JPH1150912A

JPH1150912A - エンジン

Info

Publication number: JPH1150912A
Application number: JP20925297A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Nibu; 謙一丹生
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-08-04
Filing date: 1997-08-04
Publication date: 1999-02-23
Anticipated expiration: 2017-08-04
Also published as: JP3564270B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は小型なロケット用エンジンを提供する
ことを課題とする。【解決手段】複数種類の推薬流体を夫々噴射して衝突さ
せて燃焼させるエンジンにおいて、本体２１と、この本
体に設けられ夫々異なった推薬流体を流す複数の供給路
２４、２５と、前記本体に前記複数の供給路に個別に対
応して設けられ夫々が推薬流体を外部へ噴射して衝突さ
せる噴射口を形成した噴射面部を有する複数の噴射室３
１、３２と、前記本体に設けられ前記複数の供給路とこ
れに対応する前記複数の噴射室とを接続する複数の連絡
通路３３、３４とを具備し、この複数の連絡通路のうち
少なくとも一部のものが湾曲していることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複数種類の推薬流体
を夫々噴射して衝突させて燃焼させるロケット用エンジ
ンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のロケット用エンジンとし
て図４に示す構成のものがある。すなわち、図中１は本
体、２は本体１に形成された燃料供給路、３は本体１に
形成された酸化剤供給路、４は本体１の先端部の外周に
形成された環状の燃料噴射室、５は本体１の先端部の中
央に形成された燃料噴射室、６は本体１の先端部におい
て環状の燃料噴射室４と中央の燃料噴射室５との間に形
成された環状の酸化剤噴射室、７は本体１に形成され燃
料供給路２と環状の燃料噴射室４とを連絡する連絡通
路、８は本体１に形成され燃料供給路２と中央の燃料噴
射室５とを連絡する連絡通路、９は本体１に形成され酸
化剤供給路３と酸化剤噴射室６とを接続する連絡通路、
１０は環状の燃料噴射室４の開放部に取り付けられ噴射
口１１が形成された環状の噴射面板、１２は中央の燃料
噴射室５の開放部に取り付けられ噴射口１３が形成され
た円板状の噴射面板、１４は酸化剤噴射室６の開放部に
取り付けられ噴射口１５ａ、１５ｂが形成された環状の
噴射面板である。なお、本体１の先端部には前方に延び
るノズルスカート（図示せず）が設けられている。

【０００３】ここで、各連絡通路７〜９は夫々直線をな
して形成されている。本体１の先端部の端面は軸線Ｏに
対して直角な平坦面をなしており、この端面において各
噴射室７〜９が開放されている。噴射面板１０、１２、
１４はこれら噴射室７〜９と同じ形状をなし、噴射室７
〜９の開放部を閉塞して本体１に取り付けられている。
すなわち、噴射面板１０、１２、１４は本体１の軸線Ｏ
に対して直角な同一平面上に位置している。

【０００４】各噴射面板１０、１２、１４に形成された
噴射口１１、１３、１５ａ、１５ｂは、互いに隣り合う
噴射室に取り付けた噴射面板の噴射口から本体１外方へ
噴射される燃料と酸化剤とが衝突するように本体１の軸
線Ｏに対して傾斜して形成されている。すなわち、噴射
面板１０の噴射口１１と噴射面板１４の噴射口１５ａと
は夫々が噴射する燃料と酸化剤が衝突点Ａで衝突するよ
うに向きを設定されており、噴射面板１４の噴射口１５
ｂと噴射面板１２の噴射口１３とは夫々が噴射する燃料
と酸化剤が衝突点Ｂで衝突するように向きを設定されて
いる。

【０００５】そして、燃料流体は燃料供給路２から連絡
通路７、８を通って燃料噴射室４、５に供給され、噴射
面板１０、１２の噴射口１１、１３から本体１の先端外
方の衝突点へ向けて噴射される。また、酸化剤流体は酸
化剤供給路３から連絡通路９を通って酸化剤噴射室５へ
供給され、噴射面板１４の噴射口１５ａ，１５ｂから本
体１の先端外方の燃焼点へ向けてへ噴射されてる。噴射
された燃料と酸化剤とはスカートで囲まれた本体１の先
端外方に燃焼室におけける衝突点で衝突して混合、燃焼
され、スカート内で膨張して外方へ噴出されてロケット
としての推力を得ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように構
成された従来のロケット用のエンジンには、次に述べる
問題がある。すなわち、本体１の燃料供給路２、酸化剤
供給路３からスカートの先端間での距離は、特にエンジ
ンがロケットにおけるサイドスラスタや姿勢制御に使用
される場合には極力短くすることが要求される。この場
合、ノズルスカートや燃焼室の長さを短くすると効率が
低下してしまうために、燃料供給路２、酸化剤供給路３
と衝突点や噴射面板との間の距離を短くできれば効率の
低下を伴わずに小型化を図ることができる。

【０００７】従来のエンジンでは、燃料供給路２と燃料
噴射室４、５とを結ぶ連絡通路７、８および酸化剤供給
路３と酸化剤噴射室５とを連絡する連絡通路９が直線を
なしている。そこで、燃料供給路２、酸化剤供給路３と
衝突点との間の距離Ｌ１を短くするためには、連絡通路
７、８を本体１の軸線Ｏに対して傾斜させることにな
る。ところが、連絡通路の位置によっては、例えば本体
１の外周部に位置する連絡通路７をあまり傾斜させる
と、連絡通路７を加工工具により形成する際に加工工具
が本体１の外周部の壁部を突き破って本体１を損傷させ
ることがある。このため、加工工具が本体１の外周部の
壁部を突き破らないようにするには連絡通路７をあまり
傾倒して加工することができない。従って、このような
連絡通路の加工上の制約から連絡通路７をあまり傾倒さ
せて燃料供給路２、酸化剤供給路３と衝突点Ａ，Ｂとの
間の距離を短くすることができず、この結果燃料供給路
２、酸化剤供給路３と衝突点との間の距離が長くなって
いた。

【０００８】また、従来のエンジンでは、噴射室７、
８、９の開放部を閉塞する噴射面板１０、１２、１４は
本体１の軸線Ｏに対して直角な同一面上に位置してい
る。そして、噴射面板１０、１２、１４では、互いに隣
り合う噴射室に取り付けた噴射面板の噴射口から噴射さ
れる燃料と酸化剤とが衝突するように、各噴射口を本体
１の軸線Ｏに対して傾斜して形成している。このため、
噴射された燃料と酸化剤とが衝突する衝突点を確保する
ために噴射室の数を多く設定している。例えば衝突点
Ａ，Ｂを確保するために３個の噴射室７、８、９を設け
ている。従って、本体１では多くの噴射室を形成するた
めに軸線Ｏに対して直角な方向の長さが大きくなってい
た。

【０００９】このように従来は本体１が大きくエンジン
全体が大型であるという問題点があった。本発明は前記
事情に基づいてなされたものので、小型なロケット用エ
ンジンを提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明のエンジ
ンは、複数種類の推薬流体を夫々噴射して衝突させて燃
焼させるエンジンにおいて、本体と、この本体に設けら
れ夫々異なった推薬流体を流す複数の供給路と、前記本
体に前記複数の供給路に個別に対応して設けられ且つ夫
々が推薬流体を外部へ噴射して衝突させる噴射口を形成
した噴射面部を有する複数の噴射室と、前記本体に設け
られ前記複数の供給路とこれに対応する前記複数の噴射
室とを接続する複数の連絡通路とを具備し、この複数の
連絡通路のうち少なくとも一部のものが湾曲しているこ
とを特徴とする。

【００１１】また、請求項２の発明は、請求項１に記載
のエンジンにおいて、異なった種類の推薬流体を噴射す
る前記各噴射室の噴射面は、噴射口から噴射された推薬
流体が互いに衝突する向きに傾斜して対向していること
を特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態につい
て図１および図２を参照して説明する。図１はエンジン
を示す一部切欠斜視図、図２（ａ）はエンジンの本体を
示す断面図、図２（ｂ）はエンジンの本体を先端から見
た端面図である。

【００１３】図において２１は例えば円柱形をなす本
体、２２は本体２１の先端部には前方に延びるスカート
２２が設けられており、スカート２２の基端部は本体２
１の先端前方に位置する燃焼室２３が形成されている。
本体２１の一側部には燃料供給路２４が形成されてお
り、この燃料供給路２４は図示しない燃料供給源に接続
された燃料供給管２５が接続されている。本体２１の他
側部には酸化剤供給路２６が形成されており、この酸化
剤供給路２６には図示しない酸化剤供給源に接続された
酸化剤供給管２７が接続されている。

【００１４】本体２１の一端部の中央部には本体２１の
軸線Ｏに沿う円柱形の中央突起部２８が形成されてお
り、本体２１の一端部の外周部には中央突起部２８を中
心として描かれる円形をなし且つ所定高さで本体２１の
軸線Ｏに沿う周縁環部２９が円周方向全体にわたり形成
されており、これら中央突起部２８周縁環部２９とは本
体２１の軸方向に沿う長さが同じ大きさである。また、
本体２１の一端部には、周縁環部２９と中央突起部２８
との間の中間に位置して中央突起部２８を中心として周
縁環部２９と同心円を描く低仕切り環部３０が形成され
ている。この低仕切り環部３０は中央突起部２８と周縁
環部２９に比較して本体２１の軸線Ｏに沿う高さが小さ
くなっている。

【００１５】これにより本体２１の一端部では、周縁環
部２９と低仕切り環部３０とに挟まれた部分に中央突起
部２８を中心として描かれる円形をなすとともに本体２
１の一端面側で開放する環状凹部が形成され、この環状
凹部によって燃料噴射室３１が形成される。また、本体
２１の一端部では、中央突起部２８と低仕切り環部３０
とに挟まれた部分に中央突起部２８を中心として描かれ
る円形をなすとともに本体２１の一端面側で開放する環
状凹部が形成され、この環状凹部によって酸化剤噴射室
３２が形成される。つまり、２個の噴射室２１、３２が
構成される。

【００１６】本体２１の内部には燃料供給路２４と燃料
噴射室３１とを連絡する連絡通路３３が形成されてい
る。この連絡通路３３は燃料供給路２４と燃料噴射室３
１とを結ぶ部分が湾曲状をなすものである。すなわち、
連絡通路３３は例えば中央突起部２８の先端を中心とし
て燃料噴射室３１と直交する方向に沿って描かれる円の
一部をなす湾曲で形成されている。連絡通路３３は燃料
噴射室３１の位置の関係上本体２１の外周部に位置して
いる。ここで、連絡通路３３を湾曲状に形成するのは、
燃料供給路２４と燃料噴射室３１とを連絡しながら、燃
料供給路２４と燃料噴射室３１との間（燃料供給路２４
と衝突点Ａ、Ｂとの間）の距離Ｌ２を短くするためであ
る。連絡通路３３の湾曲は、燃料供給路２４と燃料噴射
室３１との間の距離を短くすることと、連絡通路３３の
加工が容易で且つ加工時に本体２１の外周部を突き破る
ことがないように局率半径の大きさを設定する。なお、
この湾曲した連絡通路３３は例えば円弧状の電極を揺動
させながら行う放電加工により容易に形成することがで
きる。すなわち、湾曲した連絡通路３３は本体２１の外
周部にあっても、加工時に連絡通路が直線の場合のよう
に加工工具が本体２１の外周部壁部を破ることなく形成
することができる。本体２１の内部には酸化剤供給路２
６と酸化剤噴射室３２とを結ぶ連絡通路３４が形成され
ている。この連絡通路３４は例えば直線をなすものであ
る。

【００１７】円環状をなす燃料噴射室３１の開放部は、
周縁環部２９と低仕切り環部３０との高さの相違によ
り、低仕切り環部３０（内周側）から周縁環部２９（外
周側）にかけて本体先端前方に向くように本体２１の軸
線Ｏに対して傾斜している。円環状をなす燃料噴射室３
１の開放部には円環状をなす噴射面板３５が配置され、
例えば溶接により固定されて開放部を閉塞している。噴
射面板３５は燃料噴射室３１の開放部と対応する外径お
よび内径を有するとともに燃料噴射室３１の開放部と同
じ傾斜した断面をなしている。噴射面板３５の外周部に
は複数の噴射口３６ａが円周方向に並べて形成されてお
り、内周部には複数の噴射口３６ｂが円周方向に並べて
形成されている。噴射口３６ａは本体２１先端前方にお
ける燃料と酸化剤との衝突点Ａに向けて燃料を噴射する
ものであり、噴射口３６ｂは本体先端前方における燃料
と酸化剤との衝突点Ｂに向けて燃料を噴射するものであ
る。なお、噴射口３６ａと噴射口３６ｂは本体半径方向
において千鳥状に配置されている。

【００１８】円環状をなす酸化剤噴射室３２の開放部
は、中央突起部２８と低仕切り環部３０との高さの相違
により、低仕切り環部３０（外周側）から中央突起部２
８（内周側）にかけて本体先端前方に向くように本体２
１の軸線Ｏに対して傾斜している。円環状をなす酸化剤
噴射室３２の開放部には円環状をなす噴射面板３７が配
置され、例えば溶接により固定されて開放部を閉塞して
いる。噴射面板３７は酸化剤噴射室３２の開放部と対応
した外径および内径を有するとともに酸化剤噴射室３２
の開放部と同じ傾斜した断面をなしている。噴射面板３
７の外周部には複数の噴射口３８ａが円周方向に並べて
形成されており、内周部には複数の噴射口３８ｂが円周
方向に並べて形成されている。噴射口３８ａは本体先端
前方における燃料と酸化剤との衝突点Ａに向けて燃料を
噴射するものであり、噴射口３８ｂは本体先端前方にお
ける燃料と酸化剤との衝突点Ｂに向けて燃料を噴射する
ものである。噴射口３８ａと噴射口３８ｂは本体半径方
向において千鳥状に配置されている。

【００１９】このようにして酸化剤噴射室３２の噴射面
板３５と酸化剤噴射室３２の噴射面板３７は互いに隣接
する部分が低くなるように傾斜して互いに向き合ってい
る。そして、噴射面板３５と噴射面板３７に夫々２個づ
つ噴射口３６ａ、３６ｂ、３８ａ、３８ｂを形成するこ
とにより、噴射面板３５と噴射面板３７に対向する本体
前方空間の燃焼室２３に２個の燃料と酸化剤との衝突点
Ａ、Ｂを形成することができる。

【００２０】そして、この構成のエンジンでは、燃料流
体（推薬流体）は燃料供給管２５および燃料供給路２４
から連絡通路３３を通って燃料噴射室３１に供給され、
噴射面板３５の噴射口３６ａ、３６ｂから本体２１の先
端前方の燃焼室２３における燃焼点Ａ、Ｂへ向けて噴射
される。また、酸化剤流体（推薬流体）は酸化剤供給管
２７および酸化剤供給路２６から連絡通路３４を通って
酸化剤噴射室３２へ供給され、噴射面板３７の噴射口３
８ａ、３８ｂから本体２１の先端前方における衝突点
Ａ、Ｂへ向けてへ噴射される。噴射された燃料と酸化剤
とはスカート２２で囲まれた本体２１の先端前方の燃焼
室２３におけける衝突点で衝突して混合、燃焼され、ス
カート２２内で膨張して噴出される。

【００２１】この構成のエンジンでは、本体１において
燃料供給路２４と燃料噴射室３１とを結ぶ連絡通路３３
を湾曲に形成して連絡通路３３を傾倒することにより、
燃料供給路２４と燃料噴射室３１との間の距離、すなわ
ち燃料供給路２４と衝突点Ａ、Ｂとの間の距離Ｌ２を短
くすることができる。そして、連絡通路３３を湾曲にす
ることにより本体１において連絡通路３３を形成する加
工を行う場合に、加工工具で本体２１の外周部の壁部を
突き破ることがない。このため、連絡通路３３を（本体
２１の壁部を突き破ることがないようにするという）加
工上の制約を受けずに傾倒させることができ、燃料供給
路２４と衝突点Ａ、Ｂとの間の距離Ｌ２を短くすること
ができる。

【００２２】この実施の形態では、本体１の外周部に位
置する連絡通路３３を湾曲形状にしたが、これに限定さ
れずに酸化剤供給路２６と酸化剤噴射室３２とを結ぶ連
絡通路３４を湾曲にしても同様な効果を得ることができ
る。

【００２３】また、この構成のエンジンでは、燃料噴射
室３１および酸化剤噴射室３２における噴射面板３５、
３７を互いに傾斜して向き合うように設けているため
に、燃焼室として燃料噴射室３１および酸化剤噴射室３
２を夫々１個づつ設けるだけで２組の衝突点Ａ、Ｂを形
成することができる。このため、噴射された燃料と酸化
剤とが衝突する衝突点を確保するため噴射室の数が少な
く、本体２１における軸線Ｏに対して直角な方向の長さ
を短くすることができる。そして、衝突点の分布を狭め
ることがない。このような構成とすることにより噴射面
板３５、３７と２組の衝突点Ａ、Ｂとの間の距離、噴射
面板３５、３７の直径の大型化を阻止できる。

【００２４】なお、この実施の形態では噴射面板を用い
て噴射室の噴射面部を形成しているが、これに限定され
ず本体に直接噴射面を形成して噴射面部としても良い。
特にこの実施の形態では、連絡通路を湾曲にすること
と、噴射室の噴射面を傾斜して向き合わせることを組合
せて本体２１を小型にする上で大きな効果を得ている。

【００２５】本発明の第２実施の形態について図３を参
照して説明する。この実施の形態は燃料供給路２４と燃
料噴射室３１とを結ぶ連絡通路３３を湾曲に形成したも
のである。図３（ａ）はエンジンの本体を示す断面図、
図３（ｂ）はエンジンの本体を先端から見た端面図であ
る。図３において図２と同じ部分は同じ符号を付して示
している。

【００２６】図３において５１は本体２１の先端部の外
周に形成された環状の燃料噴射室、５２は本体２１の先
端部の中央に形成された燃料噴射室、５３は本体２１の
先端部において環状の燃料噴射室５１と中央の燃料噴射
室５２との間に形成された環状の酸化剤噴射室、５４は
本体２１に形成され燃料供給路２４と環状の燃料噴射室
５１とを連絡する連絡通路、５５は本体２１に形成され
燃料供給路２４と中央の燃料噴射室５２とを連絡する連
絡通路、５６は本体２１に形成され酸化剤供給路２５と
酸化剤噴射室５３とを接続する連絡通路である。ここ
で、連絡通路５４は湾曲をなしている。連絡通路５５、
５６は直線をなしている。

【００２７】５７は環状の燃料噴射室５１の開放部に取
り付けられ噴射口５８が形成された噴射面板、５９は中
央の燃料噴射室５２の開放部に取り付けられ噴射口６０
が形成された噴射面板、６１は酸化剤噴射室５３の開放
部に取り付けられ噴射口６２ａ、６２ｂが形成された噴
射面板である。

【００２８】本体２１の先端部の端面は軸線Ｏに対して
直角な平坦面をなしており、噴射面板５７、５９、６１
はこれら噴射室５１〜５３と同じ形状をなし、噴射室の
開放部を閉塞して本体１に取り付けられ、本体２１の軸
線Ｏに対して直角な同一面上に位置している。噴射面板
５７の噴射口５８と噴射面板６１の噴射口６２ａは夫々
が噴射する燃料と酸化剤が衝突点Ａで衝突するように向
きを設定されており、噴射面板６１の噴射口６２ｂと噴
射面板５９の噴射口６０は夫々が噴射する燃料と酸化剤
が衝突点Ｂで衝突するように向きを設定されている。

【００２９】この構成のエンジンでは、本体１において
燃料供給路２４と燃料噴射室５１とを結ぶ連絡通路５４
を湾曲に形成して連絡通路を傾倒することにより、燃料
供給路２４と衝突点Ａ、Ｂとの間の距離Ｌ３を短くする
ことができる。そして、連絡通路５４を湾曲にすること
により本体２１において連絡通路５４を形成する加工を
行う場合に、加工工具で本体２１の外周部の壁部を突き
破ることがない。このため、連絡通路５４を加工上の制
約を受けずに傾倒させることができ、燃料供給路２４と
衝突点Ａ、Ｂとの間の距離Ｌ３を短くすることができ
る。なお、本発明は前述したように本発明は前述した実
施の形態に限定されずに、種々変形して実施することが
できる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、供給路と噴射室とを結
ぶ連絡通路を湾曲に形成して連絡通路を傾倒することに
より、供給路と衝突点との間の距離を短くすることがで
き、且つ連絡通路を形成する加工を行う場合に加工工具
で本体の壁部を突き破ることがないので、連絡通路を加
工上の制約を受けずに傾倒させて供給路と衝突点との間
の距離を短くすることができる。

【００３１】また、燃料噴射室の噴射面と酸化剤噴射室
の噴射面を互いに傾斜して向き合せているために、噴射
された燃料と酸化剤とが衝突する衝突点を確保するため
の噴射室の数が少なく、本体における軸線に対して直角
な方向の長さを短くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態におけるエンジンを
示す一部切欠斜視図。

【図２】同実施の形態のエンジンにおける本体を示す
図。

【図３】第２の実施の形態のエンジンにおける本体を示
す図。

【図４】従来の形態のエンジンにおける本体を示す図。

【符号の説明】

２１…本体、２２…スカート、２４…燃焼供給路、２６…酸化剤供給路、３１…燃料噴射室、３２…酸化剤噴射室、３３…連絡通路、３４…連絡通路、３５…噴射面板、３６ａ…噴射口、３６ｂ…噴射口、３７…噴射面板、３８ａ…噴射口、３８ｂ…噴射口。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数種類の推薬流体を夫々噴射して衝突
させて燃焼させるエンジンにおいて、本体と、この本体
に設けられ夫々異なった推薬流体を流す複数の供給路
と、前記本体に前記複数の供給路に個別に対応して設け
られ且つ夫々が推薬流体を外部へ噴射して衝突させる噴
射口を形成した噴射面部を有する複数の噴射室と、前記
本体に設けられ前記複数の供給路とこれに対応する前記
複数の噴射室とを接続する複数の連絡通路とを具備し、
この複数の連絡通路のうち少なくとも一部のものが湾曲
していることを特徴とするエンジン。
【請求項２】異なった種類の推薬流体を噴射する前記
各噴射室の噴射面は、噴射口から噴射された推薬流体が
互いに衝突する向きに傾斜して対向していることを特徴
とする請求項１に記載のエンジン。