JPH0370107B2 - - Google Patents
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- JPH0370107B2 JPH0370107B2 JP59141564A JP14156484A JPH0370107B2 JP H0370107 B2 JPH0370107 B2 JP H0370107B2 JP 59141564 A JP59141564 A JP 59141564A JP 14156484 A JP14156484 A JP 14156484A JP H0370107 B2 JPH0370107 B2 JP H0370107B2
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- Japan
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- combustion chamber
- missile
- ramjet
- propulsion means
- air intake
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Links
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K7/00—Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof
- F02K7/10—Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof characterised by having ram-action compression, i.e. aero-thermo-dynamic-ducts or ram-jet engines
- F02K7/18—Composite ram-jet/rocket engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
- F02K9/80—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof characterised by thrust or thrust vector control
- F02K9/86—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof characterised by thrust or thrust vector control using nozzle throats of adjustable cross- section
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
- Testing Of Engines (AREA)
- Stored Programmes (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は内蔵された加速エンジン即ちブースタ
を具えたラムジエツトミサイル推進システムに関
し、該システムは第1の加速段階と第2のラムジ
エツト巡航段階に分かれて使用される、ミサイル
の加速に用いられる固体推進薬が貯留された単一
の燃焼室を具え、更に加速段階の推進に適するよ
うな寸法に設計された収束拡大型ノズルと、加速
段階の後、充分な空気を燃焼室に導入するように
設計された少なくとも一つの空気取入口を具え、
ミサイルの燃料のペイロードによるラム空気の燃
焼の結果として生ずるガスの高速噴射によつてミ
サイルに働らく抵抗力を少なくとも補償するよう
になされている。
を具えたラムジエツトミサイル推進システムに関
し、該システムは第1の加速段階と第2のラムジ
エツト巡航段階に分かれて使用される、ミサイル
の加速に用いられる固体推進薬が貯留された単一
の燃焼室を具え、更に加速段階の推進に適するよ
うな寸法に設計された収束拡大型ノズルと、加速
段階の後、充分な空気を燃焼室に導入するように
設計された少なくとも一つの空気取入口を具え、
ミサイルの燃料のペイロードによるラム空気の燃
焼の結果として生ずるガスの高速噴射によつてミ
サイルに働らく抵抗力を少なくとも補償するよう
になされている。
従来の技術
本発明は空気をラムジエツトエンジン内での燃
焼剤の一として用い得る大気内での飛行被包体を
具えた戦術型ミサイルの推進手段に関する。
焼剤の一として用い得る大気内での飛行被包体を
具えた戦術型ミサイルの推進手段に関する。
特に本発明は二つの連続する推進モードによつ
て作動するロケツトラムジエツトに関し、このモ
ードとはミサイルに搭載された燃料と酸化剤を用
いるロケツトエンジン加速段階と、飛走するミサ
イルによつて大気中から採取された空気とミサイ
ルに搭載された燃料を用いるラムジエツトを基礎
とする巡航段階である。
て作動するロケツトラムジエツトに関し、このモ
ードとはミサイルに搭載された燃料と酸化剤を用
いるロケツトエンジン加速段階と、飛走するミサ
イルによつて大気中から採取された空気とミサイ
ルに搭載された燃料を用いるラムジエツトを基礎
とする巡航段階である。
加速用に最適なノズルはこれに引続くラムジエ
ツト巡航段階に好適なノズルの狭隘部断面よりも
ずつと狭い狭隘部を有する必要があるためこの種
のロケツトラムジエツトの実際上の構造には問題
を生ずる。
ツト巡航段階に好適なノズルの狭隘部断面よりも
ずつと狭い狭隘部を有する必要があるためこの種
のロケツトラムジエツトの実際上の構造には問題
を生ずる。
ラムジエツト段階とブースタ段階とが一体化さ
れていることに関する問題の解決策として両推進
段階に共通な内部壁を有する単一燃焼室を用い、
加速から巡航への推移位相の間にはじき出される
加速段階用に最適な寸法のノズルを具え、以つて
燃焼室の尾部にラムジエツト巡航用に適する大き
な開口を生じせしめる設計が提案されている。
れていることに関する問題の解決策として両推進
段階に共通な内部壁を有する単一燃焼室を用い、
加速から巡航への推移位相の間にはじき出される
加速段階用に最適な寸法のノズルを具え、以つて
燃焼室の尾部にラムジエツト巡航用に適する大き
な開口を生じせしめる設計が提案されている。
不幸にして、短距離又は中距離飛行に対しては
ブースタノズルの放出は受け入れ難いことであ
る。なぜならばこれはミサイルの操作者に対して
も又友軍及び住民に対しても危険を与えるからで
ある。
ブースタノズルの放出は受け入れ難いことであ
る。なぜならばこれはミサイルの操作者に対して
も又友軍及び住民に対しても危険を与えるからで
ある。
この不都合を避けるためにブースタノズルを用
いない設計が提案されている。このようなノズル
なし動力手段においては、加速段階に通して必要
な固体推進薬の装填は加速段階の安定した燃焼と
軸方向の推力を保証する中央チヤネルと拡大後部
コーンによつて行なわれる。しかしながらこのタ
イプの動力手段においてはミサイルが加速される
につれて燃焼圧力がかなり減少し、加速段階にお
ける平均比推力は同じ推進薬がノズルを通じて排
気ガスを放出する場合に比し実質的に低位のもの
となる。
いない設計が提案されている。このようなノズル
なし動力手段においては、加速段階に通して必要
な固体推進薬の装填は加速段階の安定した燃焼と
軸方向の推力を保証する中央チヤネルと拡大後部
コーンによつて行なわれる。しかしながらこのタ
イプの動力手段においてはミサイルが加速される
につれて燃焼圧力がかなり減少し、加速段階にお
ける平均比推力は同じ推進薬がノズルを通じて排
気ガスを放出する場合に比し実質的に低位のもの
となる。
燃焼室の長さはブースタ用推進薬に必要な空間
によつて決められること及びこの固体推進薬の質
量の増加はラムジエツト燃料の質量の減少につな
がることを考慮すれば、加速段階の性能低下は巡
航時間の減少をもたらし、その結果ミサイルの距
離の短縮につながる。
によつて決められること及びこの固体推進薬の質
量の増加はラムジエツト燃料の質量の減少につな
がることを考慮すれば、加速段階の性能低下は巡
航時間の減少をもたらし、その結果ミサイルの距
離の短縮につながる。
発明の目的
本発明の目的は加速段階で生じた燃焼ガスをこ
の段階に対して最適化されたノズルを通して排出
し、且つ該ノズルの放出を回避しその代りにラム
ジエツト巡航段階における次の動作に適するよう
になすことによつて叙上の欠点を解消せんとする
ものである。
の段階に対して最適化されたノズルを通して排出
し、且つ該ノズルの放出を回避しその代りにラム
ジエツト巡航段階における次の動作に適するよう
になすことによつて叙上の欠点を解消せんとする
ものである。
即ち本発明は特別な空気取入口の他に、燃焼室
の下流端に配置された補助ノズルの形をした少な
くとも一つの補助排気口と、初期の加速位相の間
を通じて該補助排気口を閉鎖する手段を有し、そ
れによつて該補助排気口は主ノズルと共にラムジ
エツト巡航位相において燃焼ガスの排出に寄与す
ることができる冒頭に述べたような推進システム
を提供するものである。
の下流端に配置された補助ノズルの形をした少な
くとも一つの補助排気口と、初期の加速位相の間
を通じて該補助排気口を閉鎖する手段を有し、そ
れによつて該補助排気口は主ノズルと共にラムジ
エツト巡航位相において燃焼ガスの排出に寄与す
ることができる冒頭に述べたような推進システム
を提供するものである。
発明の構成
本発明によれば加速段階用に設計された主ノズ
ルは巡航段階においてもその位置に保たれるが、
この後の段階においては排気ガスの一部のみが前
記主ノズルから噴射され、残りは燃焼室の背後に
設けられた一つ又はそれ以上の補助排気孔から噴
射される。これらの排気口は前述の燃焼室空気取
入口のように加速用の固体燃料が全部消費された
時にのみ開かれる。
ルは巡航段階においてもその位置に保たれるが、
この後の段階においては排気ガスの一部のみが前
記主ノズルから噴射され、残りは燃焼室の背後に
設けられた一つ又はそれ以上の補助排気孔から噴
射される。これらの排気口は前述の燃焼室空気取
入口のように加速用の固体燃料が全部消費された
時にのみ開かれる。
本発明の第1実施例においては、前記補助排気
口は実質的に軸方向の補助排気を行なうように燃
焼室の後壁に設けられている。
口は実質的に軸方向の補助排気を行なうように燃
焼室の後壁に設けられている。
別の実施例においては補助排気ノズルは燃焼室
の環状をなす後方側方部に設けられている。
の環状をなす後方側方部に設けられている。
本発明の推進システムは燃焼室を囲繞し、ミサ
イル本体の長さ方向の少なくとも一部を覆うよう
に前方に延在する外部構造体を具え、以つてミサ
イルの前方に恒久的な空気吸入手段を形成すると
共に、前記空気取入口を経て燃焼室にラム空気流
を導入することを保証し、一方燃焼室のケーシン
グをラムジエツト巡航段階において均衡した圧力
下に保ち、それによつて該巡航段階においてミサ
イルの空気吸入手段によつて取入れられたラム空
気の一部分のみが前記空気取入口を経て燃焼室内
に導入され、一方残りの空気流が燃焼室を通らな
いで特別に設けられた排気口を経てミサイルの後
方に排出され、前記排気口を経て燃焼室から出て
来る排気ガス少なくとも一部と混合せしめられる
ことが好ましい。
イル本体の長さ方向の少なくとも一部を覆うよう
に前方に延在する外部構造体を具え、以つてミサ
イルの前方に恒久的な空気吸入手段を形成すると
共に、前記空気取入口を経て燃焼室にラム空気流
を導入することを保証し、一方燃焼室のケーシン
グをラムジエツト巡航段階において均衡した圧力
下に保ち、それによつて該巡航段階においてミサ
イルの空気吸入手段によつて取入れられたラム空
気の一部分のみが前記空気取入口を経て燃焼室内
に導入され、一方残りの空気流が燃焼室を通らな
いで特別に設けられた排気口を経てミサイルの後
方に排出され、前記排気口を経て燃焼室から出て
来る排気ガス少なくとも一部と混合せしめられる
ことが好ましい。
外部構造体は主ノズルを越えて後方まで延在
し、二次空気流を燃焼室からのすべての排気ガス
と混合せしめるようになされてもよい。
し、二次空気流を燃焼室からのすべての排気ガス
と混合せしめるようになされてもよい。
空気流を空気取入口によつて導入され燃焼に寄
与する部分αQaと冷却流を形成する部分(1−
α)Qaに分割することは要求される推力及び燃
焼室壁の温度耐性の機能によつて決定される。
与する部分αQaと冷却流を形成する部分(1−
α)Qaに分割することは要求される推力及び燃
焼室壁の温度耐性の機能によつて決定される。
燃焼室は該室のケーシングと前述の外部構造体
との間に挿入される支柱の助けによつて中心に配
置される。該支柱は外部構造体と燃焼室のケーシ
ングの間の空気流断面が前記補助排気口の上流に
おいて空気と、そして下流において空気と燃焼ガ
ス混合体の両者に音速流を与えるように形になさ
れている。
との間に挿入される支柱の助けによつて中心に配
置される。該支柱は外部構造体と燃焼室のケーシ
ングの間の空気流断面が前記補助排気口の上流に
おいて空気と、そして下流において空気と燃焼ガ
ス混合体の両者に音速流を与えるように形になさ
れている。
燃焼室は薄い伝熱性の壁で構成されていること
が好ましい。
が好ましい。
次のような他の種々の特別な特色を具えてもよ
い。
い。
円錐形の、即ち二方向に傾斜した斜面が燃焼室
の空気取入口の上流の外部構造体と燃料タンクの
間に挿入されて円環状の空気吸入手段を形成す
る。
の空気取入口の上流の外部構造体と燃料タンクの
間に挿入されて円環状の空気吸入手段を形成す
る。
加速段階において、ミサイルの空気吸入手段は
下流側において閉鎖されておらず、ラム空気は後
部を通つて排出され、抵抗を減らす。
下流側において閉鎖されておらず、ラム空気は後
部を通つて排出され、抵抗を減らす。
実質的に円錐形のフエアリングが燃焼室の狭隘
部を主ノズルの傾斜部の出口面に接続しデイフユ
ーザとなる中央体を形成し、その内部で二次空
気/排気ガスの混合物は膨脹することができる。
部を主ノズルの傾斜部の出口面に接続しデイフユ
ーザとなる中央体を形成し、その内部で二次空
気/排気ガスの混合物は膨脹することができる。
加速段階において、前記空気取入口が補助排気
口と共に、該加速段階の終期に放出されるように
設計された特別なプラグによつてシールされてい
る。
口と共に、該加速段階の終期に放出されるように
設計された特別なプラグによつてシールされてい
る。
又別の例においては、燃焼室は加速段階の終期
においてガス圧によつて所定の距離だけ軸方向に
自動的に後退して、一方において燃料タンクと燃
焼室の間に空間を設けて空気取入口を形成し、他
方において、燃焼室と主ノズルの間に空間を設け
て補助排気口を形成するように設計することもで
きる。予想それる応用例によれば燃焼室のスライ
ド作用は空気取入口又は補助排気口、又はその両
者を同時に形成する。
においてガス圧によつて所定の距離だけ軸方向に
自動的に後退して、一方において燃料タンクと燃
焼室の間に空間を設けて空気取入口を形成し、他
方において、燃焼室と主ノズルの間に空間を設け
て補助排気口を形成するように設計することもで
きる。予想それる応用例によれば燃焼室のスライ
ド作用は空気取入口又は補助排気口、又はその両
者を同時に形成する。
更に詳しくはスライド型の燃焼室は初めは切断
可能な結合部によつて動かないように保持されて
おり、そして該燃焼室の形態は、加速段階の終期
において燃焼室に加えられる圧力の軸方向合力の
方向が逆転し、この合力が切断自在な結合部の抵
抗力よりも大きくなるように構成されている。
可能な結合部によつて動かないように保持されて
おり、そして該燃焼室の形態は、加速段階の終期
において燃焼室に加えられる圧力の軸方向合力の
方向が逆転し、この合力が切断自在な結合部の抵
抗力よりも大きくなるように構成されている。
本発明はその他の特色、利点は次のいくつかの
実施例の説明並びに図面を参照して容易に理解さ
れるであろう。
実施例の説明並びに図面を参照して容易に理解さ
れるであろう。
本発明は一体化されたブースタを具えた種々の
形態のラムロケツトにも容易に応用し得る。実際
ラムジエツト段階に必要な空気の取入れは多くの
異なつた方法で行なうことができ、たとえば前部
のノーズににおいて円環状に取入れ、又は腹部か
ら横方向に行なうこともできる。同様に巡航段階
に必要な燃料は液体でも固体でもよい。後者の場
合、燃料は補助の自己熱分解燃料発生器内に収納
されるか燃焼室の内壁と接触している。
形態のラムロケツトにも容易に応用し得る。実際
ラムジエツト段階に必要な空気の取入れは多くの
異なつた方法で行なうことができ、たとえば前部
のノーズににおいて円環状に取入れ、又は腹部か
ら横方向に行なうこともできる。同様に巡航段階
に必要な燃料は液体でも固体でもよい。後者の場
合、燃料は補助の自己熱分解燃料発生器内に収納
されるか燃焼室の内壁と接触している。
問題点を解決するための具体的手段
第1図において本発明にかかる推進手段を具え
たミサイルの前方部分は省略されている。燃料タ
ンク8と燃焼室2だけが示されており、両者共主
排気ノズル3を越えてミサイルの後方へ延びる外
部筒状構造体1によつて囲繞されている。その外
部筒状構造体1に取付けられた前記燃焼室2は加
速段階に必要な推進薬4を内包している(第1図
の下半分の断面参照)。燃料がそこに貯留されて
いる限り、加速段階を通じて、空気取入口5はプ
ラグによつてシールされたままに保たれる。ラム
ジエツト段階において、燃焼室2の上流に設けら
れた補助タンク8内に貯留された燃料は燃焼室2
内に噴射され、飛走するミサイルによつて吸入さ
れた燃焼空気は開放された取入口5を経て燃焼室
2内に導入される(第1図の上半分断面参照)。
たミサイルの前方部分は省略されている。燃料タ
ンク8と燃焼室2だけが示されており、両者共主
排気ノズル3を越えてミサイルの後方へ延びる外
部筒状構造体1によつて囲繞されている。その外
部筒状構造体1に取付けられた前記燃焼室2は加
速段階に必要な推進薬4を内包している(第1図
の下半分の断面参照)。燃料がそこに貯留されて
いる限り、加速段階を通じて、空気取入口5はプ
ラグによつてシールされたままに保たれる。ラム
ジエツト段階において、燃焼室2の上流に設けら
れた補助タンク8内に貯留された燃料は燃焼室2
内に噴射され、飛走するミサイルによつて吸入さ
れた燃焼空気は開放された取入口5を経て燃焼室
2内に導入される(第1図の上半分断面参照)。
第1図から第5図までに示された実施例は前記
空気吸入手段がノーズコーン又は容易に接近可能
になされる必要のある装置、即ち燃料及び計器室
の下流のいずれかに環状に配置された前記空気吸
入方式に関連している。いずれの場合共、二次空
気は燃焼室2の上流において取入れられ、全体と
して燃焼室2の外壁のまわりを循環し、以つて燃
焼室の冷却と共に該二次空気の予熱も同時に行な
われる。
空気吸入手段がノーズコーン又は容易に接近可能
になされる必要のある装置、即ち燃料及び計器室
の下流のいずれかに環状に配置された前記空気吸
入方式に関連している。いずれの場合共、二次空
気は燃焼室2の上流において取入れられ、全体と
して燃焼室2の外壁のまわりを循環し、以つて燃
焼室の冷却と共に該二次空気の予熱も同時に行な
われる。
更に詳しくは、第1図に示す実施例は燃料タン
ク8と並列された吸入口25を具えている。第1
図及び第2図から明らかなように空気は外部筒状
構造体1と、空気吸入口25内に設けられた二方
向傾斜面9との間に取込まれる。
ク8と並列された吸入口25を具えている。第1
図及び第2図から明らかなように空気は外部筒状
構造体1と、空気吸入口25内に設けられた二方
向傾斜面9との間に取込まれる。
第2図は空気吸入手段の平面におけるミサイル
の断面を示すがこれには傾斜面9がどのように作
られているかが示されている。この傾斜面はたと
えば複合鋳造によつて作られた三つのセグメント
10からなつている。これらの三つのセグメント
10は三つの機能を充足する。即ち該セグメント
10と外部構造体1とによつて仕切られた空気吸
入口25の開口11を形成し;第2にタンク8と
傾斜面9との間の間隙12及びセグメント10の
間の開口13と一しよになつて境界層トラツプを
構成し;第3に軸受として役立つセグメント10
上の突起14によつて外部構造体1を燃料タンク
8上に固定するのに寄与している。
の断面を示すがこれには傾斜面9がどのように作
られているかが示されている。この傾斜面はたと
えば複合鋳造によつて作られた三つのセグメント
10からなつている。これらの三つのセグメント
10は三つの機能を充足する。即ち該セグメント
10と外部構造体1とによつて仕切られた空気吸
入口25の開口11を形成し;第2にタンク8と
傾斜面9との間の間隙12及びセグメント10の
間の開口13と一しよになつて境界層トラツプを
構成し;第3に軸受として役立つセグメント10
上の突起14によつて外部構造体1を燃料タンク
8上に固定するのに寄与している。
燃焼室2は支柱15によつてミサイルの後部の
外部構造体1の内部に固定され且つ中心に位置せ
しめられる。第3図、第4図に示されるように前
記支柱15の巾は一定ではなく、燃焼室2内に設
けられた第1補助排気口6が含まれている第3図
の断面で表わされている軸方向位置と、最も下流
側の補助排出口6を含む第4図の断面に表わされ
た更に下流側の軸方向位置の間では変化してい
る。該支柱15は第3図の平面内において比較的
実質的な巾を有している。該巾は燃焼室2と外部
構造体1との間を流れ既に予熱された二次空気流
の通路として利用し得る断面16が音速流を形成
するように計算されている。第3図及び第4図に
示された半径方向平面の間には巡航段階において
外部構造体1と燃焼室2との間に形成される二次
空気流内へ排気ガスを噴射するための数組の補助
排気口6が設けられている。支柱15の巾は第4
図の平面においては減少しており、排気ガスの下
流への流出口として利用される断面16が燃焼ガ
スと二次空気流との音速混合流を生ずることを保
証するように計算されている。
外部構造体1の内部に固定され且つ中心に位置せ
しめられる。第3図、第4図に示されるように前
記支柱15の巾は一定ではなく、燃焼室2内に設
けられた第1補助排気口6が含まれている第3図
の断面で表わされている軸方向位置と、最も下流
側の補助排出口6を含む第4図の断面に表わされ
た更に下流側の軸方向位置の間では変化してい
る。該支柱15は第3図の平面内において比較的
実質的な巾を有している。該巾は燃焼室2と外部
構造体1との間を流れ既に予熱された二次空気流
の通路として利用し得る断面16が音速流を形成
するように計算されている。第3図及び第4図に
示された半径方向平面の間には巡航段階において
外部構造体1と燃焼室2との間に形成される二次
空気流内へ排気ガスを噴射するための数組の補助
排気口6が設けられている。支柱15の巾は第4
図の平面においては減少しており、排気ガスの下
流への流出口として利用される断面16が燃焼ガ
スと二次空気流との音速混合流を生ずることを保
証するように計算されている。
第4図の平面より下流側において、排気ガス/
二次空気流の混合流は一種のデイフユーザ18内
で膨脹する。該デイフユーザ18は燃焼室2の後
部のネツク部にテーパ部分によつて接続された実
質的に円錐形をなすフエアリングで作られてい
る。
二次空気流の混合流は一種のデイフユーザ18内
で膨脹する。該デイフユーザ18は燃焼室2の後
部のネツク部にテーパ部分によつて接続された実
質的に円錐形をなすフエアリングで作られてい
る。
外部構造体1(第5図)の最下流部は制御翼が
ミサイルの後方に設けられる場合には制御翼用サ
ーボモータを収容するための断熱材で作られたケ
ーシング19を具えることができる。
ミサイルの後方に設けられる場合には制御翼用サ
ーボモータを収容するための断熱材で作られたケ
ーシング19を具えることができる。
第1図の下半分断面は加速段階以前の燃焼室2
の状態を示し、ブースタ推進薬4は空気取入口5
及び補助排気口6を閉鎖している。該排気口は更
にプラグ7によつてシールされている。第1図の
もう一方の半分の断面はラムジエツト巡航モード
の場合の燃焼室2を示し、空気取入口5と燃焼ガ
スを二次空気流内に噴射するための補助排気口6
は開放されている。
の状態を示し、ブースタ推進薬4は空気取入口5
及び補助排気口6を閉鎖している。該排気口は更
にプラグ7によつてシールされている。第1図の
もう一方の半分の断面はラムジエツト巡航モード
の場合の燃焼室2を示し、空気取入口5と燃焼ガ
スを二次空気流内に噴射するための補助排気口6
は開放されている。
加速段階においては、空気取入口5は燃焼室2
の内壁に担持されたプラグ7によつて閉塞されて
いる。該プラグは二つの推進モードの間の推移期
間内に自然に取外される。プラグ7はたとえば推
進薬燃焼の末期においてスプリングによつて引込
められる。
の内壁に担持されたプラグ7によつて閉塞されて
いる。該プラグは二つの推進モードの間の推移期
間内に自然に取外される。プラグ7はたとえば推
進薬燃焼の末期においてスプリングによつて引込
められる。
本発明の特定の実施例によれば燃焼室2はたと
えばフエノールシリカのフイラメントワインデイ
ングによつて製造され、繊維は空気取入口5の位
置の巻芯のまわりに設置されたインサートの周囲
に巻きつけられる。補助排気口6も同様に作られ
る。しかしもし燃焼室2の壁が補助排気口6が設
けられるべき領域17において更に補強されてい
るならば該排気孔は機械加工によつて更に容易に
作られるであろう。
えばフエノールシリカのフイラメントワインデイ
ングによつて製造され、繊維は空気取入口5の位
置の巻芯のまわりに設置されたインサートの周囲
に巻きつけられる。補助排気口6も同様に作られ
る。しかしもし燃焼室2の壁が補助排気口6が設
けられるべき領域17において更に補強されてい
るならば該排気孔は機械加工によつて更に容易に
作られるであろう。
本発明のミサイルのラムジエツト巡航時におけ
る作用は第6図を参照して容易に理解し得るであ
ろう。この図は長手方向の半断面図によつて外部
構造体1、燃料タンク8、空気取入口5、排気口
6、主ノズル3及び中央偏向体18が模式的に示
されている。図から空気吸入手段25によつて吸
引された空気流Qaの一部(αQa)のみが空気取入
口5を経て燃焼室2内に導入されることが判る。
ここでαは1より小さい値である。ラム空気Qa
の残部(1−α)Qaは二次空気を形成し、これ
は燃焼室壁と外部構造体1間を流れ燃焼には関与
しない。
る作用は第6図を参照して容易に理解し得るであ
ろう。この図は長手方向の半断面図によつて外部
構造体1、燃料タンク8、空気取入口5、排気口
6、主ノズル3及び中央偏向体18が模式的に示
されている。図から空気吸入手段25によつて吸
引された空気流Qaの一部(αQa)のみが空気取入
口5を経て燃焼室2内に導入されることが判る。
ここでαは1より小さい値である。ラム空気Qa
の残部(1−α)Qaは二次空気を形成し、これ
は燃焼室壁と外部構造体1間を流れ燃焼には関与
しない。
同様に排気ガスQbの一部βQb(β<1)は主ノ
ズル3を経て軸方向に排出され、一方残部(1−
β)Qbは補助排出口6を経て排出され二次空気
(1−α)Qaの流れに混合する。外部構造体1が
ノズル3から充分に下流側まで延びている場合に
はすべての排気ガスを二次空気と混合することが
でき、主ノズルから排出されるガス流βQbは、環
状開口26を経て該ノズルの外側に流出するガス
流{(1+α)Qa+(1−β)Qb}と充分に混合
される。
ズル3を経て軸方向に排出され、一方残部(1−
β)Qbは補助排出口6を経て排出され二次空気
(1−α)Qaの流れに混合する。外部構造体1が
ノズル3から充分に下流側まで延びている場合に
はすべての排気ガスを二次空気と混合することが
でき、主ノズルから排出されるガス流βQbは、環
状開口26を経て該ノズルの外側に流出するガス
流{(1+α)Qa+(1−β)Qb}と充分に混合
される。
本発明による複流モード即ち燃焼室2と外部構
造体1の間を流動し、排気ガスの少なくとも一部
(1−β)Qbと混合される二次空気流(1−α)
Qaを含むモードは従来の単一流作用に比し数多
くの利点をもたらす。
造体1の間を流動し、排気ガスの少なくとも一部
(1−β)Qbと混合される二次空気流(1−α)
Qaを含むモードは従来の単一流作用に比し数多
くの利点をもたらす。
第1の利点は燃焼室2内のガスの速度の減少に
よつてもたらされる。これは圧力低下及び壁面の
対流係数を制限するのみでなく、更に重要にこと
に燃焼室中での長期の滞留によつて充分な燃焼を
促進する。該燃焼室2の駆体長はブースタの推進
薬の量によつて規定され、実際上単一流ラムジエ
ツトの設計の場合と略々同一である。従つて燃焼
室内での低速度の結果として良好な火焔安定性及
び大きな燃焼効率が得られる。
よつてもたらされる。これは圧力低下及び壁面の
対流係数を制限するのみでなく、更に重要にこと
に燃焼室中での長期の滞留によつて充分な燃焼を
促進する。該燃焼室2の駆体長はブースタの推進
薬の量によつて規定され、実際上単一流ラムジエ
ツトの設計の場合と略々同一である。従つて燃焼
室内での低速度の結果として良好な火焔安定性及
び大きな燃焼効率が得られる。
その他の利点は燃焼室2のシエルの効率的な冷
却によつてもたらされる。即ち非燃焼空気に対す
る外部対流係数は熱ガスに対する内部対流係数よ
り遥かに大きいからである。燃焼室の壁を貫通す
る熱量は二次空気流を加熱し且つ加速することに
寄与するので、燃焼室の壁は耐酸化性材料で作ら
れている限り如何に薄く且つ伝熱的に作られても
よい。このことは燃焼室の壁厚の減少がブースタ
推進薬及び/又はラムジエツト燃料用の更に多く
の空間を提供することによつてミサイルの全体と
しての性能向上を助長する点において利益をもた
らす。
却によつてもたらされる。即ち非燃焼空気に対す
る外部対流係数は熱ガスに対する内部対流係数よ
り遥かに大きいからである。燃焼室の壁を貫通す
る熱量は二次空気流を加熱し且つ加速することに
寄与するので、燃焼室の壁は耐酸化性材料で作ら
れている限り如何に薄く且つ伝熱的に作られても
よい。このことは燃焼室の壁厚の減少がブースタ
推進薬及び/又はラムジエツト燃料用の更に多く
の空間を提供することによつてミサイルの全体と
しての性能向上を助長する点において利益をもた
らす。
更に複流タイプのラムジエツトエンジンにおい
ては、燃焼室のシエルは均衡した圧力の下にあ
る。巡航モードにおける内部圧力差は上流側にお
いて零になり下流側に僅かに存在する。
ては、燃焼室のシエルは均衡した圧力の下にあ
る。巡航モードにおける内部圧力差は上流側にお
いて零になり下流側に僅かに存在する。
更に従来型の一体化されたブースタラムジエツ
トによる加速段階においては燃焼室の空気取入口
は閉鎖されることが必要であり、その結果ミサイ
ルのラム空気はΔFの無用の抵抗増加をもたらす
ことが強調される必要がある。一方加速段階にお
ける複流ラムジエツトの抵抗の増加はαΔFに制
限される。ここでαは1より小さい係数であり、
巡航段階で取入口5を通つて導入される空気の割
合を意味する。従つて従来型のラムジエツトエン
ジンと比べて本発明はミサイルの加速段階におけ
る固体推進薬駆動の推力に加えて(1−α)ΔF
の推力の復活が可能となる。
トによる加速段階においては燃焼室の空気取入口
は閉鎖されることが必要であり、その結果ミサイ
ルのラム空気はΔFの無用の抵抗増加をもたらす
ことが強調される必要がある。一方加速段階にお
ける複流ラムジエツトの抵抗の増加はαΔFに制
限される。ここでαは1より小さい係数であり、
巡航段階で取入口5を通つて導入される空気の割
合を意味する。従つて従来型のラムジエツトエン
ジンと比べて本発明はミサイルの加速段階におけ
る固体推進薬駆動の推力に加えて(1−α)ΔF
の推力の復活が可能となる。
要約すれば、本発明の推進システムはノズルの
ないブースタラムジエツトの如き重い、コンパク
トな本体を投棄しなくてもよく、同時に放出可能
なノズルのラムロケツトと同等の性能を発揮する
ことができる。
ないブースタラムジエツトの如き重い、コンパク
トな本体を投棄しなくてもよく、同時に放出可能
なノズルのラムロケツトと同等の性能を発揮する
ことができる。
本発明の第二実施例が第7図及び第8図に示さ
れており、空気取入口105及び燃焼ガスの補助
排気口106が燃焼室のフレームのスライドによ
つて自動的に開かれる。
れており、空気取入口105及び燃焼ガスの補助
排気口106が燃焼室のフレームのスライドによ
つて自動的に開かれる。
第7図及び第8図に示された推進システムは加
速段階の操作のために特別に設計された、ミサイ
ルの外部構造体101に取付けられたノズル10
3を有し、この外部構造体は内圧と飛走時の応力
に耐えるようになされている。初めにブースタ推
進薬を包含している燃焼室102は、外部構造体
101と燃焼室102の壁との間に自由空間を作
り出す支柱109によつて該外部構造体101に
対して設置されている。燃焼室102はブースタ
の燃焼の末期において燃焼室の頭部の圧力の合力
が切断可能な結合部の抵抗よりも大きくなつとき
に後方にスライドする。燃焼室102の上流側に
配置されたタンク108はラムジエツト巡航段階
のたの自己燃焼性固体燃料を包含している。該タ
ンク即ち貯槽108は接近した場合にのみ発火し
ブースタの推進に寄与する。ラムジエツト型の作
用においてはガスは酸素と接触すればいつでも着
火する。従つて巡航段階においては特別な点火装
置は不要である。
速段階の操作のために特別に設計された、ミサイ
ルの外部構造体101に取付けられたノズル10
3を有し、この外部構造体は内圧と飛走時の応力
に耐えるようになされている。初めにブースタ推
進薬を包含している燃焼室102は、外部構造体
101と燃焼室102の壁との間に自由空間を作
り出す支柱109によつて該外部構造体101に
対して設置されている。燃焼室102はブースタ
の燃焼の末期において燃焼室の頭部の圧力の合力
が切断可能な結合部の抵抗よりも大きくなつとき
に後方にスライドする。燃焼室102の上流側に
配置されたタンク108はラムジエツト巡航段階
のたの自己燃焼性固体燃料を包含している。該タ
ンク即ち貯槽108は接近した場合にのみ発火し
ブースタの推進に寄与する。ラムジエツト型の作
用においてはガスは酸素と接触すればいつでも着
火する。従つて巡航段階においては特別な点火装
置は不要である。
ブースタは前述の第1実施例の場合と同様に作
動する。ノズル103内に設置された点火装置が
燃焼室102内に設置された固体推進薬の燃焼を
開始せしめる。
動する。ノズル103内に設置された点火装置が
燃焼室102内に設置された固体推進薬の燃焼を
開始せしめる。
ミサイルが加速されるにつれて、ラム空気圧は
増加し、燃焼の末期においてブースタの内圧の合
力と燃焼室102の本体上の外気圧の合力との方
向が逆になり、該合力が、燃焼室102を初期に
おいて動かないように保持していた切断可能な結
合部の強度よりも実質的に大きくなると燃焼室1
02は後へ滑動し、前部と後部に夫々設けられた
環状空間105,106を開放し、夫々燃焼室1
02に空気を導入し且つ消費された混合物を排出
する。二つの推進モードの間の推移(ロケツトか
らラムジエツトへ)はこのように第1実施例の場
合と異なる。巡航段階に燃焼室102内で発生し
た非常にリツチな燃焼生成物は一部は補助ノズル
を形成する環状空間106の下流側にある、外部
構造体101と燃焼室102の主ノズル103の
間と開放環状室を形成する自由空間内の二次空気
と混合される。制御翼122を駆動するサーボモ
ータは混合室を形成する空間内に設けられた外部
構造体101の付加ケーシング120内に収納さ
れている。
増加し、燃焼の末期においてブースタの内圧の合
力と燃焼室102の本体上の外気圧の合力との方
向が逆になり、該合力が、燃焼室102を初期に
おいて動かないように保持していた切断可能な結
合部の強度よりも実質的に大きくなると燃焼室1
02は後へ滑動し、前部と後部に夫々設けられた
環状空間105,106を開放し、夫々燃焼室1
02に空気を導入し且つ消費された混合物を排出
する。二つの推進モードの間の推移(ロケツトか
らラムジエツトへ)はこのように第1実施例の場
合と異なる。巡航段階に燃焼室102内で発生し
た非常にリツチな燃焼生成物は一部は補助ノズル
を形成する環状空間106の下流側にある、外部
構造体101と燃焼室102の主ノズル103の
間と開放環状室を形成する自由空間内の二次空気
と混合される。制御翼122を駆動するサーボモ
ータは混合室を形成する空間内に設けられた外部
構造体101の付加ケーシング120内に収納さ
れている。
自己熱分解性固定推進薬タンク108は該タン
ク108の後端に設けられた軸方向に配置された
外側開口121を経て燃焼室102と連通してい
る。タンク108の頭部に設けられたノーズコー
ン123は点124を含み、該点は外部構造体1
01の前端と共に環状の前面空気吸入手段125
を形成する。この形態は良好な動力学的性能を保
証し且つミサイルの回転対称を保持する。巡航段
階に形成される燃焼室102内への空気取入口1
05は環状をなす。空気取入口105の断面積は
燃焼室102の略々半分である。このようにして
形成された断面積は拡大は空気を再循環して燃焼
を安定化する効果を有する。
ク108の後端に設けられた軸方向に配置された
外側開口121を経て燃焼室102と連通してい
る。タンク108の頭部に設けられたノーズコー
ン123は点124を含み、該点は外部構造体1
01の前端と共に環状の前面空気吸入手段125
を形成する。この形態は良好な動力学的性能を保
証し且つミサイルの回転対称を保持する。巡航段
階に形成される燃焼室102内への空気取入口1
05は環状をなす。空気取入口105の断面積は
燃焼室102の略々半分である。このようにして
形成された断面積は拡大は空気を再循環して燃焼
を安定化する効果を有する。
主ノズル103、加速段階において該主ノズル
に対して押圧される燃焼室102の後端取付部材
110及び加速段階において燃焼室102をシー
ルするように協働する燃焼室102の前部とタン
ク108の後部に夫々設けられた端部取付部材1
11及び112はたとえばフエノール樹脂マトリ
ツクス中に成型されたシリカ繊維によつて製造さ
れており、金属部品の場合に生じ勝ちな膨脹差の
問題を回避することができる。
に対して押圧される燃焼室102の後端取付部材
110及び加速段階において燃焼室102をシー
ルするように協働する燃焼室102の前部とタン
ク108の後部に夫々設けられた端部取付部材1
11及び112はたとえばフエノール樹脂マトリ
ツクス中に成型されたシリカ繊維によつて製造さ
れており、金属部品の場合に生じ勝ちな膨脹差の
問題を回避することができる。
第7図及び第8図の実施例においては、燃焼室
の後端取付部材110はミサイルの軸を中心とす
る回転体の円筒部分115を有している。始動位
置において、該部分115はノズル103のこれ
に適合する円筒部分116を囲繞しており、該部
分116に気密に嵌込まれている。シール113
が同軸の円筒部分115及び116間に設けら
れ、それによつて該二つの部分は補助環状排気口
106のシール手段107を形成する。加速段階
から巡航段階への推移の際に、該外側円筒部分1
15は単に前記内側円筒部分116上を滑動し、
補助排気口106を開放する。燃焼室102の前
部において、端部取付部材111は回転体からな
る円筒フランジ117を具えている。該フランジ
117は始動位置においてタンク108の後端部
取付部材112の適合する溝118内に係合し、
フランジ117と溝118の間にはシール114
が配設されている。溝118とフランジ117は
ミサイルの中心線に平行な両面を有しこれによつ
て加速モードから巡航モードへの推移時に円滑な
スライドを可能にする。
の後端取付部材110はミサイルの軸を中心とす
る回転体の円筒部分115を有している。始動位
置において、該部分115はノズル103のこれ
に適合する円筒部分116を囲繞しており、該部
分116に気密に嵌込まれている。シール113
が同軸の円筒部分115及び116間に設けら
れ、それによつて該二つの部分は補助環状排気口
106のシール手段107を形成する。加速段階
から巡航段階への推移の際に、該外側円筒部分1
15は単に前記内側円筒部分116上を滑動し、
補助排気口106を開放する。燃焼室102の前
部において、端部取付部材111は回転体からな
る円筒フランジ117を具えている。該フランジ
117は始動位置においてタンク108の後端部
取付部材112の適合する溝118内に係合し、
フランジ117と溝118の間にはシール114
が配設されている。溝118とフランジ117は
ミサイルの中心線に平行な両面を有しこれによつ
て加速モードから巡航モードへの推移時に円滑な
スライドを可能にする。
たとえば空気吸入手段125の断面積の燃焼室
102の断面積からなる基準断面に対する比率は
0.4の近傍にあり、一方空気取入口105の断面
の燃焼室102の断面に対する比率は約0.5であ
る。主ノズル103の狭隘部断面の燃焼室の断面
に対する比率は約0.06であり、又補助排気口10
6の断面はノズル103の狭隘部の断面の約2倍
であり、一方外部構造体101と燃焼室102の
間の二次空気流用の断面積は主ノズル103の断
面積の1.4倍程度である。
102の断面積からなる基準断面に対する比率は
0.4の近傍にあり、一方空気取入口105の断面
の燃焼室102の断面に対する比率は約0.5であ
る。主ノズル103の狭隘部断面の燃焼室の断面
に対する比率は約0.06であり、又補助排気口10
6の断面はノズル103の狭隘部の断面の約2倍
であり、一方外部構造体101と燃焼室102の
間の二次空気流用の断面積は主ノズル103の断
面積の1.4倍程度である。
第1図は本発明の推進システムの第1実施例の
軸方向側断面図;第2図〜第5図は第1図の夫々
−,−,−及び−に沿つた断面
図;第6図は本発明の推進システムにおける複流
の原理を示す模式図;第7図は本発明の第2実施
例のミサイルの軸方向全断面図であり、第1の半
断面図において加速段階の作動状態を、第2の半
断面図において巡航段階の作動状態を示し;第8
図は第7図に示されたミサイルの部分拡大図であ
る。 1……外部構造体、2……燃焼室、3……主ノ
ズル、4……推進薬、5……空気取入口、6……
補助排気口、7……プラグ、8……燃料タンク、
9……二方向傾斜面。
軸方向側断面図;第2図〜第5図は第1図の夫々
−,−,−及び−に沿つた断面
図;第6図は本発明の推進システムにおける複流
の原理を示す模式図;第7図は本発明の第2実施
例のミサイルの軸方向全断面図であり、第1の半
断面図において加速段階の作動状態を、第2の半
断面図において巡航段階の作動状態を示し;第8
図は第7図に示されたミサイルの部分拡大図であ
る。 1……外部構造体、2……燃焼室、3……主ノ
ズル、4……推進薬、5……空気取入口、6……
補助排気口、7……プラグ、8……燃料タンク、
9……二方向傾斜面。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 第1の、加速段階と、第2の、ラムジエツト
巡航段階に両用される、ミサイルの加速に用いら
れる固体推進薬を収納した単一の燃焼室、加速段
階の推進に最適な寸法に設計された収束−拡大ノ
ズル、及び充分な空気を燃焼室に導入し、ミサイ
ルの燃料ペイロードによるラム空気の燃焼の結果
得られる高速ガス噴流によつてミサイルに働らく
抵抗力を少なくとも補償するために加速段階の終
期において開くように設計された少なくとも一つ
の空気取入口を具えてなる一体化ブースタ型ラム
ジエツトミサイル推進手段であつて、更に燃焼室
の下流側端部に設置された補助ノズルを形成する
少なくとも一つの補助排気口、及び初期の加速段
階を通じて前記補助排気口を閉鎖する手段を具
え、該補助排気口は前記収束・拡大ノズルと共に
ラムジエツト巡航段階において燃焼ガスを排出す
るのに用いられるラムジエツトミサイル推進手
段。 2 前記補助排気口が燃焼室の後部壁に設けら
れ、実質的に軸方向の排気口となつている特許請
求の範囲第1項に記載されたラムジエツトミサイ
ル推進手段。 3 前記補助排気口が前記燃焼室の後部側方に円
環状に設けられている特許請求の範囲第1項に記
載されたラムジエツトミサイル推進手段。 4 燃焼室を囲繞し、ミサイル本体の長さ方向の
少なくとも一部を覆うように前方に延在する外部
構造体を具え、以つてミサイルの前方に恒久的な
空気吸入手段を形成すると共に、前記空気取入口
を経て燃焼室にラム空気流を導入することを保証
し、一方燃焼室のケーシングをラムジエツト巡航
段階において均衡した圧力下に保ち、それによつ
て該巡航段階においてミサイルの空気吸入手段に
よつて取入れられたラム空気(Qa)の一部分
(αQa)のみが前記空気取入口を経て燃焼室内に
導入され、一方残りの空気流(1−α)Qaが燃
焼室を通らないで特別に設けられた排気口を経て
ミサイルの後方に排出され、前記排気口を経て燃
焼室から出て来る排気ガスの少なくとも一部(1
−β)Qbと混合せしめられる特許請求の範囲第
1項に記載されたラムジエツトミサイル推進手
段。 5 ミサイルの外部構造体が主ノズルを越えて後
方まで延在し、二次空気流を燃焼室からのすべて
の排気ガスと混合せしめるようになされている特
許請求の範囲第1項に記載されたラムジエツトミ
サイル推進手段。 6 燃焼室のケーシングと外部構造体の間に支柱
が設けられ、該支柱は外部構造体と燃焼室のケー
シングの間の空気流断面が前記補助排気口の上流
において空気(1−α)Qaと、そして下流にお
いて空気と燃焼ガス混合体(1−β)Qb+(1−
α)Qaの両者に音速流を与えるような形になさ
れている特許請求の範囲第3項に記載されたラム
ジエツトミサイル推進手段。 7 燃焼室が薄い、伝熱性の壁を有する特許請求
の範囲第6項に記載されたラムジエツトミサイル
推進手段。 8 空気吸入手段が加速段階において下流側にお
いてシールされておらず、ラム空気の後方への排
出を可能になしている特許請求の範囲第7項に記
載されたラムジエツトミサイル推進手段。 9 燃焼室の後方狭隘部と主ノズルの拡大部分の
出口面とを接続する実質的に円錐形のフエアリン
グが設けられ、該フエアリングは燃焼ガス/二次
空気流の混合物(1−α)Qa+(1−β)Qbが膨
脹し得る拡大ノズルを構成する中央偏向体を形成
している特許請求の範囲第8項に記載されたラム
ジエツトミサイル推進手段。 10 加速段階において前記空気取入口が補助排
気口と共に、該加速段階の終期に放出されるよう
に設計された特別なプラグによつてシールされて
いる特許請求の範囲第9項に記載されたラムジエ
ツトミサイル推進手段。 11 燃焼室が加速段階の終期においてガスによ
つて加えられる圧力によつて所定の距離だけ軸方
向に後方に自動的に変位するように設計され、そ
れによつて燃焼室内に設けられた前記空気取入口
及び/又は補助排気口を開放する特許請求の範囲
第9項に記載されたラムジエツトミサイル推進手
段。 12 スライドする燃焼室が初めは切断可能な結
合部によつて動かないように保持されており、又
該燃焼室は加速段階の終期において該燃焼室に加
えられる圧力の軸方向合成力の方向が逆転し、且
つ該合成力が前記切断可能な結合部の強度よりも
大きくなることを保証するような形状に作られて
いる特許請求の範囲第11項に記載されたラムジ
エツトミサイル推進手段。 13 主ノズル、燃焼室の端部取付部材及び燃料
タンクが繊維強化成型によつて作られている特許
請求の範囲第12項に記載されたラムジエツトミ
サイル推進手段。
Applications Claiming Priority (2)
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| FR8311555A FR2549146B1 (fr) | 1983-07-11 | 1983-07-11 | Ensemble propulsif pour missile statoreacteur a propulseur d'acceleration integre |
| FR8311555 | 1983-07-11 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60173352A JPS60173352A (ja) | 1985-09-06 |
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Family
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- 1984-07-10 JP JP59141564A patent/JPS60173352A/ja active Granted
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