JPH09177608A - Gas generator for liquid rocket engine - Google Patents
Gas generator for liquid rocket engineInfo
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- JPH09177608A JPH09177608A JP34026195A JP34026195A JPH09177608A JP H09177608 A JPH09177608 A JP H09177608A JP 34026195 A JP34026195 A JP 34026195A JP 34026195 A JP34026195 A JP 34026195A JP H09177608 A JPH09177608 A JP H09177608A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、液体ロケットエン
ジン用ガス発生器に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a gas generator for a liquid rocket engine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】液体ロケットエンジンは、推進剤を燃焼
させる燃焼器、燃焼ガスを膨張・加速して推力を得るノ
ズル、及び推進剤を燃焼器に送り込む推進剤供給系から
なり、特に燃焼器とノズルを併せてスラスタと一般に呼
ばれる。図４は、液体ロケットエンジンの推進剤供給系
の一例を示すものである。この図において、１，２はタ
ーボポンプ、３はノズル、４は燃焼器、５はガス発生器
であり、ターボポンプ１，２で液体水素（ＬＨ2 ）と液
体酸素（ＬＯｘ）を加圧し、加圧した液体水素（Ｌ
Ｈ2 ）でノズル３を冷却し、ガス化した水素ガス（ＧＨ
2 ）をガス発生器１で燃焼させ、その燃焼ガスでターボ
ポンプ１，２を駆動し、燃焼器４に水素ガス，液体酸
素，及びガス発生器５の燃焼ガスを供給し、ここで水素
ガスを燃焼させて燃焼ガスを発生させ、ノズル３で燃焼
ガスを膨張・加速して推力を得るようになっている。A liquid rocket engine comprises a combustor for burning a propellant, a nozzle for expanding and accelerating a combustion gas to obtain a thrust, and a propellant supply system for feeding the propellant to the combustor. The nozzles are collectively called a thruster. FIG. 4 shows an example of a propellant supply system for a liquid rocket engine. In this figure, 1 and 2 are turbo pumps, 3 are nozzles, 4 is a combustor, 5 is a gas generator, and turbo pumps 1 and 2 pressurize liquid hydrogen (LH 2 ) and liquid oxygen (LOx), Pressurized liquid hydrogen (L
The nozzle 3 is cooled with H 2 ) and gasified hydrogen gas (GH
2 ) is combusted in the gas generator 1, the turbo pumps 1 and 2 are driven by the combustion gas, hydrogen gas, liquid oxygen, and the combustion gas of the gas generator 5 are supplied to the combustor 4, where hydrogen gas Are burned to generate combustion gas, and the nozzle 3 expands and accelerates the combustion gas to obtain thrust.
【０００３】図５は、ガス発生器５の側面断面図であ
る。ガス発生器５は、互いに独立した酸素室５ａ、水素
室５ｂ、及び燃焼室５ｃからなり、更に酸素室５ａから
水素室５ｂを貫通して燃焼室５ｃまで連結された複数の
燃料噴射ポスト６が設けられている。FIG. 5 is a side sectional view of the gas generator 5. The gas generator 5 includes an oxygen chamber 5a, a hydrogen chamber 5b, and a combustion chamber 5c which are independent of each other, and further includes a plurality of fuel injection posts 6 connected from the oxygen chamber 5a to the hydrogen chamber 5b and connected to the combustion chamber 5c. It is provided.
【０００４】図６は、燃料噴射ポスト６の詳細図であ
る。燃料噴射ポスト６は、中心に貫通孔を有する酸素噴
射ロッド６ａと、酸素噴射ロッド６ａの燃焼室側外周に
取り付けられ、外周部に設けられたスリットから内側に
水素ガスを導く水素噴射スリーブ６ｂと、酸素噴射ロッ
ド６ａの酸素室側に設けられたオリフィス６ｃとからな
る。酸素噴射ロッド６ａは酸素室５ａと水素室５ｂを仕
切る隔壁５ｄにロウ付け等で気密に固定され、水素噴射
スリーブ６ｂは水素室５ｂと燃焼室５ｃを仕切る隔壁５
ｅに同様に固定されている。FIG. 6 is a detailed view of the fuel injection post 6. The fuel injection post 6 includes an oxygen injection rod 6a having a through hole in the center, a hydrogen injection sleeve 6b attached to the outer periphery of the oxygen injection rod 6a on the combustion chamber side, and guiding hydrogen gas inward from a slit provided in the outer peripheral portion. , And an orifice 6c provided on the oxygen chamber side of the oxygen injection rod 6a. The oxygen injection rod 6a is hermetically fixed to the partition wall 5d that partitions the oxygen chamber 5a and the hydrogen chamber 5b by brazing or the like, and the hydrogen injection sleeve 6b partitions the hydrogen chamber 5b and the combustion chamber 5c.
It is also fixed to e.
【０００５】この構成により、酸素噴射ロッド６ａの中
心孔を通して液体酸素を燃焼室５ｃに噴射し、同時に水
素噴射スリーブ６ｂのスリットを通して水素ガスを燃焼
室５ｃに噴射して、燃焼室５ｃで水素ガスを燃焼させる
ようになっている。この際、水素ガスの点火用に、図５
に示すように、点火器７が設けられている。With this structure, liquid oxygen is injected into the combustion chamber 5c through the center hole of the oxygen injection rod 6a, and at the same time, hydrogen gas is injected into the combustion chamber 5c through the slit of the hydrogen injection sleeve 6b. Is designed to burn. At this time, as shown in FIG.
An igniter 7 is provided as shown in FIG.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】図６におけるオリフィ
ス６ｃは、複数のポスト６を通る液体酸素の抵抗をほぼ
一定にするために設けられている。この構成により、オ
リフィス６ｃが流量分配器として機能し、各ポスト６に
ほぼ同一量の液体酸素が供給され、この液体酸素により
酸素噴射ロッド６ａを冷却し、ロッド６ａの過熱を防ぐ
ようになっている。The orifice 6c in FIG. 6 is provided to make the resistance of liquid oxygen passing through the plurality of posts 6 substantially constant. With this configuration, the orifice 6c functions as a flow rate distributor, and substantially the same amount of liquid oxygen is supplied to each post 6, and the oxygen injection rod 6a is cooled by this liquid oxygen to prevent overheating of the rod 6a. There is.
【０００７】しかし、上述したガス発生器５の地上にお
ける予備試験の結果、ポスト６の一部が過熱により溶損
することがあることが明らかになった。図７は、かかる
予備試験結果の一例を示す、図５のＡ−Ａ線における矢
視図である。この図において、斜線で示したポスト６
は、その酸素噴射ロッド６ａの先端部の一部又は全部が
溶損により失われた。そのため、燃焼室５ｃにおける均
一な燃焼ができず、かつ燃焼の持続時間が著しく短くな
る問題点が発生した。However, as a result of the above-mentioned preliminary test of the gas generator 5 on the ground, it became clear that a part of the post 6 may be melted due to overheating. FIG. 7: is an arrow line view in the AA line of FIG. 5 which shows an example of this preliminary test result. In this figure, the shaded post 6
Was lost due to melting damage to part or all of the tip of the oxygen injection rod 6a. Therefore, there is a problem that uniform combustion cannot be performed in the combustion chamber 5c and the duration of combustion is significantly shortened.
【０００８】本発明は上述した問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、燃
焼室における均一な燃焼を安定して持続できる液体ロケ
ットエンジン用ガス発生器を提供することにある。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. That is, an object of the present invention is to provide a gas generator for a liquid rocket engine that can stably and uniformly maintain uniform combustion in a combustion chamber.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本願発明者は、上述した
従来のガス発生器とその試験結果を詳細に検討した結
果、次の２つの要因がポスト溶損の原因であると判断し
た。 図５及び図６において、酸素噴射ロッド６ａを隔壁
５ｄに固定しているロウ付けの一部が何らかの原因で破
損又は欠落し、その結果、隔壁５ｄの破損／欠落部分を
通して水素室５ｂ内の水素ガスと酸素室５ａ内の液体酸
素が直接反応して部分燃焼したと考えられる。酸素室５
ａ内に設けられていた熱電対の先端部が溶損しているこ
とからも、この現象が裏付けられる。As a result of detailed examination of the above-mentioned conventional gas generator and its test results, the inventor of the present application has determined that the following two factors are the causes of post melting damage. 5 and 6, part of the brazing fixing the oxygen injection rod 6a to the partition wall 5d is damaged or missing for some reason, and as a result, hydrogen in the hydrogen chamber 5b passes through the damaged / missing part of the partition wall 5d. It is considered that the gas and the liquid oxygen in the oxygen chamber 5a directly reacted and partially burned. Oxygen chamber 5
This phenomenon is also supported by the fact that the tip of the thermocouple provided in a is melted.
【００１０】隔壁５ｄのロウ付け部に破損／欠落が生じ
ると、上述したオリフィス６ｃが十分機能しなくなり、
各ポスト６に流れる液体酸素の流量がアンバランスにな
り、流量の少ないポストでは、酸素噴射ロッド６ａの途
中で液体酸素がガス化してしまい、酸素噴射ロッド６ａ
の冷却が不十分になって、燃焼室５ｃの火炎によりロッ
ド６ａが過熱し、その一部が溶損したと考えられる。If the brazed portion of the partition wall 5d is damaged or missing, the above-mentioned orifice 6c will not function sufficiently,
The flow rate of the liquid oxygen flowing through each post 6 becomes unbalanced, and in the post having a small flow rate, the liquid oxygen is gasified in the middle of the oxygen injection rod 6a, and the oxygen injection rod 6a.
It is considered that the rod 6a was overheated by the flame of the combustion chamber 5c due to insufficient cooling, and part of it was melted.
【００１１】 更に、図６（Ａ）に示すように、酸素
噴射ロッド６ａの中心孔は先端部分が噴射口まで、同一
の内径になっているため、液体酸素がそのまま先端から
噴射されると、図６（Ｂ）に模式的に示すように、先端
部分で縮流が生じる。この縮流に伴い噴射口内部より液
体酸素が分離（剥離）し、水素ガスが酸素噴射ロッド６
ａの噴射口内部に流れ込み、液体と気体の流速の不安定
も相まって、酸素噴射ロッド６ａの噴射口内部で燃焼し
その先端部が溶損したと考えられる。Further, as shown in FIG. 6A, since the center hole of the oxygen injection rod 6a has the same inner diameter up to the injection port, the liquid oxygen is directly injected from the end, As schematically shown in FIG. 6B, a contraction flow occurs at the tip portion. With this contraction, liquid oxygen is separated (separated) from the inside of the injection port, and hydrogen gas is discharged into the oxygen injection rod 6.
It is considered that the tip portion of the oxygen injection rod 6a was melted and burned by flowing into the injection port of a and unstable flow velocities of the liquid and the gas, and burning inside the injection port of the oxygen injection rod 6a.
【００１２】本発明は上述した２つの知見に基づくもの
である。すなわち、本発明によれば、互いに独立した酸
素室、水素室、及び燃焼室と、酸素室から水素室を貫通
して燃焼室まで連結された複数の燃料噴射ポストとを備
え、燃料噴射ポストは、中心に貫通孔を有する酸素噴射
ロッドと、酸素噴射ロッドの燃焼室側外周に取り付けら
れ、外周部に設けられたスリットから内側に水素ガスを
導く水素噴射スリーブと、酸素噴射ロッドの貫通孔に設
けられたオリフィスとからなり、酸素噴射ロッドは酸素
室と水素室を仕切る第１隔壁に気密に固定され、水素噴
射スリーブは水素室と燃焼室を仕切る第２隔壁に気密に
固定されている液体ロケットエンジン用ガス発生器にお
いて、前記酸素噴射ロッドは、その先端部分の中心孔が
先細ノズルに形成され、これにより、酸素噴射ロッドの
外部で液体酸素の縮流が生じるようになっている、こと
を特徴とする液体ロケットエンジン用ガス発生器が提供
される。本発明の好ましい実施形態によれば、更に、酸
素噴射ロッドは、その先端部分の外径がテーパ状に拡径
され、これにより、水素噴射スリーブの内径との間の水
素ガス流路がドーナツ状の先細ノズルに形成され、酸素
噴射ロッドの外部で水素ガスの縮流が生じるようになっ
ている。The present invention is based on the above two findings. That is, according to the present invention, an oxygen chamber, a hydrogen chamber, and a combustion chamber that are independent of each other, and a plurality of fuel injection posts that are connected from the oxygen chamber to the combustion chamber through the hydrogen chamber, , An oxygen injection rod having a through hole in the center, a hydrogen injection sleeve that is attached to the outer periphery of the oxygen injection rod on the combustion chamber side and guides hydrogen gas inward from a slit provided in the outer periphery, and a through hole of the oxygen injection rod. A liquid in which the oxygen injection rod is airtightly fixed to the first partition wall that divides the oxygen chamber and the hydrogen chamber, and the hydrogen injection sleeve is airtightly fixed to the second partition wall that divides the hydrogen chamber and the combustion chamber. In the rocket engine gas generator, the oxygen injection rod has a central hole at the tip end portion formed in a tapered nozzle, which causes a contraction flow of liquid oxygen outside the oxygen injection rod. It has become so that, for liquid rocket engine gas generator is provided, characterized in that. According to a preferred embodiment of the present invention, further, the oxygen injection rod has a tapered outer diameter at its tip portion, whereby the hydrogen gas flow path between the oxygen injection rod and the inner diameter of the hydrogen injection sleeve has a donut shape. It is formed in the tapered nozzle of No. 2, and a contraction flow of hydrogen gas is generated outside the oxygen injection rod.
【００１３】上記本発明の構成によれば、酸素噴射ロッ
ドの先端部分の中心孔が先細ノズルに形成されており、
酸素噴射ロッドの外部で液体酸素の縮流が生じるように
なっているので、噴射口内部では液体酸素の剥離が起こ
らず、水素ガスが酸素噴射ロッドの噴射口内部に流れ込
むことがなく、噴射口内部での燃焼を防止し、その溶損
を防ぐことができる。また、更に好ましくは、酸素噴射
ロッドの先端部分の外径がテーパ状に拡径され、これに
より、水素噴射スリーブの内径との間の水素ガス流路が
ドーナツ状の先細ノズルに形成されているので、水素ガ
スの縮流も酸素噴射ロッドの外部で生じ、水素噴射スリ
ーブの噴射口内部の火炎の逆流を防止することができ、
一層、噴射口近傍での燃焼を防止し、その溶損を防ぐこ
とができる。According to the above-mentioned structure of the present invention, the central hole at the tip of the oxygen injection rod is formed in the tapered nozzle,
Since a contraction flow of liquid oxygen occurs outside the oxygen injection rod, separation of liquid oxygen does not occur inside the injection port, and hydrogen gas does not flow into the injection port of the oxygen injection rod. It is possible to prevent internal combustion and prevent its melting loss. Further, more preferably, the outer diameter of the tip portion of the oxygen injection rod is expanded in a tapered shape, whereby a hydrogen gas flow path between the oxygen injection rod and the inner diameter of the hydrogen injection sleeve is formed in a donut-shaped tapered nozzle. Therefore, the contraction flow of hydrogen gas also occurs outside the oxygen injection rod, and it is possible to prevent the backflow of the flame inside the injection port of the hydrogen injection sleeve,
Further, it is possible to prevent combustion near the injection port and prevent melting damage.
【００１４】また本発明によれば、互いに独立した酸素
室、水素室、及び燃焼室と、酸素室から水素室を貫通し
て燃焼室まで連結された複数の燃料噴射ポストとを備
え、燃料噴射ポストは、中心に貫通孔を有する酸素噴射
ロッドと、酸素噴射ロッドの燃焼室側外周に取り付けら
れ、外周部に設けられたスリットから内側に水素ガスを
導く水素噴射スリーブと、酸素噴射ロッドの貫通孔に設
けられたオリフィスとからなり、酸素噴射ロッドは酸素
室と水素室を仕切る第１隔壁に気密に固定され、水素噴
射スリーブは水素室と燃焼室を仕切る第２隔壁に気密に
固定されている液体ロケットエンジン用ガス発生器にお
いて、前記第１隔壁は、酸素室側の酸素隔壁と、水素室
側の水素隔壁と、酸素隔壁と水素隔壁の間に設けられた
中空室と、からなり、該中空室には酸素室及び水素室よ
りも高圧に加圧された不活性ガスが供給されている、こ
とを特徴とする液体ロケットエンジン用ガス発生器が提
供される。According to the present invention, the fuel injection system further includes an oxygen chamber, a hydrogen chamber, and a combustion chamber that are independent of each other, and a plurality of fuel injection posts connected to the combustion chamber from the oxygen chamber through the hydrogen chamber. The post has an oxygen injection rod that has a through hole in the center, a hydrogen injection sleeve that is attached to the outer periphery of the oxygen injection rod on the combustion chamber side, and that guides hydrogen gas inward from a slit provided in the outer peripheral portion, and a penetrating oxygen injection rod. The oxygen injection rod is airtightly fixed to the first partition that separates the oxygen chamber and the hydrogen chamber, and the hydrogen injection sleeve is airtightly fixed to the second partition that separates the hydrogen chamber and the combustion chamber. In the gas generator for a liquid rocket engine, the first partition wall comprises an oxygen partition wall on the oxygen chamber side, a hydrogen partition wall on the hydrogen chamber side, and a hollow chamber provided between the oxygen partition wall and the hydrogen partition wall. The hollow chamber inert gas pressurized to a higher pressure than the oxygen chamber and the hydrogen chamber is supplied, for liquid rocket engine gas generator is provided, characterized in that.
【００１５】本発明のこの構成によれば、酸素噴射ロッ
ドを固定している第１隔壁の酸素隔壁又は水素隔壁に破
損／欠落等で漏れが生じても、中空室内の不活性ガスが
酸素室又は水素室に漏れ込むだけで、水素室内の水素ガ
スと酸素室内の液体酸素の直接反応（燃焼）を防止する
ことができる。また、中空室内の不活性ガスは酸素室及
び水素室よりも高圧に加圧されているので、この漏れが
生じても、酸素室内の圧力を計画値以上に保持すること
ができ、オリフィスが十分に機能して、各ポストに流れ
る液体酸素の流量をほぼ均一に保持することができる。
従って、酸素噴射ロッド内での液体酸素のガス化を防止
し、酸素噴射ロッドを十分に冷却して、燃焼室の火炎に
よるロッドの過熱を防止することができる。According to this structure of the present invention, even if the oxygen partition wall or the hydrogen partition wall of the first partition wall fixing the oxygen injection rod leaks due to breakage / missing or the like, the inert gas in the hollow chamber is protected by the inert gas. Alternatively, the direct reaction (combustion) between the hydrogen gas in the hydrogen chamber and the liquid oxygen in the oxygen chamber can be prevented only by leaking into the hydrogen chamber. Further, since the inert gas in the hollow chamber is pressurized to a pressure higher than that in the oxygen chamber and the hydrogen chamber, even if this leak occurs, the pressure in the oxygen chamber can be maintained at the planned value or higher, and the orifice is sufficient. Functioning as described above, the flow rate of liquid oxygen flowing through each post can be maintained substantially uniform.
Therefore, gasification of liquid oxygen in the oxygen injection rod can be prevented, the oxygen injection rod can be sufficiently cooled, and overheating of the rod due to the flame of the combustion chamber can be prevented.
【００１６】[0016]
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して説明する。なお、各図において共通する部分には同
一の符号を付して重複した説明を省略する。図１は、本
発明による液体ロケットエンジン用ガス発生器の側面部
分断面図である。この図において、本発明のガス発生器
１０は、互いに独立した酸素室５ａ、水素室５ｂ、及び
燃焼室５ｃと、酸素室５ａから水素室５ｂを貫通して燃
焼室５ｃまで連結された複数の燃料噴射ポスト１２とを
備える。酸素室５ａには、２００〜２５０ａｔａに加圧
された液体酸素が供給されている。また、水素室５ｂに
は、ほぼ同圧の水素ガスが供給されている。かかる構成
は、図４及び図５に示した従来のガス発生器と同様であ
る。Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. FIG. 1 is a partial side sectional view of a gas generator for a liquid rocket engine according to the present invention. In this figure, a gas generator 10 of the present invention comprises an oxygen chamber 5a, a hydrogen chamber 5b, and a combustion chamber 5c which are independent of each other, and a plurality of oxygen chambers 5a connected to the combustion chamber 5c through the hydrogen chamber 5b. And a fuel injection post 12. Liquid oxygen pressurized to 200 to 250 ata is supplied to the oxygen chamber 5a. Further, hydrogen gas having substantially the same pressure is supplied to the hydrogen chamber 5b. Such a configuration is similar to that of the conventional gas generator shown in FIGS. 4 and 5.
【００１７】図２（Ａ）は、図１の燃料噴射ポスト１２
の横断面図である。この図に示すように、燃料噴射ポス
ト１２は、中心に貫通孔１３ａを有する酸素噴射ロッド
１３と、酸素噴射ロッド１３の燃焼室側外周に取り付け
られ、外周部に設けられたスリット１４ａから内側に水
素ガスを導く水素噴射スリーブ１４と、酸素噴射ロッド
１３の貫通孔１３ａに設けられたオリフィス１５とから
なる。FIG. 2A shows the fuel injection post 12 of FIG.
FIG. As shown in this figure, the fuel injection post 12 is attached to the oxygen injection rod 13 having a through hole 13a in the center and the outer periphery of the oxygen injection rod 13 on the combustion chamber side, and is inward from a slit 14a provided in the outer peripheral portion. It comprises a hydrogen injection sleeve 14 that guides hydrogen gas, and an orifice 15 provided in the through hole 13a of the oxygen injection rod 13.
【００１８】図２（Ａ）において、酸素噴射ロッド１３
は酸素室５ａと水素室５ｂを仕切る第１隔壁１６に気密
に固定され、水素噴射スリーブ１４は水素室５ｂと燃焼
室５ｃを仕切る第２隔壁１７に気密に固定されている。
この固定手段は、それぞれロウ付けによるのがよい。In FIG. 2A, the oxygen injection rod 13
Is hermetically fixed to a first partition 16 which divides the oxygen chamber 5a and the hydrogen chamber 5b, and the hydrogen injection sleeve 14 is hermetically fixed to a second partition 17 which divides the hydrogen chamber 5b and the combustion chamber 5c.
The fixing means are preferably brazed.
【００１９】図１及び図２（Ａ）において、第１隔壁１
６は、酸素室５ａ側の酸素隔壁１６ａと、水素室５ｂ側
の水素隔壁１６ｂと、酸素隔壁１６ａと水素隔壁１６ｂ
の間に設けられた中空室１６ｃと、からなる。また、図
１に示すように、中空室１６ｃには酸素室５ａ及び水素
室５ｂよりも高圧（例えば＋１０ａｔａ以上）に加圧さ
れた不活性ガス８が供給されている。この不活性ガス８
は、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス等が好まし
い。In FIGS. 1 and 2A, the first partition wall 1
6 is an oxygen partition wall 16a on the oxygen chamber 5a side, a hydrogen partition wall 16b on the hydrogen chamber 5b side, an oxygen partition wall 16a and a hydrogen partition wall 16b.
And a hollow chamber 16c provided between the two. Further, as shown in FIG. 1, the hollow chamber 16c is supplied with the inert gas 8 pressurized to a pressure higher than that of the oxygen chamber 5a and the hydrogen chamber 5b (for example, + 10ata or more). This inert gas 8
Is preferably nitrogen gas, helium gas, argon gas or the like.
【００２０】この構成により、酸素噴射ロッド１３を固
定している第１隔壁１６の酸素隔壁１６ａ又は水素隔壁
１６ｂに破損／欠落等で漏れが生じても、中空室１６ｃ
内の不活性ガス８が酸素室５ａ又は水素室５ｂに漏れ込
むだけで、水素室５ｂ内の水素ガスと酸素室５ａ内の液
体酸素の直接反応（燃焼）を防止することができる。ま
た、中空室５ｃ内の不活性ガス８は酸素室５ａ及び水素
室５ｂよりも高圧に加圧されているので、この漏れが生
じても、酸素室５ａ内の圧力を計画値以上に保持するこ
とができ、オリフィス１５が十分に機能して、各ポスト
１２に流れる液体酸素の流量をほぼ均一に保持すること
ができる。従って、酸素噴射ロッド１３内での液体酸素
のガス化を防止し、酸素噴射ロッド１３を十分に冷却し
て、燃焼室５ｃの火炎によるロッド１２の過熱を防止す
ることができる。With this structure, even if the oxygen partition 16a or the hydrogen partition 16b of the first partition 16 which fixes the oxygen injection rod 13 leaks due to breakage / missing, etc., the hollow chamber 16c.
The direct reaction (combustion) between the hydrogen gas in the hydrogen chamber 5b and the liquid oxygen in the oxygen chamber 5a can be prevented only by leaking the inert gas 8 therein into the oxygen chamber 5a or the hydrogen chamber 5b. Further, since the inert gas 8 in the hollow chamber 5c is pressurized to a pressure higher than that in the oxygen chamber 5a and the hydrogen chamber 5b, even if this leak occurs, the pressure in the oxygen chamber 5a is maintained at the planned value or more. Therefore, the orifice 15 can sufficiently function to keep the flow rate of the liquid oxygen flowing to each post 12 substantially uniform. Therefore, gasification of liquid oxygen in the oxygen injection rod 13 can be prevented, the oxygen injection rod 13 can be sufficiently cooled, and overheating of the rod 12 due to the flame of the combustion chamber 5c can be prevented.
【００２１】図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の先端部の拡大
断面図である。この図に示すように、酸素噴射ロッド１
３は、その先端部分の中心孔１３ａが先細ノズルに形成
されている。すなわち、中心孔１３ａはテーパ状に先細
になっており、かつロッド１３の先端外面もテーパ状に
先細になっており、その先端部に中心孔１３ａより小径
の噴射口１３ｂが形成されている。FIG. 2B is an enlarged cross-sectional view of the tip portion of FIG. 2A. As shown in this figure, the oxygen injection rod 1
In No. 3, the center hole 13a at the tip portion is formed in the tapered nozzle. That is, the center hole 13a is tapered and the outer surface of the tip of the rod 13 is also tapered, and an injection port 13b having a diameter smaller than that of the center hole 13a is formed at the tip.
【００２２】この構成により、酸素噴射ロッド１３の外
部で液体酸素の縮流が生じるようになっており、噴射口
内部では液体酸素の剥離が起こらず、水素ガスが酸素噴
射ロッドの噴射口内部に流れ込むことがなく、噴射口内
部での燃焼を防止し、その溶損を防ぐことができる。With this structure, a contraction flow of liquid oxygen is generated outside the oxygen injection rod 13, the liquid oxygen is not separated inside the injection port, and hydrogen gas is introduced inside the injection port of the oxygen injection rod. It is possible to prevent combustion inside the injection port without flowing, and to prevent melting damage.
【００２３】図３（Ａ）（Ｂ）は、図２（Ｂ）と同様の
先細ノズルの別の実施形態である。図３（Ａ）の先細ノ
ズルは、中心孔１３ａが円弧状に先細になっており、ロ
ッド１３の先端外面隅部に面が設けられている。この構
成によっても、図２（Ｂ）と同様に、酸素噴射ロッド１
３の外部で液体酸素の縮流を生じさせ、噴射口内部には
液体酸素の剥離が起こらず、従って水素ガスが酸素噴射
ロッドの噴射口内部に流れ込むことがなく、噴射口内部
での燃焼を防止し、その溶損を防ぐことができる。3A and 3B show another embodiment of the tapered nozzle similar to that of FIG. 2B. In the tapered nozzle of FIG. 3 (A), the central hole 13a is tapered in an arc shape, and a surface is provided at the tip outer surface corner of the rod 13. With this configuration as well, as in FIG. 2B, the oxygen injection rod 1
3, a contraction flow of liquid oxygen is generated, liquid oxygen is not separated inside the injection port, and therefore hydrogen gas does not flow into the injection port of the oxygen injection rod, and combustion inside the injection port is prevented. Can be prevented and its melting loss can be prevented.
【００２４】また、図３（Ｂ）の先細ノズルは、中心孔
１３ａが図２（Ｂ）のように、テーパ状に先細になって
おり、かつ酸素噴射ロッド１３の先端部分の外径がテー
パ状に拡径され、これにより、水素噴射スリーブ１４の
内径との間の水素ガス流路がドーナツ状の先細ノズルに
形成されている。この構成により、水素ガスの縮流も酸
素噴射ロッド１３の外部で生じさせることができ、水素
噴射スリーブ１３の噴射口内部への火炎の逆流を防止す
ることができ、一層、噴射口近傍での燃焼を防止し、そ
の溶損を防ぐことができる。In the tapered nozzle shown in FIG. 3B, the central hole 13a is tapered as shown in FIG. 2B, and the outer diameter of the tip portion of the oxygen injection rod 13 is tapered. The hydrogen gas flow path between the hydrogen injection sleeve 14 and the inner diameter of the hydrogen injection sleeve 14 is formed in a donut-shaped tapered nozzle. With this configuration, a contraction flow of hydrogen gas can also be generated outside the oxygen injection rod 13, flame backflow to the inside of the injection port of the hydrogen injection sleeve 13 can be prevented, and further in the vicinity of the injection port. Combustion can be prevented and its melting loss can be prevented.
【００２５】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified without departing from the gist of the present invention.
【００２６】[0026]
【発明の効果】上述したように、本発明の液体ロケット
エンジン用ガス発生器は、酸素噴射ロッドの外部で液体
酸素の縮流が生じるようになっているので、噴射口内部
では液体酸素の剥離が起こらず、水素ガスが酸素噴射ロ
ッドの噴射口内部に流れ込むことがなく、噴射口内部で
の燃焼を防止し、その溶損を防ぐことができる。また、
酸素噴射ロッドを固定している第１隔壁の酸素隔壁又は
水素隔壁に破損／欠落等で漏れが生じても、中空室内の
不活性ガスが酸素室又は水素室に漏れ込むだけで、水素
室内の水素ガスと酸素室内の液体酸素の直接反応（燃
焼）を防止することができ、かつ、中空室内の不活性ガ
スは酸素室及び水素室よりも高圧に加圧されているの
で、この漏れが生じても、酸素室内の圧力を計画値以上
に保持することができ、オリフィスが十分に機能して、
各ポストに流れる液体酸素の流量をほぼ均一に保持する
ことができる。As described above, in the liquid rocket engine gas generator of the present invention, a contraction flow of liquid oxygen is generated outside the oxygen injection rod, so that liquid oxygen is separated inside the injection port. Does not occur, hydrogen gas does not flow into the injection port of the oxygen injection rod, combustion inside the injection port can be prevented, and its melting loss can be prevented. Also,
Even if the oxygen partition wall or the hydrogen partition wall of the first partition wall fixing the oxygen injection rod leaks due to damage / missing, etc., the inert gas in the hollow chamber only leaks into the oxygen chamber or the hydrogen chamber, It is possible to prevent the direct reaction (combustion) between hydrogen gas and liquid oxygen in the oxygen chamber, and because the inert gas in the hollow chamber is pressurized to a pressure higher than that in the oxygen chamber and hydrogen chamber, this leakage occurs. However, the pressure in the oxygen chamber can be maintained above the planned value, and the orifice functions well,
The flow rate of liquid oxygen flowing through each post can be kept substantially uniform.
【００２７】従って、本発明の液体ロケットエンジン用
ガス発生器は、噴射口内部での燃焼を防止してその溶損
を防ぎ、かつ第１隔壁の漏れが生じても部分燃焼を防
ぎ、安定してポストを冷却して燃焼室における均一な燃
焼を安定して持続できる、等の優れた効果を有する。Therefore, the gas generator for a liquid rocket engine of the present invention prevents combustion inside the injection port to prevent its melting loss, and also prevents partial combustion even if a leak occurs in the first partition wall and stabilizes it. It has an excellent effect such that the post can be cooled and the uniform combustion in the combustion chamber can be stably maintained.
【図１】本発明による液体ロケットエンジン用ガス発生
器の側面部分断面図である。1 is a partial side sectional view of a gas generator for a liquid rocket engine according to the present invention.
【図２】図１の燃料噴射ポストの横断面図とその部分拡
大図である。2 is a cross-sectional view of the fuel injection post of FIG. 1 and a partially enlarged view thereof.
【図３】図２（Ｂ）と同様の先細ノズルの別の実施形態
図である。FIG. 3 is another embodiment diagram of a tapered nozzle similar to FIG. 2B.
【図４】液体ロケットエンジンの推進剤供給系の一例を
示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a propellant supply system of a liquid rocket engine.
【図５】ガス発生器の側面断面図である。FIG. 5 is a side sectional view of the gas generator.
【図６】燃料噴射ポストの詳細図である。FIG. 6 is a detailed view of a fuel injection post.
【図７】予備試験結果の一例を示す、図５のＡ−Ａ線に
おける矢視図である。7 is an arrow view taken along the line AA of FIG. 5, showing an example of a preliminary test result.
１，２ ターボポンプ ３ ノズル ４ 燃焼器 ５ ガス発生器 ５ａ 酸素室 ５ｂ 水素室 ５ｃ 燃焼室 ５ｄ，５ｅ 隔壁 ６ 燃料噴射ポスト ６ａ 酸素噴射ロッド ６ｂ 水素噴射スリーブ ６ｃ オリフィス ７ 点火器 ８ 不活性ガス １０ ガス発生器 １２ 燃料噴射ポスト １３ 酸素噴射ロッド １３ａ 貫通孔 １４ 水素噴射スリーブ １４ａ スリット １５ オリフィス １６ 第１隔壁 １６ａ 酸素隔壁 １６ｂ 水素隔壁 １６ｃ 中空室 １７ 第２隔壁 1, 2 Turbo pump 3 Nozzle 4 Combustor 5 Gas generator 5a Oxygen chamber 5b Hydrogen chamber 5c Combustion chamber 5d, 5e Partition wall 6 Fuel injection post 6a Oxygen injection rod 6b Hydrogen injection sleeve 6c Orifice 7 Igniter 8 Inert gas 10 Gas Generator 12 Fuel injection post 13 Oxygen injection rod 13a Through hole 14 Hydrogen injection sleeve 14a Slit 15 Orifice 16 First partition 16a Oxygen partition 16b Hydrogen partition 16c Hollow chamber 17 Second partition
Claims (3)
焼室と、酸素室から水素室を貫通して燃焼室まで連結さ
れた複数の燃料噴射ポストとを備え、 燃料噴射ポストは、中心に貫通孔を有する酸素噴射ロッ
ドと、酸素噴射ロッドの燃焼室側外周に取り付けられ、
外周部に設けられたスリットから内側に水素ガスを導く
水素噴射スリーブと、酸素噴射ロッドの貫通孔に設けら
れたオリフィスとからなり、 酸素噴射ロッドは酸素室と水素室を仕切る第１隔壁に気
密に固定され、水素噴射スリーブは水素室と燃焼室を仕
切る第２隔壁に気密に固定されている液体ロケットエン
ジン用ガス発生器において、 前記酸素噴射ロッドは、その先端部分の中心孔が先細ノ
ズルに形成され、これにより、酸素噴射ロッドの外部で
液体酸素の縮流が生じるようになっている、ことを特徴
とする液体ロケットエンジン用ガス発生器。1. An oxygen chamber, a hydrogen chamber, and a combustion chamber, which are independent of each other, and a plurality of fuel injection posts connected to the combustion chamber from the oxygen chamber through the hydrogen chamber. An oxygen injection rod having a through hole, and is attached to the combustion chamber side outer periphery of the oxygen injection rod,
It consists of a hydrogen injection sleeve that guides hydrogen gas to the inside from a slit provided on the outer periphery, and an orifice provided in the through hole of the oxygen injection rod. The oxygen injection rod is airtight on the first partition that separates the oxygen chamber from the hydrogen chamber. In the gas generator for a liquid rocket engine, wherein the hydrogen injection sleeve is airtightly fixed to the second partition that separates the hydrogen chamber from the combustion chamber, and the oxygen injection rod has a central hole at the tip end of which is a tapered nozzle. A gas generator for a liquid rocket engine, which is formed so that a contraction flow of liquid oxygen is generated outside the oxygen injection rod.
の外径がテーパ状に拡径され、これにより、水素噴射ス
リーブの内径との間の水素ガス流路がドーナツ状の先細
ノズルに形成され、酸素噴射ロッドの外部で水素ガスの
縮流が生じるようになっている、ことを特徴とする請求
項１に記載の液体ロケットエンジン用ガス発生器。2. The oxygen injection rod further has a tapered outer diameter at its tip, whereby a hydrogen gas flow path between the oxygen injection rod and the inner diameter of the hydrogen injection sleeve is formed in a donut-shaped tapered nozzle. The gas generator for a liquid rocket engine according to claim 1, wherein a contraction flow of hydrogen gas is generated outside the oxygen injection rod.
焼室と、酸素室から水素室を貫通して燃焼室まで連結さ
れた複数の燃料噴射ポストとを備え、 燃料噴射ポストは、中心に貫通孔を有する酸素噴射ロッ
ドと、酸素噴射ロッドの燃焼室側外周に取り付けられ、
外周部に設けられたスリットから内側に水素ガスを導く
水素噴射スリーブと、酸素噴射ロッドの貫通孔に設けら
れたオリフィスとからなり、 酸素噴射ロッドは酸素室と水素室を仕切る第１隔壁に気
密に固定され、水素噴射スリーブは水素室と燃焼室を仕
切る第２隔壁に気密に固定されている液体ロケットエン
ジン用ガス発生器において、 前記第１隔壁は、酸素室側の酸素隔壁と、水素室側の水
素隔壁と、酸素隔壁と水素隔壁の間に設けられた中空室
と、からなり、該中空室には酸素室及び水素室よりも高
圧に加圧された不活性ガスが供給されている、ことを特
徴とする液体ロケットエンジン用ガス発生器。3. An oxygen chamber, a hydrogen chamber, and a combustion chamber, which are independent of each other, and a plurality of fuel injection posts connected to the combustion chamber from the oxygen chamber through the hydrogen chamber. An oxygen injection rod having a through hole, and is attached to the combustion chamber side outer periphery of the oxygen injection rod,
It consists of a hydrogen injection sleeve that guides hydrogen gas to the inside from a slit provided on the outer periphery, and an orifice provided in the through hole of the oxygen injection rod. The oxygen injection rod is airtight on the first partition that separates the oxygen chamber from the hydrogen chamber. The gas generator for a liquid rocket engine, wherein the hydrogen injection sleeve is fixed to a second partition wall that separates the hydrogen chamber and the combustion chamber, and the first partition wall is an oxygen partition wall on the oxygen chamber side and the hydrogen chamber. Side hydrogen partition wall and a hollow chamber provided between the oxygen partition wall and the hydrogen partition wall, and the inert gas pressurized to a pressure higher than those of the oxygen chamber and the hydrogen chamber is supplied to the hollow chamber. A gas generator for a liquid rocket engine, characterized in that
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34026195A JPH09177608A (en) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | Gas generator for liquid rocket engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34026195A JPH09177608A (en) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | Gas generator for liquid rocket engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09177608A true JPH09177608A (en) | 1997-07-11 |
Family
ID=18335254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34026195A Pending JPH09177608A (en) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | Gas generator for liquid rocket engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09177608A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100400841C (en) * | 2005-03-22 | 2008-07-09 | 北京航空航天大学 | Method for designing gas liquid co-axial injector by utilizing conception of 'retraction angle' |
| CN113530709A (en) * | 2021-09-16 | 2021-10-22 | 西安空天引擎科技有限公司 | Bimodal hydrogen peroxide gas generator |
-
1995
- 1995-12-27 JP JP34026195A patent/JPH09177608A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100400841C (en) * | 2005-03-22 | 2008-07-09 | 北京航空航天大学 | Method for designing gas liquid co-axial injector by utilizing conception of 'retraction angle' |
| CN113530709A (en) * | 2021-09-16 | 2021-10-22 | 西安空天引擎科技有限公司 | Bimodal hydrogen peroxide gas generator |
| CN113530709B (en) * | 2021-09-16 | 2021-12-14 | 西安空天引擎科技有限公司 | Bimodal hydrogen peroxide gas generator |
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