JPH05213287A - 多様な送り出し流量を有する表面張力式タンク - Google Patents

多様な送り出し流量を有する表面張力式タンク

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JPH05213287A
JPH05213287A JP4218121A JP21812192A JPH05213287A JP H05213287 A JPH05213287 A JP H05213287A JP 4218121 A JP4218121 A JP 4218121A JP 21812192 A JP21812192 A JP 21812192A JP H05213287 A JPH05213287 A JP H05213287A
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JP
Japan
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liquid
compartment
tank
outlet
strainer
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JP4218121A
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English (en)
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Frederic Canedi
カネディ フレデリク
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Societe Europeenne de Propulsion SEP SA
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/40—Arrangements or adaptations of propulsion systems
    • B64G1/402—Propellant tanks; Feeding propellants
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/86187—Plural tanks or compartments connected for serial flow
    • Y10T137/86212—Plural compartments formed by baffles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Loading And Unloading Of Fuel Tanks Or Ships (AREA)
  • Pressure Vessels And Lids Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、宇宙船などの主要エンジンおよび
補助エンジンなどに液体推進剤を供給する表面張力式の
タンクを提供する。 【構成】 タンクは、少なくとも１つのストレーナが設
けられたダイアフラムで分離された異なる寸法の少なく
とも２つの区画室を含む共通のシェルを具備し、前記ス
トレーナは大きい区画室と小さい区画室とを連通する。
加圧気体供給オリフィスは大きい区画室に開口する。液
体排出装置は小さい区画室内に配置される。液体送り出
し手段は、主要エンジンによる主要加速度の方向とほぼ
同じ方向に沿って本質的に配置され、この方向に液体は
加速される。少なくとも１つのストレーナが設けられた
手段は、気体障壁を構成し、また大きい区画室に含まれ
る少なくとも実質的にわずかな液体を取り出し、小さい
区画室を介さずに液体送り出し手段に直接排出するよう
にし、タンクによって、最小の認可流量の約１００倍の
最大の液体の出口流量が得られるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は各受け器に合った種々の
流量でエンジンまたは他の液体受け器に供給するために
加圧された液体を貯蔵するための宇宙船または人工衛星
用のタンクに関し、特に無重力状態で、タンク内部に内
包される液体を或る特定の領域内に集めるために表面張
力によって生成される分離力を利用するタンクに関す
る。
【０００２】本発明は特に、多くの送出し流量をもつ表
面張力式タンクに関し、このタンクは主エンジンおよび
少くとも一つの補助受け器または補助エンジンに液体推
進剤を供給するために宇宙船または人工衛星内で微小重
力下で運転されるためのタンクであり、このタンクは、
寸法が異なる少くとも二つの区画室を収容する共通のシ
ェルを具備し、これら区画室は少くとも一つの第１のダ
イアフラムによって分離され、第１ダイアフラムには大
きな寸法の区画室と小さな寸法の区画室との間を連通さ
せる少くとも一つのストレーナが設けられ、更に、大き
な区画室に開口するようにシェルを介して設けられた加
圧気体供給オリフィスを具備し、更に、小さな区画室内
に配置された液体排出装置を具備し、液体がそれに沿っ
て加速されるように主エンジンによって付与される主加
速方向とほとんど異ならない方向に本質的に配置された
供給されるべき部材に液体を送出するための手段を具備
する。
【０００３】
【従来の技術】液体、特に推進剤を貯蔵するためのタン
クであって、その液体を使用する部材、特に無重力状態
で作動する人工衛星などの宇宙船内の推進エンジン、に
向けて液体が吐出されることを可能ならしめるために加
圧された不活性ガスがタンク内に噴射される、種々の形
式のタンクが公知である。
【０００４】このような適用分野においてはガスの無い
液体推進剤がエンジンに供給されることが特に重要であ
る。タンク内で加圧不活性ガスが初期容積の大部分を占
めていて比較的少量の液体が残っているときに、無重力
状態下でタンクの排液部の端部へ液体を集めることは特
に困難である。
【０００５】この問題を改善するために、無重力状態下
で作動するタンク内に設けられた液体排出装置が既に存
在している。これらの装置は、タンク内に内包される液
体がどこに位置しているかに拘らず、タンク内の液体を
無重力状態下でくみ出すことを可能ならしめる。これら
の装置は微小な重力下で支配的になる表面張力を利用し
ている。これらの表面張力は、壁が互いに接近している
領域であってかつ液体と気体の界面の形状がその面積が
最小となるような形状となる領域内に液体を流入させ
る。
【０００６】適用分野に応じてこのようなタンクおよび
タンク内の液体を吐出するための装置は種々の異なった
形式をとることができる。
【０００７】斯くして英国特許ＧＢ−Ａ−２，１７０，
１６３号には、表面張力効果によってガス障壁として作
用する篩と嵌合される開口が設けられた球形状の液体排
出装置を含むタンクが開示されている。
【０００８】ＰＣＴ特許出願ＷＯ第８８／０３４９９号
には内部に液体排出装置が取り付けられる同様の形式の
別のタンクが記載されている。この装置の各タンクは、
タンクから気体が逃げるのを防止しつつタンクによって
送り出されることができる液体が残されるようにするた
めに表面張力効果を利用する器具を具備している。この
ＰＣＴ特許出願に記載された各器具は、メッシュによっ
て構成されたストレーナで覆われた二つの円形の穴付き
板により構成され、この器具は液体出口オリフィスの近
くに配置される。
【０００９】上述のすべての例においてタンクは無重力
状態下で所与の液体流量を得るという特徴を有し、特に
ガスの無い液体を送り出すという特徴を有する。
【００１０】大きな流量で推進剤を送り出すことを意図
された大きなタンクまたは貯蔵区画室では、表面張力現
象を利用する液体排出装置はそれに応じた寸法を有さな
ければならない。不具合なことに、液体を排出するため
の装置はいずれもくみ出されることができない液体が残
留する或る容積を有する。このアクセスできない残留容
積は使用されない推進剤の量を構成し、液体排出装置が
大きくなるほどこの量が大きくなる。
【００１１】人工衛星では、複数個のエンジンに推進剤
を異なった流量で与えることが一般的に必要であり、従
って異なった寸法のタンクまたはタンク区画室を設ける
ことが必要である。
【００１２】特に、軌道設置用遠地点操縦に使用される
エンジンは高いヘッド損失を必要とし、大きな寸法のタ
ンクから大きな流量で供給されなければならない。一
方、軌道内の人工衛星の姿勢を修正するために使用され
るエンジンはより小さな寸法でよく、またより小さな流
量で供給されればよい。
【００１３】作動において各推進剤の流れは、推進剤が
一回に供給されるべき固定された最大継続期間と、その
間に燃料がとられる引き続く二回の間の固定された最大
休止期間とに関連する。大流量がとられるときには宇宙
船に付与される加速度に考慮が払われる。
【００１４】複数個の分離されたタンク（選択的には隔
壁で分離されたタンク）から異なるエンジン（または異
なる流量を必要とする他の受け器）に供給するための提
案が既になされており、ここで各タンクには小流量用に
対応する標準的な液体排出装置（ＤＥＬ）が設けられ、
この液体排出装置は例えば欧州特許ＥＰ−Ａ−０，０４
３，７７７および欧州特許ＥＰ−Ａ−０，０４２，７８
４に記載されている教えを適用することにより作られる
ことができる。大流量を送り出すためのタンクには対応
した大きな液体排出装置が取り付けられ、この大きな液
体排出装置は質量上の不利および活用されない容積上の
不利をもたらす。或いは、大流量を送り出すためのタン
クには例えば米国特許ＵＳ−Ａ−３，５９２，３６０ま
たは米国特許ＵＳ−Ａ−３，９３３，４４８に記載され
ているような加圧バッグが設けられる。
【００１５】また、標準的な条件下で大流量タンク用に
大きな液体排出装置または加圧バッグを使用することを
避けるために、大流量用のタンクからの出口管機構を、
燃料がそれに沿って加速されるように車両（宇宙船）に
付与される加速度ベクトルに少くともほぼ平行をなすよ
うに向ける提案がなされている。しかしながらこのよう
な解決策は加速を開始させるための完全に補助のタンク
を必要とし、或いは例えば固体燃料マイクロロケットの
バッテリのような他の手段を必要とする。
【００１６】また英国特許ＧＢ−Ａ−２，１０９，７６
０には全体的に球形状をなす燃料タンクを設ける提案が
なされており、ここで燃料タンクの内部空間は円錐状部
分によって二つの区画室に分割されており、円錐状部分
は二つの区画室間を連通させる細かいメッシュ状の篩を
具備する端部を有している。液体出口に隣接配置された
区画室には液体排出装置が設けられる。このような二つ
の区画室を有するタンクは一つの加圧装置を有し、また
一つの充填装置を用いて充填されることができる。しか
しながら、上方の区画室内に含まれるすべての液体は液
体排出装置が取り付けられた下方の区画室を通過しなけ
ればならず、このことは、一つの液体出口が下方の区画
室にのみ連結されているので流量を広範囲に亘って調節
することができないということを意味する。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の問題点
を改善することを目指している。本発明は構造が単純
で、非常に異なった要件を有するエンジンへの液体の送
出し流量を調節するのが容易な一つの推進剤貯蔵タンク
を提供することを目指しており、タンク内に貯蔵された
推進剤の全量を最大限に利用することを目指している。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば上述の目
的および他の目的は、主エンジンおよび少くとも一つの
補助受け器またはエンジンに液体推進剤を供給するため
に宇宙船または人工衛星内で微小な重力下で作動する多
様な送り出し流量を有する表面張力式タンクであって、
少くとも二つの異なる寸法の区画室を収容する共通のシ
ェルを具備し、これら区画室は少くとも一つの第１のダ
イアフラムによって分離され、第１ダイアフラムには大
きな寸法の区画室と小さな寸法の区画室との間を連通さ
せる少くとも一つのストレーナが設けられ、更に、大き
な区画室内に開口するようにシェルを介して設けられた
加圧気体供給オリフィスを具備し、更に、小さな区画室
内に配置された液体排出装置を具備し、更に、供給され
るべき部材に液体を送り出すための手段を具備し、この
液体送り出し手段は、液体がそれに沿って加速されるよ
うに主エンジンによって付与される主加速方向とほとん
ど異ならない方向に本質的に配置される、多様な送り出
し流量を有する表面張力式タンクによって達成される。
このタンクは、大きな区画室内に含まれる液体の少くと
も実質的な部分を、液体が小さな区画室を介して移動す
ることなしに液体送り出し手段に直接送り出すために、
気体障壁を形成する少くとも一つの出口ストレーナが設
けられた手段を具備し、従ってタンクは液体が大きな区
画室および小さな区画室の双方から直接とられることを
許容し、これにより最小の認可流量の約１００倍となり
うる最大の液体出口流量を形成する。
【００１９】実効的な液体送り出し流量は主として出口
管機構に沿った方向の宇宙船の加速度成分に依存し、ま
た送り込まれる受け器によるヘッド損失にも依存するこ
とが観察されることができる。
【００２０】液体を除去するための装置に関して大きな
区画室が小さな区画室に対し独立していることは、出口
ストレーナの直径および大きな区画室から液体を送り出
すための出口管の直径が、それらが流量を決定する完全
に二次的な役割を果たすほどに大きな寸法にされること
ができることを意味する。
【００２１】本発明によれば、大きな区画室は全体に亘
る寸法（ｏｖｅｒ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｅｄ）の液体排
出装置を具備せず、小形でバックアップの部分的な液体
排出装置のみが、液体送り出し手段に対して傾斜した加
速度を補償するのに使用されるために、および主エンジ
ンが作動を開始するときに主エンジンに供給（送り込
む）ために或る状況下で必要とされることができる。
【００２２】区画室からの出口ストレーナの泡立ち点
（ｂｕｂｂｌｅ ｐｏｉｎｔ）は出口ストレーナが気体
障壁として機能することを可能ならしめる。
【００２３】区画室間を連通させるストレーナは、小さ
な区画室から大きな区画室に向けて戻る推進剤の流れを
回避または制限するようになっていると共に、しかも小
さな区画室が推進剤を送り込まれると共に加圧されるこ
とができるようになっている。小さな区画室は必要とさ
れるように大きな区画室内に内包された液体で一杯に満
たされることができ、これにより追加のコストを必要と
せずに大きなフレキシビリティが与えられる。
【００２４】本発明によるタンクは以下に述べるように
種々の異なる方法で実現されることができる。
【００２５】第１に可能な実施態様ではタンクは、加圧
気体供給オリフィスのほぼ直径方向の反対側に位置しか
つ大きな区画室から液体を直接送り出すのに役立つ第１
の出口管を具備する。
【００２６】このような状況下でタンクは、小さな区画
室から環状の通路を介して液体を直接送り出すために第
１の出口管の回りに同軸状に配置された第２の出口管を
具備することができ、この環状の通路自体に気体障壁を
構成するストレーナが設けられる。
【００２７】より小さな断面の第１の出口管は第２の出
口管内に開口することができ、第２の出口管は次いで枝
状連結部を介してすべての受け器に供給する。或いは、
二つの出口管は独立した組の管機構に連結されることが
できる。この場合には各区画室は一つまたは複数の受け
器に連結された独自の出口管機構を有するので、毛細管
作用によって各用途に特定の推進剤の供給を蓄積するこ
とが可能である。
【００２８】別の可能な実施態様ではタンクは、小さな
区画室から液体を送り出すために気体障壁を構成するス
トレーナが設けられた出口通路を具備し、この出口通路
は第１の出口管に対して偏倚しており、出口通路は第１
の出口管に連結された管機構から独立している管機構に
直接連結される。
【００２９】更に別の実施態様ではタンクは、気体障壁
を形成する出口ストレーナが設けられかつ小さな区画室
から液体を送り出すのに役立つ出口通路を具備し、この
出口通路は、それ自体が第１の出口管と連通している受
け部内に開口する。
【００３０】更に別の実施態様では、タンクは大きな区
画室から環状コレクタを介して液体を直接送り出すため
の第１の出口管を具備し、環状コレクタは、加圧気体供
給オリフィスの反対側に位置するタンクの下側４分の１
の部分内で大きな区画室と小さな区画室間の境界区域内
に配置される。
【００３１】上述の第１のダイアフラムはタンクの対称
軸線に垂直をなす平面内に本質的に配置されることがで
き、この軸線は加圧気体供給オリフィスを通る。
【００３２】この場合には第１のダイアフラムは平面状
をなすことができ、或いは第１のダイアフラムはその凸
面側が小さな区画室に対面する湾曲した形状をなすこと
ができる。
【００３３】出口管が環状コレクタから始まる場合に
は、第１のダイアフラムは大きな区画室に対面する小さ
な底部を有する円錐台形状をなし、大きな区画室と小さ
な区画室間を連通させるストレーナ自体は小さな底部に
おける第１のダイアフラムの中央部内に配置される。
【００３４】有利な実施態様では、大きなタンク内に含
まれる液体を送り出すための気体障壁を形成する出口ス
トレーナは第１のダイアフラムの中央部内に配置され、
一方、大きな区画室と小さな区画室間を連通させるスト
レーナは上述の中央部から距離を隔てられた第１のダイ
アフラムの環状区域内に配置される。
【００３５】本発明はまた、上述の第１のダイアフラム
に平行をなす第２のダイアフラムを具備し、第１および
第２のダイアフラムはそれらの間に上述の小さな区画室
を形成し、この小さな区画室には液体排出装置が設けら
れ、一方、第２のダイアフラムとその中に液体送り出し
手段が配置されたタンクの端部壁とは小さな寸法の追加
の区画室を形成し、この追加の区画室は液体排出装置を
有さず且つ大流量に特有のプライミングタンクを構成
し、第２のダイアフラムには小さな区画室と追加の小さ
な区画室間を連通させるための少くとも一つのストレー
ナが設けられ、第１の出口管は小さな区画室および追加
の小さな区画室の双方をそれらに連通せずに貫通する、
タンクを提供する。
【００３６】この場合には、上述の第１および第２のダ
イアフラムに垂直な軸線を有する連通管が大きな区画室
と追加の小さな区画室間に設置され、上述の各連通管の
少くとも一つの端部にストレーナが設置されることが好
ましい。
【００３７】更に、可能な変形態様では、上述の第１お
よび第２のダイアフラムに対して垂直に延びる連通管が
小さな区画室と液体送り出し手段との間に設置され、こ
れら連通管には小さな区画室内に含まれる液体が液体送
り出し手段に直接送り出されることを可能ならしめるた
めに気体障壁を形成するストレーナが設けられる。
【００３８】また、第１のダイアフラムはタンクの対称
軸線に平行をなす平面内に本質的に配置されることがで
き、それは加圧気体供給オリフィスを含む。
【００３９】このような状況下において本発明の特定の
実施態様では、大きなタンク内に含まれる推進剤を送り
出すための気体障壁を構成する出口ストレーナが、その
出口が第１の出口管内に開口するコレクタ内に配置さ
れ、一方、大きな区画室と小さな区画室間を連通させる
ストレーナが第１のダイアフラム内に配置される。
【００４０】
【実施例】本発明の他の特徴および利点が、添付図面を
参照した以下の記載によって、より明らかにされる。
【００４１】図１は、本発明によるタンク１の液体出口
の近くの区域での軸方向断面図である。
【００４２】タンクは、好ましくは、液体出口管８２の
軸線と一致する対称軸線ＸＸ′を有し、３１は液体送り
出し手段を画成する。この軸線は、また、大流量のとき
には、主要加速軸線ＧＱでもある。
【００４３】前記軸線に垂直に延びる第１の分離ダイア
フラム４は、その外周がタンク１のシェルの内壁に固定
され、したがって大きい寸法の第１の区画室Ａおよび小
さい寸法の第２の区画室Ｂを画成する。ダイアフラム４
は複数のオリフィスを含み、各オリフィスはストレーナ
１０１，１０２、すなわちメッシュで覆われる。図１の
実施態様において、オリフィスの１つは、円でありかつ
その中心がタンクの対称軸線ＸＸ′上に位置し、またオ
リフィスの１つには、メッシュの目が細かい大きな直径
のストレーナが設けられ、前記ストレーナを液体が大流
量で流れるようにする。ストレーナ１０１のこの配置
は、大流量のとき、区画室Ａから流出する液体に対しど
んな装置も必要とせず加速度が出口管の軸線上になけれ
ばならない、という事実に適合される。
【００４４】受け部８は、ストレーナ１０１の直下に配
設され、またストレーナ１０１の直径よりわずかに大き
い直径の円状部分８１と管状部分８２とを具備し、前記
管状部分８２は、軸線ＸＸ′と同軸でありかつ大流量Ｑ
のための液体出口を構成する。この管状部分８２は、好
ましくは、タンク１の端部を越えて延びる。
【００４５】例えば環状でその中心がタンクの対称軸線
ＸＸ′上に位置する形状の、第２のストレーナ１０２
は、第１のダイアフラム４を介して第２のオリフィス上
に固定される。第２のストレーナ１０２のメッシュの大
きさは、第１のストレーナのメッシュの大きさより大き
くでき、またストレーナ１０２は、タンクの区画室Ａお
よびＢの間の連通のために用いられる。第２のストレー
ナ１０２は、第１のストレーナ１０１の周りに分布する
小さいストレーナの組に等分に分割してもよい。
【００４６】第１のダイアフラム４が液体送り出し手段
２の比較的近くに位置するので、大きい区画室Ａは、最
終的な軌道に達する段階の間、より特別に用いられるよ
うに、すなわち大流量を必要とする大きなエンジンに供
給するために形成される。第２の区画室Ｂは、第１の区
画室Ａより小さく、また小流量しか必要としない小さい
エンジンに供給するよう、より特別に作用する。
【００４７】第２の区画室Ｂは、有利には、第１の液体
排出装置ＤＥＬ１に接着され、液体排出装置ＤＥＬ１
は、例えば公知の方法で一組の管５によって構成され、
一組の管５の各管はシェルに沿って延び、また出口区域
２に近い区域６（ガストラップ）の周りに星型に配設さ
れ、タンク１の内壁にできるだけ近く配置されたストレ
ーナ１０４まで延び、また帯によって相互連結され、し
たがって液体の流れが毛細管現象で支配されるように改
善する。
【００４８】ガストラップを構成する中央区域６は、出
口区域に横たわった一種の箱であり、中央区域６から管
５が突出し、また分離ダイアフラム４に平行な頂部表面
には、第３のストレーナ１０３が設けられ、第３のスト
レーナ１０３は、貫通している穴を有する板材が横たわ
った円状リングの形状である。この第３のストレーナ１
０３は、好ましくは、全ての流量において、液体が流れ
る。
【００４９】最終的にかつ選択的に、もう１つの出口ス
トレーナ１０７を、管状部分８２と外側出口管３１との
間の管状間隙３に設けてもよく、前記ストレーナ１０７
は、出口区域２の管状部分８２と組み合わされ、小さい
区画室Ｂから流れる小流量ｑのための環状通路をタンク
から画成するようにする。このストレーナ１０７は、あ
る作動段階のみで生じる泡を防止して、もう１つの安全
性を提供する。
【００５０】得られる流量は、第１にタンクに連結され
た受け器によるヘッド損失に、第２に、大流量のとき、
衛星あるいは宇宙船の外側管の軸線に沿った加速度に、
本質的に依存する。
【００５１】図２は本発明の第２の実施態様を示し、ダ
イアフラム４の形状が、平らではなく、例えば円錐ある
いは凹状に湾曲されていることだけが、前記実施態様と
異なっている。この形状は、液体が流出するための特別
の位置取りを決定するよう作用する。この実施態様の他
の部分は図１の実施態様と同じなので、これらについて
は記載しない。
【００５２】図３は本発明の実施態様を示し、図１の実
施態様と異なるのは、第３のストレーナ１０３の配設方
法のみであり、この場合前記ストレーナは管状であり同
軸で管状部分８２を囲む。第３のストレーナ１０３は、
１つあるいはそれ以上の部分において、部分８２と同軸
である管状部分の周面上に延びてよく、また円状部分８
１の底面からタンクの出口区域２まで延びる。この実施
態様での他の部分、特に液体排出装置ＤＥＬ１は、図１
の実施態様と同様である。この配置は、ストレーナ１０
３を介する部分を流れる小流量ｑのための流域断面を増
加させる。
【００５３】図４は、図１の変更を示し、この実施態様
では外側出口管３１に連結された枝３０を有し、前記管
３１は管８２を囲み管状通路３を画成し、また外側管３
１はタンクの出口から内側管８２まで延びない、ことが
異なっている。出口管３１は、端部壁３２によってタン
クから出口区域の後で短くして閉じられ、枝３０は、管
３１の軸線ＸＸ′に垂直な軸線に沿ってここから延び、
また端部壁３２と出口区域の間の管３１に向かって開口
している。
【００５４】図５は、前記実施態様に近い実施態様を示
し、この実施態様において図１の実施態様と異なるのは
単に、２つの出口管８２，３０′が同軸でない、ことで
ある。大流量Ｑに対応する出口管８２は、直線状でかつ
軸線ＸＸ′上にあり、一方小流量ｑに対応する通路３
は、外側管３１ではなく小さい出口管３０′によって画
成され、前記出口管３０′は、タンク１の端部壁から延
び、その一部分のみが軸線ＸＸ′に平行であり、またそ
れから軸線ＸＸ′に平行な部分に対し鈍角に曲げられた
部分まで最終的に延びる。複数の３０′のような小さい
直径の管が、したがって、中央区域６あるいは箱に向か
って開口することができ、小流量の流れが増加するよう
にできる。
【００５５】最後の２つの実施態様は、複数のかつ同軸
でない出口オリフィスを有するタンクに関し、またこれ
らの実施態様では、大流量Ｑのために作用する管と小流
量ｑのために作用する管とで同じような流れが得られ
る。
【００５６】図６および図７は、初めに記載された型の
タンクに関し、前記タンクは、２つの分離ダイアフラム
４０，４１によって画成された３つの区画室Ａ，Ｂ，Ｃ
を具備する。
【００５７】軸線ＸＸ′に垂直に延びる平らなダイアフ
ラム４０は、出口区域２から離れ、またしたがって出口
２から最も遠いタンクの内壁と組み合わされて最も大き
い区画室Ａを画成する。
【００５８】第２の区画室Ｂは、前記ダイアフラム４０
と、第１のダイアフラムに平行な第２のダイアフラム４
１と、２つのダイアフラム４０，４１の間に延びるタン
クの内壁とによって画成される。
【００５９】最後に、第３の区画室Ｃは、前記第２のダ
イアフラム４１と、出口２が形成されるタンクの端部壁
とで画成される。
【００６０】限定されない実施例において、区画室の１
つに配置された少なくとも１つの液体排出装置ＤＥＬと
共に、複数の連通ストレーナが、オリフィスもしくはダ
イアフラムに付設された穴の開いた板材のいずれか一方
あるいは双方上に配置される。
【００６１】前記実施態様において記載された第１およ
び第２のストレーナ１０１，１０２は、第１のダイアフ
ラム４０上に配置できる。同様に、第３および第４のス
トレーナ１０３，１０４は、前記記載のように、区画室
Ｂに配置された液体排出装置に固定でき、例えば第３の
ストレーナ１０３が、中央区域６′に横たわるように
し、ストレーナ１０３を介して区画室Ａからの大流量の
液体が流出するための管状部分８２を流れるようにす
る。
【００６２】有利には、第２のダイアフラム４１に、柱
８２を囲むリング状の第５のストレーナ１０５を設ける
ことができ、また、例えば円状リングでその中心が軸線
ＸＸ′上にありかつその直径がリング１０５より大きい
第６のストレーナ１０６を設けることができる。
【００６３】最後に、出口区域２の、出口管３１と大流
量Ｑが流出するための柱８２との間の環状間隙３に、第
７のストレーナ１０７を配置できる。小流量ｑは、第３
の区画室Ｃに含まれる液体が用いられるとき、すなわち
他の２つの容積の液体がすでに空になったとき、のみ必
要とされるこのストレーナ１０７を介して流れる。
【００６４】この実施態様の変更が図７に示され、この
実施態様において、連通管５０が、第１および第２のダ
イアフラム４０，４１の間に配置される。これらの管５
０は、ダイアフラム４０，４１の平面に垂直な軸線を有
し、また各管５０には、少なくとも一端にストレーナ１
０８が設けられる。
【００６５】この配置のため、第１の区画室Ａをより完
全に空にすることができ、またしたがって、第２の区画
室Ｂが空になる前に大流量Ｑで作動できる。
【００６６】図６および図７はまた、中央管８３を点線
で示し、前記中央管８３は、中央管８２を囲み、かつ第
３の区画室Ｃを介して流れる液体を必要とせずに、第２
の区画室Ｂと出口区域２との間の直接連通を提供する。
【００６７】変更において、前記記載の２つの実施態様
のダイアフラム４０，４１は、平らでなく湾曲されるこ
とができる。
【００６８】タンクの３つの容積（あるいは区画室）
Ａ，Ｂ，Ｃは、次のように用いられる。容積Ａは、軌道
の調節および変更のために用いられ、容積Ｂは、（小さ
い重力のときの）姿勢修正に用いられ、初めは満たされ
かつ結果として軌道の変更のため加速度によって満たさ
れる容積Ｃは、タンクの出口２へ推進剤を推進できるよ
うにすることによって、大流量のプライミングのために
用いられ、ここで、大流量は容積Ａから得られる。
【００６９】このようなタンクのため、特に、姿勢修正
の後に大流量を再び用いることができる、すなわちいず
れの方向においても、流量の変更が可能になる。
【００７０】さまざまな変更および追加が、前記記載の
実施態様に適用できる。
【００７１】したがって、図６は、区画室Ａから液体を
流出するための管８２を示し、前記管８２は、タンクか
ら出口管３１内に、すなわちストレーナ１０７を越えて
短い距離だけ突入し、一方図７において、同じ管８２
は、ストレーナ１０７までに制限され示される。これら
の特徴は、当然、交換できる。したがって、図７の管８
２は、同様にストレーナ１０７を越えて延びることがで
きる、あるいは図６の管８２は、同様にストレーナ１０
７で制限されることができる。
【００７２】本発明によるタンクは、さまざまな異なる
種類の推進剤と共に用いることができ、例えばヒドラジ
ン（Ｎ２Ｈ４）のような単一成分燃料、モノメチルヒド
ラジン（ＭＭＨ）および過酸化窒素（Ｎ２Ｏ２）のよう
な二成分燃料、また熱保護を提供する水素および酸素の
ような低温成分さえ利用できる。しかしながら、本発明
によるタンクの実施は、特に、大流量を必要とする二成
分系に適合する。
【００７３】前記記載のように、本発明による１つある
いは複数のタンクは、主要加速度軸線上に本質的に配置
されなければならない。１つあるいは複数のタンク内の
推進剤の適当な作用を可能にするためには、また始動時
にガスの流出を防止するためには、各タンクを宇宙船の
プラットフォームに配置し、タンクからの出口がプラッ
トフォームの回転の瞬間中心からできるだけ離れるよう
にする、ことだけで十分である。
【００７４】図８から図１０は、本発明によるタンクを
示し、前記タンクは、ストレーナ１０２を受け入れるオ
リフィスが貫通したダイアフラム４によって分離された
大きい区画室Ａと小さい区画室Ｂとを有し、前記ストレ
ーナ１０２は、加圧および空気抜きのために区画室Ａお
よびＢの連通を提供する。液体排出装置ＤＥＬ１（図１
から図７に関して記載された装置と同様でよい）は、区
画室Ｂ内に配設される。
【００７５】図８から図１０に示される実施態様は、ダ
イアフラム４が垂直に、すなわち加圧オリフィス９から
大流量の液体のための主要出口区域２まで延びるタンク
１の直径軸線に平行に配設されることを、本質的に特徴
とする。このような状況において、ダイアフラム４は、
したがって、大流量Ｑを必要とする遠地点エンジンのよ
うな主要エンジンを用いるとき、タンクの加速度ベクト
ルＧＱに平行である。
【００７６】図８において、大流量Ｑを排出する装置８
は、出口ストレーナ１１１が配設される受け部８１と、
受け部８１から始まりかつ加速度ベクトルＧＱに平行に
加圧オリフィス９から離れるように直径方向に延びる出
口管８２とを具備する。
【００７７】区画室Ｂから小流量ｑを送り出す装置は、
大流量を送り出す装置８に対し偏倚しており、図８の実
施態様では９０°の角度で偏倚しており、また前記小流
量ｑを排出する装置は、出口通路３の高さに配置された
小流量ｑのための出口管３０を有し、前記出口通路３に
は、液体排出装置ＤＥＬ１のガストラップ６上に配設さ
れた出口ストレーナ１０７が設けられる。
【００７８】図９の実施態様において、大流量Ｑの出口
と小流量の出口とは、直径に沿って加圧オリフィス９と
対向している。このような状況において、区画室Ａと区
画室Ｂとの大きさの差が比較的小さいとき、区画室Ｂか
らの小流量ｑの出口区域３は、大流量Ｑを送り出す装置
８の受け部８１の内側に配置され、前記装置８には、ま
た出口ストレーナ１１１が設けられる。ストレーナ１０
４′が設けられる液体排出装置ＤＥＬ１の端部は、した
がって、出口管８２と連通している受け部８１に直接開
口している。
【００７９】図１０は図９の変更を示し、図９におい
て、第２の区画室Ｂは、第１の区画室Ａより非常に小さ
い。
【００８０】この場合、区画室Ｂの液体排出装置ＤＥＬ
１からの出口オリフィスは、中間コレクタ６に向かって
開口し、前記中間コレクタ６は、気体障壁を構成しかつ
ダクト３３によって受け部８１に連結され、前記受け部
８１には、大流量Ｑの出口ストレーナ１１１が設けられ
る。ダクト３３の下流端は、小流量の液体を排出する区
域３を構成し、前記区域３は、したがって、大流量に用
いられる出口管８２に向かって開口している受け部８１
の内部に配置される。
【００８１】図１１および図１２は実施態様を示し、こ
の実施態様において、環状コレクタ７がダイアフラム４
の直下に配設され、前記ダイアフラム４は、軸線ＸＸ′
に本質的に垂直に延び、しかし好ましくは大きい区画室
Ａに向かう小さい基面を有する円錐台形状である。この
場合、区画室ＡおよびＢの連通を提供するストレーナ１
０２は、それ自体、円錐台ダイアフラム４の中央部分の
小さい基礎面に配設される。ダイアフラム４の円錐形状
は、ダイアフラム４を頑丈にするよう作用し、しかも液
体をダイアフラム４の外周、すなわち環状コレクタ７に
向かわせる。出口ストレーナ１０１は、ダイアフラム４
の外周区域に配設され、大流量の液体を区画室Ａからコ
レクタ７に排出するようにする。
【００８２】小さい区画室Ｂ内に配設された液体排出装
置ＤＥＬ１からの小流量ｑの液体は、ストレーナ１０
４′を介して環状コレクタ７の底面に開口している。大
流量および小流量の液体は共に、環状コレクタ７の外側
面に配設された出口ストレーナ１１１を介して送り出さ
れ、前記環状コレクタ７は出口管８２に向かって開口
し、前記出口管８２は軸線ＸＸ′に対して角度がわずか
に偏倚している。
【００８３】ストレーナ１０７のため、推進剤は区画室
Ｂから直接環状コレクタ７に流れることができる。スト
レーナ１０７は、したがって、液体排出装置ＤＥＬ１の
ストレーナ１０４を補助する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施態様を構成し、主要出口オ
リフィスに対し横方向に延びる分離ダイアフラムと共に
液体推進剤の２つの貯蔵区画室を具備するタンクの部分
の軸方向断面図である。
【図２】主要出口オリフィスに対し横方向に延びるダイ
アフラムを有しかつ流体の高い流速での使用のために構
成された、本発明のタンクのさまざまな実施態様の部分
の軸方向断面図である。
【図３】本発明のさまざまな実施態様を示す、図２と同
様な軸方向断面図である。
【図４】本発明のさまざまな実施態様を示す、図２と同
様な軸方向断面図である。
【図５】本発明のさまざまな実施態様を示す、図２と同
様な軸方向断面図である。
【図６】高速流のプライミングのための小さなもう１つ
の区画室を画成するための２つの分離ダイアフラムを含
む、本発明のタンクの部分の軸方向断面図である。
【図７】本発明のさまざまな実施態様を示す、図６と同
様な軸方向断面図である。
【図８】流体の高い流速での使用のための、主要出口オ
リフィスに対し平行に延びるダイアフラムを含む、本発
明のタンクの部分の軸方向断面図である。
【図９】本発明のさまざまな実施態様を示す、図８と同
様な軸方向断面図である。
【図１０】本発明のさまざまな実施態様を示す、図８と
同様な軸方向断面図である。
【図１１】タンクを２つの区画室に分割するダイアフラ
ムの直下に配設される環状出口コレクタを含む、本発明
のタンクの軸方向断面図である。
【図１２】図１１の線ＸＩＩ−ＸＩＩに沿った断面図で
ある。
【符号の説明】
１…シェル ２…液体送り出し手段 ３…環状通路 ４…第１のダイアフラム ９…加圧気体供給オリフィス ３０…管機構 ３１，３２…第２の出口管 ４１…第２のダイアフラム ５０，８３…連通管 ８１…受け部 ８２…第１の出口管 １０１，１１１…出口ストレーナ １０２，１０４，１０５，１０６，１０７，１０８…ス
トレーナ Ａ，Ｂ，Ｃ…区画室 ＧＱ…加速度方向 ＤＥＬ１…液体排出装置 ＸＸ′…対称軸線

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 主エンジンおよび少くとも一つの補助受
    け器またはエンジンに液体推進剤を供給するために宇宙
    船または人工衛星内で微小な重力下で作動する多様な送
    り出し流量を有する表面張力式タンクであって、少くと
    も二つの異なる寸法の区画室（Ａ，Ｂ）を収容する共通
    のシェル（１）を具備し、該区画室は少くとも一つの第
    １のダイアフラム（４）によって分離され、第１ダイア
    フラムにはより大きな寸法の区画室（Ａ）とより小さな
    寸法の区画室（Ｂ）との間を連通させる少くとも一つの
    ストレーナ（１０２）が設けられ、更に、大きな区画室
    （Ａ）内に開口するようにシェル（１）を介して設けら
    れた加圧気体供給オリフィス（９）を具備し、更に、小
    さな区画室（Ｂ）内に配置された液体排出装置（ＤＥＬ
    １）を具備し、更に、送り込まれるべき部材に液体を送
    り出すための手段（２）を具備し、該液体送り出し手段
    は、液体がそれに沿って加速されるように主エンジンに
    よって付与される主加速方向（ＧＱ）とほとんど異なら
    ない方向に本質的に配置される、多様な送り出し流量を
    有する表面張力式タンクにおいて、大きな区画室（Ａ）
    内に含まれる液体の少くとも実質的な部分を、液体が小
    さな区画室（Ｂ）を介して移動することなしに液体送り
    出し手段（２）に直接送り出すために、気体障壁を形成
    する少くとも一つの出口ストレーナ（１０１，１１１）
    が設けられた手段を具備して、タンクは液体が大きな区
    画室（Ａ）および小さな区画室（Ｂ）の双方から直接と
    られることを許容するようにし、これにより最小の認可
    流量の約１００倍となりうる最大の液体出口流量を形成
    するようにした、多様な送り出し流量を有する表面張力
    式タンク。
  2. 【請求項２】 加圧気体供給オリフィス（９）のほぼ直
    径方向の反対側に位置しかつ大きな区画室（Ａ）から液
    体を直接送り出すのに役立つ第１の出口管（８２）を具
    備する、請求項１記載の多様な送り出し流量を有する表
    面張力式タンク。
  3. 【請求項３】 小さな区画室から環状通路（３）を介し
    て液体を直接送り出すために第１の出口管（８２）の回
    りに同軸状に配置された第２の出口管（３１，３２）を
    具備し、該環状通路自体に気体障壁を構成するストレー
    ナ（１０７）が設けられる、請求項２に記載の多様な送
    り出し流量を有する表面張力式タンク。
  4. 【請求項４】 より小さな断面の第１の出口管（８２）
    が第２の出口管（３１）内に開口する、請求項２に記載
    の多様な送り出し流量を有する表面張力式タンク。
  5. 【請求項５】 第１および第２の出口管（８２，３２）
    が独立した組の管機構に連結される、請求項２に記載の
    多様な送り出し流量を有する表面張力式タンク。
  6. 【請求項６】 小さな区画室（Ｂ）から液体を送り出す
    ために気体障壁を構成するストレーナ（１０７）が設け
    られた出口通路（３）を具備し、該出口通路（３）は第
    １の出口管（８２）に対して偏倚しており、出口通路は
    第１の出口管（８２）に連結された管機構から独立して
    いる管機構（３０）に直接連結される、請求項２に記載
    の多様な送り出し流量を有する表面張力式タンク。
  7. 【請求項７】 気体障壁を形成する出口ストレーナ（１
    ０４，１０７）が設けられかつ小さな区画室（Ｂ）から
    液体を送り出すのに役立つ出口通路（３）を具備し、該
    出口通路（３）は、それ自体が第１の出口管（８２）と
    連通している受け部（８１）内に開口する、請求項２に
    記載の多様な送り出し流量を有する表面張力式タンク。
  8. 【請求項８】 大きな区画室（Ａ）から環状コレクタ
    （７）を介して液体を直接送り出すための第１の出口管
    （８２）を具備し、該環状コレクタは、加圧気体供給オ
    リフィス（９）の反対側に位置するタンクの下側４分の
    １の部分内で大きな区画室（Ａ）と小さな区画室（Ｂ）
    間の境界区域内に配置される、請求項１に記載の多様な
    送り出し流量を有する表面張力式タンク。
  9. 【請求項９】 上記第１のダイアフラム（４）はタンク
    の対称軸線（ＸＸ′）に垂直をなす平面内に本質的に配
    置され、該軸線が加圧気体供給オリフィス（９）を通
    る、請求項１に記載の多様な送り出し流量を有する表面
    張力式タンク。
  10. 【請求項１０】 上記第１のダイアフラム（４）はタン
    クの対称軸線（ＸＸ′）に平行をなす平面内に本質的に
    配置され、該軸線が加圧気体供給オリフィス（９）を通
    る、請求項１に記載の多様な送り出し流量を有する表面
    張力式タンク。
  11. 【請求項１１】 第１のダイアフラム（４）はその凸面
    側が小さな区画室（Ｂ）に対面する湾曲した形状をな
    す、請求項９に記載の多様な送り出し流量を有する表面
    張力式タンク。
  12. 【請求項１２】 第１のダイアフラム（４）は大きな区
    画室（Ａ）に対面する小さな底部を有する円錐台形状を
    なし、大きな区画室（Ａ）と小さな区画室（Ｂ）間を連
    通させるストレーナ（１０２）自体は小さな底部におけ
    る第１のダイアフラム（４）の中央部内に配置される、
    請求項８または９に記載の多様な送り出し流量を有する
    表面張力式タンク。
  13. 【請求項１３】 大きなタンク（Ａ）内に含まれる液体
    を送り出すための気体障壁を形成する出口ストレーナ
    （１０１）は第１のダイアフラム（４）の中央部内に配
    置され、一方、大きな区画室（Ａ）と小さな区画室
    （Ｂ）間を連通させるストレーナ（１０２）は上記中央
    部から距離を隔てられた第１のダイアフラム（４）の環
    状区域内に配置される、請求項９および請求項２から６
    までのいずれか一項に記載の多様な送り出し流量を有す
    る表面張力式タンク。
  14. 【請求項１４】 大きなタンク（Ａ）内に含まれる液体
    を送り出すための気体障壁を形成する出口ストレーナ
    （１１１）が、その出口が第１の出口管（８２）内に開
    口するコレクタ（８１）内に配置され、一方、大きな区
    画室（Ａ）と小さな区画室（Ｂ）間を連通させるストレ
    ーナ（１０２）が第１のダイアフラム（４）内に配置さ
    れる、請求項１０および請求項２，５，６および７のい
    ずれか一項に記載の多様な送り出し流量を有する表面張
    力式タンク。
  15. 【請求項１５】 更に、上記第１のダイアフラム（４
    ０）に平行をなす第２のダイアフラム（４１）を具備
    し、第１および第２のダイアフラム（４０，４１）はそ
    れらの間に上記小さな区画室（Ｂ）を形成し、該小さな
    区画室（Ｂ）には液体排出装置（ＤＥＬ１）が設けら
    れ、一方、第２のダイアフラム（４１）とその中に液体
    送り出し手段（２）が配置されたタンクの端部壁とは小
    さな寸法の追加の区画室（Ｃ）を形成し、該追加の区画
    室は液体排出装置を有さず且つ大流量に特有のプライミ
    ングタンクを構成し、第２のダイアフラム（４１）には
    小さな区画室（Ｂ）と追加の小さな区画室（Ｃ）間を連
    通させるための少くとも一つのストレーナ（１０６）が
    設けられ、第１の出口管（８２）は小さな区画室（Ｂ）
    および追加の小さな区画室（Ｃ）の双方をそれらに連通
    せずに貫通する、請求項９および請求項２から６までの
    いずれか一項に記載の多様な送り出し流量を有する表面
    張力式タンク。
  16. 【請求項１６】 上記第１および第２のダイアフラム
    （４０，４１）に垂直な軸線を有する連通管（５０）が
    大きな区画室（Ａ）と追加の小さな区画室（Ｃ）間に設
    置され、上記管（５０）の各々の少くとも一つの端部に
    ストレーナ（１０８）が設置される、請求項１５に記載
    の多様な送り出し流量を有する表面張力式タンク。
  17. 【請求項１７】 上記第１および第２のダイアフラム
    （４０，４１）に対して垂直に延びる連通管（８３）が
    小さな区画室（Ｂ）と液体送り出し手段（２）との間に
    設置され、該連通管（８３）には小さな区画室（Ｂ）内
    に含まれる液体が液体送り出し手段（２）に直接送り出
    されることを可能ならしめるために気体障壁を形成する
    ストレーナ（１０５）が設けられる、請求項１５または
    １６に記載の多様な送り出し流量を有する表面張力式タ
    ンク。
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