(57)【要約】  本発明は、ロケット推進室と、その製造方法に関する。ロケット推進室１００は燃焼室１２を具備する。燃焼室１２の壁は、第１の推進剤１６が流れる冷却回路１４を有している。本発明によれば、単一部品の熱構造複合材料シェル２４は、該燃焼室１２の外側に向かって設置されており、更に燃焼室１２の下端１２ｅｅを越えて延びる、拡散ノズル２４ｃを具備しており、該熱構造複合材料シェル２４の少なくとも一部は、燃焼室１２及び該熱構造複合材料シェル２４の変形を抑えるための半径方向に強い外側補強シェル２６において覆われており、熱構造複合材料シェル２４及び外側補強シェル２６は、一体型アセンブリ２８を形成しており、該燃焼室１２は、それが、拡散ノズル２４ｃの上部の内側に固定される、当接部７０ｂに支持される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室（１２）を具備するロケット推進室（１００）であって、
前記燃焼室（１２）の壁は、第１の推進剤（１６）が流れる冷却回路（１４）を有しており、
その際、単一部品の熱構造複合材料シェル（２４）は、該燃焼室（１２）の外側に向かって設置されており、更に前記燃焼室（１２）の下端（１２ｅｅ）を越えて延びる、拡散ノズル（２４ｃ）を具備しており、
該熱構造複合材料シェル（２４）の少なくとも一部は、前記燃焼室（１２）及び該熱構造複合材料シェル（２４）の変形を抑えるための半径方向に強い外側補強シェル（２６）において覆われており、
前記熱構造複合材料シェル（２４）及び前記外側補強シェル（２６）は、一体型アセンブリ（２８）を形成している、ロケット推進室（１００）において、
該燃焼室（１２）は、それが、前記拡散ノズル（２４ｃ）の上部の内側に固定される、当接部（７０ｂ）に支持される、ことを特徴とするロケット推進室（１００）。
【請求項２】
前記燃焼室（１２）は、
第２の推進剤を導入するためのドーム（１２ａ）と、
一式の注入器（１２ｂ）と、
収束部（１２ｄ）及び拡散部（１２ｅ）により伸長させられる、実質的円筒状部（１２ｃ）と、
前記燃焼室（１２）の上端（１２ａａ）を構成していて且つ前記第２の推進剤（２２）のための供給管路（３０）に接続される、前記第２の推進剤を導入するための前記ドーム（１２ａ）の入口と、
前記燃焼室（１２）の前記ドーム（１２ａ）の上に載るドーム（５４ａ）を更に有する、前記熱構造複合材料シェル（２４）と、を連続して具備することを特徴とする請求項１に記載のロケット推進室（１００）。
【請求項３】
前記燃焼室（１２）は、前記第２の推進剤（２２）のための該供給管路（３０）が通過する、前記燃焼室（１２）の前記上端（１２ａａ）に固定されていて且つ該一体型アセンブリ（２８）の上部に支持される、当接部（７０ａ）と、前記拡散ノズル（２４ｃ）の前記上部の内側に固定された前記当接部（７０ｂ）との間において該一体型アセンブリ（２８）において保持される、ことを特徴とする請求項２に記載の燃焼室（１００）。
【請求項４】
前記第１の推進剤（１６）のための入口管（４０）は、前記燃焼室（１２）の前記冷却回路（１４）に接続されており、更に前記一体型アセンブリ（２８）に形成される、開口（４２）を介して通過する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のロケット推進室（１００）。
【請求項５】
前記第１の推進剤（１６）のための前記入口管（４０）は、前記燃焼室（１２）の前記収束部（１２ｄ）と前記拡散部（１２ｅ）との間の接合部に位置する、前記燃焼室（１２）の壁の一部を形成する、内面（４４ａ）を有する環状空洞（４４）内に開く、ことを特徴とする請求項４に記載のロケット推進室（１００）。
【請求項６】
前記環状空洞（４４）は、その２つの軸方向端部（４６ａ、４６ｂ）を介して前記燃焼室の壁に固定される、シュラウド（４６）により閉鎖されており、
前記シュラウド（４６）は、前記一体型アセンブリ（２８）により囲まれており、更に前記第１の推進剤（１６）のための前記入口管（４０）の端部を通過させるように穿孔される、ことを特徴とする請求項５に記載のロケット推進室（１００）。
【請求項７】
前記シュラウド（４６）は、前記第１の推進剤（１６）のための前記入口管（４０）の端部を、それに接続している、固定板（４８）を内部に保持しており、
前記固定板（４８）は、前記第１の推進剤（１６）を通過させるための開口（４８ａ）を具備する、ことを特徴とする請求項６に記載のロケット推進室（１００）。
【請求項８】
前記シュラウド（４６）は、前記一体型アセンブリ（２８）に形成されたそれぞれの開口（６２）を介してそれに固定された、それぞれの制御アクチュエータの接続タブ（６０）を各々が有する、少なくとも２つの基部（５８）を内部に保持する、ことを特徴とする請求項６又は７に記載のロケット推進室（１００）。
【請求項９】
前記２つの接続タブ（６０）は、９０度でお互いから周方向に偏倚する、ことを特徴とする請求項８に記載のロケット推進室（１００）。
【請求項１０】
前記冷却回路（１４）は、
前記第１の推進剤（１６）が上方に流れていて且つ前記燃焼室（１２）の壁の厚み内に形成される、冷却流路（７６）であって、これらの冷却流路（７６）は、前記燃焼室（１２）の拡散部（１２ｅ）の下端（１２ｅｅ）と、前記燃焼室（１２）の上部に配置された一式の注入器（１２ｂ）との間において伸長する、冷却流路（７６）と、
前記燃焼室（１２）の前記拡散部（１２ｅ）において延びていて且つ前記第１の推進剤（１６）がその中を下方に流れる、前記燃焼室（１２）の壁の厚み内の供給流路（７４）であって、該供給流路（７４）が、それらの上端（７４ａ）において孔（７８）を介して前記環状空洞（４４）に連通し、それらの下端（７４ｂ）を介して一式の冷却流路（７６）に連通する、供給流路（７４）と、を具備することを特徴とする請求項５〜９のいずれか一項に記載のロケット推進室（１００）。
【請求項１１】
前記供給流路（７４）は、前記第１の推進剤（１６）の流れを通過させるための噴出口（８０）に連通する、ことを特徴とする請求項１０に記載のロケット推進室。
【請求項１２】
シールガスケット（７２）は、前記燃焼室（１２）の前記拡散部（１２ｅ）の外壁と前記熱構造複合材料シェル（２４）の対面する内壁との間に配置される、ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のロケット推進室。
【請求項１３】
前記外側補強シェル（２６）の少なくとも一部は、固化された樹脂において被覆された、炭素繊維の織布により形成される、ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載のロケット推進室（１００）。
【請求項１４】
前記外側補強シェル（２６）の少なくとも一部は、固化された樹脂の被覆において含有された、炭素繊維の巻線により形成される、ことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載のロケット推進室。
【請求項１５】
ロケット推進室（１００）の製造方法であって、
該方法が、
熱構造複合材料から作られていて且つドーム（５４ａ）と、円錐台形部分（５４ｃ）により拡張された実質的円筒状部分（５４ｂ）と、を具備する、単一部品のシェル（２４）を成形するステップと、
該シェル（２４）を硬化するステップと、
前記熱構造複合材料から作られた前記シェル（２４）の一部において、半径方向に強い外側補強シェル（２６）を製作するステップであって、前記熱構造複合材料シェル（２４）及び前記外側補強シェル（２６）が一体型アセンブリ（２８）を形成する、ステップと、
該円錐台形部分（５４ｃ）の底部により構成された、拡散ノズル（２４ｃ）を介して前記一体型アセンブリ（２８）内に、冷却回路（１４）を有する燃焼室（１２）を挿入するステップと、
該燃焼室（１２）のための支持面を提供していて且つ該拡散ノズル（２４ｃ）の上部の内側に固定された、当接部（７０ｂ）により、前記一体型アセンブリ（２８）の内側において前記燃焼室（１２）を軸方向に保持するステップであって、該拡散ノズル（２４ｃ）が、前記燃焼室（１２）の拡散部（１２ｅ）の下端を越えて延びるステップと、を具備することを特徴とするロケット推進室（１００）の製造方法。
【請求項１６】
前記一体型アセンブリ（２８）を、オートクレーブにおいて処理するステップを更に具備する、ことを特徴とする請求項１５に記載のロケット推進室（１００）の製造方法。
【請求項１７】
前記一体型アセンブリ（２８）に形成された開口（４２）を介して、前記燃焼室（１２）の前記冷却回路（１４）に、第１の推進剤（１６）のための入口管（３０）を接続するステップを具備する、ことを特徴とする請求項１５又は１６に記載のロケット推進室（１００）の製造方法。
【請求項１８】
前記外側補強シェル（２６）の少なくとも一部は、固化された樹脂において被覆された炭素繊維の織布により形成される、ことを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか一項に記載のロケット推進室（１００）の製造方法。
【請求項１９】
前記外側補強シェル（２６）の少なくとも一部は、固化された樹脂の被覆において含有される、炭素繊維の巻線により形成される、ことを特徴とする請求項１５〜１８のいずれか一項に記載のロケット推進室（１００）の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロケット推進室に関する。
【０００２】
より具体的には、本発明は、ロケット推進室の構造及び上記推進室の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
既知の種類のロケット推進室は、該燃焼室の壁の厚みに含まれていて且つ２つの推進剤の内の１つの流れを通過させる、冷却回路を有する、例えば銅の、金属製の燃焼室を具備する。通常、冷却回路により冷却される、金属の燃焼室は、圧力に耐えることができ且つ「構造シェル（殻）」と呼ばれる、金属のシェルを具備する。
【０００４】
上記燃焼室は、内部冷却回路を含まない、熱構造複合材料製の拡散ノズルにより拡張される。
【０００５】
その種類の推進室の主な欠点は、金属製の燃焼室を、熱構造複合材料製の拡散ノズルに組み立てることにおける困難性に存在する。金属及び熱構造複合材料が異なる膨張係数を有するので、燃焼室と拡散ノズルとの間における良好な機械的接続を提供することは困難である。
【０００６】
その種類の燃焼室はまた、重いことと、かなりの製造コストにつながることとの欠点を提示する。
【０００７】
ある特許文献において、燃焼室の周囲において、外側補強シェルと共に熱構造複合材料シェルを含む、推進室が開示される（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、その燃焼室は、組み立てが比較的複雑である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】独国特許出願第１０２０１００４３３３６Ａ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、少なくとも実質的に、上述の欠点を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、燃焼室を具備するロケット推進室を提案することにより、その目的を達成しており、燃焼室の壁は、第１の推進剤が流れる冷却回路を有しており、その際、単一部品の熱構造複合材料シェルは、該燃焼室の外側に向かって設置されており、更に燃焼室の下端を越えて延びる、拡散ノズルを具備しており、更に、該熱構造複合材料シェルの少なくとも一部は、燃焼室及び該熱構造複合材料シェルの変形を抑えるための半径方向に強い外側補強シェルにおいて覆われており、熱構造複合材料シェル及び外側補強シェルは、一体型アセンブリを形成しており、該燃焼室は、拡散ノズルの上部の内側に固定される、当接部に支持される。
【００１１】
燃焼室が、熱構造複合材料シェルの内部に完全に収容されており、該熱構造複合材料シェルが燃焼室の形状の一部に密接して適合することが分かる。例えば、熱構造複合材料シェルは、炭素−ケイ素又は炭素−炭素の複合材料から製作されもよい。
【００１２】
熱構造複合材料シェルが燃焼室を超えて延びる、拡散ノズルを有する「単一部品」の部分であることもまた分かる。従って、この解決案によって、燃焼室に拡散ノズルを接続することの問題は、除去される。
【００１３】
更に、燃焼室が、固定システムにより熱構造複合材料内に保持されることが分かる。
【００１４】
また、外側補強シェルは、燃焼室と同じ高さである、熱構造複合材料シェルのその部分を覆うことが好ましい。この外側補強シェルは、上記変形が燃焼室内で発生する圧力に起因する、燃焼室及び熱構造複合材料シェルの変形を制限するように機能する。外側補強シェルはまた、例えば、炭素繊維により補強された熱可塑性材料、又は好適にはエポキシ又はフェノール樹脂の、固化された樹脂に含有される、炭素繊維の巻線又は織布等の、複合材料から製作されることが有利である。
【００１５】
この構成により、燃焼室は、拡散ノズルを介して熱構造複合材料シェル内に挿入可能であり、それにより、熱構造複合材料シェルの上端の開口を介して挿入される必要がある、従来技術の燃焼室と比較して、推進室を生成することを容易にする。
【００１６】
特定の実施の形態において、燃焼室は、第２の推進剤を導入するためのドームと、一式の注入器と、拡散部及び収束部により拡張させられる実質的円筒状部と、燃焼室の上端を構成していて且つ第２の推進剤のための供給管路に接続する、第１の推進剤を導入するためのドームの入口と、を連続して具備する。従って、第２の推進剤を導入するためのドームは、燃焼室の実質的円筒状部の上に位置しており、更に一式の注入器に接続する。
【００１７】
従って、第２の推進剤のための供給管路が、燃焼室の上端に接続しており、一体型アセンブリにおいて形成される孔を通過することが分かる。
【００１８】
これらの実施の形態において、熱構造複合材料シェルはまた、燃焼室のドームの上に載る、ドームを有してもよい。従って、単一部品の熱構造複合材料シェルのドームはまた、燃焼室内に第２の推進剤を導入するためのドームを補強する。
【００１９】
具体的には、燃焼室は、第２の推進剤のための該導入管路が通過する、燃焼室の上端に固定されていて且つ該一体型アセンブリの上部に支持される、当接部と、拡散ノズルの上部の内側に固定された当接部との間において該一体型アセンブリにおいて保持されてもよい。
【００２０】
燃焼室は従って、一体型アセンブリの内部において、これらの２つの当接部の間において軸方向に保持される。
【００２１】
特定の実施の形態において、第１の推進剤のための入口管は、燃焼室の冷却回路に接続されており、更に一体型アセンブリに形成される、開口を介して通過する。
【００２２】
特定の実施の形態において、第１の推進剤のための入口管は、燃焼室の収束部と拡散部との間の接合部に位置する、燃焼室の壁の一部を形成する、内面を有する環状空洞内に開く。
【００２３】
これらの構成により、冷却回路に吐出される前に、第１の推進剤は、環状空洞に供給することにより開始し、冷却回路内に流入する前に、環状空洞内の燃焼室の全周において規則的状態で拡散する。
【００２４】
特定の実施の形態において、環状空洞は、その２つの軸方向端部を介して燃焼室の壁に固定される、シュラウド（覆い）により閉鎖されており、シュラウドは、一体型アセンブリにより囲まれており、更に第１の推進剤のための入口管の端部を通過させるように穿孔される。例えば、燃焼室の壁は、金属から製作されてもよい。
【００２５】
特定の実施の形態においては、シュラウドは、第１の推進剤のための入口管の端部を、固定板に接続している、固定板を内部に保持しており、固定板は、第１の推進剤を通過させるための開口を具備する。
【００２６】
第１の推進剤のための入口管は、金属により製作されることが好ましい、固定板に固定されることが有利である。この構成は、一体型アセンブリに金属の入口管を接続させることを回避させるように機能する。
【００２７】
特定の実施の形態において、シュラウドは、推進室を操作するために、一体型アセンブリに形成されたそれぞれの開口を介して、基部に固定された、それぞれの制御アクチュエータの接続タブを各々が有する、少なくとも２つの基部を内部に保持する。
【００２８】
同様に、この構成は、一体型アセンブリに金属の接続タブを接続する問題を回避することを可能にする。
【００２９】
特定の実施の形態において、２つの接続タブは、９０度でお互いから周方向に偏倚する。
【００３０】
特定の実施の形態において、冷却回路は、第１の推進剤が上方に流れていて且つ燃焼室の壁の厚み内に形成される、冷却流路であって、これらの冷却流路は、燃焼室の拡散部と、燃焼室の上部に配置された一式の注入器との間において伸長する、冷却流路と、燃焼室の拡散部の厚み内において延びていて且つ第１の推進剤がその中を下方に流れる、供給流路であって、該供給流路が、それらの上端の孔を介して環状空洞に連通し、それらの下端を介して一式の冷却流路に連通する、供給流路と、を具備する。
【００３１】
この例において、燃焼室の壁は、冷却流路を閉鎖し且つ個別化する、薄い金属カバーを有することが有利である。一例として、カバーは、従来の電解沈着により製作されてもよい。
【００３２】
更に、一旦第１の推進剤が環状空洞内に流入すると、第１の推進剤が供給回路内に分配されることが分かる。これを行うために、第１の推進剤を環状空洞から供給流路に通過にさせることを可能にする、孔が燃焼室の壁内に、更により正確には、この例では、該金属カバー内に配置されることが分かる。
【００３３】
供給流路が、該孔に連通する、それらの上端から燃焼室の拡散部の一部分を越えて延びることがまた分かる。従って、燃焼室の拡散部の下端に配置されることが有利である、供給流路の下端に到達する、第１の推進剤の一部分は、一式の注入器が設置される、燃焼室の上部に冷却流路を介して上昇することが分かる。
【００３４】
この構成により、第１の推進剤は、燃焼室の全周において冷却流路間に良好に分配される。
【００３５】
特定の実施の形態において、供給流路は、第１の推進剤の流れを通過させるための噴出口に連通する。
【００３６】
第１の推進剤は、噴出口により噴出されて、拡散ノズルの内面に沿って流れることが分かる。この構成により、拡散ノズルは、膜冷却される。
【００３７】
噴出口が、該供給流路の下端に配置されることが有利である。
【００３８】
特定の実施の形態において、シールガスケットは、燃焼室の拡散部の外壁と熱構造複合材料シェルの対面する内壁との間に配置される。
【００３９】
これらの構成により、シールガスケットは、燃焼室からの高温ガスが燃焼室の外壁と熱構造複合材料シェルの内壁との間の隙間内に流入することを防止する。ガスケットは、燃焼室と外側シェルとの間において充填樹脂により置き換えられてもよい。
【００４０】
特定の実施の形態において、外側補強シェルの少なくとも一部は、例えばエポキシ樹脂又はフェノール樹脂等の、固化された樹脂において被覆された、炭素繊維の織布により形成される。
【００４１】
特定の実施の形態において、外側補強シェルの少なくとも一部は、固化された樹脂の被覆において含有された、炭素繊維の巻線により形成される。
【００４２】
これらの構成により、推進室の構造は、燃焼室内に存在する、圧力に耐える補強を提供しながら、軽量化される。
【００４３】
樹脂が、外側補強シェルと熱構造複合材料シェルとの間において良好な接着を得ることを可能にすることが有利である。
【００４４】
本発明はまた、ロケット推進室の製造方法を提供しており、その方法は、熱構造複合材料から作られた単一部品のシェルを成形し更にドームと、円錐台形部分により拡張された、実質的円筒状部分と、を具備するステップと、該シェルを硬化するステップと、該熱構造複合材料シェルの一部において、半径方向に強い外側補強シェルを製作するステップであって、熱構造複合材料シェル及び外側補強シェルが、該円錐台形部分の底部により構成される、拡散ノズルを介して一体型アセンブリを形成するステップと、一体型アセンブリ内に、冷却回路を有する燃焼室を挿入するステップと、該燃焼室のための支持面を提供していて且つ該拡散ノズルの上部の内側に固定された、当接部により、一体型アセンブリの内側に燃焼室を軸方向に保持するステップであって、該拡散ノズルが、燃焼室の拡散部の下端を越えて延びるステップと、を具備することを特徴とする。
【００４５】
幾つかのステップが実施される、順序は、変更されてもよい。
【００４６】
一体型アセンブリは、燃焼室に平行に当初製作され、燃焼室はその後、一体型アセンブリ内に挿入され、その内部に保持されることが好ましい。隙間が、燃焼室と一体型アセンブリとの間に必ず存在しており、隙間は、樹脂により又はシリコーン材料により。上昇するガスに対して封止される。
【００４７】
特定の実施の形態において、本発明は、一体型アセンブリを、オートクレーブ（圧力釜）において処理するステップを更に具備する、ロケット推進室の製造方法を提供する。
【００４８】
このステップの目的は、樹脂被覆において炭素繊維を含有すること、及び外側補強シェルを熱構造複合材料シェルに接着させることである。
【００４９】
オートクレーブ内で処理することはまた、外側補強シェルを凝固させ更に必要な半径方向の強度をこれに付与するように機能する。
【００５０】
特定の実施の形態において、本発明は、一体型アセンブリに形成された開口を介して、燃焼室の冷却回路に、第１の推進剤のための入口管を接続するステップを具備する、ロケット推進室の製造方法を提供する。
【００５１】
特定の実施の形態において、本発明は、外側補強シェルの少なくとも一部が、固化された樹脂において被覆された炭素繊維の織布により形成される、ロケット推進室の製造方法を提供する。
【００５２】
特定の実施の形態において、本発明は、外側補強シェルの少なくとも一部が、固化された樹脂の被覆において含有される、炭素繊維の巻線により形成される、ロケット推進室の製造方法を提供する。
【００５３】
樹脂は、オートクレーブ内において処理するステップの結果として凝固される。
【００５４】
幾つかの実施の形態が、本明細書に記載される。しかしながら、反対であると特に規定されない限り、任意の１つの実施の形態を参照して説明される特徴は、別の実施の形態又は実施例に適用されてもよい。
【００５５】
本発明及びその利点は、非限定的な例として与えられる、本発明の様々な実施の形態の以下の詳細な説明を読むことでより良好に理解可能である。説明は、添付図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、本発明の推進室の立面断面図である。
【図２】図２は、環状空洞内に第１の推進剤を導入するための入口管を示す、図１の詳細図である。
【図３】図３は、供給流路及び冷却流路の下端を示す、燃焼室の拡散部の壁の部分的斜視図である。
【図４】図４は、図１の矢印IVに沿って見た、一部切断図式的部分図面である。
【図５Ａ】図５Ａは、図１の燃焼室のための製造ステップの連続を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図１の燃焼室のための製造ステップの連続を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図１の燃焼室のための製造ステップの連続を示す図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、図１の燃焼室のための製造ステップの連続を示す図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、図１の燃焼室のための製造ステップの連続を示す図である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、図１の燃焼室のための製造ステップの連続を示す図である。
【図５Ｇ】図５Ｇは、図１の燃焼室のための製造ステップの連続を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
本発明のロケット推進室は、図１〜４を参照して説明される。
【００５８】
図１は、本発明の推進室１００の断面立面図である。推進室１００は、例えば銅合金製の、金属の燃焼室１２を具備する。燃焼室１２は、その上部からその下部に向かって、順に、ドーム（半球体）１２ａと、一式の注入器１２ｂと、実質的円筒状部１２ｃと、収束部１２ｄと、拡散部１２ｅと、を具備する。更に、冷却回路１４は、この例では液体水素の、第１の推進剤１６の流れを通過させるために、燃焼室１２の壁の厚み内に画定される。
【００５９】
冷却回路１４は基本的に、燃焼室１２の壁の厚み内に機械加工された溝を具備する、流路により形成される。この例において、燃焼室１２の壁は、この例では、例えばニッケル又は銅系合金の、金属製のカバー（覆い）１２ｇを有しており、カバー１２ｇは、溝を覆うことにより該流路を個別化し更に密封するように機能する。
【００６０】
また、燃焼室１２のドーム１２ａは、以下に説明するように、この例では液体酸素の第２の推進剤１６により供給される。
【００６１】
例えば炭素−ケイ素（カーボンシリコン）の、熱構造複合材料の単一部品として作られる、シェル（殻）２４は、燃焼室１２の外側に対面して設置される。
【００６２】
熱構造複合材料シェル２４は、ドーム５４ａと、円錐台形部分５４ｃにより拡張される、実質的円筒状部分５４ｂと、を具備する。燃焼室１２の拡散部１２ｅの下端１２ｅｅを越えて延びる、円錐台形部分５４ｃは、推進室１００の拡散ノズル２４ｃを構成する。
【００６３】
本発明の推進室１００は、熱構造複合材料シェル２４の少なくとも一部を覆う、外側補強シェル２６を更に具備する。この例では、外側補強シェル２６は、ドーム１２ａに面する、熱構造複合材料シェル２４の一部と、一式の注入器１２ｂと、燃焼室１２の円筒状部、収束部及び拡散部１２ｃ、１２ｄ及び１２ｅと、を覆う。本例において、外側補強シェル２６は、固化された樹脂の被覆において含有される、炭素繊維の巻線として製作される。
【００６４】
変形例において、シェル２６は、固化された樹脂において被覆された、炭素繊維の織布から製作される。
【００６５】
従って、熱構造複合材料シェル２４及び外側補強シェル２６は、一体型アセンブリ（組立体）２８を形成する。
【００６６】
第２の推進剤２２のための供給配管３０は、一体型アセンブリ２８の上部に形成された、孔３４において係合する、ドーム１２ａの管状入口１２ａａに接続する。
【００６７】
また、第１の推進剤１６のためのものであって且つその端部において板４０ａに取り付けられる、入口管４０は、冷却回路１４に接続するように、一体型アセンブリ２８内に配置された開口４２を介して一体型アセンブリ２８を通過する。開口４２は、燃焼室１２の収束部１２ｄと拡散部１２ｅとの間の接合部に対面して配置される。図２に、より一層詳細に示されるように、板４０ａを備える、第１の推進剤１６のための入口管４０は、燃焼室１２の壁の一部及びより具体的には、この例では、燃焼室１２の壁のカバー１２ｇの一部を形成する、内面４４ａを有する、環状空洞４４内に開く。
【００６８】
環状空洞４４は、例えば金属製の、シュラウド（覆い）４６により閉鎖されており、シュラウド４６は、燃焼室１２の壁のカバー１２ｇに、例えば溶接により、その２つの端部４６ａ及び４６ｂにより固定されており、シュラウド４６は、一体型アセンブリ２８により囲まれる。更に、シュラウド４６は、板４０ａがシュラウド４６の開口４６ｃを貫通するように、一体型アセンブリに形成された開口４２に対面する開口４６ｃを備える。また、シュラウド４６の内面は、板４０ａを支持する、例えば金属製の固定板４８を保持する。固定板４８はまた、第１の推進剤１６が環状空洞４４内を通過することを可能にするように、シュラウド４６の開口４６ｃに面した開口４８ａを備える。その後、入口管４０は、板４０ａに挿入され更に固定板４８のそれぞれのねじ切り孔にねじ込まれる、例えばボルト５０ａ及び５０ｂにより、固定板４８に固定される。
【００６９】
シュラウド４６の内面はまた、基部５８に固定された、制御アクチュエータの接続タブ６０をそれぞれが有する、２つの基部５８を保持する。各接続タブ６０は、一体型アセンブリ２８に形成されたそれぞれの開口６２を介して及びシュラウド４６に形成された開口６５を介して通過する。好適な方法において、２つの接続タブ６０は、ロケットの残りの部分にジンバル継手６７を介してその後伝達される、推進室１００の案内を最適化するために、９０度で周方向に偏倚する。それは、唯一の基部５８及び唯一の接続タブ６０が図１に示される理由である。
【００７０】
燃焼室１２は、第１の当接部７０ａと第２の当接部７０ｂとにより、一体型アセンブリ２８に軸方向に固定される。この例において、第１の当接部７０ａは、ドーム１２ａの入口１２ａａに配置された、ねじ山に螺合するナットであるので、第１の当接部７０ａが該ねじ山に螺合される時に、第１の当接部７０ａは、一体型アセンブリ２８に支持される。加えて、この例では環状楔の、第２の当接部７０ｂは、燃焼室１２が、第２の当接部７０ｂに支持されるように、拡散ノズル２４ｃの上部の内壁に固定される。
【００７１】
更に、図１及び２に示すように、シールガスケット７２は、燃焼室１２の拡散部１２ｅの外壁と熱構造複合材料シェル２４の内壁との間の環状空洞の下に配置される。
【００７２】
上述したように、推進室１００の冷却回路１４は、燃焼室１２の壁の厚みにおいて画定される。図３及び４に示すように、該冷却回路１４は、燃焼室１２の壁の厚みにおいて機械加工された、供給流路７４と冷却流路７６とを具備する。
【００７３】
供給流路７４は、燃焼室１２の拡散部１２ｅにおいて延びており、供給流路７４の上端７４ａにおいて、燃焼室１２の壁のカバー１２ｇを通る、孔７８を介して環状空洞４４に連通する。供給流路７４は従って、孔７８に連通するそれらの上端７４ａと、この例では燃焼室１２の拡散部１２ｅの下端１２ｅｅに実質的に位置する、それらの下端７４ｂとの間において延びる。これらの供給流路７４において、第１の推進剤１６は下方に流れる。
【００７４】
図３及び４に示すように、第１の推進剤１６の一部は、拡散ノズル２４ｃの内面に沿って開口する、噴出口８０を介して噴出される。従って、第１の推進剤は、第２の当接部７０ｂの内面に沿って流れ、更にその後、拡散ノズル２４ｃの内面に沿って流れる。
【００７５】
供給流路７４の下端７４ｂに達する、第１の推進剤１６の別の一部は、通路７７を経由して冷却流路７６内へ流入し、第１の推進剤１６が上向きに流れる状態で、一式の注入器１２ｂへ上昇する。
【００７６】
第１と第２の噴射剤１６と及び２２は、そこ（注入器１２ａ）において共に混合されるために、一式の注入器１２ａ内に流入する。燃焼は、燃焼室１２の円筒状部１２ｃにおいて発生する。
【００７７】
本発明の実施例において、図５ａから５ｇは、本発明の推進室の製造方法の種々のステップを示す。
【００７８】
従来の方法で製作される、燃焼室１２は、以下に記載される工程とは独立して、本明細書中において詳細には説明されない。
【００７９】
より具体的には、２つの半部分シュラウドにより形成される、シュラウド４６は、燃焼室１２の環状空洞４４を閉じる。これを行うために、固定板４８は、一方の半部分シュラウドの内面に事前に固定されており、その際、２つの基部はまた、もう一方の半部分シュラウドの内面に固定される。従って、固定板４８と２つの基部５８とを内部に保持する、２つの半部分シュラウドは、燃焼室１２の環状空洞４４の周囲に位置決めされ、長手方向において共に溶接される。その後、シュラウド４６の２つの端部４６ａ及び４６ｂは、燃焼室１２の壁のカバー１２ｃに周方向において溶接される。
【００８０】
推進室１００の製造方法の第１のステップ（図５Ａ参照）において、熱構造複合材料シェル２４は、熱構造複合材料の単一部品から成形される。これを行うために、熱構造複合材料シェル２４は、熱構造複合材料シェル２４が、ドーム５４ａと、円錐台形部分５４ｃにより拡張される、実質的円筒状部分５４ｂと、を有するように、金型２００において成形される。
【００８１】
製造方法の第２のステップ（図５Ｂ参照）において、プリフォーム（予備成型物）２００上において依然として所定の位置にある、熱構造複合材料シェル２４は、例えば熱分解により硬化される。
【００８２】
製造方法の第３のステップ（図５Ｃを参照）において、半径方向に強い外側補強シェル２６は、熱構造複合材料シェル２４の一部分において作られる。好適な方法において、外側補強シェル２６が、ドーム５４ａと円筒状部分５４ｂとの全ての上に及び熱構造複合材料シェル２４の円錐台形状部分５４ｃの上部部分の上に製作されるので、外側補強シェル２６は、ドーム１２ａと、注入器アセンブリ１２ｂと、燃焼室１２の実質的円筒状部、収束部及び拡散部１２ｃ、１２ｄ及び１２ｅと、を包む。上述のように、外側補強シェル２６は、樹脂において被覆された炭素繊維の巻線であってもよいし、あるいは、それは、樹脂被覆において含有される炭素繊維の織布であってもよい。
【００８３】
製造方法の第４のステップ（図５ｄを参照）において、熱構造複合材料シェル２４と外側補強シェル２６とにより形成される、一体型アセンブリ２８は、外側補強シェル２６の樹脂を重合するために、オートクレーブ（圧力釜）において処理される。重合の効果は、炭素繊維と樹脂を凝集させ、更に、外側補強シェル２６を熱構造複合材料シェル２４に接着させることである。重合はまた、外側補強シェルを凝固させ、更に、必要な半径方向の強度を外側補強シェルに付与するように機能する。
【００８４】
製造方法の第５のステップ（図５ｅ参照）において、一体型アセンブリ２８は、金型２００から分離される。シュラウド４６を有する燃焼室１２はその後、拡散ノズルを介して一体型アセンブリ２８内に挿入される。
【００８５】
更に、シュラウド４６と共に燃焼室１２が一体型アセンブリ２８に挿入される時に、シュラウド４６を有する燃焼室１２と一体型アセンブリ２８との間において、必ず隙間が存在する。該隙間は、ガスが発生する可能性がある場合に、樹脂又はシリコーン材料により充填されてもよい。
【００８６】
また、燃焼室に挿入する前に、孔３４は、ドーム１２ａの入口１２ａａを通過させるために、一体型アセンブリ２８に形成される。
【００８７】
製造方法の第６のステップ（図５ｆ参照）において、シュラウド４６を有する燃焼室１２は、第１と第２の当接部７０ａ及び７０ｂにより軸方向に保持される。
【００８８】
開口４２はまた、燃焼室１２の収束部１２ｄと拡散部１２ｅとの間の接合部に対面する、一体型アセンブリ２８に形成される。これは、シュラウド４６と固定板４８とにそれぞれ形成された、開口４６ｃ及び４８ａを見せる。これはまた、シュラウドに形成された、孔６５を見せる。更に、開口６２は、一体型アセンブリ２８に形成される。
【００８９】
最後に、製造方法の第７のステップ（図５Ｇを参照）において、第１の推進剤１６のための入口管４０は、入口管４０が固定板４８に支持されるように、開口４２を介して冷却回路に接続される。更に、接続タブ６０は、それぞれの基部５８上に位置決めされる。第２の推進剤２０のための供給管路３０は、ドーム１２ａの入口１２ａａに接続される。また、ジンバル継手６７は、推進室に設置される。
【００９０】
本発明は、特定の実施の形態を参照して説明されるが、しかし修正及び変更が、特許請求の範囲により定義されるような本発明の一般的範囲を逸脱することなく、それらの実施の形態に対して実施してもよいことは明らかである。特には、図示及び／又は記述された様々な実施形態の個別の特徴は、追加的な実施の形態において組み合わされてもよい。従って、記述及び図面は、限定的であるよりむしろ、例示であるとしての意味で考慮されるべきである。
【図１】
2016536506.tif 000003
【図２】
2016536506.tif 000004
【図３】
2016536506.tif 000005
【図４】
2016536506.tif 000006
【図５ａ−５ｄ】
2016536506.tif 000007
【図５ｅ−５ｇ】
2016536506.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成28年6月17日(2016.6.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
特定の実施の形態において、燃焼室は、第２の推進剤を導入するためのドームと、一式の注入器と、拡散部及び収束部により拡張させられる実質的円筒状部と、燃焼室の上端を構成していて且つ第２の推進剤のための供給管路に接続する、第２の推進剤を導入するためのドームの入口と、を連続して具備する。従って、第２の推進剤を導入するためのドームは、燃焼室の実質的円筒状部の上に位置しており、更に一式の注入器に接続する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室（１２）を具備するロケット推進室（１００）であって、
前記燃焼室（１２）の壁は、第１の推進剤（１６）が流れる冷却回路（１４）を有しており、
その際、単一部品の熱構造複合材料シェル（２４）は、該燃焼室（１２）の外側に向かって設置されており、更に前記燃焼室（１２）の下端（１２ｅｅ）を越えて延びる、拡散ノズル（２４ｃ）を具備しており、
該熱構造複合材料シェル（２４）の少なくとも一部は、前記燃焼室（１２）及び該熱構造複合材料シェル（２４）の変形を抑えるための半径方向に強い外側補強シェル（２６）において覆われており、
前記熱構造複合材料シェル（２４）及び前記外側補強シェル（２６）は、一体型アセンブリ（２８）を形成している、ロケット推進室（１００）において、
該燃焼室（１２）は、それが、前記拡散ノズル（２４ｃ）の上部の内側に固定される、当接部（７０ｂ）に支持される、ことを特徴とするロケット推進室（１００）。
【請求項２】
前記燃焼室（１２）は、
第２の推進剤を導入するためのドーム（１２ａ）と、
一式の注入器（１２ｂ）と、
収束部（１２ｄ）及び拡散部（１２ｅ）により伸長させられる、実質的円筒状部（１２ｃ）と、
前記燃焼室（１２）の上端（１２ａａ）を構成していて且つ前記第２の推進剤（２２）のための供給管路（３０）に接続される、前記第２の推進剤を導入するための前記ドーム（１２ａ）の入口と、
前記燃焼室（１２）の前記ドーム（１２ａ）の上に載るドーム（５４ａ）を更に有する、前記熱構造複合材料シェル（２４）と、を連続して具備することを特徴とする請求項１に記載のロケット推進室（１００）。
【請求項３】
前記燃焼室（１２）は、前記第２の推進剤（２２）のための該供給管路（３０）が通過する、前記燃焼室（１２）の前記上端（１２ａａ）に固定されていて且つ該一体型アセンブリ（２８）の上部に支持される、当接部（７０ａ）と、前記拡散ノズル（２４ｃ）の前記上部の内側に固定された前記当接部（７０ｂ）との間において該一体型アセンブリ（２８）において保持される、ことを特徴とする請求項２に記載のロケット推進室（１００）。
【請求項４】
前記第１の推進剤（１６）のための入口管（４０）は、前記燃焼室（１２）の前記冷却回路（１４）に接続されており、更に前記一体型アセンブリ（２８）に形成される、開口（４２）を介して通過する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のロケット推進室（１００）。
【請求項５】
前記第１の推進剤（１６）のための前記入口管（４０）は、前記燃焼室（１２）の前記収束部（１２ｄ）と前記拡散部（１２ｅ）との間の接合部に位置する、前記燃焼室（１２）の壁の一部を形成する、内面（４４ａ）を有する環状空洞（４４）内に開く、ことを特徴とする請求項４に記載のロケット推進室（１００）。
【請求項６】
前記環状空洞（４４）は、その２つの軸方向端部（４６ａ、４６ｂ）を介して前記燃焼室の壁に固定される、シュラウド（４６）により閉鎖されており、
前記シュラウド（４６）は、前記一体型アセンブリ（２８）により囲まれており、更に前記第１の推進剤（１６）のための前記入口管（４０）の端部を通過させるように穿孔される、ことを特徴とする請求項５に記載のロケット推進室（１００）。
【請求項７】
前記シュラウド（４６）は、前記第１の推進剤（１６）のための前記入口管（４０）の端部を、それに接続している、固定板（４８）を内部に保持しており、
前記固定板（４８）は、前記第１の推進剤（１６）を通過させるための開口（４８ａ）を具備する、ことを特徴とする請求項６に記載のロケット推進室（１００）。
【請求項８】
前記シュラウド（４６）は、前記一体型アセンブリ（２８）に形成されたそれぞれの開口（６２）を介してそれに固定された、それぞれの制御アクチュエータの接続タブ（６０）を各々が有する、少なくとも２つの基部（５８）を内部に保持する、ことを特徴とする請求項６又は７に記載のロケット推進室（１００）。
【請求項９】
前記２つの接続タブ（６０）は、９０度でお互いから周方向に偏倚する、ことを特徴とする請求項８に記載のロケット推進室（１００）。
【請求項１０】
前記冷却回路（１４）は、
前記第１の推進剤（１６）が上方に流れていて且つ前記燃焼室（１２）の壁の厚み内に形成される、冷却流路（７６）であって、これらの冷却流路（７６）は、前記燃焼室（１２）の拡散部（１２ｅ）の下端（１２ｅｅ）と、前記燃焼室（１２）の上部に配置された一式の注入器（１２ｂ）との間において伸長する、冷却流路（７６）と、
前記燃焼室（１２）の前記拡散部（１２ｅ）において延びていて且つ前記第１の推進剤（１６）がその中を下方に流れる、前記燃焼室（１２）の壁の厚み内の供給流路（７４）であって、該供給流路（７４）が、それらの上端（７４ａ）において孔（７８）を介して前記環状空洞（４４）に連通し、それらの下端（７４ｂ）を介して一式の冷却流路（７６）に連通する、供給流路（７４）と、を具備することを特徴とする請求項５〜９のいずれか一項に記載のロケット推進室（１００）。
【請求項１１】
前記供給流路（７４）は、前記第１の推進剤（１６）の流れを通過させるための噴出口（８０）に連通する、ことを特徴とする請求項１０に記載のロケット推進室。
【請求項１２】
シールガスケット（７２）は、前記燃焼室（１２）の前記拡散部（１２ｅ）の外壁と前記熱構造複合材料シェル（２４）の対面する内壁との間に配置される、ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のロケット推進室。
【請求項１３】
前記外側補強シェル（２６）の少なくとも一部は、固化された樹脂において被覆された、炭素繊維の織布により形成される、ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載のロケット推進室（１００）。
【請求項１４】
前記外側補強シェル（２６）の少なくとも一部は、固化された樹脂の被覆において含有された、炭素繊維の巻線により形成される、ことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載のロケット推進室。
【請求項１５】
ロケット推進室（１００）の製造方法であって、
該方法が、
熱構造複合材料から作られていて且つドーム（５４ａ）と、円錐台形部分（５４ｃ）により拡張された実質的円筒状部分（５４ｂ）と、を具備する、単一部品のシェル（２４）を成形するステップと、
該シェル（２４）を硬化するステップと、
前記熱構造複合材料から作られた前記シェル（２４）の一部において、半径方向に強い外側補強シェル（２６）を製作するステップであって、前記熱構造複合材料シェル（２４）及び前記外側補強シェル（２６）が一体型アセンブリ（２８）を形成する、ステップと、
該円錐台形部分（５４ｃ）の底部により構成された、拡散ノズル（２４ｃ）を介して前記一体型アセンブリ（２８）内に、冷却回路（１４）を有する燃焼室（１２）を挿入するステップと、
該燃焼室（１２）のための支持面を提供していて且つ該拡散ノズル（２４ｃ）の上部の内側に固定された、当接部（７０ｂ）により、前記一体型アセンブリ（２８）の内側において前記燃焼室（１２）を軸方向に保持するステップであって、該拡散ノズル（２４ｃ）が、前記燃焼室（１２）の拡散部（１２ｅ）の下端を越えて延びるステップと、を具備することを特徴とするロケット推進室（１００）の製造方法。
【請求項１６】
前記一体型アセンブリ（２８）を、オートクレーブにおいて処理するステップを更に具備する、ことを特徴とする請求項１５に記載のロケット推進室（１００）の製造方法。
【請求項１７】
前記一体型アセンブリ（２８）に形成された開口（４２）を介して、前記燃焼室（１２）の前記冷却回路（１４）に、第１の推進剤（１６）のための入口管（３０）を接続するステップを具備する、ことを特徴とする請求項１５又は１６に記載のロケット推進室（１００）の製造方法。
【請求項１８】
前記外側補強シェル（２６）の少なくとも一部は、固化された樹脂において被覆された炭素繊維の織布により形成される、ことを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか一項に記載のロケット推進室（１００）の製造方法。
【請求項１９】
前記外側補強シェル（２６）の少なくとも一部は、固化された樹脂の被覆において含有される、炭素繊維の巻線により形成される、ことを特徴とする請求項１５〜１８のいずれか一項に記載のロケット推進室（１００）の製造方法。
【国際調査報告】
2016536506.tif 000009
2016536506.tif 000010
2016536506.tif 000011
2016536506.tif 000012
2016536506.tif 000013
2016536506.tif 000014