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固体燃料及びハイブリッドロケット 新技術説明会

Patent code P210017875
File No. 18P008WO,(S2018-0764-N0,S2018-0763-N0)
Posted date 2021年8月23日
Application number 特願2020-530098
Date of filing 令和元年6月27日(2019.6.27)
International application number JP2019025607
International publication number WO2020012971
Date of international filing 令和元年6月27日(2019.6.27)
Date of international publication 令和2年1月16日(2020.1.16)
Priority data
  • 特願2018-130158 (2018.7.9) JP
  • 特願2018-132797 (2018.7.13) JP
Inventor
  • 片野田 洋
Applicant
  • 国立大学法人鹿児島大学
Title 固体燃料及びハイブリッドロケット 新技術説明会
Abstract 易燃焼部(110)は、流路(CA)に露出している易燃焼露出面(111)を有する。易燃焼部(110)よりも燃焼しにくい材料よりなる難燃焼部(140)は、易燃焼部(110)の、ハイブリッドロケットが推進する方向に平行な長さ方向と直交する方向に関して易燃焼露出面(111)とは反対側の外面を覆っている。また、難燃焼部(140)は、易燃焼部(110)の、始端面(100a)から終端面(100b)に向かう方向の難燃焼部(140)からの剥離を阻止するストッパー部としての厚肉部(120)を有する。
Outline of related art and contending technology

固体の燃料(以下、固体燃料という)に液体の酸化剤(以下、液体酸化剤という)を供給することで固体燃料を燃焼させ、その燃焼で生じた燃焼ガスを噴出することで推力を得るハイブリッドロケットが知られている。なお“ハイブリッド”とは、推力を得るための材料に固体と液体の双方を用いることを意味する。

固体燃料は、ハイブリットロケットが推進する方向に延びる流路を画定している。その流路に、液体酸化剤が噴射される。これにより、その流路に燃焼ガスの流動が生じる態様で、固体燃料が燃焼される。

特許文献1は、このような固体燃料として、相対的に燃焼しやすい材料よりなる易燃焼部と、相対的に燃焼しにくい材料よりなる難燃焼部とが、ハイブリットロケットが推進する方向に、交互に配置されて構成されたものを開示している。

Field of industrial application

本発明は、固体燃料及びハイブリッドロケットに関する。

Scope of claims 【請求項1】
ロケットが推進する方向に平行な長さ方向の両端面に開口が形成され、かつ前記長さ方向の一方の端面である始端面の前記開口と、他方の端面である終端面の前記開口とを連通させる流路を内部に画定しており、
前記ロケットの一部を構成するケーシングに収容され、前記始端面から前記終端面に向かう方向の燃焼ガスの流動が前記流路に生じる態様で燃焼されることにより、前記ロケットに推力を付与する固体燃料であって、
前記流路に露出している易燃焼露出面を有する易燃焼部と、
前記易燃焼部の、前記長さ方向と直交する方向に関して前記易燃焼露出面とは反対側の外面を覆っており、前記易燃焼部よりも燃焼しにくい材料よりなる難燃焼部と、
を備え、
前記難燃焼部が、前記易燃焼部の、前記始端面から前記終端面に向かう方向の剥離を阻止するストッパー部を有する、
固体燃料。

【請求項2】
前記固体燃料が、前記長さ方向に、複数のブロックに分割されており、
各々の前記ブロックが、
前記易燃焼露出面を有する前記易燃焼部と、
前記ストッパー部を有する前記難燃焼部と、
を備える、請求項1に記載の固体燃料。

【請求項3】
各々の前記ブロックにおいて、前記難燃焼部が、前記易燃焼部の前記長さ方向の両端面及び前記外面を覆う形状を有し、
前記難燃焼部の、前記易燃焼部の前記両端面のうち前記終端面に近い方の端面を覆う部分が、該易燃焼部に対する前記ストッパー部を構成している、
請求項2に記載の固体燃料。

【請求項4】
各々の前記ブロックにおいて、前記難燃焼部が、前記長さ方向の一端面である第1端面と他端面である第2端面とのそれぞれに開口が形成された形状を有し、かつ前記第1端面の開口の面積が、前記第2端面の開口の面積よりも小さく、
前記難燃焼部の、前記第1端面を構成している部分が、該難燃焼部を有する前記ブロックの前記易燃焼部、又は該ブロックよりも前記始端面に近い位置において該ブロックと隣接している前記ブロックの前記易燃焼部に対する前記ストッパー部を構成している、
請求項2に記載の固体燃料。

【請求項5】
前記第1端面が前記第2端面よりも前記始端面に近い位置に配置されており、
前記難燃焼部の、前記第1端面を構成している部分が、該難燃焼部を有する前記ブロックよりも前記始端面に近い位置において該ブロックと隣接している前記ブロックの前記易燃焼部に対する前記ストッパー部を構成している、
請求項4に記載の固体燃料。

【請求項6】
各々の前記ブロックにおける前記難燃焼部が、
前記第1端面を構成しており、かつ前記第1端面と連続して前記流路に露出している難燃焼露出面を有する厚肉部と、
前記第2端面を構成しており、かつ前記易燃焼部の前記外面を覆っており、前記厚肉部よりも、前記長さ方向と直交する方向の厚さが薄い薄肉部と、
を有する、請求項4又は5に記載の固体燃料。

【請求項7】
各々の前記ブロックにおける前記難燃焼部の、前記長さ方向と直交する方向に関して前記ケーシングから遠い方の内面が、前記長さ方向に関して前記第2端面に近づくに従って、次第に前記ケーシングに近づくように傾斜している、
請求項4又は5に記載の固体燃料。

【請求項8】
前記始端面の前記開口から前記終端面の前記開口にわたって、前記流路の内面が、前記長さ方向に延びる仮想直線を中心軸とする柱体の側面を構成している、
請求項1から7のいずれか1項に記載の固体燃料。

【請求項9】
長さ方向の両端面に開口が形成され、かつ前記長さ方向の一方の端面である始端面の前記開口と、他方の端面である終端面の前記開口とを連通させる流路を内部に画定している固体燃料と、
前記固体燃料を酸化させる液体酸化剤を、前記固体燃料の前記始端面の前記開口から前記流路に供給することにより、前記固体燃料を、前記始端面から前記終端面に向かう方向の燃焼ガスの流動が前記流路に生じる態様で燃焼させる液体酸化剤供給装置と、
前記固体燃料を収容するケーシングと、
前記ケーシングの端部につながれ、前記燃焼ガスを噴射するノズルと、
を備え、
前記固体燃料が、
前記流路に露出している易燃焼露出面を有する易燃焼部と、
前記易燃焼部の、前記長さ方向と直交する方向に関して前記易燃焼露出面とは反対側の外面を覆っており、前記易燃焼部よりも燃焼しにくい材料よりなり、前記易燃焼部が消失した後に前記流路に露出する内面を有することにより、前記内面が前記易燃焼部よりも緩やかに燃焼しつつ前記ケーシングを保護する難燃焼部と、
を有し、
前記難燃焼部が、前記易燃焼部の、前記始端面から前記終端面に向かう方向の剥離を阻止するストッパー部を有する、
ハイブリッドロケット。

【請求項10】
前記液体酸化剤供給装置が、
内部に前記液体酸化剤が溜められ、かつ前記内部における前記液体酸化剤の液面を加圧する加圧用ガスを前記内部に供給可能なタンクと、
前記タンクに設けられ、前記内部で前記液体酸化剤が気化したガスを、前記タンクの外部に排出するガス排出部と、
前記液体酸化剤が流入する流入端部と、前記液体酸化剤が流出する流出端部とを有し、前記流入端部が、前記タンクの前記内部で前記液体酸化剤に浸漬され、前記流出端部が、前記タンクよりも下方に配置される前記固体燃料の前記流路につながれ、前記流入端部から前記流出端部にわたって前記液体酸化剤が流れる管路を構成している供給管と、
前記タンクへの前記加圧用ガスの供給が断たれ、かつ前記ガス排出部から前記ガスが排出される加圧停止状態と、前記ガス排出部からの前記ガスの排出が断たれ、かつ前記タンクに前記加圧用ガスが供給されることにより、前記加圧用ガスによって、前記液体酸化剤が、前記流入端部から前記流出端部を通して、前記固体燃料の前記流路へと押し出される加圧状態との間で切り換え可能なガスバルブと、
を備え、
前記供給管が、前記管路に沿って、前記流入端部から前記流出端部までの間に、前記タンクから上方に突出している上方突出部を有し、前記上方突出部が、前記管路の一部を構成しており、
前記ガスバルブが前記加圧停止状態に設定されている場合に、前記タンクに前記液体酸化剤を注入したとき、前記管路における、少なくとも前記上方突出部から前記流出端部までの間に空隙部が確保される、
請求項9に記載のハイブリッドロケット。

【請求項11】
前記供給管が、
一端部が前記流入端部を構成し、他端部が前記上方突出部につながれ、前記流入端部から前記上方突出部に向けて前記液体酸化剤を上方に案内する上方案内部と、
前記上方案内部によって上方に案内された前記液体酸化剤を、前記タンクの前記内部に向けて下方に折り返す、前記上方突出部を構成している折り返し部と、
一端部が前記折り返し部につながれ、他端部が前記流出端部を構成しており、前記折り返し部において下方に折り返された前記液体酸化剤を、前記固体燃料の前記流路に向けて下方に案内する下方案内部と、
を有する、請求項10に記載のハイブリッドロケット。

【請求項12】
前記下方案内部が、前記折り返し部において下方に折り返された前記液体酸化剤を、前記タンクの前記内部を経由して、前記固体燃料の前記流路に向けて下方に案内する、
請求項11に記載のハイブリッドロケット。

【請求項13】
前記ガス排出部から排出された前記ガスを前記固体燃料の前記流路へと導くためのガス案内管、
をさらに備える、請求項10から12のいずれか1項に記載のハイブリッドロケット。

【請求項14】
前記ガス案内管が、前記ガス排出部と、前記供給管における前記空隙部が構成される部分とをつないでおり、
前記ガス排出部から排出された前記ガスが、前記ガス案内管と前記空隙部とを通して前記固体燃料の前記流路へと供給される、
請求項13に記載のハイブリッドロケット。

【請求項15】
前記供給管が、
一端部が前記流入端部を構成し、他端部が前記上方突出部を構成している外管と、
前記外管の内部を通っており、一端部が前記上方突出部の内部において開口し、他端部が前記流出端部を構成している内管と、
を有し、
前記外管の内面と、前記内管の外面とによって、前記流入端部から前記上方突出部に向かって前記液体酸化剤が上方に案内され、前記上方突出部において前記液体酸化剤が前記内管の前記一端部に流入され、流入された前記液体酸化剤が、前記内管によって前記固体燃料の前記流路へと案内される、
請求項10に記載のハイブリッドロケット。
IPC(International Patent Classification)
Drawing

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JP2020530098thum.jpg
State of application right 公開
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