(57)【要約】【課題】従来の粉体ロケットは、粉体化したプロペラント（燃料と酸化剤）を高圧ガスで圧力加えて燃焼室へ搬送後、混合点火し、燃焼させる。ガスが少なくなると。プロペラントの燃焼を継続させることができない。また予め燃料を粉体化したものを燃焼室に設置し、液体酸素を噴射し、燃焼させる場合、酸化剤に液体酸素を用いている為、取り扱いが難しく、常温保管もできず長期保管も難しいなどの欠点があった。【解決手段】燃焼室入口のインジェクターの溶融用ヒーターでプロペラントを加熱溶融させた後、燃焼室内に送出し、インジェクター出口に設置したローター刃を回転させて、溶融したプロペラントをローター刃でカットし粒状にすると共に混合攪拌し、粒化したプロペラントを燃焼することができ、また燃焼停止、調整ができ、搬送用高圧ガスを使用せず、液体酸素も用いず常温保管と取り扱いができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロペラントを燃焼室にて燃焼させるロケットエンジンであって、燃料あるいは酸化剤からなるプロペラントの少なくとも一方を加熱することにより溶融させるヒーターと、溶融したプロペラントを送出する送出機構と、インジェクターの出口にて回転することにより、溶融させられたプロペラントを小さくカットし、粒化する回転刃とを備えることを特徴とするロケットエンジン。
【請求項２】
前記燃焼室のインジェクターの入口にシャッターを設けたことを特徴とする請求項１に記載のロケットエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロペラント（燃料と酸化剤）を燃焼室内で粒化した燃料と酸化剤を用いたロケット用エンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の粉体ロケットの一つは、高圧ガス（液体窒素  沸点―196℃）で粉体化したプロペラント（燃料と酸化剤）を収納しているタンクから燃焼室へ搬送し、粉体化した燃料と液体酸化剤をインジェクターで混合して点火器で点火し、燃焼させ、高温高圧の燃焼ガスをノズルを経てロケット外へ放出させることで推力得る。高圧ガスで粉体状の燃料と酸化剤に圧力を加えて搬送する為、燃焼が終焉付近では高圧ガスのガスが少なくなり、粉体状の燃料と酸化剤を搬送する為の圧力が不足し、燃焼を継続させることができない。搬送ガスが液体酸素の為、常温保管ができず極低温（沸点−196℃）保管が必要であり、配管、タンクも極低温化対応の処置が必要であり取り扱いが難しい。常温保管不可の為、長期保管できず即応性は無かった。また燃焼調整、燃焼停止は高圧ガスを調整して行う。（非特許文献1）
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】粉体ロケット・システムに関する試験研究  秋葉鐐二郎他著  日本航空宇宙学会誌 第22巻 第246号 (1974年7月)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上に述べた従来の粉体ロケットは、予め粉体化したプロペラント（燃料と酸化剤）を高圧ガスで燃焼室へ搬送後、混合点火し、燃焼させていた。高圧ガスで粉体化したプロペラントに圧力を加える為、燃焼終焉に近づくと高圧ガスが少なくなり、燃焼室へ搬送圧力が不足し燃焼を不安定化する。（非特許文献1）
【０００５】
また予めプロペラントを粉体化して、燃焼室に高圧ガスで搬送する為、燃焼室での燃料と酸化剤の混合が不均一になり易く、推力調整、燃焼停止を高圧ガスで調整している為、、しずらかった。（非特許文献1）
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記不都合点の改善策として、本技術であるロケットは、プロペラントを固形状あるいは予め粉体化した燃料１と酸化剤２を燃料タンク１０、酸化剤タンク１０に収納させ、予めインジェクター１４の溶融用ヒーター１９を燃料と酸化剤の融点以上に加熱しておいたインジェクター１４に、当該固形あるいは粉体化した燃料酸化剤送出用モーター３を駆動させ、燃料酸化剤送出機構４で燃料１と酸化剤２に圧力を加えて、インジェクター１４まで搬送する。
【０００７】
これらの燃料１と酸化剤２を燃焼させる為に、シャッター５を開け、予め燃料１と酸化剤２の融点以上の温度にインジェクター１４を加熱（インジェクター１４の溶融用ヒーター１９で加熱しておく。例として、燃料１にポリエチレンを使用した場合、その融点は115〜135℃であり、酸化剤２として、硝酸アンモニウムを用いた場合、その融点は170℃である）し、加熱したインジェクター１４を介して、燃料２０と酸化剤２２を加熱溶融化し、加熱溶融化した燃料２０と酸化剤２２を燃焼室１６のインジェクター１４の出口側に押し出し、インジェクター１４出口に設置した燃焼室１６内のロータリー刃１２を回転させて（回転については、例えばインジェクター１４出口に設置したロータリー刃１２に磁石を設置し、燃焼室１６外に設置したローター回転用モーター８を回転させると、インジェクター１４出口に設置したロータリー刃１２が回転する）、加熱溶融化した燃料２０と酸化剤２２を小さくカットして粒化し、ロータリー刃１２で粒化した燃料２１と粒化した酸化剤２３を混合攪拌する。
【０００８】
粒化した燃料２１と酸化剤２３を、燃焼室１６内に設置した点火器１５（ヒーターなどの熱源）にて、点火し燃焼させ、高温高圧の燃焼ガスをノズル１７を経てロケット後方に押し出しすることによって、推進力を得る。
【０００９】
尚、燃料、酸化剤の送出機構４の燃料、酸化剤の送量を変化させることで推力を調整することができる。また燃焼を停止させる為にシャッター５を閉じることもできる。さらに燃料と酸化剤の供給、補充は粉体の燃料と酸化剤あるいは固形状の燃料と酸化剤を燃料タンク１０、酸化剤タンク１０に補充することも容易である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のロケットは、プロペラント、あるいはプロペラントの内一つ（燃料２０もしくは酸化剤２１のいずれか）を加熱溶融化し、燃料酸化剤送出用モーター３と燃料酸化剤送出機構４を用いて、高圧ガスを用いないでインジェクター１４に送出でき、送出調整もできる。
【００１１】
また前記インジェクター１４に送出された加熱溶融化されたプロペラント、あるいはプロペラントの内一つを、シャッター５を開けてインジェクター１４の出口のロータリー刃１２を回転させて、前記燃料２０と酸化剤２１を小さくカットして粒化すると共にロータリー刃１２で混合攪拌し燃焼することができ、またシャッター５を閉じることで燃焼停止でき、さらにシャッター５の開口状態で推力調整でき、再点火を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のロケットエンジンの停止状態の断面図及びノズル出口から見たノズル内を図示している。
【図２】シャッター５が開き、燃料、酸化剤を溶融化後、カットし粒化、混合攪拌し、ロケットエンジンで点火前の状態の断面図である。
【図３】本発明のロケットエンジンで点火後の状態の断面図である。
【図４】本発明のロケットエンジンを搭載したロケットの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態を示すロケットのエンジン部分でシャッター５を閉じて燃焼を停止している状態の断面拡大図と、ノズル出口から見たノズル内を図示している。
【００１４】
図２は本発明の実施形態を示すロケットのエンジン部分の拡大図であり、シャッター５を開いて燃料１と酸化剤２をインジェクター１４へ搬送して溶融化させ、ロータリー刃１２を回転して、溶融化した燃料２０と酸化剤２２を粒化しロータリー刃１２で攪拌した状態の断面図を示している。
【００１５】
図３は本発明の実施形態を示すロケットのエンジン部分の拡大図であり、シャッター５を開いて燃料１と酸化剤２をインジェクター１４へ搬送して溶融化させ、ロータリー刃１２を回転して、溶融化した燃料２０と酸化剤２２を再度しロータリー刃１２で攪拌した状態で、点火器１５を作動させて、燃料と酸化剤を燃焼させた状態の断面図を示している。
【００１６】
図４は本発明の実施形態を示すロケットのエンジンを搭載したロケットの示した図である。
【実施例】
【００１７】
プロペラントを固形状あるいは予め粉体状にしたもの（例として、ポリエチレン（融点115〜135℃）などの燃料１及び硝酸アンモニウム（融点170℃）などの酸化剤２とした場合）を用いて、燃料１と酸化剤２を燃焼させる為に、シャッター５を開け、予め燃料１と酸化剤２の融点以上の温度に加熱（インジェクター１４の溶融用ヒーター１９の加熱用ヒーターで加熱しておく）しておく。
【００１８】
加熱溶融化した燃料２０と加熱溶融化した酸化剤２２を燃焼室１６のインジェクター１４の出口側に押し出し、インジェクター１４出口に設置した燃焼室１６内のロータリー刃１２を回転させて（回転については、次項の尚、書き項参照）、加熱溶融化した燃料２０と酸化剤２２を小さくカットして粒状にし、ロータリー刃１２で粒化した燃料２１と粒化した酸化剤２３を混合攪拌する。
【００１９】
粒化した燃料２１と酸化剤２３を、燃焼室１６内に設置した点火器１５（ヒーターなどの熱源）にて、点火し燃焼させ、高温高圧の燃焼ガスをノズル１７を経てロケット後方に押し出しすることによって、推進力を得る。
【００２０】
エンジンの停止させる場合は、シャッター５を閉じる。また推力を調整するには、インジェクター１４への燃料１、酸化剤２の押し出し量を少なくするか、シャッター５の開口面積を小さくして、燃料１、酸化剤２の燃焼室１６への供給を減少させて、燃焼ガスの発生を減らして推力を減らすことができる。
【００２１】
尚、ロータリー刃１２を回転させるために、例えば予めロータリー刃１２の磁石あるいはロータリー刃１２自身に磁力による吸引力が発生するような鉄系材質を設置し、他方燃焼室１６の外側に設置したローター回転用モーター８に接続された回転用ローター９に磁石あるいはローター自身に磁力による吸引力が発生するような鉄系材質を設置し、ローター駆動用モーター８が回転すると、燃焼室内のロータリー刃１２に磁石あるいはローター自身に磁力による吸引力が発生するような鉄系材質において吸引力が発生し、燃焼室内のロータリー刃１２が回転する。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
固形状あるいは粉体状の酸化剤、燃料をプロペラントとし、インジェクターで溶融化させた後、粒化する為、粒化できるものを燃料、酸化剤にできることで、粒状・固形の燃料、酸化剤をロケットエンジンに用いる用途に適用することができる。
【符号の説明】
【００２３】
1：燃料
2：酸化剤
3：燃料酸化剤送出用モーター
4：燃料酸化剤送出機構
5：シャッター
6：シャッター駆動用モーター
7：シャッター駆動機構
8: ローター回転用モーター
9: 回転用ローター
10: 燃料、酸化剤タンク
11: ロータリー刃回転用磁石
12: ロータリー刃
13: ロータリー刃回転軸
14: インジェクター
15: 点火器
16: 燃焼室
17: ノズル
18: ノズル出口
19: 溶融用ヒーター
20: 加熱溶融化した燃料
21: 粒化した燃料
22: 加熱溶融化した酸化剤
23: 粒化した酸化剤
24: 燃料、酸化剤が燃焼した燃焼ガス
25: ノズルから排出された燃焼ガス
26:本エンジンを搭載したロケット
27:本エンジン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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