(57)【要約】  本発明は、ロケットエンジンの分野、特に、第一液体推進剤を入れるのに適する第一タンク１１と、第二液体推進剤を入れるのに適する第二タンク１２と、第一タンク１１内より実質的に高い前記第二タンク１２内の圧力を維持するように形成された加圧装置６０と、タービン３３と第一ポンプ３１と第二ポンプ３２とを具備する単一軸ターボポンプ３０とを具備する推進部組立体１０に関する。タービン３３は、再生熱交換器４４を通過した後に第一液体推進剤の膨張によって作動させられ、単一軸ターボポンプ３０の単一の回転軸３４を介して、それぞれが前記第一液体推進剤及び第二液体推進剤を推進室４０へ圧送する第一ポンプ３１及び第二ポンプ３２を駆動するように作動する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一液体推進剤を入れるのに適する第一タンク（１１）と、
第二液体推進剤を入れるのに適する第二タンク（１２）と、
前記第一タンク（１１）内より実質的に高い前記第二タンク（１２）内の圧力を維持するように形成された加圧装置（６０）と、
前記第一液体推進剤及び前記第二液体推進剤の混合物の燃焼及び膨張によって推力を発生するのに適する推進室（４０）と、
前記第一液体推進剤を前記推進室へ供給するために前記第一タンク（１１）を前記推進室（４０）へ接続して、前記推進室（４０）から到来する熱で前記第一液体推進剤を加熱するようの配置された再生熱交換器（４４）を含有する第一供給回路（２１）と、
前記第二液体推進剤を前記推進室へ供給するために前記第二タンク（１２）を前記推進室（４０）へ接続する第二供給回路（２２）と、
タービン（３３）と、第一ポンプ（３１）と、第二ポンプ（３２）と、を具備する単一軸ターボポンプ（３０）と、
を少なくとも具備する推進部組立体（１０）であって、
前記第一ポンプ（３１）及び前記第二ポンプ（３２）は、単一の回転軸（３４）による作動のために、前記タービン（３３）に機械的に接続され、前記第一ポンプ（３１）は、前記第一供給回路（２１）が前記再生熱交換器（４４）から上流側において自身を通過するようにし、前記第二ポンプ（３２）は、前記第二供給回路（２２）が自身を通過するようにし、前記タービン（３３）は、前記第一供給回路（２１）が前記再生熱交換器（４４）から下流側において自身を通過するようにする推進部組立体（１０）。
【請求項２】
前記タービン（３３）は、前記第一供給回路（３１）が前記再生熱交換器（４４）と前記推進室（４０）との間において自身を通過するようにする請求項１に記載の推進部組立体（１０）。
【請求項３】
前記タービン（３３）は、前記第一供給回路（２１）の分岐接続部（２１ｂ）が前記再生熱交換器（４４）の少なくとも一部から下流側において自身を通過するようにし、前記分岐接続部（２１ｂ）は、前記推進室（４０）へ通じていない請求項１に記載の推進部組立体（１０）。
【請求項４】
前記第一タンク（１１）は、少なくとも２ＭＰａ、特に少なくとも３ＭＰａの内圧を維持するのに適している請求項１〜３のいずれか一項に記載の推進部組立体（１０）。
【請求項５】
前記タービン（３３）は、前記第一ポンプ（３１）と前記第二ポンプ（３２）との間に設置される請求項１〜４のいずれか一項に記載の推進部組立体（１０）。
【請求項６】
前記第一ポンプ（３１）及び前記第二ポンプ（３２）は、前記回転軸（３４）を支持するベアリング（３５，３６）に関して片持ちとされる請求項５に記載の推進部組立体（１０）。
【請求項７】
前記タービン（３３）は軸流タービンである請求項１〜６のいずれか一項に記載の推進部組立体（１０）。
【請求項８】
前記第一ポンプ（３１）は渦流ポンプであり、前記第二ポンプ（３２）は軸流ポンプである請求項１〜７のいずれか一項に記載の推進部組立体（１０）。
【請求項９】
前記第二タンク（１２）は、少なくとも部分的に、複合材料から形成される請求項１〜８のいずれか一項に記載の推進部組立体（１０）。
【請求項１０】
前記第二タンク（１２）は巻き付け複合材構造を具備する請求項９に記載の推進部組立体（１０）。
【請求項１１】
前記第一液体推進剤及び第二液体推進剤の中の少なくとも一方は極低温推進剤である請求項１〜１０のいずれか一項に記載の推進部組立体（１０）。
【請求項１２】
前記第一液体推進剤は液体水素である請求項１１に記載の推進部組立体（１０）。
【請求項１３】
前記第二液体推進剤は液体酸素である請求項１１又は１２に記載の推進部組立体（１０）。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の推進部組立体（１０）を含有する宇宙飛行体（１）。
【請求項１５】
推進部組立体の推進室（４０）へ液体推進剤を供給するための供給方法において、
第一液体推進剤の流れは、第一供給回路（２１）を介して第一タンク（１１）から抜き出され、前記第一液体推進剤の前記流れは、最初に、単一軸ターボポンプ（３０）の第一ポンプ（３１）によって送り出され、前記推進室（４０）から到来する熱で再生熱交換器（４４）において加熱され、次いで、前記単一軸ターボポンプ（３０）の前記第一ポンプ（３１）及び第二ポンプ（３２）へタービン（３３）を接続する単一の回転軸（３４）を介して前記単一軸ターボポンプ（３０）の前記第一ポンプ（３１）及び前記第二ポンプ（３２）を駆動するために、前記単一軸ターボポンプ（３０）の前記タービン（３３）において膨張させられ、
第二液体推進剤の流れは、第二タンク（１２）から抜き出され、前記第二液体推進剤は、前記第一タンク（１１）内の前記第一液体推進剤の圧力より実質的に高い圧力を加圧装置（６０）によって維持され、前記第二液体推進剤の前記流れは、第二供給回路（２２）を通過し、前記推進室（４０）へ注入される以前に前記第二ポンプ（３２）によって送り出される供給方法。
【請求項１６】
前記第一液体推進剤は、前記タービン（３３）における不完全な膨張後に前記推進室（４０）へ注入される請求項１５に記載の供給方法。
【請求項１７】
前記第一液体推進剤の前記流れの第一部分は、前記タービン（３３）において膨張させられるために、前記再生熱交換器（４４）の少なくとも一部から下流側の前記第一供給回路（２１）の分岐接続部（２１ｂ）を介して取り除かれ、一方、前記第一液体推進剤の前記流れの第二部分は、前記推進室（４０）へ注入される請求項１５に記載の供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体推進剤ロケットエンジンの分野に関する。用語「液体推進剤ロケットエンジン」は、第一液体推進剤を入れるのに適する第一タンクと、第二液体推進剤を入れるのに適する第二タンクと、前述の推進剤の混合物の燃焼及び膨張によって推力を発生するのに適する推進室と、を具備する推進部組立体を意味するように、本背景において使用される。
【背景技術】
【０００２】
このような推進部組立体によってもたらされる推力を最大化するために、可能な限り高く推進室内に存在する圧力を増大することが適切である。このような高圧にもかかわらずに推進室へ供給し続けることを可能とするために、推進剤は、さらに高い圧力で注入されることが必要である。このための様々な最新技術が知られている。
【０００３】
提案されている第一の手段は、推進剤を入れるタンクを加圧することを包含する。それでも、この取り組みは、推進室内で達することができる最大圧力、こうして、反動エンジンの比推力に厳しい制限をかける。その結果として、より高い比推力を得るために、供給ポンプを使用することが当たり前となっている。様々な手段が、このようなポンプを作動するために提案されており、最も一般的には、ポンプが少なくとも一つのタービンによって駆動されることである。このようなターボポンプにおいて、タービンは、それ自身、幾つかの異なる方法で作動されても良い。例えば、タービンは、気体発生器によって発生される燃焼気体によって作動されても良い。それでも、いわゆる「エキスパンダサイクル」ロケットエンジンにおいて、タービンは、推進室内で発生される熱によって加熱される熱交換器を通過した後の推進剤の一つによって作動させられる。こうして、この伝熱は、同時に、推進室の壁を冷却して少なくとも一つの供給ポンプを作動することに寄与することができる。
【０００４】
エキスパンダサイクルロケットエンジンは、気体発生器を含有するエンジンより技術的に簡単とすることができるけれども、それでも、相変わらず比較的複雑であり、それにより、推進室が単にタンクを加圧することによって推進剤を供給されるロケットエンジンに比較して、価格及びさらに故障の危険の両方が増大する。特に、推進剤が異なる濃度であるときには、これは、様々な推進剤のために同じ速度で回転するポンプの使用を妨げることがある。その結果として、様々な推進剤のために別々のターボポンプを使用するか、又は、少なくとも、異なる速度で回転することができる軸を有するターボポンプを使用することが必要となる。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、これらの欠点を改善することを目的とする。特に、本発明は、かなり簡単で軽量である推進剤供給系を備えて高い比推力に達することを可能とする推進部組立体を提案することを探る。少なくとも一つの実施形態において、推進部組立体は、第一タンクと、第二タンクと、推進室と、を具備し、第一タンクは第一液体推進剤を入れるのに適しており、第二タンクは第二推進剤を入れるのに適しており、推進室は前述の推進剤の混合物の燃焼及び膨張によって推力を発生するのに適している。加えて、推進部組立体は、さらに、推進剤を推進室へ供給するために、第一及び第二タンクを推進室へ接続する第一及び第二供給回路をそれぞれ有する。第一推進剤回路は、推進室から到来する熱で前述の第一推進剤を加熱するように配置された再生熱交換器を含有し、推進部組立体は、さらに、タービンと、第一ポンプと、第二ポンプと、を具備するターボポンプを含有する。前述の第一ポンプは、第一供給回路が前述の再生熱交換器から上流側において自身を通過するようにする。前述の第二ポンプは、第二供給回路が自身を通過するようにする。前述のタービンは、第一供給回路が前述の再生熱交換器から下流側において自身を通過するようにする。この推進部組立体は、こうして、第一推進剤が熱交換器を通過することによって加熱された後に、ターボポンプが第一推進剤を膨張させることによって作動させられるエキスパンダサイクルロケットエンジンを構成する。
【０００６】
少なくともこの実施形態において、前述の目的は、第二タンクが第二推進剤を入れるのに適しており、推進部組立体が、さらに、第一タンク内の圧力よりかなり高い第二タンク内の圧力を維持するように形成された加圧装置を含有し、ターボポンプが単一軸ターボポンプであり、第一及び第二ポンプが、両方とも単一の回転軸によってタービンに接続されて、達成される。特に、加圧装置は、恐らく、少なくとも２メガパスカル（ＭＰａ）、特に少なくとも３ＭＰａの第二タンク内の圧力を維持するように形成されるであろう。第二ポンプは、第二タンクの内圧が強制供給され、それにより、第二ポンプを介して伝えられることが必要な力を低減するために、第二推進剤が第一推進剤の濃度より実質的に高い濃度を呈するにもかかわらず、第二タンクの圧力は、第一及び第二ポンプが同じ速度で回転する単一軸ターボポンプを使用することを可能とする。
【０００７】
タービンは、第一供給回路が前述の再生熱交換器と前述の推進室との間において自身を通過するようにしても良い。こうして、作動において、第一推進剤は、タービンでの不完全な膨張後に推進室へ注入される。
【０００８】
それでも、前述のタービンは、選択的に、第一供給回路の分岐接続部が前述の再生熱交換器の少なくとも一部から下流側において自身を通過するようにしても良く、前述の分岐接続部は、推進室へ通じていない。こうして、この別の変更において、第一推進剤の流れの一部だけが、タービンを作動するために使用される。それでも、分岐接続部は推進室へ通じていないために、タービンを通るこの分岐流の膨張はより完全となることができ、それにより、第一推進剤の流れの全てが使用されるときと実質的に同じ力が得られることを可能とする。
【０００９】
特に、両方のポンプのためのそれらの効率にとって有効な軸線方向供給を容易にするために、タービンは、第一ポンプと第二ポンプとの間に設置されても良い。特に、第一ポンプ及び第二ポンプは、回転軸を支持するベアリングに関して片持ちとされても良い。
【００１０】
特に、タービンによって占領される空間を制限して、タービンが二つのポンプと一体化することを容易にするために、前述のタービンは、特に、軸流タービンであっても良い。さらに、ポンプの効率を最大化するために、第一及び第二ポンプの少なくとも一方は、渦流ポンプであっても良い。
【００１１】
第二タンクの構造のための新素材の使用は、その内圧に耐えるのに必要な追加重量を最少化することを可能とする。特に、前述の第二タンクは、少なくとも部分的に、複合材料から形成されても良く、特に、第二タンクは、巻き付け複合材構造を具備しても良い。本背景において、用語「複合材料」は、混和性でない二つの別個の成分を有する材料を意味するのに使用される。特に、有機母体複合材料が引用されても良く、これは、有機、大体において重合体である母体に埋設されるガラス繊維、炭素繊維、及び、有機繊維の少なくとも一つのような繊維を有する繊維によって強化される。一般的に、巻き付け複合材構造は、固体中心部回りに液体状態の熱硬化性樹脂又は熱可塑性物質が含浸したこのような繊維を巻き付けることによって形成される中空構造であり、固体中心部は、それ自身中空であり、又は、含浸繊維が巻き付けられて母体が固体化された後に、破壊されるか、又は、巻き付け複合材構造から引き抜かれるのに適している。
【００１２】
推進剤のための高いエネルギ密度を得るために、前述の液体推進剤の少なくとも一つは、極低温推進剤であっても良い。本背景において、用語「極低温推進剤」は、１２０ケルビン（Ｋ）（−１５３°Ｃ）より低い温度で液体のままである推進剤を意味するのに使用される。特に、前述の第一液体推進剤は液体水素であっても良く、前述の液体第二推進剤は液体酸素であっても良い。
【００１３】
本発明は、さらに、前述の推進部組立体を含有する宇宙飛行体に関する。この背景において、用語「宇宙飛行体」は、例として、宇宙ランチャ及びそれらの個々の段部を網羅するように、広義に理解されるべきである。
【００１４】
最後に、本発明は、さらに、推進部組立体の推進室へ液体推進剤を供給するための供給方法に関し、ここで、第一液体推進剤の流れは、第一供給回路を介して第一タンクから抜き出され、この流れは、最初に、単一軸ターボポンプの第一ポンプによって送り出され、推進室から到来する熱で再生熱交換器において加熱され、次いで、単一軸ターボポンプの両方のポンプへタービンを接続する単一の回転軸を介して単一軸ターボポンプの前述の第一ポンプ及び第二ポンプを駆動するために、前述の単一軸ターボポンプのタービンにおいて膨張させられ、第二液体推進剤の流れは、第二タンクから抜き出され、第二液体推進剤は、第一タンク内の第一液体推進剤の圧力より実質的に高い圧力を加圧装置によって維持され、この流れは、第二供給回路を通過し、推進室へ注入される以前に前述の第二ポンプによって送り出される。
【００１５】
この方法において、二つの異なる選択肢では、第一液体推進剤の前述の流れの全てが推進室内へ注入される以前に前述のタービンにおいて膨張させられるか、又は、第一液体推進剤の前述の流れの第一部分が、前述のタービンにおいて膨張させられるために、前述の再生熱交換器の少なくとも一部から下流側の第一供給回路の分岐接続部を介して取り除かれ、一方、第一液体推進剤の前述の流れの第二部分は、推進室へ注入される。
【００１６】
非限定の例として与えられる二つの実施形態の以下の詳細な記述を読むときに、本発明は良く理解されることができ、その利点はより明らかになる。この記述は、以下の添付図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】多段式宇宙ランチャの概略図である。
【図２】本発明の第一実施形態における推進部組立体を示す概略図である。
【図３】本発明の第二実施形態における推進部組立体を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
多段式宇宙ランチャ１が、図１に概略的に示されている。図示されたランチャ１は、三つの連続段部２，３，４と、三つの段部の先に放出可能に固定されるノーズコーン６に覆われた例えば人口衛生のような観測機器５と、を具備する。三つの段部２，３，４のそれぞれは、ロケットエンジン式の推進部組立体を有し、こうして、観測機器５が発射されて軌道に乗ることを可能とする。このために、三つの段部２，３，４の推進部組立体は、連続的に点火され、次の段部の推進部組立体を点火する以前に使い果たした各段部が分離される。
【００１９】
図２は、第一実施形態における推進部組立体１０を示す。この推進部組立体１０は、このような宇宙ランチャのいずれかの段部の一部を、又は、このような宇宙ランチャによって観測機器として発射される宇宙飛行体の一部でさえも形成するかもしれない。図示された推進部組立体１０は、エキスパンダサイクルを有するロケットエンジン、すなわち、液体推進剤及びターボポンプ供給部を有するロケットエンジンであり、ここで、ターボポンプは、推進室によって加熱される再生熱交換器において加熱及び気化させられた後の推進剤の一つの膨張によって作動させられる。
【００２０】
図示された推進部組立体１０は、第一タンク１１と、第二タンク１２と、第三タンク１３と、第一供給回路２１と、第二供給回路２２と、ターボポンプ３０と、推進室４０と、を具備する。第一タンク１１は、例えば、標準大気圧（約０．１ＭＰａ）に近くて良い内圧Ｐ11の液体水素（ＬＨ2）のような第一極低温液体推進剤を入れるのに適する。第二タンク１２は、第二極低温液体推進剤を入れるのに適し、この第二極低温液体推進剤は、例えば、第一タンク１１の内圧Ｐ11より実質的に高い内圧Ｐ12の液体酸素（ＬＯＸ）のような第一推進剤より実質的に高濃度である。例えば、この圧力Ｐ12は、少なくとも２ＭＰａ又はそれどころか少なくとも３ＭＰａであっても良い。第一タンク１１及び第二タンク１２においてこれらの圧力Ｐ11及びＰ12をそれぞれ維持するために、推進部組立体１０は、さらに、弁１４ａを介して第一タンク１１へ及びもう一つの弁１４ｂを介して第二タンク１２へ接続された第三タンク１３を具備する加圧装置６０を有する。第三タンク１３は、例えば気体ヘリウムのような加圧流体を入れるのに適する。その結果として、第三タンク１３は、第二タンク１２の圧力Ｐ12よりさらに高い内圧Ｐ13に耐えるのに適している。
【００２１】
第二タンク１２が、容認できない重量的不利益をこうむることなく、圧力Ｐ12に加圧されることを可能とするために、第二タンクは、複合材料から形成されても良い。特に、第二タンクは、巻き付け複合材構造を有しても良い。この同じ手段は、さらに、第三タンク１３のために使用されても良い。
【００２２】
図示された実施形態において、加圧装置６０は単一のタンク１３を有し、こうして、同じ加圧流体が第一タンク１１及び第二タンク１２の両方のために使用されるけれども、加圧装置６０が、推進剤タンク１１及び１２のそれぞれのために、二つの別々のタンクを有することをもくろむことも可能である。こうして、異なる加圧流体が二つの推進剤タンク１１及び１２のそれぞれに使用されることができる。さらに、少なくとも一つの加圧流体タンクへの選択肢として又はそれに加えて、加圧装置６０は、さらに、推進剤タンク１１及び１２のそれぞれのために、圧力Ｐ１１及びＰ１２を維持するように、同じ推進剤が加熱されて気体状に変化した後にタンク１１，１２内に入れられるようこの推進剤を使用する自己加圧手段（図示せず）を含有することができる。このような自己加圧は、少なくとも推進部組立体１０が作動状態にある期間中において、加圧流体のための要件を低減し、こうして、加圧流体タンク（単数又は複数）の大きさを減少することを可能とする。
【００２３】
ターボポンプ３０は、第一ポンプ３１と、第二ポンプ３２と、単一の共通回転軸３４によって機械的に相互接続されるタービン３３と、を備える単一軸ターボポンプである。タービン３３は、軸流タービンであり、二つのポンプ３１及び３２の間に設置される。ポンプ３１は渦流ポンプであり、一方、ポンプ３２は軸流ポンプであっても良い。回転速度は、ポンプ３１及びタービン３３のために最適化され、軸流ポンプ３２と適合されて、小型ターボポンプ３０がその高い回転速度のために非常に小型であることを可能とする。ポンプ３１及び３２は、回転軸３４を支持するベアリング３５及び３６に関して片持ちとされる。ポンプ３１及び３２の直径より大きな直径のタービン３３、及び、タービン３３に関して外方向に向けられたポンプ３１及び３２への軸線方向の進入の少なくとも一方によって、ターボポンプ３０によって占領される空間を最小化することを可能とし、それにより、推進部組立体１０に一体化することをより容易にする。回転軸３４回りの密閉ガスケット３７，３８は、二つのベアリング３５，３６からタービン３３を分離するように働く。密閉の非常に高い程度を提供するもう一つの遮蔽部材３９が、ターボポンプ３０内での第一推進剤及び第二推進剤の間の接触を回避するように、ベアリングと第二ポンプ３２との間に挿入される。
【００２４】
推進室４０は、二つの推進剤の混合物の燃焼のための燃焼室４１と、反対方向の推力を発生するために、その結果として生じる燃焼気体を膨張させて超音速に加速するためのスロート部４３を備える収束発散ノズル４２と、を具備する。
【００２５】
第一供給回路２１が、第一ポンプ３１、再生熱交換器３４、及び、タービン３３を経由して通ることによって、第一タンク１１を推進室４０へ接続する。第二供給回路２１は、さらに、第一タンク１１と第一ポンプ３１との間、及び、第一ポンプ３１と熱交換器４４との間に、それぞれ位置させられる少なくとも二つの弁２３，２４を有する。推進室４０から第一回路２１を流れる推進剤へ熱を伝達するように働く熱交換器４４は、推進室４０の外壁に、特に、燃焼室４１及びそのスロート部４３回りに組み入れられても良い。このように、熱交換器４４は、推進剤を加熱するだけでなく、外壁を冷却するように働き、こうして、推進室の外壁を損傷する危険を進行することなく、推進室４０内が特に高温度に達することを可能とする。第一ポンプ２１から下流側への直接的な回路２１の小さな分岐接続部２５が、第一推進剤でベアリングを潤滑するために、ベアリング３５及び３６に接続される。
【００２６】
第二供給回路２２は、第二ポンプ３２を経由して通ることによって第二タンク１２を推進室４０へ接続する。この第二供給回路は、さらに、第二タンク１２と第二ポンプ３２との間に位置させられる少なくとも一つの弁２６を有する。
【００２７】
推進部組立体１０の作動を制御するために、弁１４ａ，１４ｂ，２３，２４，２６は、それらを制御するための制御装置５０に接続される。推進部組立体は、さらに、推進部組立体１０の作動についての情報を戻すために、同様に制御装置５０に接続されるセンサ（図示せず）を含有しても良い。
【００２８】
作動において、供給回路２１，２２及びターボポンプ３０が冷却された後に、及び、推進剤が推進室４０に最初に達して点火された後には、推進室４０へ向けて第一タンク１１から流れる第一推進剤は、推進室４０における推進剤の燃焼によってもたらされる熱により熱交換器を通過する際に加熱される。このように加熱される推進剤は、推進剤の不完全な膨張が回転軸３４によって二つのポンプ３１及び３２を駆動することを可能とするタービン３３に達する以前に、液体状態から気体状態へ変化しても良い。この膨張は不完全にすぎず、それにより、タービン３３から下流側の第一推進剤の残存圧力は、第一推進剤が推進室４０内へ注入されることを可能とするのに十分に残っている。第一ポンプ３１は、こうして、第一推進剤の推進室４０への供給を維持し、第一推進剤は、ポンプ３１から上流側の第一タンク１１から抜き取られ続ける。第一タンク内に入れられた加圧流体によって維持されるように第二タンク１２の最初の圧力Ｐ12の第二推進剤は、第二ポンプ３２へ強制供給するように働く、それにより、第二推進剤を推進室４０へ供給し続けるための前述の第二ポンプ３２の必要ポンプ力を相応に低減する。こうして、第一推進剤に比較してより高い第二推進剤の濃度にもかかわらずに、両方のポンプ３１及び３２は、同じ速度で回転することができ、それにより、共通の回転軸３４を備える共通のタービン３３によって駆動されることができる。
【００２９】
前述の第一実施形態において、第一推進剤の主流は、推進室へ注入される以前にタービンで不完全な膨張を被るけれども、特に、もしタービン内での膨張がより完全であるならば、分岐流でタービンを作動することも可能であり、この分岐流は、次いで、もはや推進室内へ注入されることができないことを意味する。こうして、第二実施形態において、図３に示されるように、再生熱交換器４４は、二つの部分４４ａ及び４４ｂを有し、第一供給回路２１は、熱交換器４４の第二部分４４ｂ及びタービン３３を経由して通って、推進室内へ本当に導かれる主分岐部２１ａとは異なって推進室４０へ導かれない熱交換器４４の第一部分４４ａから下流側の分岐接続部２１ｂを含有する。この推進部組立体１０の残りの要素は、第一実施形態のものと類似しており、その結果として、同じ参照番号が与えられる。
【００３０】
この第二実施形態における作動において、第一推進剤の主流は、それが加熱される熱交換器４４の第一部分４４ａを通過した後に、第一供給回路２１の主分岐部２１ａを介して推進室４０へ注入される。それにもかかわらず、第一推進剤の副流は、分岐部分２１ｂを介して取り除かれ、この副流がタービン３３内で膨張する結果としてポンプ３１及び３２を駆動するタービン３３を通過する以前に、そこで過剰に加熱される熱交換器４４の第二部分４４ｂを通過する。膨張させられた後に、副流は、その圧力が十分に高くないために、もはや、推進室４０へ注入されず、例として、副ノズル（図示せず）を介して外へ排出されても良い。
【００３１】
並べると、第一実施形態の推進部組立体は、それでも、第二実施形態の比推力より高い比推力（多分、もし推進剤が液体の水素及び酸素であるならば少なくとも１０秒高い）を得ることができる。加えて、燃焼圧力は、第一実施形態において、例えば７．５ＭＰａから５．５ＭＰａへ向けて低くされても良く、それにより、第二ポンプによって吐出されることが必要な余分な圧力を低減する。たとえもし、第一実施形態の第一ポンプによって吐出されることが必要な余分な圧力がかなり高くても、実質的に、第一推進剤が注入される以前に不完全に膨張されることを可能とするので、もしかすると、より低い燃焼圧力のために相変わらず単一段の渦流ポンプの性能に適合する。
【００３２】
いずれの場合においても、図示された二つの実施形態は、ターボポンプがもっぱら第一推進剤のポンプ作用のために使用されて、第二推進剤はもっぱら第二タンクが加圧される結果として推進室へ注入される類似の推進部組立体に比較して第二タンク内の圧力を低下させることを可能とする。さらに、第一及び第二推進剤タンクが同様な圧力に維持されて、推進剤供給は、二つの別々のターボポンプによって提供される類似の推進部組立体に比較して、これらの実施形態は、図示された両方の実施形態において一つの単一軸ターボポンプが両方の推進剤のポンプ作用のために働くので、作動要素が簡単化されることを可能とする利点を提供する。
【００３３】
本発明は、特定の実施形態を参照して述べられるが、様々な変形及び変更が、特許請求の範囲によって確定されたような本発明の全体範囲を超えることなく、これらの実施形態になされても良いことは明らかである。加えて、述べられた様々な実施形態の個々の特徴は、さらなる実施形態に組み合わされても良い。結果的に、記述及び図面は、限定よりむしろ例示である感覚で考えられるべきである。
【図１】
2017500493.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
2017500493.tif 000006
2017500493.tif 000007
2017500493.tif 000008
2017500493.tif 000009
2017500493.tif 000010
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