(57)【要約】スラスターノズル（２４）は、のど部（２８）と、のど部と一体のノズル端部（３０）とを含む。ノズル端部は、複数の周方向に配置されたノズル形状部またはコネクター（３４）を有する外壁（３２）を含む。ブレース（２６）が、スラスターノズルの周りに少なくとも部分的に配置でき、スラスターノズルとブレースの間の相対移動を制限するようにノズル形状部と嵌まり合うことができる。ブレースは、飛行体の飛行体本体（２２）に取り付けることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
のど部と、
のど部と一体のノズル端部と、
を備え、ノズル端部が、複数の周方向に配置されたノズル形状部を有する外壁を含むことを特徴とするスラスターノズル。
【請求項２】
ノズル形状部が、外壁から突き出ていることを特徴とする請求項１記載のスラスターノズル。
【請求項３】
ノズル形状部が、外壁に沿って共通の軸線方向位置に配置されることを特徴とする請求項１記載のスラスターノズル。
【請求項４】
ノズル形状部が、外壁に沿ってずれた軸線方向位置に配置されることを特徴とする請求項１記載のスラスターノズル。
【請求項５】
１つまたは複数のノズル形状部が、ノズル端部の軸線方向縁部から軸線方向に偏位していることを特徴とする請求項１記載のスラスターノズル。
【請求項６】
ノズル端部が、のど部から広がっていることを特徴とする請求項１記載のスラスターノズル。
【請求項７】
ノズル端部の反対側でのど部に取り付けられた燃焼室、噴射器または触媒床のうちの少なくとも１つをさらに備えることを特徴とする請求項１記載のスラスターノズル。
【請求項８】
飛行体本体と、
スラスターノズルと、
を備え、スラスターノズルが、
複数の周方向に配置された形状部と、
飛行体本体に取り付けられたブレースと、
を含み、ブレースは、スラスターノズルの周りに少なくとも部分的に配置され、ブレースは、スラスターノズルの形状部に対応するブレース形状部を有することを特徴とする飛行体。
【請求項９】
ブレース形状部が、スラスターノズルの形状部と嵌まり合うことを特徴とする請求項８記載の飛行体。
【請求項１０】
ブレース形状部が、コネクタであり、ブレースのコネクタのそれぞれが、スラスターノズルの形状部の対応する１つと、それぞれさねはぎで嵌まり合うことを特徴とする請求項８記載の飛行体。
【請求項１１】
さねはぎが、先端部を有する舌部と、底部を有する溝部と、先端部と底部との間の熱膨張間隙とを含むことを特徴とする請求項１０記載の飛行体。
【請求項１２】
ブレース形状部が、ブレースコネクタであり、ブレースコネクタのそれぞれが、ノズル形状部の１つと、それぞれ可撓性継手で嵌まり合い、可撓性継手が、ノズル端部とブレースの間の軸線方向の相対移動を許容し、ノズル端部とブレースの間の軸線方向外の相対移動を停止させることを特徴とする請求項８記載の飛行体。
【請求項１３】
ノズル形状部が、外壁に沿って共通の軸線方向位置に配置されることを特徴とする請求項８記載の飛行体。
【請求項１４】
ノズル形状部が、外壁に沿ってずれた軸線方向位置に配置されることを特徴とする請求項８記載の飛行体。
【請求項１５】
１つまたは複数のノズル形状部が、ノズル端部の軸線方向縁部から軸線方向に偏位していることを特徴とする請求項８記載の飛行体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、スラスターノズルおよびスラスターノズルを備えた飛行体に関する。
【０００２】
（関連出願の相互参照）
本開示は、２０１５年３月１５日に出願された出願番号第６２／１３３，４０６号の米国仮特許出願に対して優先権を主張する。
【背景技術】
【０００３】
打上げロケットまたは宇宙船などの飛行体は、１つまたは複数のスラスターを含むことができる。そのような各スラスターは、燃焼または分解室と、燃焼または分解室から燃焼または分解生成物を受け取るように取り付けられたノズルとを含むことができる。ノズルは一般に、燃焼室に相対的に細いのど部と、下流ベル形出口部とを含む。スラスターは一般に、ノズルと燃焼または分解室とが自由に振動しかつ熱的に膨張／収縮できるように端部から片持ち梁のようにノズルの反対側で燃焼または分解室に取り付けられた構造に取り付けられる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示の実施例によるスラスターノズルは、のど部と、のど部と一体のノズル端部とを含む。ノズル端部は、複数の周方向に配置されたノズル形状部を有する外壁を含む。
【０００５】
上記の実施例のいくつかのさらなる実施例において、ノズル形状部は、外壁から突き出ている。
【０００６】
上記の実施例のいくつかのさらなる実施例において、ノズル形状部は、外壁に沿って共通の軸線方向位置に配置される。
【０００７】
上記の実施例のいくつかのさらなる実施例において、ノズル形状部は、外壁に沿ってずれた軸線方向位置に配置される。
【０００８】
上記の実施例のいくつかのさらなる実施例において、１つまたは複数のノズル形状部は、ノズル端部の軸線方向縁部から軸線方向に偏位している。
【０００９】
上記の実施例のいくつかのさらなる実施例において、ノズル端部は、のど部から広がっている。
【００１０】
上記の実施例のいくつかのさらなる実施例において、ノズル端部の反対側でのど部に取り付けられた燃焼室、噴射器または触媒床のうちの少なくとも１つがある。
【００１１】
本開示の実施例による飛行体は、飛行体本体を含む。スラスターノズルが、複数の周方向に配置された形状部を有する壁部と、飛行体本体に取り付けられたブレースとを含み、ブレースは、スラスターノズルの周りに少なくとも部分的に配置される。ブレースは、スラスターノズルの形状部に対応するブレース形状部を有する。
【００１２】
上記の実施例のいくつかのさらなる実施例において、ブレース形状部は、スラスターノズルの形状部と嵌まり合う。
【００１３】
上記の実施例のいくつかのさらなる実施例において、ブレース形状部は、コネクタであり、ブレースのコネクタのそれぞれは、スラスターノズルの形状部の対応する１つと、それぞれさねはぎで嵌まり合う。
【００１４】
上記の実施例のいくつかのさらなる実施例において、さねはぎは、先端部を有する舌部と、底部を有する溝部と、先端部と底部との間の熱膨張間隙とを含む。
【００１５】
上記の実施例のいくつかのさらなる実施例において、ブレース形状部は、ブレースコネクタであり、ブレースコネクタのそれぞれは、ノズル形状部の１つと、それぞれ可撓性継手で嵌まり合う。可撓性継手は、ノズル端部とブレースの間の軸線方向の相対移動を許容し、ノズル端部とブレースの間の軸線方向外の相対移動を停止させる。
【００１６】
上記の実施例のいくつかのさらなる実施例において、ノズル形状部は、外壁に沿って共通の軸線方向位置に配置される。
【００１７】
上記の実施例のいくつかのさらなる実施例において、ノズル形状部は、外壁に沿ってずれた軸線方向位置に配置される。
【００１８】
上記の実施例のいくつかのさらなる実施例において、１つまたは複数のノズル形状部が、ノズル端部の軸線方向縁部から軸線方向に偏位している。
【００１９】
本開示のさまざまな形状部および利点は、以下の詳細な説明から当業者には明らかになるであろう。詳細な説明に付随する図面は、以下のように簡単に説明できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】スラスターノズルと、ノズルを強化するブレースとを有する実施例の飛行体を示す図。
【図２】スラスターノズルおよびブレースの独立した図を示す。
【図３】スラスターノズルおよびブレースの軸線方向の図を示す。
【図４】ノズル形状部が軸線方向縁部から軸線方向に偏位している、スラスターノズルの別の実施例を示す図。
【図５】ノズル形状部が軸線方向にずれている、スラスターノズルの別の実施例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、実施例の飛行体２０を概略的に示す。飛行体２０は、限定される訳ではないが、打上げロケットまたは宇宙船とすることができる。飛行体２０は、飛行体本体２２と、スラスターノズル２４と、飛行体本体２２に取り付けられ、スラスターノズル２４の周りに少なくとも部分的に配置されたブレース２６とを含む。限定される訳ではないが、ブレース２６は、留め金具および／または締結具などの１つまたは複数の剛性取付具を介して、図示するような飛行体本体２２の軸線方向端部またはノズル出口の間の任意の場所で飛行体本体２２に取り付けることができる。さらに詳細に説明するように、ブレース２６は、少なくとも１つの方向にスラスターノズル２４の移動を停止させるが、少なくとも１つの別の方向への移動を許容することで、スラスターノズル２４を可撓的に強化する。
【００２２】
図２は、中心軸線Ａ周りに概略配置されているスラスターノズル２４およびブレース２６の独立した図を示し、図３は、スラスターノズル２４およびブレース２６の軸線方向の図を示す。スラスターノズル２４は、のど部２８と、のど部２８と一体のノズル端部３０とを含む。例えば、のど部２８とノズル端部とは共に一体式の本体である。のど部２８は、スラスターノズル２４を通して最小の流れ面積を含み、ノズル端部３０は、のど部２８から径方向外側へ広がっている。ロケットスラスターノズル２４はさらに、ノズル端部３０の反対側でのど部２８に取り付けられた、概略３１で示される、固形燃料モーター、および／または、燃焼室、および／または、噴射器、および／または触媒床を含むことができる。
【００２３】
ノズル端部３０は、複数の周方向に配置されたノズル形状部またはコネクター３４を有する外壁３２を含む。ブレース２６は、ノズル形状部３４と、それぞれ可撓性継手３６で嵌まり合う。この点で、ブレース２６は、ノズル形状部３４と、可撓性継手３６で嵌まり合う複数のブレースコネクターまたは形状部３８を含む。
【００２４】
この実施例において、可撓性継手３６は、さねはぎである。ここで、ノズル形状部３４は、舌部であり、ブレース形状部３８は、溝部である。舌部は、限定される訳ではないが、隆起、フィン、凸状リブ、凹状リブ、または他の形状とすることができる。舌部は、ノズル端部３０とブレース２６の間の相対移動を選択的に制限するように、溝部と嵌合する。例えば、図３に示すように、各ブレース形状部３８は、互いに離間した壁部３８ａ／３８ｂを含み、離間した壁部３８ａ／３８ｂは、それらの間に、溝底部３８ｃを有する溝部を画成する。各舌部は、溝部の対応する１つの中に延在する。舌部と溝部の間の係合は、スラスターノズル２４とブレース２６の間の軸線方向外の移動を停止させるように、しかしながら、スラスターノズル２４とブレース２６の間の軸線方向の相対移動を許容するように機能する。例えば、舌部は、溝部内で軸線方向に沿って摺動可能であるが、壁部３８ａ／３８ｂは、周方向および／または径方向（例えば、曲げ移動）への軸線方向外の移動を停止させる。
【００２５】
この実施例において、舌部の先端部３４ａと溝部の底部３８ｃとの間に熱膨張間隙Ｇも存在する。熱膨張間隙によって、ノズル端部３０は、異なる率で膨張／収縮し得るブレース２６による制限なしに、径方向に熱膨張／収縮することができる。
【００２６】
図示した実施例において、ノズル端部３０は、周方向に均一に離間した４つのノズル形状部３４を含む。理解できるように、本開示を考慮するならば、ノズル端部３０は、より少ないノズル形状部３４（例えば、少なくとも２つのノズル形状部３４）またはさらなるノズル形状部３４（例えば、５、６、８、または１０個のノズル形状部３４）を含むことができるであろう。
【００２７】
ノズル形状部３４は、外壁３２に沿って共通の軸線方向位置に配置される。例えば、ノズル形状部３４は、共通の形状を有し、共通の形状のある与えられた共通の位置（例えば、軸線面）が、共通の軸線方向位置に配置される。図示のこの実施例において、ノズル形状部３４はまた、ノズル端部３０の軸線方向縁部３０ａに配置される。しかしながら、ノズル形状部３４は代替として、ノズル端部３０の軸線方向縁部３０ａから軸線方向に偏位していることがあり得るであろう。図４に、そのような実施例の１つを示す。この実施例において、ノズル端部３０は、傾斜形態の軸線方向縁部３０ａを含み、これはまた、一体型のスカーフと呼ぶこともできる。ノズル形状部３４の少なくとも１つは、４０に示すように、軸線方向縁部３０ａから軸線方向に偏位している。
【００２８】
図５のさらなる実施例に示すように、ノズル形状部３４は、４２に示すように、外壁３２に沿ってずれた軸線方向位置に配置される。即ち、１つまたは複数のノズル形状部３４は、１つまたは複数の他のノズル形状部３４より軸線方向縁部３０ａの近くに配置される。同様に、ブレース形状部３８は、ノズル形状部３４の配置に依存して、共通の軸線方向位置、または、ずれた軸線方向位置に配置されるであろう。
【００２９】
ノズル形状部３４およびブレース形状部３８の大きさおよび形状は、飛行体２０の作動中に可撓性継手３６に掛かる予想荷重に基づいて選択できる。この点で、ノズル形状部３４およびブレース形状部３８の幅(周方向)および突出長さの両方とも、より大きいかまたはより小さい方の予想荷重に適応するように選択できる。さらに、ノズル形状部３４は本明細書で舌部として説明し、ブレース形状部３８は本明細書で溝部として説明するが、ノズル形状部３４は代替として、溝部として設けることができ、ブレース形状部３８は代替として舌部として設けることができるであろう。さらに、可撓性継手３６は、さねはぎに限定されない。特に、軸線方向の移動を許容するが、径方向および周方向の移動を停止させる、他の種類の継手が代替として使用できるであろう。
【００３０】
ブレース２６は、スラスターノズル２４を構造的に強化するように機能する。片持ち梁式のノズルは一般に、飛行体およびスラスターの作動中の機械的荷重、熱、衝撃、および振動に起因して自由にねじれかつ曲がることができるが、本明細書のブレース２６は、特にノズル端部３０でまたはその近くで、スラスターノズル２４の軸線方向外の移動を停止させるように機能する。従って、スラスターノズル２４およびブレース２６は、複数の使用の可能性を含め、飛行体２０の構造上の可能性を増大させることもできる、増大した耐久性を提供する。さらに、スラスターノズル２４が触媒床を使用する場合、スラスターノズル２４の移動の低減によって、触媒の摩損を低減することもできる。
【００３１】
例示した実施例に形状部の組み合わせを示したが、本開示のさまざまな実施例の利益を実現するためにそれらの全てを組み合わせる必要はない。即ち、本開示の実施例により設計したシステムは、図面のいずれか１つに示した形状部の全て、または、図面に概略示した部分の全てを必ずしも含む必要はない。さらに、１つの例示的な実施例の選択した形状部を、他の例示的な実施例の選択した形状部と組み合わせることができる。
【００３２】
上記の説明は、本質的に限定ではなく例示である。開示した実施例に対する、本開示から必ずしも逸脱しない変更および修正は、当業者には明らかとなり得る。本開示に与えられる法的保護範囲は、以下の請求項を検討することによって決定できるだけである。
【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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【国際調査報告】
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