JPH077572Y2 - スラスト発生装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 A.考案の目的 （１）産業上の利用分野 本考案は、推薬タンクの推薬をスラストノズルに供給す
る推薬供給路の途中に推薬の供給を制御する推薬弁が設
けられたスラスト発生装置に関する。

このようなスラスト発生装置は、たとえば、人工衛生等
の宇宙空間航行物体の姿勢を制御する際等に使用され
る。

（２）従来の技術 従来、人工衛生等の宇宙空間航行物体の姿勢を制御する
ため、加圧された推薬タンク内に収容された推薬をスラ
ストノズルに供給する推薬供給路の途中に、推薬の供給
を制御する推薬弁が配設されたスラスト発生装置が使用
されている。

このようなスラスト発生装置においては、推薬弁が開い
ている間は推薬がスラストノズルに供給され、このスラ
ストノズルに供給された推薬は触媒と接触して気化膨張
し、スラストノズルから噴射される。このときスラスト
が発生する。また、前記推薬弁が閉じると推薬のスラス
トノズルへの供給が停止され、スラストが発生しなくな
る。そして、前記推薬弁が開いている間発生しているス
ラストを利用して宇宙空間航行物体の姿勢制御が行われ
ている。

ところが、前記推薬弁を開いてからスラストが発生する
までおよび推薬弁を閉じてからスラストが停止するまで
にはタイムラグがある。このタイムラグの一例を第３図
に示す。

第３図において、推薬弁を開く推薬弁開信号が出力され
てからタイムラグt₁≒10msの後にスラストが発生してい
る。そして、推薬弁閉信号が出力されてから約10msの後
にスラストが急激に減少し、その後徐々にスラストが減
少して、結局、前記推薬弁閉信号が出力されてからタイ
ムラグt₂≒35msの後にスラストが消滅している。

（３）考案が解決しようとする課題 ところで、前記タイムラグt₁は推薬弁開信号を出力する
度に何時も略一定（t₁≒10ms）で安定しているが、前記
タイムラグt₂は推薬弁閉信号を出力する度にt₂≒10〜40
msの間でバラツキが生じる。このタイムラグt₂にバラツ
キが生じる理由は、推薬弁を閉じたときに、推薬弁とス
ラストノズルとの間の推薬供給路に溜まっている推薬が
スラストノズルに徐々に漏出するためである。

このように、推薬がスラストノズルに徐々に漏出する
と、スラスト発生期間を正確に制御できないので、宇宙
空間航行物体の姿勢制御を正確に行うのが困難になる。

本考案は、前述の事情に鑑みてなされたもので、推薬弁
を閉じたときに、推薬弁とスラストノズルとの間の推薬
供給路に溜まっている推薬がスラストノズルに徐々に漏
出しないようにすることを課題とする。

B.考案の構成 （１）課題を解決するための手段 前記課題を解決するために、本考案のスラスト発生装置
は、推薬タンクの推薬をスラストノズルに供給する推薬
供給路の途中に推薬の通過、遮断を制御する推薬弁が設
けられたスラスト発生装置において、推薬弁下流の推薬
供給路の容積を可変とし、前記推薬弁を閉じて前記推薬
の通過を遮断したときに瞬間的に前記推薬弁下流の推薬
供給路の容積を縮小させるようにしたことを特徴とす
る。

（２）作用 前述の構成を備えた本考案のスラスト発生装置は、推薬
弁下流の推薬供給路の容積を可変とし、前記推薬弁を遮
断したときに瞬間的に前記推薬弁下流の推薬供給路の容
積を縮小させるようにしたので、前記推薬供給路の容積
を縮小させたときにその推薬供給路の前記スラストノズ
ルとの接続部付近に残っていた推薬がスラストノズルに
排出される。前記推薬供給路の容積は前記瞬間的に縮小
した後、膨張して元の通常の容積に戻る。このとき、前
記推薬供給路の前記スラストノズルとの接続部付近に溜
まっていた推薬は、推薬供給路の前記容積が膨張した部
分に吸引される。したがって、前記推薬供給路の前記ス
ラストノズルとの接続部付近には推薬が存在しなくなる
ので、推薬がスラストノズル内へ徐々に漏出することが
少なくなる。

（３）実施例 以下、図面に基づいて本考案の実施例について説明す
る。

第１図において、推薬タンク１内は、柔軟な仕切り用シ
ート２によって２室に仕切られており、一方の室には圧
力気体３が収容され、他方の室にはヒドラジン等の推薬
４が収容されている。

前記推薬４は推薬供給路Ｌを通ってスラストノズルＮに
供給されるようになっている。前記推薬供給路Ｌは、上
流側推薬供給路L₁および下流側推薬供給路L₂と、両供給
路L₁,L₂間に配設された推薬弁Ｖとから構成されてい
る。

前記推薬弁Ｖは、全体としてボビン状に形成されたコア
５の外周に巻回されたコイル６を備えており、コイル６
の外側は磁性材料よりなる円筒状のヨーク７によって覆
われている。上記コア５は磁気効率の高い磁路を形成す
る必要上、両端部分のみが磁性材料よりなる磁性部分5
a,5bで構成されるとともに、これら磁性部分5a,5bに挟
まれてコイル６に対向する中央部は非磁性材料よりなる
非磁性部分5cで構成されている。

コア５の一方の磁性部分5aの内周には、磁性材料から形
成されたアーマチュア８が圧入固定されており、このア
ーマチュア８には中心部を貫通する流通路8aが形成され
ている。そしてアーマチュア８の先端は上記コア５の非
磁性部分5cの中間部の近傍まで達している。このアーマ
チュア８の上端には非磁性材から構成された上端板８′
が固定連結されており、この上端板８′には、前記上側
推薬供給路L₁および前記流通路8aを接続する入口ポート
8a′が形成されている。また、コア５の他方の磁性部分
5bによって囲まれた円筒状空間の下端は、出口ポート9a
を穿設した非磁性材料から形成された端板９で閉塞され
ており、この出口ポート9aの内端部には弁座9bが形成さ
れている。

上記コア５、アーマチュア８、および端板９によって画
成された空間には、前記弁座9bと対向する部分に弁体10
aが固着された円柱状の磁性材料から成るプランジャ10
が、コア５との間に微小な間隙を存して軸方向に摺動自
在に装着されている。また、このプランジャ10とアーマ
チュア８にそれぞれ凹設したばね座10b,8b間にはスプリ
ング11が介装されており、その弾発力によって弁体10a
は弁座9bに対して押圧付勢されている。そして、上述の
プランジャ10の弁体10a側の端部の周側面はコア５の磁
性部分5bの周側面に対向して位置するとともに、スプリ
ング11側の端部の周側面はコア５の非磁性部分5cの周側
面にそれぞれ対向して位置している。

第２図は第１図のII-II線による断面図であって、同図
から明らかなように、プランジャ10の周縁の４箇所には
軸方向の流路10cが貫通しており、更に、この流路10cと
前記ばね座10bの間にはそれぞれ連通溝10dが形成されて
いる。従って、コイル６の励磁によってプランジャ10が
スプリング11の弾発力に抗してアーマチュア８に当接し
た場合にも、この連通溝10dによってアーマチュア８の
流通路8aとプランジャ10の流路10cとの間の連通が確保
されるようになっている。

上述のようなプランジャ型ソレノイド弁によって構成さ
れた推薬弁Ｖにおいては、コイル６に印加される電圧が
所定の吸引電圧より低い状態では、スプリング11の弾発
力およびプランジャ10の上下面に作用する差圧によって
プランジャ10が矢印Ａ方向に押圧されて弁体10aが弁座9
bに当接し、流体の流通が遮断される。一方、コイル６
に印加される電圧が所定の吸引電圧に達すると、プラン
ジャ10はスプリング11の弾発力に抗して矢印Ｂ方向に吸
引され、弁体10aと弁座9bを離間させる。すると、前記
入口ポート8a′から流入した流体は連通溝10d、流路10c
を介して出口ポート9aに連通される。そして、コイル６
に印加される電圧が前記吸引電圧より低い解放電圧まで
低下すると、スプリング11の弾発力がコイル６の吸引力
に抗してプランジャ10を矢印Ａ方向に駆動し、流路は再
び遮断されるようになっている。

前記下流側推薬供給路L₂は、圧電素子12によって形成さ
れた容積可変流路13とこの容積可変流路13と前記スラス
トノズルＮとを接続する定容積流路14とから構成されて
いる。

前記圧電素子12は、印加する電圧の極性により上下方向
に伸長するとともに左右方向に収縮するような変形とそ
の逆の変形を生じるように構成されている。そして、こ
の圧電素子12には、前記推薬弁Ｖを閉じる信号と同期し
て数サイクルの圧電素子作動用の交流信号が印加される
ようになっている。

前記スラストノズルＮ内には触媒15が配設されており、
前記下流側供給路L₂からスラストノズルＮ内に供給され
た推薬４は前記触媒15に接触して気化、膨張してスラス
トノズルＮから噴射され、スラストを発生するように構
成されている。

次に、前述の構成を備えた実施例の作用について説明す
る。

前記推薬弁Ｖを開いたときには、前記推薬タンク１内の
推薬４は、圧力気体３の圧力によって推薬供給路Ｌを通
ってスラストノズルＮに供給される。このスラストノズ
ルＮに供給された推薬４は、触媒15と接触して気化、膨
張してスラストノズルＮから噴射し、スラストを発生す
る。

次に、推薬弁Ｖを閉じるとともに、前記圧電素子12に数
サイクルの交流パルス電圧を印加して前記容積可変流路
13の容積を瞬間的に数回収縮および膨張させる。

そうすると、下流側供給路L₂の容積が瞬間的に数回縮小
するので、この下流側供給路L₂の前記スラストノズルＮ
との接続部付近の内部に溜まっていた推薬４がスラスト
ノズルＮ内に瞬間的に吐出される。前記下流側供給路L₂
の容積は前記瞬間的に数回縮小した後、最後は元の通常
の容積に戻る。このとき、前記下流側供給路L₂の前記ス
ラストノズルＮとの接続部付近に溜まっていた推薬４
は、前記容積可変流路13の容積が縮小状態から元に戻る
ときに膨張した部分に吸引される。このとき、第１図に
示すように、下流側供給路L₂内の推薬４の下流端の位置
P₁は、下流側供給路L₂の下流端の位置P₂から少し上流側
に配置されることになる。そうすると、前記下流側供給
路L₂の前記スラストノズルＮとの接続部付近には推薬が
存在しなくなるので、推薬弁Ｖを閉じた後で推薬４がス
ラストノズルＮ内へ徐々に漏出することが少なくなる。

以上、本考案によるスラスト発生装置の実施例を詳述し
たが、本考案は、前記実施例に限定されるものではな
く、実用新案登録請求の範囲に記載された本考案を逸脱
することなく、種々の小設計変更を行うことが可能であ
る。

たとえば、圧電素子12を駆動する信号は１個のパルスと
することも可能である。そして、前記推薬弁下流の推薬
供給路の容積を可変とする構成は、圧電素子を用いる代
わりに、推薬弁下流の推薬供給路の途中に容積を変える
ことのできるバッファ室を付設することも可能である。

C.考案の効果 前述の本考案のスラスト発生装置によれば、推薬弁下流
の推薬供給路の容積を可変とし、前記推薬弁を遮断した
ときに瞬間的に前記推薬弁下流の推薬供給路の容積を縮
小させるようにしたので、前記推薬弁を閉じた直後に前
記推薬供給路の前記スラストノズルとの接続部付近には
推薬が存在しなくなる。このため、推薬がスラストノズ
ル内へ徐々に漏出することが少なくなる。

したがって、スラスト発生期間を正確に制御できるの
で、宇宙空間航行物体の姿勢制御を正確に行うことが容
易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案によるスラスト発生装置の一実施例の説
明図、第２図は第１図のII-II線断面図、第３図は従来
のスラスト発生装置の作動説明図、である。 Ｌ……推薬供給路、L₂……推薬弁下流の推薬供給路（下
流側供給路）、Ｎ……スラストノズル、Ｖ……推薬弁、
１……推薬タンク、４……推薬、

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】推薬タンクの推薬をスラストノズルに供給
   する推薬供給路の途中に推薬の通過、遮断を制御する推
   薬弁が設けられたスラスト発生装置において、推薬弁下
   流の推薬供給路の容積を可変とし、前記推薬弁を閉じて
   前記推薬の通過を遮断したときに瞬間的に前記推薬弁下
   流の推薬供給路の容積を縮小させるようにしたスラスト
   発生装置。