(57)【要約】【課題】設置スペースの制約が小さい脈動低減装置を提供する。【解決手段】第１配管（１３ａ）と第２配管（１３ｂ）を含む管路系（１３）を流れる流体の脈動を低減するための脈動低減装置（１０）が提供される。当該脈動低減装置（１０）は、駆動配管（３３）と、第１配管（１３ａ）と駆動配管（３３）との間に接続された第１ベローズ（３１）と、第２配管（１３ｂ）と駆動配管（３３）との間に接続され、第１ベローズ（３１）と異なる有効断面積を有する第２ベローズ（３２）と、管路系（１３）を流れる流体に発生している脈動に対応する観測量を取得する脈動検知センサ（２２）と、取得された観測量に応答して、第１ベローズ（３１）と第２ベローズ（３２）の一方を縮め、他方を伸ばすように駆動配管（３３）を変位させる駆動機構（２４、３４、３５）とを具備する。【選択図】図２
2018054087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１配管と第２配管を含む管路系に流れる流体の脈動を低減するための脈動低減装置であって、
駆動配管と、
前記第１配管と前記駆動配管との間に接続された第１ベローズと、
前記第２配管と前記駆動配管との間に接続され、前記第１ベローズと異なる有効断面積を有する第２ベローズと、
前記管路系に流れる前記流体に発生している脈動に対応する観測量を取得する脈動検知センサと、
取得された前記観測量に応答して、前記第１ベローズと前記第２ベローズの一方を縮め、他方を伸ばすように前記駆動配管を変位させる駆動機構
とを具備する
脈動低減装置。
【請求項２】
請求項１に記載の脈動低減装置であって、
前記駆動機構は、
前記駆動配管に取り付けられた駆動コイルと、
前記駆動コイルに鎖交する励起磁界を発生する励磁機構と、
前記駆動コイルに駆動電流を供給する電流発生装置と、
前記観測量に応答して前記駆動電流を制御するコントローラ
とを備える
脈動低減装置。
【請求項３】
推進剤が蓄積されるタンクと、
前記推進剤が燃焼される燃焼室と、
前記タンクから前記燃焼室に前記推進剤を輸送する管路系と、
前記管路系において発生している振動に対応する観測量を取得する脈動検知センサ
とを具備し、
前記管路系は、
前記タンクに接続された第１配管と、
前記燃焼室に接続された第２配管と、
脈動発生装置
とを備え、
前記脈動発生装置が、
駆動配管と、
前記第１配管と前記駆動配管との間に接続された第１ベローズと、
前記第２配管と前記駆動配管との間に接続され、前記第１ベローズと異なる有効断面積を有する第２ベローズと、
取得された前記観測量に応答して、前記第１ベローズと前記第２ベローズの一方を縮め、他方を伸ばすように前記駆動配管を変位させる駆動機構
とを具備する
ロケットエンジン。
【請求項４】
請求項３に記載のロケットエンジンであって、
前記第２ベローズの有効断面積が、前記第１ベローズの有効断面積よりも大きい
ロケットエンジン。
【請求項５】
第１配管と、第２配管と、脈動発生装置とを含み、前記脈動発生装置が駆動配管と、前記第１配管と前記駆動配管との間に接続された第１ベローズと、前記第２配管と前記駆動配管との間に接続され、前記第１ベローズと異なる有効断面積を有する第２ベローズとを含むように構成された管路系に流れる流体の脈動を低減するための脈動低減方法であって、
前記管路系において発生している振動に対応する観測量を取得するステップと、
取得された前記観測量に応答して、前記第１ベローズと前記第２ベローズの一方を縮め、他方を伸ばすように前記駆動配管を変位させるステップ
とを具備する
脈動低減方法。
【請求項６】
推進剤が蓄積されるタンクと、前記推進剤が燃焼される燃焼室と、前記タンクから前記燃焼室に前記推進剤を輸送する管路系とを含み、前記管路系が、前記タンクに接続された第１配管と、前記燃焼室に接続された第２配管と、脈動発生装置とを備え、前記脈動発生装置が、駆動配管と、前記第１配管と前記駆動配管との間に接続された第１ベローズと、前記第２配管と前記駆動配管との間に接続され、前記第１ベローズと異なる有効断面積を有する第２ベローズとを備えるように構成されたロケットエンジンの脈動低減方法であって、
前記管路系に流れる前記推進剤に発生している脈動に対応する観測量を取得するステップと、
取得された前記観測量に応答して、前記第１ベローズと前記第２ベローズの一方を縮め、他方を伸ばすように前記駆動配管を変位させるステップ
とを具備する
ロケットエンジンの脈動低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脈動低減装置、ロケットエンジン及び脈動低減方法に関し、特に、管路系に流れる流体に発生する脈動を低減するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
管路系に流れる流体において脈動が発生すると、管路系の構造と流体との連成により、不安定な振動が発生する場合がある。このような不安定な振動は、機器の信頼性に影響を及ぼし得る。
【０００３】
例えば、液体燃料ロケットについては、燃焼室に推進剤を供給する供給システムにおける推進剤の脈動（例えば、推進剤タンクの内部における推進剤の脈動）がロケットの機械的振動と共振して不安定な振動が発生する、いわゆる、ポゴ振動（pogo oscillation）という現象が知られている。ポゴ振動の抑制は、液体燃料ロケットの開発において、重要な課題の一つである。
【０００４】
流体の脈動を低減する手法としては、アキュムレータが知られている。例えば、液体燃料ロケットにおいては、推進剤の供給システムにアキュムレータを設置することでポゴ振動を抑制する技術が広く採用されている。
【０００５】
しかしながら、この手法には、アキュムレータの設置スペースに制約があるという問題がある。特に、ロケットのような複雑な構造を有している機器への適用においては、アキュムレータの設置スペースの確保は、設計の困難性の一つになり得る。更に、アキュムレータそれ自身に起因した振動モードが発生し得るという問題もある。例えば、液体燃料ロケットにおいては、アキュムレータを設置することで、アキュムレータとポンプ（燃焼室上流側に位置する）との間で発生する、いわゆるセパレーションモードの脈動が励起されるという問題が生じ得る。
【０００６】
特開平６−１０１７９３号公報は、管路を流れる流体の脈動を低減させるためのアクティブ脈動低減装置を開示している。当該アクティブ脈動低減装置は、管路に連通している流体室を有しており、該流体室の体積を、管路の脈動を検出する脈動検出手段の出力に応じてアクティブに制御するように構成されている。
【０００７】
しかしながら、発明者の検討によれば、この文献に開示されたアクティブ脈動低減装置においても、設置スペースの制約の問題は解消されない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−１０１７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の目的は、設置スペースの制約が小さい脈動低減装置を提供することにある。本発明の他の目的及び特徴は、以下の開示から当業者には理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下では、「発明を実施するための形態」で使用される符号を参照しながら、課題を解決するための手段を説明する。これらの符号は、「特許請求の範囲」の記載と「発明を実施するための形態」との対応関係の一例を示すために付記されたものである。
【００１１】
本発明の一の観点では、第１配管（１３ａ、４３ａ）と第２配管（１３ｂ、４３ｂ）とを含む管路系（１３、４３）に流れる流体の脈動を低減するための脈動低減装置（２０、２０Ａ）が提供される。当該脈動低減装置（２０、２０Ａ）は、駆動配管（３３）と、第１配管（１３ａ、４３ａ）と駆動配管（３３）との間に接続された第１ベローズ（３１）と、第２配管（１３ｂ、４３ｂ）と駆動配管（３３）との間に接続され、第１ベローズ（３１）と異なる有効断面積を有する第２ベローズ（３２）と、管路系（１３、４３）に流れる流体に発生している脈動に対応する観測量を取得する脈動検知センサ（２２）と、取得された観測量に応答して、第１ベローズ（３１）と第２ベローズ（３２）の一方を縮め、他方を伸ばすように駆動配管（３３）を変位させる駆動機構（２４、３４、３５、２４Ａ、３７）とを具備する。
【００１２】
好適な一実施形態では、駆動機構（２４、３４、３５）が、駆動配管（３３）に取り付けられた駆動コイル（３４）と、駆動コイル（３４）に鎖交する励起磁界を発生する励磁機構（３５）と、駆動コイル（３４）に駆動電流を供給する電流発生装置（２４）と、脈動検知センサ（２２）によって取得された観測量に応答して駆動電流を制御するコントローラ（２３）とを備える。
【００１３】
本発明の他の観点では、ロケットエンジン（１０）が、推進剤が蓄積されるタンク（１１）と、推進剤が燃焼される燃焼室（１２）と、タンク（１１）から燃焼室（１２）に推進剤を輸送する管路系（１３）と、管路系（１３）において発生している振動に対応する観測量を取得する脈動検知センサ（２２）とを具備する。管路系（１３）は、タンク（１１）に接続された第１配管（１３ａ）と、燃焼室（１２）に接続された第２配管（１３ｂ）と、脈動発生装置（２１）とを備えている。脈動発生装置（２１）は、駆動配管（３３）と、第１配管（１３ａ）と駆動配管（３３）との間に接続された第１ベローズ（３１）と、第２配管（１３ｂ）と駆動配管（３３）との間に接続され、第１ベローズ（３１）と異なる有効断面積を有する第２ベローズ（３２）と、取得された観測量に応答して、第１ベローズ（３１）と第２ベローズ（３２）の一方を縮め、他方を伸ばすように駆動配管（３３）を変位させる駆動機構（２４、３４、３５、２４Ａ、３７）とを具備する。
【００１４】
好適な一実施形態では、第２ベローズ（３２）の有効断面積が、第１ベローズ（３１）の有効断面積よりも大きい。
【００１５】
本発明の更に他の観点では、第１配管（１３ａ、４３ａ）と、第２配管（１３ｂ、４３ｂ）と、脈動発生装置（２１）とを含み、脈動発生装置（２１）が、駆動配管（３３）と、第１配管（１３ａ）と駆動配管（３３）との間に接続された第１ベローズ（３１）と、第２配管（１３ｂ）と駆動配管（３３）との間に接続され、第１ベローズ（３１）と異なる有効断面積を有する第２ベローズ（３３）とを含むように構成された管路系（１３）に流れる流体の脈動を低減するための脈動低減方法が提供される。当該脈動低減方法は、管路系（１３）において発生している振動に対応する観測量を取得するステップと、取得された観測量に応答して、第１ベローズ（３１）と第２ベローズ（３２）の一方を縮め、他方を伸ばすように駆動配管（３３）を変位させるステップとを具備する。
【００１６】
本発明の更に他の観点では、推進剤が蓄積されるタンク（１１）と、推進剤が燃焼される燃焼室（１２）と、タンク（１１）から燃焼室（１２）に推進剤を輸送する管路系（１３）とを含み、管路系（１３）が、タンクに接続された第１配管（１３ａ）と、燃焼室（１２）に接続された第２配管（１３ｂ）と、脈動発生装置（２１）とを備え、脈動発生装置（２１）が、駆動配管（３３）と、第１配管（１３ａ）と駆動配管（３３）との間に接続された第１ベローズ（３１）と、第２配管（１３ｂ）と駆動配管（３３）との間に接続され、第１ベローズ（３１）と異なる有効断面積を有する第２ベローズ（３２）とを備えるように構成されたロケットエンジン（１０）の脈動低減方法が提供される。当該脈動低減方法は、管路系（１３）に流れる推進剤に発生している脈動に対応する観測量を取得するステップと、取得された観測量に応答して、第１ベローズ（３１）と第２ベローズ（３２）の一方を縮め、他方を伸ばすように駆動配管（３３）を変位させるステップとを具備する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、設置スペースの制約が小さい脈動低減装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施形態の脈動低減装置が適用されたロケットエンジンの構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】一実施形態における脈動発生装置の構成を示す断面図である。
【図３】一実施形態において励磁コイルによって発生される励起磁界を示す図である。
【図４】Filtered-X LMSアルゴリズムが使用される場合にコントローラにおいて行われる演算の例を示す制御ブロック図である。
【図５】他の実施形態における脈動低減装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図５の脈動低減装置において用いられる脈動発生装置の構成を示す断面図である。
【図７】本実施形態の脈動低減装置が適用されるシステムの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、一実施形態の脈動低減装置が適用されたロケットエンジン１０の構成を概略的に示すブロック図である。ロケットエンジン１０は、液体の推進剤を収容するタンク１１と、推進剤を燃焼する燃焼室１２と、推進剤をタンク１１から燃焼室に輸送する管路系１３と、脈動低減装置２０とを備えている。
【００２０】
脈動低減装置２０は、脈動発生装置２１と、脈動検知センサ２２と、コントローラ２３と、電流発生装置２４とを備えている。
【００２１】
脈動発生装置２１は、管路系１３に挿入されており、管路系１３を流れる推進剤の脈動（即ち、流量変動）を打ち消すような脈動をアクティブに発生する。脈動発生装置２１の構成及び動作は、後に詳細に説明する。以下において、管路系１３を構成する配管のうち、タンク１１と脈動発生装置２１との間に設けられた配管をタンク側配管（第１配管）１３ａと称し、燃焼室１２と脈動発生装置２１との間に設けられた配管を燃焼室側配管（第２配管）１３ｂと称することがある。
【００２２】
脈動検知センサ２２は、管路系１３を流れる推進剤の脈動に対応する観測量を取得する。より具体的には、脈動検知センサ２２は、管路系１３の特定の位置における推進剤の圧力変動及び／又は流量変動を検出する。本実施形態では、脈動検知センサ２２は、燃焼室１２の上流、且つ、燃焼室１２の近傍の位置に設けられており、燃焼室側配管１３ｂの燃焼室１２の近傍における推進剤の圧力変動又は流量変動を検出する。
【００２３】
コントローラ２３は、脈動検知センサ２２によって取得された観測量、本実施形態では、燃焼室側配管１３ｂの燃焼室１２の近傍における推進剤の圧力変動又は流量変動に応じて、電流発生装置２４を制御する。
【００２４】
電流発生装置２４は、コントローラ２３による制御の下、脈動発生装置２１を駆動するために用いられる励磁電流及び駆動電流を脈動発生装置２１に供給する。
【００２５】
図２は、本実施形態における脈動発生装置２１の構成を示す断面図である。脈動発生装置２１は、小径ベローズ３１と、大径ベローズ３２と、駆動配管３３と、駆動コイル３４と、励磁コイル３５と、カバー３６とを備えている。なお、本明細書でいう「ベローズ」とは、筒状であり、且つ、伸縮性を有する管（伸縮管）をいう。一般的には、ベローズは、ひだを有する管として構成される。
【００２６】
小径ベローズ３１は、タンク側配管１３ａと駆動配管３３の間に接続されている。即ち、小径ベローズ３１は、その一端がタンク側配管１３ａに接続され、他端が駆動配管３３に接続されている。
【００２７】
大径ベローズ３２は、燃焼室側配管１３ｂと駆動配管３３の間に接続されている。即ち、大径ベローズ３２は、その一端が燃焼室側配管１３ｂに接続され、他端が駆動配管３３に接続されている。
【００２８】
小径ベローズ３１と大径ベローズ３２とは、有効断面積が異なっている。有効断面積とは、小径ベローズ３１と大径ベローズ３２の太さを表すパラメータである。本実施形態では、有効断面積ＡＥは、ベローズ（小径ベローズ３１又は大径ベローズ３２）の長さをΔＬだけ変化させたときのベローズの内部の体積の変化量をΔＶとして、下記式（１）
ＡＥ＝ΔＶ／ΔＬ              …（１）
により定義される。本実施形態では、大径ベローズ３２が小径ベローズ３１よりも太く、大径ベローズ３２の有効断面積ＡＥ２が、小径ベローズ３１の有効断面積ＡＥ１よりも大きい。後述されるように、小径ベローズ３１と大径ベローズ３２の有効断面積が相違していることが、脈動発生装置２１の動作において重要である。
【００２９】
駆動配管３３は、小径ベローズ３１と大径ベローズ３２により、上下方向に移動可能に支持されている。駆動配管３３が上方向に移動すると、小径ベローズ３１が縮み、大径ベローズ３２が伸びる。逆に、駆動配管３３が下方向に移動すると、小径ベローズ３１が伸び、大径ベローズ３２が縮む。
【００３０】
駆動コイル３４と励磁コイル３５とは、駆動配管３３を上下方向に変位させる駆動機構として機能する。駆動コイル３４は、駆動配管３３に取り付けられており、駆動配管３３の周りに巻回されている。駆動コイル３４には、電流発生装置２４から供給される交流の駆動電流が流される。励磁コイル３５は、駆動コイル３４に鎖交する励起磁界を発生する励磁機構として用いられる。励磁コイル３５は、大径ベローズ３２の近傍の位置においてカバー３６に取り付けられている。励磁コイル３５には、電流発生装置２４から供給される直流の励磁電流が流される。励磁コイル３５に励磁電流が流されると、図３に図示されているように、駆動コイル３４に鎖交する励起磁界が発生する。励起磁界が発生されている状態で駆動コイル３４に駆動電流が流されると、駆動コイル３４に電磁力が作用し、これにより、駆動配管３３が上下方向に変位する。
【００３１】
なお、図２に図示されている構成では、励磁コイル３５が大径ベローズ３２の近傍の位置に設けられているが、励磁コイル３５の位置は、駆動コイル３４に鎖交させるべき励起磁界の分布に応じて適宜に変更され得る。必要に応じて、複数の励磁コイル３５が設けられてもよい。また、本実施形態では、励磁コイル３５を用いて励起磁界が発生されているが、永久磁石を用いて所望の励起磁界を発生してもよい。
【００３２】
カバー３６は、小径ベローズ３１、大径ベローズ３２、駆動配管３３及び駆動コイル３４をその内部に収容している。カバー３６は、小径ベローズ３１及び大径ベローズ３２を保護するために用いられる。
【００３３】
続いて、本実施形態の脈動低減装置２０の動作を説明する。本実施形態の脈動低減装置２０は、概略的には、脈動検知センサ２２によって管路系１３を流れる推進剤の脈動を検知し、その脈動を打ち消すような脈動を脈動発生装置２１によって発生する。このような動作により、脈動低減装置２０は、以下、管路系１３を流れる推進剤の脈動を低減する。以下、脈動低減装置２０の動作を詳細に説明する。
【００３４】
脈動低減装置２０の動作では、管路系１３を流れる推進剤の脈動に対応する観測量が、脈動検知センサ２２によって取得される。取得される観測量は、例えば、脈動検知センサ２２が設けられた位置における、燃焼室側配管１３ｂを流れる推進剤の圧力であってもよいし、当該位置における燃焼室側配管１３ｂを流れる推進剤の流量であってもよい。
【００３５】
脈動検知センサ２２によって取得された観測量（例えば、推進剤の圧力又は流量）に応答して、駆動コイル３４に供給される駆動電流の電流値を指示する電流指令がコントローラ２３によって生成される。生成された電流指令は、電流発生装置２４に供給される。
【００３６】
電流発生装置２４は、コントローラ２３から受け取った電流指令に対応する駆動電流を生成し、脈動発生装置２１の駆動コイル３４に供給する。加えて、電流発生装置２４は、直流の励磁電流を生成し、脈動発生装置２１の励磁コイル３５に供給する。
【００３７】
脈動発生装置２１では、励磁電流が励磁コイル３５に流されることにより、駆動コイル３４に鎖交する励起磁界が発生される。この状態で駆動電流が駆動コイル３４に流されると、駆動コイル３４に電磁力が作用する。駆動配管３３は、駆動電流の電流値に応じて、小径ベローズ３１及び大径ベローズ３２から反力を受けながら上下方向に変位する。即ち、本実施形態では、駆動コイル３４、励磁コイル３５及びこれらのコイルにそれぞれ駆動電流、励磁電流を供給する電流発生装置２４及び駆動電流を制御するコントローラ２３が、駆動配管３３を上下方向に変位させる駆動機構として動作する。
【００３８】
駆動配管３３が変位すると、小径ベローズ３１及び大径ベローズ３２の長さが変化する。本実施形態では、駆動配管３３が上方向に変位すると、小径ベローズ３１の長さが減少し、大径ベローズ３２の長さが増大する。逆に、駆動配管３３が下方向に変位すると、小径ベローズ３１の長さが増大し、大径ベローズ３２の長さが減少する。
【００３９】
小径ベローズ３１及び大径ベローズ３２の長さが変化すると、小径ベローズ３１及び大径ベローズ３２の内部の体積が変化する。このとき、小径ベローズ３１と大径ベローズ３２とで有効断面積が相違しているので、小径ベローズ３１及び大径ベローズ３２の長さの変化の絶対値が同一であっても、小径ベローズ３１及び大径ベローズ３２の内部の体積の変化の絶対値は相違する。このため、推進剤の流量に変動が発生する。
【００４０】
より具体的には、小径ベローズ３１の有効断面積がＡＥ１であり、大径ベローズ３２の有効断面積がＡＥ２である場合、脈動発生装置２１によって発生される推進剤の質量流量の変動ΔＷは、下記式（２）で表される：
ΔＷ＝ρ・ΔＶ（ＡＥ２−ＡＥ１）          …（２）
ここで、ΔＶは、駆動配管３３の速度であり、ρは、推進剤の密度である。
【００４１】
駆動コイル３４に供給される駆動電流の電流値、言い換えれば、脈動発生装置２１によって発生される推進剤の流量の変化は、コントローラ２３により、脈動検知センサ２２によって得られた観測量（管路系１３を流れる推進剤の脈動に対応する観測量）に応答して制御される。これにより、管路系１３を流れる推進剤の脈動が打ち消されて低減される。
【００４２】
管路系１３を流れる推進剤の脈動を打ち消すような電流指令の生成には、様々な制御アルゴリズムが使用され得る。一実施形態では、電流指令の生成にFiltered-X LMS (least mean square)アルゴリズムが使用され得る。
【００４３】
図４は、Filtered-X LMSアルゴリズムが使用される場合にコントローラ２３において行われる演算の例を示す制御ブロック図である。ここで、図４において、ｅ（ｎ）は、計算ステップ＃ｎにおけるコントローラ２３の入力、即ち、脈動検知センサ２２の出力であり、ｙ（ｎ）は、計算ステップ＃ｎにおけるコントローラ２３の出力、即ち、駆動コイル３４に供給される駆動電流の電流指令である。コントローラ２３の出力ｙ（ｎ）を用いて、出力ベクトルｙ＾（ｎ）を、下記式（３）で定義する：
ｙ＾（ｎ）＝
［ｙ（ｎ）  ｙ（ｎ−１）  …ｙ（ｎ−ｉ＋１）  …ｙ（ｎ−Ｎ＋１）］Ｔ  …（３）
なお、本明細書では、“＾”を、ベクトルを表す記号として用いていることに留意されたい。また、上添字“Ｔ”は、転置を表している。
【００４４】
コントローラ２３には、制御フィルタｗ＾と２次経路モデルｃ＾とが用意される。ここで、計算ステップ＃ｎにおける制御フィルタｗ＾の係数は、下記式（４）で与えられるものとする：
ｗ＾（ｎ）＝［ｗ０（ｎ）  ｗ１（ｎ）  …ｗｉ（ｎ）  …ｗＮ−１（ｎ）］Ｔ    …（４）
【００４５】
２次経路モデルｃ＾は、コントローラ２３の出力、即ち、駆動コイル３４の駆動電流を制御する電流指令から、コントローラ２３の入力、即ち、脈動検知センサ２２の出力までの伝達特性を表すベクトルであり、下記（５）のように定義される：
ｃ＾＝［ｃ0  ｃ１  …ｃｉ  …  ｃＮ−１］Ｔ        ・・・（５）
２次経路モデルｃ＾は、最も好適には、ロケットエンジン１０の燃焼試験等、ロケットエンジン１０を実際に稼働させた状態で測定されたデータから同定することが望ましい。
【００４６】
計算ステップ＃ｎにおいて脈動検知センサ２２の出力ｅ（ｎ）からコントローラ２３の出力ｙ（ｎ）を得る演算は、下記のようにして行われる。
【００４７】
計算ステップ＃ｎにおいては、参照信号ｄ（ｎ）が、下記式（６）に従って算出される：
ｄ（ｎ）＝ｅ（ｎ）＋ｃ＾Ｔｙ＾（ｎ−１）              ・・・（６）
【００４８】
ここで、参照信号ｄ（ｎ）を用いて参照信号ベクトルｄ＾（ｎ）を下記式（７）のように定義する：
ｄ＾（ｎ）＝
［ｄ（ｎ）  ｄ（ｎ−１）  …ｄ（ｎ−ｉ＋１）  …ｄ（ｎ−Ｎ＋１）］Ｔ  …（７）
【００４９】
計算ステップ＃ｎにおけるフィルタード参照信号ｒ（ｎ）は、参照信号ベクトルｄ＾（ｎ）から、下記式（８）に従って算出される：
ｒ（ｎ）＝ｃ＾Ｔｄ＾（ｎ）          …（８）
【００５０】
制御フィルタｗ＾の更新は、フィルタード参照信号ベクトルｒ＾（ｎ）を用いて、下記式（９）に従って行われる：
ｗ＾（ｎ＋１）＝ｗ＾（ｎ）＋μｅ（ｎ）ｒ＾（ｎ）      …（９）
ここで、フィルタード参照信号ベクトルｒ＾（ｎ）は、下記式（１０）で定義されるベクトルである：
ｒ＾（ｎ）＝
［ｒ（ｎ）  ｒ（ｎ−１）  …ｒ（ｎ−ｉ＋１）  …ｒ（ｎ−Ｎ＋１）］Ｔ  …（１０）
μは、制御調整パラメータである。
【００５１】
計算ステップ＃ｎにおけるコントローラ２３の出力ｙ（ｎ）、即ち、駆動コイル３４に供給される駆動電流の電流指令は、下記式（１１）に従って算出される：
ｙ（ｎ）＝ｗ＾（ｎ）Ｔｄ＾（ｎ）          …（１１）
【００５２】
このような演算によれば、駆動コイル３４に供給される駆動電流の電流指令を、管路系１３を流れる推進剤の脈動を打ち消すように生成することができる。
【００５３】
本実施形態の脈動低減装置２０の利点の一つは、設置スペースの制約を緩和できることである。本実施形態の脈動低減装置２０は、管路系１３に脈動発生装置２１が直接組み込まれるため、小さな空間に設置することができる。また、本実施形態の脈動低減装置２０は、アキュムレータのように、管路系１３とは別に設けられて推進剤を蓄積する空間が存在しないため、原理的に、セパレーションモードによる振動の発生を抑制可能であるという利点も有している。
【００５４】
上記の実施形態では、駆動コイル３４と励磁コイル３５とを用いて電磁力によって駆動配管３３を駆動する構成が採用されているが、駆動配管３３は、他の機構によって駆動してもよい。例えば、駆動配管３３は、電磁力を用いず、アクチュエータによって機械的に駆動してもよい。
【００５５】
図５は、この場合の脈動低減装置２０Ａの構成を示しており、図６は、図５の脈動低減装置２０Ａで使用される脈動発生装置２１Ａの構成を示している。図６に図示されているように、脈動発生装置２１Ａでは、駆動配管３３にアクチュエータ３７が取り付けられている。アクチュエータ３７は、それに供給された駆動信号（駆動電圧又は駆動電流）に応じて、駆動配管３３を上下方向に変位するように構成されている。
【００５６】
図５に図示されているように、アクチュエータ３７に駆動信号を供給するためにアクチュエータ駆動装置２４Ａが設けられる。コントローラ２３は、脈動検知センサ２２によって取得された観測量、例えば、燃焼室側配管１３ｂの燃焼室１２の近傍における推進剤の圧力変動又は流量変動に応じて、アクチュエータ駆動装置２４Ａを制御する。アクチュエータ駆動装置２４Ａは、コントローラ２３による制御の元、アクチュエータ３７を駆動するために用いられる駆動信号（駆動電圧又は駆動電流）を脈動発生装置２１Ａに供給する。
【００５７】
このような構成でも、設置スペースの制約を緩和し、また、セパレーションモードによる振動の発生を抑制することができる。
【００５８】
なお、上記の実施形態では、脈動低減装置（２０、２０Ａ）が、ロケットエンジン１０に適用されているが、本実施形態の脈動低減装置は、管路系に流れる流体の脈動が発生する他の装置にも適用可能である。
【００５９】
図７は、図１、図２に図示されている構成の脈動低減装置２０が適用されているシステムの他の例を示している。図７に図示されているシステムは、管路系４３を介して液体源４１からタンク４２に液体を輸送するように構成されている。管路系４３は、液体源４１に接続された第１配管４３ａと、タンク４２に接続された第２配管４３ｂとを備えている。第１配管４３ａには、液体源４１からタンク４２に液体を圧送するポンプ４４が挿入されている。ポンプ４４が液体を圧送すると、タンク４２の液面の高さが高くなり、揚程Ｈ（即ち、液体源４１とタンク４２の液面の高さの差）が増大する。第１配管４３ａと第２配管４３ｂの間に、脈動低減装置２０の脈動発生装置２１が挿入されている。
【００６０】
図７に図示されているシステムでは、以下に述べるような不安定事象が発生する可能性がある。まず、ポンプ４４の基本振動数ｎ・ｚと管路系４３の固有振動数とが近接すると共振が発生する可能性がある。ここで、ｎは、ポンプ４４の回転数であり、ｚは、ポンプ４４の羽の枚数である。加えて、サージングに起因する不安定事象が発生する可能性もある。サージングとは、ポンプの吐出し圧力や吐出し量が周期的に変化する振動現象をいう。サージングは、揚程曲線（Ｑ−Ｈ曲線）が右上がりの勾配を有する領域（吐出し量Ｑの増加と共に揚程Ｈが増加する領域）で発生しやすく、一般的には、サージングが発生しやすい領域を回避しながらポンプを運転することが望ましい。
【００６１】
しかしながら、上述の脈動低減装置２０を用いることで、管路系４３における液体の脈動を低減できるので、共振やサージングが発生しにくくなる。これは、本実施形態の脈動低減装置２０を用いることでポンプ４４の差動条件の制約を緩和できることを意味している。なお、図７には、図１、図２に図示されているような構成の脈動低減装置２０が適用されているシステムが図示されているが、図５、図６に図示されているような構成の脈動低減装置２０Ａが用いられてもよい。
【００６２】
以上には、本発明の実施形態が具体的に記述されているが、本発明は、上記の実施形態に限定されない。本発明が種々の変更と共に実施され得ることは、当業者には理解されよう。
【符号の説明】
【００６３】
１０    ：ロケットエンジン
１１    ：タンク
１２    ：燃焼室
１３    ：管路系
１３ａ  ：タンク側配管
１３ｂ  ：燃焼室側配管
２０、２０Ａ：脈動低減装置
２１、２１Ａ：脈動発生装置
２２    ：脈動検知センサ
２３    ：コントローラ
２４    ：電流発生装置
２４Ａ  ：アクチュエータ駆動装置
３１    ：小径ベローズ
３２    ：大径ベローズ
３３    ：駆動配管
３４    ：駆動コイル
３５    ：励磁コイル
３６    ：カバー
３７    ：アクチュエータ
４１    ：液体源
４２    ：タンク
４３    ：管路系
４４    ：ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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