌道投入する軌道変換や軌道保持等の軌道
制御に用いられる推進装置に関する。

（従来の技術）一般に、この種の推進装置は、ヒドラジン等の燃料と四
酸化二窒素等の酸化剤をヘリウムガス等の加圧剤を用い
てエンジンのインジェクタより燃焼室に噴射させること
により、その燃料と酸化剤が反応して高温のガスを発生
させ、そのガスの噴射力を利用して所望の推力を得て宇
宙航行体の軌道変換や軌道保持等の軌道を制御する。

第２図はこのような従来の推進装置を示すもので、ヘリ
ュームガス等の加圧剤を貯蓄してなる第１及び第２の加
圧剤貯蔵部１ａ、ｌｂの排出口にはノーマリクローズ式
の第１のスクイブ弁２ａが配管３を介して接続される。

この第１のスクイブ弁２ａの排出口にはフィルタ４ａ、
調圧弁５が配設される。そして、調圧弁５の排出口には
酸化剤を貯蓄してなる酸化剤貯蔵部６が逆止弁７ａ、遮
断弁８ａを介して接続されると共に、燃料を貯蓄してな
る燃料貯蔵部９が逆止弁７ｂ、遮断弁８ｂを介して接続
される。

このうち酸化剤貯蔵部６の排出口にはノーマリクローズ
式の第１のスクイブ弁２ｂ及びフィルタ４ｂが接続され
た後、複数の小推力エンジン１０の推進弁１０ａの一方
にそれぞれ遮断弁８Ｃを介して接続される。また、フィ
ルタ４ｂの出力側にはメインエンジン１１の推薬弁１１
ａの一方がノーマリオーブン式の第２のスクイブ弁１２
ａを介して接続される。

他方、燃料貯蔵部９の排出口には同様にノーマリクロー
ズ式の第１のスクイブ弁２ｃ及びフィルタ４ｃが接続さ
れた後、複数の上記小推力エンジン１０の推薬弁１０ａ
の他方にそれぞれ遮断弁８ｄを介して接続される。また
、フィルタ４Ｃの出力側には上記メインエンジン１１の
推薬弁１１ａの他方がノーマリオープン式の第２のスク
イブ弁１２ｂを介して接続される。これら第１及び第２
のスクイズ弁２ａ、２ｂ、２ｃ及び１２ａ。

１２ｂはメインエンジン１１及び小推力エンジン１０の
駆動系に応じて閉状態から開状態あるいは開状態から開
状態に１回だけ切換え制御されることにより、各駆動系
の安定した作動を実現する。

また、第１及び第２の加圧剤貯蔵部１ａ、ｌｂと第１の
スクイブ弁２　ａ　ｓ第１のスクイブ弁２ａと調圧弁５
、調圧弁５と酸化剤貯蔵部６及び燃料貯蔵部９、酸化剤
貯蔵部６と第１のスクイブ弁２ｂ、第１のスクイブ弁２
ｂとフィルタ４ｂ。

燃料貯蔵部９と第１のスクイブ弁２　Ｃ％第１のスクイ
ブ弁２Ｃとフィルタ４Ｃ間にそれぞれ注液弁１３が配設
される。この注液弁１３は、例えば第１及び第２の加圧
剤貯蔵部１ａ、ｌｂ、酸化剤貯蔵部６及び燃料貯蔵部９
の排出口側に配設された圧力検出センサ１４の検出値に
応じて、図示しない酸化剤供給源、燃料供給源からの酸
化剤、燃料を酸化剤貯蔵部６及び燃料貯蔵部９に供給し
たりする際に用いられる。

上記構成において、駆動開始時は、先ず第１のスクイブ
弁２ａ、２ｂ、２ｃの信号入力端に図示しない制御部か
らの電気信号が人力され、開状態に切換え制御される。

すると、第１及び第２の加圧剤貯蔵部１ａ、ｌｂの加圧
剤が調圧弁５を介して一定の圧力に調整された後、酸化
剤貯蔵部６及び燃料貯蔵部９に供給される。ここで、酸
化剤及び燃料が第２のスクイズ弁１２ａ、１２ｂを介し
てメインエンジン１１の推薬弁１１ａにそれぞれ供給さ
れ、ここにメインエンジン１１は、供給された酸化剤及
び燃料より、高温のガスを発生させ、該ガスを噴射させ
て推力を発生させ、図示しない宇宙航行体の軌道を制御
する。この際、小推力エンジン１０は、その各遮断弁８
ｃ、８ｄが閉状態に制御され、酸化剤及び燃料の供給が
停止されて駆動が停止される。

そして、メインエンジン１１による軌道変換等のミッシ
ョンが完了すると、第２のスクイズ弁１２ａ、１２ｂの
信号入力端に上記制御部（図示せず）からの電気信号が
人力され、該第２のスクイズ弁１２ａ、１２ｂが閉状態
に切換え制御され、メインエンジン１１は駆動停止され
る。同時に、遮断弁８ａ、８ｂが開状態から閉状態に切
換え制御されると共に、遮断弁８ｃ、８ｄが閉状態から
開状態に切換え制御され、酸化剤及び燃料が小推力エン
ジン１０の推薬弁１０ａに供給され、ブローダウンフェ
イズに切換えられる。これにより、小推力エンジン１０
は供給された酸化剤及び燃料より、高温のガスを発生さ
せて該ガスを噴射させ、ブローダウン状態で上記宇宙航
行体（図示せず）の軌道保持等の軌道を制御する。

ところが、上記推進装置では、１回のみ切換え操作が可
能な第１及び第２のスクイブ弁２ａ。

２ｂ、２ｃ及び１２ａ、１２ｂを用いてメインエンジン
駆動系と小推力エンジン駆動系を隔離して、各駆動系に
における安定した推力を得るように構成上、２つの駆動
系の駆動・停止の繰返し制御が困難なことにより、その
運用が非常に煩雑であるという問題を有していた。また
、これによると、メインエンジン駆動状態において、調
圧弁を用いて酸化剤系及び燃料系の圧力を一定値に保つ
調圧方式を採って、性能の安定化を図っている構成上、
エンジンの混合比や推力の動作点を繰返し可変調整する
ことが困難なため、エンジンのスロットリングができず
、高精度な推力制御が困難であるという問題を有してい
た。

（発明が解決しようとする課題）以上述べたように、従来の推進装置では、駆動・停止の
繰返し制御が困難であるために、運用が煩雑であると共
に、エンジンのスロットリングが困難で高精度な制御が
困難であるという問題を有していた。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、動作点
の繰返し可変調整を実現し得るようにして、運用の簡便
化と共に、高精度な推力制御を実現し得るようにした推
進装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）この発明は、加圧剤貯蔵部の加圧剤を酸化剤貯蔵部及び
燃料貯蔵部に供給して該酸化剤貯蔵部及び燃料貯蔵部を
加圧制御し、前記酸化剤貯蔵部の酸化剤及び燃料貯蔵部
の燃料をエンジン系に導いて該エンジン系を駆動制御し
て宇宙航行体の軌道を制御してなる推進装置において、
前記加圧剤貯蔵部と酸化剤貯蔵部間及び加圧剤貯蔵部と
燃料貯蔵部間に設けられる第１及び第２の遮断弁と、こ
の第１及び第２の遮断弁を開閉制御して前記酸化剤貯蔵
部及び燃料貯蔵部の各圧力を制御する制御手段とを備え
て構成したのである。

（作用）上記構成によれば、制御手段は酸化剤貯蔵部及び燃料貯
蔵部の圧力を調整制御して、エンジン系への酸化剤及び
燃料の供給量をそれぞれ適宜に制御することにより、混
合比を可変制御して推力を制御する。従って、酸化剤及
び燃料が消耗しない限り、エンジン系を所望の推力に可
変調整しながら制御することができる。

（実施例）以下、この発明の実施例について、図面を参照して詳細
に説明する。

第１図はこの発明の一実施例に係る推力装置を示すもの
で、図中２０ａ、２０ｂは第１及び第２の加圧剤貯蔵部
である。このうち第１の加圧剤貯蔵部２０ａの排出口に
は酸化剤制御用の第１の遮断弁２１ａがフィルタ２２ａ
を介して接続され、この第１の遮断弁２１ａの排出口に
は酸化剤貯蔵部２３が接続される。酸化剤貯蔵部２３の
排出口にはフィルタ２２ｂが接続され、このフィルタ２
２ｂの排出側にはエンジン系のメインエンジン２４の推
薬弁２４ａの一方に接続される。また、フィルタ２２ｂ
の排出側には遮断弁２５ａを介してエンジン系の複数の
小推力エンジン２６の推薬弁２６ａの一方に接続される
。さらに、酸化剤貯蔵部２３の排出口には圧力検出セン
サ２７ａが設けられ、この圧力検出センサ２７ａの出力
端は制御部２８の一方の入力端に接続される。そして、
この制御部２８の一方の出力端は第１の遮断弁２１ａの
信号入力端に接続される。

他方、第２の加圧剤貯蔵部２０ｂの排出口には燃料制御
用の第２の遮断弁２１ｂがフィルタ２２Ｃを介して接続
され、この第２の遮断弁２１ｂの排出口には燃料貯蔵部
２９が接続される。

燃料貯蔵部２９の排出口にはフィルタ２２ｄが接続され
、このフィルタ２２ｄの排出側には上記メインエンジン
２４の推薬弁２４ａの他方に接続される。また、フィル
タ２２ｄの排出側には遮断弁２５ｂを介して上記複数の
小推力エンジン２６の推薬弁２６ａの他方に接続される
。さらに、燃料貯蔵部２つの排出口には圧力検出センサ
２７ｂが設けられ、この圧力検出センサ２７ｂの出力端
は上記制御部２８の他方の入力端に接続される。

この制御部２８の他方の出力端は第２の遮断弁２１ｂの
信号入力端に接続される。

また、第１の加圧剤貯蔵部２１ａとフィルタ２２ａ、第
１の遮断弁２１ａと酸化剤貯蔵部２３、酸化剤貯蔵部２
３とフィルタ２２ｂ間及び第２の加圧剤貯蔵部２０ｂと
フィルタ２２Ｃ１第２の遮断弁２１ｂと燃料貯蔵部２９
、燃料貯蔵部２９とフィルタ２２ｄ間にはそれぞれ注排
弁３０が配設される。この注排弁３０は、例えば圧力検
出センサ２７ａ、２７ｂ及び第１及び第２の加圧剤貯蔵
部２０ａ、２０ｂの排出口側に設けられた圧力検出セン
サ３１ａ、３１ｂの検出値に応じて図示しない加圧剤供
給源、酸化剤供給源、燃料供給源からの加圧剤、酸化剤
、燃料を酸化剤貯蔵部２３、燃料貯蔵部２つに供給する
際に用いられる。

上記構成において、駆動開始時には、先ず第１及び第２
の遮断弁２１ａ、２１ｂが開状態に制御され、第１及び
第２の加圧剤貯蔵部２０ａ。

２０ｂからの加圧剤が酸化剤貯蔵部２３及び燃料貯蔵部
２９に供給される。ここで、圧力検出センサ２７ａ、２
７ｂがそれぞれ酸化剤貯蔵部２３及び燃料貯蔵部２つの
圧力を検出して、その検出信号を制御部２８に出力する
。ここで、制御部２８は、例えば予め定めである基準圧
力と入力した検出信号とより弁を開くか閉じるかを決定
し、この決定を信号として第１及び第２の遮断弁２１ａ
。

２１ｂに出力する。第１及び第２の遮断弁２１ａ。

２１ｂは入力した検出信号に応じて、弁が開閉制御され
、所定量の酸化剤及び燃料をメインエンジン２４の推薬
弁２４ａに供給すると共に、遮断弁２４ａ、２５ｂを介
して小推力エンジン２６の推薬弁２６ａに供給する。こ
こで、メインエンジン２４及び小推力エンジン２６は供
給された酸化剤及び燃料を噴射させて該酸化剤及び燃料
を反応させて高温のガスを発生させ、それぞれが所望の
推力を発生して、図示しない宇宙航行体の軌道を制御す
る。

なお、上記制御部２８は予め設定される基準圧力が、例
えば軌道変換及び軌道保持に応じ得るように、時間に対
して所望の推力を得る所望のパターンに設定され、この
パターンに対応して第１及び第２の遮断弁２１ａ、２１
ｂの弁の開閉を制御して酸化剤及び燃料の混合比を適宜
に設定し、メインエンジン２４及び小推力エンジン２６
で発生する推力を可変制御する。

このように、上記推力装置は、第１及び第２の加圧剤貯
蔵部２０ａ、２０ｂと酸化剤貯蔵部２３間及び第１及び
第２の加圧剤貯蔵部２０ａ。

２０ｂと燃料貯蔵部２９間に第１及び第２の遮断弁２１
ａ、２１ｂを設け、この第１及び第２の遮断弁２１ａ、
２１ｂの弁を開けるか閉じるかを酸化剤貯蔵部２３及び
燃料貯蔵ｇ５２９の各圧力に応じて制御するようにして
、酸化剤貯蔵部２３及び燃料貯蔵部２９の圧力を独立に
調整制御して、エンジン系への酸化剤及び燃料の供給量
をそれぞれ適宜に制御することにより、混合比を可変制
御して推力を制御するように構成した。これによれば、
酸化剤及び燃料が消耗しない限り、メインエンジン２４
及び小推力エンジン２６の双方の繰返し駆動制御が可能
となるために、従来のようにメインエンジン１１及び小
推力エンジン１０を切換式に駆動制御していたものに比
して可及的に取扱いの簡便化が図れる。また、これによ
れば、酸化剤貯蔵部２６及び燃料貯蔵部２９の圧力を独
立にそれぞれ調整制御する構成であることからメインエ
ンジン２４及び小推力エンジン２６の双方の高精度な推
力制御が可能となるために、可及的に軌道制御の容易化
が促進される。

なお、上記実施例では加圧剤貯蔵部を第１及び第２の加
圧剤貯蔵部２１ａ、２１ｂに分離して設けた場合で説明
したが、これに限ることなく、同一の加圧剤貯蔵部を用
いて酸化剤貯蔵部２３及び燃料貯蔵部２つを加圧制御す
るように構成することも可能で在る。

また、この発明は上記実施例に限ることなく、例えば酸
化剤貯蔵部２３及び燃料貯蔵部２９に貯蓄した酸化剤及
び燃料が消耗した状態で、例えば補助貯蔵部に貯蓄した
酸化剤及び燃料を、さらに注排弁３０を介して供給する
ように構成することも可能である。

さらに、上記実施例では、エンジン系をメインエンジン
２４と小推力エンジン２６ｓで構成したが、これに限る
ことなく、各種構成のエンジン系においても適用可能で
ある。

よって、この発明は上記実施例に限ることなく、その他
、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施
し得ることは勿論のことである。

［発明の効果ｊ以上詳述したように、この発明によれば、動作点の造返
し可変調整を実現し得るようにして、運用の簡便化と共
に、高精度な推力制御を実現し得るようにした推進装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る推力装置を示す構成
図、第２図は従来の推力装置を示す構成図である。２０ａ、２０ｂ・・・第１及び第２の加圧剤貯蔵部、２
１ａ、２１ｂ・・・第１及び第２の遮蔽弁、２２ａ、２
２ｂ、２２ｃ、２２ｄ−・・フィルタ、２３・・・酸化
剤貯蔵部、２４・・・メインエンジン、２４ａ・・・推
薬弁、２５ａ、２５ｂ・・・遮蔽弁、２６・・・小推力
エンジン、２６ａ・・・推薬弁、２７　ａ　、　　２７
　ｂ　、　　３１　ａ　、　　３　ｌ　ｂ　−・・圧力
検出センサ、２８・・・制御部、２つ・・・燃料貯蔵部
、３０・・・注排弁。

Claims

【特許請求の範囲】加圧剤貯蔵部の加圧剤を酸化剤貯蔵部及び燃料貯蔵部に
供給して該酸化剤貯蔵部及び燃料貯蔵部を加圧制御し、
前記酸化剤貯蔵部の酸化剤及び燃料貯蔵部の燃料をエン
ジン系に導いて該エンジン系を駆動制御して宇宙航行体
の軌道を制御してなる推進装置において、前記加圧剤貯蔵部と酸化剤貯蔵部間及び加圧剤貯蔵部と
燃料貯蔵部間に設けられる第１及び第２の遮断弁と、この第１及び第２の遮断弁を開閉制御して前記酸化剤貯
蔵部及び燃料貯蔵部の各圧力を制御する制御手段とを具
備したことを特徴とする推進装置。