(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ中央が広々とした円筒状の内表面を備えた胴体を有する準軌道宇宙船におけるハイブリッド式ロケット推進装置であり、酸化剤タンクと固体燃料エンジンの容器とを具備するハイブリッド式ロケット推進装置であって；
前記酸化剤タンクは、スカートによりおおわれた外表面を有していて、そして前記胴体の内表面に挿入可能であって、前記スカート及び前記酸化剤タンクはエラストマーの手段により一体に結合されておりそして前記スカートの外表面は前記胴体の内表面に接着して結合されていて；前記固体燃料エンジンの容器は、前記酸化剤タンクの後方表面に固定されていて、そしてスロットを形成する後方端部とノズルとを有している；ハイブリッド式ロケット推進装置において、
前記容器は、前記酸化剤タンクの後方に片持梁として支えられていて、前記酸化剤タンクは前記エンジンの容器を完全に支持するために十分なサポートを提供している、
ハイブリッド式ロケット推進装置。
【請求項２】
前記エラストマーの手段は、前記スカートを前記酸化剤タンクに結合しているエラストマー系接着剤の層である、請求項１に記載の推進装置。
【請求項３】
前記エラストマー系接着剤が２．５４mm（０．１in）の厚さである、請求項２に記載の推進装置。
【請求項４】
前記酸化剤タンクがエポキシ−グラスファイバー複合材料のインナーライナーを有していて、前記インナーライナーには炭素繊維トウとエポキシマトリックスとの外層が巻きつけられている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の推進装置。
【請求項５】
前記スカートがグラスファイバーである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の推進装置。
【請求項６】
前記酸化剤タンクのインナーライナー及び外層が前方フランジ及び後方フランジ周囲に巻きつけ取り付けられていて、前記前方フランジは前方バルクヘッドに、前記後方フランジは後方バルクヘッドに取り付けられており、両方の前記バルクヘッドが前記酸化剤タンクをシールしている、請求項４又は５に記載の推進装置。
【請求項７】
前記エンジンの容器が取り外し可能な留め具により前記後方バルクヘッドに取り付けられていて、燃焼したエンジンの容器を交換することが可能になっている、請求項６に記載の推進装置。
【請求項８】
前記スカートを前記胴体に接着して結合している前記エラストマーの手段及び接着剤が、前記ハイブリッド式ロケット推進装置を前記胴体に支持する唯一のサポートを形成している、請求項１〜７のいずれか一項に記載の推進装置。
【請求項９】
前記エンジンの容器は前記酸化剤タンクにより完全に支持されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の推進装置。
【請求項１０】
前記ノズルは前記胴体の後方へ延伸している、請求項１〜９のいずれか一項に記載の推進装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はこれに限定するものではないが、例えば翼付きの準軌道宇宙船を推進するために役立つハイブリッド式ロケット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体燃料式ロケット及び液体燃料式ロケットに比較して、ハイブリッド式ロケットエンジンは両タイプの燃料を使用している。すなわち、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）のような流体酸化剤が固体燃料を燃焼するために使用される。酸化剤は加圧タンクに保持されていて、（ＨＴＰＢ、又はヒドロキシルを末端基とするポリブタジエンのような）固体燃料は、酸化剤タンクから後方に延伸している中空で一般に管状の燃焼チャンバーハウジングすなわちエンジンの内壁面に成型されている。パイロットが制御しているバルブが酸化剤をハウジングに導入し、（スパーク式又はフレーム式の）点火装置が燃焼を引き起こすようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、二つの改善をすることである。第一は、ロケットを宇宙船の胴体又は関連する構造体に取り付ける方法を簡単にすることであり；第二は、信頼性と安性を改善するためにリークパスを著しく限定したエンジン構造の一体化である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明におけるハイブリッド式ロケット装置は、エラストマー系接着剤の層により宇宙船の内表面に結合することのできる円筒状中央区画を有している酸化剤タンクを使用することを特徴としている。細長い固体燃料エンジンの容器が、酸化剤タンクの中央の後方表面に機械的に固定されていて、容器はスロット及びノズルで終点となっている。酸化剤タンクを宇宙船に結合するエラストマー系接着剤はロケット装置における唯一のサポートを形成し、かつエンジンの容器のための独立したサポートは必要とされない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
図１は翼付き準軌道宇宙船の胴体１１に取り付けられるハイブリッド式ロケット１０を図示していて、その胴体１１は部分的に断面で図示され、そしてパイロットの区画室１２を有している。ロケット１０の主要コンポーネントは、胴体の内面１７に取り付けられた細長い円筒状中間区画１５を備えた酸化剤タンク１４であって、タンクは後方バルクヘッド（後述する）を有していて、ノズル２０で終点となっている円筒状エンジン１９がバルクヘッドに取り付けられている。図１において、引き込み式着陸装置、宇宙船の翼及び尾翼は判りやすくするために省略されている。
【０００６】
図５に断面で図示する酸化剤タンク１４が、エポキシ−グラスファイバープレプレッグ複合材料製の比較的薄い（例えば２．５４〜３．１７５mm（０．１〜０．１２５in））インナーライナー２２を有している。インナーライナーには、エポキシマトリックスをコーティングした炭素繊維トウの層２３が巻きつけられている。トウ／エポキシ層の厚さは、タンクの円筒状中間区画１５において約６．３５mm（約１／４in）であって、タンクの対向している両端部に向かって約２５．４〜１２．７mm（約１〜１／２in）に徐々に厚くなっており、両端部において、タンクは円筒状の前方フランジ２６及び後方フランジ２７とシール結合されている（図５）。
【０００７】
前方バルクヘッド２９は、前方フランジ２６にシール可能に取り付けられていて、タンクの前方端部を閉じており、そして酸化剤充填用のバルブ付き入口（図示しない）を備えている。同様に、前方に向かって凸な後方バルクヘッド３０は、後方フランジ２７にシール可能に取り付けられていて、タンクの後方端部を閉じている。酸化剤送出バルブ及び点火装置（図示しない）がタンク内において後方バルクヘッドに取り付けられている。
【０００８】
タンクの円筒状中間区画１５が、円筒状スカート３２によりおおわれていて、そのスカート３２は、好適な形状において、約１１層のフレキシブルなグラスファイバー布で作られており、接着された結合層はタンクの長手軸に対して４５°の角度となっている。スカートの内径はタンクの中間区画の外径よりわずかに大きくて、スカートをタンクに結合するためにエラストマー系接着剤（PRC Descoto社製のProseal P 5890が適切である）を（約２．５４mm（約０．１in）の）厚さの層に注入することを可能にしている。
【０００９】
このように結合されたスカート及びタンクは宇宙船１１の胴体の円筒状の係合用内表面３４にすべりばめされ、タンク及びスカートを胴体に取り付けるために接着剤を（約０．５０８mm（約０．０２in））の薄い層に注入することを可能にしている。Hysol 9396のような接着剤が適切なものである。タンク−スカート及びスカート−胴体の結合は、宇宙船における唯一のロケット１０用サポートである。
【００１０】
図４は、エンジン１９と酸化剤タンクの後方フランジ２７及びバルクヘッド３０と剛な接続部分の部分断面図である。エンジンの容器３６は、約２．５４mm（約０．１in）の厚さのシリコンフェノール樹脂製インナーライナー３７と、約７．６２mm（約０．３in）の厚さの炭素繊維トウの外面ラップ３８とを有している。固体燃料３９は容器の中で容器の中心線周囲開口部分に成型されている。圧縮成形されたヘッドの断熱材４０が固体燃料の上方に形成されていて、バルクヘッド３０の後方端部の係合用湾曲部に沿って前方に凸な前方端部４１を有している。容器３６の前方端部は、三角形断面の鋼製円筒状ウェッジ４３に対して着座するべく外向きに広がっていて、ウェッジ４３はＯリングシール４５を備えた前方表面４４を有しており、そのＯリングシール４５はバルクヘッド３０における外向きに延伸した円筒状フランジ４６に接触して着座されている。
【００１１】
アルミ製把持リング５０は、エンジンの容器の前方端部をおおって係合されるようになっている前方かつ外向きにテーパの付いた内表面５１を有していて、フランジ４６の後方表面に接触するようになっている。ねじ山付きの多数の留め具５２がリング５０、フランジ４６そしてフランジ２７とにおける一致した開口部を貫通してナット５３に延伸していて、これらのコンポーネントを一体に締め付けるようになっており、従ってエンジンの容器をタンクに固定的に取り付けている。さらに、Ｏリングシール５４が、後方バルクヘッドと一体に形成された、フランジ４６及び前方に延伸しているリング５５とに着座されている。円筒状の多孔管５６がリング５５に取り付けられ、そして酸化剤タンク内で前方に延伸していて、バックルを提供している。
【００１２】
酸化剤タンクは、約４．８３MPa（約７００psi）に加圧された亜酸化窒素を充填されていて、その圧力において酸化剤は液体である。加圧されたタンクの外向きの膨張は少なくともその一部分がタンクのスカートを胴体に結合するエラストマー系接着剤の厚い層により吸収され、そしてこの接着剤の層はエンジンの振動を吸収し減衰している。
【００１３】
円筒状中間区画１５は別として、酸化剤タンクはほぼ球形に近づいてゆき、その球形はエンジンの燃焼により作用される荷重を支持するのに十分な強度の圧力容器を提供している。この強度は、エンジンをタンクの後方端部から離れて、かつ胴体からのさらなるサポートなしに片持梁として支えることを可能にしている。この単一の接続部分は、エンジンの交換（通常単一で使用するコンポーネント）、長さの異なるエンジンの収容そして起こり得るリークパス数の低減を容易なものとしている。タンク／胴体の強固な取り付け部分がロケット装置全体を支持しているので、エンジンのサポートには余計な重量は作用しない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、翼付き宇宙船（断面で図示）に取り付けられるハイブリッド式ロケットの側面図である。
【図２】図２は、ロケットのコンポーネントの分解図である。
【図３】図３は、ロケットの固体燃料エンジンの容器の前方端部の斜視図である。
【図４】図４は、エンジンの容器と酸化剤タンクとの接続部分の部分断面図である。
【図５】図５は、酸化剤タンクの部分断面図である。
【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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