JPH04501159A

JPH04501159A - ベーン型推力方向誘導ノズル

Info

Publication number: JPH04501159A
Application number: JP1510541A
Authority: JP
Inventors: トウーズ，ハンス，ジー．
Original assignee: ムーグ　インコーポレーテツド
Priority date: 1989-08-21
Filing date: 1989-08-21
Publication date: 1992-02-27
Anticipated expiration: 2011-05-29
Also published as: JP2501651B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】ベーン型推力方向誘導ノズル技術分野本発明は全般的に流体ジェットが排出されるノズルの分野に関するもので、さらに詳しくは流過して排出される高温ガスの推力ベクトルの大きさおよび方向を選択的に制御する改良されたベーン型ノズルの種々の形状およびこのようなノズルの作動を制御する改良された方法に関する。

背景技術収斂・拡散ノズルは普通流体、通常ガスを排出させて流体ジェットを発生させ、これがまた推力を発生するようになすのに使用される。例えば、このような流体ジェットは空輸乗物の姿勢を制御するのに使用される。

このようなノズルは通常収斂する入口部分、狭い喉部および拡散出口部分を有する。それぞれの部分は通常一定の寸法および比率になされていて、流体の流れは相対的に活動可能の部分を有する上流側の弁すなわち小さい面積のオリフィスによって制御される。成る応用面では、高温ガス内の汚損物、恐らく溶融アルミニウムがこれらの活動部分および／またはオリフィスを損傷させるのである。

従って、排出流体内の汚損物に比較的感じないで、相対的活動部分および小さいオリフィスを有しないで、大体自己清浄性であり、また喉部を通る流れを選択的に変化させる能力を有するような改良された推力ノズルを提供することが一般的に望まれているのである。

発明の記述本発明は全般的に改良されたベーン型ノズルの種々の形状およびこのようなノズルを作動させる種々の付随する形状を提供するものである。

図解の目的で第１図ないし第５図に示される第１の実施例の対応する部品、部分および面を参照し、本発明はその１つの特徴において改良された調節可能のノズル（例えば１０）を提供するが、このノズルは全般的に、内部を貫通して、収斂する入口部分（例えば１８）を境界するように財形された流路（例えば１４）、狭くされた喉部（例えば１９）および拡散する出口部分（例えば２０）を有する本体（例えば１１）と、この本体に枢動可能に取付けられた少なくとも１つのベーン部材（例えば１２または１３）であって、それぞれ前記流路内に対面して喉部の運動可能の壁部を形成する第Ｊ−の面を有し、それぞれの第１の面が組合されるベーン部材の枢支軸線（例えば３８または３８′）に対して偏心しているような前記ベーン部材と、前記本体に取付けられ、この本体に対して相対的な組合されるベーン部材の角度位置を選択的に変化させるように作動可能のアクチュエーター（例えば４２または４３）とを含んでいて、これによりそれぞれのアクチュエーターが選択的に作動されて喉部のオリフィス面積を制御可能に変化させ得るようになされている。成る場合には、単一のベーン部材の位置が選択的に変化され、流過されて排出される推力ベクトル（例えばＴ’　）の大きさおよび方向を変化させ得るのである。他の場合には、この改良されたノズルは２つの対向配置されるベーン部材を有し、これらのベーン部材の位置が所望により互いに関連し、または独立して変化されて、推力ベクトルの大きさおよび方向を変化させ得るようになされている。

他の特徴において、本発明はこのようなノズルのオリフィス面積を変化させる改良された方法を提供するものであって、この方法は、本体（例えば１．１）に貫通する流路（例えば１４）を設けて、この流路が入口部分（例えば１８）、狭くされた喉部（例えば１９）および出口部分（例えば２０）を有するようになし、第１の面（例えば３３）を枢支軸線（例えば３８）に対して偏心して位置決めされるようにベーン部材（例えば１２）を設け、このベーン部材を前記本体に取付けて前記軸線の廻りに枢動運動を行うようになして、前記第１の面が前記喉部の運動可能の壁部を形成するようになし、前記本体に対して相対的に前記ベーン部材の角度位置を制御可能に変化させ、これにより喉部のオリフィス面積を選択的に変化させる諸工程を含んでいる。成る場合には、２つの対向配置されるベーン部材が本体に取付けられて、対向して運動可能の壁部を形成するようになし得る。これらのベーン部材は同時に反対の角度方向に動かされて、方向を変化させずに推力ベクトルの大きさだけを変化させるようになし得るか、または互いに独立して動かされて推力ベクトルの大きさおよび方向の両者を変化させるようになし得る。他の場合には、単一のベーン部材の位置が推力ベクトルの大きさおよび方向を変化させるようになし得る。

従って、本発明の全般的な目的は、選択的に変化可能のオリフィス面積を有する改良されたベーン型ノズルを提供することである。

他の目的は、流過されて排出されるガスの推力ベクトルの大きさおよび／または方向を選択的に変化させるようにベーン型ノズルを作動させる改良された方法を提供することである。

他の目的は、自動清浄性であって、従って金属で汚損された推進材（ｐｒｏｐｅｌｌｕ＋ｔ）を許容できる改良されたノズルを提供することである。

これらおよびその他の目的および利点は前述および以下に説明される明細書、図面および特許請求の範囲によって明らかになる。

図面の簡単な説明第１図は本発明のベーン型ノズルの第１の形態の概略的な部分的の垂直横断面図であって、２つのベーン部材が対称的なそれぞれの角度位置にあって喉部のオリフィス面積が最大で、推力ベクトルが垂直になされている状態を示す図面であり、第２図は第１図と大体同様であるが、ベーン部材の上部が第１図に示された位置から反対角度方向に互いに向って等しい円弧距離だけ動かされて、喉部のオリフィス面積を減小させるが、推力ベクトルの方向は保持している状態を示す図面であり、第３図は第１図および第２図と同様であるが、ベーン部材の上部がさらに反対角度方向に動かされて喉部を閉た状態を示す図面であり、第４図は第１図から第３図と大体同様であるが、ベーン部材の上部が独立して本体に対して相対的に非対称的位置に回転されて推力ベクトルの大きさおよび方向を変化される状態を示す図面であり、第５図は第１図から第４図に示された左方のベーン部材の拡大された垂直横断面図であり、第６図は本発明のベーン型ノズルの第２の形態の概略的な部分的の垂直横断面図であって、推力ベクトルが垂直になるような位置に単一のベーン部材がある状態を示す図面であり、第７図は第６図と大体同様の図面であるが、ベーン部材の上部が第６図に示された位置から反時計方向に回転されて流過されて排出されるガスの推力ベクトルの方向および大きさを変化させる状態を示す図面であり、第８図は第６図および第７図と大体同様の図面であるが、ベーン部材の上部がさらに反時計方向に回転されて喉部を閉じた状態を示す図面であり、第９図は第６図から第８図に示されるベーン部材の拡大された垂直横断面図であり、第１０図は改良されたベーン型ノズルの第３の形態の概略的な部分的な垂直横断面図であって、２つのベーン部材が本体に対して相対的に対称位置にあって、この位置で推力ベクトルの大きさが最大になされている状態を示す図面であり、第１１図は第１０図と大体同様であるが、ベーン部材の上部が第１０図に示された位置から互いに向って反対方向に回転されて推力ベクトルの方向がなお垂直であるが大きさが減小された状態を示す図面であり、第１２図は第１０図および第１１図と大体同様であるが、ベーン部材の上部がさらに互いに向って回転されて喉部を閉じた状態を示す図面であり、第１３図は第１０図から第１２図と大体同様であるが、ベーン部材の上部が推力ベクトルの方向および大きさを変化させる位置に動かされた状態を示す図面であり、第１４図は第１０図から第１３図に示された左方のベーン部材の部分的な拡大垂直断面図であり、第１５図は改良されたベーン型ノズルの第４の形態の概略的な部分的垂直断面図であって、単一のベーン部材が完全に開放された位置にある状態を示す図面であり、第１６図は第１５図と大体同様であるが、ベーン部材が中間的な部分的に開放された位置に動かされて推力ベクトルの大きさおよび方向を変化させた状態を示す図面であり、第１７図は第１５図および第１６図と大体同様であるが、ベーン部材が完全に閉じられた位置に動かされた状態を示す図面である。

発明を実施する態様まず最初に、同様の符号が若干の図面を通して同じ機素、部分または面を一貫して示すように企図されていることを明らかに理解しなければならない。何故ならばこれらの機素、部分または面は、この詳細な説明がその一部分をなす明細書全体によってさらに詳しく説明されるからである。別に指示しない限り図面は（例えば部品の配置、取付は等・・・）明細書とともに読まれ、本発明の詳細な説明の一部分と考えられるように企図されている。以下の説明にて使用されるように、用語「水平の」、「垂直の」、「左方の」、「右方の」、「上方」（ｕｐ）および［下方Ｊ　（ｄｏｗｎ）およびこれらの用語の形容詞的および副詞的な用語（例えば「水平に」、「右方に」、「上方に」等）は単に当該図面がこれを見る人に対面している時に図示の構造の配向状態を示すものである。別に指示しない限り、用語「内方に」および「外方に」は伸長方向、軸または回転の軸線の何れか適当なものに対して相対的な面の配向状態を示す。

さて図面に転じ、本発明は改良されたベーン型の収斂−拡散ジェットノズルの種々の形態およびこれらを作動させる方法を提供するものである。以下の説明および添付図面において、改良されたノズルを通って排出されるガスの推力ベクトルは軸線ｙ−ｙに沿っている。改良されたノズルの第１の望ましい形態が第１図ないし第５図に示され、第２の形態が第６図ないし第９図に示され、第３の形態が第１０図ないし第１４図に示され、第４の形態が第１５図ないし第１７図に示されている。これらの実施例はそれぞれ若干の機素を共通に有しているが、総ての４つの形態は特定的に異なるものである。従って、これらの４つの実施例が以下に順次説明される。

第１の実施例（第１図ないし第５図）最初に第１図ないし第４図を参照し、改良された調節可能のノズルの第１の形態は全体を１０で示されている。

ノズル１０は広く本体１１および一対の横方向に間隔をおかれた左方および右方のベーン部材１２．１３をそれぞれ含んでいるように示されている。

この本体は下方すなわち内側１５および上方すなわち外側１６の間に伸長する垂直な貫通通路１４を設けられているように示されている。この通路は大体収斂− 拡散ノズルとして附形され、下部の入口部分１８、中間の狭くされた喉部１９および上方の出口部分２０を有する。

さらに詳しくは、この通路は図面の紙面に対して垂直な垂直面に添って伸長し、その一方が２１で示されている一対の長手方向に間隔をおかれた平らな垂直端壁の間に伸長している。他方の端壁は、単にこれらの図面がノズル組立体の長さ方向の中間位置を通って示されているから図示されないのであるが、実質的には端壁２１と鏡像関係にあるのである。

横断面図（第１図ないし第４図）にて見る場合、この通路の長手方向に伸長する左方の壁部を形成する本体の面は順次右方に面する平らな垂直面２２、下方に面する水平な面２３、下方および右方に面する傾斜した平らな面２４、上方および右方に面する円形セグメント状の凹面２５、上方および右方に面する傾斜した面２５の左方の縁部に接線状に合流する平らな面２６およびこれから続いて上方に伸長して上方の面１６に合流する右方に面する垂直面２８を含むように示されている。この通路の反対側の右方の壁部を形成する本体の面は左方の壁部の鏡像対称であって、順次左方に面する垂直面２２′、下方に面する水平面２３′、下方および左方に面する傾斜した平らな面２４′、上方および左方に面する円形セグメント状の凹面２５′、上方および左方に面する傾斜して面２５′の右方の縁部に接線状に合流する平らな面２６′および引続いてこれから上方に伸長して上方面１６に合流する左方に面する垂直面２８′を含んでいる。従って、壁面２４．２４’　はその中間に水平に伸長する入口部分１８を境界している。壁面２２．２２’　、２３゜２３′は内部室２９を形成するように対面し、この内部室は加圧高温ガスまたは同様のものを与えられるか、または内蔵するようになされていて、このガスはノズル状の通路を通って外部環境に向って上方に選択的に排出されるようになっている。一対の長手方向に伸長するＵ状の凹部がそれぞれ凹面２５．２５’から本体内に垂直に伸長して一対のカーボンシール帯片３０．３０’ 　を（−ｔＬぞれ受入れて収容するように示されていて、これらの帯片の外面がベーン部材１２．１３の近接面に擦過封止状態で係合するのである。

ベーン部材１２．１３は、一方が他方に対して鏡像関係に配置されるのであるが、構造的には同じである。このことのために、左方のベーン部材だけを特に説明する。

第５図に最もよく示されるように、ベーン部材１２は特別に附形されて図面の紙面に垂直な軸線に沿って水平に伸長している。横断面図にて見る場合このベーン部材は順次最上方の半円形の凸状頂面３１、この頂面３１の右方の縁部から下方および右方に伸長する放物線セグメント状の凹面３２、面３２に接線状に合流する円形セグメント状の凸面３３、面３３の左方縁部に接線状に合流する他の円形セグメント状の凸面３４およびこれから引続いて上方に伸長して頂面３１の左方縁部に合流する左方に面する平らな垂直面３５によって境界されるように示されている。

この第１の実施例の１つの特別な形態において、面３３は点３６の廻りに創成され、８．３６＝（０，３２９ｉｎ）の半径Ｒ１を有し、１６８°３６′の円弧距離を占めている。面３４は点３８の廻りに創成され、１２．６７日（０，４９９ｉｎ）の半径Ｒ２を有し、６０°０′の円弧距離を占めている。点３８．３８ｊＬ２．１５ｗ（０，０８５ｉｎ）の水平距離（すなわち寸法Ａ）および３．　７３ｍ　（０，１４７ｉｎ）の垂直距離（すなわち寸法Ｂ）だけ離隔されている。

ベーン部材が第５図に示された位置にある場合、軸線３８およびノズルの間の垂直に中心平面、すなわち垂直な鎖線３９によって示された平面の間の水平距離（すなわち寸法Ｃ）は８、　０５ｍ　（０，３１７ｉｎ）が面３３およびこの中心平面の間の水平距離（すなわち寸法Ｄ）は１．８６ｍｍ（０，０７３ｉｎ）である。従って、両方のベーン部材が第１図および第５図において示される位置（すなわちベーン部材の面３５．３５’が垂直である）にある場合、喉部の横方向の水平幅は寸法りの２倍、すなわち３．７１ｍ（０，１４６ｉｎ）である。

ベーン部材１２は軸線３８と同心的な長手方向に伸長する水平な貫通孔４０を設けられて、枢支ピン４１を受入れて収容するようになっている（第１図ないし第４図）。勿論右方のベーン部材１３も左方のベーン部材と構造的に同じでこれに対して鏡像関係に配置されている。

ベーン部材１２．１３が構造的に同じであるから、右方のベーン部材の完全な説明は必要がなく、省略されているが、左方のベーン部材の種々の部品、部分または面を示すのに使用されている同じ符号に対するダッシュが右方のベーン部材の対応する部品、部分または面を示すのに使用されていることが理解される。２つのベーン部材は第１図ないし第４図に示されるように本体に作動的に取付けられて、シール帯片３０．３０’がそれぞれ対面する近接したベーン部材の面３４．３４’　に対して封止するように擦過状態で係合するようになっている。

左方および右方のアクチュエーター４２．４３が本体に取付けられ、それぞれ左方および右方のベーン部材１２．１３と係合している。それぞれのアクチュエーターはブルドンケーブルを含むように示されていて、これの外側の円筒形シース４４が固く本体に取付けられ、これの引伸ばし可能で引込み可能のロッド状ケーブル部分４５の遠隔端部が回転軸線の廻りに垂直に間隔をおかれた位置に組合されるベーン部材と係合するようになっている。アクチュエーター４２．４３はまたそれぞれのケーブルをシースに対して相対的に選択的に動かす適当な装置または機構（図示せず）を含み、本体に対する相対的な組合されるベーン部材の位置を選択的に変化させるようになっている。これと異なり、若干の他の型式のアクチュエーター（すなわち流体附勢のピストン−シリンダー、モーター等）および組合されるリンク装置が上述のものの代りに置換えられることができる。アクチュエーター４２，４３１よ所望により互いに連動して同時に、または互いに独立して作動されることができる。

第１図はベーン部材の面３５．３５’が第５図に示されるように垂直に配置された状態を示している。既述のように、ベーン部材がこの位置にあると、面３３，３３′の対面する部分の間に形成される喉部１９の水平の横方向幅は寸法りの２倍、すなわち３．７１ｍ（０，１４６ｉｎ）になる。従って、内部室２９内の高温ガスはノズルを通って上方に垂直の推力ベクトルＴによって示されるように面３３．３３’　を二等分する線に沿って排出されることができる。

第２図はアクチュエーターが連動して作動されてベーン部材が第１図に示される位置から等しい円弧距離だけ、しかし反対の角度方向に動かされるように示されている。

さらに詳しくは、左方のベーン部材１２は第１図に示される位置から反時計方向に約１５°の角度だけ回転されるとともに、右方のベーン部材１３は同時に時計方向に角度だけ回転されるように示されている。このようなベーン部材の回転は、それぞれピン４１．４１’の軸線に対して偏心した軸線の廻りに創成されるカム状の面３３゜３３′の他の対面部分を互いに密接するように動かすのである。

このことは細長い狭くされた矩形の喉部の横方向幅を減小させる作用を有するとともに、同時に出口部分の横方向幅を枢動的に拡大させる作用を有する。しかし、両方のベーン部材は第１図に示された位置から等しい円弧距離だけ動かされるから、推力ベクトルＴはなお垂直であるが、し−かし喉部のオリフィス面積の減小のために大きさが減小されるのである。

第３図はベーン部材が同時にさらに等しい円弧距離だけ反対方向に動かされて、偏心して取付けられた面３３゜３３′のさらに他の部分が互いに線接触状態で係合して喉部を閉じ、これによって高温ガスが流過して排出されるのを阻止するようになされる。この状態で、ベーン部材の面３５．３５’　は本体の面２６．２６’に係合、または少なくとも密接して対面するように配置されるのである。

第４図はベーン部材が互いに独立して異なる円弧距離だけ本体に対して相対的に非対称的な位置に動かされて、面３５．３５’を二等分する推力ベクトルＴが上方および右方に指向されるようになす。

従って、ベーン部材は、ともに、または互いに独立して協働するように動かされ、通路を通って排出される高温ガスの推力ベクトルの大きさおよび方向を選択的に変化させることができるのである。

第２の実施例（第６図ないし第９図）さて第６図ないし第９図を参照し、全体を５０で示された改良された収斂−拡散ノズルの第２の形態は本体５１および単一のベーン部材５２を含んでいるように示されている。

本体５１はここでも下方、すなわち内側５４および上方、すなわち外側５５の間に伸長する垂直の貫通通路５３を設けられているように示されている。この通路はここでも収斂−拡散ノズルとして財形されていて、下部入口部分５６、中間の狭くされた喉部５８および上部出口部分５９を含んでいる。第１の実施例におけると同様に、通路５３は図面の紙面に垂直な垂直平面に沿って伸長され、一方の端壁が６０で示されている一対の長手方向に間隔をおかれた端壁の間に伸長のしている。

しかし、２つの運動可能のベーン部材を有する第１の実施例とは異なり、この第２の形態は唯１つしか有していない。これに対応するように、この通路の対面する側面は異なるように附形されている。左方の壁部は大体第１の実施例と同様であって、順次右方に面する平らな垂直面６１、下方に面する平らな水平面６２、前記入口部分５６の一部分を形成する右方および下方に面する傾斜した平らな面６３、右方および上方に面する円形セグメント状の凹面６４、面６４の左方の縁部に接線状に合流する上方および右方に面する平らな傾斜した面６５およびこれから引き続いて上方に伸長して外面５５に合流する右方に面する平らな垂直面６６を含むような横断面図で示され示されている。この通路の右方の壁部は第１図ないし第５図に示されたものとは異なっていて、特に左方に面する平らな垂直面６８、下方に面する平らな水平面６９、左方の壁部６３とともに中間に入口部分を形成する下方および左方に面する傾斜した平らな面７０、面７０に接線状に合流して喉部の右方の壁部を形成している左方に面する凸状の円弧状面７１および面７１に接線する上方に面する放物線セグメント状の面７２を含んでいる。長手方向に伸長するＵ形の凹部が面６４に垂直に伸長してカーボンシール帯片７３を受入れて収容しているが、この帯片がベーン部材５２の対面する面に封止状態で擦過するように係合している。

この第２の形態において、ベーン部材５２は特別に附形されて水平に伸長している。横断面図（第９図）で見る時に、このベーン部材は順次最上方の半円形の凸状頂面７４１面７４の右方の縁部から下方および右方に伸長する放物線セグメント状の凹面７５、点７８の廻りに創成されて約６０°の円弧距離を占めている半径Ｒ１の円形セグメント状の第１の面７６、右方に面する垂直面７９、点８１の廻りに創成され、約８０°の円弧距離を占める半径Ｒ２の第２の円形セグメント状の面８０、点８３の廻りに創成され、約８０°の円弧距離を占める半径Ｒ３の第３の円形セグメント状の凸面８２およびこれから引続いて上方に伸長して凸状の頂面７４の左方の縁部に合流する左方に面する平らな垂直面８４によって境界されている。今説明された種々の隣接する面は大体平滑に連続する遷移状態で示されている。点８３と同心的な長手方向に伸長する水平孔８５がベーン部材を通って設けられて、ビン８６（第６図ないし第８図）を受入れて収容するようになっていて、このピンよりベーン部材が本体に枢動可能に取付けられている。第１の実施例における左方のアクチュエーター４２と大体同様のブルドンケーブルアクチュエーター８８はベーン部材を本体に対して相対的に所望の角度位置に選択的に動かすように作動的に配置されている。

従って、この第２の形態は唯１つのベーン部材しか有しないのである。この形態に対応するように通路の右方の壁部は、ベーン部材の面８４が垂直な時に、ベーン部材の対面する面および左方の壁部の形状のに大体似せて補完的に附形されている。第６図において、ベーン部材５２は第９図にも示されているようにベーン部材の面８４が垂直になる角度位置にあるように示されている。この位置で、高温ガスは推力ベクトルＴによって示されるように通路を通って垂直に上方に排出されることができるのである。これと異なり、もしベーン部材が第６図に示される位置から反時計方向に第７図に示される中間位置に動かされる時には、推力ベクトルＴの大きさおよび方向が変化する。さらに詳しくは、第７図において、推力ベクトルの大きさは、ベーン部材の面７６．７９が通路の右方の壁部の対向する固定面にさらに密接するように動かされるために第６図に示される推力ベクトルの大きさよりも減少されて示されている。さらに、この状態すなわち減少された大きさの推力ベクトルは上方および左方に指向されるように示されている。第８図はベーン部材がさらに第７図に示された位置から反時計方向に回転されて面７９．８０の間に大体配置される部分であるベーン部材の近接部分が実質的に線接触にて通路の横方向の対向する右方の壁部と係合するように示されている。

このことはノズルの閉じた状態を示している。

従って、この第２の形態は第１の実施例とは、唯１つのベーン部材しか設けられていない点で異なるのである。

右方のベーン部材の省略は左方の壁部およびベーン部材の対面する面を大体補完的になすように通路の右方の壁部を附形することによって適応されるのである。

しかし、第１の実施例におけると同様に、この第２の形態は通路を通って排出される推力ベクトルの大きさおよび／または方向を選択的に変化させるように作動されることかで全体を９０にて示された改良されたノズルの第３の形態が第１０図ないし第１４図に示されている。

この形態において、アクチュエーター９０は広く垂直な貫通通路９２を設けられた本体９１およびそれぞれこの通路内に作動的に配置された一対の水平に伸長した横方向に間隔をおかれた左方及び右方のベーン部材９３゜９４を含むように示されている。既述の実施例におけるように、通路９２は本体の下部すなわち内側９５および上部すなわち外側９６の間に伸長している。この通路は図面の紙面に垂直な垂直平面に沿って伸長し、一方の壁部が９８で示されている一対の長手方向に間隔をおかれた平らな垂直壁部の間に伸長し、長手方向に伸長する左方よび右方の側壁によって横方向に境、界されている。左方の側壁は順次右方に面する平らな垂直面９９、下方に面する水平な平らな面１００．下方および右方に面する傾斜した平らな面１０１、上方に面する平らな水平面１０２、上方および右方に面する凹状の円形セグメント状の四半円形面１０３およびこれから引続いて上方に伸長して上面９６に合流する右方に面する平らな垂直面１゜４によって境界されるように示されている。右方の側壁は左方の側壁の鏡像関係に附形されている。このことのために、これの詳細な説明は省略されているが、既述の左方の側壁を示すのに使用された符号に対するダッシュが右方の側壁の対応する面を示すのに使用されていることが理解される。大体Ｕ形の横断面を有する長手方向に伸長する溝がそれぞれ凹面１０３，１０３’から本体内に垂直に伸長してそれぞれ細長いカーボンシール帯片１０５．１０５’を受入れて収容するようになっていて、これらの帯片が組合されるベーン部材の対面する面と封止状態で擦過するように係合するのである。第１４図に最もよく示されるように、左方のベーン部材９３は特別に附形されて図面の紙面から外方に伸長する軸線に沿って水平に伸長している。横断面図（第１４図）で見た場合、このベーン部材は順次最上部の半円形の凸状頂面１０６、この頂面１０６の右方の縁部から下方に伸長し、上方および右方に面する凹状の放物線セグメント状の面１０８、点１１０の廻りに創成される半径Ｒ１の第１の凸状の円形セグメント状の面１０９、点１・１２の廻りに創成される半径Ｒ２の第２の凸状の円形セグメント状の面１１１およびこれから上方に伸長して頂面１０６の左方の縁部に合流する左方に面する平らな垂直面１１３によって境界されている。このベーン部材の種々の隣接する面は大体平滑な連続した遷移状態であるように示されている。このベーン部材はさらに、点１１２と同心的でベーン部材が本体に回転可能に取付けられる枢支ビン１１５（第１０図ないし第１３図）を受入れて収容するようになされた長手方向に伸長する水平な貫通孔１１４を設けられているように示されている。右方のベーン部材９４は左方のベーン部材の鏡像関係に附形されている。

これらの２つのベーン部材は互いに構造的に同じであるから、右方のベーン部材の詳細な説明は省略される。

この第３のベーン部材の１つは特別な形態において半径Ｒ１は１２．　４０ｍ　（０，４８８ｉｎ）で、１０７゜１７′の円弧距離を占めているとともに、半径Ｒ２は６．３５ｍ　（０，２５０ｉｎ）で、１２０６０′の円弧距離を占めている。点１１０．１１２は３．０２画（０，１１９ｉｎ）の水平距離（すなわち第１４図にて寸法Ａ）だけ離隔され、また５、２３ｍｍ　（０，２０６ｉｎ）の垂直距離（すなわち寸法Ｂ）だけ離隔されている。ベーン部材が第１４図に示される位置（すなわち面１１３が垂直になされる）にある時、点１１２およびベーン部材の間中心線１１６の間の水平距離（すなわち寸法Ｃ）は１１．２３目（０，４４２ｉｎ）であって、面１０９および中心線１１６の間の水平距離（すなわち寸法Ｄ）は１、　８５１１Ｉ１１（０，０７３ｉｎ）である。従って両方のベーン部材がこの直立位置にある時には、喉部の横方向幅は３．７１ｍ　（０，１４６ｉｎ）である。既述のもノド大体同様の左方および右方のブルドンケーブル１１８．１１９は本体に挿入されてそれぞれベーン部材９３．９４と作動的に係合する。前述と同様に、これらのアクチュエーターは組合されたベーン部材を本体に対して相対的な所望の角度位置に選択的に動かすように配置されている。

第１０図において、ベーン部材の面１１３．１１３’は実質的に垂直で、喉部のオリフィス面積が最大で、推力ベクトルの方向（すなわちＴ）が実質的に垂直であるように示されている。第１１図はベーン部材が互いに向って（すなわち反対の角度方向に）約２０°の等しい円弧距離だけ相対的に回転されて、喉部のオリフィス面積が第１０図に示された面積から減小された状態を示している。従って、この位置で、推力ベクトルの大きさは減小されるが、その方向はなお実質的に垂直である。第１２図はベーン部材がさらに互いに向ってベーン部材の面１０９．１０９’の対面する部分が互いに実質的に線接触状態で係合するまで反対の角度方向に回転されて、それによって喉部を閉じて、推力ベクトルの大きさを零に減小させた状態を示している。第１３図はベーン部材が本体に対して相対的にそれぞれ非対称的な位置に動かされてこの位置で推力ベクトルが上方および右方に指向される状態を示している。

従って、第１の実施例におけると同様に、２つのベーン部材の位置は同時に、または同時でなく選択的に変化されて推力ベクトルの方向および大きさを変化できるのである。この実施例は、喉部および出口部分の断面積の比がベーン部材の種々の角度位置において実質的に同じに保持される附加的な利点を有するのである。

第４の実施例（第１５図ないし第１７図）全体を１２０で示された改良されたノズル装置の第４の形態は本体１２１および単一のベーン部材１２２を含ここでも本体１２１は下部すなわち内側１２４および上部すなわち外側１２５の間に伸長する垂直な貫通通路１２３を設けられて示されている。この通路は図面の紙面から外方に伸長する垂直平面に沿って伸長し、一方の端壁が１２６で示されている長手方向に間隔をおかれた横方向の垂直端壁によって境界されている。他方の端壁は、これらの図面がこの構造の中間部分を通って示されているために第１５図ないし第１７図には示されていない。この通路は細長い収斂−拡散ノズルとして附形され、下部入口部分１２８、中間の狭くされた喉部１２９および上部出口部分１３０を含んでいる。

この形態において、本体の通路の左方および右方の側壁は対称的である。左方の側壁は右方に面する垂直面１３１、下方に面する水平面１３２、下方および右方に面する傾斜した平らな面１３３、上方に面する水平面１３４および面１３４に接線状に合流する円弧状の四半円形の凹状面１３５および面１３５に接線状に合流してこれから上方に伸長して上面１２５に合流する右方に面する垂直面１３６を含むように示されている。

ベーン部材１２２は面１３４．１３５および１３６によって左方の壁部に形成されたＬ形凹部内に作動的に取付けられている。所望の場合、ベーン部材１２２は既述のベーン部材９３と実質的に同じになし得る。このことのために、ベーン部材１２２の詳細な説明は省略されるが、同じ符号が既述のものと同じ構造、機素または面を示していることが理解される。Ｕ形の横断面を有する細長い凹部が円弧状面１３５から本体内に垂直に伸長して細長いカーボンシール帯片１３８または同様のものを受入れて収容し、これがベーン部材の外面を封止状態で擦過するように係合している状態を示している。

通路の右方の壁部は順次左方に面する垂直面１３９、下方に面する水平面１４０、左方の壁面１３３に対面するように配置された下方および左方に面する傾斜した平らな面１４１および喉部に近接する円弧状の凸面１４２およびこれから上方および右方に引続いて伸長して上面１２５に合流する上方および左方に面する放物線セグメント状の面１４３によって境界されるように示されている。面１４１ −１４３は互いに大体平滑な連続的な遷移状態になされている。このようにして、右方の壁部はベーン部材が第９図に示されるように垂直位置にある時に左方の壁部およびベーン部材の対面する面に大体似るように財形されている。換言すれば、面１４１の下方部分は大体左方の壁面１３３と対称的で、丸められた凸部１４２がベーン部材の対面する面と大体対称的で、面１４３がベーン部材の面１０８と大体対称的である。

ブルドンケーブル型のアクチュエーター１４４が本体に侵入し、ベーン部材と係合している。従って、このアクチュエーターは既述のようにベーン部材の角度位置を制御可能に変化させるように選択的に作動されることができるのである。ベーン部材が第１５図に示されるように垂直である時には、喉部のオリフィス面積は最大で、通路を形成する対面する面の形状が実質的に対称的な形状であるために、推力ベクトルＴは実質的に垂直になる。

第１６図はベーン部材が第１５図に示された位置から時計方向に約１８°の円弧距離だけ回転された状態を示している。このことの効果はベーン部材の面１０９を右方の丸められた面１４２に向って動かし、これによって喉部のオリフィス面積を減小させることである。同時に、対面する面は上方および右方に伸長する軸線ｙ−ｙの廻りに大体対称的である。従って、推力ベクトルは上方および右方に指向されるが、第１５図に示されたものと比較すると大きさが減小されている。

第１７図はベーン部材がさらに時計方向に、ベーン部材の面１０９が右方の面１４２に衝突して実質的に線接触状態になり、喉部を閉じて推力ベクトルの大きさを零に減小させるまで回転された状態で示している。

従って、この形態においては、改良されたベーン部材は推力ベクトルの方向及び大きさを変化させるように作動されることができるのである。

東正本発明は多くの変形および修正がなされ得るように企図されている。

例えば、構造部分の材料は重要とは考えられていないで、企図された目的のために適当な多くのものから選択できる。端壁は必ずしも垂直である必要はなく、所望によって傾斜され、または円弧状になし得る。何れの場合にも、ベーン部材は種々の位置に動かされて通路を通って排出される推力ベクトルの大きさおよび方向を変化させることができる。成る応用面では、通路から本体に凹部を設けて、適当なかとど位置に動かされた時にベーン部材を受入れて収容するようになすのが望ましい。１つのベーン部材が使用される場合には喉部の方向は１つの四半円内で変化されることができる。２つのベーン部材が使用される場合には、推力ベクトルの方向は２つの四半円の何れか１つまたは両方の中で変化されること力くできる。

ベーン部材の寸法、形状および配置もまた通路の対向壁部の形状に関連し、または独立して適当に、所望のように変化および修正されることができる。例えば出口部分を形成するベーン部材の面は必ずしも放物線セグメントにする必要がない。成る場合には、この面は平らになされ、または何等かの他の形状または配置を有することができる。不変のものではないけれども、現在は喉部の２つの対面する面が選択的に線接触で互いに係合するようになすのが望ましい。さらに、ベーン部材は出口部分の形状および配置を変更しないで喉部の断面積を変化させるように作動されることができる。他の場合には、ベーン部材は組合されるベーン部材の所望の角度運動を許すように可撓性のウェブ部分によって本体に接合されることができる。同様に、シール帯片または部材の性質および型式は所望のように変更され、変化されることができる。

従って、本発明は改良されたベーン型ノズルの種々の形態を提供するもので、このようなノズルは流過されて排出されるガスの推力ベクトルを変化させるのに特に適し、また排出されるガスに直接に露出される相対的に滑動する面を有しないで、自己浄化遷移を有し、また汚損物を含む燃料および推進材を許容するものである。二重ベーン部材の実施例はピンボール機械の「フリッパ−」に若干似ている。さらに、それぞれのベーン部材は一部分圧力平衡状態になされることができる。従って、本発明は改良された収斂−拡散ノズルを提供し、この収斂−拡散ノズルにおいては少なくとも１つのベーン部材が本体に対してこれを貫通する流路内に作動的に取付けられ、このベーン部材が本体に対して相対的に選択的に動かされて流過して排出される流体の推力ベクトルの方向および大きさを変化させることができるようになされるのである。同時にこの改良されたノズルはノズルに対するガスの流れを制御するための上流弁の必要性を排除する。

反対に適当な流れ制御弁の作用が直接に喉部にて与えられるのである。

従って、改良されたベーン型ノズルの若干の望ましい形態が図示され、説明され、若干の修正および変更が論じられたが、当業者には、種々の附加的な変更および修正が請求の範囲に限定され、区別された本発明の精神から逸脱しないで行われ得ることが明らかである。

補正書の翻訳文提出書　（特許闘１８４条の７制組平成２年６月６Ｅ１、特許出願の表示　ＰＣｒ／ＩＪＳ８９１０３６０２３、特許出願人氏名（名称）　ムーク　インコーホレーテッド補正された請求の範囲［国際事務局によって１９８９年１１月２２日（２２，１１，８９）に受取られ、原請求の範囲１．６−１４および１６が補正され、新しい請求の範囲１５．１７−２０が追加され、他の請求の範囲は変更なしく３頁）コ請求の範囲１、　調節可能のノズルにおいて、収斂する入口部分、狭くされた喉部および拡散する出口部分を形成するように附形された、貫通する流れ通路を有する本体と、前記本体に枢動可能に取付けられた少な（とも１つのベーン部材であって、それぞれのベーン部材が前記通路内に面して前記喉部の運動可能の壁部を形成する第１の面を有し、それぞれの前記第１の面が組合されるベーン部材の枢支軸線に対して偏心するようになされていて、それぞれのベーン部材が、前記第１の面が前記喉部の対面する面に係合して前記流れ通路を閉じるようになす角度位置にその枢支軸線の廻りに回転されるようになされている前記少なくとも１つのベーン部材と、前記本体に取付けられてこの本体に対して相対的に、組合されたベーン部材の角度位置を選択的に変化させるように作動可能のアクチュエーターと、を含み、これによりそれぞれのアクチュエーターが前記喉部のオリフィス面積を制御可能に選択的に変化できるようになされている、調節可能のノズル。

２６　それぞれの前記ベーン部材が前記出口部分の運動可能の壁部を形成する第２の面を有する請求の範囲１に記載された調節可能のノズル。

３、それぞれの前記第２の面が当該ベーン部材の前記第１の面に接線状に合流するようになされている請求の範囲２に記載された調節可能のノズル。

４、それぞれの前記第２の面が、横断面にて見た時に実質的に放物線状である請求の範囲１に記載された調節可能のノズル。

５、それぞれの前記ベーン部材が前記入口部分の流体の圧力に対して部分的に平衡化されている請求の範囲１に記載された調節可能のノズル。

６、それぞ・蔽招記第１の面が前記対面する喉部に線接触にて係合するように配置されている請求の範囲１に記載された調節可能のノズル。

７、　唯１つのベーン部材が前記本体に取付けられ、また前記対面する喉部が前記本体の一部分である請求の範囲１に記載された調節可能のノズル。

８、　前記第１の面が横断面にて見た時に円形セグメントとして附形されている請求の範囲１に記載された調節可能のノズル。

９、　前記第１の面が約１８０°の円弧距離を占めている請求の範囲８に記載された調節可能のノズル。

１０、　前記第１の面が円筒形である請求の範囲８に記載された調節可能のノズル。

１１、２つの前記ベーン部材が前記本体に取付けられて互いに対向するように配置され、また前記ベーン部材の前記第１の面が互いに近接し、また離隔するように運動して前記喉部のオリフィス面積を変化させるように取付けられている請求の範囲１に記載された調節可能のノズル。

１２、前記ベーン部材が反対の角度方向に同時に運動するように取付けられている請求の範囲１１に記載された調節可能のノズル。

＋３．　前記ベーン部材が同じ角度方向に同時に運動するように取付けられている請求の範囲１１に記載された調節可能のノズル。

１４、　ノズルのオリフィス面積を変化させる方法において、本体に、収斂する入口部分、狭くされた喉部および拡散する出口部分を有するようにこの本体を貫通する流れ通路を形成し、枢支軸線に対して偏心して位置する第１の面を有するようにしてベーン部材を設け、前記ベーン部材を前記本体に取付けて、前記第１の面が前記喉部の運動可能の壁部を形成するようにこのベーン部材を前記軸線の廻りに枢動運動を行わせ、また前記第１の面が前記喉部の対面する面に係合して前記通路を閉じるような角度位置に前記ベーン部材がその枢支軸線の廻りに回転するようになし、前記本体に対して相対的に前記ベーン部材の角度位置を制御可能に変化させる、諸工程を含み、これにより前記喉部のオリフィス面積を選択的に変化させるようになすノズルのオリフィス面積を変化させる方法。

１５、前記通路を流れる流体の推力ベクトルを制御可能に変化させる、附加的な工程をさらに含んでいる請求の範囲１４に記載されたノズルのオリフィス面積を変化させる方法。

１６、前記ノズルの中心線を前記ベーン部材の角度位置の関数として選択的に変化させる、附加的工程をさらに含んでいる請求の範囲１４に記載されたノズルのオリフィス面積を変化させる方法。

１７、　ノズルのオリフィス面積を変化させる方法において、本体に、収斂する入口部分、狭くされた喉部および拡散する出口部分を有するようにこの本体を貫通する流れ通路を設け、第１および第２のベーン部材を設けて、それぞれのベーン部材が枢支軸線に対して偏心して位置する面を有するようになし、前記ベーン部材を前記本体に取付けて、前記面が前記喉部の対面する壁部を形成し、また少なくとも１つの前記ベーン部材がその枢支軸線の廻りに回転されて前記面が互いに接触して前記通路を閉じるように前記ベーン部材をそれの軸線の廻りに枢動運動を行わせるようになし、前記本体に対して相対的に前記ベーン部材の前記少なくとも１つの角度位置を制御可能に変化させる、諸工程を含み、これにより前記喉部のオリフィス面積を選択的に変化させるようになす、ノズルのオリフィス面積を変化させる方法。

１８、前記ベーン部材の角度位置が同時に変化されるのオリフィス面積を変化させる方法。

１９、　それぞれの前記ベーン部材の角度位置が個々１こ変化されるようになされている請求の範囲１７に記載されたノズルのオリフィス面積を変化させる方法。

２０、　前記通路を通って流れる流体の推力ベクトルを選択的に変化させる、附加的工程をさらに含んでいる請求の範囲１７に記載されたノズルのオリフィス面積を変化させる方法。

国際調査報告

Claims

【特許請求の範囲】

１．調節可能のノズルにおいて、収斂する入口部分、狭くされた喉部および拡散する出口部分を形成するように附形された貫通する流れ通路を有する本体と、前記本体に枢動可能に取付けられた少なくとも１つのベーン部材であって、それぞれのベーン部材が前記通路内に面して前記喉部の運動可能の壁部を形成する第１の面を有し、それぞれの前記第１の面が、当該ベーン部材の枢支軸線に対して偏心するようになされている前記少なくとも１つのベーン部材と、前記本体に取付けられ、組合されたベーン部材の角度位置をこの本体に対して相対的に選択的に変化させるように作動可能のアクチュエーターと、を含み、これにより、それぞれのアクチュエーターが前記喉部のオリフィス面積を制御可能に選択的に変化できるようになされている、調節可能ノズル。
２．それぞれの前記ベーン部材が前記出口部分の運動可能の壁部を形成する第２の面を有する請求の範囲１に記載された調節可能のノズル。
３．それぞれの前記第２の面が組合されるベーン部材の前記第１の面に接線状に合流するようになされている請求の範囲２に記載された調節可能のノズル。
４．それぞれの前記第２の面が、横断面にて見た時に実質的に放物線状である請求の範囲１に記載された調節可能のノズル。
５．それぞれの前記ベーン部材が前記入口部分の流体の圧力に対して部分的に平衡化されている請求の範囲１に記載された調節可能のノズル。
６．それぞれ前記第１の面に対面する喉面をさらに含み、また前記ベーン部材が、前記第１の面が前記対面する喉面と係合して前記喉部を閉じるようになされている請求の範囲１に記載された調節可能のノズル。
７．それぞれの前記第１の面が線接触にて前記対面する喉面に係合するように配置されている請求の範囲６に記載された調節可能のノズル。
８．唯１つのベーン部材が前記本体に取付けられ、また前記対面する喉面が前記本体の一部分である請求の範囲６に記載された調節可能のノズル。
９．前記第１の面が横断面にて見た時に円形セグメントとして附形されている請求の範囲６に記載された調節可能のノズル。
１０．前記第１の面が約１８０°の円弧距離を占めている請求の範囲９に記載された調節可能のノズル。
１１．前記第１の面が円筒形である請求の範囲９に記載された調節可能のノズル。
１２．２つのベーン部材が前記本体に取付けられて互いに対向するように配置され、また前記ベーン部材の前記第１の面が互いに近接し、また互いに離隔するように運動して前記ノズルのオリフィス面積を変化させるようになされている請求の範囲１に記載された調節可能のノズル。
１３．前記ベーン部材が互いに反対の角度方向に同時に運動するように取付けられている請求の範囲１２に記載された調節可能のノズル。
１４．前記ベーン部材が同じ角度方向に同時に運動するように取付けられている請求の範囲１２に記載された調節可能のノズル。
１５．ノズルのオリフィス面積を変化させる方法において、本体に、収斂する入口部分、狭くされた喉部および拡散する出口部分を有する、前記本体を貫通する流れ通路を形成し、枢支軸線に対して偏心して位置する第１の面を有するようにしてベーン部材を設け、前記ベーン部材を前記本体に取付けて、前記第１の面が前記喉部の運動可能の壁部を形成するように前記ベーン部材を前記軸線の廻りに枢動運動を行うようになし、前記本体に対して相対的に前記ベーン部材の角度位置を制御可能に変化させる、諸工程を含み、これにより前記喉部のオリフィス面積を選択的に変化させる、ようになすノズルのオリフィス面積を変化させる方法。
１６．前記オリフィス面積が零まで減小される角度位置に前記ベーン部材を選択的に回転させる、附加的工程を含んでいる請求の範囲１５に記載された調節可能のノズル。