JPH11132106A - 燃焼室−噴射装置間に転移部取付け部を有するロケットエンジン - Google Patents
燃焼室−噴射装置間に転移部取付け部を有するロケットエンジンInfo
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- JPH11132106A JPH11132106A JP10244653A JP24465398A JPH11132106A JP H11132106 A JPH11132106 A JP H11132106A JP 10244653 A JP10244653 A JP 10244653A JP 24465398 A JP24465398 A JP 24465398A JP H11132106 A JPH11132106 A JP H11132106A
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- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、燃焼室に噴射装置を取付ける構造
を改良して故障や高温ガスの漏洩のないロケットエンジ
ンを得ることを目的とする。 【解決手段】 環状の壁24を有する燃焼室と、噴射装置
38と、燃焼室と噴射装置38との間の取付け部48とを備
え、取付け部48は、燃焼室の壁24の第１の領域に接合さ
れた環状の金属付着物50と、環状の転移部リング構造48
とを具備し、この転移部リング構造48は環状のステップ
カラー46と、環状のアダプタリング54と、少なくともス
テップカラー46の一部分とアダプタリング54の一部分と
の間のブレーズ接合部56とで構成され、アダプタリング
54と金属付着物50との間には第１の接合部があり、アダ
プタリング54と噴射装置38との間には第２の接合部があ
ることを特徴とする。
を改良して故障や高温ガスの漏洩のないロケットエンジ
ンを得ることを目的とする。 【解決手段】 環状の壁24を有する燃焼室と、噴射装置
38と、燃焼室と噴射装置38との間の取付け部48とを備
え、取付け部48は、燃焼室の壁24の第１の領域に接合さ
れた環状の金属付着物50と、環状の転移部リング構造48
とを具備し、この転移部リング構造48は環状のステップ
カラー46と、環状のアダプタリング54と、少なくともス
テップカラー46の一部分とアダプタリング54の一部分と
の間のブレーズ接合部56とで構成され、アダプタリング
54と金属付着物50との間には第１の接合部があり、アダ
プタリング54と噴射装置38との間には第２の接合部があ
ることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液体燃料ロケット
エンジンの構造に関し、特に、推進燃料噴射装置および
燃焼室の接合に関する。
エンジンの構造に関し、特に、推進燃料噴射装置および
燃焼室の接合に関する。
【０００２】
【従来の技術】典型的な液体燃料ロケットエンジンはほ
ぼ円筒形の燃焼室を含み、そこに噴射装置の端部とフレ
ア状のノズルの端部とが取付けられている。燃料および
酸化剤を含む液体推進燃料は、噴射装置中の噴射装置ポ
ートを通って流れ、燃焼室に流入する。推進燃料は燃焼
室中で点火される。燃焼の結果熱くなったガスはノズル
を通って膨張し、ロケットエンジンおよび取付けられた
ロケット構造をノズルが向いている方向とは逆の方向に
駆動させる。
ぼ円筒形の燃焼室を含み、そこに噴射装置の端部とフレ
ア状のノズルの端部とが取付けられている。燃料および
酸化剤を含む液体推進燃料は、噴射装置中の噴射装置ポ
ートを通って流れ、燃焼室に流入する。推進燃料は燃焼
室中で点火される。燃焼の結果熱くなったガスはノズル
を通って膨張し、ロケットエンジンおよび取付けられた
ロケット構造をノズルが向いている方向とは逆の方向に
駆動させる。
【０００３】燃焼室の壁は、サービス中に高温の燃焼ガ
スに晒される。壁は内側に面した表面がイリジウムで被
覆されているレニウム等の耐熱性材料で作られることが
好ましい。噴射装置プレートはより低温であり、典型的
にチタンで作られている。ロケットエンジンが点火され
ると、温度が室温から大きく増加し、また、燃焼室の上
端部と隣接した噴射装置との間で、それら２つが取付け
られている領域を通して温度の勾配が大きくなる。
スに晒される。壁は内側に面した表面がイリジウムで被
覆されているレニウム等の耐熱性材料で作られることが
好ましい。噴射装置プレートはより低温であり、典型的
にチタンで作られている。ロケットエンジンが点火され
ると、温度が室温から大きく増加し、また、燃焼室の上
端部と隣接した噴射装置との間で、それら２つが取付け
られている領域を通して温度の勾配が大きくなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】フランジおよびボルト
システムで、あるいは電子ビーム溶接によって噴射装置
プレートを燃焼室に取付ける方法が通常行われる。フラ
ンジおよびボルトシステムは、漏洩のない機械的密閉が
保持され、高温に耐え、室温とサービス温度との間の温
度の大きい変化、およびサービス中の温度の大きい勾配
等に十分に耐えるのに適していないという欠点を有して
いる。全く異なった金属の溶接は困難である。接合部の
燃焼室側が高温であり、また、接合部を通る温度の勾配
が大きいため、接合部が早期に故障したり、エンジンの
寿命が短くなったりすることがある。接合部中の小さい
ピンホールでさえ故障を生じることがあり、それによっ
て結果的に燃焼室の内部から熱い燃焼ガスが逆方向に漏
洩してしまう。
システムで、あるいは電子ビーム溶接によって噴射装置
プレートを燃焼室に取付ける方法が通常行われる。フラ
ンジおよびボルトシステムは、漏洩のない機械的密閉が
保持され、高温に耐え、室温とサービス温度との間の温
度の大きい変化、およびサービス中の温度の大きい勾配
等に十分に耐えるのに適していないという欠点を有して
いる。全く異なった金属の溶接は困難である。接合部の
燃焼室側が高温であり、また、接合部を通る温度の勾配
が大きいため、接合部が早期に故障したり、エンジンの
寿命が短くなったりすることがある。接合部中の小さい
ピンホールでさえ故障を生じることがあり、それによっ
て結果的に燃焼室の内部から熱い燃焼ガスが逆方向に漏
洩してしまう。
【０００５】ロケットエンジンの設計における最近の進
歩によって高温で燃焼させることができ、また、より強
力な推進燃料を使用することによって温度および温度勾
配を一層大きくすることもできる。既存の取付け構造は
この環境での動作には不十分であるかもしれない。それ
故、噴射装置を燃焼室に取付けるための改良された手段
が必要とされる。本発明はこの必要性を満足させ、さら
に関連した利点を提供する。
歩によって高温で燃焼させることができ、また、より強
力な推進燃料を使用することによって温度および温度勾
配を一層大きくすることもできる。既存の取付け構造は
この環境での動作には不十分であるかもしれない。それ
故、噴射装置を燃焼室に取付けるための改良された手段
が必要とされる。本発明はこの必要性を満足させ、さら
に関連した利点を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、噴射装置と燃
焼室との間での取付けが改良されたロケットエンジンを
提供する。ロケットエンジンは、従来の取付け方法を使
用して可能となる温度よりも高い温度で確実に動作され
る。製造の方法では、既知の技術が新しい方法で別々に
使用される。
焼室との間での取付けが改良されたロケットエンジンを
提供する。ロケットエンジンは、従来の取付け方法を使
用して可能となる温度よりも高い温度で確実に動作され
る。製造の方法では、既知の技術が新しい方法で別々に
使用される。
【０００７】本発明によれば、ロケットエンジンは燃焼
室を具備し、この燃焼室は環状の壁と、噴射装置と、燃
焼室と噴射装置との間の取付け部とを具備している。取
付け部は、燃焼室の壁の第１の領域に接合された環状の
金属付着物と、環状の転移部リング構造と、転移部リン
グ構造と金属付着物の第１の溶接部分の間の第１の溶接
物と、転移部リング構造と噴射装置の第２の溶接部分の
間の第２の溶接物とを具備している。金属付着物が接合
される燃焼室の壁の第１の領域は、燃焼室の壁の外側表
面であることが好ましい。
室を具備し、この燃焼室は環状の壁と、噴射装置と、燃
焼室と噴射装置との間の取付け部とを具備している。取
付け部は、燃焼室の壁の第１の領域に接合された環状の
金属付着物と、環状の転移部リング構造と、転移部リン
グ構造と金属付着物の第１の溶接部分の間の第１の溶接
物と、転移部リング構造と噴射装置の第２の溶接部分の
間の第２の溶接物とを具備している。金属付着物が接合
される燃焼室の壁の第１の領域は、燃焼室の壁の外側表
面であることが好ましい。
【０００８】転移部リング構造は、環状ステップカラー
と、環状アダプタリングと、少なくともステップカラー
の一部分とアダプタリングの一部分との間のブレーズ接
合部とを含んでいることが好ましいが、それは絶対に必
要ではない。ステップカラーは、噴射装置に隣接した燃
焼室の内部壁の端部を燃焼ガスによる損傷から保護し、
また、噴射の後の推進燃料の混合を改良する。ステップ
カラーはアダプタリングにブレーズ溶接され、このアダ
プタリングは噴射装置および金属付着物に溶接される。
と、環状アダプタリングと、少なくともステップカラー
の一部分とアダプタリングの一部分との間のブレーズ接
合部とを含んでいることが好ましいが、それは絶対に必
要ではない。ステップカラーは、噴射装置に隣接した燃
焼室の内部壁の端部を燃焼ガスによる損傷から保護し、
また、噴射の後の推進燃料の混合を改良する。ステップ
カラーはアダプタリングにブレーズ溶接され、このアダ
プタリングは噴射装置および金属付着物に溶接される。
【０００９】金属付着物は、任意の実施可能な技術によ
って付着されることができる。それは化学気相付着によ
って付着されることが好ましい。結果的に、金属付着物
と燃焼室の壁との間で良好な接着が得られる。そのよう
な良好な接着は、高性能の推力の燃焼室の壁に使用され
るレニウム等の耐熱性の金属に対して通常容易に達成で
きないものである。この場合、金属付着物はコロンビウ
ム（ニオビウム）であることが好ましい（本明細書にお
いて使用されているように、一般的に識別されている金
属は純粋な金属ならびに少なくとも約５０重量％の純粋
な金属を含む合金の両方を含んでいる。従って、例えば
明細書および特許請求の範囲において、“コロンビウ
ム”は純粋なコロンビウムとその合金の両方を含んでい
る）。
って付着されることができる。それは化学気相付着によ
って付着されることが好ましい。結果的に、金属付着物
と燃焼室の壁との間で良好な接着が得られる。そのよう
な良好な接着は、高性能の推力の燃焼室の壁に使用され
るレニウム等の耐熱性の金属に対して通常容易に達成で
きないものである。この場合、金属付着物はコロンビウ
ム（ニオビウム）であることが好ましい（本明細書にお
いて使用されているように、一般的に識別されている金
属は純粋な金属ならびに少なくとも約５０重量％の純粋
な金属を含む合金の両方を含んでいる。従って、例えば
明細書および特許請求の範囲において、“コロンビウ
ム”は純粋なコロンビウムとその合金の両方を含んでい
る）。
【００１０】噴射装置は典型的にチタン（純粋なチタン
およびその合金の両方を含む）であり、アダプタリング
は典型的にコロンビウムである（純粋なコロンビウムお
よびその合金の両方を含む）。噴射装置とアダプタリン
グとの間で溶接されたチタン／コロンビウムと、アダプ
タリングと金属付着物との間で溶接されたコロンビウム
／コロンビウムは、両方とも電子ビーム溶接によって容
易に達成される。
およびその合金の両方を含む）であり、アダプタリング
は典型的にコロンビウムである（純粋なコロンビウムお
よびその合金の両方を含む）。噴射装置とアダプタリン
グとの間で溶接されたチタン／コロンビウムと、アダプ
タリングと金属付着物との間で溶接されたコロンビウム
／コロンビウムは、両方とも電子ビーム溶接によって容
易に達成される。
【００１１】それ故、本発明によって、接合が困難な材
料を使用してロケットエンジンを製造することができ
る。接合部は、温度が低くとも、またサービス（動作）
中に温度が上昇しても安定しており、ガス漏れを生じな
い。接合部の一体性は、それを急速に加熱した場合およ
び温度の大きい勾配が課された場合でも損なわれない。
料を使用してロケットエンジンを製造することができ
る。接合部は、温度が低くとも、またサービス（動作）
中に温度が上昇しても安定しており、ガス漏れを生じな
い。接合部の一体性は、それを急速に加熱した場合およ
び温度の大きい勾配が課された場合でも損なわれない。
【００１２】本発明の別の特徴および利点は、本発明の
原理を例示によって示している添付図面に関連して好ま
しい実施形態の以下の詳細な説明から明らかとなる。し
かしながら、本発明の技術的範囲はこの好ましい実施形
態に制限されない。
原理を例示によって示している添付図面に関連して好ま
しい実施形態の以下の詳細な説明から明らかとなる。し
かしながら、本発明の技術的範囲はこの好ましい実施形
態に制限されない。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１はロケットエンジン20を示し
ており、図２はロケットエンジンの詳細を示している。
ロケットエンジンは、２つの主要部分、すなわち、円筒
軸26を有しているほぼ円筒形の環状壁24と、膨張ノズル
28とを含んでいる燃焼室22を有している。幅の狭いスロ
ート29は、円筒形の環状壁24を膨張ノズル28から分離し
ている。図示されたロケットエンジン20において、壁2
4、スロート29およびノズル28は別個に製造され、一緒
に接合されるが、その代わりにそれらは一体的に形成さ
れてもよい。円筒形の壁24は外側円筒表面30と、内側円
筒表面32とを有している。燃焼室22は、噴射装置端部34
とノズル端部36とを有している。
ており、図２はロケットエンジンの詳細を示している。
ロケットエンジンは、２つの主要部分、すなわち、円筒
軸26を有しているほぼ円筒形の環状壁24と、膨張ノズル
28とを含んでいる燃焼室22を有している。幅の狭いスロ
ート29は、円筒形の環状壁24を膨張ノズル28から分離し
ている。図示されたロケットエンジン20において、壁2
4、スロート29およびノズル28は別個に製造され、一緒
に接合されるが、その代わりにそれらは一体的に形成さ
れてもよい。円筒形の壁24は外側円筒表面30と、内側円
筒表面32とを有している。燃焼室22は、噴射装置端部34
とノズル端部36とを有している。
【００１４】噴射装置38は、燃焼室22の噴射装置端部34
に取付けられている。噴射装置38は、任意の実施可能な
設計であってもよいが、典型的にその中に複数の噴射装
置ポート40を有するプレートであり、それらの２つだけ
が図１および図２に示されている。推進燃料は、噴射装
置ポート40を通して燃焼室22に供給される。幾つかの噴
射装置ポート40a は、燃料バルブ42を通して燃料を供給
され、別の噴射装置ポート40b は、酸化剤バルブ44を通
して酸化剤を供給される。燃料および酸化剤はそれらの
それぞれの噴射装置ポート40を通って燃料室22の内部に
流入し、一緒に混合される。混合物がモノメチルヒドラ
ジン（燃料）および四酸化窒素／３パーセントの窒素酸
化物（酸化剤）である場合のように自然点火性であると
き、混合物は自然に発火する。混合物が自然発火しない
ような場合、点火装置（図示されていない）が設けられ
る。燃焼の際のガス状の燃焼生成物は、ノズル28を通っ
て後方および外側に膨張してロケットエンジン20を駆動
させ、それが取付けられている宇宙船を反対の方向に駆
動させる。
に取付けられている。噴射装置38は、任意の実施可能な
設計であってもよいが、典型的にその中に複数の噴射装
置ポート40を有するプレートであり、それらの２つだけ
が図１および図２に示されている。推進燃料は、噴射装
置ポート40を通して燃焼室22に供給される。幾つかの噴
射装置ポート40a は、燃料バルブ42を通して燃料を供給
され、別の噴射装置ポート40b は、酸化剤バルブ44を通
して酸化剤を供給される。燃料および酸化剤はそれらの
それぞれの噴射装置ポート40を通って燃料室22の内部に
流入し、一緒に混合される。混合物がモノメチルヒドラ
ジン（燃料）および四酸化窒素／３パーセントの窒素酸
化物（酸化剤）である場合のように自然点火性であると
き、混合物は自然に発火する。混合物が自然発火しない
ような場合、点火装置（図示されていない）が設けられ
る。燃焼の際のガス状の燃焼生成物は、ノズル28を通っ
て後方および外側に膨張してロケットエンジン20を駆動
させ、それが取付けられている宇宙船を反対の方向に駆
動させる。
【００１５】推進燃料の燃料と酸化剤の混合および燃焼
を助けるために、ほぼ円筒形の環状ステップカラー46
は、任意的ではあるが燃焼室22内で噴射装置端部34に隣
接して取付けられることが好ましい。ステップカラー46
はまた、ロケットエンジンが点火されたときに、燃焼生
成物によって最大の腐食および侵食を受ける可能性の高
い、燃焼室の上端部に沿い、噴射装置38に最も近い内側
円筒表面32を高温の燃焼ガスとの接触から保護する。ス
テップカラー46中のステップによって、注入された燃料
と酸化剤との下流の乱流混合が促進され、それによって
エンジンの最大の燃焼効率および比インパルスが達成さ
れる。図２に示される外周部分について検討すると、単
一部材で作られていることが好ましいステップカラー46
はほぼＬ字形であり、“Ｌ”字の長い脚部47は円筒軸26
に平行に位置し、“Ｌ”字の短い脚部49は円筒軸26に垂
直に位置している。“Ｌ”字の短い脚部49はさらに、そ
れが長い脚部47とぶつかる位置から半径方向外側に延在
している。ステップカラー46は壁24に直接接合されない
ことが好ましく、それは、そのような構造においてはサ
ービス中のステップカラー46の外側への熱の膨張によっ
て壁24が変形し、それが故障につながるからである。そ
の代りに、ステップカラー46と壁との間に小さい間隙51
があることが好ましい。間隙51は、エンジンが動作さ
れ、ステップカラーおよび壁が熱膨張したときに、ステ
ップカラーの外側表面が壁の内側表面と接触しないだけ
の十分な大きさを有している。間隙51は、そのような接
触を回避するのに必要な大きさ以上に大きくないことが
好ましく、それは、間隙が大きいと、高温の燃焼ガスが
バックドラフト効果により間隙中に流入するからであ
る。
を助けるために、ほぼ円筒形の環状ステップカラー46
は、任意的ではあるが燃焼室22内で噴射装置端部34に隣
接して取付けられることが好ましい。ステップカラー46
はまた、ロケットエンジンが点火されたときに、燃焼生
成物によって最大の腐食および侵食を受ける可能性の高
い、燃焼室の上端部に沿い、噴射装置38に最も近い内側
円筒表面32を高温の燃焼ガスとの接触から保護する。ス
テップカラー46中のステップによって、注入された燃料
と酸化剤との下流の乱流混合が促進され、それによって
エンジンの最大の燃焼効率および比インパルスが達成さ
れる。図２に示される外周部分について検討すると、単
一部材で作られていることが好ましいステップカラー46
はほぼＬ字形であり、“Ｌ”字の長い脚部47は円筒軸26
に平行に位置し、“Ｌ”字の短い脚部49は円筒軸26に垂
直に位置している。“Ｌ”字の短い脚部49はさらに、そ
れが長い脚部47とぶつかる位置から半径方向外側に延在
している。ステップカラー46は壁24に直接接合されない
ことが好ましく、それは、そのような構造においてはサ
ービス中のステップカラー46の外側への熱の膨張によっ
て壁24が変形し、それが故障につながるからである。そ
の代りに、ステップカラー46と壁との間に小さい間隙51
があることが好ましい。間隙51は、エンジンが動作さ
れ、ステップカラーおよび壁が熱膨張したときに、ステ
ップカラーの外側表面が壁の内側表面と接触しないだけ
の十分な大きさを有している。間隙51は、そのような接
触を回避するのに必要な大きさ以上に大きくないことが
好ましく、それは、間隙が大きいと、高温の燃焼ガスが
バックドラフト効果により間隙中に流入するからであ
る。
【００１６】取付け部48は、燃焼室22、ステップカラー
46および噴射装置38を接合する。取付け部48は、幾つか
の素子および幾つかの接合部を含んでいる。取付け部48
は、処理およびサービスの間、すなわち、サービス中に
経験する大きい温度変化および勾配の期間中に作用する
負荷に耐えるために、燃焼室22、ステップカラー46およ
び噴射装置38を機械的に接合しなければならず、また、
燃焼室22の噴射装置端部34における高温のガスの漏洩に
対して密閉しなければならない。
46および噴射装置38を接合する。取付け部48は、幾つか
の素子および幾つかの接合部を含んでいる。取付け部48
は、処理およびサービスの間、すなわち、サービス中に
経験する大きい温度変化および勾配の期間中に作用する
負荷に耐えるために、燃焼室22、ステップカラー46およ
び噴射装置38を機械的に接合しなければならず、また、
燃焼室22の噴射装置端部34における高温のガスの漏洩に
対して密閉しなければならない。
【００１７】取付け部48は、燃焼室22の壁24の第１の領
域52への金属−金属コンタクトにおいて接合された環状
の金属付着物50を含んでいる。第１の領域52は、噴射装
置端部34の壁24の外側円筒表面30上にあることが好まし
い。金属付着物50の厚さはその最も厚い部分において
（円筒軸26に垂直な半径方向に）約０．１１０インチで
あることが好ましく、噴射装置38からの距離の増加と共
に壁24に向かって傾斜する。厚い領域の長さは円筒軸26
に平行な方向に約０．１インチであり、傾斜領域はさら
に約０．１インチ延在し、付着物50の全長は約０．２イ
ンチである。
域52への金属−金属コンタクトにおいて接合された環状
の金属付着物50を含んでいる。第１の領域52は、噴射装
置端部34の壁24の外側円筒表面30上にあることが好まし
い。金属付着物50の厚さはその最も厚い部分において
（円筒軸26に垂直な半径方向に）約０．１１０インチで
あることが好ましく、噴射装置38からの距離の増加と共
に壁24に向かって傾斜する。厚い領域の長さは円筒軸26
に平行な方向に約０．１インチであり、傾斜領域はさら
に約０．１インチ延在し、付着物50の全長は約０．２イ
ンチである。
【００１８】取付け部48はさらに、環状のアダプタリン
グ54を含んでおり、それは接合部56によってステップカ
ラー46（存在している場合）に接合されていることが好
ましく、ブレーズ（ろう付け）接合部であることが最も
好ましい。
グ54を含んでおり、それは接合部56によってステップカ
ラー46（存在している場合）に接合されていることが好
ましく、ブレーズ（ろう付け）接合部であることが最も
好ましい。
【００１９】アダプタリング54は、接合部58によって噴
射装置端部60において噴射装置38に接合され、接合部62
によって燃焼室端部64において環状の金属付着物50に接
合されている。接合部58および62は両方とも溶接された
接合部であることが好ましい。この構造はステップカラ
ー46がない場合にも変更されない。
射装置端部60において噴射装置38に接合され、接合部62
によって燃焼室端部64において環状の金属付着物50に接
合されている。接合部58および62は両方とも溶接された
接合部であることが好ましい。この構造はステップカラ
ー46がない場合にも変更されない。
【００２０】好ましい実施形態において、燃焼室22の壁
24はレニウムで作られており、その内側円筒表面32は
０．００３乃至０．００５インチの厚さのイリジウムで
被覆されている（本明細書において使用されている記載
された金属は一般的に純粋な金属ならびに約５０重量％
以上の純粋な金属を含んでいる合金の両方を含んでい
る。従って、例えば、“レニウム”は純粋なレニウムお
よびその合金を含んでいる）。金属付着物は、純粋なコ
ロンビウムあるいは１０重量パーセントのハフニウム、
１重量パーセントのチタン、残りがコロンビウムである
組成を有するＣ103合金で作られていることが好まし
い。ステップカラー46は、溶融点が高く、燃焼室22の燃
焼環境において腐食／侵食に対する抵抗が良好である例
えばプラチナとロジウムの合金、コロンビウムの合金等
の金属、あるいはセラミックで作られていることが好ま
しい。プラチナとロジウムの好ましい合金は、９０重量
パーセントのプラチナと残りがロジウムの合金である。
コロンビウムの好ましい合金は、１０重量パーセントの
ハフニウムと、１重量パーセントのチタンと、残りがコ
ロンビウムである。好ましいセラミックは、酸化アルミ
ニウムと酸化トリウム、あるいはイットリア安定化酸化
ジルコニウムである。アダプタリング54はコロンビウム
で作られていることが好ましく、１０重量パーセントの
ハフニウムと、１重量パーセントのチタンと、残りがコ
ロンビウムである組成を有するＣ103 合金であることが
最も好ましい。噴射装置38はチタンで作られていること
が好ましく、６重量パーセントのアルミニウムと４重量
パーセントのバナジウムとを含み、残りがチタンである
合金であることが最も好ましい。接合部56は、６０重量
パーセントのパラジウムと、４０重量パーセントのニッ
ケルのブレーズ合金でブレーズ溶接されていることが好
ましい。このブレーズ合金は、腐食性の燃焼ガス生成物
と両立し、接合部のどちらの側の構造中へもほとんど拡
散せず、推進燃料ガスを漏洩させない。接合部58および
62は電子ビーム溶接されることが好ましい。
24はレニウムで作られており、その内側円筒表面32は
０．００３乃至０．００５インチの厚さのイリジウムで
被覆されている（本明細書において使用されている記載
された金属は一般的に純粋な金属ならびに約５０重量％
以上の純粋な金属を含んでいる合金の両方を含んでい
る。従って、例えば、“レニウム”は純粋なレニウムお
よびその合金を含んでいる）。金属付着物は、純粋なコ
ロンビウムあるいは１０重量パーセントのハフニウム、
１重量パーセントのチタン、残りがコロンビウムである
組成を有するＣ103合金で作られていることが好まし
い。ステップカラー46は、溶融点が高く、燃焼室22の燃
焼環境において腐食／侵食に対する抵抗が良好である例
えばプラチナとロジウムの合金、コロンビウムの合金等
の金属、あるいはセラミックで作られていることが好ま
しい。プラチナとロジウムの好ましい合金は、９０重量
パーセントのプラチナと残りがロジウムの合金である。
コロンビウムの好ましい合金は、１０重量パーセントの
ハフニウムと、１重量パーセントのチタンと、残りがコ
ロンビウムである。好ましいセラミックは、酸化アルミ
ニウムと酸化トリウム、あるいはイットリア安定化酸化
ジルコニウムである。アダプタリング54はコロンビウム
で作られていることが好ましく、１０重量パーセントの
ハフニウムと、１重量パーセントのチタンと、残りがコ
ロンビウムである組成を有するＣ103 合金であることが
最も好ましい。噴射装置38はチタンで作られていること
が好ましく、６重量パーセントのアルミニウムと４重量
パーセントのバナジウムとを含み、残りがチタンである
合金であることが最も好ましい。接合部56は、６０重量
パーセントのパラジウムと、４０重量パーセントのニッ
ケルのブレーズ合金でブレーズ溶接されていることが好
ましい。このブレーズ合金は、腐食性の燃焼ガス生成物
と両立し、接合部のどちらの側の構造中へもほとんど拡
散せず、推進燃料ガスを漏洩させない。接合部58および
62は電子ビーム溶接されることが好ましい。
【００２１】金属付着物50は、アダプタリング54を燃焼
室22の壁24に接合するために存在している。コロンビウ
ムのアダプタリング54は、要求された強度および安定性
(soundness) で燃焼室22の比較的薄いレニウムの壁24に
直接ろう付け溶接あるいは溶接することは困難である。
金属付着物50が最初に壁24上に付着され、その後、アダ
プタリング54が付着物50に溶接される。
室22の壁24に接合するために存在している。コロンビウ
ムのアダプタリング54は、要求された強度および安定性
(soundness) で燃焼室22の比較的薄いレニウムの壁24に
直接ろう付け溶接あるいは溶接することは困難である。
金属付着物50が最初に壁24上に付着され、その後、アダ
プタリング54が付着物50に溶接される。
【００２２】図３において、ロケットエンジン20を製造
するための好ましい方法が示されている。工程70でアダ
プタリング54が設けられ、工程72でステップカラー46が
設けられる。工程74でアダプタリング54およびステップ
カラー46が一緒にブレーズ溶接（ろう付け）される。ブ
レーズ溶接において、６０重量パーセントのパラジウム
と４０重量パーセントのニッケルの組成であることが好
ましいブレース合金のシムはアダプタリング54とステッ
プカラー46との間に位置され、接合部56の端部において
ワイヤとして必要であるときには付加的なブレーズ合金
が与えられる。装置は、ブレーズ合金が溶融するブレー
ズ温度（好ましいブレーズ合金の場合には１２３８℃以
上）まで真空状態で加熱され、その後、室温に冷却され
る。
するための好ましい方法が示されている。工程70でアダ
プタリング54が設けられ、工程72でステップカラー46が
設けられる。工程74でアダプタリング54およびステップ
カラー46が一緒にブレーズ溶接（ろう付け）される。ブ
レーズ溶接において、６０重量パーセントのパラジウム
と４０重量パーセントのニッケルの組成であることが好
ましいブレース合金のシムはアダプタリング54とステッ
プカラー46との間に位置され、接合部56の端部において
ワイヤとして必要であるときには付加的なブレーズ合金
が与えられる。装置は、ブレーズ合金が溶融するブレー
ズ温度（好ましいブレーズ合金の場合には１２３８℃以
上）まで真空状態で加熱され、その後、室温に冷却され
る。
【００２３】工程76で噴射装置38が設けられる。工程78
で燃焼室22が設けられる。金属付着物50は、工程80で任
意の実施可能な方法によって好ましくは外側表面30上で
領域52に付着される。好ましいコロンビウムの付着物50
は、付着物の不活性溶接、付着物の爆発圧着、化学気相
付着、あるいはマスクが取除かれた領域52へのプラズマ
スプレーによって燃焼室22の壁の外側表面上に付着され
る。結果的に、壁24と金属付着物50との間に優良な金属
接着が行われる。
で燃焼室22が設けられる。金属付着物50は、工程80で任
意の実施可能な方法によって好ましくは外側表面30上で
領域52に付着される。好ましいコロンビウムの付着物50
は、付着物の不活性溶接、付着物の爆発圧着、化学気相
付着、あるいはマスクが取除かれた領域52へのプラズマ
スプレーによって燃焼室22の壁の外側表面上に付着され
る。結果的に、壁24と金属付着物50との間に優良な金属
接着が行われる。
【００２４】アダプタリング54とステップカラー46とが
ブレーズ溶接された組立て体は、噴射装置端部60におい
て噴射装置38に溶接され、工程82で燃焼室端部64におい
て金属付着物50に溶接される。任意の実施可能な溶接技
術が使用されることができるが、両方の溶接は電子ビー
ム溶接であることが好ましい。２つの溶接は、任意の順
序で行われてもよい。材料の好ましい組合わせにおい
て、コロンビウムのアダプタリング54はコロンビウムの
付着物50とチタンの噴射装置38の両方に容易に溶接され
る。
ブレーズ溶接された組立て体は、噴射装置端部60におい
て噴射装置38に溶接され、工程82で燃焼室端部64におい
て金属付着物50に溶接される。任意の実施可能な溶接技
術が使用されることができるが、両方の溶接は電子ビー
ム溶接であることが好ましい。２つの溶接は、任意の順
序で行われてもよい。材料の好ましい組合わせにおい
て、コロンビウムのアダプタリング54はコロンビウムの
付着物50とチタンの噴射装置38の両方に容易に溶接され
る。
【００２５】以上、本発明の特定の実施形態が詳細に説
明されてきたが、種々の変更および強化が本発明の意図
および技術的範囲から逸脱せずに行われてもよい。従っ
て、本発明は添付された特許請求の範囲によってのみ制
限される。
明されてきたが、種々の変更および強化が本発明の意図
および技術的範囲から逸脱せずに行われてもよい。従っ
て、本発明は添付された特許請求の範囲によってのみ制
限される。
【図１】ロケットエンジンの断面図。
【図２】噴射装置、燃焼室の噴射装置端部およびそれら
の間の取付け部を示している図１の領域２−２の拡大さ
れた詳細図。
の間の取付け部を示している図１の領域２−２の拡大さ
れた詳細図。
【図３】ロケットエンジン製造方法のブロックフロー
図。
図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デービット・ブロンソン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90266、マンハッタン・ビーチ、ナインテ ィーンス・ストリート 1300 (72)発明者 カール・アール・ステッチマン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91326、ノースリッッジ、ガーデン・グロ ーブ・アヴエニュー 10623 (72)発明者 ペーター・ウル アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91321、サンタ・クラリータ、カナーウェ ル・ストリート 23611 (72)発明者 ジョエル・ニーダーマン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91301、アグーラ・ヒルズ、クウェイル・ ラン・ドライブ 29709
Claims (12)
- 【請求項１】 環状の外側表面の壁と、中心軸とを有し
ている燃焼室と、 噴射装置と、 燃焼室と噴射装置との間の取付け部とを具備しているロ
ケットエンジンにおいて、 前記取付け部は、 燃焼室の壁の第１の領域に接合された環状の金属付着物
と、 環状の転移部リング構造とを具備し、 前記転移部リング構造は、 環状のステップカラーと、 環状のアダプタリングと、 少なくともステップカラーの一部分とアダプタリングの
一部分との間のブレーズ接合部とを具備し、 アダプタリングと金属付着物との間には第１の接合部が
あり、 アダプタリングと噴射装置との間には第２の接合部があ
ることを特徴とするロケットエンジン。 - 【請求項２】 燃焼室の壁の第１の領域は燃焼室の壁の
外側表面の一部分である請求項１記載のロケットエンジ
ン。 - 【請求項３】 第２の接合部は燃焼室の中心軸にほぼ垂
直に位置している請求項１記載のロケットエンジン。 - 【請求項４】 ステップカラーはプラチナで作られてい
る請求項１記載のロケットエンジン。 - 【請求項５】 燃焼室の壁はレニウムで作られており、 金属付着物はコロンビウムで作られており、 転移部リング構造の第１の接合部分はコロンビウムで作
られており、 転移部リング構造の第２の接合部分はコロンビウムで作
られており、 噴射装置はチタンで作られている請求項１記載のロケッ
トエンジン。 - 【請求項６】 第１の接合部と第２の接合部は互いの溶
接物である請求項１記載のロケットエンジン。 - 【請求項７】 環状の外側表面の壁と、中心軸とを有し
ている燃焼室を設け、 環状の金属付着物を燃焼室の壁の第１の領域上に付着
し、 燃焼室と噴射装置との間に取付け部を設け、この取付け
部は環状のアダプタリングならびに環状のステップカラ
ーを具備している環状の転移部リング構造を備え、 取付け部を金属付着物に溶接し、 噴射装置を設け、 噴射装置を取付け部に溶接する工程を含んでいるロケッ
トエンジンの製造方法。 - 【請求項８】 付着する工程は、 不活性溶接、爆発圧着、化学気相付着およびプラズマス
プレーからなるグループから選択された技術によって環
状の金属付着物を付着する工程を含んでいる請求項７記
載の方法。 - 【請求項９】 付着する工程は、 金属付着物を燃焼室の壁の外側表面上に付着する工程を
含んでいる請求項７記載の方法。 - 【請求項１０】 取付け部を金属付着物に溶接する工程
は、 燃焼室の中心軸に対してほぼ垂直に位置している溶接接
合部を形成するステップを含んでいる請求項７記載の方
法。 - 【請求項１１】 取付け部を設ける工程は、 環状のステップカラーを設け、 環状のアダプタリングを設け、 少なくともステップカラーの一部分とアダプタリングの
一部分とを一緒にブレーズ溶接する工程を含んでいる請
求項７記載の方法。 - 【請求項１２】 燃焼室の壁はレニウムで作られてお
り、 金属付着物はコロンビウムで形成され、 転移部リング構造の第１の溶接された部分はコロンビウ
ムであり、 転移部リング構造の第２の溶接された部分はコロンビウ
ムであり、 噴射装置はチタニウムである請求項７記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US5759497P | 1997-08-29 | 1997-08-29 | |
| US057594 | 1997-08-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11132106A true JPH11132106A (ja) | 1999-05-18 |
| JP3051377B2 JP3051377B2 (ja) | 2000-06-12 |
Family
ID=22011575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10244653A Expired - Lifetime JP3051377B2 (ja) | 1997-08-29 | 1998-08-31 | 燃焼室−噴射装置間に転移部取付け部を有するロケットエンジン |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6381949B1 (ja) |
| EP (1) | EP0899449B1 (ja) |
| JP (1) | JP3051377B2 (ja) |
| DE (1) | DE69812014T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021505806A (ja) * | 2017-12-02 | 2021-02-18 | エアロジェット ロケットダイン インコーポレイテッド | 非銅製溶接移行リングによってインジェクタに取り付けられた銅製燃焼室 |
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| US6918243B2 (en) * | 2003-05-19 | 2005-07-19 | The Boeing Company | Bi-propellant injector with flame-holding zone igniter |
| US7400697B1 (en) * | 2003-12-08 | 2008-07-15 | Bwx Technologies, Inc. | Clad tube for nuclear fuel |
| US7565795B1 (en) | 2006-01-17 | 2009-07-28 | Pratt & Whitney Rocketdyne, Inc. | Piezo-resonance igniter and ignition method for propellant liquid rocket engine |
| US8122703B2 (en) | 2006-04-28 | 2012-02-28 | United Technologies Corporation | Coaxial ignition assembly |
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| US20080264372A1 (en) * | 2007-03-19 | 2008-10-30 | Sisk David B | Two-stage ignition system |
| US20080299504A1 (en) * | 2007-06-01 | 2008-12-04 | Mark David Horn | Resonance driven glow plug torch igniter and ignition method |
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| RU2532640C2 (ru) * | 2010-11-17 | 2014-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП "НИИМаш") | Камера жидкостного ракетного двигателя малой тяги |
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| TWI504538B (zh) * | 2013-05-31 | 2015-10-21 | Nat Applied Res Laboratories | 雙旋流混合火箭引擎 |
| RU2605267C2 (ru) * | 2015-04-29 | 2016-12-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП "НИИМаш") | Блок ракетных двигателей малой тяги |
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-
1998
- 1998-08-27 EP EP98116170A patent/EP0899449B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-08-27 DE DE69812014T patent/DE69812014T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-08-31 US US09/144,375 patent/US6381949B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-08-31 JP JP10244653A patent/JP3051377B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-01-30 US US09/772,196 patent/US20020014070A1/en not_active Abandoned
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| US6381949B1 (en) | 2002-05-07 |
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| DE69812014D1 (de) | 2003-04-17 |
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