JPH09170499A - 宇宙船制御装置 - Google Patents

宇宙船制御装置

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JPH09170499A
JPH09170499A JP8275960A JP27596096A JPH09170499A JP H09170499 A JPH09170499 A JP H09170499A JP 8275960 A JP8275960 A JP 8275960A JP 27596096 A JP27596096 A JP 27596096A JP H09170499 A JPH09170499 A JP H09170499A
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JP
Japan
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nozzle
chamber
opening
supply duct
plunger
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Ceased
Application number
JP8275960A
Other languages
English (en)
Inventor
Andre Dumortier
アンドレ・デュモルティエール
Jean-Gabriel Faget
ジャン−ガブリエル・ファジュ
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Societe Europeenne de Propulsion SEP SA
Original Assignee
Societe Europeenne de Propulsion SEP SA
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/80Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof characterised by thrust or thrust vector control
    • F02K9/86Rocket-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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/24Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control
    • B64G1/26Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control using jets

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid-Driven Valves (AREA)
  • Lift Valve (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱ガス開閉の制御システムを小さくして駆動
力を小さくし、熱ガスを直接遮断口に有効に作用させる
ことにより装置全体をコンパクトにすること。 【解決手段】 ガスの遮断口を開閉することにより宇宙
船を制御する装置に、ノズル20と、ガス供給ダクト1
2と、この供給ダクト12とノズル20との間に介装せ
しめられた弁座22とプランジャ18とを有する遮断口
と、この遮断口を開閉して供給ダクト12をノズル20
に選択的に連通させる制御手段40とを設けた。弁座2
2はノズル20に固定し、ノズル20をプランジャ18
に対し移動可能な構成として、遮断口の開閉をノズル2
0を移動することにより行った。また、ノズル20の移
動は、補助流体を使用することなく熱ガスにより直接行
うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス遮断口を開閉
することにより宇宙船の姿勢を制御する技術に関し、更
に詳しくは、ノズルと、ガス供給ダクトと、この供給ダ
クトとノズルとの間に介装せしめられた弁座とプランジ
ャとを有する遮断口と、この遮断口を開閉して供給ダク
トをノズルに選択的に連通させる手段とを備えた宇宙船
制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】宇宙船の本体全体に分配されたノズルを
制御するためにガス噴射を選択的に制御して宇宙船の軌
道を制御することは良く知られている。ガスは一般に強
固な推力ガス発生器が発生する熱ガスである。通常、各
ノズルを介したガス噴射は、固定弁座に対し移動可能な
プランジャを有する主遮断口により制御される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、宇宙船
の制御に必要な精度により、反応時間は非常に短く、ガ
ス圧を考慮すると比較的強力なアクチュエータが要求さ
れる。加えて、特に発生器が高い比インパルスを有して
いれば、ガスは非常な高温となり、アクチュエータをガ
スから効率的に隔離する必要がある。従って、アクチュ
エータが発生した力を伝達するのに十分な強度があり、
アクチュエータをプランジャから熱的に隔離するのに十
分な長さの制御ロッドを備えたプランジャを使用する必
要がある。
【0004】上記理由により、プランジャやその制御ロ
ッドとして、”熱ガス流制御のための炭素−炭素製弁及
び配管の開発及び試験”(AIAA/SAE/ASME/ASEE 第23
回合同推進会議:1987年6月26日〜7月2日、サ
ンジエゴ、カリフォルニア)と題したジェイ・エフ・セ
ブレック(J.F.Sevellec)の文献で推奨されているよう
に、プランジャとその制御ロッドに炭素−炭素複合材の
ような耐熱性複合材を使用しても、遮断口制御システム
は複雑で比較的大きな構造を必要とするという問題があ
った。
【0005】しかしながら、宇宙船制御用の遮断口開閉
システムは、応答時間を非常に短くする必要があるにも
かかわらず、その信頼性故にできるだけ簡素でコンパク
トなものとし、搭載装置のサイズ及び重量を制限するの
が望ましい。
【0006】本発明は、従来技術の有するこのような問
題点に鑑みてなされたものであり、熱ガス開閉の制御シ
ステムを小さくして駆動力を小さくし、熱ガスを直接遮
断口に有効に作用させることにより全体的にコンパクト
にできる宇宙船制御装置を提供することを目的としてい
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうちで請求項1に記載の発明は、ガスの遮
断口を開閉することにより宇宙船を制御する装置であっ
て、ノズルと、ガス供給ダクトと、該供給ダクトと前記
ノズルとの間に介装せしめられた弁座とプランジャとを
有する遮断口と、該遮断口を開閉して前記供給ダクトを
前記ノズルに選択的に連通させる制御手段とを備え、前
記弁座は前記ノズルに固定されるとともに、前記ノズル
は前記プランジャに対し移動可能で、前記遮断口の開閉
は前記ノズルを移動することにより制御され、前記ノズ
ルにより搬送される熱ガスの駆動力で直接前記ノズルを
移動させる手段を更に備えたことを特徴とする宇宙船制
御装置である。
【0008】また、請求項2に記載の発明は、上記ノズ
ルはピストンに固定され、該ピストンはシリンダ内をス
ライド自在で、その内部を上記供給ダクトに常に連通す
る第1チャンバと、該第1チャンバと連通する第2チャ
ンバとに細分し、パイロット弁に接続された排気ダクト
が前記第2チャンバに開口していることを特徴とする。
【0009】また、請求項3に記載の発明は、上記パイ
ロット弁が電磁制御されていることを特徴とする。
【0010】また、請求項4に記載の発明は、上記第2
チャンバは漏洩部を介して上記第1チャンバと連通して
いることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。この図の左半分断面
では遮断口(ゲート)は閉位置にあり、右半分断面図で
は遮断口は開位置にある。図において、10は制御され
る宇宙船の本体に固定されたベースを示しており、その
上に取り付けられた遮断装置により、ベース10を貫通
する供給ダクト12を介してガス発生器(図示せず)か
ら供給される熱ガスは遮断される。ダクト12はチャン
バ14の内部に開放しており、チャンバ14からガスを
ノズル20を介して選択的に噴射することができる。チ
ャンバ14の一部は、ベース10から突出する筒状部1
6で形成されている。
【0012】個々にオン/オフ制御される複数の同様な
装置が宇宙船の本体の周囲に取り付けられており、その
姿勢を制御する。
【0013】チャンバ14とノズル20の連通は、プラ
ンジャ18と弁座22との間隔を制御することにより、
あるいは、それらを互いに接触することにより開閉され
る。
【0014】プランジャ18は、チャンバ14内で軸方
向に延びるロッド18aの端部に位置し、その底部に螺
着されることでベース10に対し固定されている。
【0015】弁座22は、ノズル20の拡開部における
ガスの流れ方向においてノズル20を上流に延在させる
筒状部の端部に形成されている。上流端より下流に向か
って、筒状部は第1環状部24と、第1環状部24より
外形が大きい第2環状部26と、第2環状部26より外
形が小さい第3環状部28とを有している。弁座22は
環状部24の中央通路の周囲に形成されており、その端
部において環状部24はチャンバ14内を封止状態でス
ライド自在に設けられており、環状部24とチャンバ1
4との間には環状の封止ガスケット24aが介装せしめ
られている。
【0016】ノズル20を介した熱ガスの噴射及び噴射
停止は、ノズル20を移動して弁座22をプランジャ1
8から離反させたりプランジャ18に押圧することによ
り制御される。ノズル20は、自由ピストンの電気空気
弁の形態でノズル20により搬送される熱ガスにより直
接制御される。
【0017】環状スリーブ30はベース10の筒状部1
6に螺着されてシリンダ32を形成しており、その内部
でノズル20の環状部26はスライド自在に構成され、
シリンダ32の内部を第1チャンバ34と第2チャンバ
36とに細分するピストンを形成している。ベース10
から離間したスリーブ30の端部38において、スリー
ブ30の内側断面はシリンダ32の断面より小さく、環
状部28はクリアランスがない状態でその内部をスライ
ド自在の構成となっており、両者の間には環状の封止ガ
スケット28aが介装せしめられている。シリンダ32
の内壁とスリーブの端部38の内壁は、肩部37を介し
て互いに接続されている。
【0018】このように、ノズル20の三つの部分2
4,26,28は、対応する直径の円筒部14,32,
38の内部をスライドし、チャンバ14とシリンダ32
と端部38の内側断面積S1,S2,S3はS2>S
1,S2>S3となっている。
【0019】ノズル本体20内に形成された通路25を
介して、チャンバ14はチャンバ34と常に連通してお
り、チャンバ34内の圧力は熱ガスの圧力Pまで常に昇
圧されている。ガスケット28aはチャンバ34を外部
から隔離している。
【0020】ピストン26は、シリンダ32の内壁に押
圧された環状の封止ガスケット26aを備えている。に
もかかわらず、チャンバ34とチャンバ36とは、洩れ
あるいはわずかな流れにより連通している。図示した例
においては、この連通は、シリンダ32とチャンバ34
近傍のピストン26の下流部との間の漏洩部と、ピスト
ンの下流部でその表面から半径方向に形成された三つの
盲孔27bと、この盲孔27bをチャンバ36に連通さ
せる長手方向の孔27cとを介して行われる。
【0021】チャンバ36はガスケット24aによりチ
ャンバ14とは分離されているが、ベース10を貫通す
る排気ダクト42を介してパイロット弁40と連通して
いる。弁40は、例えば、電磁制御弁等であってもよ
い。
【0022】図面の右半分断面に示される位置では、パ
イロット弁40は閉止している。チャンバ36がチャン
バ34と連通していることで、チャンバ36の内部は熱
ガスの圧力Pまで昇圧している。チャンバ36内の圧力
Pを受けるピストン26の表面積はチャンバ34内の同
じ圧力を受ける表面積よりも大きいので、ピストン26
は下流位置にあり、肩部37に当接している。この時、
弁座22はプランジャ18から離間し、供給ダクト12
から供給される熱ガスはノズル20から噴射される。
【0023】パイロット弁40が開放すると、チャンバ
36内の圧力が急激に低下して、ピストン26が(その
上流位置に)戻って、弁座22がプランジャ18に当接
する。その結果、ダクト12とノズル20との連通は遮
断される(図面の左側断面)。
【0024】遮断口は熱ガスを操作することにより直接
開閉されるので、急速及び効率的切換を補助流体を必要
とすることなく達成することができる。制御部材はパイ
ロット弁に作用し、主遮断口に直接作用しないので、駆
動力が小さくなるとともに、よりコンパクトな構造を使
用して制御部材を熱ガスから熱的に隔離するという問題
を容易に解決することができる。
【0025】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。本
発明によれば、遮断口の弁座はノズルに固定され、ノズ
ルはプランジャに対し移動可能で、遮断口の開閉はノズ
ルを移動することにより制御され、ノズルにより搬送さ
れる熱ガスの駆動力で直接ノズルを移動させるようにし
た。従って、ガス流をプランジャではなくノズルを移動
して(プランジャは固定)制御できるので、アクチュエ
ータの力をプランジャに伝達したり、アクチュエータを
熱ガスから隔離するという問題が解決される。
【0026】また、ノズルの移動は補助流体を必要とす
ることなく熱ガスにより直接制御される。このため、ノ
ズルはピストンに固定してもよく、ピストンはシリンダ
内をスライド自在で、その内部を供給ダクトに常に連通
する第1チャンバと、この第1チャンバと連通する第2
チャンバとに細分し、パイロット弁に接続された排気ダ
クトが第2チャンバに開口している。このパイロット弁
は、主遮断口の制御に従来使用されていたものよりもサ
イズがかなり小さいアクチュエータにより制御される。
加えて、排気ダクトを介してパイロット弁に達するガス
は、供給ダクトより供給されるガスの温度よりも低い。
【0027】従って、熱ガス遮断口の開閉を制御するシ
ステムを小さくすることができるばかりでなく、駆動力
も小さくでき、熱ガスを直接遮断口に有効に作用させる
ことにより装置全体をコンパクトにできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明にかかる宇宙船制御装置の断面図であ
る。
【符号の説明】
10 ベース 12 ガス供給ダクト 14 チャンバ 18 プランジャ 20 ノズル 22 弁座 26 ピストン 32 シリンダ 34 第1チャンバ 36 第2チャンバ 40 パイロット弁 42 排気ダクト

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスの遮断口を開閉することにより宇宙
    船を制御する装置であって、ノズル(20)と、ガス供
    給ダクト(12)と、該供給ダクト(12)と前記ノズ
    ル(20)との間に介装せしめられた弁座(22)とプ
    ランジャ(18)とを有する遮断口と、該遮断口を開閉
    して前記供給ダクト(12)を前記ノズル(20)に選
    択的に連通させる制御手段(40)とを備え、前記弁座
    (22)は前記ノズル(20)に固定されるとともに、
    前記ノズル(20)は前記プランジャ(18)に対し移
    動可能で、前記遮断口の開閉は前記ノズル(20)を移
    動することにより制御され、前記ノズル(20)により
    搬送される熱ガスの駆動力で直接前記ノズル(20)を
    移動させる手段を更に備えたことを特徴とする宇宙船制
    御装置。
  2. 【請求項2】 上記ノズル(20)はピストン(26)
    に固定され、該ピストン(26)はシリンダ(32)内
    をスライド自在で、その内部を上記供給ダクト(12)
    に常に連通する第1チャンバ(34)と、該第1チャン
    バ(34)と連通する第2チャンバ(36)とに細分
    し、パイロット弁(40)に接続された排気ダクト(4
    2)が前記第2チャンバ(36)に開口していることを
    特徴とする請求項1に記載の宇宙船制御装置。
  3. 【請求項3】 上記パイロット弁(40)が電磁制御さ
    れていることを特徴とする請求項2に記載の宇宙船制御
    装置。
  4. 【請求項4】 上記第2チャンバ(36)は漏洩部を介
    して上記第1チャンバ(34)と連通していることを特
    徴とする請求項2または3に記載の宇宙船制御装置。
JP8275960A 1995-10-20 1996-10-18 宇宙船制御装置 Ceased JPH09170499A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9512362A FR2740106B1 (fr) 1995-10-20 1995-10-20 Dispositif pour le pilotage d'engin spatial par vannage de gaz par tuyere mobile
FR9512362 1995-10-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09170499A true JPH09170499A (ja) 1997-06-30

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ID=9483749

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8275960A Ceased JPH09170499A (ja) 1995-10-20 1996-10-18 宇宙船制御装置

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US (1) US5749559A (ja)
JP (1) JPH09170499A (ja)
CA (1) CA2188393C (ja)
DE (1) DE19642407B4 (ja)
FR (1) FR2740106B1 (ja)
GB (1) GB2306576B (ja)

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