JPS60145468A - 人工衛星などの推進装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アークジェットを有する人工衛星などの推進
装置に関するものである。

〔従来技術〕

人工衛星の姿勢制御用などの目的に開発されているアー
クジェットは、一般に第１図に示すごとくタングステン
製陽極（α）が形成するノズル（Ａ）の内側に、陽極（
ａ、）のアーク発生部（Ｃ）に相対峙するようにタング
ステン製陰極（ｄ）の先端を配置し、両極間に図示しな
い端子を介して５０〜１００Ｖの直流電圧を印加し、陽
極（α）を貫通して供給した気体推薬（水素ガス、アン
モニアガスなど）をアーク発生部（Ｃ）において放電さ
せ、昇温しだガスをノズル（ｈ）から外部に噴射するよ
うにして応る（矢印ｉ）。なお、図中、符号（−）は推
薬供給流路、（ｆ）は電極（α）（ｄ）間を絶縁するだ
めのインシュレータ、（ｑ）は高温度になったアークジ
ェットからの熱伝達を遮断するためのサーマルバリヤ、
（ｈ）は推薬供給管である。

しかし、前記構造のアークジェットは、放電によって高
温度（約２０００℃）に加熱される電極（α）の冷却を
流路（ｅ）を通る気体推薬および外界への放熱に依存し
ているため、冷却効果が充分でなく、電極（α）（ｄ）
の早期消耗および放熱による推進効率の低下を招く欠点
があった。

また、気体推薬を供給するため、衛星内に別にガス発生
装置を設けるか、あるいはガス状態で推薬を貯蔵するた
め、重量およびスペース」二の不利を招く欠点があった
。

〔発明の目的〕

本発明は、前述の欠点に鑑み、液状推薬を使用し且つ電
極を充分冷却し得る人工衛星などの推進装置を提供する
ことを目的とする。

〔発明の構成〕

本発明の推進装置は、各電極のうち、少くとも一つ以上
のアーク発生部を、例えばポーラス状タングステンなど
の毛細管構造に構成した耐熱物質で製作し、液体推薬を
前記アーク発生部に導くと共に、別にパイロット用気体
推薬をアークが発生する空間に供給し得るように構成し
たものであわ、作動開始時は、・々イロット用気体推薬
で放電１させて推進する一方、この間にアーク発生部を
加熱するようにし、アーク発生部が昇温したのちは、ア
ーク発生部にトラップされている液体推薬がガス化し、
このガスによって放雷が持続するので、ここでノくイロ
ット用推薬の供給を停止するようにしたものであり、液
体推薬の蒸発潜熱を利用して電極を充分に冷却し得るな
どの利点を有するものである。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。第
２図および第３図は本発明の第１の実施例を示すもので
、本推進装置は、液状ヒドラジン（Ｎ２　Ｈ４）などの
液体推薬を内蔵した推薬タンク（１）と、との推薬タン
ク（１）から供給されだ液体推薬をガス化、放電させて
高温度に昇温し、ノズルから噴出させるアークジェット
（２）などからなる。

推薬タンク（１）は、内部にゴムなどの可撓性物質でつ
くった仕切り（３）を有し、この仕切シ（３）の内部に
液体推薬（４）を、まだ、仕切り（３）と外殻（５）間
に窒素またはヘリウム々どの加圧ガス（６）を収容した
構造に構成され、液体推薬（４）は常時加圧ガス（６）
により約２５ｋｙ／ｃｒｌ　Ｇに加圧されている。なお
、推・薬夕／りの構造として、ここには図示しないが気
体の表面張力を利用する構造のものを用いてもよい。

アークジェット（２）は、一方の端部にほぼ円錐形に形
成したノズル部（７）を有し、このノズル部（７）の奥
の部分に、ノズル（８）を有する環状のアーク発生部（
９）を設けた中空筒状の陽極本体αＱと、この陽極本体
ＯＱの反対側端部から、インシュレータ＠を介して陽極
本体０Ｑ内に嵌入し、その先端部に前記陽極側アーク発
生部（９）に相対峙するように配置したアーク発生部０
３を設けた陰極本体α萄などからなり、各極本体（ト）
α４間には図示しない端子を介して５０〜１００Ｖの直
流電圧が印加されている。

各アーク発生部（９）０３は、いずれも毛細管構造に構
成した耐熱物質、例えばポーラス状タングステンまたは
線状タングステンの束などで構成され、各電極本体（Ｉ
（）　Ｑ４）はモリブデンなどでつくられる。また、陽
極側アーク発生部（９）の半径方向断面は、はぼ台形に
、また、陰極側アーク発生部０３はほぼ円錐形に形成さ
れ、前記台形の内側面と円錐面が放電を起しやすい適宜
の間隔を隔てて相対峙している。

さらに、陽極側アーク発生部（９）の背面側に空所α０
が、また、陰極側アーク発生部α東の基部に凹所０Ｑが
それぞれ設けられ、空所α均、凹所◇ゆに連通する液体
推薬供給用流路α″ｈａが電極の本体００α→内に穿設
されている。また、各アーク発生部（９）α東が相対峙
する空間に連通ずる奥の空所０窃に気体推薬供給用流路
翰が開口しており、前記液体および気体推薬の各流路α
η０８）および（イ）は第３図に示すごとく液体推薬供
給ライン（イ）および気体推薬供給ライン（イ）に接続
されている。

なお、図中、符号（ハ）は加圧ガス注排弁、（ハ）は推
薬注排弁、＠（イ）は圧力検出器、（ハ）翰は推薬およ
び加圧ガス中に含まれるおそれのある異物（金属粒子な
ど）を除去し後述する弁類のシート部に傷が付かないよ
うに弁類を保護するだめのフィルタ、（１）６ηは遮断
弁、（至）（財）は液体推薬および気体推薬の噴射量を
制御するための推薬弁、（至）はアークジェット（２）
への放電電力の供給、弁類の開閉を司どる電力制御装置
である。なお、ここには図示してないが、各遮断弁の下
流側に、アークジェット（２）と推薬弁０′３■からな
る所要数の推進ユニットが並列に配置されている。

次に、本装置の作動について説明する。姿勢制御、ある
いは軌道制御指令が出されると、電力制御装置（ハ）が
作動し、常時は推薬漏洩防止のために遮断されていた遮
断弁（至）００および推薬弁（ハ）■が開き、また、電
極本体０す（１４）を介してアーク発生部（９）　０３
間に直流アーク電圧が印加される。

推薬タンク（１）内の加圧ガス（６）、すなわち気体推
薬は、アークジェット（２）内の空所００に供給されて
アーク発生部（９）　（１１間で放電し、ノズル（８）
から噴射され推進力を発揮する（矢印））一方、アーク
発生部（９）　（１３は放電によって昇温する。このた
め、アーク発生部（９）α罎の毛細管構造内にトラップ
されていた液体推薬がガス化し放電し、放電した分だけ
液体推薬が毛細管作用によりアーク発生部（９）　（１
３にトラップされ、放電が持続されるようになる。この
時点でパイロット用気体推薬、すなわち加圧ガス（６）
Ｉの供給を遮断する。

液体推薬がガス化する際の潜熱を利用してア（７） −り発生部（９）α浄を冷却するので、冷却効果が大き
く、捷た主推薬は液体で貯蔵され、ガス発生装置を必要
としないので人工衛星内のスペース節減および重量の軽
減を図り得る。また、パイロット用気体推薬の消費量は
僅小なので、推薬タンク（１）の機能が害われることは
ない。

本発明の第２の実施例を第４図に示す。この例は、パイ
ロット用気体推薬として加圧ガスを用いる替わりに、各
アークジェット（２）ごとに小型のガス発生装置（至）
を設けたもので、頻繁に発停操作を繰り返えす推進装置
に適用する７と便利であシ、それ以外は第１の実施例と
変わるところはない。ガス発生装置（至）には電熱式ま
たは触媒によるガス分解方式などを使用する。

なお、ここには図示しないが、パイロット用気体推薬を
専用の貯蔵タンクに貯蔵し、このタンクからアークジェ
ット（２）に供給するようにしてもよい。

なお、本発明は前述の実施例にのみ限定されるものでは
なく、例えば一対のアーク発生部の（８） うちの陽極側を毛細管構造のもの、陰極側をモリブデン
で構成したり、あるいは陽極および陰極を６個以上組合
わせてアーク発生部を構成してもよいこと、さらに本推
進装置を人工衛星の替わりに宇宙飛行体一般に適用して
もよいことなど、その細氷発明の要旨を逸脱しない範囲
において種々の変更を加え得ることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の人工衛星などの推進装置は
、毛細管構造に構成した耐熱物質をアーク発生部に設け
た電極を有し、主推薬として液体推薬を、また発進時は
気体推薬゛を使（うようにし、放電によって高温度に昇
温したガスを噴射するので、次の優れた効果を発揮する
。

（１）推進中は、液体状の主推薬の蒸発潜熱をアーク発
生部の冷却に利用するので、冷却効果が大きく、電極の
損耗を少くすることができる。

（１１）主推薬は液体として貯蔵されるので、人工衛星
など宇宙飛行体内のスペースの節約、重量の軽減を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的なアークジェットの切断側面図、第２図
および第３図は本発明の第１の実施例を示し、第２図は
アークジェットの切断側面図、第３図は第２図のアーク
ジェットを含む推進装置の全体配置を示す系統図、第４
図は本発明の第２の実施例である推進装置の全体配置を
示す系統図である。 図中、（１）は推薬タンク、（２）はアークジェット、
（４）は液体推薬、（９）α罎はアーク発生部、０→は
陽極本体、０→は陰極本体を示す。 特許出願人 石川島播磨重工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）相互に相対峙するように配置したアーク発生部を有
   し、該アーク発生部のうちの少くとも一つ以上が毛細管
   構造に構成した耐熱物質でつくられている電極と、前記
   毛細管構造のアーク発生部に液体推薬を供給する流路お
   よびアークが発生する空間にパイロット用気体推薬を導
   く流路とを設けた直流アークジェットを備えたことを特
   徴とする人工衛星などの推進装置。