JPS63502339A

JPS63502339A - 宇宙船の低圧反応制御推進システム

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Publication number: JPS63502339A
Application number: JP62500167A
Authority: JP
Inventors: エイプフエル，ステイブン・エル
Original assignee: ヒユ−ズ・エアクラフト・カンパニ−
Priority date: 1986-02-18
Filing date: 1986-11-17
Publication date: 1988-09-08
Anticipated expiration: 2010-03-15
Also published as: DE3674207D1; CN1021470C; CN87100656A; WO1987004992A1; JPH0723120B2; CA1323352C; EP0257040B1; EP0257040A1

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】宇宙船の低圧反応制御推進システム発明の背景本発明は、宇宙船の推進システム、特に、遠地点ブーストおよび反動制御推進システム構成部品を効果的に一体化する推進システムに関する。

静止軌道のような高い地球の軌道にブーストしなければならない無人衛生のような宇宙船は典型的に、例えば、無人打上げビークルまたは有人スペースシャトル軌道装置によって低い地球の軌道に打上げられる。高度の低い軌道では、多くの衛星は所望の最終軌道位置に到達するためにそれ自体の推進システムによってブーストしなければならない。従来技術の推進システムの一つのタイプでは、固体ロケット近地点キックモーターを′まず発火することによって衛星をブーストし、それが消耗し液体燃料近地点キックモーターＡＫＭ）を発火することによって最終軌道に達した後にそれは投下される。

新しい時代の衛星は単一液体燃料ＡＫＭを使用して軌道移動機能を行う。高い地球の軌道にブーストされた衛星は、宇宙船の軌道と位置を微妙に変化させ、静止を維持するために使用される反動制御システム（ＲＣＳ）を具備する多数の比較的小さいスラストモーターを備えている。設計者は衛星および推進システムの構造の効果、作用、信頼性、および動作寿命を改良しようと努力している。

現在の衛星推進システムの１タイプは、ＲｃｓおよびＡＫＭの燃料供給システムを一体化する。システムが分離していると使用不可能なＡＫＭでは拡大されない残留燃料の利点をＲＣＳが得ることができるようにするために一体化が所望される。これら両方の推進システムは液体燃料と自発点火（接触による燃焼）を生じさせる酸化剤（以下推進剤と呼ぶ）との混合を制御することによって動作する。

液体燃料と酸化剤の入った液体タンクは最初に高レベルに与圧される気体空間を有する。ＡＫＭの駆動の間、燃料および酸化剤タンクの圧力は気体の圧力（典型的にヘリウム）の外部圧力源を使用してこの高圧レベルを維持するために調整される。ＡＫＭの駆動が完了すると、燃料タンクの圧力調整は終了し、タンク中の残りの推進剤は“ブローダウン”モードとして既知のＲＣＳスラスタ動作によって使用される。ＲＣＳスラスタが周期的にタンク内の燃料を消費すると推進剤の圧力はＲＣＳスラスタの効果的で信頼できる動作がもはや可能ではない点に徐々に減少する。それ故、所定の圧力レベルで、燃料と酸化剤の供給物が残っていても、ＲＣＳを不活動状態にしなければならない。結果として、大量の燃料と酸化剤を宇宙船の機上に保持し、十分使用可能な燃料と酸化剤が所望のＲＣ８機能に使用可能できるように保証しなければならない。

前記タイプの現在の一体化宇宙船推進システムには多くの欠点がある。燃料および酸化剤のタンクは高い内部圧力に耐えるような構造でなければならないため、かなりの容量を有する非常に強く壁の厚いタンクでなければならない。さらに、タンクの与圧システムは与圧および圧力制御の所望のレベルを与えるためにかなり複雑でなければならない。残留燃料と酸化剤がタンク内に存在するし、宇宙船の全段効果（全段容量で割った最初に使用可能な推進剤の容量として規定される）が減少する。最終的に、供給される圧力の範囲に亙って動作するように構成しなければならないスライダは最適な作用より少ない構造上の妥協が必要である。

前述のように、現在の一体化した液体燃料衛星推進システムで達成できる推進システムの効率と作用には基本的な限界がある。

宇宙船の推進システムの設計者は現在、ポンプ供給推進システムの製造に注意を向けている。ポンプ供給システムは、貯蔵容器から液体燃料または酸化剤を受取りスラスタへ圧力下を加えてでそれを供給する燃料圧力ポンプを使用する。ポンプ供給システムでは、ポンプに供給される燃料はポンプ動作の間に空洞ができないようにしなければならないため、液体燃料の入った容器は圧力をかなり低いレベルに与圧する必要がある。ポンプ供給システムの利点は特性が高く段効率が大きいことである。軽く、薄い壁の液体タンクと、小さく複雑ではないタンクの与圧システムを使用することによって高い段効率が得られる。さらに、ポンプ供給システムによって、容器内のほとんどすべての液体が使用できほとんど均一な推進圧力を与えることができる。前記利点はＡＫＭに対するものであるが、ポンプ供給ＡＫＭで動作するために比較的小さいＲＣＳスラスタを設計する上で問題が生じる。小さいＲＣＳスラスタはＡＫＭと同じポンプから動作できず、ＲＣＳを操縦するためのこれら比較的大きいポンプ容量ユニットをスタートおよび停止させることは非実際的である。

ＲＣＳでは小さいポンプは現在使用できず、推進剤システム内の低い圧力では通常のＲＣＳスラスタを動作させるには不十分である。新しいＲＣＳポンプまたは低圧ＲＣＳスラスタの改良、試験、品質資格は非常に高価であり、時間がかかる。

それ故、ポンプ供給システムに特有の利点を損なうような推進システムに修正せずに圧力供給ＲＣ３をポンプ供給ＡＫＭに一体化することは現在は非実際的である。

発明者による本発明の改良工程の間、多数の代わりの設計による解決方法が検討された。１つの提案された改良推進システムは、ポンプ供給ＡＫＭを使用してＡＫＭ作用（一定の推進剤供給圧力による）によって利点を達成し、薄い壁の軽量の推進剤タンクを使用できるために段効率を増加させる。

ＡＫＭ機能が一度完了すると、システムは通常の圧力供給システムと同じ方法で動作する特別な低圧ＲＣＳスラスタを使用する；つまり、最も低い動作圧力レベルに到達するまでス構成の利点は、システムがＡＫＭおよびＲＣ３推進剤システムを一体化することであり、現在のシステムより複雑ではなく、段効率は現在のシステムと比較して改良される。しかしながら、この構造には多数の欠点がある。まず、新しい低圧ＲＣＳスラスタは、高価であるために改良しなければならない。第２に、推進剤供給システムに対する熱要求性は非常に厳しい。５０ｐｓｉのスラスタ入口の圧力は約２０ｐｓｉのＲＣＳスラスタ室圧力を与える。１００度Ｆで酸化剤を使用したときの蒸気の圧力は３３ｐｓｉであり、８２度Ｆでは２０ｐｓｉである。室圧力が蒸気圧力に等しいかまたは接近すると、液体はスラスタの動作を阻止する相変化を受ける。それ故、スラスタ室内の燃料蒸発を阻止するためには正確な熱制御の必要がある。最終的に、通常の高圧ＲＣＳスラスタ内の作用に比較して低圧ＲＣＳスラスタの作用は低いことが予想される。低圧ＲＣＳスラスタの作用が低いことで、ＡＫＭ動作に必要な推進剤質量の複合効果を伴う高度の制御に対する推進剤の要求が増加する。

別の提案された方法はポンプ供給ＡＫＭと真直ぐなブローダウンモードで動作する別々のＲＣ５推進システムとを使用する非一体化システムを提供した。ブローダウンＲＣ３推進システムの推進剤タンクはＡＫＭを供給するのに必要なよりかなり小さいため、高圧タンクの容量の欠点は最少になる。

ＲＣＳシステムの圧力プロータウンの範囲は約３５０乃至１００ｐｓ！であり得る。この様なブローダウンシステムの利点は、新しい構成部品を必要としないための簡単さである。

この様な構造のアプローチの大きな欠点は、ＡＫＭタンクの残留物をＲＣＳで使用できず（システムが別であるために）、ＲＣＳスラスタのブローダウン範囲が大きく、宇宙船の寿命に対する作用が低いことである。

別の構造の提案は、ＡＫＭ燃料ポンプまたは小さい補助ポンプのいずれかを使用して小さい高圧タンクと取替えることができるアキュムレータを共に使用することであった。これらタンクは通常にブローダウンし、宇宙船のバッテリによって出力できるポンプを使用して取替えることができる。この様なシステムの利点は第１のタンクとヘリウムシステムがポンプ供給システムには最適であることである。このシステムの欠点は、補助ポンプが宇宙船の寿命の間、典型的に約１０年間、数回動作しなければならないことである。１０年間信頼して動作できるポンプ構造はまだ開発されておら犬また適格なものでなければならない。ＡＫＭポンプを使用する場合、それらは小さいＲＣＳアキュムレータを取替えるのに必要なより大きい容量を有するためにシステムは不十分となる。最後に、システムの冗長性には複数のポンプと非常に複雑なマニホールディングおよび電気システムが必要である。従って、この構造は不可能であると決定された。

前述のような点から、ＲＣ８機能に厳格な制限を与えない、またはポンプ供給ＡＫＭの利点を損なうような構造上の変更を必要としないポンプ供給ＡＫＭの利点を提供する非常に効果的な一体化ＲＣ５／ＡＫＭ推進システムを提供することが必要である。

発明の概要衛星推進システムの前記所望の特性は、ＲＣＳに与圧推進剤を与えるベローズタンクを備えることによって本発明によって提供される。これらベローズタンクは、Ｒｃｓの効果的動作のための高レベルに与圧される燃料と酸化剤を使用可能にする補助気体与圧システムによって与圧される。ベローズタンクは与圧された少量の推進剤を与え、推進剤が消費されると再充填するために再循環させなければならない。ベローズを循環させる多数の手段がこの明細書で説明される。第１の実施例では、ベローズタンクを空間に排気することによって発生した流体圧力差を使用してベローズを循環的に動作させ、第２の実施例はベローズ循環の処理で衛星スピン運動量を使用する。ベローズタンクは高圧レベルに耐えるように構成しなければならないが、システムに大きなペナルティを与えないように比較的小さい。本発明による推進システムは、全体的システムの効率と複雑さに制限を与えずにポンプ供給ＡＫＭの固有の利点によって非常に効果的である一体化システムを提供する。

図面の簡単な説明本発明の追加の利益と利点は、添附図面と関係して本発明の好ましい実施例の説明と請求の範囲から当業者には明らかである。

第１図は、各通信衛星に設置される通常の液体推進システムの概要図であり、第２図は、従来技術による一体化ＲＣ３／ＡＫＭ推進システムの概要図であり、第３図は、本発明による推進システムのベローズタンク構成部品の概要図であり、第４図は、スラスタに推進剤を供給するベローズを示す本発明の第１の実施例による推進システムの簡略化した概要図であり、第５図は、排気モードのベローズを示す第４図に示された推進システムの簡略化された概要図であり、第６図は、再充填モードのベローズを示す第３図に示された推進システムの簡略化した概要図であり、第７図は、再与圧されたベローズを示す第３図に示された推進システムの概要図であり、第８図は、複数のＡＫＭおよびＲＣＳスラスタに推進剤を供給する第３図に示されたタイプの完全な推進システムの概要図であり、第９図は、本発明の第２の実施例によるベローズであり、第１０図は、第９図に示されたベローズを使用する本発明の第２の実施例による推進システムの簡略化した概要図である。

発明の詳細な説明第１図および第２図は、軌道に位置された多数の型式の宇宙船の一つである衛星１２に備えられた従来技術による推進システム１０を示す。前述のように、衛星１２は低い地球の軌道に配置され、推進システム１０は宇宙船を所望の軌道と方向にブーストするために使用される。第２図に最も良く示されるように、推進システムｌＯはそれぞれ１以上の個々のスラスタを有する一対のＲＣＳスラスタバンク２０および２２、ならびにＡＫＭｌｇに供給する複数の燃料タンク１４と酸化剤タンク１Ｂを具備する。多数の推進剤タンクと共にＡＫＭノズルおよびＲＣＳスラスタのノズルは。第１図に示される。ヘリウムボトル２４は燃料および酸化剤タンク１４および１６を与圧するために使用される。実線によって表される導管は第２図に示されるような多数の素子を接続するために使用される。ヘリウムボトル２４は、開いた点火管バルブ２８、ラッチバルブ３０、閉じた点火管バルブ２６、圧力レギュレータ３２、およびチェックバルブ３４を有する導管３３によって燃料および酸化剤タンク１４および１６に接続される。燃料および酸化剤は閉じた点火管バルブ３６および開いた点火管バルブ３８を有する枝分れした導管３５を介して関係するタンクから取出され、ＡＫＭｌｇに運ばれる。

燃料および酸化剤は同様に、導管３７および８９によって一対のＲＣＳスラスタバンク２０および２２（それぞれ１以上の個々のスラスタを具備する）に接続され、その流れはラッチバルブ４０および４２によって制御される。前述のようにまた以下で説明されるように、“点火管バルブとは開から閉じた状態にまたはその逆の状態に変化させるために典型的にパイロ技術によって付勢されたバルブのタイプを示す。ラッチバルブは、制御命令に応答して開いた位置とおよび閉じた位置の間で移動することができ、典型的に電気的に動作される。

従来技術による推進システム１０の動作は以下の通りである。

タンク１４および１６内の燃料および酸化剤はほぼ２６０ｐｓｉに最初に与圧される。ＡＫＭ駆動の間、点火管バルブ２６は付勢され、タンク１４および１Ｂの圧力はヘリウムボトル２４およびレギュレータ３２によって所望の圧力を維持するように調整される。ＡＫＭｌｇの動作は点火管バルブ３Ｂを駆動することによって開始する。ＡＫＭｌｇの動作が完了すると、点火管バルブ３８は推進剤の漏れを阻止するために駆動される。遠地点機能が完了すると、タンク１４および１６の圧力調整は、点火管バルブ２８を駆動することによって停止し、タンク内の残った推進剤はＲＣＳスラスタバンク２０および２２によって使用される。

ＲＣＳの動作は真直ぐなブローダウンモードで進行する、つまり液体はタンク内で使用可能である圧力でタンクから供給される。現在の構成のＲＣＳスラスタは、はぼ１３０ｐｓ１に供給圧力を下げることによって動作可能となる。結果として、２：１のブローダウン比ち達成されると（２６０ｐｓｉ開始圧力が１３０ｐｓｉに減少）、ＲＣＳの効果的動作は停止する。

前述のように、この推進システムｌＯはタンク１４および１６内の残留燃料の存在による特有の無効性を有する。内部圧力に耐えなければならないために比較的壁が厚くそれ故重いタンク１４および１Ｂを使用しなければならないことでこの従来技術の推進システムの効率が制限される。さらに、ある構成のトレードオフは、供給圧力の範囲に亙って動作しなければならないＲＣＳバンク２０および２２に対してスラスタを構成する場合に存在する。

本発明の第１の実施例による推進システム４６は第３図乃至第８図に示される。

従来のシステム１０の素子と実質的に同一の推進システム４６のこれら構成部品は、同様の符号によって示される。説明のために、推進システム４６はこれら図で簡略化した形で示され、単一スラスタ５６と燃料または酸化剤供給システムの一つのみが同一であるために示される。推進システム４Ｂはポンプ供給ＡＫＭおよび再充填可能なベローズタンク４８によって供給されるＲＣＳスラスタシステムを使用する。

第３図に最も良く示されるように、ベローズタンク４８は内部折込み式ベローズ５２を有する。機械的ストップ５３はベローズ５２の最大の拡大を限定するために設けられ、一対のリミットスイッチ５５および５７はベローズの位置を感知するために設けられる。スイッチ５５と５７は、マイクロスイッチ、近接スイッチ、光遮断装置等のような既知のタイプの位置感知素子である。ヘリウムガスは高圧でボトル２４によって供給され、ベローズを折畳むようにするベローズタンク４８の内側でベローズ５２の外側（以下気体側６３と呼ぶ）に運ばれ、ベローズ５２の内部容量（以下推進剤側と呼ぶ）は燃料または酸化剤タンク１４または１ＢおよびＲＣＳスラスタ５６と通じる。本発明の別の実施例は気体側８３がベローズの内側にあり、推進剤側Ｂ１がベローズの外側にあるベローズタンクとベローズを特徴とする。

レギュレータ５８とバルブ５９はヘリウムをベローズタンク４８に供給する導管Ｂ５に設けられる。チェックバルブ６０は導管６７へのタンク１４または１６からの燃料または酸化剤の逆流を阻止し、バルブ８２は導管６９を介してＲＣＳスラスタ５Ｂへ流れる推進剤を調整する。排気口６４およびバルブ６６はベローズタンク４８の気体側６３と通じる導管７１内に設けられる。以下で詳しく説明されるように、排気口６４は気体側６３を空間に排出するために使用される。排気口を介する気体の急速な膨張によって生じる排気口の凍結を防ぐために、オリフィスまたは別のタイプの気体流絞りを設けることもできる。

推進システム４６の動作は、第４図乃至第７図に関して説明される。タンク１４および１Ｂは、打上げる前に最初に与圧され、ベローズタンクの推進剤側６１には推進剤がまず充填される。

第４図は、衛星１２の打上げの期間中またはＲＣＳスラスタ５Ｂの発火の期間中の構成部品の条件を示す。バルブ６６は閉じられ、圧力下のヘリウムがバルブ５９を開くことによってベローズタンク４８の気体側６３に供給される。ベローズタンク４８のへの気圧は燃料または酸化剤の同じ（または微かに減圧した）圧力をＲＣＳスラスタ５６に供給する。ＲＣＳスラスタ５６は燃焼しベローズタンクの推進剤側６１内の推進剤を消費する。交互の動作で、ベローズタンク４８の気体側が一度与圧されると、バルブ５９は閉じられ、ベローズタンクはブローダウンモードで動作する。ブローダウンモードで動作すると、ベローズ５２はスラスタの作用のペナルティを阻止するために２＝１以下の範囲にブローダウンされる。バルブ６２を動作させＲＣＳスラスタ５６への推進剤の流れを調整する。

第５図は、ベローズタンク４８内の燃料がＲＣＳスラスタ５Ｂによって消費された（またはブローダウン範囲に到達する）ときの、推進システム４Ｂの構成部品の状態を示す。第６図では、この状態はリミットスイッチ５５によって達成され、バルブ５９が閉じられ、バルブ６６が開いてベローズタンク４８の気体側６３を空間に排気する。気体側６３が排気されると、ベローズ５２は、推進剤タンク１４または１６が低レベルで与圧され、ベローズが拡大するために、気体側を推進剤側６１より低い圧力にする。この条件が達成されると、チェックバルブ６０が開き、ベローズ５２はベローズが正のストップ５３に達するまで再充填される。

ベローズ５２がリミットスイッチ５７によって示されるように完全に再充填されると、バルブ６６が再び閉じ、バルブ５９が開きベローズ５２の気体側６３を与圧する第７図に示される形態となる。前述のように、ベローズタンク４８の再与圧では、バルブ５９を開いたままにして圧力調整動作を可能にするかまたは閉じてベローズ５２をブローダウンモードで動作させる。

本発明による推進システム４６の利点は、ＡＫＭおよび仝ＣＳスラスタ推進剤システムの両方に対して壁が薄い主推進タンク１４と１８の使用を可能にすることである。壁が薄いタンクのこの許容は、主タンクが推進剤をＡＫＭポンプおよびベローズタンク４６に運ぶのに十分なレベルにのみ与圧されるためである。推進システム４６に対するヘリウムシステムは前述の構成の提案より大きいが、重大な構成上の欠点をもたらすほど大きくはない。推進システム４６の別の利点は、ベローズタンク４８および適切なバルブとオリフィスの構造の飛行適格性以外は実際には技術的に新しい必要条件はないことである。

第８図は、推進システム４６の原理と特性を使用する完全なシステムを示す。この図では、第２図乃至第７図に示される通常の構成部品と同じ構成部品は同じ参照符号によって示される。第８図に示されるように、推進システム４６は、低レベル（第２図に示される推進システムとは異なる）に与圧され燃料および酸化剤をＡＫＭ１８に供給する複数す燃料タンク１４と酸化剤タンク１６を具備する。

一対のＲＣＳスラスタバンク２０と２２も備えられる。ヘリウムボトル２４を使用して燃料および酸化剤タンク１４と１６およびベローズタンク４８の両方を与圧し、導管３３と６５によってこれら構成部品に接続される。低レベルの与圧が点火管バルブ２６、ラッチバルブ３０、レギュレータ３２、開点火管バルブ２８、および気体チェックバルブ３４を介して流れる導管３３によって燃料および酸化剤タンク１４および１６に供給される。燃料および酸化剤は点火管バルブ３６と３８および推進剤ポンプ９４を介して導管３５によってＡＫＭ１８に供給される。燃料および酸化剤はまたチェックバルブ６０を具備する導管６７によってベローズタンク４８に供給される。圧力下のヘリウムはレギュレータ５８およびバルブ５９を通過する導管６５を介してベローズタンク４８に供給される。スラスタバンク２０と２２に対する推進剤の流れは導管６９のバルブ６２によって制御され、ベローズタンク４８の排気は導管７１のバルブ６６によって制御される。

推進システム４６は第３図乃至第７図で説明されるようなシステムと実際に同じように動作し、各ＲＣＳスラスタバンク２０と２２は関係するベローズタンク４８から燃料および酸化剤を供給される。

前述のようなベローズＲＣＳ推進システム４６の多数の改良点が示される。非常に高圧のＲＣ３は現在のシステムより高い特性を与えるために改良される。宇宙船のベローズタンクは現在、１５００ｐｓｉに対して高い信頼性を持って使用できる。このような非常に高圧のシステムはヘリウム与圧システムとＲＣＳスラスタの改良を必要とするが、主タンクと推進剤力の貯蔵は修正されないままである。必要な数のベローズタンク４８が燃料および酸化剤を有する同じ数のＲＣＳスラスタバンク２０と２２を備えるために使用される。ベローズシステムは推進剤輸送のための正の排出ポンプとして使用することによって流体タンクを再充填するポンプ無し流体輸送システムとして使用できる。ベローズタンクはさらに、ベローズを水銀のような重金属で充填し、スピンバランス制御または重心移動メカニズムとして１つのタンクから別のタンクに輸送することによってバランスシステムとして使用されることができる。

本発明の第２の実施例によれば、推進システム４６と同様の第１０図に示される推進システム１４６はベローズタンク１４８を使用する。ベローズタンク１４８が回転宇宙船１２のスピン力勾配によって与圧される点でこのシステムは原理的には推進システム４Ｂと異なっている。推進システム１４Ｂはバルブ５９とレギュレータ５８を含む導管６５を介してベローズタンク１４８を与圧するヘリウムボトル２４と協同する。主タンク１４８または１６の内容物は、チェックバルブ６０を通過する導管６７によってベローズタンク１４８に運ばれる。ベローズタンク１４８内の燃料は、ＲＣＳスラスタ５Ｇに輸送され、導管６９およびバルブ６２を通過する。ベローズの気体側１６３を第１の実施例のように空間に排気する導管７１の代わりに、バルブ６６を有する導管はベローズタンク１４８の気体側１６３と主タンク１４または１６との間を接続している。ベローズタンク１４８の詳細は第９図に示され、ベローズ１５２は機械的ストップ１５３、リミットスイッチ１５５および１５７、および任意に比較的大型のピストン１５１を具備する。ベローズタンク１４８は、矢印Ａによって示されるスピン力勾配がベローズ１５２を拡大するように配置される。

動作中、推進システム１４Ｂはスピン力勾配がピストン１５１上で作用し必要なときにベローズの推進剤側１６１を推進剤で再充填するように衛星１２のスパン部分に配置される。第１０図に示されるように、ベローズ１５２を再充填するのが望ましい場合に、バルブ６６は開き、ピストン１５１上で作用する遠心力および／または推進剤側１６の推進剤はベローズを再充填するためにベローズの推進側内の圧力を下げ、主タンク１４または１６の燃料を供給させる。さもなければ、推進システム１４Ｂは前述のシステム４６のように動作する。

本発明による前記実施例は、現在のシステムにまさる多数の利点を提供する。システム４Ｂと１４６の主タンク１４および１６はポンプ９４の入口のキャビテーションを阻止するのに必要な十分な圧力（典型的に５０ｐｓｉ）を有していればよいために極めて薄く軽量である。さらに、低圧主タンクは与圧システムを軽くするためにより少ないヘリウムガスでなければならない。システムはさらにＲＣＳスラスタに推進剤に高い平均圧力を与え、高い特性を与える。この様に増大した特性により、最初のＲＣ３推進剤の必要性を低くなり、または所定の推進剤の付加のための動作寿命が増える。さらに、主タンクからの残留物は、残留燃料を残すが、それは無視できるものであり、ＲＣＳスラスタによって完全に消費できる。それ故、主ポンプ供給ＡＫＭ１８が予測されるより高い作用を示すと、ＲＣＳは過剰の推進剤を使用する。

本発明の好ましい実施例を添附の図面と共に説明したが、本発明は請求の範囲に記載された技術的範囲から離れることなく修正、変更、および変化が可能であることが理解されるであろう。

国際調青報告ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　、ＨＥ　ＩＮＴＥＲＮＡ、ＴｒＯＮＡＬ　ＳＥλＲＣＨＲＥＰＯＲτ０ＮＩＮＴＥＲ，ＮＡＴＩＯＮＡＬ　ＡＥ”’ＬＩＣＡＴＩＯＮ　Ｎｏ、　ＰＣＴ／ＵＳ　８６１０２４５８　（ＳＡ　１５４７５）ｅｐｏｒｔＵＳ−Ａ−３３００９８１ＮｏｎｅｒＲ−Ａ−２０６３６７２０９１０７／７１　Ｎｏｎｅ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）気圧源と、推進剤を保持する推進剤タンクと、ベローズタンクと、前記ベローズタンクを前記ベローズが折畳まれ拡大するときに容積が変化する気体側と推進剤側に分割するベローズタンク中の折畳み式ベローズと、前記推進剤タンクをベローズタンクの前記推進剤側と通じさせる第１の導管と、前記第１の導管の推進剤の流れを制御する前記第１の導管中の第１のバルブ手段と、前記気圧源を前記ベローズタンクの気体側と通じさせる第２の導管と、前記第２の導管中の第２のバルブ手段と、スラスタを前記ベローズタンクの前記推進剤側と通じさせる第３の導管と、前記スラスタヘの推進剤の流れを制御する前記第３の導管中の第３のバルブ手段と、前記ベローズタンクの前記気体側に通じ前記ベローズの前記気体側を排気する第４の導管と、前記ベローズの前記推進剤側が推進剤で充填されると、前記ベローズの前記気体側が与圧され、前記第３のバルブ手段が開いたときに前記スラスタに送られた前記推進剤を与圧し、前記第４のバルブ手段を開き前記第２のバルブ手段を閉じることによって前記ベローズの前記推進剤側を推進剤で再充填し、前記ベローズタンクの前記気体側を排気し前記推進剤が前記ベローズタンクの前記推進剤側を充填することを可能にする前記第４の導管の第４のバルブ手段とを具備する１以上のスラスタに液体推進剤を供給するように構成された衛星推進システム。
（２）前記推進剤タンクを与圧し前記推進剤が前記推進剤タンクから前記ベローズタンクの前記推進剤側に運搬されるようにする手段を備えている請求の範囲第１項記載の衛星推進システム。
（３）前記推進剤タンクを低圧に与圧し、前記ベローズタンクを前記気圧源によって高圧に与圧して、前記推進剤タンクを前記高圧に耐えなければならない重量より軽く構成し前記衛星推進システムの全体的質量を減少させる請求の範囲第２項記載の衛星推進システム。
（４）前記第４の導管は空間に排気される請求の範囲第１項記載の衛星推進システム。
（５）前記推進システムは、前記ベローズタンクが前記衛星スパン部分に配置されるとき前記衛星のスパン部分に固定され、前記ベローズに遠心力が作用して前記ベローズの気体側と推進剤側の容量を変化させ、前記第４の導管は前記推進剤タンクと通じている請求の範囲第１項記載の衛星推進システム。
（６）前記ベローズに作用する遠心力の程度を増加させるような質量が前記ベローズに加えられる請求の範囲第５項記載の衛星推進システム。
（７）前記ベローズはさらに前記ベローズの前記推進剤側の容量の変化の範囲を制限する機械的停止手段を備えている請求の範囲第１項記載の衛星推進システム。
（８）前記ベローズタンクは前記バッフルタンクの前記推進剤側の推進剤の容量を感知する手段を備えている請求の範囲第１項記載の衛星推進システム。
（９）前記感知手段は前記バッフルの位置を感知するリミットスイッチを備えている請求の範囲第７項記載の衛星推進システム。
（１０）第１の予め定められた大きさの圧力の気圧を供給する気圧源と、前記第１の予め定められた大きさの圧力にさらした場合より少ない重量で推進剤タンクを構成するように前記第１の予め定められた圧力より実質的に少ない第２の予め定められた圧力で気体を詰めた液体推進剤を保持する推進剤タンクと、ベローズタンクを気体側と推進剤側に分割するように設置された折畳み式ベローズを有するベローズタンクを具備し、前記ベローズが折畳まれおよび拡大すると共に前記気体側と前記推進剤側の相関容量は変化し、前記推進剤側は前記スラスタと前記推進剤タンクと通じ、前記気体側は前記気圧源と通じ、前記ベローズタンクと前記ベローズは前記推進剤側が空になり、その後前記推進剤を再充填するまで前記推進剤を前記スラスタに供給するように循環されるように構成されている１以上のスラスタに液体推進剤を供給するために適用された衛星推進システム。
（１１）前記推進剤タンクを前記ベローズタンクの前記推進剤側と通じさせる第１の導管と、前記第１の導管中の推進剤の流れを制御する前記第１の導管中の第１のバルブ手段と、前記気圧源を前記ベローズタンクの前記気体側と通じさせる第２の導管と、前記第２の導管中の第２のバルブ手段と、前記スラスタを前記ベローズタンクの前記推進側と通じさせる第２のバルブ手段と、前記スラスタを前記ベローズタンクの前記推進剤側と通じさせる第３の導管と、前記スラスタヘの推進剤の流れを制御する前記第３の導管中の第３のバルブ手段と、前記ベローズタンクの前記気体側に通じ前記ベローズの前記気体側を排気する第４の導管と、前記ベローズの前記推進剤側が推進剤で充填されているときに前記ベローズの前記気体側は与圧され、前記第３のバルブ手段が開いているときに前記スラスタに送られる前記推進剤を与圧し、前記ベローズの前記推進剤側を前記第４のバルブを開き前記第２のバルブ手段を閉じることによって推進剤で充填し、前記ベローズタンクの前記気体側を排気し前記推進剤で前記ベローズタンクの前記推進剤側を再充填することを可能にする前記第４の導管中の第４のバルブ手段とを具備している請求の範囲第１０項記載の衛星推進システム。
（１２）前記第４の導管は空間に排気される請求の範囲第１０項記載の衛星推進システム。
（１３）前記ベローズタンクが前記衛星のスパン部分に配置されるときに前記推進システムは前記衛星のスパン部分に固定され、前記ベローズに遠心力が作用して前記ベローズの気体と推進剤側の容積を変化させ、前記第４の導管は前記推進剤タンクと通じている請求の範囲第１３項記載の衛星推進システム。
（１４）前記ベローズには前記ベローズに作用する遠心力の大きさを増加させるような質量が加えられている請求の範囲第１３項記載の衛星推進システム。
（１５）前記ベローズンクは前記ベローズタンクの前記推進剤側の容積の変化の範囲を制限する機械的停止手段を備えている請求の範囲第１０項記載の衛星推進システム。
（１６）前記ベローズタンクは前記バッフルタンクの前記推進剤側の推進剤の容積を感知する手段を備えている請求の範囲第１０項記載の衛星推進システム。
（１７）前記感知手段は前記バッフルの位置を感知するリミットスイッチを具備している請求の範囲第１６項記載の衛星推進システム。
（１８）ベローズが折畳まれ拡大するとき前記気体側と前記推進剤側の相対容積が変化するようにベローズタンクを気体側と推進側に分割する折畳み式ベローズを有するベローズタンクを設け、前記推進剤側は前記スラスタと通じさせ、前記推進剤タンクと前記気体側は前記気圧源と通じさせ、前記ベローズタンクの前記気体側を前記気圧源で与圧し、前記ベローズタンクの前記推進剤側から前記スラスタヘの推進剤の流れを制御することによって前記推進剤を前記スラスタに送り、前記ベローズタンクの気体側の圧力が前記推進剤タンクの推進剤圧力より小さいように前記ベローズタンクの気体側を排気し、前記推進剤が前記ベローズタンクの前記推進剤側に流れることによって前記ベローズタンクの前記推進剤側を再充填する工程を含む気圧源と、液体推進剤を保持する推進剤タンクとを具備するタイプの衛星推進システムを動作させる方法。
（１９）前記推進剤がスラスタ段階に送られる間前記気圧源からの比較的一定の圧力を供給することによって前記ベローズタンクの前記気体側を与圧する請求の範囲第１８項記載の衛星推進システムを動作させる方法。
（２０）前記ベローズの前記推進側が完全に再充填されるときのみ前記ベローズの前記気体側に圧力を供給することによって前記ベローズタンクの前記気体側を与圧し、前記ベローズはその後推進剤が前記スラスタに送られるときブローダウンモードで動作する請求の範囲第１８項記載の衛星推進システムを動作させる方法。
（２１）前記推進剤の輸送と前記推進剤再充填段階を制御するため前記ベローズタンクの前記ベローズ位置を感知する工程を含む請求の範囲第１８項記載の衛星推進システムを動作させる方法。
（２２）前記ベローズの前記気体側の排気は前記ベローズタンクの前記推進剤側を空間にさらすことによって行われる請求の範囲第１８項記載の衛星推進システムを動作させる方法。
（２３）遠心力が前記ベローズに作用してベローズに容積を変化させ、前記気体側の排気工程が前記ベローズの前記気体側の圧力を下げることによって進行し、前記再充填によって前記推進剤工程を生じさせるように前記衛星のスパン部分で前記ベローズタンクを回転される工程をらに包含する請求の範囲第１８項記載の衛星推進システムを動作させる方法。
（２４）前記減圧段階は前記ベローズタンクの前記気体側を前記推進剤タンクに通じさせることによって行われる請求の範囲第２３項記載の衛星推進システムを動作させる方法。