JPH06294350A - 推進装置 - Google Patents

推進装置

Info

Publication number
JPH06294350A
JPH06294350A JP6024307A JP2430794A JPH06294350A JP H06294350 A JPH06294350 A JP H06294350A JP 6024307 A JP6024307 A JP 6024307A JP 2430794 A JP2430794 A JP 2430794A JP H06294350 A JPH06294350 A JP H06294350A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
propulsion device
catalyst bed
hydrazine
decomposition chamber
bellows
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6024307A
Other languages
English (en)
Inventor
Manfred Steenborg
マンフレート・シユテーンボルグ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Erno Raumfahrttechnik GmbH
Original Assignee
Erno Raumfahrttechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Erno Raumfahrttechnik GmbH filed Critical Erno Raumfahrttechnik GmbH
Publication of JPH06294350A publication Critical patent/JPH06294350A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/42Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using liquid or gaseous propellants
    • F02K9/60Constructional parts; Details not otherwise provided for
    • F02K9/68Decomposition chambers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 寿命が長く、均一な推進特性を有する推進装
置を提供することである。 【構成】 液状のエネルギー担体、特にヒドラジン61
を触媒でおよびまたは熱で分解する推進装置は、触媒床
2を充填した分解室3の噴射側の端範囲に、少なくとも
一つの層の篩13〜15を備えている。この篩は分解室
の横断面全体に充填され、触媒床の方へ移動可能であ
る。篩または篩セットは噴射側から機械的な圧縮応力に
よって付勢される。この圧縮応力は、液状エネルギー担
体を流過させる波形ベロー9あるいは一つまたは複数の
圧縮ばねによって発生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液状のエネルギー担体
が貯蔵容器から少なくとも1本の噴射管を経て、触媒床
を充填した分解室に供給され、触媒床に作用する付勢圧
力を発生するための手段が設けられている、液状のエネ
ルギー担体、特にヒドラジンを触媒分解およびまたは熱
解する推進装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的に液状エネルギー担体としてヒド
ラジンを使用するこの種の推進装置は、宇宙航空技術の
いろいろな用途に使用され、これに応じて広い範囲の推
進クラスのためにいろいろな課題を有する。その際、ヒ
ドラジンが噴射ヘッドの中央に設けられた一つの噴射孔
を経て、分解室内にある触媒床に達するかあるいはいわ
ゆるシャワーヘッドを有する推進装置の場合にはヒドラ
ジンが多数の孔を経て分解室に噴射される。この両方の
場合、触媒作用する材料の、しばしば個々の粒からなる
充填物、例えばイリジウムを配量または被膜した酸化ア
ルミニウム−セラミックス(Al2 3 )を有する充填
物が触媒床として役立つ。
【0003】このような推進装置の場合に発生する問題
は、早すぎる推進力損失であるかあるいは触媒床の損傷
による故障である。このような損傷は例えば、発生する
ヒドラジン噴流による触媒床の点状の強いエロージョン
負荷によって引き起こされる。このヒドラジン噴流は噴
射ヘッドから2〜20m/sの速度で流出する。この噴
流負荷は触媒床の個々の粒をほぐし、その結果穴または
中空室が触媒床に形成され、ヒドラジンの触媒分解時に
不均一を生じる。
【0004】しかも、この穴と中空室は製作が原因で開
始時にからこのような触媒床内に既に存在するかあるい
は相対運動によって個々の粒が互いに摩擦することによ
り生じる。この傾向は触媒床に作用する振動負荷によっ
て強まる。このすべての場合に、このような推進装置の
スムースな回転が圧力集中によって悪影響を受け、触媒
床の過早の損傷につながる。
【0005】ヒドラジン推進装置の老化現象に対応する
ために、AIAA91−2041の報告書“ロングライ
フの単一推進剤”の第3〜5頁では、ばね要素を組み込
むことが提案されている。このばね要素は触媒床に圧縮
応力を加え、触媒床の個々の粒の相互の運動、ひいては
摩耗現象を阻止する。この予備付勢要素は公知の推進装
置では、高温の反応ガスの出口範囲において分解室内に
組み込まれている。それによって、遅れて生じる分解室
の周壁の熱膨張に対して、最初から迅速に生じる触媒床
の熱膨張を抑えることができる。この組み込み場所にあ
る予備付勢要素、すなわちばね要素は、非常に大きな熱
負荷を受ける。なぜなら、出口ノズル近くの推進装置の
この範囲において、1,100°Cに達する温度が生じ
るからである。従って、使用されるばね要素は、耐熱性
の高い材料、例えばモリブデンで作らなければならな
い。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、でき
るだけ寿命が長く、その寿命の間できるだけ均一な推進
特性を有する、冒頭に述べた種類の推進装置を提供する
ことである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この課題は、触媒床の噴
射側の端範囲に設けられ、分解室の横断面積全体に充填
された少なくとも一つの篩が、触媒床の方へ移動可能に
保持され、かつ付勢圧力を発生するための手段によって
付勢可能であることによって解決される。本発明による
推進装置の有利な実施形は従属請求項に記載してある。
【0008】本発明による推進装置の場合に、出口ノズ
ルの範囲よりも温度がはるかに低い噴射ヘッドの範囲で
触媒床の圧力付勢が行われることにより、付勢のために
必要な予備付勢要素の熱負荷が非常に小さく、従ってそ
の機能が長く維持される。これと同時に、本発明による
推進装置は、触媒床の圧力付勢、ひいては触媒床の圧縮
が分解室の次のような部分で行われる。すなわち、穴や
中空室の発生が推進装置の運転状態に不利に作用する範
囲、すなわち最初の触媒粒層の範囲(触媒床の始端)で
行われる。
【0009】本発明による推進装置の有利な実施形の場
合には、触媒床の圧力付勢にとって必要な、触媒床への
噴射ヘッドの再調整または押圧が液圧的な方法でもたら
される。これは、噴射ヘッドが波形ベローを介して噴射
管に連結されていることによって達成される。その際、
液状ヒドラジンの一様な流体静力学的な圧力は、供され
る噴射ヘッドのベロー伸長距離全体にわたって一様な押
圧力を生じる。この場合、ばね要素の力の作用の弱まり
を生じることなく、長い距離にわたって行われるので、
この推進装置によってきわめて長い運転燃焼時間が実現
される。というのは、触媒床がその詰まった形を維持す
るからである。
【0010】
【実施例】次に、図に示した実施例に基づいて本発明を
詳しく説明する。図1に示したヒドラジン推進装置(ヒ
ドラジンエンジン)は、液状のエネルギー担体61のた
めの噴射範囲1、触媒床2を充填した分解室3および出
口ノズル4を備えている。その際、噴射範囲1は膨張湾
曲部6を備えた噴射管5からなっている。この噴射管は
連結片7を介して、分解室3を閉鎖するヘッド板8に溶
接されている。噴射管5の分解室側の端部は波形ベロー
9に開口し、この波形ベローに溶接されている。噴射管
5とヘッド板8は耐熱保護材10によって取り囲まれて
いる。
【0011】波形ベロー9の第2の端部は噴射ヘッド1
1に溶接されている。この噴射ヘッドは図示実施例の場
合には、分解室3の横断面全体に充填され第2の板18
に溶接された板として形成されている。この第2の板は
いわゆるシャワーヘッドのように、分解室3内に噴射さ
れたヒドラジン61のための多数の流出口12を備えて
いる。
【0012】流出口12のすぐ手前において、複数の
層、本実施例では3層の金網が分解室3内に設けられて
いる。この金網、すなわち篩(フィルター)13〜15
は、板18に連結され、そして噴射されたヒドラジン6
1が顆粒状の触媒床2を直接負荷しないようにこの触媒
床を保護する。触媒床は本実施例では、酸化アルミニウ
ム−セラミックス(Al2 3 )の粒にイリジウムを被
膜したものからなっている。この場合、粒の平均の大き
さは約20〜30メッシュであり、これは約0.6〜0.9 m
mの平均粒子径に相当する。触媒床2は出口ノズル4の
側で、他の二つの篩16,17によってその位置に保持
されている。
【0013】この篩16,17が出口ノズル4に固定連
結、本実施例では溶接されているのに対し、篩13〜1
5と噴射ヘッド11は分解室3内に摺動可能に保持され
ている。その際、篩13〜15はそれぞれその全周にわ
たって分解室3の内壁に密封接触している。
【0014】ロケット飛行を開始するための図1に示し
た出発状態では、分解室3と反対側の、噴射ヘッド11
の後面が、ヘッド板8の周方向の後縁部19に接触して
いる。この後縁部は分解室3の中へ延びている。触媒床
2を形成する顆粒が分解室3の篩15と16の間の範囲
にできるだけ密に詰めこんだ状態で充填されているの
で、噴射ヘッド11は組み込み位置が安定している。こ
の位置では、噴射ヘッドは振動の影響を受けにくい。こ
れは、波形ベロー9が液状ヒドラジン61の負荷をまだ
受けていない推進装置の運転開始相についても当てはま
る。
【0015】推進装置の運転を開始するために、図に示
していない弁が開放される。この弁は噴射管5と、図示
していない液状エネルギー担体用貯蔵容器とを接続して
いる。それによって、ヒドラジン61は噴射管5と波形
ベロー9を経て噴射ヘッド11内に達する。そして、ヒ
ドラジンは噴射ヘッドの孔12から篩13〜15を通っ
て分解室3に流れる。ここで、ヒドラジンの触媒発熱分
解が始まる。その際発生する高温の反応ガス、実質的に
窒素ガス、アンモニアガスおよび水素ガスは、分解室3
から出口ノズル4を経て出る。
【0016】推進装置の燃焼時間中、触媒床の個々の粒
の損傷および破壊の結果として、中空室が生じる。この
中空室は触媒床をほぐすことになる。波形ベロー9を膨
張させようとする液状ヒドラジン61の流体静力学的な
圧力の作用により、噴射ヘッド11と篩13〜15から
なるセットが分解室3の中へ押される。このセットの押
し込みは、これにより新たに圧縮された触媒床2の抵抗
がこの圧力付勢を補償するまで、行われる。
【0017】この過程を何回も繰り返した後で、図2に
示すような状態になる。この場合、波形ベロー9が充分
に膨張し、噴射ヘッド11とヘッド板8の間に中空室2
0が生じる。これに応じて、触媒床2を充填した分解室
3の範囲が短くなる。
【0018】波形ベロー9は赤熱して軟らかくなる金属
材料からなっているので、パルス運転で一般的であるよ
うな、液状ヒドラジン用供給弁の一時的な閉鎖の場合に
も、およびこれに関連する流体静力学的な圧力の欠如の
場合にも、波形ベロー9はその状態の形を維持する。す
なわち、元の状態に弾性的に戻らない。
【0019】これに対して、少数または1個の噴射孔、
いわゆるシングルチューブ型噴射部を有する推進装置の
場合には、力を発生する予備付勢要素として波形ベロー
を使用することは有利ではない。主として約1N以下の
推進力の弱い範囲で使用されるこのような推進装置にと
っては、その代わりに、次に説明する図3〜5に示した
装置が適している。この推進装置の場合には、得ようと
する圧縮作用のために必要な予備付勢力は機械的なばね
要素によって付与される。すなわち、組み立て状態で常
に存在する。
【0020】図3に示した装置の場合には、予備付勢力
はコイルばね29によって発生する。その他はほとんど
同じ構造をしており、分解室23、出口ノズル24、噴
射管25および耐熱保護材30を備えている。コイルば
ねは噴射ヘッド31を取り囲んでいる。この噴射ヘッド
は液状ヒドラジン62のための少数の流出口32を備え
ている。コイルばね29は、篩を巻いて作ったロールシ
リンダ(ロール円筒体)27と同様に、ヘッド板28の
内部に設けられている。このロールシリンダ自体は一方
ではコイルばね29に、他方では3個の個々の篩33,
34,35からなる篩セットに支持されている。この篩
セットは分解室23内に摺動可能に設けられ、触媒床2
2を付勢する。
【0021】この装置の作用は図1,2に示した装置の
作用とほとんど一致している。実質的な違いは、この装
置の場合、推進装置が運転中であるか停止状態(組み立
て状態)であるかに関係なく、ばね29の押圧力が常に
存在することにある。
【0022】同じことが、図4,5に示したシングルチ
ューブ型構造についても言える。この場合、噴射ヘッド
51は中央に一つの孔52を備え、この孔を通ってヒド
ラジン63が供給される。この場合にも、ヒドラジン推
進装置は噴射管45、触媒床42を有する分解室43、
篩セット53,54または55,56および出口ノズル
44を備えている。分解室43内に摺動可能に支承され
た篩セット53,54は、3個の圧縮ばね58,59,
60によって付勢されている。この圧縮ばね57は金属
編物(金網)からなるロールシリンダ57内に埋め込ま
れている。その際、ロールシリンダ57は篩セット5
3,54と同様に、分解室43の中で自由に動くことが
できるように配置されている。ロケット飛行の開始時
に、3個のばね58,59,60は当接するまで予圧縮
され、触媒床42内に中空室が発生すると、直ちに顆粒
を圧縮して詰め、それによって推進装置の不均一な推進
力発生を防止する。
【0023】
【発明の効果】本発明による推進装置は、寿命が長く、
その寿命の間均一な推進特性を有するという利点があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】ロッケット飛行開始時の取付け状態にあるヒド
ラジン推進装置の部分断面図である。
【図2】長い使用時間の後の図1の推進装置を示す図で
ある。
【図3】他のヒドラジン推進装置の部分断面図である。
【図4】他のヒドラジン推進装置の部分断面図である。
【図5】図4に示した装置のV−V線に沿った断面図で
ある。
【符号の説明】
2,22,42 触媒床 3,23,43 分解室 5 噴射管 9 波形ベロー 11,31,51 噴射ヘッド 18 板 27,57 ロールシリンダ 29 コイルばね 58,59,60 圧縮ばね 13,14,15,33,34,35,53,54
篩 61,62,63 ヒドラジン

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液状のエネルギー担体が貯蔵容器から少
    なくとも1本の噴射管を経て、触媒床を充填した分解室
    に供給され、触媒床に作用する付勢圧力を発生するため
    の手段が設けられている、液状のエネルギー担体、特に
    ヒドラジンを触媒分解およびまたは熱分解する推進装置
    において、触媒床(2,22,42)の噴射側の端範囲
    に設けられ、分解室(3,23,43)の横断面積全体
    に充填された少なくとも一つの篩(13〜15,33〜
    35,53,54)が、触媒床(2,22,42)の方
    へ移動可能に保持され、かつ付勢圧力を発生するための
    手段(9,29,58〜60)によって付勢可能である
    ことを特徴とする推進装置。
  2. 【請求項2】 ヒドラジン予圧力(61)による付勢圧
    力を発生するための手段が、波形ベロー(9)からな
    り、この波形ベローが噴射管(5)と噴射ヘッド(1
    1)と板(18)の間で作用し、波形ベロー(9)を伸
    ばそうとすることを特徴とする請求項1の推進装置。
  3. 【請求項3】 噴射ヘッド(11)が分解室(3)の横
    断面全体に充填され、かつこの分解室内に摺動可能に配
    置されていることを特徴とする請求項2の推進装置。
  4. 【請求項4】 圧力付勢のための手段が少なくとも一つ
    の圧縮ばね(29,58〜60)からなっていることを
    特徴とする請求項1の推進装置。
  5. 【請求項5】 圧縮ばねが噴射ヘッド(31)を取り囲
    むコイルばね(29)として形成されていることを特徴
    とする請求項4の推進装置。
  6. 【請求項6】 少なくとも3個の圧縮ばね(58〜6
    0)が噴射ヘッド(51)の周りに等間隔で分配配置さ
    れていることを特徴とする請求項4の推進装置。
  7. 【請求項7】 圧縮ばね(29,58〜60)が金属編
    物からなる、長手方向に移動可能に保持されたロールシ
    リンダ(27,57)内に配置されていることを特徴と
    する請求項4〜6のいずれか一つの推進装置。
JP6024307A 1993-02-23 1994-02-22 推進装置 Pending JPH06294350A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4305480A DE4305480C1 (de) 1993-02-23 1993-02-23 Triebwerk mit katalytischer Zersetzungskammer
DE4305480:3 1993-02-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06294350A true JPH06294350A (ja) 1994-10-21

Family

ID=6481095

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6024307A Pending JPH06294350A (ja) 1993-02-23 1994-02-22 推進装置

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0612918B1 (ja)
JP (1) JPH06294350A (ja)
DE (2) DE4305480C1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0409536A2 (en) * 1989-07-17 1991-01-23 Ing. C. Olivetti & C., S.p.A. Wire printing head for a high resolution printer
JP2009257155A (ja) * 2008-04-15 2009-11-05 Ihi Aerospace Co Ltd 一液スラスタ
JP2009293590A (ja) * 2008-06-09 2009-12-17 Ihi Corp 一液スラスタ及びその作動方法
JP2021166957A (ja) * 2020-04-10 2021-10-21 株式会社Ihiエアロスペース 加圧ガス供給装置とこれを用いた衛星用推進装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10060768C2 (de) * 2000-12-07 2003-09-25 Astrium Gmbh Triebwerk mit Zersetzung eines flüssigen Energieträgers
RU2511877C2 (ru) * 2012-06-01 2014-04-10 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Жидкостно-газовый реактивный двигатель
CN110043391A (zh) * 2019-04-17 2019-07-23 上海空间推进研究所 分隔式催化床及发动机推进方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3303651A (en) * 1963-05-29 1967-02-14 Trw Inc Nuclear isotope monopropellant hydrazine engine
US3310938A (en) * 1964-10-07 1967-03-28 Samms Adolphus Rocket motor fuel feed
US3838977A (en) * 1972-02-24 1974-10-01 Ethyl Corp Catalytic muffler
US3820956A (en) * 1972-06-01 1974-06-28 Gen Electric Kipp type gas generator with movable liquid reactant exit port
US4069664A (en) * 1974-01-24 1978-01-24 Hughes Aircraft Company Monopropellant thruster
US4352782A (en) * 1981-02-20 1982-10-05 Rocket Research Company Catalytic gas generator
DE3477549D1 (en) * 1983-08-17 1989-05-11 Allied Signal Inc Gas generator and method of generating gas

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0409536A2 (en) * 1989-07-17 1991-01-23 Ing. C. Olivetti & C., S.p.A. Wire printing head for a high resolution printer
JP2009257155A (ja) * 2008-04-15 2009-11-05 Ihi Aerospace Co Ltd 一液スラスタ
JP2009293590A (ja) * 2008-06-09 2009-12-17 Ihi Corp 一液スラスタ及びその作動方法
JP2021166957A (ja) * 2020-04-10 2021-10-21 株式会社Ihiエアロスペース 加圧ガス供給装置とこれを用いた衛星用推進装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE59403493D1 (de) 1997-09-04
DE4305480C1 (de) 1994-09-22
EP0612918B1 (de) 1997-07-30
EP0612918A1 (de) 1994-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4069664A (en) Monopropellant thruster
US4027476A (en) Composite catalyst bed and method for making the same
US4794753A (en) Pressurized air support for catalytic reactor
CN106134388B (zh) 一种无毒单元推进剂的单组元发动机
US20040197247A1 (en) Design and assembly of a catalyst bed gas generator for the catalytic decomposition of high concentration hydrogen peroxide propellants and the catalytic combustion of hydrocarbon/air mixtures
JPH06294350A (ja) 推進装置
US4864818A (en) Augmentor liner construction
WO1997008442A9 (en) Rocket engine burner with porous metal injector
JP2014145328A (ja) 燃料供給システム、スクラムジェットエンジン及びその動作方法
KR102072729B1 (ko) 암모늄 디니트라미드계 액체 단일추진제용 개선된 리액터 및 이 리액터를 포함하는 분사기
CN110645117B (zh) 一种用于单组元硝酸羟胺基推力器的陶瓷推力室
US20180298846A1 (en) Liquid Propellant Chemical Rocket Engine Reactor Thermal Management System
JP6404078B2 (ja) 燃料供給システム、ジェットエンジン、及び、燃料供給システムの製造方法
US3092963A (en) Vector control system
JP4746033B2 (ja) 反転する軸方向流れを使用するインフレータおよびこれを使用する乗り物乗員拘束システム
US3182452A (en) Movable thrust nozzle and sealing means therefor
US3893294A (en) Catalytic monopropellant reactor with thermal feedback
JPS6364623B2 (ja)
JP3790387B2 (ja) ヒドラジンスラスタ
JP5137192B2 (ja) 一液スラスタ
US3126702A (en) newcomb
US9493252B2 (en) Long life thruster
JP4674971B2 (ja) 往復端面燃焼型ガス発生装置
US12013115B2 (en) Combustion system
US3431733A (en) Two-step rocket propellant injection system

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20020709