JPH0652060B2 - ロケツトモ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はロケットモータ、特に有底内腔をそなえる内面
燃焼型ロケットモータに関する。

〔従来の技術〕

内面燃焼型ロケットモータは、通常機軸方向に貫通する
内腔の前端部に点火器を配置してこの点火器からノズル
側に火炎を噴出させることにより内腔全面にわたってほ
ぼ均等な火炎流を生成するようにしている。また、別の
同型ロケットモータは、有底内腔をそなえる推進薬を用
いて所要の推力特性を得るようにしており、この場合点
火器は必然的にノズル側に装着される〔文献INTERNATIO
NAL DEFEN SEREVIEW Grided Missiles ５／１９７５（I
nteravia S.A 出版）第１６５頁参照〕。

一方、多段ロケットにおける最上段球形ロケットのよう
に推進薬充填率を極限まで高める必要があるときは、前
記文献のような有底内腔を有する推進薬を採用するとと
もに当該内腔の容積を極力小さくしている。また、この
場合、高真空中での点火性を確保するために、点火器は
第４図に示すようなイグニッションモータ方式がとられ
る。尚、本出願人はこのようなロケットノズル側に点火
器を設けた装置を利用して多段式ロケットにおける最上
段球形モータの提案をしている。このイグニッションモ
ータ１は、内部に点火器２を装填し、かつ先端に噴射ノ
ズル３を有するケース４と、このケース４に連結したブ
ースタ５とからなり、ケース４とブースタ５との連結部
分に設けた円形の固定部材６でロケットノズルのノズル
スカート７の内周面にて固定される。なお固定部材６に
は機軸まわりに複数の開口８が設けられる。このイグニ
ッションモータ１の点火薬２はロケットモータの推進薬
と同様なものが使用され、これにより比較的長秒時間に
わたって高温燃焼ガスを発生し、これがノズル３から斜
め外方へ、噴出するようになっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、第４図に示すような点火器を、有底内腔を有
する内面燃焼型ロケットモータに適用した場合には、点
火効率の低下を招くという懸念がある。

その理由は次の通りである。

今、点火器１を第５図のように、多段式ロケットモータ
の最上段球形モータに装着した場合を例にとって説明す
ると、同図において１０はモータケース、１１はモータ
ケース内面に耐熱インシュレータを貼着して直填した推
進薬、１２はロケットノズル、１３はノズルスロート、
１は前記イグニッションモータである。１４は、推進薬
１１の後端を開放して袋状に形成した内腔で、この内腔
１４は機軸（ロケットノズル１２の中心軸）と同軸の芯
孔１５と、この芯孔１５から放射状に発散する例えば７
つのスロット１６とで形成される。尚、第６図にこの内
腔１４の断面形状を示す。このスロットの切れ込みは近
時の上段モータでは極めて狭く、深くなっている。

かかるロケットモータにおいて、イグニッションモータ
１が作動して噴射ノズル３から高温燃焼ガスを噴出した
場合における当該燃焼ガスによるスロット１６への熱伝
達を考察する。まず、噴射ノズル３から斜め外方へ噴出
した燃焼ガスはスロット１６へ噴入するが、この際噴入
した燃焼ガスは流過抵抗の少ない領域を通過してノズル
スロート１３から流出しようとする。すなわち、ガス流
は第５図中に矢印で示すようにスロット１６の後方部分
をより多く流過する傾向を呈する。従って、スロット１
６の前方へゆくにつれてガス流過量が減少し、すなわち
推進薬表面への熱エネルギ伝達密度が低下することから
この前方部分における点火性が損なわれる。そして上記
点火性の低下を補うためには過分な点火薬を装填しなけ
ればならなくなり、結局点火効率を低下させてしまうの
である。

ちなみに、特に多段ロケットシステムにおける最上段ロ
ケットでは各種性能が極限まで追求されるので、点火効
率が低下することは甚だ好ましくないのである。

そこで本発明の課題は有底内腔を有する内面燃焼式ロケ
ットモータにおいて、その点火効率を向上させるため
に、内腔を流過する点火用ガスの推進薬表面への熱エネ
ルギ伝達密度の均等化をはかる点にある。

〔本発明の手段〕

前記課題を達成した本発明の手段は、有底内腔をそなえ
る内面燃焼型ロケットモータであって点火器を前記内腔
の腔底に対向配置したものにおいて、前記点火器は、当
該ロケットモータの機軸上に配されて前記内腔の腔底に
指向する管状ノズルをそなえるものである。

〔作用〕

本発明によれば、ロケットモータの機軸上に配されて内
腔の腔底に指向する管状ノズルから噴出された燃焼ガス
（又は火炎）は、内腔の芯孔に沿って腔底に達してから
スロット内に入り込む。その場合、ガス流はスロットの
前端奥部から後方（ロケットノズル側）にかけて順次流
れて保有熱エネルギを当該スロットの初期燃焼面に伝達
しつつノズルスロートから流出する。この場合には、内
腔前方に点火器を配した場合と同様にスロットを流過す
るガス流の流線密度、したがって推進薬表面への熱エネ
ルギ伝達密度が均等化されるから、推進薬の初期燃焼面
に均一に熱エネルギを伝達できる。

〔実施例〕

第１図は本発明に係るロケットモータの一例を示すもの
である。このロケットモータは、球形のモータケース１
０内に耐熱インシュレータを貼着して推進薬１１を直填
する一方、この推進薬１１の後方を開放して芯孔１５お
よびこの芯孔を中心とする放射状のスロット１６からな
る内腔１４を形成し、更に、この内腔１４の腔底１７に
対向配置した点火器としてのイグニッションモータ２１
のノズルを、前記腔底１７に指向する管状ノズルとした
ものである。このイグニッションモータ２１の構成例を
第２図に示すと、起装薬を有するイニシェータ２２の前
段に助装薬２３を配し、その前段に第３図に示すような
形状に内填した主装薬２５を有する点火薬ケース２６を
配して、更にその前段に前記管状のノズル２７を配した
ものである。このノズル２７は後方から前方にかけて内
径が広がる末広型のノズルで主装薬２５が発生する燃焼
ガスを長音速にて噴出できるようになっている。尚、第
３図中符号２８の部分は、グラファイト製のガス誘導
部、２９は取付フランジである。第１図に戻り、かかる
イグニッションモータ２１は、取付フランジ２９にボル
ト３０で固定したブラケット３１およびシャーピン３２
を介してノズルスカート１７に固定される。尚、１８は
ノズルスロート１３を形成するノズルインサート、１
９，１９は断熱材、２０はブッシュである。

従って、かかるロケットモータによれば、末広ノズル２
７から超音速にて噴出された燃焼ガスは、第１図中矢印
で示すように、芯孔１５に沿って流れて亜音速に流速を
減じた後、芯孔１５前端の腔底１７に衝突し、順序よく
反転してスロット１６に噴入する。この際、ガス流は内
腔１４前端に点火器を設けた場合と同様よどむことなく
ノズルスロート１３から流出できるから流線密度が均一
となって推進薬１１の初期燃焼面の全面にわたって均一
に熱エネルギを伝達することができる。よって、このロ
ケットモータによれば推進薬１１に初期燃焼面をほぼ同
時にかつ均等に着火できる。また、推進薬の着火により
燃焼室圧力が高まってシャーピン３２が切断し、点火器
を放出することができる。尚、本実施例に係るノズル２
７のようにノズル形状を末広がりとするのは、モータケ
ース１０内のガス圧に抗して燃焼ガスを押し込むためで
あるが、ノズル内径がストレートのものであっても、燃
焼ガスを増速して噴出することができるから、本実施例
と類似の効果を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係るロケットモータによれ
ば、点火器のノズルをロケットモータの機軸上に配する
とともに推進薬に形成した内腔の腔底に指向する管状ノ
ズルとしたから、点火薬からの火炎や燃焼ガスなどの点
火用ガスは管状のノズルにおいて増速され、かつ高い指
向性をもって噴出されるので、この噴出流が腔底に直進
したのち反転して内腔全域にわたってほぼ均等に分散
し、ロケットノズルから整然と流出する。従って推進薬
表面への熱エネルギ伝達密度も均等化されて点火効率が
向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るロケットモータの一例を示す断面
図、第２図は本発明に係る点火器の一例を示す断面図、
第３図は第２図のIII−III線断面図、第４図は従来の点
火器例を示す部分断面図、第５図は従来のロケットモー
タを示す断面図、第６図は第５図のVI−VI線断面図であ
る。 １０……モータケース １１……推進薬 １３……ノズルスロート １４……内腔 １５……芯孔 １６……スロット ２１……イグニッションモータ（点火器） ２７……ノズル ３２……シャーピン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】有底内腔をそなえる内面燃焼型ロケットモ
   ータであって点火器を前記内腔の腔底に対向配置したも
   のにおいて、前記点火器は、当該ロケットモータの機軸
   上に配されて前記内腔の腔底に指向する管状ノズルをそ
   なえることを特徴とするロケットモータ。