(57)【要約】【課題】ポゴ効果補正システムの提供。【解決手段】ロケットエンジンの液体推進剤補給システムのためのポゴ効果補正システムにおいて、液体推進剤補給パイプ部分（７０）、及び第１に前記液体推進剤補給パイプ部分（７０）のテイクオフセグメント（８１）内へと開口する少なくとも１つのテイクオフ通路（１４）を介して補給パイプ部分（７０）に、そして第２に前記少なくとも１つのテイクオフ通路（１４）とタンク（１２）の頂部の間に存在する中間レベル（１５）においてタンク（１２）内へと開口する少なくとも１つの排出通路（２０）を介して連結されているタンク（１２）を含む液圧アキュムレータ（１１）、を含む補正システムであって、補給パイプ部分（７０）は、補給パイプ部分（７０）の流動断面がテイクオフセグメント（８１）の流動断面より小さい狭窄セグメント（８２）を有し、かつ前記少なくとも１つの排出通路（２０）が狭窄セグメント（８２）において補給パイプ部分（７０）内へと開口している、ポゴ効果補正システム。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロケットエンジンの液体推進剤補給システムのためのポゴ効果補正システムにおいて、
前記ポゴ効果補正システムは、
液体推進剤補給パイプ部分（７０）と、
気体補給口（１３）を備えるタンク（１２）であって、第１に前記液体推進剤補給パイプ部分（７０）のテイクオフセグメント（８１）内へと開口する少なくとも１つのテイクオフ通路（１４）を介して前記液体推進剤補給パイプ部分（７０）に、そして第２に前記少なくとも１つのテイクオフ通路（１４）とタンク（１２）の頂部の間に存在する中間レベル（１５）において前記タンク（１２）内へと開口する少なくとも１つの排出通路（２０）を介して連結されているタンク（１２）を含む液圧アキュムレータ（１１）とを含み、
前記液体推進剤補給パイプ部分（７０）は、前記液体推進剤補給パイプ部分（７０）の流動断面が前記テイクオフセグメント（８１）の流動断面より小さい狭窄セグメント（８２）を有し、かつ
前記少なくとも１つの排出通路（２０）が前記狭窄セグメント（８２）において前記液体推進剤補給パイプ部分（７０）内へと開口している、ポゴ効果補正システム。
【請求項２】
前記狭窄セグメント（８２）における前記流動断面が前記テイクオフセグメント（８１）の前記流動断面よりも少なくとも１％、好ましくは少なくとも２０％小さい、請求項１に記載のポゴ効果補正システム。
【請求項３】
前記液体推進剤補給パイプ部分（７０）の前記流動断面が、好ましくは弁別可能な形で連続的に変動する、請求項１又は２に記載のポゴ効果補正システム。
【請求項４】
前記液体推進剤補給パイプ部分（７０）の直径が、前記狭窄セグメント（８２）において低減されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のポゴ効果補正システム。
【請求項５】
前記狭窄セグメント（１８２）が、長軸（ａ）の長さが恒常な楕円形である横断面を有している、請求項１〜３のいずれか１項に記載のポゴ効果補正システム。
【請求項６】
前記液体推進剤補給パイプ部分（７０）がベンドを有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のポゴ効果補正システム。
【請求項７】
前記液体推進剤補給パイプ部分（７０）の幅が前記ベンドの平面内で恒常である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のポゴ効果補正システム。
【請求項８】
前記排出通路（２０）が、少なくとも２つの直径方向反対側の排出オリフィス（２４）を介して、前記液体推進剤補給パイプ部分（７０）内へと開口している、請求項１〜７のいずれか１項に記載のポゴ効果補正システム。
【請求項９】
前記狭窄セグメント（１８２）が楕円形である横断面を有し、前記排出通路（１２０）が、狭窄セグメント（１８２）の前記横断面によって形成された前記楕円の短軸（ｂ）上に位置する少なくとも１つの排出オリフィス（１２４）を介して前記液体推進剤補給パイプ部分（１７０）内へと開口している、請求項１〜８のいずれか１項に記載のポゴ効果補正システム。
【請求項１０】
前記排出通路（２０）が、前記液体推進剤補給パイプ部分（７０）の周囲全体にわたって分布した複数の排出オリフィス（２４）を介して前記液体推進剤補給パイプ部分（７０）内へと開口している、請求項１〜９のいずれか１項に記載のポゴ効果補正システム。
【請求項１１】
前記排出通路（２２０）が、前記液体推進剤補給パイプ部分（２７０）の壁（２７１）を貫通して形成された１つ以上のオリフィス（２２４）によって構成されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のポゴ効果補正システム。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載のポゴ効果補正システムを含む、ロケットエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ロケットエンジンに対して液体推進剤を補給するシステムのためのポゴ効果補正システムに関する。
【０００２】
このようなポゴ効果補正システムは、民生用であれ軍事用であれ任意のタイプの液体推進剤そして任意のタイプのロケットエンジンのために使用されてよい。
【背景技術】
【０００３】
液体推進剤ロケットエンジンの分野においては、ロケットエンジン補給回路内の液体推進剤がロケットの機械的振動と共振することに対し「ポゴ効果」という名称が付与されている。ロケットエンジンの推力は、推進剤が補給回路により送出される量と共に変動することから、このような共振は、急速に発散する振動をひき起こす可能性があり、こうして誘導の問題、さらにはペイロードひいてはまさにビヒクル自体の完全な喪失にまで至る場合のある損傷を発生させる可能性がある。ポゴ効果という名称は、頭字語から導出されたものではなく、むしろ、跳ね返るバネを伴うロッドで構成されたホッピング（ｐｏｇｏ  ｓｔｉｃｋ  ｔｏｙ）なる玩具に由来しており、このばねの跳ね返りが、この効果によってひき起こされるロケットの激しい長手方向振動を技術者に思い起こさせるのである。したがって、液体推進剤ロケットの開発の初期から、ポゴ効果を補正するシステムを提供することが非常に重要であった。「ポゴ効果補正システム」なる用語は、ポゴ振動を完全に除去するため又はこれらの振動を、誘導の問題又はビヒクルに対する損傷が導かれるのを回避するのに充分なほどに小さい規模まで制限するために好適であるあらゆるシステムを意味するべく使用される。
【０００４】
ポゴ効果補正システムの中でも、例えば特許文献１（仏国特許発明第２９７５４４０号明細書）に開示されているもののような容量性タイプのシステムが特に知られている。このようなシステムにおいては、液圧式アキュムレータのタンクは、ロケットエンジンの液体推進剤補給ライン（例えば液体酸素（ＬＯＸ）を補給するライン）のパイプの周囲に配設され、その下部部分内に形成された連通オリフィスを介してこの補給パイプと連通している。恒常な気体（例えばヘリウム（Ｈｅ））の流れがタンクの上部部分内に注入されて、タンク内に気泡を維持し、排出浸漬管が液体−気体界面を液体推進剤補給パイプと連結し、このとき、液体−気体界面から余剰の気体が確実に吸引されるようにするために排出管からの出口において圧力降下が維持されている。
【０００５】
公知の容量性補正システムアーキテクチャにおいては、この吸引は、第１に流体静力学的吸引を導く排出管の両端部間のレベル差によって生成され、第２に燃料補給パイプ内に突出しオリフィスが開いている管の一部分によって生成され、この場合この管の突出部分を通過する推進剤の高い速度により、排出管内のオリフィスを通って流体力学的吸引が発生する。
【０００６】
しかしながら、一部のロケットエンジン構成ではこのような排出システムの設置は困難であるか効果的でない。特に、一部のロケットエンジンの補給システムは、ベンドを伴うパイプを有する。すなわち、このような状況下では、パイプ内の流線は擾乱され、排出管内の流体力学的吸引は不安定になるかさらには不在になる。さらに、このようなベンド形状は概して、排出管が短かいものであることを必要とし、そのため吸引の流体静力学的成分も削減される。
【０００７】
さらに、一部のロケットエンジンは、微小重力内で動作し、排出管の流体静力学的吸引を除去するように設計されているか、又は可変出力で動作しこうしてパイプ内の推進剤の速度が低い場合の低出力動作中における流体力学的吸引を大幅に削減するように設計されている。
【０００８】
さらに、今日、積層造形によりこのようなシステムを製造することが好まれているが、残念ながらパイプ内に突出するこのような管部分をこのような積層造形を用いて作製するのは困難である。
【０００９】
このような状況下で、このような排出管により提起される問題を解決するために、管を取り除き、ビヒクル外部の真空内へ余剰の気体を排出するドレンでこの管を置換という提案がなされてきた。しかしながら、この解決法は、例えば補給パイプ内の圧力が上昇する段階の間など、気泡の体積が減少する場合、ドレンは定期的に推進剤をビヒクルから離れるように排出するため、推進剤の過剰消費がもたらされることから、充分満足のいくものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】仏国特許発明第２９７５４４０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、上述の公知の構成に固有である欠点をもたないか又はこのような欠点が比較的少ないロケットエンジンの液体推進剤補給システムのためのポゴ効果補正システムに対する真の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本開示は、ロケットエンジンの液体推進剤補給システムのためのポゴ効果補正システムにおいて、液体推進剤補給パイプ部分と、気体補給口が具備され、第１に補給パイプ部分のテイクオフセグメント内へと開口する少なくとも１つのテイクオフ通路を介して補給パイプ部分に、そして第２に前記少なくとも１つのテイクオフ通路とタンクの頂部の間に存在する中間レベルにおいてタンク内へと開口する少なくとも１つの排出通路を介して連結されているタンクを含む液圧アキュムレータと、を含む補正システムであって、補給パイプ部分は、補給パイプ部分の流動断面がテイクオフセグメントの流動断面より小さい狭窄セグメントを有し、かつ前記少なくとも１つの排出通路が狭窄セグメントにおいて補給パイプ部分内へと開口している、ポゴ効果補正システムを提供している。
【００１３】
狭窄セグメント内の流動断面の減少は、ベンチュリ効果により、狭窄セグメント内を移行するにつれての推進剤の速度上昇を発生させ、これにより、排出通路内を通ってパイプ部分内へと開口する排出オリフィスにおいて、吸引ゾーンが形成されることになる。
【００１４】
このような吸引はこのとき、狭窄セグメントから上流側の推進剤の流量が低い場合の低出力動作又は微小重力条件下でさえ、液圧アキュムレータのタンクの液体−気体界面から有効に余剰の気体をドレンするのに役立つ。
【００１５】
このような構成により同様に、パイプ部分内に突出する管を備えることも回避できる。すなわち、推進剤の流れの擾乱は少なくなり、こうして特に、航跡現象が回避され、積層造形の実施は容易になる。特に、非常にコンパクトであるこのような構成は、ベンドを形成するパイプ部分にうまく適応されている。さらに、独自の共振周波数の同調が不良である場合に、流れの中に管が存在することによって、望ましくない共振現象が導かれる可能性があるため、排出管の不在は全体的な機械的強度の増大を可能にする。
【００１６】
一部の実施形態において、パイプ部分は、例えば液体酸素などの液体推進剤の補給口の上流側に連結されるように構成され、燃焼チャンバの下流側に連結される。
【００１７】
一部の実施形態において、テイクオフセグメントは、狭窄セグメントの下流側に位置している。
【００１８】
一部の実施形態において、上流側から下流側に進むにつれて、補給パイプ部分の流動断面は減少し、狭窄セグメントにおいて最小に達し、テイクオフセグメントに到達するまでに再度増大する。第１に、このことは、パイプ部分の上流側及び下流側端部が公称直径を有することを可能にし、これにより、例えば従来の環状フランジを使用することで補給システムの残りの部分との一体化がより容易になる。第２に、これによって、狭窄セグメントの近隣のみにおける速度及び吸引の局所的増大を得ることが可能になり、パイプ部分の上流側及び下流側での推進剤の速度又は圧力が影響を受けることはない。
【００１９】
一部の実施形態において、狭窄セグメント内の流動断面は、テイクオフセグメントの流動断面よりも少なくとも１％、好ましくは少なくとも２０％小さい。このような流動断面の減少は、排出通路を介して適切なドレンを提供するのに充分な吸引を得るのに役立つ。
【００２０】
一部の実施形態において、補給パイプ部分の流動断面は、好ましくは弁別可能な形で連続的に変動する。勾配にいかなる不連続性も突然の変化も無い流動断面ひいてはパイプ部分の内側壁の断面形状のこのような規則性は、流れに対する狭窄の影響を削減し、推進剤の流れの中に出現する流体力学的擾乱のあらゆるリスクを削減するのに役立つ。
【００２１】
一部の実施形態において、補給パイプ部分の直径は狭窄セグメントにおいて低減されている。これは、流動断面を削減する簡単な手法である。
【００２２】
一部の実施形態において、狭窄セグメントは、円形である横断面を有する。このような構成は、極めて容易に作製できる。
【００２３】
一部の実施形態において、補給パイプ部分の直径は、補給パイプ部分全体にわたり恒常である。任意の輪郭について、その直径はこの輪郭の任意の２つの点間の距離の上限である、という点を指摘しておかなければならない。換言すると、このような実施形態において、流動断面は、最大距離セグメントを不変に保ちながら削減される。すなわち、これにより、流れを一部の流管内において不変の状態又はほとんど不変の状態に残すことが可能になる。例えば、ベンドを有するパイプ部分では、大部分の狭窄をベンドの平面から離れた場所に提供することにより、水頭損失を削減することが可能である。
【００２４】
一部の実施形態において、狭窄セグメントは、楕円形である横断面を有する。このような楕円形断面は、第１に、楕円の長軸の近隣における狭窄、ひいては流れに対するあらゆる擾乱を制限し、第２に、例えば機器を設置し、特に排出通路を設置する目的で、その短軸の端部の近隣においてパイプ部分の外側により大きな体積を解放するのに役立つ。
【００２５】
一部の実施形態において、楕円形断面の長軸は長さが恒常である。
【００２６】
一部の実施形態において、補給パイプ部分はベンドを有する。以上で説明したように、本開示のポゴ効果補正システムは、ベンド構成に極めて適応されている。
【００２７】
一部の実施形態において、補給パイプ部分の幅は、ベンドの平面内で恒常である。このことは、ベンドの内側で流れが分離するリスクを削減し、潜在的な水頭損失を削減するのに役立つ。
【００２８】
一部の実施形態において、液圧アキュムレータのタンクは少なくとも部分的に補給パイプ部分を包囲する。
【００２９】
一部の実施形態において、液圧アキュムレータのタンクは補給パイプ部分を完全に、かつ好ましくは軸対称的に包囲する。このような構成は、軸対称構成に極めて適応されている。
【００３０】
一部の実施形態において、液圧アキュムレータのタンクは、好ましくはベンドの平面との関係において対称的に、補給パイプ部分により形成されるベンドの外側に延在する。詳細には、このタンクは、約１８０°にわたり延在し得る。この構成は、このベンド構成が課す利用可能な空間の制約を最大限に利用するのに役立つ。
【００３１】
一部の実施形態において、排出通路は、少なくとも３０°離隔されている少なくとも２つの排出オリフィスを介して補給パイプ部分内へと開口している。パイプ部分の一部の形状、特にベンド形状は、流れの不安定性、ひいては速度及び圧力の局所的不規則性を導く可能性がある。すなわちこのような構成は、このとき任意の特定の排出オリフィスにおけるこの吸引の局所的削減というリスクに対抗することを可能にする。
【００３２】
一部の実施形態において、排出通路は、少なくとも２つの直径方向反対側の排出オリフィスを介して補給パイプ部分内へと開口している。このような構成は、パイプ部分内の圧力の変動に直面した場合に極めて頑強である。
【００３３】
一部の実施形態において排出通路は、狭窄セグメントの横断面によって形成された楕円の短軸上に位置する少なくとも１つの排出オリフィスを介して補給パイプ部分内へと開口している。上述の通り、この構成は、極めてコンパクトであり、したがって、パイプ部分により占有される全体的サイズの劣化を回避し、これによりパイプ部分の上流側及び下流側のフランジを締結するためのボルトなどの他の機器部品の通過を妨げないことを可能にする。こうして、好ましくも、楕円の短軸を中心とする４０°の角度範囲外にはいかなる排出オリフィスも具備されない。
【００３４】
一部の実施形態において、排出通路は、補給パイプ部分の周囲全体にわたって分布した複数の排出オリフィスを介して補給パイプ部分内へと開口している。これによって、パイプ部分内の圧力変動に対する保護を最大限にすることが可能である。
【００３５】
一部の実施形態において、排出通路は、補給パイプ部分の狭窄セグメントを包囲する環状マニホルドを含む。このようなマニホルドは、パイプ部分の片側のみに液圧アキュムレータのタンクが具備されている場合に、特に有用である。
【００３６】
一部の実施形態において、排出通路は、少なくとも２つの全く異なるオリフィスを介してタンク内へと開口している。これにより、液圧アキュムレータのタンク内の液体−気体界面の形状を修正し得る横加速度に対するシステムの感応性を制限することが可能になる。
【００３７】
一部の実施形態において、排出通路は、タンクの片側、例えばその環状内側全体に沿って分布した複数のオリフィスを介して、タンク内へと開口している。これにより、横加速度に起因する液体−気体界面の形状変化に対する保護を最大限にすることが可能になる。
【００３８】
一部の実施形態において、排出通路は、液圧アキュムレータのタンクに沿って走るか又はこのタンク内に進入する排出ダクトを含む。
【００３９】
一部の実施形態において、排出通路は、補給パイプ部分の壁を貫通して形成された１つ以上のオリフィスによって構成されている。排出通路は、このとき、パイプ部分と液圧アキュムレータのタンクの間で壁を貫通して形成されたオリフィスにすぎないものによって構成される。軸対称構成に極めてうまく適応されているこのような構成は、非常に単純かつコンパクトである。
【００４０】
一部の実施形態において、気体補給口は、ヘリウムなどの不活性気体を送出する。
【００４１】
一部の実施形態において、液圧アキュムレータは、補給パイプ部分内に突出する要素を全く有していない。
【００４２】
一部の実施形態において、ポゴ効果補正システムは、好ましくは積層造形によって作製される単一部品である。一例を挙げると、ポゴ効果補正システムは、ニッケル系合金又はアルミニウム系合金で作製され得る。
【００４３】
本開示は、同様に上述の実施形態のいずれかに係るポゴ効果補正システムを含むロケットエンジンも提供する。
【００４４】
本開示は同様に、本開示に係る少なくとも１つのロケットエンジンを含むビヒクルも提供する。
【００４５】
本開示において、「長手方向」、「横断方向」、「軸方向」、「半径方向」、「接線方向」、「内部」、「外部」、なる用語及びそれらの派生語は、パイプ部分の曲線方向との関係において定義されている、「軸方向平面」なる用語は、パイプ部分の曲線方向を含む平面を表わしており、一方「半径方向平面」なる用語は、この曲線方向に直交する平面を表わす、「下部」及び「上部」なる用語及びそれらの派生語は、自然のものであれ人工のものであれ、局所的重力方向との関係において定義される、最後に、「上流側」及び「下流側」なる用語は、パイプ部分内の推進剤の流れとの関係において定義される。
【００４６】
上述の特徴及び利点ならびに他の特徴及び利点は、提案されている装置及び方法の実施形態の以下の詳細な説明を読んだ時点で明白になる。この詳細な説明は、添付図面を参照したものである。
【００４７】
添付図面は、略図であり、とりわけ本発明の原理を例示しようとするものである。
【００４８】
図面中、図同士の間で、同一の要素（又は一要素の部分）は同じ引用符号によって識別されている。さらに、異なるものではあるが類似の機能を有する実施形態の一部分を形成する要素（又は一要素の部分）は、１００、２００などで増分された参照番号によって図中で識別されている。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本開示に係るポゴ効果補正システムを含むスペースビヒクルを示す略図である。
【図２】ポゴ効果補正システムの第１の実施形態の概略的断面図である。
【図３】ポゴ効果補正システムの第２の実施形態の軸方向断面図である。
【図４】図３の平面ＩＶ上の断面で表わしたポゴ効果補正システムの第２の実施形態の図である。
【図５】図３の平面Ｖ上の折畳み断面で表わしたポゴ効果補正システムの第２の実施形態の図である。
【図６】ポゴ効果補正システムの第３の実施形態の軸方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
本発明をより具体的にするため、以下ではポゴ効果補正システムの実施形態について添付図面を参照しながら詳述する。本発明はこれらの実施形態に限定されないということを指摘しておかなければならない。
【００５１】
図１は、スペースランチャ段などのスペースビヒクル１の非常に概略的な図である。ビヒクル１は、液体推進剤ロケットエンジン２を含む。ロケットエンジン２は、公知の形で燃焼チャンバ及び収束−発散ノズルの両方を含む推進チャンバ３を有する。
【００５２】
推進チャンバ３には、それぞれの推進剤補給パイプ５又は７を各々有する２つの補給システム４及び６により２つの液体推進剤が補給される。第１の補給システム４は部分的にのみ示されている。
【００５３】
第２の補給システム６は、以下では便宜上ＰＣＳと略される容量性ポゴ補正システム１０を有する。
【００５４】
以下の本開示全体を通して、「上流側」及び「下流側」なる用語は、ロケットエンジン２に向かう液体推進剤の流れ方向にしたがってＰＣＳ１０との関係において理解されるべきものである。
【００５５】
ＰＣＳ１０は液圧アキュムレータ１１及び補給パイプの一部分７０を含む。補給パイプ部分７０は、上流側では補給パイプ７の上流側部分７ｍに連結され、下流側では補給パイプ７の下流側部分７ｖに連結されるように構成されている。図中、液体推進剤の流れ方向Ｅは矢印によって示されている。上流側部分７ｍ及び下流側部分７ｖは、例えば断面が円形である。
【００５６】
図２は、このようなＰＣＳ１０の最初の例を示す略図である。この例において、パイプ部分７０はベンドを有する。全体にわたりこのパイプ部分は円形である断面を有するが、その直径は、その上流側端部７０ｍと下流側端部７０ｖの間で変動する。より厳密には、その上流側及び下流側端部７０ｍ及び７０ｖは、パイプ部分７０の公称直径に対応する同じ直径ｄ１を有する。対照的に、パイプ部分７０は、パイプ部分７０の直径を削減することでパイプ部分７０の壁７１が狭くなりボトルネック７３を形成する中間狭窄部分８２を有する。その結果、狭窄セグメント８２の直径ｄ２は、パイプ部分７０の公称直径ｄ１よりも小さく、こうしてパイプ部分７０を通る流動断面は狭窄部分８２内で削減される。
【００５７】
それでも、パイプ部分７０の壁７１が、狭窄セグメント８２内でさえ、いかなる勾配不連続もなく連続した断面形状を保持するという点は順守されなければならない。
【００５８】
その上、液圧アキュムレータ１１は、タンク１２及び、タンク１２の上部部分１２ｓ内、好ましくはタンク１２の上部に具備された気体注入器１３を含んでいる。タンク１２の下部部分１２ｉは、この例では狭窄セグメント８２の下流側に位置しパイプ部分７０の公称直径ｄ１に等しい直径を有するテイクオフセグメント８１内で補給パイプ部分７０の壁７１を貫通するテイクオフオリフィスの形をしている少なくとも１つのテイクオフ通路１４によって、補給パイプ部分７０に連結されている。こうして、テイクオフ通路１４を用いて、パイプ部分７０から来る推進剤はタンク１２の下部部分１２ｉ内に進入することができる。
【００５９】
本開示において、タンク１２の「上部」部分１２ｓとは、その密度がパイプ７中を流れる液体推進剤の密度より低いことをかんがみ、またロケットエンジンが動作している間にＰＣＳ１０が受ける加速度を理由として、注入器１３により注入された気体が蓄積する傾向にあるタンク１２の部分を意味する。逆に言うと、タンク１２の「下部」部分１２ｉとは、その密度がより大きいためそしてロケットエンジン２が動作している間にＰＣＳ１０が受ける加速度を理由として、液体が蓄積する傾向にあるタンク１２の部分を意味する。
【００６０】
液圧アキュムレータ１１は同様に、第１にタンク１２の上部部分１２ｓと下部部分１２ｉの間の中間レベル１５でタンク１２内へ、そして第２にその狭窄セグメント８２内の補給パイプ部分７０内へと開口する排出通路２０も有している。
【００６１】
より厳密には、この例において、排出通路２０は、パイプ部分７０の壁７１の外側に沿って走りタンク１２の中間部分１５内に開放した入口２２とパイプ部分７０の狭窄部分８２を包囲するマニホルド２３との間に延在するダクト２１の形をしており、ここで狭窄セグメント８２とマニホルド２３の間でパイプ部分７０の壁７１を貫通して排出オリフィス２４が、パイプ部分７０の直径が最小である狭窄セグメント８２の周囲全体にわたって規則的な間隔で形成されている。
【００６２】
典型的な例において、補給パイプ７及び補給パイプ部分７０の中を流れる液体推進剤は、液体酸素（ＬＯＸ）であり、注入器１３により注入される気体はヘリウム（Ｈｅ）である。
【００６３】
ロケットエンジン２が動作している間、注入器１３は恒常な速度でタンク１２内に気体を注入し、こうして、気体体積を創出し、この気体はタンク１２の上部部分１２ｓ内に蓄積して、タンク１２の下部部分１２ｉ内に存在する液体推進剤３２と気体の間に界面３３を形成する。
【００６４】
その上、ベンチュリ効果の結果として、狭窄セグメント８２におけるパイプ部分７０の流動断面の減少は、液体推進剤を局所的に加速しかつその圧力の局所的低下を導く。その結果として、排出オリフィス２４に存在する圧力は、排出通路２０への入口２２においてタンク１２内に存在する圧力より低い。すなわち、こうして排出通路２０内に吸引力が生成され、タンク１２の中間レベル１５を通過する余剰の気体が吸込まれパイプ部分７０内に放出されるようになっている。
【００６５】
こうしてタンク１２内で、気体３１の体積を実質的に恒常に維持することができる。このような状況下で、周知のように、補給パイプ７０の共振周波数を修正することによって出現するポゴ振動を回避することが可能である。
【００６６】
図３、４及び５は、ＰＣＳ１１０の第２の実施形態を示す。この第２の実施形態は、多くの点で第１の実施形態と類似しており、したがって第２の実施形態に特定的な特徴のみが詳述される。この実施形態において、ＰＣＳ１１０は積層造形により単一の部品として作製される。このＰＣＳは、ベンドパイプ部分１７０、及びベンドの外側でパイプ部分１７０の周囲に実質的に１８０°にわたり延在する液圧アキュムレータ１１１を含む。
【００６７】
この第２の実施形態においては、図４を見ればより明確に分かるように、狭窄区分１８２は、パイプ部分１７０の直径を削減することによってではなく、その壁１７１を長円形にすることによって形成されている。より厳密には、第１の実施形態の場合と同様に、各々締結具フランジ１７２が具備されている上流側及び下流側端部１７０ｍ及び１７０ｖは、パイプ部分１７０の公称直径に対応する直径ｄ１のそれぞれの円形断面を有し、対照的に、狭窄セグメント１８２内では、パイプ部分１７０は楕円形である横断面を有する。楕円の長軸はベンドの平面と整列させられ、恒常でかつ公称直径ｄ１に等しい長さを保ち、対照的に、短軸ｂは、最小値に達するまでいかなる勾配不連続もなく連続的に減少し、その後、再度公称直径ｄ１ひいては円形の横断面に戻るまで増大する。
【００６８】
Ｃ字形であるタンク１１２は、このとき、パイプ部分１７０の周囲約１８０°にわたりに具備されている。タンク１１２の上部部分１１２ｓに気体注入器１１３が具備される。タンク１１２の下部部分１１２ｉは、狭窄セグメント１８２の下流側に位置するテイクオフセグメント１８１内の補給パイプ部分１７０の壁を貫通して形成され、パイプ部分１７０の公称直径ｄ１に等しい直径を有する複数のテイクオフオリフィス１１４を介して、補給パイプ部分１７０に連結されている。
【００６９】
この例において、液圧アキュムレータ１１１は、第１に、タンク１１２の上部及び下部部分１１２ｓ及び１１２ｉの間の中間レベル１１５においてタンク１１２内へとそして第２にその狭窄区分１８２内で補給パイプ部分１７０内へと開口する２つの直径方向反対側の排出通路１２０を有する。
【００７０】
より厳密には、この例において、各々の排出通路１２０は、タンク１１２の中間レベルで開放している入口１２２と、楕円の短軸が最小であるレベルで狭窄セグメント内へと開口する複数の排出オリフィス１２４、具体的には整列した３つのオリフィスを含むグループとの間に延在する、パイプ部分１７０の壁１７１の中に形成されたダクト１２１の形をしている。
【００７１】
ＰＣＳ１１０のこの第２の実施形態の動作は、第１の実施形態のものと類似である。
【００７２】
図６は、ＰＣＳ２１０の第３の実施形態を示す。この第３の実施形態は、多くの点で第１の実施形態と類似しており、したがって、この第３の実施形態に特定的である特徴のみが詳述される。この実施形態において、ＰＣＳ２１０のパイプ部分２７０は軸対称であり、液圧アキュムレータ２１１はパイプ部分２７０を３６０°にわたり完全に包囲し、タンク２１２は壁２７１のみによってパイプ部分２７０から分離されている。
【００７３】
この実施形態においては、第１の実施形態と類似の要領で、狭窄セグメント２８２内の流動断面は壁２７１を狭窄させて削減され、こうしてパイプ部分２７０の公称直径ｄ１より小さい公称直径ｄ２のボトルネック２７３が形成される。
【００７４】
この第３の実施形態に特定的な特徴は、排出通路２２０が、中間レベル２１５でタンク２１２内へと開口するべく壁２７１を貫通して狭窄セグメント２８２の周囲全体に規則的に分布した排出オリフィス２２４のみによって構成されているという点にある。
【００７５】
本発明は特定の実施形態に関連して説明されているものの、クレームによって定義されている本発明の全般的範囲を逸脱することなくこれらの実施形態に対し修正及び変更を加えることができるということは明白である。特に、図示及び／又は言及されたさまざまな実施形態の個別の特徴を、追加の実施形態の中で組合わせることができる。したがって、明細書及び図面は、限定的ではなく例示的な意味合いで考慮されるべきものである。
【００７６】
同様に、方法に関連して説明された特徴の全てを、単独で又は組合せた形で、装置に転置することができ、逆に、装置に関連して説明された特徴の全てを、単独で又は組合せた形で方法に転置することができるということも明白である。
【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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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年8月1日(2019.8.1)
【手続補正１】
【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】
ロケットエンジンの液体推進剤補給システムのためのポゴ効果補正システムにおいて、
前記ポゴ効果補正システムは、
液体推進剤補給パイプ部分（７０）と、
気体補給口（１３）を備えるタンク（１２）であって、第１に前記液体推進剤補給パイプ部分（７０）のテイクオフセグメント（８１）内へと開口する少なくとも１つのテイクオフ通路（１４）を介して前記液体推進剤補給パイプ部分（７０）に、そして第２に前記少なくとも１つのテイクオフ通路（１４）とタンク（１２）の頂部の間に存在する中間レベル（１５）において前記タンク（１２）内へと開口する少なくとも１つの排出通路（２０）を介して連結されているタンク（１２）を含む液圧アキュムレータ（１１）とを含み、
前記液体推進剤補給パイプ部分（７０）は、前記液体推進剤補給パイプ部分（７０）の流動断面が前記テイクオフセグメント（８１）の流動断面より小さい狭窄セグメント（８２）を有し、かつ
前記少なくとも１つの排出通路（２０）が前記狭窄セグメント（８２）において前記液体推進剤補給パイプ部分（７０）内へと開口している、ポゴ効果補正システム。
【請求項２】
前記狭窄セグメント（８２）における前記流動断面が前記テイクオフセグメント（８１）の前記流動断面よりも少なくとも１％、好ましくは少なくとも２０％小さい、請求項１に記載のポゴ効果補正システム。
【請求項３】
前記液体推進剤補給パイプ部分（７０）の前記流動断面が、好ましくは弁別可能な形で連続的に変動する、請求項１又は２に記載のポゴ効果補正システム。
【請求項４】
前記液体推進剤補給パイプ部分（７０）の直径が、前記狭窄セグメント（８２）において低減されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のポゴ効果補正システム。
【請求項５】
前記狭窄セグメント（１８２）が、長軸（ａ）の長さが恒常な楕円形である横断面を有している、請求項１〜３のいずれか１項に記載のポゴ効果補正システム。
【請求項６】
前記液体推進剤補給パイプ部分（７０）がベンドを有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のポゴ効果補正システム。
【請求項７】
前記液体推進剤補給パイプ部分（７０）の幅が前記ベンドの平面内で恒常である、請求項６に記載のポゴ効果補正システム。
【請求項８】
前記排出通路（２０）が、少なくとも２つの直径方向反対側の排出オリフィス（２４）を介して、前記液体推進剤補給パイプ部分（７０）内へと開口している、請求項１〜７のいずれか１項に記載のポゴ効果補正システム。
【請求項９】
前記狭窄セグメント（１８２）が楕円形である横断面を有し、前記排出通路（１２０）が、狭窄セグメント（１８２）の前記横断面によって形成された前記楕円の短軸（ｂ）上に位置する少なくとも１つの排出オリフィス（１２４）を介して前記液体推進剤補給パイプ部分（１７０）内へと開口している、請求項１〜８のいずれか１項に記載のポゴ効果補正システム。
【請求項１０】
前記排出通路（２０）が、前記液体推進剤補給パイプ部分（７０）の周囲全体にわたって分布した複数の排出オリフィス（２４）を介して前記液体推進剤補給パイプ部分（７０）内へと開口している、請求項１〜９のいずれか１項に記載のポゴ効果補正システム。
【請求項１１】
前記排出通路（２２０）が、前記液体推進剤補給パイプ部分（２７０）の壁（２７１）を貫通して形成された１つ以上のオリフィス（２２４）によって構成されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のポゴ効果補正システム。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載のポゴ効果補正システムを含む、ロケットエンジン。
【国際調査報告】
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