JP3402964B2 - ロケットエンジン点火器 - Google Patents
ロケットエンジン点火器Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、地上から打上げら
れるロケット等の推進力を発生させる、ロケットエンジ
ンの燃焼器に供給される推進ガスの着火を行うロケット
エンジン点火器に関する。 【０００２】 【従来の技術】地上から宇宙空間等に打上げられるロケ
ット等に装備されるロケットエンジンの着火には、従
来、図３に示されるようなロケットエンジン点火器が使
用されている。 【０００３】このような点火器では、ガス化されて、ロ
ケットエンジンの燃焼器に供給される推進ガスとなる液
化水素ＬＨ2 等の液体燃料と、および液化酸素ＬＯＸ等
の液体酸化剤とを、それぞれ貯蔵する図示省略した燃料
タンク、および酸化剤タンクに、それぞれ連結する燃料
管０１、および酸化剤管０４を設け、これらの燃料管０
１および酸化剤管０４に、それぞれ介装された燃料バル
ブ０２および酸化剤バルブ０５を開放することにより、
これらのタンク内に貯蔵されている液体燃料、および液
体酸化剤の一部を抽出し、燃料バルブ０２および酸化剤
バルブ０５と同様に、燃料管０１および酸化剤管０４の
それぞれに介装された燃料用熱交換器０３、および酸化
剤用熱交換器０６に導入、供給するようにしている。 【０００４】また、これらの熱交換器０３，０６で、ガ
ス化された燃料ＧＨ2 および酸化剤ＧＯＸは、点火器筒
０７内に導入され、点火器筒０７に配設されたエキサイ
タ０８で点火され、その燃焼ガスＣＧは点火器筒０７の
先端から、図示省略したロケットエンジンの燃焼器に供
給され、燃焼器に別途供給された推進ガス、すなわち、
この事例では、上述した燃料タンク、および酸化剤タン
クから別途取り出され、燃料用熱交換器０３、酸化剤熱
交換器０６とは別に設けられた熱交換器、又はロケット
エンジンのスカート等のハードの熱マスでガス化された
燃料ガス、および酸化剤ガスからなる推進ガスの着火を
行うようにしている。 【０００５】しかしながら、このようなロケットエンジ
ン点火器では、次の不具合がある。 （１） 燃料管０１および酸化剤管０４からなる長い配
管と、これらの配管０１，０４にそれぞれ介装される燃
料用熱交換器０３、および酸化剤用熱交換器０６からな
る熱交換器を必要とすることによる不具合がある。 【０００６】すなわち、極低温の液化酸素ＬＯＸを貯蔵
する酸化剤タンク、および極低温の液化水素ＬＨ2 を貯
蔵する燃料タンクと、点火器筒０８とが離れて配置され
ており燃料管０１および酸化剤管０４の長さが長くなる
ため、これらの配管０１，０４に要するコストが大きく
なるとともに、これらの配管０１，０４を配設する空間
が狭いことなどにより、作業コストが大きくなる不具
合、および重量増加によるロケット性能の低下の不具合
がある。特に、酸化剤管０４は、酸化剤タンクと燃料タ
ンクがロケットの機体軸方向に直列に配置され、ロケッ
トの打上げ状態において、ロケットエンジンの上方に配
設される燃料タンクのさらに上方に酸化剤タンクを配置
するようにしているため、長さが長くなり、上述した不
具合を顕著なものにする。 【０００７】同様に、これらの配管０１，０４の途中に
介装される熱交換器０３，０６に要するコストが嵩むと
ともに、配設に要する作業コストが嵩む不具合があると
ともに、ロケットの重量増加を招くという不具合もあ
る。さらに、これらの熱交換器０３，０６は、ロケット
エンジンで発生する燃焼ガスと金属の壁１枚隔てて、液
体燃料、あるいは液体酸化剤を流すことにより、熱交換
してガス化するようにしているため、何等かの原因によ
り、壁から燃料あるいは酸化剤が燃焼ガス中にリーク
し、高温ガスが燃料あるいは酸化剤と接し、爆発的な破
壊を引き起こし、これに伴いロケットエンジンが破壊さ
れる可能性があるというリスクもある。 【０００８】（２） また、着火用の燃焼ガスＣＧを発
生させるために、燃料タンク内の液化水素ＬＨ2 の一
部、および酸化剤タンク内の液化酸化剤ＬＯＸの一部を
使用することによる不具合もある。すなわち、燃料タン
ク内の液化水素ＬＨ2 、および酸化剤タンク内の液化酸
素ＬＯＸは、ロケットエンジンにも、上述したようにし
て供給されているため、ロケットエンジンの立上り状況
によっては、燃料タンク内および酸化剤タンク内の圧力
が変動し、燃料用熱交換器０３および酸化剤熱交換器０
６に供給される液化水素ＬＨ2 、および液化酸素ＬＯＸ
の供給量が変動する。 【０００９】また、これらの熱交換器０３，０６が、上
述したように、ロケットエンジンの燃焼ガスとの熱交換
によって、液化水素ＬＨ2 および液化酸化剤ＬＯＸをガ
ス化するようにしているため、ロケットエンジンの立上
り状況によっては、熱交換量が左右され、これらの熱交
換器０３，０６から点火器筒０７内に供給される、ガス
化された燃料ＧＨ2 、および酸化剤ＧＯＸの供給量が変
動することが考えられる。このため、ロケットエンジン
の始動時のシステムが複雑になるとともに、始動時のロ
ケットエンジンシ−ケンスの設定が難しくなるという不
具合もある。 【００１０】また、ロケットエンジン点火器には、上述
した液体燃料と液体酸化剤からなる、いわゆる液体推進
薬を使用するものの外に、固体推進薬を使用するように
したものもあるが、固体推進薬を使用する場合、燃焼生
成物による不具合が発生する可能性がある。すなわち、
点火器筒０７内で発生した燃焼ガス等の生成物は、ロケ
ットエンジンの燃焼器へ流出するため、燃焼ガスととも
に生成された固形生成物が燃焼器における推進ガスの燃
焼に種々の不具合を発生させる可能性もある。さらに、
固体推進薬を使用する場合、一たん点火すると液体推進
薬のように、バルブ操作による燃焼制御ができないた
め、再使用ができないという不具合もある。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来から使
用されている液体推進剤を使用したロケットエンジン点
火器の上述した不具合を解消するため、ロケットエンジ
ン破壊のリスクをなくし、ロケットエンジンの始動シ−
ケンスを単純化して、設定を容易にし、また装置コス
ト、および作業コストを低減できるロケットエンジン点
火器を提供することを課題とする。 【００１２】 【課題を解決するための手段】このため、本発明のロケ
ットエンジン点火器は、次の手段とした。 【００１３】（１） ガス化された燃料、および酸化剤
を内部に導入し、設置したエキサイタで点火して生じた
燃焼ガスを、ロケットエンジンの燃焼器に供給し、燃焼
器に別途導入される推進ガスの着火を行う燃焼ガスを発
生させるようにした点火器筒に接続されて、内部に封入
した燃料ガスを、点火器筒内に供給するようにした燃料
カートリッジを設けた。 【００１４】（２） 上述の燃料カートリッジと同様に
上述の点火器筒に接続されて、内部に封入した酸化剤ガ
スを、点火器筒内に供給するようにした酸化剤カートリ
ッジを設けた。 【００１５】なお、燃料カートリッジと酸化剤カートリ
ッジは、独立した別体のカートリッジとすることもで
き、または、１体のカートリッジの内部を仕切り、燃料
ガスと酸化剤ガスを別々の区画に封入し、個別に点火器
筒内に供給できるようにした１体型のカートリッジにす
ることもできる。また、燃料カートリッジおよび酸化剤
カートリッジの容量、および内部に封入する燃料ガス、
又は酸化剤ガスの圧力は、着火を行うロケットエンジン
によって異るが、上述した宇宙空間に打上げられるロケ
ットの第１段ロケットエンジンの着火に使用されるもの
では、７０ m／m φ×１５０ m／m 〜２００ m／m 程度
の寸法の円筒形のもので、５０kg／cm2 〜１００kg／cm
2 程度の燃料ガス、又は酸化剤ガスを封入できるもので
あれば、約１０sec 間程度を要する着火に使用すること
ができる。 【００１６】また、燃料カートリッジおよび酸化剤カー
トリッジのそれぞれに封入する燃料および酸化剤は、前
述したようにロケットエンジンに供給される推進ガスの
燃料および酸化剤と同じ成分のものを使用するようにし
ても良く、又は別の成分のもの、例えば燃料としては、
メタン、プロパン等、また酸化剤としては酸素成分を多
く含む化合物を使用するようにしても良い。さらに、燃
料カートリッジおよび酸化剤カートリッジと点火器筒と
の接続装置は、着脱自在の機構によって、接続できるよ
うにしたものが好ましい。 【００１７】本発明のロケットエンジン点火器は、上述
の手段により、点火器筒内に供給される燃料ガス、およ
び酸化剤ガスを、ガス状態で封入した燃料カートリッ
ジ、および酸化剤カートリッジから供給するので、従来
のロケットエンジンで必要としていた燃料熱交換器、お
よび酸化剤熱交換器が不要になり、コストおよび重量を
低減できるとともに、熱交換時における高温ガスと燃料
／酸化剤が混ざる可能性がなくなり、ロケットエンジン
を破壊するリスクが低減する。 【００１８】また、燃料ガスおよび酸化剤ガスを封入し
た燃料カートリッジ、および酸化剤カートリッジを点火
器筒と接続することで、燃料管および酸化剤管の長さを
極端に短くでき、特に、燃料カートリッジおよび酸化剤
カートリッジを点火器筒に直付け機構により接続できる
ものにすれば、これらの燃料管および酸化剤管をなくす
ることができ、コストおよび重量を大幅に低減できる。 【００１９】さらに、点火器筒に供給される燃料ガスお
よび酸化剤ガスの供給元が、ロケットエンジンの推進ガ
スの供給元と分離しているため、ロケットエンジンの立
上がり状況に点火器の着火状態が左右されなくなる。こ
れにより、ロケットエンジン始動時のシステムが単純化
でき、始動時のロケットエンジンシ−ケンスの設定が容
易になる。 【００２０】また、点火器筒に供給される燃料および酸
化剤の供給元が燃料カートリッジおよび酸化剤カートリ
ッジとしたことにより、容易に交換可能となる。 【００２１】 【発明の実施の形態】以下、本発明のロケットエンジン
点火器の実施の一形態を、図面にもとづき説明する。図
１は本発明のロケットエンジン点火器の実施の第１形態
を示す断面図である。 【００２２】図に示すように、燃料ガスＧＨ2 と酸化剤
ガスＧＯＸは、内部が仕切られ、２区画にされて、１体
化されたカートリッジ１にそれぞれ封入されている。な
お、本実施の形態では、メタン，プロパン，水素等の燃
料ガスＧＨ2 、および酸素，酸化化合物等の酸化剤ガス
ＧＯＸが、それぞれ封入された区画を、便宜上燃料カー
トリッジ１１および酸化剤カートリッジ１３と呼称する
ことにする。燃料カートリッジ１１および酸化剤カート
リッジ１３には、それぞれガス通路１２，１４が設けら
れており、このガス通路１２，１４により、５０kg／cm
2 〜１００kg／cm2 程度に加圧された燃料ガスＧＨ2 、
および酸化剤ガスＧＯＸを内部に封入できるとともに、
封入された燃料ガスＧＨ2 および酸化剤ガスＧＯＸを外
部に排出するようにしている。 【００２３】ガス通路１２，１４の出口には、バルブ２
が設けられるとともに、バルブ２の外側には、外周面に
雄螺設けた接続部３が形成されている。一方燃料ガスＧ
Ｈ2 および酸化剤ガスＧＯＸを導入し、図示しないロケ
ットエンジンの燃焼器の着火を行う、燃焼ガスを発生さ
せる点火器筒４には、２又のそれぞれ雌螺を設けた接続
部４１，４２が設けられている。そして、一方の接続部
４１はカートリッジ１の接続部３と螺合し、１体化され
たカートリッジ１を点火器筒４に連結するとともに、他
方の接続口４２には、点火器筒４に導入された燃料ガス
ＧＨ2 、および酸化剤ガスＧＯＸの点火を行うエキサイ
タ５に設けられた接続部５１と同様に螺合し、エキサイ
タ５を点火器筒４に結合するようにしている。 【００２４】本実施の形態のロケットエンジン点火器
は、上述のように構成されているので、燃料カートリッ
ジ１１および酸化剤カートリッジ１３のそれぞれにつめ
られている、５０〜１００kg／cm2 程度の圧力の燃料ガ
スＧＨ2 と酸化剤ガスＧＯＸは、バルブ２の閉鎖によ
り、流出が止められているが、ロケットエンジン点火器
を使用する場合には、このバルブ２の開放により、燃料
カートリッジ１１および酸化剤カートリッジ１３にそれ
ぞれ封入されている燃焼ガスＧＨ2 と酸化剤ガスＧＯＸ
は、それぞれのカートリッジ１１，１３に設けられたガ
ス通路１２，１４を通って、独立に点火器筒４内に導入
され、点火器筒４内で混合し、可燃混合気となる。 【００２５】この点火器筒４内に形成された可燃混合気
に、エキサイタ５より火花を飛ばすことにより、可燃混
合気は着火し、燃焼ガスＣＧとなる。燃焼ガスＣＧは、
点火器筒４の先端からの噴出し、ロケットエンジンの燃
焼器に導入され、燃焼器に別々に導入される燃料および
酸化剤が混合した、推進ガスの着火を行う点火装置とし
て作用する。 【００２６】このように、本実施の形態のロケットエン
ジン点火器は、点火器筒４内に供給される燃料ガスＧＨ
2 、および酸化剤ガスＧＯＸを、ガス状態で内部に封入
し、接続部３を接続部４１に接続し、点火器筒４に直付
された燃料カートリッジ１１、および酸化剤カートリッ
ジ１３から供給するので、従来のロケットエンジン点火
器で必要としていた燃料熱交換器０３、および酸化剤熱
交換器０６が不要になり、これらの熱交換器０３，０６
に要するコスト，若しくは、これらの熱交換器０３，０
６の取付に要する作業コストをなくすることができると
ともに、ロケット機体の重量を軽減することができる。 【００２７】また、これらの熱交換器０３，０６の熱交
換時に発生する可能性があった、高温のロケットエンジ
ンの燃焼ガスと燃料ガスＧＨ2 、又は燃焼ガスと酸化剤
ガスＧＯＸが混ざる可能性がなくなり、ロケットエンジ
ンが破壊するリスクを完全に回避できる。また、従来の
ロケットエンジン点火器で必要としていた燃料管０１、
および酸化剤管０４を完全になくすることができ、これ
らの燃料管０１，酸化剤管に要するコスト，若しくはこ
れらを配設するために要する作業コストをなくすること
ができるとともに、ロケット機体の重量を軽減できる。 【００２８】さらに、点火器筒４に供給される燃料ガス
ＧＨ2 、および酸化剤ガスＧＯＸの供給元が、ロケット
エンジンの推進ガスの供給元と分離された燃料カートリ
ッジ１１および酸化剤カートリッジ１３になっているた
め、ロケットエンジンの立上がり状況に、点火器の着火
状態が左右されなくなる。これにより、点火器の着火状
態を安定したものにするために、複雑化していたロケッ
トエンジン始動時のシステムが単純化でき、設定が困難
であった始動時のロケットエンジンシ−ケンスの設定が
容易になる。また、点火器筒４に供給される燃料ガスＧ
Ｈ2 、および酸化剤ガスＧＯＸの供給元が燃料カートリ
ッジ１１および酸化剤カートリッジ１３となったことに
より、燃料ガスＧＨ2 および酸化剤ガスＧＯＸが容易に
交換可能となる。 【００２９】次に、図２は本発明のロケットエンジン点
火器の実施の第２形態を示す断面図である。 【００３０】図に示すように、本実施の形態のロケット
エンジン点火器では、燃料ガスＧＨ 2 を封入する燃料カ
ートリッジ１５と、酸化剤ガスＧＯＸを封する酸化剤カ
ートリッジ１７を別体にし、それぞれのカートリッジ１
５，１７のガス通路出口１２，１４のそれぞれにバルブ
２１，２２を設けて、バルブ２１，２２の外側を、点火
器筒４に設けた３つの接続部４３，４４，４５のうちの
両側に設けた接続部４３，４５に螺合させて直付けする
ようにしている。このため、点火器筒４に設けるエキサ
イタ５は、接続部４３，４５よりそれぞれ導入される燃
料ガスＧＨ2 と酸化剤ガスＧＯＸの混合状態が良くな
る、中央の接続部４４に固着されることになる。 【００３１】本実施の形態のロケットエンジン点火器で
は、上述した実施の第１形態と同様の作用効果が得られ
るとともに、このコンフィギュレーションにすること
で、実施の第１形態では１個のバルブ２で済んでいたも
のが、２個のバルブ２１，２２に増えるデメリットがあ
る反面、燃料ガスＧＨ2 と酸化剤ガスＧＯＸがバルブ２
１，２２の上流側で混入するリスクがなくなり、実施の
第１形態のものに比較して、さらに高信頼性のものにで
きるメリットが得られるものである。 【００３２】 【発明の効果】以上述べたように、本発明のロケットエ
ンジン点火器によれば、特許請求の範囲に示す構成によ
り、次の効果を得ることができる。 （１）装置に要するコスト、および装置取付けに要する
作業コストを低廉にできる。 （２）ロケット重量を低減でき、ペイロードを大きくで
きる等ロケットの性能を向上させることができる。 （３）ロケットエンジン等の破壊のリスクを回避でき、
高信頼性のものにできる。 （４）エンジン始動時のシステムを単純化でき、始動時
のロケットエンジンシ−ケンスの設定が容易になる。
れるロケット等の推進力を発生させる、ロケットエンジ
ンの燃焼器に供給される推進ガスの着火を行うロケット
エンジン点火器に関する。 【０００２】 【従来の技術】地上から宇宙空間等に打上げられるロケ
ット等に装備されるロケットエンジンの着火には、従
来、図３に示されるようなロケットエンジン点火器が使
用されている。 【０００３】このような点火器では、ガス化されて、ロ
ケットエンジンの燃焼器に供給される推進ガスとなる液
化水素ＬＨ2 等の液体燃料と、および液化酸素ＬＯＸ等
の液体酸化剤とを、それぞれ貯蔵する図示省略した燃料
タンク、および酸化剤タンクに、それぞれ連結する燃料
管０１、および酸化剤管０４を設け、これらの燃料管０
１および酸化剤管０４に、それぞれ介装された燃料バル
ブ０２および酸化剤バルブ０５を開放することにより、
これらのタンク内に貯蔵されている液体燃料、および液
体酸化剤の一部を抽出し、燃料バルブ０２および酸化剤
バルブ０５と同様に、燃料管０１および酸化剤管０４の
それぞれに介装された燃料用熱交換器０３、および酸化
剤用熱交換器０６に導入、供給するようにしている。 【０００４】また、これらの熱交換器０３，０６で、ガ
ス化された燃料ＧＨ2 および酸化剤ＧＯＸは、点火器筒
０７内に導入され、点火器筒０７に配設されたエキサイ
タ０８で点火され、その燃焼ガスＣＧは点火器筒０７の
先端から、図示省略したロケットエンジンの燃焼器に供
給され、燃焼器に別途供給された推進ガス、すなわち、
この事例では、上述した燃料タンク、および酸化剤タン
クから別途取り出され、燃料用熱交換器０３、酸化剤熱
交換器０６とは別に設けられた熱交換器、又はロケット
エンジンのスカート等のハードの熱マスでガス化された
燃料ガス、および酸化剤ガスからなる推進ガスの着火を
行うようにしている。 【０００５】しかしながら、このようなロケットエンジ
ン点火器では、次の不具合がある。 （１） 燃料管０１および酸化剤管０４からなる長い配
管と、これらの配管０１，０４にそれぞれ介装される燃
料用熱交換器０３、および酸化剤用熱交換器０６からな
る熱交換器を必要とすることによる不具合がある。 【０００６】すなわち、極低温の液化酸素ＬＯＸを貯蔵
する酸化剤タンク、および極低温の液化水素ＬＨ2 を貯
蔵する燃料タンクと、点火器筒０８とが離れて配置され
ており燃料管０１および酸化剤管０４の長さが長くなる
ため、これらの配管０１，０４に要するコストが大きく
なるとともに、これらの配管０１，０４を配設する空間
が狭いことなどにより、作業コストが大きくなる不具
合、および重量増加によるロケット性能の低下の不具合
がある。特に、酸化剤管０４は、酸化剤タンクと燃料タ
ンクがロケットの機体軸方向に直列に配置され、ロケッ
トの打上げ状態において、ロケットエンジンの上方に配
設される燃料タンクのさらに上方に酸化剤タンクを配置
するようにしているため、長さが長くなり、上述した不
具合を顕著なものにする。 【０００７】同様に、これらの配管０１，０４の途中に
介装される熱交換器０３，０６に要するコストが嵩むと
ともに、配設に要する作業コストが嵩む不具合があると
ともに、ロケットの重量増加を招くという不具合もあ
る。さらに、これらの熱交換器０３，０６は、ロケット
エンジンで発生する燃焼ガスと金属の壁１枚隔てて、液
体燃料、あるいは液体酸化剤を流すことにより、熱交換
してガス化するようにしているため、何等かの原因によ
り、壁から燃料あるいは酸化剤が燃焼ガス中にリーク
し、高温ガスが燃料あるいは酸化剤と接し、爆発的な破
壊を引き起こし、これに伴いロケットエンジンが破壊さ
れる可能性があるというリスクもある。 【０００８】（２） また、着火用の燃焼ガスＣＧを発
生させるために、燃料タンク内の液化水素ＬＨ2 の一
部、および酸化剤タンク内の液化酸化剤ＬＯＸの一部を
使用することによる不具合もある。すなわち、燃料タン
ク内の液化水素ＬＨ2 、および酸化剤タンク内の液化酸
素ＬＯＸは、ロケットエンジンにも、上述したようにし
て供給されているため、ロケットエンジンの立上り状況
によっては、燃料タンク内および酸化剤タンク内の圧力
が変動し、燃料用熱交換器０３および酸化剤熱交換器０
６に供給される液化水素ＬＨ2 、および液化酸素ＬＯＸ
の供給量が変動する。 【０００９】また、これらの熱交換器０３，０６が、上
述したように、ロケットエンジンの燃焼ガスとの熱交換
によって、液化水素ＬＨ2 および液化酸化剤ＬＯＸをガ
ス化するようにしているため、ロケットエンジンの立上
り状況によっては、熱交換量が左右され、これらの熱交
換器０３，０６から点火器筒０７内に供給される、ガス
化された燃料ＧＨ2 、および酸化剤ＧＯＸの供給量が変
動することが考えられる。このため、ロケットエンジン
の始動時のシステムが複雑になるとともに、始動時のロ
ケットエンジンシ−ケンスの設定が難しくなるという不
具合もある。 【００１０】また、ロケットエンジン点火器には、上述
した液体燃料と液体酸化剤からなる、いわゆる液体推進
薬を使用するものの外に、固体推進薬を使用するように
したものもあるが、固体推進薬を使用する場合、燃焼生
成物による不具合が発生する可能性がある。すなわち、
点火器筒０７内で発生した燃焼ガス等の生成物は、ロケ
ットエンジンの燃焼器へ流出するため、燃焼ガスととも
に生成された固形生成物が燃焼器における推進ガスの燃
焼に種々の不具合を発生させる可能性もある。さらに、
固体推進薬を使用する場合、一たん点火すると液体推進
薬のように、バルブ操作による燃焼制御ができないた
め、再使用ができないという不具合もある。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来から使
用されている液体推進剤を使用したロケットエンジン点
火器の上述した不具合を解消するため、ロケットエンジ
ン破壊のリスクをなくし、ロケットエンジンの始動シ−
ケンスを単純化して、設定を容易にし、また装置コス
ト、および作業コストを低減できるロケットエンジン点
火器を提供することを課題とする。 【００１２】 【課題を解決するための手段】このため、本発明のロケ
ットエンジン点火器は、次の手段とした。 【００１３】（１） ガス化された燃料、および酸化剤
を内部に導入し、設置したエキサイタで点火して生じた
燃焼ガスを、ロケットエンジンの燃焼器に供給し、燃焼
器に別途導入される推進ガスの着火を行う燃焼ガスを発
生させるようにした点火器筒に接続されて、内部に封入
した燃料ガスを、点火器筒内に供給するようにした燃料
カートリッジを設けた。 【００１４】（２） 上述の燃料カートリッジと同様に
上述の点火器筒に接続されて、内部に封入した酸化剤ガ
スを、点火器筒内に供給するようにした酸化剤カートリ
ッジを設けた。 【００１５】なお、燃料カートリッジと酸化剤カートリ
ッジは、独立した別体のカートリッジとすることもで
き、または、１体のカートリッジの内部を仕切り、燃料
ガスと酸化剤ガスを別々の区画に封入し、個別に点火器
筒内に供給できるようにした１体型のカートリッジにす
ることもできる。また、燃料カートリッジおよび酸化剤
カートリッジの容量、および内部に封入する燃料ガス、
又は酸化剤ガスの圧力は、着火を行うロケットエンジン
によって異るが、上述した宇宙空間に打上げられるロケ
ットの第１段ロケットエンジンの着火に使用されるもの
では、７０ m／m φ×１５０ m／m 〜２００ m／m 程度
の寸法の円筒形のもので、５０kg／cm2 〜１００kg／cm
2 程度の燃料ガス、又は酸化剤ガスを封入できるもので
あれば、約１０sec 間程度を要する着火に使用すること
ができる。 【００１６】また、燃料カートリッジおよび酸化剤カー
トリッジのそれぞれに封入する燃料および酸化剤は、前
述したようにロケットエンジンに供給される推進ガスの
燃料および酸化剤と同じ成分のものを使用するようにし
ても良く、又は別の成分のもの、例えば燃料としては、
メタン、プロパン等、また酸化剤としては酸素成分を多
く含む化合物を使用するようにしても良い。さらに、燃
料カートリッジおよび酸化剤カートリッジと点火器筒と
の接続装置は、着脱自在の機構によって、接続できるよ
うにしたものが好ましい。 【００１７】本発明のロケットエンジン点火器は、上述
の手段により、点火器筒内に供給される燃料ガス、およ
び酸化剤ガスを、ガス状態で封入した燃料カートリッ
ジ、および酸化剤カートリッジから供給するので、従来
のロケットエンジンで必要としていた燃料熱交換器、お
よび酸化剤熱交換器が不要になり、コストおよび重量を
低減できるとともに、熱交換時における高温ガスと燃料
／酸化剤が混ざる可能性がなくなり、ロケットエンジン
を破壊するリスクが低減する。 【００１８】また、燃料ガスおよび酸化剤ガスを封入し
た燃料カートリッジ、および酸化剤カートリッジを点火
器筒と接続することで、燃料管および酸化剤管の長さを
極端に短くでき、特に、燃料カートリッジおよび酸化剤
カートリッジを点火器筒に直付け機構により接続できる
ものにすれば、これらの燃料管および酸化剤管をなくす
ることができ、コストおよび重量を大幅に低減できる。 【００１９】さらに、点火器筒に供給される燃料ガスお
よび酸化剤ガスの供給元が、ロケットエンジンの推進ガ
スの供給元と分離しているため、ロケットエンジンの立
上がり状況に点火器の着火状態が左右されなくなる。こ
れにより、ロケットエンジン始動時のシステムが単純化
でき、始動時のロケットエンジンシ−ケンスの設定が容
易になる。 【００２０】また、点火器筒に供給される燃料および酸
化剤の供給元が燃料カートリッジおよび酸化剤カートリ
ッジとしたことにより、容易に交換可能となる。 【００２１】 【発明の実施の形態】以下、本発明のロケットエンジン
点火器の実施の一形態を、図面にもとづき説明する。図
１は本発明のロケットエンジン点火器の実施の第１形態
を示す断面図である。 【００２２】図に示すように、燃料ガスＧＨ2 と酸化剤
ガスＧＯＸは、内部が仕切られ、２区画にされて、１体
化されたカートリッジ１にそれぞれ封入されている。な
お、本実施の形態では、メタン，プロパン，水素等の燃
料ガスＧＨ2 、および酸素，酸化化合物等の酸化剤ガス
ＧＯＸが、それぞれ封入された区画を、便宜上燃料カー
トリッジ１１および酸化剤カートリッジ１３と呼称する
ことにする。燃料カートリッジ１１および酸化剤カート
リッジ１３には、それぞれガス通路１２，１４が設けら
れており、このガス通路１２，１４により、５０kg／cm
2 〜１００kg／cm2 程度に加圧された燃料ガスＧＨ2 、
および酸化剤ガスＧＯＸを内部に封入できるとともに、
封入された燃料ガスＧＨ2 および酸化剤ガスＧＯＸを外
部に排出するようにしている。 【００２３】ガス通路１２，１４の出口には、バルブ２
が設けられるとともに、バルブ２の外側には、外周面に
雄螺設けた接続部３が形成されている。一方燃料ガスＧ
Ｈ2 および酸化剤ガスＧＯＸを導入し、図示しないロケ
ットエンジンの燃焼器の着火を行う、燃焼ガスを発生さ
せる点火器筒４には、２又のそれぞれ雌螺を設けた接続
部４１，４２が設けられている。そして、一方の接続部
４１はカートリッジ１の接続部３と螺合し、１体化され
たカートリッジ１を点火器筒４に連結するとともに、他
方の接続口４２には、点火器筒４に導入された燃料ガス
ＧＨ2 、および酸化剤ガスＧＯＸの点火を行うエキサイ
タ５に設けられた接続部５１と同様に螺合し、エキサイ
タ５を点火器筒４に結合するようにしている。 【００２４】本実施の形態のロケットエンジン点火器
は、上述のように構成されているので、燃料カートリッ
ジ１１および酸化剤カートリッジ１３のそれぞれにつめ
られている、５０〜１００kg／cm2 程度の圧力の燃料ガ
スＧＨ2 と酸化剤ガスＧＯＸは、バルブ２の閉鎖によ
り、流出が止められているが、ロケットエンジン点火器
を使用する場合には、このバルブ２の開放により、燃料
カートリッジ１１および酸化剤カートリッジ１３にそれ
ぞれ封入されている燃焼ガスＧＨ2 と酸化剤ガスＧＯＸ
は、それぞれのカートリッジ１１，１３に設けられたガ
ス通路１２，１４を通って、独立に点火器筒４内に導入
され、点火器筒４内で混合し、可燃混合気となる。 【００２５】この点火器筒４内に形成された可燃混合気
に、エキサイタ５より火花を飛ばすことにより、可燃混
合気は着火し、燃焼ガスＣＧとなる。燃焼ガスＣＧは、
点火器筒４の先端からの噴出し、ロケットエンジンの燃
焼器に導入され、燃焼器に別々に導入される燃料および
酸化剤が混合した、推進ガスの着火を行う点火装置とし
て作用する。 【００２６】このように、本実施の形態のロケットエン
ジン点火器は、点火器筒４内に供給される燃料ガスＧＨ
2 、および酸化剤ガスＧＯＸを、ガス状態で内部に封入
し、接続部３を接続部４１に接続し、点火器筒４に直付
された燃料カートリッジ１１、および酸化剤カートリッ
ジ１３から供給するので、従来のロケットエンジン点火
器で必要としていた燃料熱交換器０３、および酸化剤熱
交換器０６が不要になり、これらの熱交換器０３，０６
に要するコスト，若しくは、これらの熱交換器０３，０
６の取付に要する作業コストをなくすることができると
ともに、ロケット機体の重量を軽減することができる。 【００２７】また、これらの熱交換器０３，０６の熱交
換時に発生する可能性があった、高温のロケットエンジ
ンの燃焼ガスと燃料ガスＧＨ2 、又は燃焼ガスと酸化剤
ガスＧＯＸが混ざる可能性がなくなり、ロケットエンジ
ンが破壊するリスクを完全に回避できる。また、従来の
ロケットエンジン点火器で必要としていた燃料管０１、
および酸化剤管０４を完全になくすることができ、これ
らの燃料管０１，酸化剤管に要するコスト，若しくはこ
れらを配設するために要する作業コストをなくすること
ができるとともに、ロケット機体の重量を軽減できる。 【００２８】さらに、点火器筒４に供給される燃料ガス
ＧＨ2 、および酸化剤ガスＧＯＸの供給元が、ロケット
エンジンの推進ガスの供給元と分離された燃料カートリ
ッジ１１および酸化剤カートリッジ１３になっているた
め、ロケットエンジンの立上がり状況に、点火器の着火
状態が左右されなくなる。これにより、点火器の着火状
態を安定したものにするために、複雑化していたロケッ
トエンジン始動時のシステムが単純化でき、設定が困難
であった始動時のロケットエンジンシ−ケンスの設定が
容易になる。また、点火器筒４に供給される燃料ガスＧ
Ｈ2 、および酸化剤ガスＧＯＸの供給元が燃料カートリ
ッジ１１および酸化剤カートリッジ１３となったことに
より、燃料ガスＧＨ2 および酸化剤ガスＧＯＸが容易に
交換可能となる。 【００２９】次に、図２は本発明のロケットエンジン点
火器の実施の第２形態を示す断面図である。 【００３０】図に示すように、本実施の形態のロケット
エンジン点火器では、燃料ガスＧＨ 2 を封入する燃料カ
ートリッジ１５と、酸化剤ガスＧＯＸを封する酸化剤カ
ートリッジ１７を別体にし、それぞれのカートリッジ１
５，１７のガス通路出口１２，１４のそれぞれにバルブ
２１，２２を設けて、バルブ２１，２２の外側を、点火
器筒４に設けた３つの接続部４３，４４，４５のうちの
両側に設けた接続部４３，４５に螺合させて直付けする
ようにしている。このため、点火器筒４に設けるエキサ
イタ５は、接続部４３，４５よりそれぞれ導入される燃
料ガスＧＨ2 と酸化剤ガスＧＯＸの混合状態が良くな
る、中央の接続部４４に固着されることになる。 【００３１】本実施の形態のロケットエンジン点火器で
は、上述した実施の第１形態と同様の作用効果が得られ
るとともに、このコンフィギュレーションにすること
で、実施の第１形態では１個のバルブ２で済んでいたも
のが、２個のバルブ２１，２２に増えるデメリットがあ
る反面、燃料ガスＧＨ2 と酸化剤ガスＧＯＸがバルブ２
１，２２の上流側で混入するリスクがなくなり、実施の
第１形態のものに比較して、さらに高信頼性のものにで
きるメリットが得られるものである。 【００３２】 【発明の効果】以上述べたように、本発明のロケットエ
ンジン点火器によれば、特許請求の範囲に示す構成によ
り、次の効果を得ることができる。 （１）装置に要するコスト、および装置取付けに要する
作業コストを低廉にできる。 （２）ロケット重量を低減でき、ペイロードを大きくで
きる等ロケットの性能を向上させることができる。 （３）ロケットエンジン等の破壊のリスクを回避でき、
高信頼性のものにできる。 （４）エンジン始動時のシステムを単純化でき、始動時
のロケットエンジンシ−ケンスの設定が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のロケットエンジン点火器の実施の第１
形態を示す断面図， 【図２】本発明のロケットエンジン点火器の実施の第２
形態を示す断面図， 【図３】従来のロケットエンジン点火器を示す側面図で
ある。 【符号の説明】 １ カートリッジ １１，１５ 燃料カートリッジ １２，１７ 燃料ガス通路 １３ 酸化剤カートリッジ １４ 酸化剤ガス通路 ２，２１，２２ バルブ ３ カートリッジ接続部 ４ 点火器筒 ４１，４２，４３，４４，４５ 接続部 ５ エキサイタ ５１ エキサイタ接続部
形態を示す断面図， 【図２】本発明のロケットエンジン点火器の実施の第２
形態を示す断面図， 【図３】従来のロケットエンジン点火器を示す側面図で
ある。 【符号の説明】 １ カートリッジ １１，１５ 燃料カートリッジ １２，１７ 燃料ガス通路 １３ 酸化剤カートリッジ １４ 酸化剤ガス通路 ２，２１，２２ バルブ ３ カートリッジ接続部 ４ 点火器筒 ４１，４２，４３，４４，４５ 接続部 ５ エキサイタ ５１ エキサイタ接続部
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ガス化された燃料、および酸化剤を点火
器筒内に導入し、前記点火器筒に設置したエキサイタで
点火して発生する燃焼ガスで、ロケットエンジンの燃焼
器に導入される推進ガスの着火を行うロケットエンジン
点火器において、前記点火器筒と接続されて、内部に封
入した前記燃料ガスを前記点火器内に供給する燃料カー
トリッジ、および内部に封入した前記酸化剤ガスを前記
点火器内に供給する酸化剤カートリッジを設けたことを
特徴とするロケットエンジン点火器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29499896A JP3402964B2 (ja) | 1996-11-07 | 1996-11-07 | ロケットエンジン点火器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29499896A JP3402964B2 (ja) | 1996-11-07 | 1996-11-07 | ロケットエンジン点火器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10141138A JPH10141138A (ja) | 1998-05-26 |
| JP3402964B2 true JP3402964B2 (ja) | 2003-05-06 |
Family
ID=17815023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29499896A Expired - Fee Related JP3402964B2 (ja) | 1996-11-07 | 1996-11-07 | ロケットエンジン点火器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3402964B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1172545B1 (de) * | 2000-07-15 | 2013-05-29 | Astrium GmbH | Zündsystem für Brennkammern in Raketentriebwerken |
-
1996
- 1996-11-07 JP JP29499896A patent/JP3402964B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10141138A (ja) | 1998-05-26 |
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