(57)【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。
【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１５ｂ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２１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３１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２６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３１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２８（内周側）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３７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３８ａ、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３２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。
【図１】
0003564270.tif 000002
【図２】
0003564270.tif 000003
【図３】
0003564270.tif 000004
【図４】
0003564270.tif 000005