JPH09100748A - 低レイノルズ数流れ用キャビテーティングベンチュリ - Google Patents
低レイノルズ数流れ用キャビテーティングベンチュリInfo
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- JPH09100748A JPH09100748A JP8197794A JP19779496A JPH09100748A JP H09100748 A JPH09100748 A JP H09100748A JP 8197794 A JP8197794 A JP 8197794A JP 19779496 A JP19779496 A JP 19779496A JP H09100748 A JPH09100748 A JP H09100748A
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- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
- F15D1/00—Influencing flow of fluids
- F15D1/08—Influencing flow of fluids of jets leaving an orifice
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ６０，０００以下のレイノルズ数で、少なく
とも上流側圧力の８０％程の高い下流側圧力まで、下流
側圧力とは無関係な実質的に安定した液体流量を与える
小形キャビテーティングベンチュリを提供することにあ
る。 【解決手段】 本発明による低流量で低レイノルズ数の
キャビテーティングベンチュリ２２は、上流側圧力で液
体を受け入れる入口２４と、該液体を下流側圧力で放出
する出口３８とを有している。液体は、前記入口から延
びている収斂側壁２８を備えた収斂部２６と、のど部側
壁３０を備えたのど部３２と、拡開側壁３６を備えた拡
開ディフューザ部３４とを通る。本発明のキャビテーテ
ィングベンチュリ２２は、６０，０００以下のレイノル
ズ数で、少なくとも上流側圧力の８０％程の高い下流側
圧力まで、下流側圧力とは無関係な実質的に安定した液
体流量を与える。
とも上流側圧力の８０％程の高い下流側圧力まで、下流
側圧力とは無関係な実質的に安定した液体流量を与える
小形キャビテーティングベンチュリを提供することにあ
る。 【解決手段】 本発明による低流量で低レイノルズ数の
キャビテーティングベンチュリ２２は、上流側圧力で液
体を受け入れる入口２４と、該液体を下流側圧力で放出
する出口３８とを有している。液体は、前記入口から延
びている収斂側壁２８を備えた収斂部２６と、のど部側
壁３０を備えたのど部３２と、拡開側壁３６を備えた拡
開ディフューザ部３４とを通る。本発明のキャビテーテ
ィングベンチュリ２２は、６０，０００以下のレイノル
ズ数で、少なくとも上流側圧力の８０％程の高い下流側
圧力まで、下流側圧力とは無関係な実質的に安定した液
体流量を与える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、キャビテーティン
グベンチュリに関し、より詳しくは、約６０，０００以
下の低レイノルズ数（Ｒｅ）流れで作動するように設計
された小形キャビテーティングベンチュリに関する。
グベンチュリに関し、より詳しくは、約６０，０００以
下の低レイノルズ数（Ｒｅ）流れで作動するように設計
された小形キャビテーティングベンチュリに関する。
【０００２】
【従来の技術】キャビテーティングベンチュリは、流体
流れ装置の液体流量を制御する目的で広範囲に使用され
ている。本質的に、ベンチュリとは、２つのテーパ状部
分の間の最小面積のど部をもつノズルである。より詳し
くは、教科書に記載の典型的ななベンチュリは、流体の
全ヘッドが速度ヘッドに変換される長い円錐状収斂部
と、流体の静圧が流体の蒸気圧に等しいか小さくなる最
小面積のど部と、流体の速度ヘッドが低損失プロセスで
圧力ヘッドに戻される小さい角度の円錐状拡開部とから
なる。換言すれば、典型的なキャビテーティングベンチ
ュリののど部の直径は、流体の静圧が、流れる流体の蒸
気圧に等しいか小さくなり、従って、のど部での流体又
は液体に、音速で移動するガス相気泡を形成させるサイ
ズを有している。流れる液体をノズルののど部で気化す
なわちキャビテーションを生じさせることができると、
流量に与える下流側の圧力変動の影響が除去される。す
なわち、流体の流量が、もはやベンチュリの前後の圧力
差の影響を受けず、上流側の圧力のみの影響を受ける。
ひとたびこの状態が生じると、流量及び上流側圧力は、
下流側圧力とは無関係になる。典型的な教科書の高レイ
ノルズ数（すなわち、６０，０００より大きいＲｅ）キ
ャビテーティングベンチュリの設計では、キャビテーシ
ョン及び流量制御のこの条件は、下流側圧力が上流側圧
力の８０％程の高い圧力であるときに維持される。この
ような場合、ベンチュリ入口での全圧力の２０％が、回
復不可能な損失となる。従って、ベンチュリは、８０％
の圧力回復能力をもつといわれる。
流れ装置の液体流量を制御する目的で広範囲に使用され
ている。本質的に、ベンチュリとは、２つのテーパ状部
分の間の最小面積のど部をもつノズルである。より詳し
くは、教科書に記載の典型的ななベンチュリは、流体の
全ヘッドが速度ヘッドに変換される長い円錐状収斂部
と、流体の静圧が流体の蒸気圧に等しいか小さくなる最
小面積のど部と、流体の速度ヘッドが低損失プロセスで
圧力ヘッドに戻される小さい角度の円錐状拡開部とから
なる。換言すれば、典型的なキャビテーティングベンチ
ュリののど部の直径は、流体の静圧が、流れる流体の蒸
気圧に等しいか小さくなり、従って、のど部での流体又
は液体に、音速で移動するガス相気泡を形成させるサイ
ズを有している。流れる液体をノズルののど部で気化す
なわちキャビテーションを生じさせることができると、
流量に与える下流側の圧力変動の影響が除去される。す
なわち、流体の流量が、もはやベンチュリの前後の圧力
差の影響を受けず、上流側の圧力のみの影響を受ける。
ひとたびこの状態が生じると、流量及び上流側圧力は、
下流側圧力とは無関係になる。典型的な教科書の高レイ
ノルズ数（すなわち、６０，０００より大きいＲｅ）キ
ャビテーティングベンチュリの設計では、キャビテーシ
ョン及び流量制御のこの条件は、下流側圧力が上流側圧
力の８０％程の高い圧力であるときに維持される。この
ような場合、ベンチュリ入口での全圧力の２０％が、回
復不可能な損失となる。従って、ベンチュリは、８０％
の圧力回復能力をもつといわれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の教科書的設計を、６０，０００以下のレイノ
ルズ数及び約０．０２０インチ以下のベンチュリのど部
の直径をもつ非常に小さい低流量ベンチュリに適用する
と、重大な問題が生じる。より詳しくは、このようなベ
ンチュリは、圧力回復及び予測不可能な流量制御に欠け
ること（双安定性）が証明されている。下流側圧力での
流量制御の損失の圧力回復の測定値は、上流側圧力の５
０％程の低い圧力であることが観察されている（すなわ
ち、全入口圧力の５０％がこのプロセスで失われる）。
ベンチュリが、所与のすなわち一定の上流側圧力に対し
１５％だけ流量が異なる２つの別々のモードで作動する
双安定作動（ｂｉｓｔａｂｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）
も一般に生じる。この双安定性は、縮流（最小有効面
積）がのど部領域内からのど部の下流側へと無秩序な予
測できない態様で移動する流体的不安定性から生じると
想定される。
うな従来の教科書的設計を、６０，０００以下のレイノ
ルズ数及び約０．０２０インチ以下のベンチュリのど部
の直径をもつ非常に小さい低流量ベンチュリに適用する
と、重大な問題が生じる。より詳しくは、このようなベ
ンチュリは、圧力回復及び予測不可能な流量制御に欠け
ること（双安定性）が証明されている。下流側圧力での
流量制御の損失の圧力回復の測定値は、上流側圧力の５
０％程の低い圧力であることが観察されている（すなわ
ち、全入口圧力の５０％がこのプロセスで失われる）。
ベンチュリが、所与のすなわち一定の上流側圧力に対し
１５％だけ流量が異なる２つの別々のモードで作動する
双安定作動（ｂｉｓｔａｂｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）
も一般に生じる。この双安定性は、縮流（最小有効面
積）がのど部領域内からのど部の下流側へと無秩序な予
測できない態様で移動する流体的不安定性から生じると
想定される。
【０００４】このために要求されるものは、上記欠点の
ない低流量で低レイノルズ数（すなわち、Ｒｅ≦６０，
０００）のキャビテーティングベンチュリである。この
ような設計は、低い圧力回復をなくし、下流側圧力での
流量制御を、少なくとも上流側圧力の８０％程の高い圧
力に増大させ、且つキャビテーティングベンチュリが双
安定性になることすなわち流量の異なる２つの別々のモ
ードで作動することを防止できるものでなくてはならな
い。従って本発明の目的は、このようなキャビテーティ
ングベンチュリを提供することにある。
ない低流量で低レイノルズ数（すなわち、Ｒｅ≦６０，
０００）のキャビテーティングベンチュリである。この
ような設計は、低い圧力回復をなくし、下流側圧力での
流量制御を、少なくとも上流側圧力の８０％程の高い圧
力に増大させ、且つキャビテーティングベンチュリが双
安定性になることすなわち流量の異なる２つの別々のモ
ードで作動することを防止できるものでなくてはならな
い。従って本発明の目的は、このようなキャビテーティ
ングベンチュリを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の技術によれば、
低レイノルズ数流れで作動するキャビテーティングベン
チュリが開示される。本発明のキャビテーティングベン
チュリは、約６０，０００以下（すなわち、Ｒｅ≦６
０，０００）のレイノルズ数で、上流側圧力の少なくと
も８０％程の高い下流側圧力まで、下流側圧力とは無関
係に、実質的に安定した液体流量を得ることができる。
これは、基本的に、キャビテーティングベンチュリの慣
用的な幾何学的形状を用いて達成される。
低レイノルズ数流れで作動するキャビテーティングベン
チュリが開示される。本発明のキャビテーティングベン
チュリは、約６０，０００以下（すなわち、Ｒｅ≦６
０，０００）のレイノルズ数で、上流側圧力の少なくと
も８０％程の高い下流側圧力まで、下流側圧力とは無関
係に、実質的に安定した液体流量を得ることができる。
これは、基本的に、キャビテーティングベンチュリの慣
用的な幾何学的形状を用いて達成される。
【０００６】
【発明の実施の形態】好ましい実施形態では、キャビテ
ーティングベンチュリは、上流側圧力の液体を受け入れ
る入口を有している。該入口から収斂部が延びており、
該収斂部は、これが長さＬC となるように収斂側壁によ
り形成されている。収斂部からはのど部が延びており、
該のど部は、これが長さＬT 及び直径ＤT をもつように
のど部側壁により形成されている。のど部からは拡開部
が延びており、該拡開部は拡開側壁により形成されてい
る。入口から受け入れられた液体は、下流側圧力で出口
から放出される。これにより、キャビテーティングベン
チュリは、約６０，０００以下のレイノルズ数で、上流
側圧力の少なくとも８０％程の高い下流側圧力まで、下
流側圧力とは無関係に実質的に安定した液体流量を得る
ことができる。本発明の使用により、約６０，０００以
下のレイノルズ数及び少なくとも８０％の圧力回復で実
質的に安定した液体流量を得ることができる低流量で、
低レイノルズ数のキャビテーティングベンチュリが提供
される。この結果、教科書に記載の典型的なキャビテー
ティングベンチュリに関連する前述の欠点が実質的に除
去される。
ーティングベンチュリは、上流側圧力の液体を受け入れ
る入口を有している。該入口から収斂部が延びており、
該収斂部は、これが長さＬC となるように収斂側壁によ
り形成されている。収斂部からはのど部が延びており、
該のど部は、これが長さＬT 及び直径ＤT をもつように
のど部側壁により形成されている。のど部からは拡開部
が延びており、該拡開部は拡開側壁により形成されてい
る。入口から受け入れられた液体は、下流側圧力で出口
から放出される。これにより、キャビテーティングベン
チュリは、約６０，０００以下のレイノルズ数で、上流
側圧力の少なくとも８０％程の高い下流側圧力まで、下
流側圧力とは無関係に実質的に安定した液体流量を得る
ことができる。本発明の使用により、約６０，０００以
下のレイノルズ数及び少なくとも８０％の圧力回復で実
質的に安定した液体流量を得ることができる低流量で、
低レイノルズ数のキャビテーティングベンチュリが提供
される。この結果、教科書に記載の典型的なキャビテー
ティングベンチュリに関連する前述の欠点が実質的に除
去される。
【０００７】
【実施例】本発明の他の長所は、以下の説明を読み且つ
添付図面を参照することにより当業者には明らかになる
であろう。低レイノルズ数流れ用キャビテーティングベ
ンチュリの以下の説明は、本発明の本質の単なる例示で
あって、いかなる意味においても本発明又はその用途を
制限するものではない。また、本発明はロケットスラス
タに関連して説明するが、当業者ならば、本発明のキャ
ビテーティングベンチュリが種々の他の装置に且つ種々
の他の環境において使用できることを容易に理解するで
あろう。例えば、本発明のキャビテーティングベンチュ
リは、自動車の燃料噴射装置、サーボループの油圧流
体、及び化学プロセス又は医療プロセスでの液体の流れ
の制御に使用できる。ここで図１を参照すると、高レイ
ノルズ数での作動に最適なパラメータに基づく従来技術
の典型的なキャビテーティングベンチュリ１０の断面図
が示されている。ベンチュリ１０は、約１４インチ(35.
56cm) の全長Ａと、約１．７５インチ(4.445cm) の全幅
すなわち直径Ｂとを有している。ベンチュリ１０は、約
３インチ(7.62cm)の長さＣ及び約１．５インチ(3.81cm)
の直径Ｄをもつ入口１４を備えた収斂部１２を有し、該
収斂部１２は約８〜１０°の全体的入口角度Ｅを有して
いる。この収斂部１２にはのど部１６が続いており、該
のど部１６は約２インチ(5.08cm)の長さＦ及び約０．５
インチ(1.27cm)の細い直径Ｇを有する。のど部１６は拡
開ディフューザ部１８へと延びており、該ディフューザ
部１８は、約１．５インチ(3.81cm)の直径Ｊをもつ出口
２０を形成すべく、約９インチ(22.86cm)の長さＨ及び
約６〜８°の全体的拡開角Ｉを有している。
添付図面を参照することにより当業者には明らかになる
であろう。低レイノルズ数流れ用キャビテーティングベ
ンチュリの以下の説明は、本発明の本質の単なる例示で
あって、いかなる意味においても本発明又はその用途を
制限するものではない。また、本発明はロケットスラス
タに関連して説明するが、当業者ならば、本発明のキャ
ビテーティングベンチュリが種々の他の装置に且つ種々
の他の環境において使用できることを容易に理解するで
あろう。例えば、本発明のキャビテーティングベンチュ
リは、自動車の燃料噴射装置、サーボループの油圧流
体、及び化学プロセス又は医療プロセスでの液体の流れ
の制御に使用できる。ここで図１を参照すると、高レイ
ノルズ数での作動に最適なパラメータに基づく従来技術
の典型的なキャビテーティングベンチュリ１０の断面図
が示されている。ベンチュリ１０は、約１４インチ(35.
56cm) の全長Ａと、約１．７５インチ(4.445cm) の全幅
すなわち直径Ｂとを有している。ベンチュリ１０は、約
３インチ(7.62cm)の長さＣ及び約１．５インチ(3.81cm)
の直径Ｄをもつ入口１４を備えた収斂部１２を有し、該
収斂部１２は約８〜１０°の全体的入口角度Ｅを有して
いる。この収斂部１２にはのど部１６が続いており、該
のど部１６は約２インチ(5.08cm)の長さＦ及び約０．５
インチ(1.27cm)の細い直径Ｇを有する。のど部１６は拡
開ディフューザ部１８へと延びており、該ディフューザ
部１８は、約１．５インチ(3.81cm)の直径Ｊをもつ出口
２０を形成すべく、約９インチ(22.86cm)の長さＨ及び
約６〜８°の全体的拡開角Ｉを有している。
【０００８】ベンチュリ１０の特定寸法について上述し
たが、当業者ならば、一般的なベンチュリ１０は、同じ
全体的形状をもつ他の種々の寸法にできることが理解さ
れよう。例えば、前述のＬC 、ＬT 及びＤT について説
明すると、従来技術のベンチュリ１０は、一般に直径Ｄ
T の５〜１０倍の値ＬC と、一般に直径ＤT の３〜１０
倍の長さＬT とを有する。また、出口２０の直径は、一
般にのど部の直径ＤTの約３〜１０倍である。上記ベン
チュリ１０は、高流量で高レイノルズ数の典型的なキャ
ビテーティングベンチュリであり、６０，０００より大
きいレイノルズ数で非常にうまく作動する。ここにいう
レイノルズ数とは、当該技術分野において、ダクト及び
パイプ内の流体の挙動及び流れ特性を決定する無次元数
として知られており、次式から求められる。 Ｒｅ＝ρＶＤT ／μ ここで、ρは流体の密度、Ｖは流速、ＤT はのど部の直
径、μは流体の粘度である。高レイノルズ数（すなわ
ち、６０，０００より大きいレイノルズ数）は、高流量
（すなわち、流速Ｖ）及び大きな直径ののど部１６（Ｄ
T ）により生じる。例えば、作動流体として、６２．４
ｌｂ／ｆｔ3 の液体密度ρ、２１１ｆｔ／ｓの流速Ｖ、
及び６．７×１０- 4 ｌｂ／ｆｔ・ｓの流体粘度μをも
つＨ2 Ｏを使用し、且つＤT ＝Ｇ＝０．５インチ(1.27c
m)であると仮定すると、８１９，０００のレイノルズ数
が得られる。
たが、当業者ならば、一般的なベンチュリ１０は、同じ
全体的形状をもつ他の種々の寸法にできることが理解さ
れよう。例えば、前述のＬC 、ＬT 及びＤT について説
明すると、従来技術のベンチュリ１０は、一般に直径Ｄ
T の５〜１０倍の値ＬC と、一般に直径ＤT の３〜１０
倍の長さＬT とを有する。また、出口２０の直径は、一
般にのど部の直径ＤTの約３〜１０倍である。上記ベン
チュリ１０は、高流量で高レイノルズ数の典型的なキャ
ビテーティングベンチュリであり、６０，０００より大
きいレイノルズ数で非常にうまく作動する。ここにいう
レイノルズ数とは、当該技術分野において、ダクト及び
パイプ内の流体の挙動及び流れ特性を決定する無次元数
として知られており、次式から求められる。 Ｒｅ＝ρＶＤT ／μ ここで、ρは流体の密度、Ｖは流速、ＤT はのど部の直
径、μは流体の粘度である。高レイノルズ数（すなわ
ち、６０，０００より大きいレイノルズ数）は、高流量
（すなわち、流速Ｖ）及び大きな直径ののど部１６（Ｄ
T ）により生じる。例えば、作動流体として、６２．４
ｌｂ／ｆｔ3 の液体密度ρ、２１１ｆｔ／ｓの流速Ｖ、
及び６．７×１０- 4 ｌｂ／ｆｔ・ｓの流体粘度μをも
つＨ2 Ｏを使用し、且つＤT ＝Ｇ＝０．５インチ(1.27c
m)であると仮定すると、８１９，０００のレイノルズ数
が得られる。
【０００９】キャビテーティングベンチュリ１０は、次
のように作動する。入口１４に流入する液体又は流体
（図示せず）の全流体圧力は、本質的に、流体の静圧プ
ラス速度圧力からなる（すなわち、ベルヌーイの式は、
次のように定義されている。 全圧力＝ＰS ＋ρＶ2 ／２ｇ ここで、ＰS は静圧、ρは流体密度、Ｖは流速、ｇは引
力定数である）。例えば、入口１４に流入する液体又は
流体は約３００ｐｓｉの全圧力を有し且つ約２ｆｔ／ｓ
で移動する。流体が収斂部１２を通って流れるとき、そ
の速度が増大し且つ全圧力は３００ｐｓｉで本質的に一
定に維持される。のど部１６において、速度が約２１１
ｆｔ／ｓに増大し、この結果、静圧（ＰS ）は非常に低
くなるか無視できるようになる。一方、速度圧（ρＶ2
／２ｇ）はほぼ全圧力（すなわち３００ｐｓｉ）に増大
する。局部速度が増大すると、静圧は流体の蒸気圧すな
わちフラッシュポイント以下のレベルまで低下し、流体
の気化すなわちキャビテーションを生じさせる。液体が
蒸気にフラッシュすると、体積流量が大幅に増大され、
局部速度を音速に増大させる。音速で移動するこれらの
気化した気泡は、下流側の圧力波が上流側に移動するこ
とを防止し、これにより、下流側の圧力を遮断する。蒸
気気泡が拡開ディフューザ部１８に流入すると、速度が
減少し且つ静圧は蒸気圧以上に増大する。これにより、
蒸気又はガス状気泡が液体に凝縮され且つ流体は約２ｆ
ｔ／ｓ及び２４０ｐｓｉで出口から流出する。従って、
ベンチュリ１０は８０％の圧力回復を有するといわれ
る。すなわち、初期圧力の２０％が回復不能損失として
失われる。
のように作動する。入口１４に流入する液体又は流体
（図示せず）の全流体圧力は、本質的に、流体の静圧プ
ラス速度圧力からなる（すなわち、ベルヌーイの式は、
次のように定義されている。 全圧力＝ＰS ＋ρＶ2 ／２ｇ ここで、ＰS は静圧、ρは流体密度、Ｖは流速、ｇは引
力定数である）。例えば、入口１４に流入する液体又は
流体は約３００ｐｓｉの全圧力を有し且つ約２ｆｔ／ｓ
で移動する。流体が収斂部１２を通って流れるとき、そ
の速度が増大し且つ全圧力は３００ｐｓｉで本質的に一
定に維持される。のど部１６において、速度が約２１１
ｆｔ／ｓに増大し、この結果、静圧（ＰS ）は非常に低
くなるか無視できるようになる。一方、速度圧（ρＶ2
／２ｇ）はほぼ全圧力（すなわち３００ｐｓｉ）に増大
する。局部速度が増大すると、静圧は流体の蒸気圧すな
わちフラッシュポイント以下のレベルまで低下し、流体
の気化すなわちキャビテーションを生じさせる。液体が
蒸気にフラッシュすると、体積流量が大幅に増大され、
局部速度を音速に増大させる。音速で移動するこれらの
気化した気泡は、下流側の圧力波が上流側に移動するこ
とを防止し、これにより、下流側の圧力を遮断する。蒸
気気泡が拡開ディフューザ部１８に流入すると、速度が
減少し且つ静圧は蒸気圧以上に増大する。これにより、
蒸気又はガス状気泡が液体に凝縮され且つ流体は約２ｆ
ｔ／ｓ及び２４０ｐｓｉで出口から流出する。従って、
ベンチュリ１０は８０％の圧力回復を有するといわれ
る。すなわち、初期圧力の２０％が回復不能損失として
失われる。
【００１０】図２及び図３には、本発明のキャビテーテ
ィングベンチュリ２２の好ましい実施例のそれぞれ正面
図及び側断面図が示されている。キャビテーティングベ
ンチュリ２２は、標準機械仕上げ面をもつステンレス鋼
で作るのが好ましい。キャビテーティングベンチュリ２
２は、これが使用される環境に応じて、他の適当な材料
で構成することもできる。キャビテーティングベンチュ
リ２２は、約０．２５インチ(0.635cm) の全長Ｋ及び約
０．１２インチ(0.3048cm)の幅すなわち直径Ｌを有して
いる。キャビテーティングベンチュリ２２は、入口２４
と、該入口２４から延びている収斂部２６とを有し、該
収斂部２６は収斂側壁２８により形成されている。入口
２４は、約０．０１５〜０．０２５インチ(0.0381 〜0.
0635cm) の間の最初入口直径Ｍを有し、該直径Ｍは、の
ど部３２ののど部側壁３０まで約５５〜６５°の間の全
体角度Ｎで収斂している。のど部の直径（ＤT ）Ｏは、
約０．０１〜０．０２インチ(0.0254 〜0.0508cm) の間
にある。収斂部（ＬC ）の長さＰは約０．００２〜０．
００４インチ(0.00508〜0.01016cm)であり、のど部３２
（ＬT ）の長さＱは約０．００１〜０．００３インチ
(0.00254〜0.00762cm)の間にある。のど部３２の後ろに
は、拡開側壁３６により形成された拡開ディフューザ部
３４がある。拡開側壁３６は、のど部側壁３０からスタ
ートし且つ約６〜８°の間の全体角度Ｒで収斂して、約
０．０４８〜０．０５０インチ(0.1219 〜0.127cm)の間
の直径Ｓをもつ出口３８を形成している。拡開部２４の
全長Ｔは約０．２４３〜０．２４７インチ(0.617〜0.62
7cm)の間にある。
ィングベンチュリ２２の好ましい実施例のそれぞれ正面
図及び側断面図が示されている。キャビテーティングベ
ンチュリ２２は、標準機械仕上げ面をもつステンレス鋼
で作るのが好ましい。キャビテーティングベンチュリ２
２は、これが使用される環境に応じて、他の適当な材料
で構成することもできる。キャビテーティングベンチュ
リ２２は、約０．２５インチ(0.635cm) の全長Ｋ及び約
０．１２インチ(0.3048cm)の幅すなわち直径Ｌを有して
いる。キャビテーティングベンチュリ２２は、入口２４
と、該入口２４から延びている収斂部２６とを有し、該
収斂部２６は収斂側壁２８により形成されている。入口
２４は、約０．０１５〜０．０２５インチ(0.0381 〜0.
0635cm) の間の最初入口直径Ｍを有し、該直径Ｍは、の
ど部３２ののど部側壁３０まで約５５〜６５°の間の全
体角度Ｎで収斂している。のど部の直径（ＤT ）Ｏは、
約０．０１〜０．０２インチ(0.0254 〜0.0508cm) の間
にある。収斂部（ＬC ）の長さＰは約０．００２〜０．
００４インチ(0.00508〜0.01016cm)であり、のど部３２
（ＬT ）の長さＱは約０．００１〜０．００３インチ
(0.00254〜0.00762cm)の間にある。のど部３２の後ろに
は、拡開側壁３６により形成された拡開ディフューザ部
３４がある。拡開側壁３６は、のど部側壁３０からスタ
ートし且つ約６〜８°の間の全体角度Ｒで収斂して、約
０．０４８〜０．０５０インチ(0.1219 〜0.127cm)の間
の直径Ｓをもつ出口３８を形成している。拡開部２４の
全長Ｔは約０．２４３〜０．２４７インチ(0.617〜0.62
7cm)の間にある。
【００１１】図２及び図３に示すキャビテーティングベ
ンチュリ２２は特定寸法に関連して説明したが、キャビ
テーティングベンチュリ２２はこれらの特定寸法に限定
されるものではないことは、当業者であれば理解するで
あろう。また、キャビテーティングベンチュリ２２の寸
法が以下に述べる幾何学的関係を有するものである限
り、キャビテーティングベンチュリ２２は、低流量で低
レイノルズ数のキャビテーティングベンチュリについて
上述した欠点を除去できる。より詳しくは、出口の断面
積（Ａo ）をのど部の断面積（ＡT ）で割った値は、１
０以上になるようにすべきである。例えば、Ｓが０．０
４８インチ(0.1219cm)に等しく且つＯが０．０１５イン
チ(0.0381cm)に等しいとすると、 Ａo ／ＡT ＝出口面積（πｒ2 ）／のど部面積（π
ｒ2 ）＝π（Ｓ／２）2 ／π（Ｏ／２）2 ＝１０．２４
∴（≧１０） のど部３６の長さ（すなわちＬT ＝Ｑ）をのど部の直径
（すなわちＤT ＝Ｏ）で割った値は０．２より小さくす
べきである。例えば、Ｑが０．００２インチ(0.00508c
m) に等しく且つＯが０．０１５インチ(0.0381cm)に等
しいとすると、 ＬT ／ＤT ＝Ｑ／Ｏ＝０．００２／０．０１５＝０．１
３ ∴（＜０．２） 収斂部３２の長さ（すなわちＬC ＝Ｐ）をのど部の直径
（すなわちＤT ＝Ｏ）で割った値は０．２５より小さく
すべきである。例えば、Ｐが０．００３インチ(0.00762
cm) に等しく且つＯが０．０１５インチ(0.0381cm)に等
しいとすると、 ＬC ／ＤT ＝Ｐ／Ｏ＝０．００３／０．０１５＝０．２
∴（＜０．２５） また、拡開角Ｒは約６〜８°の角度にすべきであり、収
斂角Ｎは約５５〜６５°の角度にすべきである。上記の
ような幾何学的関係をもつ低流量で低レイノルズ数のキ
ャビテーティングベンチュリは、少なくとも８０％の圧
力回復が得られ且つ約６０，０００以下のレイノルズ数
に対し単一の安定モードで作動する。
ンチュリ２２は特定寸法に関連して説明したが、キャビ
テーティングベンチュリ２２はこれらの特定寸法に限定
されるものではないことは、当業者であれば理解するで
あろう。また、キャビテーティングベンチュリ２２の寸
法が以下に述べる幾何学的関係を有するものである限
り、キャビテーティングベンチュリ２２は、低流量で低
レイノルズ数のキャビテーティングベンチュリについて
上述した欠点を除去できる。より詳しくは、出口の断面
積（Ａo ）をのど部の断面積（ＡT ）で割った値は、１
０以上になるようにすべきである。例えば、Ｓが０．０
４８インチ(0.1219cm)に等しく且つＯが０．０１５イン
チ(0.0381cm)に等しいとすると、 Ａo ／ＡT ＝出口面積（πｒ2 ）／のど部面積（π
ｒ2 ）＝π（Ｓ／２）2 ／π（Ｏ／２）2 ＝１０．２４
∴（≧１０） のど部３６の長さ（すなわちＬT ＝Ｑ）をのど部の直径
（すなわちＤT ＝Ｏ）で割った値は０．２より小さくす
べきである。例えば、Ｑが０．００２インチ(0.00508c
m) に等しく且つＯが０．０１５インチ(0.0381cm)に等
しいとすると、 ＬT ／ＤT ＝Ｑ／Ｏ＝０．００２／０．０１５＝０．１
３ ∴（＜０．２） 収斂部３２の長さ（すなわちＬC ＝Ｐ）をのど部の直径
（すなわちＤT ＝Ｏ）で割った値は０．２５より小さく
すべきである。例えば、Ｐが０．００３インチ(0.00762
cm) に等しく且つＯが０．０１５インチ(0.0381cm)に等
しいとすると、 ＬC ／ＤT ＝Ｐ／Ｏ＝０．００３／０．０１５＝０．２
∴（＜０．２５） また、拡開角Ｒは約６〜８°の角度にすべきであり、収
斂角Ｎは約５５〜６５°の角度にすべきである。上記の
ような幾何学的関係をもつ低流量で低レイノルズ数のキ
ャビテーティングベンチュリは、少なくとも８０％の圧
力回復が得られ且つ約６０，０００以下のレイノルズ数
に対し単一の安定モードで作動する。
【００１２】図４〜図６には、広範囲の入口圧力につい
てのキャビテーティングベンチュリ２２の作動に関する
試験結果が示されている。図４〜図６に示すグラフの横
軸は圧力回復比、すなわち上流側圧力（すなわちＰU ）
に対する下流側圧力（すなわちＰD ）を示している。縦
軸には、無背圧の最大流量に対する回復比（すなわちＰ
D ／ＰU ）での流量（標準化流量又は周囲流量としても
知られている）が示されている。図４は、２１４ｐｓｉ
の上流側入口圧力及びのど部直径ＤT ＝０．０１５イン
チをもつベンチュリの５７，２２０のレイノルズ数での
性能を示している。図５は、１１０ｐｓｉの上流側入口
圧力及びのど部直径ＤT ＝０．０１５インチをもつベン
チュリの３９，３００のレイノルズ数での性能を示して
いる。図６は、１３４ｐｓｉの上流側入口圧力及びのど
部直径ＤT ＝０．０１４インチ(0.0356cm)をもつベンチ
ュリの１８，５００のレイノルズ数での性能を示してい
る。図４及び図５に使用された作動流体はＮ2 Ｏ4 であ
る。図６に使用された作動流体はＮ2 Ｈ4 である。図４
〜図６は、キャビテーティングベンチュリ２２が、上流
側圧力の８０％まで（より詳しくは、約０．８４の圧力
回復まで）の下流側圧力で、その流量の９５％を維持す
ることを示している。０．８４より大きい圧力比で、キ
ャビテーションは本質的に抑制され、このため、流量は
もはや、上流側入口２８の圧力の影響を受けず、下流側
圧力のみの影響を受ける。図４〜図６に示す流量試験
中、単一の安定流れの結果が観察され、双安定性は生じ
なかった。
てのキャビテーティングベンチュリ２２の作動に関する
試験結果が示されている。図４〜図６に示すグラフの横
軸は圧力回復比、すなわち上流側圧力（すなわちＰU ）
に対する下流側圧力（すなわちＰD ）を示している。縦
軸には、無背圧の最大流量に対する回復比（すなわちＰ
D ／ＰU ）での流量（標準化流量又は周囲流量としても
知られている）が示されている。図４は、２１４ｐｓｉ
の上流側入口圧力及びのど部直径ＤT ＝０．０１５イン
チをもつベンチュリの５７，２２０のレイノルズ数での
性能を示している。図５は、１１０ｐｓｉの上流側入口
圧力及びのど部直径ＤT ＝０．０１５インチをもつベン
チュリの３９，３００のレイノルズ数での性能を示して
いる。図６は、１３４ｐｓｉの上流側入口圧力及びのど
部直径ＤT ＝０．０１４インチ(0.0356cm)をもつベンチ
ュリの１８，５００のレイノルズ数での性能を示してい
る。図４及び図５に使用された作動流体はＮ2 Ｏ4 であ
る。図６に使用された作動流体はＮ2 Ｈ4 である。図４
〜図６は、キャビテーティングベンチュリ２２が、上流
側圧力の８０％まで（より詳しくは、約０．８４の圧力
回復まで）の下流側圧力で、その流量の９５％を維持す
ることを示している。０．８４より大きい圧力比で、キ
ャビテーションは本質的に抑制され、このため、流量は
もはや、上流側入口２８の圧力の影響を受けず、下流側
圧力のみの影響を受ける。図４〜図６に示す流量試験
中、単一の安定流れの結果が観察され、双安定性は生じ
なかった。
【００１３】図７には、本発明による２つのキャビテー
ティングベンチュリ２２ａ、２２ｂを使用したロケット
スラスタ４０が示されている。このスラスタ４０は、米
国特許第５，４１７，０４９号、１９９１年８月２１日
付米国特許出願第０７／７４８，９９０号及び１９９０
年８月１９日付米国特許出願第０７／５１１，１５３に
記載されており、これらの米国特許及び米国特許出願は
本願に援用する。スラスタ４０は、単元推進薬モード又
は二元推進薬モードの両モードで作動する。単元推進薬
モードでは、単一のキャビテーティングベンチュリ２２
ａを使用して、入口ライン４２から分解チャンバ４４へ
と流れるヒドラジン（Ｎ2 Ｈ4 ）のような燃料の流れを
調整する。二元推進薬モードでは、キャビテーティング
ベンチュリ２２ａが分解チャンバ４４への燃料の流れを
制御し、一方、第２キャビテーティングベンチュリ２２
ｂは、入口ライン４６からスラストチャンバ５０の中央
部４８への四酸化二窒素（Ｎ2 Ｏ4 ）のような酸化剤の
流れを制御する。図８は、スラスタ４０内に取り付けら
れるキャビテーティングベンチュリ２２ａ、２２ｂの部
分断面図である。例示の目的のみであるが、単元推進薬
モードでは、入口ライン４２での上流側入口圧力は約３
２５ｐｓｉであり、一方、分解チャンバ４４での下流側
圧力は約４５ｐｓｉである。二元推進薬モードでは、入
口ライン４２、４６での上流側圧力は約３２５ｐｓｉで
あり、一方、分解チャンバ４４内の下流側圧力は、スラ
ストチャンバ５０の中央部４８において約１５０ｐｓｉ
及び約２００ｐｓｉである。スラスタ４０は、特別の必
要性に応じて単元推進薬モード又は二元推進薬モードの
いずれでも作動できるので、キャビテーティングベンチ
ュリ２２ａ、２２ｂが下流側圧力を遮断し、これによ
り、流量制御は、容易に制御され且つモニタリングされ
る入口ライン４２、４６での上流側圧力のみに基づいて
行なわれる。キャビテーティングベンチュリ２２ａ、２
２ｂは、任意のレイノルズ数で、上流側圧力の少なくと
も８０％程の高い下流側圧力まで、下流側圧力とは無関
係に安定した流れが得られるけれども、約６０，０００
以下のレイノルズ数で作動するのが最も適している。こ
れにより、分解チャンバ４４又はスラストチャンバ５０
の中央部４８内の圧力とは無関係に安定した流れを得な
がら、単元推進薬フェーズ又は二元推進薬フェーズの間
でスラスタ４０を切り換えることができる。
ティングベンチュリ２２ａ、２２ｂを使用したロケット
スラスタ４０が示されている。このスラスタ４０は、米
国特許第５，４１７，０４９号、１９９１年８月２１日
付米国特許出願第０７／７４８，９９０号及び１９９０
年８月１９日付米国特許出願第０７／５１１，１５３に
記載されており、これらの米国特許及び米国特許出願は
本願に援用する。スラスタ４０は、単元推進薬モード又
は二元推進薬モードの両モードで作動する。単元推進薬
モードでは、単一のキャビテーティングベンチュリ２２
ａを使用して、入口ライン４２から分解チャンバ４４へ
と流れるヒドラジン（Ｎ2 Ｈ4 ）のような燃料の流れを
調整する。二元推進薬モードでは、キャビテーティング
ベンチュリ２２ａが分解チャンバ４４への燃料の流れを
制御し、一方、第２キャビテーティングベンチュリ２２
ｂは、入口ライン４６からスラストチャンバ５０の中央
部４８への四酸化二窒素（Ｎ2 Ｏ4 ）のような酸化剤の
流れを制御する。図８は、スラスタ４０内に取り付けら
れるキャビテーティングベンチュリ２２ａ、２２ｂの部
分断面図である。例示の目的のみであるが、単元推進薬
モードでは、入口ライン４２での上流側入口圧力は約３
２５ｐｓｉであり、一方、分解チャンバ４４での下流側
圧力は約４５ｐｓｉである。二元推進薬モードでは、入
口ライン４２、４６での上流側圧力は約３２５ｐｓｉで
あり、一方、分解チャンバ４４内の下流側圧力は、スラ
ストチャンバ５０の中央部４８において約１５０ｐｓｉ
及び約２００ｐｓｉである。スラスタ４０は、特別の必
要性に応じて単元推進薬モード又は二元推進薬モードの
いずれでも作動できるので、キャビテーティングベンチ
ュリ２２ａ、２２ｂが下流側圧力を遮断し、これによ
り、流量制御は、容易に制御され且つモニタリングされ
る入口ライン４２、４６での上流側圧力のみに基づいて
行なわれる。キャビテーティングベンチュリ２２ａ、２
２ｂは、任意のレイノルズ数で、上流側圧力の少なくと
も８０％程の高い下流側圧力まで、下流側圧力とは無関
係に安定した流れが得られるけれども、約６０，０００
以下のレイノルズ数で作動するのが最も適している。こ
れにより、分解チャンバ４４又はスラストチャンバ５０
の中央部４８内の圧力とは無関係に安定した流れを得な
がら、単元推進薬フェーズ又は二元推進薬フェーズの間
でスラスタ４０を切り換えることができる。
【００１４】作動に際し、キャビテーティングベンチュ
リ２２ａ、２２ｂは、図１に示したキャビテーティング
ベンチュリ１０と同様に作動する。約０．０１ｌｂｓ／
ｓの流量で、燃料がキャビテーティングベンチュリ２２
ａを通って流れ、又は酸化剤がキャビテーティングベン
チュリ２２ｂを通って流れるとき、液体燃料又は酸化剤
は気化してのど部３２にガス状気泡を形成する。この気
泡は音速で移動し且つ拡開ディフューザ部３４で凝縮し
て、元の流量の９５％が、上流側圧力の少なくとも０．
８０の下流側圧力までに維持される。また、キャビテー
ティングベンチュリ２２ａ、２２ｂは単一の安定モード
で作動し、これにより、流れが２つの別々の流れの間で
切り替わる（ｔｏｇｇｌｅ）ことはない。ヒドラジン
（Ｎ2 Ｈ4）が６２．２ｌｂ／ｆｔ3 の流体密度ρ、１
４０ｆｔ／ｓの流速Ｖ、及び５．７５×１０- 4 ｌｂ／
ｆｔ・ｓの流体粘度μをもつと仮定すると、約０．０１
５インチののど部直径をもつ低流量キャビテーティング
ベンチュリ２２ａのレイノルズ数は１８，０００になる
であろう。四酸化二窒素（Ｎ2 Ｏ4 ）が９０ｌｂ／ｆｔ
3 の流体密度ρ、９８ｆｔ／ｓの流速Ｖ、及び２．８×
１０- 4 ｌｂ／ｆｔ・ｓの流体粘度μをもつと仮定する
と、約０．０１５インチののど部直径をもつ低流量キャ
ビテーティングベンチュリ２２ｂのレイノルズ数は、低
流量キャビテーティングベンチュリ２２ａのレイノルズ
数は３９，０００になるであろう。
リ２２ａ、２２ｂは、図１に示したキャビテーティング
ベンチュリ１０と同様に作動する。約０．０１ｌｂｓ／
ｓの流量で、燃料がキャビテーティングベンチュリ２２
ａを通って流れ、又は酸化剤がキャビテーティングベン
チュリ２２ｂを通って流れるとき、液体燃料又は酸化剤
は気化してのど部３２にガス状気泡を形成する。この気
泡は音速で移動し且つ拡開ディフューザ部３４で凝縮し
て、元の流量の９５％が、上流側圧力の少なくとも０．
８０の下流側圧力までに維持される。また、キャビテー
ティングベンチュリ２２ａ、２２ｂは単一の安定モード
で作動し、これにより、流れが２つの別々の流れの間で
切り替わる（ｔｏｇｇｌｅ）ことはない。ヒドラジン
（Ｎ2 Ｈ4）が６２．２ｌｂ／ｆｔ3 の流体密度ρ、１
４０ｆｔ／ｓの流速Ｖ、及び５．７５×１０- 4 ｌｂ／
ｆｔ・ｓの流体粘度μをもつと仮定すると、約０．０１
５インチののど部直径をもつ低流量キャビテーティング
ベンチュリ２２ａのレイノルズ数は１８，０００になる
であろう。四酸化二窒素（Ｎ2 Ｏ4 ）が９０ｌｂ／ｆｔ
3 の流体密度ρ、９８ｆｔ／ｓの流速Ｖ、及び２．８×
１０- 4 ｌｂ／ｆｔ・ｓの流体粘度μをもつと仮定する
と、約０．０１５インチののど部直径をもつ低流量キャ
ビテーティングベンチュリ２２ｂのレイノルズ数は、低
流量キャビテーティングベンチュリ２２ａのレイノルズ
数は３９，０００になるであろう。
【００１５】以上、本発明の単なる例示としての実施例
を説明した。当業者ならば、特許請求の範囲に記載の本
発明の精神及び範囲から逸脱することなく、上記説明、
添付図面及び特許請求の範囲の記載から種々の変更を容
易に実現できるであろう。
を説明した。当業者ならば、特許請求の範囲に記載の本
発明の精神及び範囲から逸脱することなく、上記説明、
添付図面及び特許請求の範囲の記載から種々の変更を容
易に実現できるであろう。
【図１】高レイノルズ数の流れで作動するように設計さ
れた従来技術のキャビテーティングベンチュリを示す側
断面図である。
れた従来技術のキャビテーティングベンチュリを示す側
断面図である。
【図２】本発明の好ましい一実施例によるキャビテーテ
ィングベンチュリをその収斂側入口から見た正面図であ
る。
ィングベンチュリをその収斂側入口から見た正面図であ
る。
【図３】図２の３−３線に沿う方向から見た図２の実施
例の側断面図である。
例の側断面図である。
【図４】５７，２２０のレイノルズ数で作動する図２及
び図３に示すキャビテーティングベンチュリの流量安定
性及び圧力回復を示すグラフである。
び図３に示すキャビテーティングベンチュリの流量安定
性及び圧力回復を示すグラフである。
【図５】３９，３００のレイノルズ数で作動する図２及
び図３に示すキャビテーティングベンチュリの流量安定
性及び圧力回復を示すグラフである。
び図３に示すキャビテーティングベンチュリの流量安定
性及び圧力回復を示すグラフである。
【図６】１８，５００のレイノルズ数で作動する図２及
び図３に示すキャビテーティングベンチュリの流量安定
性及び圧力回復を示すグラフである。
び図３に示すキャビテーティングベンチュリの流量安定
性及び圧力回復を示すグラフである。
【図７】本発明のキャビテーティングベンチュリを使用
するロケットスラスタを示す部分側断面図である。
するロケットスラスタを示す部分側断面図である。
【図８】図７のスラスタに設置される１つのキャビテー
ティングベンチュリを示す拡大断面図である。
ティングベンチュリを示す拡大断面図である。
２２ キャビテーティングベンチュリ ２４ 入口 ２６ 収斂部 ３２ のど部 ３４ ディフューザ部 ３８ 出口 ４０ スラスタ ４４ 分解チャンバ ５０ スラストチャンバ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年８月１３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハーマン ダブリュー ベーランス アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90274 ランチョー パロス ヴァーデス ファルコン ロック 4821 (72)発明者 キーラン アール マジャワラ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90250 ホーソーン 107 ウェスト ワン ハンドレッドアンドサーティセヴンス ス トリート 4015
Claims (19)
- 【請求項１】 低流量で低レイノルズ数のキャビテーテ
ィングベンチュリにおいて、 上流側圧力で液体を受け入れる入口と、 該入口から延びており且つ収斂側壁により形成された、
長さＬC の収斂部と、 該収斂部から延びており且つのど部側壁により形成され
たのど部とを有し、 該のど部は長さＬT 及び直径ＤT を有し、前記長さＬC
を前記直径ＤT で割った値が約０．２５より小さく、前
記長さＬT を前記直径ＤT で割った値は約０．２０より
小さく、 更に、 前記のど部から延びており且つ拡開側壁により形成され
た拡開ディフューザ部と、 前記入口により受け入れられた前記液体を下流側圧力で
放出する出口とを有し、 前記キャビテーティングベンチュリは、６０，０００以
下のレイノルズ数で、少なくとも上流側圧力の８０％程
の高い下流側圧力まで、前記下流側圧力とは無関係な実
質的に安定した液体流量を与える、ことからなる低流量
で低レイノルズ数のキャビテーティングベンチュリ。 - 【請求項２】 前記入口の直径ＤI が約０．０２５イン
チ(0.0635cm)以下である、請求項１に記載の低流量で低
レイノルズ数のキャビテーティングベンチュリ。 - 【請求項３】 前記収斂側壁により形成される前記収斂
部が、約５５°〜６６°の間の全体角度で前記入口から
収斂している、請求項１に記載の低流量で低レイノルズ
数のキャビテーティングベンチュリ。 - 【請求項４】 前記収斂部の長さＬC が約０．００４イ
ンチ(0.010cm) 以下である、請求項１に記載の低流量で
低レイノルズ数のキャビテーティングベンチュリ。 - 【請求項５】 前記のど部の直径ＤT が約０．０２イン
チ(0.0508cm)以下である、請求項１に記載の低流量で低
レイノルズ数のキャビテーティングベンチュリ。 - 【請求項６】 前記のど部の長さＬT が約０．００３イ
ンチ(0.0076cm)以下である、請求項１に記載の低流量で
低レイノルズ数のキャビテーティングベンチュリ。 - 【請求項７】 前記のど部側壁が前記入口に対して実質
的に直角である、請求項１に記載の低流量で低レイノル
ズ数のキャビテーティングベンチュリ。 - 【請求項８】 前記拡開側壁により形成される前記拡開
ディフューザ部が、約６°〜８°の間の全体角度で前記
のど部から拡開している、請求項１に記載の低流量で低
レイノルズ数のキャビテーティングベンチュリ。 - 【請求項９】 前記出口が約０．０６０(0.1524cm)イン
チの直径Ｄo を有する、請求項１に記載の低流量で低レ
イノルズ数のキャビテーティングベンチュリ。 - 【請求項１０】 前記出口が直径Ｄo を有し、前記出口
の断面積Ａo がπＤ o 2 ／４で特定され、前記のど部の
断面積ＡT がπＤT 2 ／４で特定され、前記出口の断面
積Ａo を前記のど部の断面積ＡT で割った値が１０に等
しいか１０より大きい、請求項１に記載の低流量で低レ
イノルズ数のキャビテーティングベンチュリ。 - 【請求項１１】 前記キャビテーティングベンチュリ
が、約０．２５インチ(0.635cm) の全長及び約０．１２
インチ(0.3048cm)の直径の全体として細長いシリンダで
ある、請求項１に記載の低流量で低レイノルズ数のキャ
ビテーティングベンチュリ。 - 【請求項１２】 前記キャビテーティングベンチュリが
ステンレス鋼で作られている、請求項１に記載の低流量
で低レイノルズ数のキャビテーティングベンチュリ。 - 【請求項１３】 前記キャビテーティングベンチュリが
ロケットスラスタ内に取り付けられる、請求項１に記載
の低流量で低レイノルズ数のキャビテーティングベンチ
ュリ。 - 【請求項１４】 二元推進薬モード又は単元推進薬モー
ドで作動する二元推進薬ロケットスラスタにおいて、 第１上流側圧力で第１液体を受け入れる第１入口ライン
と、 前記第１上流側圧力で第１液体を受け入れる第１キャビ
テーティングベンチュリとを有し、 該第１キャビテーティングベンチュリが、長さＬC の収
斂部と、長さＬT及び直径ＤT ののど部とを備え、前記
長さＬC を前記直径ＤT で割った値が約０．２５より小
さく且つ前記長さＬT を前記直径ＤT で割った値が約
０．２０より小さく、 更に、 前記第１キャビテーティングベンチュリから放出された
前記第１液体を、第１下流側圧力で受け入れる分解チャ
ンバを有し、 前記第１キャビテーティングベンチュリが、約６０，０
００以下のレイノルズ数で、少なくとも前記第１上流側
圧力の８０％程の高い第１下流側圧力まで、前記第１下
流側圧力とは無関係な実質的に安定した前記第１液体の
流量を与える、ことからなる二元推進薬ロケットスラス
タ。 - 【請求項１５】 更に、第２上流側圧力で第２液体を受
け入れる第２入口ラインと、 前記第２上流側圧力で前記第２液体を受け入れる第２キ
ャビテーティングベンチュリと、 前記第２キャビテーティングベンチュリから放出される
前記第２液体を第２下流側圧力で受け入れるスラストチ
ャンバとを有し、 前記第２キャビテーティングベンチュリは、約６０，０
００以下のレイノルズ数で、少なくとも前記第２上流側
圧力の８０％程の高い第２下流側圧力まで、前記第２下
流側圧力とは無関係な実質的に安定した液体流量を与え
る、請求項１４に記載の二元推進薬ロケットスラスタ。 - 【請求項１６】 前記第２キャビテーティングベンチュ
リが、 前記第２上流側圧力で第２液体を受け入れる第２入口ラ
インと、 前記第２上流側圧力で前記第２液体を受け入れる入口
と、 該入口から延びており且つ収斂側壁により形成された、
長さＬC の収斂部と、 前記収斂部から延びており且つのど部側壁により形成さ
れたのど部とを有し、 該のど部が、長さＬT 及び直径ＤT を有し、前記長さＬ
C を前記直径ＤTで割った値が０．２５より小さく、前
記長さＬT を前記直径ＤT で割った値が０．２０より小
さく、 更に、 前記のど部から延びており且つ拡開側壁により形成され
た拡開ディフューザ部と、 前記第２液体を放出する出口とを有する、請求項１５に
記載の二元推進薬ロケットスラスタ。 - 【請求項１７】 低流量で低レイノルズ数のキャビテー
ティングベンチュリであって、 上流側圧力で液体を受け入れる入口と、 該入口から延びており且つ約５５〜６５°の間の角度で
前記入口から収斂する収斂側壁により形成された収斂部
と、 該収斂部から延びており且つのど部側壁により形成され
た、直径ＤT のど部と、 該のど部から延びており且つ約６〜８°の間の角度で拡
開する拡開側壁により形成された拡開ディフューザ部
と、 前記入口により受け入れられた前記液体を下流側圧力で
放出する出口とを更に有し、 前記出口が直径Ｄo を有し、前記出口の断面積がπＤo
2 ／４で特定され、前記のど部の断面積がπＤT 2 ／４
で特定され、前記出口の断面積を前記のど部の断面積で
割った値は１０に等しいか１０より大きく、 前記キャビテーティングベンチュリは、６０，０００以
下のレイノルズ数で、少なくとも上流側圧力の８０％程
の高い下流側圧力まで、前記下流側圧力とは無関係な実
質的に安定した液体流量を与える、ことからなる低流量
で低レイノルズ数のキャビテーティングベンチュリ。 - 【請求項１８】 前記収斂部が長さＬC を有し、また、
前記のど部が長さＬ T を有し、前記長さＬC を前記直径
ＤT で割った値が約０．２５より小さく且つ前記長さＬ
T を前記直径ＤT で割った値が約０．２０より小さい、
請求項１７に記載の低流量で低レイノルズ数のキャビテ
ーティングベンチュリ。 - 【請求項１９】 二元推進薬モード又は単元推進薬モー
ドで作動する二元推進薬ロケットスラスタであって、 第１上流側圧力で第１液体を受け入れる第１入口ライン
と、 前記第１上流側圧力で第１液体を受け入れる第１キャビ
テーティングベンチュリとを有し、 該第１キャビテーティングベンチュリが、長さＬC の収
斂部と、長さＬT及び直径ＤT ののど部とを備え、前記
長さＬC を前記直径ＤT で割った値が約０．２５より小
さく且つ前記長さＬT を前記直径ＤT で割った値が約
０．２０より小さく、 更に、 前記第１キャビテーティングベンチュリから放出された
前記第１液体を、第１下流側圧力で受け入れる分解チャ
ンバを有し、 前記第１キャビテーティングベンチュリが、前記第１下
流側圧力とは無関係な実質的に安定した前記第１液体の
流量を与える、ことからなる二元推進薬ロケットスラス
タ。
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