JPH0893558A - Hybrid rocket - Google Patents

Hybrid rocket

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JPH0893558A
JPH0893558A JP22519694A JP22519694A JPH0893558A JP H0893558 A JPH0893558 A JP H0893558A JP 22519694 A JP22519694 A JP 22519694A JP 22519694 A JP22519694 A JP 22519694A JP H0893558 A JPH0893558 A JP H0893558A
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solid fuel
chamber
combustion chamber
liquid oxidant
liquid
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Naminosuke Kubota
久保田浪之介
Minoru Kono
野 実 光
Takuo Kuwabara
原 卓 雄 桑
Hiroaki Odajima
広 明 小田島
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Japan Steel Works Ltd
Nissan Motor Co Ltd
Technical Research and Development Institute of Japan Defence Agency
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Japan Steel Works Ltd
Nissan Motor Co Ltd
Technical Research and Development Institute of Japan Defence Agency
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Abstract

PURPOSE: To realize a decrease in system weight as well as to enable combustion efficiency to be drastically improved. CONSTITUTION: A hybrid rocket is provided with a liquid oxidizing agent housing chamber 4 in which a liquid oxidizing agent 3 is housed, a solid fuel combustion chamber 7 in which solid fuel 8 having self-burning property is filled, a mixing combustion chamber 10 for mixing fuel component excessive gas to be generated by self-burning of the solid fuel 8 with a liquid oxidizing agent and burning it, and a liquid oxidizing agent supplying means (a pressurizing chamber 5 and a piston 11 as a movable isolating mechanism) taking pressure in the solid fuel combustion chamber 7 as a driving source.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、液体酸化剤と、固体燃
料を備え、この固体燃料と液体酸化剤との混合・燃焼に
より生じた高温・高圧ガスによって推進力を得るハイブ
リッドロケットに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hybrid rocket provided with a liquid oxidizer and a solid fuel and capable of producing propulsion by high temperature and high pressure gas produced by mixing and burning the solid fuel and the liquid oxidizer. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、上記したようなハイブリッドロケ
ットとしては、例えば図4に示すものがある。図示のハ
イブリッドロケット51は、機体52の中間部に設けた
タンク54に液体酸化剤53が充填してあると共に、機
体52の尾部に設けた燃焼室56に内面燃焼型の固体燃
料55が装填してある。タンク54と燃焼室56とは制
御弁57および噴射器58を介して連結してあり、タン
ク54の前部には高圧ガスのボンベや制御弁などで構成
される加圧器59が設けてあると共に、燃焼室56の後
端にはノズル60が設けてある。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a hybrid rocket as described above, there is one shown in FIG. 4, for example. In the illustrated hybrid rocket 51, a liquid oxidizer 53 is filled in a tank 54 provided in an intermediate portion of a fuselage 52, and a combustion chamber 56 provided in a tail portion of the fuselage 52 is loaded with a solid fuel 55 of an inner surface combustion type. There is. The tank 54 and the combustion chamber 56 are connected via a control valve 57 and an injector 58, and a pressurizer 59 composed of a cylinder of high-pressure gas, a control valve, etc. is provided at the front of the tank 54. A nozzle 60 is provided at the rear end of the combustion chamber 56.

【0003】上記のハイブリッドロケット51は、タン
ク54内において加圧器59で圧力を高めた液体酸化剤
53を制御弁57および噴射器58により燃焼室56内
に噴射し、この液体酸化剤53と固体燃料55の内面で
分解・蒸発した燃料成分とを混合して燃焼させ、これに
より生じた高温・高圧ガスをノズル60から噴出させて
推進力を得る。
The hybrid rocket 51 described above injects the liquid oxidizer 53 whose pressure is increased by the pressurizer 59 in the tank 54 into the combustion chamber 56 by the control valve 57 and the injector 58, and the liquid oxidizer 53 and the solids. The fuel component decomposed and evaporated on the inner surface of the fuel 55 is mixed and burned, and the high temperature and high pressure gas generated thereby is ejected from the nozzle 60 to obtain a propulsive force.

【0004】このようなハイブリッドロケット51は、
例えば、昭和58年4月25日に丸善が発行した「航空
宇宙工学便覧・増補版」の第655頁に記載されてい
る。
Such a hybrid rocket 51 is
For example, it is described on page 655 of "Handbook of Aerospace Engineering and Supplement" issued by Maruzen on April 25, 1983.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した従
来のハイブリッドロケット51にあっては、加圧した液
体酸化剤53を固体燃料55の内面に沿って流し、機軸
方向に境界層を形成しつつ固体燃料55から分解・蒸発
した燃料成分を拡散燃焼させて高温・高圧ガスを発生さ
せるようにしていることから、液体酸化剤53の流れの
変化による分布状況の違いによって固体燃料55の燃焼
状態を安定させることが難しく、燃焼効率が低いものと
なって充分な性能を得がたいという問題点があると共
に、液体酸化剤の加圧源として重量物である加圧器59
を用いていたため、システム重量が増加して推進性能の
低下をまねくという問題点があり、これらの問題点を解
決することが課題であった。
However, in the above-described conventional hybrid rocket 51, the pressurized liquid oxidizer 53 is caused to flow along the inner surface of the solid fuel 55 to form a boundary layer in the machine axis direction. Since the fuel components decomposed and evaporated from the solid fuel 55 are diffused and burned to generate high-temperature and high-pressure gas, the combustion state of the solid fuel 55 depends on the distribution of the liquid oxidizer 53 due to the change in the flow. It is difficult to stabilize, there is a problem that the combustion efficiency is low, and it is difficult to obtain sufficient performance, and a pressurizer 59 which is a heavy load as a pressurizing source of the liquid oxidizer.
However, there is a problem that the system weight increases and the propulsive performance is deteriorated, and it is a problem to solve these problems.

【0006】[0006]

【発明の目的】本発明は、上記した従来の課題に着目し
てなされたもので、燃焼効率を大幅に向上させることが
可能であると共に、システム重量の軽減を実現すること
ができるハイブリッドロケットを提供することを目的と
している。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and a hybrid rocket capable of significantly improving combustion efficiency and reducing system weight. It is intended to be provided.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明に係わるハイブリ
ッドロケットは、請求項1として、液体酸化剤を収容し
た液体酸化剤収容室と、自己燃焼性を有する固体燃料を
装填した固体燃料燃焼室と、固体燃料の自己燃焼により
発生する燃料成分過剰ガスと液体酸化剤とを混合して燃
焼させる混合燃焼室と、固体燃料燃焼室内の圧力を動力
源とする液体酸化剤供給手段を備えた構成とし、請求項
2として、液体酸化剤供給手段が、液体酸化剤収容室に
隣接し且つ固体燃料燃焼室に連通した加圧室と、液体酸
化剤収容室と加圧室の容積を反比例的に変化させる可動
隔離機構を備えている構成とし、請求項3として、固体
燃料燃焼室と加圧室とを連通させる流通管に、加圧室側
と大気側への流量を変化させる調整弁を設けた構成と
し、請求項4として、可動隔離機構が、液体酸化剤収容
室と加圧室とを隔離するピストンである構成とし、請求
項5として、可動隔離機構が、液体酸化剤収容室と加圧
室とを隔離するべローズである構成とし、請求項6とし
て、液体酸化剤供給手段がターボポンプである構成とし
ており、上記の構成を課題を解決するための手段として
いる。
A hybrid rocket according to the present invention, as claimed in claim 1, comprises a liquid oxidant storage chamber containing a liquid oxidant, and a solid fuel combustion chamber loaded with a solid fuel having self-combustibility. A mixture combustion chamber that mixes and combusts a fuel component excess gas generated by self-combustion of a solid fuel with a liquid oxidizer, and a liquid oxidant supply unit that uses the pressure in the solid fuel combustion chamber as a power source According to a second aspect of the present invention, the liquid oxidant supply means changes the volume of the pressure chamber adjacent to the liquid oxidant storage chamber and communicating with the solid fuel combustion chamber, and the volumes of the liquid oxidant storage chamber and the pressure chamber in inverse proportion to each other. A movable isolation mechanism is provided, and a regulating valve for changing the flow rate between the pressure chamber side and the atmosphere side is provided in a distribution pipe that connects the solid fuel combustion chamber and the pressure chamber. As a configuration, as claim 4. The movable isolation mechanism is a piston that isolates the liquid oxidant storage chamber and the pressure chamber, and the movable isolation mechanism is a bellows that isolates the liquid oxidant storage chamber and the pressure chamber. According to a sixth aspect, the liquid oxidant supply means is a turbo pump, and the above-mentioned configuration is means for solving the problem.

【0008】上記固体燃料には、自己燃焼性を有する物
質として、酸化剤に依存しないで燃焼できるグリシジル
アジ化ポリマ(GAP:Glycidyl Azide
Polymer)を用いることが可能である。
The above-mentioned solid fuel is a substance having self-combustibility, and can be burned without depending on an oxidant, glycidyl azide polymer (GAP: Glycidyl Azide).
Polymer) can be used.

【0009】[0009]

【発明の作用】本発明の請求項1に係わるハイブリッド
ロケットでは、固体燃料が拡散燃焼するのではなく自己
燃焼し、液体酸化剤の流れの変化による分布状況の違い
によって固体燃料の燃焼速度が左右されることがなくな
るので、固体燃料の燃焼状態が安定して燃焼効率が向上
すると共に、液体酸化剤供給手段の採用により、固体燃
料燃焼室内の圧力が液体酸化剤の供給動力源となる。
In the hybrid rocket according to the first aspect of the present invention, the solid fuel is not combusted by diffusion but is self-combusted, and the combustion speed of the solid fuel depends on the difference in the distribution state due to the change in the flow of the liquid oxidizer. Therefore, the combustion state of the solid fuel is stabilized and the combustion efficiency is improved, and by adopting the liquid oxidant supply means, the pressure in the solid fuel combustion chamber serves as a power source for supplying the liquid oxidant.

【0010】本発明の請求項2に係わるハイブリッドロ
ケットでは、液体酸化剤供給手段として、固体燃料燃焼
室に連通した加圧室と液体酸化剤収容室の容積を反比例
的に変化させる可動隔離機構を採用したことにより、固
体燃料燃焼室内の圧力が液体酸化剤の加圧源となる。
In the hybrid rocket according to the second aspect of the present invention, as the liquid oxidant supply means, a movable isolation mechanism for changing the volumes of the pressure chamber and the liquid oxidant accommodating chamber, which communicate with the solid fuel combustion chamber, in inverse proportion to each other. By adopting it, the pressure in the solid fuel combustion chamber becomes a pressure source of the liquid oxidizer.

【0011】本発明の請求項3に係わるハイブリッドロ
ケットでは、固体燃料燃焼室と加圧室とを連通させる流
通管に設けた調整弁で加圧室側と大気側への流量を変化
させることにより、液体酸化剤に対する加圧力を変化さ
せる。
In the hybrid rocket according to the third aspect of the present invention, the flow rate to the pressure chamber side and the atmosphere side is changed by the adjusting valve provided in the flow pipe connecting the solid fuel combustion chamber and the pressure chamber. , Changing the pressure applied to the liquid oxidizer.

【0012】本発明の請求項4に係わるハイブリッドロ
ケットでは、可動隔離機構としてピストンを採用したこ
とにより、より簡単で軽量な構造となり、また、本発明
の請求項5に係わるハイブリッドロケットでは、可動隔
離機構としてべローズを採用したことにより、より一層
軽量化された構造となる。
The hybrid rocket according to claim 4 of the present invention has a simpler and lighter structure by adopting the piston as the movable isolation mechanism, and the hybrid rocket according to claim 5 of the present invention has a movable isolation. By adopting a bellows as the mechanism, the structure becomes even lighter.

【0013】本発明の請求項6に係わるハイブリッドロ
ケットでは、液体酸化剤供給手段としてのターボポンプ
を固体燃料燃焼室内の圧力で駆動し、これにより液体酸
化剤を混合燃焼室に供給する。
In the hybrid rocket according to the sixth aspect of the present invention, the turbo pump as the liquid oxidant supply means is driven by the pressure in the solid fuel combustion chamber, and thereby the liquid oxidant is supplied to the mixed combustion chamber.

【0014】[0014]

【実施例】図1は、本発明の請求項1〜4に係わるハイ
ブリッドロケットの一実施例を示す図である。
1 is a diagram showing an embodiment of a hybrid rocket according to claims 1 to 4 of the present invention.

【0015】ハイブリッドロケット1は、機体2の中間
部に、液体酸化剤3を収容した液体酸化剤収容室4とそ
の頭部側に隣接する加圧室5とを形成するタンク6を備
えると共に、タンク6の下流側に設けた固体燃料燃焼室
7に、自己燃焼性を有するグリシジルアジ化ポリマ(G
AP)よりなる固体燃料8が装填してあり、固体燃料燃
焼室7と機体2の尾部に設けたノズル9との間に、混合
燃焼室10を備えている。なお、固体燃料8は端面燃焼
型に成形してある。
The hybrid rocket 1 is provided with a tank 6 which forms a liquid oxidant accommodating chamber 4 accommodating the liquid oxidant 3 and a pressurizing chamber 5 adjacent to the head of the liquid oxidant accommodating chamber 4 in the middle of the airframe 2. The solid fuel combustion chamber 7 provided on the downstream side of the tank 6 has a self-combustible glycidyl azide polymer (G
A solid fuel 8 made of AP) is loaded, and a mixed combustion chamber 10 is provided between the solid fuel combustion chamber 7 and a nozzle 9 provided at the tail portion of the airframe 2. The solid fuel 8 is formed into an end face combustion type.

【0016】タンク6内には、液体酸化剤収容室4と加
圧室5の容積を反比例的に変化させる可動隔離機構とし
てのピストン11が設けてある。この実施例では、加圧
室5と可動隔離機構としてのピストン11により、固体
燃料燃焼室7内の圧力を動力源とする液体酸化剤供給手
段を構成している。
Inside the tank 6, there is provided a piston 11 as a movable isolation mechanism for changing the volumes of the liquid oxidant storage chamber 4 and the pressurizing chamber 5 in inverse proportion. In this embodiment, the pressurizing chamber 5 and the piston 11 as a movable isolation mechanism constitute a liquid oxidant supply means that uses the pressure in the solid fuel combustion chamber 7 as a power source.

【0017】ピストン11は、タンク6の内面との摺接
部分にOリング12を設けて、液体酸化剤収容室4と加
圧室5との間を充分に密封していると共に、タンク6の
頭部鏡板6aを摺動自在に貫通するロッド13を備えて
いる。また、頭部鏡板6aとロッド13の間にもOリン
グ14が設けてある。
The piston 11 is provided with an O-ring 12 at a sliding contact portion with the inner surface of the tank 6 so as to sufficiently seal the space between the liquid oxidant storage chamber 4 and the pressurizing chamber 5, and at the same time, the tank 6 The head 13 has a rod 13 slidably penetrating the head end plate 6a. An O-ring 14 is also provided between the head end plate 6 a and the rod 13.

【0018】加圧室5は、機体2の外部に添って設けた
流通管15により、固体燃料燃焼室7と連通している。
また、加圧室5の頭部側には当該加圧室5側と大気解放
流路16側への流量を変化させる調整弁17が設けてあ
る。
The pressurizing chamber 5 is communicated with the solid fuel combustion chamber 7 by a flow pipe 15 provided outside the machine body 2.
Further, on the head side of the pressurizing chamber 5, there is provided an adjusting valve 17 for changing the flow rates to the pressurizing chamber 5 side and the atmosphere release channel 16 side.

【0019】固体燃料燃焼室7と混合燃焼室10は隔壁
18を介して仕切ってある。この隔壁18は、固体燃料
燃焼室7側に固体燃料点火用のイグナイタ19を備える
と共に、固体燃料燃焼室7と混合燃焼室10と連通させ
る複数のオリフィス18aを備えており、固体燃料8の
燃焼により生じる燃料成分過剰ガスをこれらのオリフィ
ス18aから混合燃焼室10に噴出させるようにしてあ
る。
The solid fuel combustion chamber 7 and the mixed combustion chamber 10 are partitioned by a partition wall 18. The partition wall 18 includes an igniter 19 for igniting the solid fuel on the solid fuel combustion chamber 7 side, and a plurality of orifices 18 a communicating with the solid fuel combustion chamber 7 and the mixed combustion chamber 10 to burn the solid fuel 8. The fuel component excess gas generated by the above is ejected from the orifices 18a into the mixed combustion chamber 10.

【0020】さらに、液体酸化剤収容室4には、機体2
の外側に添って設けた液体酸化剤送給管20の頭部側の
端部が連結してある。この液体酸化剤送給管20の尾部
側の端部は、隔壁18に設けた複数の噴射孔18bを介
して混合燃焼室10に連通している。したがって、液体
酸化剤収容室4と隔壁18の噴射孔18bとは、液体酸
化剤送給管20によって直接的に連通している。
Further, in the liquid oxidant storage chamber 4, the airframe 2
The end portion on the head side of the liquid oxidant supply pipe 20 provided along the outer side of is connected. The end portion of the liquid oxidant supply pipe 20 on the tail side communicates with the mixed combustion chamber 10 via a plurality of injection holes 18b provided in the partition wall 18. Therefore, the liquid oxidant storage chamber 4 and the injection hole 18 b of the partition wall 18 are directly connected by the liquid oxidant feed pipe 20.

【0021】上記の構成を備えたハイブリッドロケット
1では、まず、イグナイタ19で固体燃料8に点火する
と、自己燃焼性を有する固体燃料8は酸化剤に依存する
ことなく一定の速度で固体燃料燃焼室7内において燃焼
する。これにより発生した燃料成分過剰ガスは、隔壁1
8のオリフィス18aを通して混合燃焼室10に噴出す
る。
In the hybrid rocket 1 having the above structure, first, when the solid fuel 8 is ignited by the igniter 19, the solid fuel 8 having self-combustibility is solid fuel combustion chamber at a constant speed without depending on the oxidizer. Burns within 7. The fuel component excess gas generated by this is the partition wall 1
It is ejected into the mixed combustion chamber 10 through the eight orifices 18a.

【0022】また、固体燃料8の燃焼開始により固体燃
料燃焼室7内の圧力が上昇すると、これに伴ってガスの
一部が流通管15を経て加圧室5に導入され、ピストン
11を尾部方向に押圧する。これにより、液体酸化剤収
容室4の容積減少とともに液体酸化剤3が加圧され、液
体酸化剤3は液体酸化剤送給管20を経て隔壁18の複
数の噴射孔18bに送られ、これらの噴射孔18bから
混合燃焼室10内に噴射される。
When the pressure in the solid fuel combustion chamber 7 rises due to the start of combustion of the solid fuel 8, a part of the gas is introduced into the pressurizing chamber 5 through the flow pipe 15, and the piston 11 is tailed. Press in the direction. As a result, the liquid oxidant 3 is pressurized as the volume of the liquid oxidant storage chamber 4 is reduced, and the liquid oxidant 3 is sent to the plurality of injection holes 18 b of the partition wall 18 via the liquid oxidant feed pipe 20. It is injected into the mixed combustion chamber 10 through the injection hole 18b.

【0023】そして、ハイブリッドロケット1は、混合
燃焼室10内で液体酸化剤3と前記燃料成分過剰ガスと
が混合して燃焼することとなり、この混合・燃焼で生じ
た高温・高圧のガスをノズル9から噴出させることによ
って推進力を得る。
In the hybrid rocket 1, the liquid oxidizer 3 and the fuel component excess gas are mixed and burned in the mixed combustion chamber 10, and the high temperature and high pressure gas generated by this mixing and burning is nozzled. Propulsive force is obtained by ejecting from 9.

【0024】このように、ハイブリッドロケット1は、
従来のように液体酸化剤3の流れの変化による分布状況
の違いによって固体燃料8の燃焼速度が左右されること
がないので、オリフィス18aを通して混合燃焼室10
内に噴出するガスの量、すなわち、固体燃料8の燃焼に
より生じる燃料成分過剰ガスの量が一定に保たれること
となり、この燃料成分過剰ガスと液体酸化剤3との混合
・燃焼が非常に安定して充分な燃焼効率が得られること
になる。
In this way, the hybrid rocket 1
Unlike the conventional case, the combustion speed of the solid fuel 8 is not influenced by the difference in the distribution state due to the change in the flow of the liquid oxidizer 3, so that the mixed combustion chamber 10 is passed through the orifice 18a.
The amount of gas ejected into the inside, that is, the amount of fuel component excess gas generated by the combustion of the solid fuel 8 is kept constant, and the mixing and combustion of this fuel component excess gas and the liquid oxidant 3 is very much. Stable and sufficient combustion efficiency can be obtained.

【0025】また、ハイブリッドロケット1は、固体燃
料燃焼室7に連通した加圧室5と液体酸化剤収容室4の
容積を反比例的に変化させる可動隔離機構であるピスト
ン10を採用したので、従来において液体酸化剤の圧送
に使用していた重量物である加圧器が廃止され、固体燃
料燃焼室7内の圧力を液体酸化剤3の加圧源に利用し
て、簡単な構造で液体酸化剤3を圧送し得ることとな
る。
Further, since the hybrid rocket 1 employs the piston 10 which is a movable isolation mechanism for changing the volumes of the pressurizing chamber 5 communicating with the solid fuel combustion chamber 7 and the liquid oxidant containing chamber 4 in inverse proportion, The pressurizer, which is a heavy load used for pumping the liquid oxidizer, is abolished, and the pressure in the solid fuel combustion chamber 7 is used as a pressure source for the liquid oxidizer 3, so that the liquid oxidizer has a simple structure. 3 can be pumped.

【0026】さらに、ハイブリッドロケット1は、固体
燃料燃焼室7と加圧室5とを連通させる流通管15に設
けた調整弁17で加圧室5側と大気解放流路16側への
ガスの流量を変化させ、推力の調整あるいは燃焼状態の
より一層の安定化などを図るために、液体酸化剤3に対
する加圧力を変化させてその噴射量を調整することが可
能である。
Further, in the hybrid rocket 1, the adjusting valve 17 provided in the flow pipe 15 which connects the solid fuel combustion chamber 7 and the pressurizing chamber 5 to each other allows the gas to flow to the pressurizing chamber 5 side and the atmosphere release channel 16 side. In order to change the flow rate and adjust the thrust or further stabilize the combustion state, it is possible to change the pressure applied to the liquid oxidizer 3 and adjust the injection amount.

【0027】図2は本発明の請求項1〜3および5に係
わるハイブリッドロケットの一実施例を示す図である。
なお、先の実施例と同一の部位は同一符号を付して詳細
な説明を省略する。
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of a hybrid rocket according to claims 1 to 3 and 5 of the present invention.
The same parts as those in the previous embodiment are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

【0028】この実施例のハイブリッドロケット31
は、タンク6内に、液体酸化剤収容室4と加圧室5の容
積を反比例的に変化させる可動隔離機構としてのべロー
ズ41が設けてある。このべローズ41は、その端部を
タンク6の尾部鏡板6bに密封性をもたせて取り付けて
あって、液体酸化剤収容室4と加圧室5とを完全に隔離
している。この実施例では、加圧室5および可動隔離機
構としてのべローズ41により、固体燃料燃焼室7内の
圧力を動力源とする液体酸化剤供給手段を構成してい
る。
The hybrid rocket 31 of this embodiment
In the tank 6, there is provided a bellows 41 as a movable isolation mechanism that changes the volumes of the liquid oxidant storage chamber 4 and the pressurizing chamber 5 in inverse proportion. The bellows 41 has its end portion attached to the tail end plate 6b of the tank 6 in a sealed manner, and completely separates the liquid oxidant storage chamber 4 and the pressurizing chamber 5. In this embodiment, the pressurizing chamber 5 and the bellows 41 as a movable isolation mechanism constitute a liquid oxidant supply means that uses the pressure in the solid fuel combustion chamber 7 as a power source.

【0029】そして、このハイブリッドロケット31で
は、固体燃料8の燃焼開始に伴ってガスの一部を加圧室
5に導入し、その圧力でべローズ41を尾部方向に押圧
することにより、べローズ41を圧縮させつつ液体酸化
剤3を加圧し、液体酸化剤3を隔壁18の噴射孔18b
から混合燃焼室10内に噴射する。
In the hybrid rocket 31, a part of the gas is introduced into the pressurizing chamber 5 as the solid fuel 8 starts to be combusted, and the bellows 41 is pushed toward the tail by the pressure of the gas, so that the bellows 41 is pushed. The liquid oxidizer 3 is pressurized while compressing the liquid 41, and the liquid oxidizer 3 is injected with the injection holes 18 b of the partition wall 18.
Is injected into the mixed combustion chamber 10.

【0030】このように、上記のハイブリッドロケット
31では、可動隔離機構であるべローズ41を採用した
ので、液体酸化剤3の加圧手段として構造がより一層簡
略化され、大幅に軽量化されることとなる。
As described above, in the above-described hybrid rocket 31, since the bellows 41, which is the movable separating mechanism, is adopted, the structure as the pressurizing means for the liquid oxidizer 3 is further simplified and the weight is greatly reduced. It will be.

【0031】図3は、本発明の請求項1および6に係わ
るハイブリッドロケットの一実施例を示す図である。な
お、先の実施例と同一の部位は同一符号を付して詳細な
説明を省略する。
FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of a hybrid rocket according to claims 1 and 6 of the present invention. The same parts as those in the previous embodiment are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

【0032】この実施例のハイブリッドロケット51
は、液体酸化剤3を装填した液体酸化剤収容室4の尾部
側に、固体燃料燃焼室7内の圧力を動力源とする液体酸
化剤供給手段としてのターボポンプ52を備えている。
The hybrid rocket 51 of this embodiment
Is equipped with a turbo pump 52 as a liquid oxidant supply means, which uses the pressure in the solid fuel combustion chamber 7 as a power source, on the tail side of the liquid oxidant storage chamber 4 loaded with the liquid oxidant 3.

【0033】固体燃料燃焼室7と混合燃焼室10とを仕
切る隔壁53は、円周方向にわたって中空で環状を成す
と共に、その内周面に一定の間隔で噴射孔53aを有し
ている。また、隔壁53の混合燃焼室10側には、この
隔壁53と同様に中空で環状を成し且つ噴射孔54aを
有するガス噴射器54が設けてある。
The partition wall 53 for partitioning the solid fuel combustion chamber 7 and the mixed combustion chamber 10 is hollow and annular in the circumferential direction, and has injection holes 53a on its inner peripheral surface at regular intervals. A gas injector 54, which is hollow and has an annular shape and has an injection hole 54a, is provided on the mixing combustion chamber 10 side of the partition wall 53, similarly to the partition wall 53.

【0034】ターボポンプ52は、駆動部の吸気側に、
固体燃料燃焼室7に連通する流通管15が接続してある
と共に、液体酸化剤収容室4に通じるポンプ部に、隔壁
53の中空部に連通する液体酸化剤送給管20が接続し
てあり、駆動部の排気側に、ガス噴射器54の中空部に
連通するガス送給管55が接続してある。
The turbo pump 52 is provided on the intake side of the drive unit.
A flow pipe 15 that communicates with the solid fuel combustion chamber 7 is connected, and a liquid oxidant feed pipe 20 that communicates with the hollow portion of the partition wall 53 is connected to the pump portion that communicates with the liquid oxidant storage chamber 4. A gas supply pipe 55 communicating with the hollow portion of the gas injector 54 is connected to the exhaust side of the drive unit.

【0035】ハイブリッドロケット51は、固体燃料8
の燃焼開始に伴って、流通管15を介してガスの一部を
ターボポンプ52に導入する。つまり、固体燃料8の燃
焼時における固体燃料燃焼室7内の圧力でターボポンプ
52を駆動し、液体酸化剤送給管20を介して液体酸化
剤3を隔壁53に供給し、隔壁53の噴射孔53aから
混合燃焼室10内に液体酸化剤3を噴射する。
The hybrid rocket 51 uses the solid fuel 8
Along with the start of combustion, a part of the gas is introduced into the turbo pump 52 via the flow pipe 15. That is, the turbo pump 52 is driven by the pressure in the solid fuel combustion chamber 7 during the combustion of the solid fuel 8, the liquid oxidizer 3 is supplied to the partition wall 53 through the liquid oxidant feed pipe 20, and the injection of the partition wall 53 is performed. The liquid oxidizer 3 is injected into the mixed combustion chamber 10 through the hole 53a.

【0036】また、ターボポンプ52の駆動に用いたガ
ス(燃料成分過剰ガス)は、ガス送給管55を介してガ
ス噴射器54に送られ、ガス噴射器54の噴射孔54a
から混合燃焼室10内に噴射され、固体燃料8の燃焼で
生じた燃料成分過剰ガスと液体酸化剤3との混合・燃焼
に加えられて無駄なく使用される。
The gas used to drive the turbo pump 52 (fuel component excess gas) is sent to the gas injector 54 via the gas feed pipe 55, and the injection hole 54a of the gas injector 54 is supplied.
Is injected into the mixed combustion chamber 10 from the above, and is added to the mixing / combustion of the fuel component excess gas generated by the combustion of the solid fuel 8 and the liquid oxidizer 3 and used without waste.

【0037】上記ハイブリッドロケット51のように、
固体燃料燃焼室7内の圧力を動力源とする液体酸化剤供
給手段としてターボポンプ52を採用した場合でも、構
造が簡略化され且つ軽量化されることとなる。
Like the hybrid rocket 51,
Even when the turbo pump 52 is adopted as the liquid oxidant supply means using the pressure in the solid fuel combustion chamber 7 as a power source, the structure is simplified and the weight is reduced.

【0038】なお、上記各実施例のハイブリッドロケッ
ト1,31,51では、いずれも固体燃料8を端面燃焼
型に形成したものとしたが、これに限定されるものでは
なく、例えば、固体燃料8の中空部断面を星形にして燃
焼面積が一定になるように形成した内面燃焼型とした
り、内外面燃焼型としたりすることも可能である。
In each of the hybrid rockets 1, 31, and 51 of the above-described embodiments, the solid fuel 8 is formed as an end-face combustion type, but the invention is not limited to this, and for example, the solid fuel 8 is used. It is also possible to use an internal combustion type in which the hollow section is formed in a star shape so that the combustion area is constant, or an internal combustion type.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の請求
項1に係わるハイブリッドロケットによれば、固体燃料
を安定した速度で燃焼させることが可能となり、この燃
焼により生じた燃料成分過剰ガスと液体酸化剤とを混合
して安定燃焼させることができるので、燃焼効率を大幅
に向上させることができ、また、固体燃料燃焼室内の圧
力を動力源とする液体酸化剤供給手段により、重量物で
ある加圧器を廃止して、固体燃料燃焼室内の圧力を利用
して簡単な構造で液体酸化剤を圧送し得るので、システ
ム重量を大幅に軽減することができ、その軽量化に伴っ
て推進性能を高めることができる。
As described above, according to the hybrid rocket according to the first aspect of the present invention, it becomes possible to burn the solid fuel at a stable speed, and the fuel component excess gas generated by this combustion is generated. Since it is possible to mix with a liquid oxidizer and perform stable combustion, it is possible to significantly improve the combustion efficiency, and the liquid oxidant supply means that uses the pressure in the solid fuel combustion chamber as a power source can reduce heavy weight. A certain pressurizer can be abolished, and the pressure in the solid fuel combustion chamber can be used to pump the liquid oxidizer with a simple structure, so the system weight can be significantly reduced, and the propulsion performance can be reduced with the weight reduction. Can be increased.

【0040】本発明の請求項2に係わるハイブリッドロ
ケットでは、液体酸化剤供給手段として、固体燃料燃焼
室に連通した加圧室と液体酸化剤収容室の容積を反比例
的に変化させる可動隔離機構を採用したことにより、請
求項1の場合と同様に固体燃料燃焼室内の圧力を利用し
て簡単な構造で液体酸化剤を圧送することができ、シス
テム重量を大幅に軽減することができると共に、その軽
量化に伴って推進性能を高めることができる。
In the hybrid rocket according to the second aspect of the present invention, as the liquid oxidant supply means, a movable isolation mechanism for inversely proportionally changing the volumes of the pressure chamber and the liquid oxidant accommodating chamber, which communicate with the solid fuel combustion chamber, is used. By adopting this, as in the case of claim 1, the liquid oxidizer can be pressure-fed with a simple structure by utilizing the pressure in the solid fuel combustion chamber, and the system weight can be greatly reduced and The propulsion performance can be improved as the weight is reduced.

【0041】本発明の請求項3に係わるハイブリッドロ
ケットによれば、調整弁によって液体酸化剤に対する加
圧力を変化させることができ、これにより推力の調整あ
るいは燃焼状態のより一層の安定化などを図ることがで
きる。
According to the hybrid rocket of the third aspect of the present invention, the pressure applied to the liquid oxidizer can be changed by the adjusting valve, whereby the thrust is adjusted or the combustion state is further stabilized. be able to.

【0042】本発明の請求項4に係わるハイブリッドロ
ケットでは、可動隔離機構としてピストンを採用したこ
とにより、上記の効果に加えてより簡単で軽量な構造に
することができ、さらに、本発明の請求項5に係わるハ
イブリッドロケットでは、可動隔離機構としてべローズ
を採用したことにより、上記の効果に加えてより一層の
軽量化を実現することができ、推進性能の向上に貢献し
得る。
In the hybrid rocket according to the fourth aspect of the present invention, by adopting the piston as the movable isolation mechanism, a simpler and lighter structure can be obtained in addition to the above effect. In the hybrid rocket according to Item 5, by adopting the bellows as the movable isolation mechanism, in addition to the above effects, further weight reduction can be realized, which can contribute to the improvement of propulsion performance.

【0043】また、本発明の請求項6に係わるハイブリ
ッドロケットでは、固体燃料燃焼室内の圧力を動力源と
する液体酸化剤供給手段としてターボポンプを採用した
ことにより、構造の簡略化やこれに伴う軽量化を実現す
ることができると共に、液体酸化剤の供給機能をより一
層高めることができる。
Further, in the hybrid rocket according to claim 6 of the present invention, the turbo pump is used as the liquid oxidant supply means whose power source is the pressure in the solid fuel combustion chamber, so that the structure is simplified and accordingly It is possible to realize weight reduction and further enhance the liquid oxidizer supply function.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の請求項1〜4に係わるハイブリッドロ
ケットの一実施例を示す頭部側を省略した断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a hybrid rocket according to claims 1 to 4 of the present invention with the head side omitted.

【図2】本発明の請求項1〜3および5に係わるハイブ
リッドロケットの一実施例を示す頭部側を省略した断面
図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of a hybrid rocket according to claims 1 to 3 and 5 of the present invention with the head side omitted.

【図3】本発明の請求項1および6に係わるハイブリッ
ドロケットの一実施例を示す頭部側を省略した断面説明
図である。
FIG. 3 is a sectional explanatory view showing an embodiment of a hybrid rocket according to claims 1 and 6 of the present invention with the head side omitted.

【図4】従来におけるハイブリッドロケットを示す頭部
側を省略した断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a conventional hybrid rocket with the head side omitted.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ハイブリッドロケット 3 液体酸化剤 4 液体酸化剤収容室 5 加圧室(液体酸化剤供給手段) 7 固体燃料燃焼室 8 固体燃料 10 混合燃焼室 11 可動隔離機構としてのピストン(液体酸化剤供給
手段) 15 流通管 17 調整弁 31 ハイブリッドロケット 41 可動隔離機構としてのべローズ(液体酸化剤供給
手段) 51 ハイブリッドロケット 52 ターボポンプ(液体酸化剤供給手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hybrid rocket 3 Liquid oxidizer 4 Liquid oxidizer storage chamber 5 Pressurization chamber (liquid oxidizer supply means) 7 Solid fuel combustion chamber 8 Solid fuel 10 Mixed combustion chamber 11 Piston (liquid oxidizer supply means) as a movable isolation mechanism 15 flow pipe 17 adjusting valve 31 hybrid rocket 41 movable bellows (liquid oxidant supply means) 51 hybrid rocket 52 turbo pump (liquid oxidant supply means)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桑 原 卓 雄 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 小田島 広 明 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Taku Kuwahara 2 Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama, Kanagawa Nissan Motor Co., Ltd. (72) Hiroaki Odajima 2 Takara-cho, Kanagawa, Yokohama, Kanagawa Nissan Motor Co., Ltd. In the company

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液体酸化剤を収容した液体酸化剤収容室
と、自己燃焼性を有する固体燃料を装填した固体燃料燃
焼室と、固体燃料の自己燃焼により発生する燃料成分過
剰ガスと液体酸化剤とを混合して燃焼させる混合燃焼室
と、固体燃料燃焼室内の圧力を動力源とする液体酸化剤
供給手段を備えたことを特徴とするハイブリッドロケッ
ト。
1. A liquid oxidant storage chamber containing a liquid oxidant, a solid fuel combustion chamber loaded with a solid fuel having self-combustibility, a fuel component excess gas generated by self-combustion of the solid fuel, and a liquid oxidant. A hybrid rocket comprising: a mixed combustion chamber that mixes and combusts with each other, and a liquid oxidant supply unit that uses the pressure in the solid fuel combustion chamber as a power source.
【請求項2】 液体酸化剤供給手段が、液体酸化剤収容
室に隣接し且つ固体燃料燃焼室に連通した加圧室と、液
体酸化剤収容室と加圧室の容積を反比例的に変化させる
可動隔離機構を備えていることを特徴とする請求項1記
載のハイブリッドロケット。
2. The liquid oxidant supply means changes the volume of the pressure chamber adjacent to the liquid oxidant storage chamber and communicating with the solid fuel combustion chamber, and the volumes of the liquid oxidant storage chamber and the pressure chamber in inverse proportion. The hybrid rocket according to claim 1, further comprising a movable isolation mechanism.
【請求項3】 固体燃料燃焼室と加圧室とを連通させる
流通管に、加圧室側と大気側への流量を変化させる調整
弁を設けたことを特徴とする請求項2記載のハイブリッ
ドロケット。
3. The hybrid according to claim 2, wherein the flow pipe connecting the solid fuel combustion chamber and the pressurizing chamber is provided with a regulating valve for changing the flow rate to the pressurizing chamber side and the atmosphere side. rocket.
【請求項4】 可動隔離機構が、液体酸化剤収容室と加
圧室とを隔離するピストンであることを特徴とする請求
項2または3記載のハイブリッドロケット。
4. The hybrid rocket according to claim 2, wherein the movable isolation mechanism is a piston that isolates the liquid oxidant containing chamber and the pressurizing chamber from each other.
【請求項5】 可動隔離機構が、液体酸化剤収容室と加
圧室とを隔離するべローズであることを特徴とする請求
項2または3記載のハイブリッドロケット。
5. The hybrid rocket according to claim 2, wherein the movable isolation mechanism is a bellows that isolates the liquid oxidant storage chamber and the pressurizing chamber.
【請求項6】 液体酸化剤供給手段がターボポンプであ
ることを特徴とする請求項1記載のハイブリッドロケッ
ト。
6. The hybrid rocket according to claim 1, wherein the liquid oxidant supply means is a turbo pump.
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