特許 6016905 極低温スラスタアセンブリ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6016905

(24)【登録日】2016年10月7日

(45)【発行日】2016年10月26日

(54)【発明の名称】極低温スラスタアセンブリ

(51)【国際特許分類】

   F02K 9/44 20060101AFI20161013BHJP

   F17C 7/00 20060101ALI20161013BHJP

   B65D 88/00 20060101ALI20161013BHJP

   B64G 1/00 20060101ALI20161013BHJP

【ＦＩ】

   F02K9/44

   F17C7/00 A

   B65D88/00

   B64G1/00 H

【請求項の数】10

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-515252(P2014-515252)

(86)(22)【出願日】2012年6月7日

(65)【公表番号】特表2014-519578(P2014-519578A)

(43)【公表日】2014年8月14日

(86)【国際出願番号】FR2012051283

(87)【国際公開番号】WO2012172238

(87)【国際公開日】20121220

【審査請求日】2015年4月1日

(31)【優先権主張番号】1155315

(32)【優先日】2011年6月17日

(33)【優先権主張国】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】505277691

【氏名又は名称】スネクマ

(74)【代理人】

【識別番号】110000729

【氏名又は名称】特許業務法人 ユニアス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】バルトゥロット、ジャン−ルュック

(72)【発明者】

【氏名】ヴィラミー、ディディエ

(72)【発明者】

【氏名】サニーノ、ジャン−ミシェル

【審査官】 齊藤 公志郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０２−２１２２９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／０１３９９０２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平１１−２２９９６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１８９３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０２６８３９６３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０７４６６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５０９９６４５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３５９７９２３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００３／０７８８１８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｋ ９／４２−６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

再点火可能な主スラスタ（６）と、
第１の推進剤を供給するために前記主スラスタ（６）に接続される第１の極低温タンク（２）と、
第１のガスタンク（４）と、
少なくとも１つのセトリングスラスタ（７，８）と、
を少なくとも備える極低温スラスタアセンブリ（１）であって、
前記第１のガスタンク（４）に前記第１の推進剤を供給するための第１の供給回路（１６）をさらに備え、
前記第１の供給回路は、前記第１の極低温タンク（２）に接続され、気体の状態の前記第１の推進剤を前記第１のガスタンク（４）に供給するために、前記第１の極低温タンク（２）から取り出された前記第１の推進剤の液体の流れを気化すべく、前記少なくとも１つのセトリングスラスタ（７）によって発せられる熱を使用する熱交換器（１９）を備えることを特徴とする極低温スラスタアセンブリ（１）。

【請求項2】

前記第１のガスタンク（４）は、前記セトリングスラスタ（７）に前記第１の推進剤を供給するために、該セトリングスラスタ（７）に接続される請求項１に記載の極低温スラスタアセンブリ（１）。

【請求項3】

前記第１のガスタンク（４）は、前記第１の極低温タンク（２）を加圧するために、該第１の極低温タンク（２）に接続される請求項１または２に記載の極低温スラスタアセンブリ（１）。

【請求項4】

前記第１のガスタンク（４）に接続された少なくとも１つの操舵制御スラスタ（９）をさらに備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の極低温スラスタアセンブリ（１）。

【請求項5】

前記第１のガスタンク（４）に前記第１の推進剤を供給するための第２の供給回路（１７）をさらに備え、
前記第１のガスタンク（４）に前記第１の推進剤を供給するための前記第２の供給回路は、前記第１の極低温タンク（２）に接続され、気体の状態の前記第１の推進剤を前記第１のガスタンク（４）に供給するために、前記第１の極低温タンク（２）から取り出された前記第１の推進剤の液体の流れを気化すべく、前記主スラスタ（６）によって発せられる熱を使用する熱交換器（１３）を備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の極低温スラスタアセンブリ（１）。

【請求項6】

前記第１のガスタンク（４）に前記第１の推進剤を供給するための前記第１の供給回路（１６）は、少なくとも１つの供給ポンプ（１８）をさらに備える請求項１〜５のいずれか一項に記載の極低温スラスタアセンブリ（１）。

【請求項7】

第２の推進剤を供給するために前記主スラスタ（６）に接続される第２の極低温タンク（３）と、
第２のガスタンク（５）と、
前記第２のガスタンク（５）に前記第２の推進剤を供給するための第１の供給回路（２０）と、
をさらに備え、
前記第２のガスタンク（５）に前記第２の推進剤を供給するための前記第１の供給回路（２０）は、前記第２の極低温タンク（３）に接続され、気体の状態の前記第２の推進剤を前記第２のガスタンク（５）に供給するために、前記第２の極低温タンク（３）から取り出された前記第２の推進剤の液体の流れを気化すべく、前記少なくとも１つのセトリングスラスタ（８）によって発せられる熱を使用する熱交換器（２３）を備える請求項１〜６のいずれか一項に記載の極低温スラスタアセンブリ（１）。

【請求項8】

請求項１〜７のいずれか一項に記載の極低温スラスタアセンブリ（１）を備える打ち上げロケット最上段。

【請求項9】

極低温スラスタアセンブリ（１）の第１のガスタンク（４）に気体の状態の第１の推進剤を供給する方法であって、
再点火可能な第１のスラスタ（６）が消されており、少なくとも１つのセトリングスラスタ（７，８）が点火されている状況において、
前記第１のガスタンク（４）に前記第１の推進剤を供給するための第１の供給回路（１６）を介して、第１の極低温タンク（２）から前記第１の推進剤の液体の流れを取り出すステップと、
前記第１の推進剤の前記液体の流れを、前記第１のガスタンク（４）へ届けられる前に、前記第１のガスタンク（４）に前記第１の推進剤を供給するための前記第１の供給回路（１６）の熱交換器（１９）において、前記少なくとも１つのセトリングスラスタ（７）で発せられる熱によって、気化させるステップと、
が実行される方法。

【請求項10】

前記主スラスタ（６）が点火されているときに、
前記第１のガスタンク（４）に前記第１の推進剤を供給するための第２の供給回路（１７）を介して、前記第１の極低温タンク（２）から前記第１の推進剤の第１の液体の流れを取り出すステップと、
前記第１のガスタンク（４）に前記第１の推進剤を供給するための前記第２の供給回路（１７）を介して取り出された前記第１の推進剤の前記液体の流れを、前記第１のガスタンク（４）へ届けられる前に、前記第１のガスタンク（４）に前記第１の推進剤を供給するための前記第２の供給回路（１７）の熱交換器（１３）において、前記主スラスタ（６）で発せられる熱によって気化させるステップと、
が実行される請求項９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、極低温推進（cryogenic propulsion）の分野に関し、さらに詳しくは、少なくとも１つの再点火可能な主スラスタ（main thruster）と、主スラスタに接続され、主スラスタに第１の推進剤を供給する第１の極低温タンクと、第１のガスタンクと、少なくとも１つのセトリングスラスタ（settling thruster）とを備える極低温スラスタアセンブリに関する。さらに、本発明は、気体の状態の第１の推進剤を第１のガスタンクに供給する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば液体水素および酸素などの極低温推進剤が供給される反応スラスタによって推進されるロケット、特にロケットエンジンにおいて、そのような極低温推進剤のタンクは、通常は、飛行の弾道段階において、極低温推進剤の温度について制御を維持することができるよう、各々の推進剤の飽和圧力まで減圧される。

【0003】

しかしながら、スラスタを弾道段階の後に再び始動させるべき場合には、極低温推進剤タンクは、推進剤がエンジンの供給条件に適合した圧力となるように再び加圧される。通常に用いられる再加圧システムは、高圧で貯蔵されたヘリウムなどの再加圧ガスを利用する。そのような従来技術の再加圧システムの例が、例えば以下のロシア特許出願、すなわちＲＵ２１５９３４８Ｃ１、ＲＵ２１５９８６１、ＲＵ２１７７０７０Ｃ２、ＲＵ２１１９０８２Ｃ２、ＲＵ２１３２４７７Ｃ１、ＲＵ２３３９８３３Ｃ２、およびＲＵ２３３９８３５Ｃ２に開示されている。しかしながら、この技術的解決策は、再加圧ガスをロケットに搭載して運ばなければならないという欠点を呈する。すなわち、液体水素の６０ｍ^３のタンクの再加圧のために、通常は、２０ｋｇという大量のヘリウムが必要とされる。この大量のヘリウムを高圧（約２００ｂａｒ）の気体の状態で収容するヘリウムタンクは、典型的には、２００ｋｇの総質量を有する。この追加の質量がロケットに搭載されて運ばれることで、ロケットの積載量が失われる。さらに、長期にわたる弾道段階の後に必要となる極低温タンクの再加圧の回数を、掛け算しなければならない。

【0004】

サターンＶ型ロケットのＳ−ＩＶ−Ｂ段のスラスタアセンブリにおいては、再加圧ガスを液体の状態で貯蔵することで、貯蔵の質量の約３０％の削減を可能にしていた。しかしながら、この削減は、加熱手段を備える必要性が生じることで少なくとも部分的に打ち消され、この加熱手段の必要性は、エンジンに推進剤を供給するためのシステムをさらに複雑にもする。同様の欠点は、ＲＵ２１４７３４４に開示のシステムなど、再加圧ガス発生装置を利用するシステムにおいても見られる。

【0005】

これらの欠点を回避するために、特にサターンＶ型（Ｊ２エンジン）およびＨ２Ａ型ロケットに搭載され、スペースシャトルＳＴＳにも搭載されたいくつかの従来技術の極低温スラスタアセンブリは、極低温推進剤の少なくとも１つの一部分を再加圧の目的で気化させている。しかしながら、この代案も、通常は、別途の加熱手段または主スラスタによって加熱されるときの気体の状態の推進剤の流れのための分岐接続の存在を必要とする。加熱手段は、通常は追加の質量を意味するが、主スラスタによって気化された推進剤の流れの分岐接続は、主スラスタが動作しているときにしか気体の状態の推進剤をもたらすことができず、したがって飛行の弾道段階の時間の全体を通して再加圧を提供するために、充分な量の推進剤を気体の状態で貯蔵することが依然として必要である。

【0006】

さらに、再点火可能な主スラスタを有する極低温スラスタアセンブリは、通常は、少なくとも１つのセトリングスラスタ、すなわち液体の推進剤を極低温タンクの底部へと押し付けることによって再点火時の主スラスタへの供給を保証すべく低レベルの加速度を維持するために、飛行のいわゆる「弾道」段階において動作する副スラスタを備えている。典型的には、そのようなセトリングスラスタには、極低温タンクとは別のタンクから液体または気体の推進剤が供給される。そのような極低温スラスタアセンブリの操舵を制御するために、典型的には低温の気体が供給され、したがって別途のガスタンクが必要であることを意味する操舵制御ノズルを、極低温スラスタアセンブリに備えることも、一般的なことである。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、再点火可能な主スラスタと、主スラスタへと接続され、主スラスタに第１の推進剤を供給する第１の極低温タンクと、第１のガスタンクと、少なくとも１つのセトリングスラスタとを少なくとも備え、主スラスタが点火されていない飛行のいわゆる「弾道」段階においても気体の状態の推進剤を第１のガスタンクへともたらし続けることを可能にする極低温スラスタアセンブリを提供しようとする。これにより、例えば第１の極低温タンクの再加圧、セトリングスラスタへの供給、および／または操舵制御スラスタへの供給など、飛行のいわゆる「弾道」段階における種々の気体の必要性を、小さな体積のガスタンクで満足させることができる。

【課題を解決するための手段】

【0008】

第１の態様において、極低温スラスタアセンブリは、前記第１のガスタンクへ供給するための第１の供給回路をさらに備え、前記第１の供給回路は、前記第１の極低温タンクに接続され、気体の状態の前記第１の推進剤を前記第１のガスタンクに供給するために、前記第１の極低温タンクから取り出された前記第１の推進剤の液体の流れを気化すべく、前記少なくとも１つのセトリングスラスタによって発せられる熱を使用する熱交換器を備えることにより、この目的は、達成される。このようにすることで、セトリングスラスタが発生させる熱を、飛行のいわゆる弾道段階において、第１の推進剤を加熱して気化させ、したがって飛行のこの段階においても第１のガスタンクへと気体の流れを積極的にもたらすために、使用することができる。このやり方で、たとえ第１のガスタンクに収容された気体を飛行のいわゆる「弾道」段階において使用する必要がある場合でも、第１のガスタンクの体積、したがって質量を、より小さくすることができる一方で、加熱手段の質量および複雑さも抑えられたままである。特に、第１のガスタンクを、第１の極低温タンクを加圧するために第１の極低温タンクへと接続することができ、さらには／あるいはセトリングスラスタおよび／または極低温スラスタアセンブリの一部をやはり形成する少なくとも１つの操舵制御スラスタへと、これらへの供給のために接続することができる。このようにして、第１のガスタンクは、この第１のガスタンクがこの第１のガスタンクの第１の供給回路を介して気体の状態で前もって受け取った第１の推進剤で、極低温スラスタアセンブリのこれらの構成要素の気体のニーズを賄うことができる。第１のガスタンクの第１の供給回路は、第１の推進剤の第１のガスタンクへの強制的な流通を保証するために、少なくとも１つの供給ポンプをさらに含むことができる。

【0009】

第２の形態において、極低温スラスタアセンブリは、前記第１のガスタンクに供給するための第２の供給回路をさらに備え、前記第２の供給回路は、前記第１の極低温タンクに接続され、気体の状態の前記第１の推進剤を前記第１のガスタンクに供給するために、前記第１の極低温タンクから取り出された前記第１の推進剤の液体の流れを気化すべく、前記主スラスタによって発せられる熱を使用する熱交換器を備える。特に、第１のガスタンクの第２の供給回路は、主スラスタへの供給のための回路における分岐接続であってよい。このやり方で、第１のガスタンクに、主スラスタの最初の点火の際ならびに後の点火の際に、気体をすでに供給することができる。

【0010】

第３の形態において、第２の推進剤を供給するために前記主スラスタに接続される第２の極低温タンクと、第２のガスタンクと、前記第２のガスタンクに供給するための第１の供給回路と、をさらに備え、前記第１の供給回路は、前記第２の極低温タンクに接続され、気体の状態の前記第２の推進剤を前記第２のガスタンクに供給するために、前記第２の極低温タンクから取り出された前記第２の推進剤の液体の流れを気化すべく、前記少なくとも１つのセトリングスラスタによって発せられる熱を使用する熱交換器を備える。このやり方で、この第２のガスタンクに、飛行のいわゆる「弾道」段階において気体の状態の第２の推進剤の流れを供給することができ、例えばこの気体の状態の第２の推進剤を、第２の極低温タンクの再加圧に使用することができ、さらには／あるいは少なくとも１つのセトリングスラスタおよび／または操舵制御スラスタへの供給のために、それらが１つの推進剤を使用するか、あるいは２つの推進剤を使用するかにかかわらず、使用することができる。

【0011】

また、本発明は、そのような極低温スラスタアセンブリを備える打ち上げロケット最上段を提供する。そのようなロケットにおいて、特に複数の衛星をまとめて異なる軌道へと打ち上げ、あるいは衛星を軌道上に最終的に配置するために、主スラスタが再点火の能力を有することが、きわめて有用である。

【0012】

また、本発明は、極低温スラスタアセンブリの第１のガスタンクに気体の状態の第１の推進剤を供給する方法を提供する。この方法の第１の態様において、再点火可能な主スラスタが消されており、少なくとも１つのセトリングスラスタが点火されているときに、前記方法は、前記第１のガスタンクに供給するための第１の供給回路を介して、第１の極低温タンクから前記第１の推進剤の液体の流れを取り出すステップと、該液体の流れを、前記第１のガスタンクへ届けられる前に、前記第１のガスタンクの前記第１の供給回路の熱交換器において、前記少なくとも１つのセトリングスラスタで発せられる熱によって、気化させるステップと、を含む。このようにして、第１のガスタンクに、この飛行のいわゆる「弾道」段階において気体が供給される。一例として、後にこの気体を、第１の極低温タンクの再加圧に使用することができ、さらには／あるいはセトリングスラスタ、操舵制御スラスタ、および／または他の装置（燃料電池、点火トーチ、および／または流体アクチュエータ、など）への供給に使用することができる。

【0013】

第２の形態において、前記主スラスタが点火されているときに、前記方法は、前記第１のガスタンクに供給するための第２の供給回路を介して、前記第１の極低温タンクから前記第１の推進剤の第１の液体の流れを取り出すステップと、該液体の流れを、前記第１のガスタンクへ届けられる前に、前記第１のガスタンクの前記第２の供給回路の熱交換器において、前記主スラスタで発せられる熱によって気化させるステップと、を含む。このようにして、第１のガスタンクに、この飛行の他の段階においても気体が供給される。

【0014】

このやり方で、第１のガスタンクに気体の状態の第１の推進剤を供給できるだけでなく、同時に第２のガスタンクにも気体の状態の第２の推進剤を供給することができる。したがって、再点火可能な主スラスタが点火されておらず、少なくとも１つのセトリングスラスタが点火されている場合に、第２の推進剤の液体の流れを、第２のガスタンクの第１の供給回路を介して第２の極低温タンクから取り出し、第２のガスタンクへと届けられる前に、第２のガスタンクの第１の供給回路の熱交換器において、少なくとも１つのセトリングスラスタが発する熱によって気化させることができる。

【0015】

同様に、主スラスタが点火されているときに、第２の推進剤の液体の流れを、第２のガスタンクの第２の供給回路を介して第２の極低温タンクから取り出し、第２のガスタンクへと届けられる前に、第２のガスタンクの第２の供給回路の熱交換器において、主スラスタが発する熱によって気化させることができる。次いで、第１のタンクからの気体と同様に、この第２のタンクからの気体を、例えば該当の極低温タンクの再加圧、セトリングスラスタへの供給、操舵制御スラスタへの供給、および／または他の要素（燃料電池、スラスタ点火トーチ、および／または流体アクチュエータ、など）への供給に使用することができる。

【0016】

あくまでも本発明を限定するものではない例として提示される以下の実施形態についての詳細な説明を検討することによって、本発明を充分に理解することができ、本発明の利点がさらに明らかになるであろう。説明においては、添付の図面が参照される。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、この実施形態における極低温スラスタアセンブリの概略図である。

【図2】図２は、主スラスタが点火されているときの図１の極低温スラスタアセンブリにおける推進剤の流れの概略図である。

【図3】図３は、主スラスタが点火されていない飛行のいわゆる「弾道」段階における図１の極低温スラスタアセンブリにおける推進剤の流れの概略図である。

【図4】図４は、飛行の弾道段階の終わりにおける主スラスタの再点火に先立つ極低温タンクの再加圧時の図１の極低温スラスタアセンブリにおける推進剤の流れの概略図である。

【図5】図５は、図１の極低温スラスタアセンブリにおける姿勢制御スラスタへと向かう第１の推進剤の流れの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

ロケットエンジンの分野において、とりわけ衛星打ち上げロケットの最上段について、再点火可能なスラスタを使用することが、きわめて一般的になっている。再点火可能な主スラスタを装備した最上段は、複数の衛星をまとめて、しかしながら異なる軌道へと打ち上げることを可能にできる。そのような最上段に装備するために適した極低温スラスタアセンブリ１が、図１に図式的に示されている。この図において見て取ることができるとおり、極低温スラスタアセンブリ１は、第１の極低温タンク２と、第２の極低温タンク３と、第１のガスタンク４と、第２のガスタンク５と、主スラスタ６と、第１のセトリングスラスタ７と、第２のセトリングスラスタ８と、操舵制御スラスタ９とを備えている。図示の実施形態においては、セトリングスラスタ７、８は、２推進剤のスラスタである一方で、操舵制御スラスタ９は、単に低温ガスノズルである。

【0019】

第１の極低温タンク２は、主スラスタ６の第１の供給回路１０を介して主スラスタ６へと接続され、第２の極低温タンク３は、主スラスタ６の第２の供給回路１１によって主スラスタ６へと接続されている。主スラスタ６の第１および第２の供給回路１０および１１の各々は、それぞれの極低温タンク２、３から液体の推進剤を送り、主スラスタ６の燃焼室への注入に先立って主スラスタによって生み出される熱を使用して気化させるそれぞれのターボポンプ１２および熱交換器１３を有している。

【0020】

一例として、ターボポンプ１２を、液体の状態の第１の推進剤によって、気化用の熱交換器１３を通過した後で作動させることができる。あるいは、ターボポンプを、やはり推進剤が供給される補助燃焼室において生成される高温の気体によって作動させることもできる。どちらの種類の極低温ターボポンプも、極低温スラスタアセンブリの分野の当業者にとって周知である。典型的には主スラスタのノズルに組み込まれる熱交換器１３も、当業者にとって周知である。

【0021】

２つの極低温タンク２および３の各々が、きわめて低い温度で液体の状態の異なる推進剤を収容するように設計されている。すなわち、第１の極低温タンク２が、例えば液体水素（ＬＨ_２）などの第１の推進剤を収容するように設計される一方で、第２の極低温タンク３が、例えば液体酸素（ＬＯＸ）などの第２の推進剤を収容するように設計される。第１および第２の推進剤は、主スラスタ６の燃焼室において発熱反応を生じるために適している。

【0022】

第１のガスタンク４および第２のガスタンク５も、やはり第１の推進剤および第２の推進剤を、しかしながら気体の状態で、各々の推進剤の極低温タンクにおける圧力と各々の推進剤の主スラスタ６の燃焼室への注入の圧力との間の中間的な圧力で収容するようにそれぞれ設計されている。

【0023】

第１のガスタンク４は、第１のガスタンク４への供給のための第１および第２の回路１６および１７を介して、第１の極低温タンク２の底部へと接続されている。第１のガスタンク４の第１の供給回路１６は、第１のセトリングスラスタ７の点火時に液体の状態の第１の推進剤を第１のガスタンク４へと届けるために、第１の極低温タンク２から液体の状態の第１の推進剤を送り、第１のセトリングスラスタ７によって生成される熱で気化させるためのポンプ１８および熱交換器１９をそれぞれ有している。第１のガスタンク４の第２の供給回路１７は、主スラスタ６の第１の供給回路１０と共通の部分を有しているが、ターボポンプ１２および熱交換器１３の下流において、液体の状態の第１の推進剤を主スラスタ６の点火時に第１のガスタンク４へともたらすために回路１７を開き、主スラスタ６が点火されていないときに回路１７を閉じるために適したバルブ２７を介して、主スラスタ６の第１の供給回路１０から分岐している。また、第１のガスタンク４は、バルブ３０を有するダクト２４を介して、第１の推進剤のためのマニホールド２６にも接続されている。次いで、このマニホールド２６は、第１の極低温タンク２の上部、セトリングスラスタ７，８への供給のための第１の供給回路１４、および操舵制御スラスタ９への供給のための供給回路１６へと接続されている。

【0024】

第２のガスタンク５は、第２のガスタンク５への供給のための第１および第２の供給回路２０、２１を介して、第２の極低温タンク３の底部へと接続されている。第２のガスタンク５の第１の供給回路２０は、第２のセトリングスラスタ８の点火時に液体の状態の第２の推進剤を第２のガスタンク５へと届けるために、第２の極低温タンク３から液体の状態の第２の推進剤を送り、第２のセトリングスラスタ８によって生成される熱で気化させるためのポンプ２２および熱交換器２３をそれぞれ有している。第２のガスタンク５の第２の供給回路２１は、主スラスタ６の第２の供給回路１１と共通の部分を有しているが、ターボポンプ１２および熱交換器１３の下流において、液体の状態の第２の推進剤を主スラスタ６の点火時に第２のガスタンク５へともたらすために回路２１を開き、主スラスタ６が点火されていないときに回路２１を閉じるために適したバルブ２８を介して、主スラスタ６の第２の供給回路１１から分岐している。さらに、第２のガスタンク５は、バルブ３１を有するダクト２５を介してマニホールド２９にも接続されている。次いで、このマニホールド２９は、第２の極低温タンク３の上部およびセトリングスラスタ７，８への供給のための第２の供給回路１５へと接続されている。

【0025】

セトリングスラスタの第１および第２の供給回路１４および１５は、セトリングスラスタ７，８への第１および第２のそれぞれの推進剤の通過を制御するためのバルブ３２、３３をさらに備えている。操舵制御スラスタは、第１の推進剤を種々のノズルへともたらすための制御バルブ（図示されていない）をさらに備えている。極低温スラスタアセンブリ１のバルブの一部またはすべて、ならびにポンプ１８および２２を、随意により、各々の回路の流体の流量を制御するための制御ユニット（図示されていない）へと接続することができる。

【0026】

動作時に、極低温スラスタアセンブリ１を最上段として装備するロケットにおいて、極低温タンク２，３およびガスタンク４，５は、通常は、発射前に推進剤で満たされる。したがって、最上段の分離に先立って、主スラスタ６の供給回路１０，１１を冷却し、主スラスタ６の初めての点火を可能にするために、ガスタンク４、５の圧力を、極低温タンク２、３をあらかじめ加圧するために使用することができる。この初めての点火の後で、主スラスタ６が点火されたままとなる飛行の第１の段階において、バルブ２７，２８は、開いたままである。したがって、図２に示される様相で、第１の推進剤の気体の流れが、第１のガスタンク４の補給のために第１のガスタンク４の第２の供給回路１７を介して取り出される一方で、第２の推進剤の気体の流れが、同様に、第２のガスタンク５の補給のために第２のガスタンク５の第２の供給回路２１を介して取り出される。両方の推進剤は、ターボポンプ１２および熱交換器１３の下流で主スラスタ６の供給回路１０，１１から取得されるため、気体の状態でそれぞれのガスタンク４，５へともたらされる。従来どおり、これらの気体の流量は、主スラスタ６の動作時に極低温タンク２，３の圧力を維持するようにも機能する。

【0027】

飛行のいわゆる「弾道」段階の開始のために主スラスタ６が消火される直前に、セトリングスラスタ７および８が点火される。したがって、飛行のこの段階は「弾道」と呼ばれるべきではあるが、セトリングスラスタ７および８が、液体の推進剤を極低温タンク２，３の底部に押し付け続けるために、極低温スラスタアセンブリ１にわずかな加速度を維持する。主スラスタ６と同様に、セトリングスラスタ７および８は、第１および第２の推進剤が供給される２推進剤のスラスタである。しかしながら、図３に示されるように、推進剤は、ガスタンク４および５からセトリングスラスタ７および８へと気体の状態で直接もたらされる。この目的のため、バルブ３０、３１、３２、および３３が開かれ、推進剤が、ダクト２４，２５を介してマニホールド２６，２９へと流れ、マニホールド２６，２９からセトリングスラスタ７，８の第１および第２の供給回路１４，１５を介して流れる。飛行の弾道段階においてガスタンク４および５への供給を続けるために、極低温タンク２，３から第１のガスタンク４の第１の供給回路１６および第２のガスタンク５の第１の供給回路２０をそれぞれ介して第１および第２の推進剤をもたらすために、ポンプ１８および２２が作動させられる。これらの回路１６および２０を介して流れる推進剤が、それぞれ熱交換器１９および２３においてセトリングスラスタ７および８が発生させる熱によって気化させられる。したがって、推進剤は、気体の状態でガスタンク４および５へともたらされる。図示の実施形態においては、各々の熱交換器１９および２３が、異なるセトリングスラスタに組み合わせられているが、おおむね同等である他の構成を採用することは、当業者にとって当然ながら自明である。例えば、セトリングスラスタのうちの少なくとも１つを、２つの推進剤の各々のための少なくとも１つの熱交換器に組み合わせることができる。

【0028】

飛行の弾道段階において、極低温タンク２，３は、液体の推進剤の温度について制御を維持することができるよう、推進剤の飽和圧力まで減圧される。したがって、主スラスタ６の再点火に先立って、極低温タンク２，３を再加圧することが適切である。これを行うために、マニホールド２６および２９が、ダクト２４および２５をそれぞれの極低温タンク２、３の上部に連通させることで、図４に示されるようにガスタンク４，５に連通した極低温タンク２，３の再加圧のための２つの回路を形成する。極低温タンク２および３の各々において所定の圧力のしきい値に達すると、主スラスタ６に推進剤を供給すべく主スラスタ６の供給回路１０、１１を再作動させることができ、主スラスタ６を再点火することができる。

【0029】

さらに、これらの種々の段階の各々において、第１のガスタンク４は、図５に示されるように、ダクト２４、マニホールド２６、および操舵制御スラスタ９の供給回路１６を介して、操舵制御スラスタ９へと気体の状態の第１の推進剤をもたらすこともできる。したがって、操舵制御スラスタ９によるこの低温または微温の気体の制御された排出により、最上段の操舵を制御し、おそらくは最上段の軌道を制御するために、小さな横方向の推力を最上段に付与することができる。

【0030】

したがって、飛行のこれらの種々の段階において、ガスタンク４および５は、セトリングスラスタ７，８および／または操舵制御スラスタ９への供給、ならびに／あるいは極低温タンク２，３の加圧、圧力の維持、および／または再加圧に必要な気体の推進剤の流量への到達を、これらの組み合わせの流量が種々の熱交換器１３、１９、および／または２３によってもたらすことができる流量を超える場合にも可能にする緩衝の能力をもたらす。次いで、ガスタンク４，５を、気体の需要が減少したときに補給することができる。

【0031】

本発明を特定の実施形態に関して説明したが、これらの実施形態について、特許請求の範囲によって定められる本発明の全体的な範囲を超えることなく、種々の改良および変更が可能であることは、明らかである。特に、種々の実施形態の個々の特徴を、さらなる実施形態へと組み合わせることができる。したがって、本明細書および図面は、本発明を限定する意味にではなく、例示の意味にて考慮されなければならない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】