(57)【要約】【課題】エロージョンの発生を抑制することができるロケットモータを提供する。【解決手段】円筒形状のモータケース５と、モータケース５の内部に設けられ、モータケース５の軸方向に直交する面で切った断面において、軸心が中空の燃焼流路Ｒとなる円環形状の固体燃料６と、を備え、固体燃料６には、燃焼流路Ｒの内周面から径方向外側に凹んだ軸方向に延在する溝１５が、燃焼流路Ｒの周方向に亘って複数設けられており、複数の溝１５は、周方向において間隔が不定となる不等ピッチになっている。【選択図】図２
2012184722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状のモータケースと、
前記モータケースの内部に設けられ、前記モータケースの軸方向に直交する面で切った断面において、軸心が中空の燃焼流路となる円環形状の固体燃料と、を備え、
前記固体燃料には、前記燃焼流路の内周面から径方向外側に凹んだ軸方向に延在する溝が、前記燃焼流路の周方向に亘って複数設けられており、
前記複数の溝は、周方向において間隔が不定となる不等ピッチになっていることを特徴とするロケットモータ。
【請求項２】
円筒形状のモータケースと、
前記モータケースの内部に設けられ、前記モータケースの軸方向に直交する面で切った断面において、軸心が中空の燃焼流路となる円環形状の固体燃料と、を備え、
前記固体燃料は、前記燃焼流路を流れる燃焼ガスのガス流れ方向の下流側の部位が、ガス流れ方向の上流側の部位に比して、前記固体燃料の内周面に沿って流れる前記燃焼ガスの流れを乱す形状となっていることを特徴とするロケットモータ。
【請求項３】
円筒形状のモータケースと、
前記モータケースの内部に設けられ、前記モータケースの軸方向に直交する面で切った断面において、軸心が中空の燃焼流路となる円環形状の固体燃料と、を備え、
前記固体燃料は、前記燃焼流路を流れる燃焼ガスのガス流れ方向の下流側の部位とガス流れ方向の上流側の部位との間に段部を有し、前記段部を挟んで、下流側の部位における内径が、上流側の部位における内径に比して大きいことを特徴とするロケットモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体燃料を搭載したロケットモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、このようなロケットモータとして、２パルスロケットモータが知られている（例えば、特許文献１参照）。この２パルスロケットモータは、円筒状の圧力容器と、圧力容器の内部に装填された推進薬とを備えている。推進薬は、中空の円筒状に形成されており、推進薬の形状は、中空の円筒状、外面および／または内面が多角形の中空の筒状、中空の円錐状のものとすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２８０９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、推進薬が燃焼すると、燃焼ガスが発生し、発生した燃焼ガスは、推進薬の中空部分である燃焼流路において、燃焼流路の上流側から下流側（排出側）へ向けて流れる。ここで、燃焼ガスは、その一部が、推進薬の内面に沿って流れるが、このとき、内面に沿って流れる燃焼ガスは、周方向を軸とした渦流を形成する。そして、形成された渦流の一部は、燃焼流路の下流側に向かうにつれて、その軸がひだ状に歪む。そして、軸がひだ状に歪んだ渦流は、燃焼流路の内面、すなわち、圧力容器の内面や圧力容器の下流側に設けられたノズルの内面に吹き当てる流れを発生させる。これにより、圧力容器またはノズルの内面は、燃焼ガスが吹き当たることでエロージョンが発生し易い環境となる。
【０００５】
そこで、本発明は、エロージョンの発生を抑制することができるロケットモータを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のロケットモータは、円筒形状のモータケースと、モータケースの内部に設けられ、モータケースの軸方向に直交する面で切った断面において、軸心が中空の燃焼流路となる円環形状の固体燃料と、を備え、固体燃料には、燃焼流路の内周面から径方向外側に凹んだ軸方向に延在する溝が、燃焼流路の周方向に亘って複数設けられており、複数の溝は、周方向において間隔が不定となる不等ピッチになっていることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、固体燃料の内周面に形成された複数の溝を不等ピッチとすることができる。ここで、固体燃料（燃焼流路）の内周面に沿って流れる燃焼ガスは、周方向を軸とした渦流を形成し、形成された渦流の一部は、燃焼流路の下流側に向かう。このとき、周方向を軸とする渦流は、不等ピッチとなった複数の溝により、軸がひだ状に歪むことを阻害される。このため、燃焼流路の内面に吹き当たる径方向外側への流れの発生を抑制することができるため、エロージョンの発生を抑制することができる。なお、複数の溝は、奇数分、形成されることが好ましい。
【０００８】
本発明の他のロケットモータは、円筒形状のモータケースと、モータケースの内部に設けられ、モータケースの軸方向に直交する面で切った断面において、軸心が中空の燃焼流路となる円環形状の固体燃料と、を備え、固体燃料は、燃焼流路を流れる燃焼ガスのガス流れ方向の下流側の部位が、ガス流れ方向の上流側の部位に比して、固体燃料の内周面に沿って流れる燃焼ガスの流れを乱す形状となっていることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、固体燃料の内周面の下流側の部位を、燃焼ガスを乱す形状に形成することができる。ここで、燃焼流路の内周面に沿って流れる燃焼ガスは、周方向を軸とした渦流を形成し、形成された渦流の一部は、燃焼流路の下流側に向かう。このとき、周方向を軸とする渦流は、燃焼ガスを乱す形状に形成された固体燃料の内周面の下流側の部位によってかき乱される。このため、固体燃料の下流側の部位の内周面は、渦流の形成を阻害する。これにより、燃焼流路の内面に吹き当たる径方向外側への流れを発生させることを抑制することができるため、エロージョンの発生を抑制することができる。
【００１０】
本発明の他のロケットモータは、円筒形状のモータケースと、モータケースの内部に設けられ、モータケースの軸方向に直交する面で切った断面において、軸心が中空の燃焼流路となる円環形状の固体燃料と、を備え、固体燃料は、燃焼流路を流れる燃焼ガスのガス流れ方向の下流側の部位とガス流れ方向の上流側の部位との間に段部を有し、段部を挟んで、下流側の部位における内径が、上流側の部位における内径に比して大きいことを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、固体燃料の内周面の下流側の部位を、上流側の部位に比して、径方向外側に大きくすることができる。ここで、燃焼流路の内周面に沿って流れる燃焼ガスは、周方向を軸とした渦流を形成し、形成された渦流の一部は、燃焼流路の上流側の部位から、段部を超えて、燃焼流路の下流側の部位に向かう。このとき、渦流は、段部を超えて径方向外側に遠ざかることで、大きく形成され易くなる。このため、大きく形成された渦流は、その軸がひだ状に歪み難くなる。これにより、燃焼流路の内面に吹き当たる径方向外側への流れを発生させることを抑制することができるため、エロージョンの発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のロケットモータによれば、エロージョンの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施例１のロケットモータを、軸心を通る面で切ったときの断面図である。
【図２】図２は、実施例１のロケットモータを、軸方向に直交する面で切ったときの断面図である。
【図３】図３は、実施例２のロケットモータを、軸心を通る面で切ったときの断面図である。
【図４】図４は、実施例３のロケットモータを、軸心を通る面で切ったときの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付した図面を参照して、本発明に係るロケットモータについて説明する。なお、以下の実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００１５】
実施例１に係るロケットモータは、ブースタ等の飛しょう体に設けられ、推進力を発生させるものであり、燃料としては、例えば、固体燃料が適用されている。以下、図１および図２を参照して、ロケットモータについて説明する。
【００１６】
図１は、実施例１のロケットモータを、軸心を通る面で切ったときの断面図であり、図２は、実施例１のロケットモータを、軸方向に直交する面で切ったときの断面図である。図１に示すように、ロケットモータ１は、外殻となるモータケース５と、モータケース５の内部に設けられた固体燃料６と、モータケース５の上流側に設けられた鏡板７と、鏡板７に取り付けられた点火器８と、モータケース５の下流（排出）側に設けられたノズル９とを備えている。
【００１７】
モータケース５は、円筒形状に形成された圧力容器であり、一方（図１の左側）の端部が上流側端部となっており、他方（図１の右側）の端部が下流側端部となっている。このモータケース５の内部には、固体燃料６が充填されている。
【００１８】
固体燃料６は、円筒形状に形成されており、モータケース５の軸心と同軸上に設けられ、モータケース５の上流側に配置されている。図２に示すように、固体燃料６は、モータケース５の軸方向に直交する面で切った断面が円環形状となっている。そして、固体燃料６は、その軸心が中空の燃焼流路Ｒとなっている。固体燃料６が燃焼することで発生した燃焼ガスは、燃焼流路Ｒの上流側から下流側に向かって流れる。よって、燃焼ガスのガス流れ方向は軸方向となっている。
【００１９】
鏡板７は、円盤形状の蓋体であり、モータケース５の上流側端部を閉止するように、モータケース５の上流側端部に配置されている。点火器８は、鏡板７の軸心に設けられ、モータケース５の内部に形成された燃焼流路Ｒ中の気化した固体燃料６に、着火可能に構成されている。そして、気化した固体燃料６が着火されると、固体燃料６は、燃焼することで燃焼ガスとなり、燃焼ガスは、燃焼流路Ｒを流れ、下流側のノズル９へ向けて排出される。
【００２０】
ノズル９は、燃焼流路Ｒを通った燃焼ガスを排出しており、軸方向の中央部において縮径となるスロート部９ａと、スロート部９ａの下流側から燃焼ガスを排出する噴射口９ｂとを有している。
【００２１】
従って、ロケットモータ１は、点火器８により固体燃料６に着火されると、固体燃料は燃焼し、燃焼ガスとなって燃焼流路Ｒを通過する。燃焼流路Ｒを通過した燃焼ガスは、ノズル９に流入し、スロート部９ａを通過して噴射口９ｂから排出されることで、ロケットモータ１は推進力を得る。
【００２２】
続いて、図２を参照して、固体燃料６について具体的に説明する。固体燃料６の内周面、すなわち、燃焼流路Ｒの内周面には、燃焼流路Ｒの内周面から径方向外側に凹んだ軸方向に延在する溝１５が、燃焼流路Ｒの周方向に亘って複数設けられている。
【００２３】
各溝１５は、軸方向に直交する面で切った断面において矩形状に形成され、その大きさは、溝１５毎に異なっている。つまり、各溝１５は、その径方向における長さ、また、その周方向における幅が異なっている。なお、実施例１において、各溝１５は、断面矩形状に形成したが、断面三角形状に形成してもよく、断面形状は限定されない。
【００２４】
複数の溝１５は、周方向に奇数となる数だけ形成されており、周方向において間隔が不定となる不等ピッチとなっている。つまり、隣り合う溝１５の中心同士の間の距離がそれぞれ異なる長さとなっている。
【００２５】
よって、燃焼ガスの一部は、固体燃料６（燃焼流路Ｒ）の内周面を沿って軸方向に流れるが、このとき、燃焼ガスの一部は、周方向を軸とする渦流を形成する。渦流となった燃焼ガスは、燃焼流路Ｒの下流側に向かうにつれて、渦流の軸がひだ状に歪もうとするが、不等ピッチとなる複数の溝１５は、渦流の軸がひだ状に歪むことを阻害する。
【００２６】
以上のように、実施例１の構成によれば、周方向を軸とした渦流の燃焼ガスは、不等ピッチとなった複数の溝１５により、軸がひだ状に歪むことを阻害される。このため、ロケットモータ１は、モータケース５およびノズル９の内面に吹き当たる径方向外側への流れの発生を抑制することができるため、エロージョンの発生を抑制することができる。
【実施例２】
【００２７】
続いて、図３を参照し、実施例２に係るロケットモータ２０について説明する。図３は、実施例２のロケットモータを、軸心を通る面で切ったときの断面図である。なお、重複した記載を避けるべく、異なる部分についてのみ説明する。実施例２のロケットモータ２０は、固体燃料２１の形状が、実施例１の固体燃料６の形状と異なっている。以下、実施例２の固体燃料２１について説明する。
【００２８】
固体燃料２１は、円筒形状に形成されており、軸方向の上流側における上流側部位２１ａと、軸方向の下流側における下流側部位２１ｂとで構成されている。固体燃料２１は、モータケース５の軸心と同軸上に設けられ、モータケース５の上流側に配置されている。固体燃料２１は、モータケース５の軸方向に直交する面で切った断面が円環形状となっている。そして、固体燃料２１は、その軸心が中空の燃焼流路Ｒとなっている。固体燃料２１が燃焼することで発生した燃焼ガスは、燃焼流路Ｒの上流側から下流側に向かって流れる。よって、燃焼ガスのガス流れ方向は軸方向となっている。
【００２９】
固体燃料２１は、上流側部位２１ａにおける内周面が、軸方向において平坦となる一方で、下流側部位２１ｂにおける内周面が、軸方向において凹凸形状となっている。凹凸形状となる下流側部位２１ｂの内周面は、固体燃料２１の内周面に沿って流れる燃焼ガスの流れを乱す形状となっている。なお、燃焼ガスの流れを乱す形状であれば、どのような凹凸形状でもよく、限定されない。
【００３０】
よって、燃焼ガスの一部は、固体燃料２１（燃焼流路Ｒ）の内周面を沿って軸方向に流れるが、このとき、燃焼ガスの一部は、周方向を軸とする渦流を形成する。渦流となった燃焼ガスは、燃焼流路Ｒの下流側に向かうにつれて、渦流の軸がひだ状に歪もうとするが、下流側部位２１ｂの内周面を通過することで、渦流がかき乱される。このため、渦流は、その形成が阻害されるため、渦流の軸がひだ状に歪むことを抑制することができる。これにより、ロケットモータ２０は、モータケース５およびノズル９の内面に吹き当たる径方向外側への流れの発生を抑制することができるため、エロージョンの発生を抑制することができる。
【実施例３】
【００３１】
続いて、図４を参照し、実施例３に係るロケットモータ３０について説明する。図４は、実施例３のロケットモータを、軸心を通る面で切ったときの断面図である。なお、重複した記載を避けるべく、異なる部分についてのみ説明する。実施例３のロケットモータ３０は、固体燃料３１の形状が、実施例１および２の固体燃料６，２１の形状と異なっている。以下、実施例３の固体燃料３１について説明する。
【００３２】
固体燃料３１は、内部に段部３２を有する円筒形状に形成されており、段部３２を挟んで軸方向の上流側に位置する上流側部位３１ａと、段部３２を挟んで軸方向の下流側に位置する下流側部位３１ｂとで構成されている。固体燃料３１は、段部３２を挟んで、下流側部位３１ｂの内径が、上流側部位３１ａの内径に比して大きくなっている。固体燃料３１は、モータケース５の軸心と同軸上に設けられ、モータケース５の上流側に配置されている。固体燃料３１は、モータケース５の軸方向に直交する面で切った断面が円環形状となっている。そして、固体燃料３１は、その軸心が中空の燃焼流路Ｒとなっている。固体燃料３１が燃焼することで発生した燃焼ガスは、燃焼流路Ｒの上流側から下流側に向かって流れる。よって、燃焼ガスのガス流れ方向は軸方向となっている。
【００３３】
よって、燃焼ガスの一部は、固体燃料３１（燃焼流路Ｒ）の内周面を沿って軸方向に流れるが、このとき、燃焼ガスの一部は、周方向を軸とする渦流を形成する。渦流となった燃焼ガスは、燃焼流路Ｒの下流側に向かうにつれて、渦流の軸がひだ状に歪もうとするが、段部３２を超えて下流側部位３１ｂに向かうと、渦流は、段部３２を超えて径方向外側に遠ざかることで、大きく形成され易くなる。大きく形成された渦流は、その軸がひだ状に歪み難くなる。これにより、ロケットモータ３０は、モータケース５およびノズル９の内面に吹き当たる径方向外側への流れの発生を抑制することができるため、エロージョンの発生を抑制することができる。
【００３４】
なお、実施例１ないし３に係る発明の特徴部分は、適宜、組み合わせ可能であり、例えば、実施例１の構成に、実施例２の構成を組み合わせてもよく、実施例１の構成に、実施例３の構成を組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１  ロケットモータ
５  モータケース
６  固体燃料
７  鏡板
８  点火器
９  ノズル
９ａ  スロート部
９ｂ  噴射口
１５  溝
２０  ロケットモータ（実施例２）
２１  固体燃料（実施例２）
２１ａ  上流側部位（実施例２）
２１ｂ  下流側部位（実施例２）
３０  ロケットモータ（実施例３）
３１  固体燃料（実施例３）
３１ａ  上流側部位（実施例３）
３１ｂ  下流側部位（実施例３）
３２  段部
Ｒ  燃焼流路
【図１】
2012184722.tif 000003
【図２】
2012184722.tif 000004
【図３】
2012184722.tif 000005
【図４】
2012184722.tif 000006