特許 7390727 ハイブリッドロケット

(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】

(24)【登録日】2023-11-24

(45)【発行日】2023-12-04

(54)【発明の名称】ハイブリッドロケット

(51)【国際特許分類】

   F02K 9/72 20060101AFI20231127BHJP

【ＦＩ】

F02K9/72

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020530098

(86)(22)【出願日】2019-06-27

(86)【国際出願番号】 JP2019025607

(87)【国際公開番号】W WO2020012971

(87)【国際公開日】2020-01-16

【審査請求日】2022-06-14

(31)【優先権主張番号】P 2018130158

(32)【優先日】2018-07-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2018132797

(32)【優先日】2018-07-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】504258527

【氏名又は名称】国立大学法人 鹿児島大学

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100162259

【弁理士】

【氏名又は名称】末富 孝典

(74)【代理人】

【識別番号】100168114

【弁理士】

【氏名又は名称】山中 生太

(74)【代理人】

【識別番号】100146916

【弁理士】

【氏名又は名称】廣石 雅紀

(72)【発明者】

【氏名】片野田 洋

【審査官】中村 大輔

(56)【参考文献】

【文献】特公昭４６－０３９６４５（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００４２５９６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００８－２４０６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５１－００７３２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭４７－００９８０３（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】中国特許出願公開第１０６８７０２０６（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許第０３４２３９４３（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２００５－０５４６４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１９４２５６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０５５８２００１（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許第０６０９２３６６（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許第０３７４４４２７（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｋ ９／７２

Ｂ６４Ｇ １／００

Ｆ０２Ｋ ９／１２

Ｆ０２Ｋ ９／５０

Ｆ１７Ｃ ７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

長さ方向の両端面に開口が形成され、かつ前記長さ方向の一方の端面である始端面の前記開口と、他方の端面である終端面の前記開口とを連通させる流路を内部に画定している固体燃料と、
前記固体燃料を酸化させる液体酸化剤を、前記固体燃料の前記始端面の前記開口から前記流路に供給することにより、前記固体燃料を、前記始端面から前記終端面に向かう方向の燃焼ガスの流動が前記流路に生じる態様で燃焼させる液体酸化剤供給装置と、
前記固体燃料を収容するケーシングと、
前記ケーシングの端部につながれ、前記燃焼ガスを噴射するノズルと、
を備え、
前記固体燃料が、
前記流路に露出している易燃焼露出面を有する易燃焼部と、
前記易燃焼部の、前記長さ方向と直交する方向に関して前記易燃焼露出面とは反対側の外面を覆っており、前記易燃焼部よりも燃焼しにくい材料よりなり、前記易燃焼部が消失した後に前記流路に露出する内面を有することにより、前記内面が前記易燃焼部よりも緩やかに燃焼しつつ前記ケーシングを保護する難燃焼部と、
を有し、
前記難燃焼部が、前記易燃焼部の、前記始端面から前記終端面に向かう方向の剥離を阻止するストッパー部を有し、
前記液体酸化剤供給装置が、
内部に前記液体酸化剤が溜められ、かつ前記内部における前記液体酸化剤の液面を加圧する加圧用ガスを前記内部に供給可能なタンクと、
前記タンクに設けられ、前記内部で前記液体酸化剤が気化したガスを、前記タンクの外部に排出するガス排出部と、
前記液体酸化剤が流入する流入端部と、前記液体酸化剤が流出する流出端部とを有し、前記流入端部が、前記タンクの前記内部で前記液体酸化剤に浸漬され、前記流出端部が、前記タンクよりも下方に配置される前記固体燃料の前記流路につながれ、前記流入端部から前記流出端部にわたって前記液体酸化剤が流れる管路を構成している供給管と、
前記タンクへの前記加圧用ガスの供給が断たれ、かつ前記ガス排出部から前記ガスが排出される加圧停止状態と、前記ガス排出部からの前記ガスの排出が断たれ、かつ前記タンクに前記加圧用ガスが供給されることにより、前記加圧用ガスによって、前記液体酸化剤が、前記流入端部から前記流出端部を通して、前記固体燃料の前記流路へと押し出される加圧状態との間で切り換え可能なガスバルブと、
を備え、
前記供給管が、前記管路に沿って、前記流入端部から前記流出端部までの間に、前記タンクの上面から前記タンクよりも上方に突出している上方突出部を有し、前記上方突出部が、前記管路の一部を構成しており、
前記ガスバルブが前記加圧停止状態に設定されている場合に、前記タンクに前記液体酸化剤を注入したとき、前記管路における、少なくとも前記上方突出部から前記流出端部までの間に空隙部が確保される、
ハイブリッドロケット。

【請求項2】

長さ方向の両端面に開口が形成され、かつ前記長さ方向の一方の端面である始端面の前記開口と、他方の端面である終端面の前記開口とを連通させる流路を内部に画定している固体燃料と、
前記固体燃料を酸化させる液体酸化剤を、前記固体燃料の前記始端面の前記開口から前記流路に供給することにより、前記固体燃料を、前記始端面から前記終端面に向かう方向の燃焼ガスの流動が前記流路に生じる態様で燃焼させる液体酸化剤供給装置と、
前記固体燃料を収容するケーシングと、
前記ケーシングの端部につながれ、前記燃焼ガスを噴射するノズルと、
を備え、
前記固体燃料が、
前記流路に露出している易燃焼露出面を有する易燃焼部と、
前記易燃焼部の、前記長さ方向と直交する方向に関して前記易燃焼露出面とは反対側の外面を覆っており、前記易燃焼部よりも燃焼しにくい材料よりなり、前記易燃焼部が消失した後に前記流路に露出する内面を有することにより、前記内面が前記易燃焼部よりも緩やかに燃焼しつつ前記ケーシングを保護する難燃焼部と、
を有し、
前記難燃焼部が、前記易燃焼部の、前記始端面から前記終端面に向かう方向の剥離を阻止するストッパー部を有し、
前記液体酸化剤供給装置が、
内部に前記液体酸化剤が溜められ、かつ前記内部における前記液体酸化剤の液面を加圧する加圧用ガスを前記内部に供給可能なタンクと、
前記タンクに設けられ、前記内部で前記液体酸化剤が気化したガスを、前記タンクの外部に排出するガス排出部と、
前記液体酸化剤が流入する流入端部と、前記液体酸化剤が流出する流出端部とを有し、前記流入端部が、前記タンクの前記内部で前記液体酸化剤に浸漬され、前記流出端部が、前記タンクよりも下方に配置される前記固体燃料の前記流路につながれ、前記流入端部から前記流出端部にわたって前記液体酸化剤が流れる管路を構成している供給管と、
前記タンクへの前記加圧用ガスの供給が断たれ、かつ前記ガス排出部から前記ガスが排出される加圧停止状態と、前記ガス排出部からの前記ガスの排出が断たれ、かつ前記タンクに前記加圧用ガスが供給されることにより、前記加圧用ガスによって、前記液体酸化剤が、前記流入端部から前記流出端部を通して、前記固体燃料の前記流路へと押し出される加圧状態との間で切り換え可能なガスバルブと、
を備え、
前記供給管が、前記管路に沿って、前記流入端部から前記流出端部までの間に、前記タンクから上方に突出している上方突出部を有し、前記上方突出部が、前記管路の一部を構成しており、
前記ガスバルブが前記加圧停止状態に設定されている場合に、前記タンクに前記液体酸化剤を注入したとき、前記管路における、少なくとも前記上方突出部から前記流出端部までの間に空隙部が確保される、
ハイブリッドロケットであって、
前記供給管が、
一端部が前記流入端部を構成し、他端部が前記上方突出部につながれ、前記流入端部から前記上方突出部に向けて前記液体酸化剤を上方に案内する上方案内部と、
前記上方案内部によって上方に案内された前記液体酸化剤を、前記タンクの前記内部に向けて下方に折り返す、前記上方突出部を構成している折り返し部と、
一端部が前記折り返し部につながれ、他端部が前記流出端部を構成しており、前記折り返し部において下方に折り返された前記液体酸化剤を、前記固体燃料の前記流路に向けて下方に案内する下方案内部と、
を有する、ハイブリッドロケット。

【請求項3】

前記下方案内部が、前記折り返し部において下方に折り返された前記液体酸化剤を、前記タンクの前記内部を経由して、前記固体燃料の前記流路に向けて下方に案内する、
請求項２に記載のハイブリッドロケット。

【請求項4】

前記ガス排出部から排出された前記ガスを前記固体燃料の前記流路へと導くためのガス案内管、
をさらに備える、請求項１から３のいずれか１項に記載のハイブリッドロケット。

【請求項5】

前記ガス案内管が、前記ガス排出部と、前記供給管における前記空隙部が構成される部分とをつないでおり、
前記ガス排出部から排出された前記ガスが、前記ガス案内管と前記空隙部とを通して前記固体燃料の前記流路へと供給される、
請求項４に記載のハイブリッドロケット。

【請求項6】

前記供給管が、
一端部が前記流入端部を構成し、他端部が前記上方突出部を構成している外管と、
前記外管の内部を通っており、一端部が前記上方突出部の内部において開口し、他端部が前記流出端部を構成している内管と、
を有し、
前記外管の内面と、前記内管の外面とによって、前記流入端部から前記上方突出部に向かって前記液体酸化剤が上方に案内され、前記上方突出部において前記液体酸化剤が前記内管の前記一端部に流入され、流入された前記液体酸化剤が、前記内管によって前記固体燃料の前記流路へと案内される、
請求項１に記載のハイブリッドロケット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハイブリッドロケットに関する。

【背景技術】

【0002】

固体の燃料（以下、固体燃料という）に液体の酸化剤（以下、液体酸化剤という）を供給することで固体燃料を燃焼させ、その燃焼で生じた燃焼ガスを噴出することで推力を得るハイブリッドロケットが知られている。なお“ハイブリッド”とは、推力を得るための材料に固体と液体の双方を用いることを意味する。

【0003】

固体燃料は、ハイブリットロケットが推進する方向に延びる流路を画定している。その流路に、液体酸化剤が噴射される。これにより、その流路に燃焼ガスの流動が生じる態様で、固体燃料が燃焼される。

【0004】

特許文献１は、このような固体燃料として、相対的に燃焼しやすい材料よりなる易燃焼部と、相対的に燃焼しにくい材料よりなる難燃焼部とが、ハイブリットロケットが推進する方向に、交互に配置されて構成されたものを開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特公昭４６－３９６４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

固体燃料は、ケーシングに収容された状態で燃焼される。特許文献１に係る固体燃料の構成では、易燃焼部が難燃焼部よりも先に焼失した時点で、易燃焼部が配置されていた箇所に、ケーシングの内面が露出する。このため、残存する難燃焼部の燃焼によって、ケーシングが損傷を受ける懸念がある。

【0007】

なお、ハイブリットロケットが推進する方向と直交する方向に関して、流路に近い内側に易燃焼部を配置し、ケーシングの内面に近い外側に難燃焼部を配置すれば、易燃焼部が焼失した時点でも、ケーシングの内面が露出しない。このため、ケーシングが損傷を受ける問題を回避できる。

【0008】

しかし、この構成を採る場合、流路を流れる燃焼ガスの流動によって、易燃焼部と難燃焼部との界面にせん断力が作用しうる。このため、易燃焼部が難燃焼部から剥離しやすいという新たな問題が生じる。

【0009】

本発明の目的は、易燃焼部と難燃焼部とを有するにも関わらず、それらを収容するケーシングが損傷を受けにくく、しかも燃焼の過程で易燃焼部が難燃焼部から剥離しにくい固体燃料を備えるハイブリッドロケットを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0019】

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係るハイブリッドロケットは、
長さ方向の両端面に開口が形成され、かつ前記長さ方向の一方の端面である始端面の前記開口と、他方の端面である終端面の前記開口とを連通させる流路を内部に画定している固体燃料と、
前記固体燃料を酸化させる液体酸化剤を、前記固体燃料の前記始端面の前記開口から前記流路に供給することにより、前記固体燃料を、前記始端面から前記終端面に向かう方向の燃焼ガスの流動が前記流路に生じる態様で燃焼させる液体酸化剤供給装置と、
前記固体燃料を収容するケーシングと、
前記ケーシングの端部につながれ、前記燃焼ガスを噴射するノズルと、
を備え、
前記固体燃料が、
前記流路に露出している易燃焼露出面を有する易燃焼部と、
前記易燃焼部の、前記長さ方向と直交する方向に関して前記易燃焼露出面とは反対側の外面を覆っており、前記易燃焼部よりも燃焼しにくい材料よりなり、前記易燃焼部が消失した後に前記流路に露出する内面を有することにより、前記内面が前記易燃焼部よりも緩やかに燃焼しつつ前記ケーシングを保護する難燃焼部と、
を有し、
前記難燃焼部が、前記易燃焼部の、前記始端面から前記終端面に向かう方向の剥離を阻止するストッパー部を有し、
前記液体酸化剤供給装置が、
内部に前記液体酸化剤が溜められ、かつ前記内部における前記液体酸化剤の液面を加圧する加圧用ガスを前記内部に供給可能なタンクと、
前記タンクに設けられ、前記内部で前記液体酸化剤が気化したガスを、前記タンクの外部に排出するガス排出部と、
前記液体酸化剤が流入する流入端部と、前記液体酸化剤が流出する流出端部とを有し、前記流入端部が、前記タンクの前記内部で前記液体酸化剤に浸漬され、前記流出端部が、前記タンクよりも下方に配置される前記固体燃料の前記流路につながれ、前記流入端部から前記流出端部にわたって前記液体酸化剤が流れる管路を構成している供給管と、
前記タンクへの前記加圧用ガスの供給が断たれ、かつ前記ガス排出部から前記ガスが排出される加圧停止状態と、前記ガス排出部からの前記ガスの排出が断たれ、かつ前記タンクに前記加圧用ガスが供給されることにより、前記加圧用ガスによって、前記液体酸化剤が、前記流入端部から前記流出端部を通して、前記固体燃料の前記流路へと押し出される加圧状態との間で切り換え可能なガスバルブと、
を備え、
前記供給管が、前記管路に沿って、前記流入端部から前記流出端部までの間に、前記タンクの上面から前記タンクよりも上方に突出している上方突出部を有し、前記上方突出部が、前記管路の一部を構成しており、
前記ガスバルブが前記加圧停止状態に設定されている場合に、前記タンクに前記液体酸化剤を注入したとき、前記管路における、少なくとも前記上方突出部から前記流出端部までの間に空隙部が確保される。

【0020】

本発明の第２の観点に係るハイブリッドロケットは、
長さ方向の両端面に開口が形成され、かつ前記長さ方向の一方の端面である始端面の前記開口と、他方の端面である終端面の前記開口とを連通させる流路を内部に画定している固体燃料と、
前記固体燃料を酸化させる液体酸化剤を、前記固体燃料の前記始端面の前記開口から前記流路に供給することにより、前記固体燃料を、前記始端面から前記終端面に向かう方向の燃焼ガスの流動が前記流路に生じる態様で燃焼させる液体酸化剤供給装置と、
前記固体燃料を収容するケーシングと、
前記ケーシングの端部につながれ、前記燃焼ガスを噴射するノズルと、
を備え、
前記固体燃料が、
前記流路に露出している易燃焼露出面を有する易燃焼部と、
前記易燃焼部の、前記長さ方向と直交する方向に関して前記易燃焼露出面とは反対側の外面を覆っており、前記易燃焼部よりも燃焼しにくい材料よりなり、前記易燃焼部が消失した後に前記流路に露出する内面を有することにより、前記内面が前記易燃焼部よりも緩やかに燃焼しつつ前記ケーシングを保護する難燃焼部と、
を有し、
前記難燃焼部が、前記易燃焼部の、前記始端面から前記終端面に向かう方向の剥離を阻止するストッパー部を有し、
前記液体酸化剤供給装置が、
内部に前記液体酸化剤が溜められ、かつ前記内部における前記液体酸化剤の液面を加圧する加圧用ガスを前記内部に供給可能なタンクと、
前記タンクに設けられ、前記内部で前記液体酸化剤が気化したガスを、前記タンクの外部に排出するガス排出部と、
前記液体酸化剤が流入する流入端部と、前記液体酸化剤が流出する流出端部とを有し、前記流入端部が、前記タンクの前記内部で前記液体酸化剤に浸漬され、前記流出端部が、前記タンクよりも下方に配置される前記固体燃料の前記流路につながれ、前記流入端部から前記流出端部にわたって前記液体酸化剤が流れる管路を構成している供給管と、
前記タンクへの前記加圧用ガスの供給が断たれ、かつ前記ガス排出部から前記ガスが排出される加圧停止状態と、前記ガス排出部からの前記ガスの排出が断たれ、かつ前記タンクに前記加圧用ガスが供給されることにより、前記加圧用ガスによって、前記液体酸化剤が、前記流入端部から前記流出端部を通して、前記固体燃料の前記流路へと押し出される加圧状態との間で切り換え可能なガスバルブと、
を備え、
前記供給管が、前記管路に沿って、前記流入端部から前記流出端部までの間に、前記タンクから上方に突出している上方突出部を有し、前記上方突出部が、前記管路の一部を構成しており、
前記ガスバルブが前記加圧停止状態に設定されている場合に、前記タンクに前記液体酸化剤を注入したとき、前記管路における、少なくとも前記上方突出部から前記流出端部までの間に空隙部が確保される、
ハイブリッドロケットであって、
前記供給管が、
一端部が前記流入端部を構成し、他端部が前記上方突出部につながれ、前記流入端部から前記上方突出部に向けて前記液体酸化剤を上方に案内する上方案内部と、
前記上方案内部によって上方に案内された前記液体酸化剤を、前記タンクの前記内部に向けて下方に折り返す、前記上方突出部を構成している折り返し部と、
一端部が前記折り返し部につながれ、他端部が前記流出端部を構成しており、前記折り返し部において下方に折り返された前記液体酸化剤を、前記固体燃料の前記流路に向けて下方に案内する下方案内部と、
を有する。

【0021】

前記下方案内部が、前記折り返し部において下方に折り返された前記液体酸化剤を、前記タンクの前記内部を経由して、前記固体燃料の前記流路に向けて下方に案内してもよい。

【0022】

本発明の第１及び第２の観点に係るハイブリッドロケットは、
前記ガス排出部から排出された前記ガスを前記固体燃料の前記流路へと導くためのガス案内管、
をさらに備えてもよい。

【0023】

前記ガス案内管が、前記ガス排出部と、前記供給管における前記空隙部が構成される部分とをつないでおり、
前記ガス排出部から排出された前記ガスが、前記ガス案内管と前記空隙部とを通して前記固体燃料の前記流路へと供給されてもよい。

【0024】

本発明の第１の観点に係るハイブリッドロケットにおいては、
前記供給管が、
一端部が前記流入端部を構成し、他端部が前記上方突出部を構成している外管と、
前記外管の内部を通っており、一端部が前記上方突出部の内部において開口し、他端部が前記流出端部を構成している内管と、
を有し、
前記外管の内面と、前記内管の外面とによって、前記流入端部から前記上方突出部に向かって前記液体酸化剤が上方に案内され、前記上方突出部において前記液体酸化剤が前記内管の前記一端部に流入され、流入された前記液体酸化剤が、前記内管によって前記固体燃料の前記流路へと案内されてもよい。

【発明の効果】

【0025】

本発明の第１及び第２の観点に係るハイブリッドロケットの固体燃料によれば、難燃焼部が易燃焼部の外面を覆っているため、易燃焼部が焼失した時点でケーシングが流路に露出する問題を回避できる。このため、易燃焼部と難燃焼部とを収容するケーシングが損傷を受けにくい。

【0026】

また、難燃焼部が、易燃焼部の剥離を阻止するストッパー部を有するため、燃焼の過程で易燃焼部が難燃焼部から剥離しにくい。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】実施形態１に係るハイブリッドロケットの構成を示す概念図。

【図2】実施形態１に係る固体燃料の構成を示す断面図。

【図3】実施形態１に係る固体燃料の易燃焼部が焼失した後の状態を示す概念図。

【図4】実施形態２に係る固体燃料の構成を示す断面図。

【図5】実施形態３に係る固体燃料の構成を示す断面図。

【図6】実施形態４に係る固体燃料の構成を示す断面図。

【図7】実施形態５に係る固体燃料の構成を示す断面図。

【図8】実施形態６に係る固体燃料の構成を示す断面図。

【図9】実施形態６に係る固体燃料の易燃焼部が焼失した後の状態を示す概念図。

【図10】実施形態７に係る固体燃料の構成を示す断面図。

【図11】実施形態８に係る極低温液体供給装置の加圧停止状態を示す概念図。

【図12】実施形態８に係る極低温液体供給装置の加圧状態を示す概念図。

【図13】実施形態９に係る極低温液体供給装置の加圧停止状態を示す概念図。

【図14】実施形態９に係る極低温液体供給装置の加圧状態を示す概念図。

【図15】実施形態１０に係るハイブリッドロケットの構成を示す概念図。

【図16】比較形態に係る極低温液体供給装置の加圧停止状態を示す概念図。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、図面を参照し、実施形態１－１０に係るハイブリッドロケットについて説明する。図中、同一又は対応する部分に同一の符号を付す。

【0029】

［実施形態１］
図１に示すように、本実施形態に係るハイブリッドロケット８００は、燃焼されることにより推力を生む固体燃料１００を備える。固体燃料１００は、ハイブリッドロケット８００が推進する方向と平行な方向（以下、長さ方向という。）に延在している。

【0030】

固体燃料１００の長さ方向の両端面には、開口ＡＰが形成されている。固体燃料１００は、長さ方向の一方の端面である始端面１００ａの開口ＡＰと、他方の端面である終端面１００ｂの開口ＡＰとを連通させる流路ＣＡを内部に画定している。

【0031】

具体的には、固体燃料１００は、長さ方向に延びる仮想直線ＶＬを中心軸とする中空円筒の形状に形成されている。流路ＣＡの内面は、始端面１００ａの開口ＡＰから終端面１００ｂの開口ＡＰにわたって、仮想直線ＶＬを中心軸とする円柱の側面を構成している。

【0032】

また、ハイブリッドロケット８００は、固体燃料１００に液体酸化剤を供給する液体酸化剤供給装置８１０を備える。液体酸化剤供給装置８１０は、液体酸化剤が溜められたタンク８１１と、タンク８１１内の液体酸化剤を固体燃料１００に向けて押し出すための不活性ガスを、タンク８１１に供給する加圧用ガス源８１２とを有する。

【0033】

また、液体酸化剤供給装置８１０は、加圧用ガス源８１２からタンク８１１に至る不活性ガスの流路に設けられた気体用バルブ８１３と、タンク８１１から固体燃料１００に至る液体酸化剤の流路に設けられた液体用バルブ８１４とを有する。

【0034】

また、ハイブリッドロケット８００は、固体燃料１００を収容するケーシング８２０と、ケーシング８２０の端部につながれたノズル８３０とを有する。ノズル８３０は、ハイブリッドロケット８００の尾部に配置されている。

【0035】

ケーシング８２０は、金属材料、具体的には、ステンレスよりなる。ケーシング８２０は、仮想直線ＶＬを中心軸とする中空筒状に形成されており、固体燃料１００の外周面を覆っている。固体燃料１００は、ケーシング８２０に収容された状態で燃焼される。

【0036】

ケーシング８２０の、仮想直線ＶＬと平行な長さ方向に関してノズル８３０とは反対側の端部の内壁と、固体燃料１００の始端面１００ａとの間には、前部燃焼室としての隙間ＧＰ１が確保されている。隙間ＧＰ１は、流路ＣＡに連通している。上述したタンク８１１は、液体用バルブ８１４を介して隙間ＧＰ１と連通している。

【0037】

そして、ハイブリッドロケット８００は、隙間ＧＰ１に配置された噴霧器８４０、及び隙間ＧＰ１に面するように配置されたイグナイター８５０も有する。

【0038】

噴霧器８４０は、タンク８１１から供給された液体酸化剤を霧化する。霧化された液体酸化剤は、固体燃料１００の始端面１００ａの開口ＡＰから、流路ＣＡに流入する。つまり、液体酸化剤供給装置８１０は、噴霧器８４０を通して、固体燃料１００の流路ＣＡに液体酸化剤を供給する。

【0039】

また、ケーシング８２０の、ノズル８３０がつながれている方の端部の内壁と、固体燃料１００の終端面１００ｂとの間にも、隙間ＧＰ２が確保されている。隙間ＧＰ２は、流路ＣＡと連通しており、固体燃料１００が熱分解した熱分解ガスの燃焼を完全燃焼に近づけるための後部燃焼室としての役割を果たす。

【0040】

以下、ハイブリッドロケット８００の動作を説明する。まず、イグナイター８５０が、高温の燃料ガスを発生させる。イグナイター８５０によって発生された燃料ガスは、流路ＣＡに流入し、固体燃料１００が一部熱分解した状態となる。

【0041】

この状態で、気体用バルブ８１３及び液体用バルブ８１４が開かれる。すると、加圧用ガス源８１２内の不活性ガスが、タンク８１１内の液体酸化剤を隙間ＧＰ１に向けて押し出す。押し出された液体酸化剤は、噴霧器８４０において霧化されて、流路ＣＡに流入する。

【0042】

そして、霧化された液体酸化剤が流路ＣＡの内壁面近傍に到達することによって燃料ガスが燃焼され、これにより固体燃料１００の、流路ＣＡに面する内面が熱分解した熱分解ガス及び火炎が生成される。熱分解ガス及び火炎は、始端面１００ａから終端面１００ｂに向かう方向に流路ＣＡを流れる。

【0043】

その過程で、火炎によって熱分解ガスが燃焼することで燃焼ガスが生じ、その燃焼ガスの熱が、未燃の固体燃料１００の表層部を熱分解させて熱分解ガスを生じさせ、再びその熱分解ガスが燃焼する。このようにして、固体燃料１００は、始端面１００ａから終端面１００ｂに向かう方向の燃焼ガスの流動が流路ＣＡに生じる態様で燃焼される。

【0044】

終端面１００ｂの開口ＡＰから流出した燃焼ガス、熱分解ガス、及び火炎を含む流体は、後部燃焼室としての隙間ＧＰ２で撹拌される。これにより、熱分解ガスの燃焼が、完全燃焼に近づけられる。隙間ＧＰ２において撹拌されて生成された燃焼ガス及び火炎は、ノズル８３０によって超音速に加速されて噴射される。その噴射に対する反作用によって、ハイブリッドロケット８００が推力を得て推進する。

【0045】

本実施形態に係るハイブリッドロケット８００は、固体燃料１００の構成に特徴を有する。そこで、以下、図２を参照し、固体燃料１００の構成について詳述する。

【0046】

図２に示すように、固体燃料１００は、仮想直線ＶＬに平行な長さ方向に、４つのブロックＢＫに分割されて構成されている。各々のブロックＢＫは、仮想直線ＶＬを中心軸とする中空円筒の形状に形成されている。４つのブロックＢＫは、互いに同じ構成を有する。以下、各々のブロックＢＫの構成について説明する。

【0047】

各々のブロックＢＫは、相対的に燃焼しやすい材料よりなる易燃焼部１１０と、易燃焼部１１０よりも燃焼しにくい材料よりなる難燃焼部１４０とによって構成されている。

【0048】

ここで“易燃焼部１１０よりも燃焼しにくい”とは、ハイブリットロケット８００に推進可能な推力を付与する程度に激しく燃焼しうるが、易燃焼部１１０を構成する材料と同じ条件で燃焼させた場合には、燃焼によって体積が減少する速度が、易燃焼部１１０を構成する材料よりも遅いことを意味する。

【0049】

具体的には、本実施形態では、易燃焼部１１０は、パラフィンよりなり、難燃焼部１４０は、アクリル樹脂よりなる。

【0050】

易燃焼部１１０は、仮想直線ＶＬを中心軸とする中空円筒の形状に形成されている。易燃焼部１１０の、仮想直線ＶＬを取り囲む内面としての内周面は、流路ＣＡに露出している易燃焼露出面１１１を構成している。易燃焼部１１０の、仮想直線ＶＬに平行な方向の長さは、ブロックＢＫの、仮想直線ＶＬに平行な方向の長さよりも短い。

【0051】

一方、難燃焼部１４０の、仮想直線ＶＬに平行な方向の長さは、ブロックＢＫの、仮想直線ＶＬに平行な方向の長さと等しい。難燃焼部１４０は、易燃焼部１１０と接合されることにより、中空円筒状のブロックＢＫを易燃焼部１１０と共に構成する形状に形成されている。以下、難燃焼部１４０の形状を具体的に説明する。

【0052】

難燃焼部１４０の、仮想直線ＶＬと平行な長さ方向の両端面は開口している。難燃焼部１４０の、仮想直線ＶＬと平行な長さ方向の一端面である第１端面１４０ａの開口の面積は、他端面である第２端面１４０ｂの開口の面積よりも小さい。第１端面１４０ａは、仮想直線ＶＬと平行な長さ方向に関して、始端面１００ａに近い方に配置されており、第２端面１４０ｂは、終端面１００ｂに近い方に配置されている。

【0053】

具体的には、難燃焼部１４０は、第１端面１４０ａを構成している厚肉部１２０と、第２端面１４０ｂを構成しており、厚肉部１２０よりも、仮想直線ＶＬと直交する径方向の厚さが薄い薄肉部１３０とを有する。薄肉部１３０は、易燃焼部１１０の、仮想直線ＶＬと直交する径方向に関して易燃焼露出面１１１とは反対側の外面としての外周面を覆っている。

【0054】

厚肉部１２０は、第１端面１４０ａと連続して流路ＣＡに露出している難燃焼露出面１２１を有する。難燃焼露出面１２１は、易燃焼部１１０の易燃焼露出面１１１と隣接している。そして、難燃焼露出面１２１は、仮想直線ＶＬを中心軸とする円筒の内周面を、易燃焼露出面１１１と共に構成している。

【0055】

各々のブロックＢＫの、仮想直線ＶＬと平行な長さ方向に関して、始端面１００ａに近い方の端面は、厚肉部１２０の第１端面１４０ａによって構成されており、終端面１００ｂに近い方の端面は、薄肉部１３０の第２端面１４０ｂと、易燃焼部１１０の終端面１００ｂに近い方の端面とによって構成されている。

【0056】

そして、仮想直線ＶＬと平行な方向に隣接する２つのブロックＢＫのうち、終端面１００ｂに近い方のブロック（以下、終端側ブロックという。）ＢＫにおける厚肉部１２０の第１端面１４０ａが、始端面１００ａに近い方のブロック（以下、始端側ブロックという。）ＢＫにおける易燃焼部１１０の、終端面１００ｂに近い方の端面に接している。

【0057】

このため、終端側ブロックＢＫにおける難燃焼部１４０の、第１端面１４０ａを構成している部分、具体的には、厚肉部１２０が、始端側ブロックＢＫにおける易燃焼部１１０の、始端面１００ａから終端面１００ｂに向かう方向の、始端側ブロックＢＫにおける難燃焼部１４０からの剥離を阻止するストッパー部としての役割を果たしている。

【0058】

また、最もノズル８３０に近い最後段のブロックＢＫの、ノズル８３０に近づく向きの移動を阻止するために、ハイブリッドロケット８００は、後部燃焼室としての隙間ＧＰ２に、ストッパー８６０を備える。ストッパー８６０は、耐熱性を有する材料、具体的には、ベークライトよりなる。

【0059】

ストッパー８６０は、最後段のブロックＢＫの、ノズル８３０に近い方の端面を構成する薄肉部１３０及び易燃焼部１１０に面する位置に固定されている。このため、ストッパー８６０は、最後段のブロックＢＫにおける易燃焼部１１０の、最後段のブロックＢＫにおける難燃焼部１４０からノズル８３０に近づく向きの剥離を阻止する。

【0060】

なお、以上説明したブロックＢＫは、まず難燃焼部１４０を作成する第１工程と、作成した難燃焼部１４０に、易燃焼部１１０の材料を流し込む第２工程とを経て得ることができる。具体的には、まずアクリル樹脂よりなる被削材を準備し、その被削材を加工することで難燃焼部１４０を作成する。次に、その難燃焼部１４０に対して、易燃焼部１１０の材料であるパラフィンを加熱によって流動化させたものを、流し込む。パラフィンが固化すると、易燃焼部１１０と難燃焼部１４０とが接合されているブロックＢＫが得られる。

【0061】

但し、第１工程では、難燃焼部１４０を、易燃焼部１１０と同様に鋳込みによって形成してもよい。また、第２工程では、易燃焼部１１０の材料が流し込まれる空間を、難燃焼部１４０と共に画定する型を用いてもよい。

【0062】

以上説明したように、本実施形態の固体燃料１００によれば、難燃焼部１４０の薄肉部１３０が、易燃焼部１１０の外周面を覆っているため、易燃焼部１１０が焼失した時点でケーシング８２０が流路ＣＡに露出する問題を回避できる。

【0063】

つまり、難燃焼部１４０の薄肉部１３０の、易燃焼部１１０の外周面を覆っている内面は、易燃焼部１１０が消失した後に流路ＣＡに露出する。そして、その薄肉部１３０の内面は、易燃焼部１１０よりも緩やかに燃焼しつつケーシング８２０を保護する。このため、ケーシング８２０が損傷を受けにくい。

【0064】

また、終端側ブロックＢＫにおける難燃焼部１４０の厚肉部１２０が、始端側ブロックＢＫにおける易燃焼部１１０の、終端面１００ｂに近い方の端面の全域に接するストッパー部の役割を果たしている。このため、燃焼の過程で、易燃焼部１１０が難燃焼部１４０から剥離しにくい。

【0065】

また、易燃焼露出面１１１と難燃焼露出面１２１とが連続した１つの曲面を構成している。具体的には、始端面１００ａの開口ＡＰから終端面１００ｂの開口ＡＰにわたって、流路ＣＡの内面が、仮想直線ＶＬを中心軸とする円柱の側面を構成している。このため、流路ＣＡの内面に凹凸が形成されている場合に比べると、燃焼の開始後の初期の段階において、燃焼ガスが、流路ＣＡをスムーズに流れる。このことは、ハイブリッドロケット８００に付与する推力の向上に資する。

【0066】

また、相対的に燃焼しやすい易燃焼部１１０が、流路ＣＡに面する位置に配置されている。このため、難燃焼部１４０のみが流路ＣＡに面している場合に比べて、燃焼の開始後の初期の段階において、大きな推力が得られる。特に、本実施形態では、全ての易燃焼露出面１１１の面積の合計が、全ての難燃焼露出面１２１の面積の合計よりも大きい。このため、燃焼ガスが、易燃焼露出面１１１が多く露出した流路ＣＡを流れ、燃焼の開始後の初期の段階において、大きな推力が得られやすい。

【0067】

図３に示すように、易燃焼部１１０が焼失した後は、難燃焼部１４０においてストッパー部の役割を果たしていた厚肉部１２０が、流路ＣＡに突出した状態となる。このため、厚肉部１２０が、液体酸化剤、難燃焼部１４０が熱分解した熱分解ガス、その熱分解ガスが燃焼した燃焼ガス、及び火炎の４者を含む流体ＦＬの流れを乱す。

【0068】

これにより、それら４者が撹拌されることで、難燃焼部１４０の熱分解が促進される。難燃焼部１４０の熱分解の促進は、ハイブリッドロケット８００に付与する推力の向上に資する。

【0069】

以上のように、厚肉部１２０は、燃焼の開始後の初期の段階において、易燃焼部１１０の剥離を阻止するストッパー部の役割を果たすだけでなく、易燃焼部１１０の焼失後の段階において、難燃焼部１４０自身の燃焼を促進する役割も兼ねる。

【0070】

［実施形態２］
上記実施形態１では、各々のブロックＢＫにおいて、厚肉部１２０が薄肉部１３０よりも始端面１００ａに近い位置に配置されていたが、逆に薄肉部１３０が厚肉部１２０よりも始端面１００ａに近い位置に配置されていてもよい。以下、その具体例を述べる。

【0071】

図４に示すように、本実施形態に係る固体燃料２００においては、各々のブロックＢＫの難燃焼部１４０における、面積が小さい方の開口を有する第１端面１４０ａが、終端面１００ｂに近い方に配置されており、面積が大きい方の開口を有する第２端面１４０ｂが、始端面１００ａに近い方に配置されている。

【0072】

本実施形態に係る固体燃料２００では、難燃焼部１４０の、第１端面１４０ａを構成している厚肉部１２０が、その難燃焼部１４０を有するブロックＢＫの易燃焼部１１０に対するストッパー部を構成する。他の構成及び効果は、実施形態１の場合と同様である。

【0073】

［実施形態３］
上記実施形態１では、燃焼前の初期状態において、流路ＣＡには、易燃焼露出面１１１だけでなく、難燃焼露出面１２１も露出していたが、初期状態において流路ＣＡには、易燃焼露出面１１１のみが露出していてもよい。以下、その具体例を述べる。

【0074】

図５に示すように、本実施形態に係る固体燃料３００においては、各々のブロックＢＫの難燃焼部１４０における厚肉部１２０が、薄肉部１３０と同様に、易燃焼部１１０の外周面を覆っている。

【0075】

本実施形態によれば、初期状態における流路ＣＡの内面が、全域にわたって易燃焼露出面１１１によって構成されているため、燃焼の開始後の初期の段階において、実施形態１の場合よりも大きな推力が得られうる。

【0076】

また、本実施形態においては、終端側ブロックＢＫにおける難燃焼部１４０の厚肉部１２０が、始端側ブロックＢＫにおける易燃焼部１１０の、終端面１００ｂに近い方の端面の一部に接している。このため、実施形態１の場合と同様に、厚肉部１２０が、始端側ブロックＢＫの易燃焼部１１０に対するストッパー部の役割を果たす。他の構成及び効果は、実施形態１の場合と同様である。

【0077】

［実施形態４］
上記実施形態１－３では、各々のブロックＢＫにおいて、難燃焼部１４０が厚肉部１２０を１つのみ備えた構成を例示したが、難燃焼部１４０は厚肉部１２０を複数備えてもよい。以下、その具体例を述べる。

【0078】

図６に示すように、本実施形態に係る固体燃料４００も、実施形態１の場合と同様、４つのブロックＢＫに分割されて構成されている。各々のブロックＢＫは、易燃焼部４１０と難燃焼部４５０とによって構成されている。

【0079】

各々のブロックＢＫにおいて、難燃焼部４５０は、易燃焼部４１０の、仮想直線ＶＬに平行な長さ方向の両端面及び外面としての外周面を覆う形状を有する。そして、難燃焼部４５０の、易燃焼部４１０の両端面のうち終端面１００ｂに近い方の端面を覆う部分が、その易燃焼部４１０に対するストッパー部を構成している。以下、具体的に説明する。

【0080】

各々のブロックＢＫにおいて、難燃焼部４５０は、第１厚肉部４２０及び第２厚肉部４３０と、それら第１厚肉部４２０及び第２厚肉部４３０よりも、長さ方向と直交する径方向の厚さが薄い薄肉部４４０とを有する。

【0081】

第１厚肉部４２０は、難燃焼部４５０の、長さ方向の一端面である第１端面４５０ａを構成しており、かつ第１端面４５０ａと連続して流路ＣＡに露出している第１難燃焼露出面４２１を有する。第２厚肉部４３０は、難燃焼部４５０の、長さ方向の他端面である第２端面４５０ｂを構成しており、かつ第２端面４５０ｂと連続して流路ＣＡに露出している第２難燃焼露出面４３１を有する。

【0082】

第１厚肉部４２０と第２厚肉部４３０との間に、易燃焼部４１０が配置される。易燃焼部４１０の両端面は、第１厚肉部４２０と第２厚肉部４３０とによって覆われている。薄肉部４４０は、易燃焼部４１０の外面としての外周面を覆った状態で、第１厚肉部４２０と第２厚肉部４３０とをつないでいる。

【0083】

第１厚肉部４２０は、始端面１００ａに近い方に配置され、第２厚肉部４３０は、終端面１００ｂに近い方に配置される。つまり、第１厚肉部４２０が、易燃焼部４１０の、始端面１００ａに近い方の端面を覆っており、第２厚肉部４３０が、易燃焼部４１０の、終端面１００ｂに近い方の端面を覆っている。

【0084】

このため、各々のブロックＢＫにおいて、第２厚肉部４３０が、易燃焼部４１０に対するストッパー部を構成する。他の構成及び効果は、実施形態１の場合と同様である。

【0085】

［実施形態５］
上記実施形態１では、固体燃料１００が複数のブロックＢＫに分割されていたが、固体燃料１００は、必ずしも複数のブロックＢＫに分割されていなくてもよい。以下、その具体例を述べる。

【0086】

図７に示すように、本実施形態に係る固体燃料５００は、一体の易燃焼部５１０と、一体の難燃焼部５２０とが接合されて構成されている。易燃焼部５１０と難燃焼部５２０の各々は、筒状に形成されており、かつ始端面１００ａから終端面１００ｂにわたって延在している。

【0087】

易燃焼部５１０は、仮想直線ＶＬと直交する径方向に関して、難燃焼部５２０よりも仮想直線ＶＬに近い内側に配置されている。固体燃料５００が燃焼する前の初期状態における流路ＣＡの内面は、全域にわたって易燃焼部５１０の易燃焼露出面５１１によって構成されている。

【0088】

難燃焼部５２０は、仮想直線ＶＬと直交する径方向の厚さが相対的に薄い薄肉部５２１と、径方向の厚さが相対的に厚い厚肉部５２２とが、仮想直線ＶＬに平行な長さ方向に交互に複数配置された構成を有する。

【0089】

厚肉部５２２は、薄肉部５２１よりも流路ＣＡに近い径方向内方に突出した状態で、易燃焼部５１０に食い込んでおり、始端面１００ａから終端面１００ｂに向かう方向の易燃焼部５１０の剥離を阻止するストッパー部の役割を果たす。

【0090】

また、それら厚肉部５２２は、上記実施形態１に係る難燃焼部１４０の、図３に示した厚肉部１２０と同様、易燃焼部５１０の焼失後の段階において、難燃焼部５２０自身の燃焼を促進する役割も兼ねる。

【0091】

［実施形態６］
上記実施形態１では、各々のブロックＢＫを構成する難燃焼部１４０として、第１端面１４０ａと第２端面１４０ｂとの間で、仮想直線ＶＬと直交する径方向の厚さが段階的に変化した形状のものを用いたが、難燃焼部１４０の厚さは、第１端面１４０ａから第２端面１４０ｂに向かって連続的に変化していてもよい。以下、その具体例を述べる。

【0092】

図８に示すように、本実施形態に係る固体燃料６００も、実施形態１の場合と同様、４つのブロックＢＫに分割されて構成されている。各々のブロックＢＫは、易燃焼部６１０と難燃焼部６２０とによって構成されている。

【0093】

また、難燃焼部６２０の、仮想直線ＶＬと平行な長さ方向の一端面である第１端面６２０ａの開口の面積は、他端面である第２端面６２０ｂの開口の面積よりも小さい。第１端面６２０ａは、始端面１００ａに近い方に配置されており、第２端面６２０ｂは、終端面１００ｂに近い方に配置されている。

【0094】

易燃焼部６１０の易燃焼露出面６１１は、仮想直線ＶＬと平行な長さ方向に関して、第１端面６２０ａの位置から第２端面６２０ｂの位置にわたって流路ＣＡに露出している。つまり、初期状態における流路ＣＡの内面は、全域にわたって易燃焼露出面６１１によって構成されている。

【0095】

そして、難燃焼部６２０は、易燃焼部６１０の、仮想直線ＶＬと直交する径方向に関して易燃焼露出面６１１とは反対側の外面としての外周面を、第１端面６２０ａの位置から第２端面６２０ｂの位置にわたって覆っている。

【0096】

各々のブロックＢＫにおける難燃焼部６２０の、仮想直線ＶＬと直交する径方向に関してケーシング８２０から遠い方の内面としての内周面６２１は、仮想直線ＶＬと平行な長さ方向に関して第２端面６２０ｂに近づくに従って、次第にケーシング８２０に近づくように傾斜している。つまり、各々のブロックＢＫにおいて、難燃焼部６２０の径方向の厚さは、第１端面６２０ａから第２端面６２０ｂに向かって連続的に減少している。

【0097】

なお、難燃焼部６２０の内周面６２１は、易燃焼部１１０が消失した後に流路ＣＡに露出する内面の一例である。内周面６２１は、易燃焼部１１０が消失した後に、易燃焼部１１０よりも緩やかに燃焼しつつケーシング８２０を保護する。

【0098】

終端側ブロックＢＫにおける難燃焼部６２０の第１端面６２０ａは、始端側ブロックＢＫにおける易燃焼部６１０の、終端面１００ｂに近い方の端面に接している。このため、終端側ブロックＢＫにおける難燃焼部６２０の、第１端面６２０ａを構成している部分が、始端側ブロックＢＫの易燃焼部６１０に対するストッパー部を構成する。従って、燃焼の過程で、易燃焼部６１０が難燃焼部６２０から剥離しにくい。

【0099】

図９に示すように、易燃焼部６１０が焼失した後は、難燃焼部６２０の内周面６２１が、流路ＣＡの、仮想直線ＶＬに垂直な断面積を、第２端面６２０ｂに近づくに従って次第に増大させている末広部を構成する。そして、難燃焼部６２０において第１端面６２０ａを構成している部分が、流路ＣＡに突出した状態となる。

【0100】

このため、その第１端面６２０ａを構成している部分が、液体酸化剤、難燃焼部６２０が熱分解した熱分解ガス、その熱分解ガスが燃焼した燃焼ガス、及び火炎の４者を含む流体ＦＬの流れを乱す。これにより、それら４者が撹拌されることで、難燃焼部６２０の熱分解が促進される。難燃焼部６２０の熱分解の促進は、ハイブリッドロケット８００に付与する推力の向上に資する。

【0101】

このように、難燃焼部６２０において第１端面６２０ａを構成している部分は、燃焼の開始後の初期の段階において、易燃焼部６１０の剥離を阻止するストッパー部の役割を果たすだけでなく、易燃焼部６１０の焼失後の段階において、難燃焼部６２０自身の燃焼を促進する役割も兼ねる。

【0102】

また、難燃焼部６２０における第１端面６２０ａを構成している部分は、図３に示した厚肉部１２０に比べて、完全には焼失しにくい。このため、難燃焼部６２０自身の燃焼を促進する効果が持続しやすい。

【0103】

これは、難燃焼部６２０の内周面６２１が、流路ＣＡの断面積を次第に増大させる末広部を構成しているため、流体ＦＬの流速が、第１端面６２０ａに当たるまでに適度に減速されることで、第１端面６２０ａを構成している部分の局所的で過剰な損耗が抑えられることによると考えられる。

【0104】

また、難燃焼部６２０の内周面６２１に沿う流体ＦＬの流れが、仮想直線ＶＬから遠ざかる径方向外方の速度成分を有するため、難燃焼部６２０の内周面６２１が、仮想直線ＶＬに平行なフラットな面になりにくいことも、第１端面６２０ａを構成している部分が残留しやすい理由の１つと考えられる。

【0105】

［実施形態７］
上記実施形態６では、固体燃料６００が複数のブロックＢＫに分割されていたが、固体燃料６００は、必ずしも複数のブロックＢＫに分割されていなくてもよい。以下、その具体例を述べる。

【0106】

図１０に示すように、本実施形態に係る固体燃料７００は、一体の易燃焼部７１０と、一体の難燃焼部７２０とが接合されて構成されている。易燃焼部７１０と難燃焼部７２０の各々は、始端面１００ａから終端面１００ｂにわたって延在している。

【0107】

難燃焼部７２０は、仮想直線ＶＬと直交する径方向に関して、ケーシング８２０から遠ざかる向きに突出している段差部７２１と、その段差部７２１から、終端面１００ｂに近づくに従って、次第にケーシング８２０に近づく向きに傾斜している末広部７２２とを有する。

【0108】

具体的には、難燃焼部７２０は、段差部７２１と末広部７２２との組を、長さ方向に複数組、具体的には、４組有する。隙間ＧＰ１に面している最上段のブロックＢＫの段差部７２１は、始端面１００ａを構成している。

【0109】

なお、本実施形態では、易燃焼部７１０が、難燃焼部７２０の各々の段差部７２１よりも径方向内方に厚さをもって存在している。固体燃料７００が燃焼する前の初期状態における流路ＣＡの内面は、全域にわたって易燃焼部７１０の易燃焼露出面７１１によって構成されている。

【0110】

また、本実施形態では、４つの段差部７２１のうち、始端面１００ａを構成するものを除く３つの段差部７２１が、易燃焼部７１０に食い込んでおり、易燃焼部７１０の剥離を阻止するストッパー部の役割を果たす。

【0111】

また、それら段差部７２１は、上記実施形態６に係る難燃焼部６２０の、図８に示した第２端面６２０ａを構成している部分と同様、易燃焼部７１０の焼失後の段階において、難燃焼部７２０自身の燃焼を促進する役割も兼ねる。

【0112】

以上、実施形態１－７について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、以下に述べる変形も可能である。

【0113】

上記実施形態１では、易燃焼部１１０の材料としてパラフィンを採用し、難燃焼部１４０の材料としてアクリル樹脂を採用したが、易燃焼部１１０よりも難燃焼部１４０が燃焼しにくければ、易燃焼部１１０及び難燃焼部１４０の材料は特に限定されない。易燃焼部１１０の材料としてパラフィンを用いる場合、難燃焼部１４０の材料として、ポリエチレン樹脂又はＡＢＳ樹脂を用いることもできる。他の実施形態においても同様である。

【0114】

上記実施形態１では、固体燃料１００が、易燃焼部１１０と難燃焼部１４０とによって構成される場合を例示したが、固体燃料１００は、易燃焼部１１０及び難燃焼部１４０以外の部分を有してもよい。具体的には、固体燃料１００は、易燃焼部１１０及び難燃焼部１４０とは燃焼のしにくさの異なる第３の材料を含んでもよい。他の実施形態においても同様である。

【0115】

上記実施形態１では、固体燃料１００をハイブリッドロケット８００に適用した構成を例示したが、固体燃料１００は、固体燃料ロケット等、ハイブリッドロケット８００以外のロケットに適用することもできる。他の実施形態においても同様である。

【0116】

上記実施形態１－４及び６では、互いに同じ形状の複数のブロックＢＫを組み合わせた構成を例示したが、異なる形状のブロックＢＫを組み合わせてもよい。例えば、図１に示すブロックＢＫと、図８に示すブロックＢＫとを組み合わせてもよい。

【0117】

上記実施形態１－７では、流路ＣＡの内面が、仮想直線ＶＬを中心軸とする円柱の側面を構成している場合を例示したが、流路ＣＡの内面は、仮想直線ＶＬを中心軸とする、円柱以外の柱体、例えば、角柱の側面を構成していてもよい。

【0118】

上記実施形態５では、図７に示したように、ストッパー部としての厚肉部５２２が、仮想直線ＶＬの周りの周方向に、全周にわたって延在する構成を例示したが、厚肉部５２２は、必ずしも周方向に全周にわたって延在していなくても、ストッパー部としての役割を果たし得る。図１０に例示した段差部７２１についても同様である。難燃焼部５２０が、仮想中心軸ＶＬに近づく径方向内方に、棒状に突出した突出部を有する場合でも、その突出部が易燃焼部５１０に食い込んでいることにより、その突出部がストッパー部としての役割を果たし得る。

【0119】

以下、図１に示した液体酸化剤供給装置８１０の具体例として用いることができる極低温液体供給装置について説明する。

【0120】

［比較形態］
まず、実施形態に係る極低温液体供給装置おいて解決しようとする課題を示すために、比較形態係る極低温液体供給装置を説明する。

【0121】

図１６に示すように、比較形態に係る極低温液体供給装置３０００は、内部に極低温液体ＵＬが溜められる液密かつ気密なタンク３１００を備える。タンク３１００の上面には、内部に極低温液体ＵＬを注入するための注入口３１１０が形成されている。注入口３１１０は、極低温液体ＵＬの注入が完了した後に、気密かつ液密に閉塞される。

【0122】

また、極低温液体供給装置３０００は、タンク３１００の内部の極低温液体ＵＬを、タンク３１００よりも下方に配置される供給先ＳＤへと案内する供給管３２００を備える。供給管３２００は、外管３２１０と、外管３２１０の内部を通っている内管３２２０とによって構成される２重管構造を有する。

【0123】

外管３２１０は、タンク３１００の内部における上面から、タンクの内部における底面に向かって下方に延在する。内管３２２０の上端は、タンク３１００の上面と対面する位置において開口している。内管３２２０の下端は、供給先ＳＤにつながれている。

【0124】

また、極低温液体供給装置３０００は、一端部がタンク３１００の内部と連通したガス導出入管３４００と、ガス導出入管３４００の他端部につながれた３方バルブ３５００と、一端部が３方バルブ３５００につながれ、他端部がタンク３１００の内部と連通したガス案内管３６００とを備える。

【0125】

ガス導出入管３４００の一端部は、タンク３１００の内部における、外管３２１０の外側の領域と連通している。ガス案内管３６００の他端部は、タンク３１００の内部における、外管３２１０の内側の領域と連通している。

【0126】

また、極低温液体供給装置３０００は、タンク３１００の内部の極低温液体ＵＬを、供給管３２００を通して供給先ＳＤへと押し出すための加圧用ガスを供給する加圧用ガス源３３００を備える。加圧用ガス源３３００も３方バルブ３５００につながれている。

【0127】

まず、３方バルブ３５００は、加圧用ガス源３３００からの加圧用ガスの供給が断たれ、かつガス導出入管３４００とガス案内管３６００とが連通する加圧停止状態に設定される。この状態で、注入口３１１０を介してタンク３１００に極低温液体ＵＬが注入される。極低温液体ＵＬの注入に伴って、タンク３１００の内部の空気が、ガス導出入管３４００、ガス案内管３６００、及び内管３２２０を通して、供給先ＳＤに押し出される。

【0128】

このとき、タンク３１００の内部において、外管３２１０の外側と外管３２１０の内側とが、ガス導出入管３４００及びガス案内管３６００によって連通されているため、タンク３１００の内部における外管３２１０の外側と外管３２１０の内側とで、極低温液体ＵＬの液面の高さが等しく揃う。

【0129】

次に、３方バルブ３５００が、ガス案内管３６００の一端部が閉塞され、かつ加圧用ガス源３３００とガス導出入管３４００とが連通する加圧状態に切り換えられる。すると、加圧用ガス源３３００から、ガス導出入管３４００を通してタンク３１００の内部に供給される加圧用ガスによって、外管３２１０の外側における極低温液体ＵＬの液面が加圧される。

【0130】

これにより、外管３２１０の外側における極低温液体ＵＬの液面が降下し、外管３２１０の内側における極低温液体ＵＬの液面が上昇して、極低温液体ＵＬが内管３２２０に流入する。流入した極低温液体ＵＬは、内管３２２０を通して供給先ＳＤに供給される。

【0131】

以上説明した極低温液体供給装置３０００においては、加圧停止状態においてタンク３１００に極低温液体ＵＬを注入するときに、極低温液体ＵＬの液面が、タンク３１００の底面から、内管３２２０の上端の開口までの距離を表す限界高さＨを超えないように、細心の注意を払う必要がある。

【0132】

極低温液体ＵＬの液面が限界高さＨを超えると、加圧用ガスを供給していないにも関わらず、極低温液体ＵＬが内管３２２０に流入し、内管３２２０を通して供給先ＳＤに流出してしまうオーバーフローが生じるからである。

【0133】

この問題を防止するためには、極低温液体ＵＬの液面を限界高さＨよりも充分に低く定めることが有効である。しかし、その場合、タンク３１００の全容積に占める極低温液体ＵＬの体積の割合である充填率が低いため、タンク３１００を有効に活用できているとは言い難い。以下、この課題を解決する実施形態について説明する。

【0134】

［実施形態８］
図１１に示すように、本実施形態に係る極低温液体供給装置１０００は、内部に極低温液体ＵＬが溜められる液密かつ気密なタンク１１００を備える。タンク１１００の上面には、内部に極低温液体ＵＬを注入するための注入口１１１０が形成されている。注入口１１１０は、タンク１１００への極低温液体ＵＬの注入が完了した後に、気密かつ液密に閉塞される。

【0135】

また、極低温液体供給装置１０００は、タンク１１００の内部の極低温液体ＵＬを、タンク１１００よりも下方に配置される供給先ＳＤへと案内する供給管１２００と、タンク１１００の内部の極低温液体ＵＬを、供給管１２００を通して供給先ＳＤへと押し出すための加圧用ガスを供給する加圧用ガス源１３００とを備える。

【0136】

供給管１２００は、極低温液体ＵＬが流入する流入端部１２００ａと、極低温液体ＵＬが流出する流出端部１２００ｂとを有し、流入端部１２００ａから流出端部１２００ｂにわたって、極低温液体ＵＬが流れる管路を構成している。流入端部１２００ａは、タンク１１００の内部で極低温液体ＵＬに浸漬される。流出端部１２００ｂは、供給先ＳＤにつながれている。

【0137】

本実施形態に係る供給管１２００は、極低温液体ＵＬが流れる管路に沿って、流入端部１２００ａから流出端部１２００ｂまでの間に、タンク１１００から上方に突出している上方突出部としての折り返し部１２２０を有する点を最大の特徴としている。

【0138】

具体的には、供給管１２００は、折り返し部１２２０の他、流入端部１２００ａから折り返し部１２２０に至る上方案内部１２１０と、折り返し部１２２０から供給先ＳＤに至る下方案内部１２３０とを有し、全体として逆Ｕ字状に形成されている。

【0139】

上方案内部１２１０の一端部は、流入端部１２００ａを構成している。上方案内部１２１０の他端部は、折り返し部１２２０につながれている。上方案内部１２１０は、流入端部１２００ａから折り返し部１２２０に向けて、極低温液体ＵＬを上方に案内する。

【0140】

折り返し部１２２０は、上方案内部１２１０によって上方に案内された極低温液体ＵＬを、タンク１１００の内部に向けて下方に折り返す。このように、折り返し部１２２０は、極低温液体ＵＬが流れる管路の一部を構成している。

【0141】

下方案内部１２３０の一端部は、折り返し部１２２０につながれている。下方案内部１２３０は、タンク１１００の底面を貫いており、下方案内部１２３０の他端部は、流出端部１２００ｂを構成している。下方案内部１２３０は、折り返し部１２２０において下方に折り返された極低温液体ＵＬを、タンク１１００の内部を経由して、供給先ＳＤに向けて下方に案内する。

【0142】

また、極低温液体供給装置１０００は、一端部がタンク１１００の内部と連通したガス導出入管１４００と、ガス導出入管１４００の他端部につながれたガスバルブとしての３方バルブ１５００と、一端部が３方バルブ１５００につながれたガス案内管１６００とを備える。ガス案内管１６００の他端部は、供給管１２００の下方案内部１２３０における、タンク１１００の底面から供給先ＳＤまでの間の部分につながれている。

【0143】

３方バルブ１５００には、加圧用ガス源１３００も接続されている。３方バルブ１５００は、加圧用ガス源１３００からタンク１１００への加圧用ガスの供給が断たれ、かつガス導出入管１４００とガス案内管１６００とが連通する加圧停止状態と、ガス導出入管１４００とガス案内管１６００との連通が断たれ、かつ加圧用ガス源１３００とガス導出入管１４００とが連通する加圧状態との間で切り換え可能である。

【0144】

図１１は、加圧停止状態の極低温液体供給装置１０００を示す。加圧停止状態において、ユーザは、注入口１１１０からタンク１１００に極低温液体ＵＬを注入する。極低温液体ＵＬの注入に伴って、注入された極低温液体ＵＬによって、タンク１１００の内部の空気が、ガス導出入管１４００、ガス案内管１６００、及び下方案内部１２３０を通して、供給先ＳＤに押し出される。

【0145】

このため、タンク１１００には、極低温液体ＵＬと置換された空気を排出するための空気排出孔を形成する必要がない。但し、タンク１１００に空気排出孔を形成してもよいし、注入口１１１０の一部が空気排出孔の役割を果たしてもよい。

【0146】

また、このとき、ガス導出入管１４００及びガス案内管１６００を通して、タンク１１００の内部と供給管１２００の内部とが連通しているため、タンク１１００の内部と供給管１２００の内部とで気圧が等しい。従って、タンク１１００の内部における極低温液体ＵＬの液面の高さと、上方案内部１２１０における極低温液体ＵＬの液面の高さとが等しく揃う。

【0147】

なお、本実施形態では、供給先ＳＤの気圧が大気圧と等しく、加圧停止状態では、タンク１１００の内部及び供給管１２００の内部が、大気圧に保たれる。

【0148】

そして、折り返し部１２２０が、タンク１１００から上方に突出しているため、タンク１１００に極低温液体ＵＬを注入したとき、供給管１２００によって構成される管路における、少なくとも折り返し部１２２０から流出端部１２００ｂまでの間に、空隙部ＶＰが確保される。

【0149】

従って、タンク１１００に極低温液体ＵＬを注入したときに、極低温液体ＵＬが供給管１２００を通して供給先ＳＤに流出してしまうオーバーフローの問題を回避できる。このため、タンク１１００に極低温液体ＵＬを注入する作業を手軽に行うことができる。

【0150】

また、タンク１１００の内部における極低温液体ＵＬの液面を従来よりも高く設定してもオーバーフローの問題を回避できる。具体的には、タンク１１００の内部における極低温液体ＵＬの液面の高さを、図１６に示した限界高さＨよりも高く設定することができる。このため、タンク１１００への極低温液体ＵＬの充填率を従来よりも高めうる。

【0151】

なお、タンク１１００への極低温液体ＵＬの注入が完了すると、注入口１１１０が気密かつ液密に閉塞される。この状態において、タンク１１００の内部で極低温液体ＵＬが気化したガスは、ガス導出入管１４００を通してタンク１１００の外部に排出される。つまり、ガス導出入管１４００は、タンク１１００の内部で極低温液体ＵＬが気化したガスを、タンク１１００の外部に排出するガス排出部の役割を果たす。

【0152】

ガス導出入管１４００から排出されたガスは、ガス案内管１６００を通して供給先ＳＤへと導かれる。具体的には、ガス導出入管１４００から排出されたガスは、ガス案内管１６００と、供給管１２００の下方案内部１２３０における空隙部ＶＰとを通して、供給先ＳＤへと供給される。このため、加圧停止状態において、タンク１１００の昇圧が抑制される。

【0153】

そして、極低温液体ＵＬを供給先ＳＤに供給する所望のタイミングで、３方バルブ１５００が加圧状態に切り換えられる。以下、加圧状態における極低温液体供給装置１０００の動作について説明する。

【0154】

図１２に示すように、３方バルブ１５００が加圧状態に切り換えられると、ガス導出入管１４００とガス案内管１６００との連通が断たれるため、極低温液体ＵＬが気化したガスの、ガス導出入管１４００からの排出が断たれる。

【0155】

そして、加圧用ガス源１３００とガス導出入管１４００とが連通するため、加圧用ガス源１３００から、ガス導出入管１４００を通してタンク１１００に加圧用ガスが供給される。このように、ガス導出入管１４００は、加圧用ガスをタンク１１００に案内する役割も果たす。

【0156】

これにより、タンク１１００の内部における極低温液体ＵＬの液面が、加圧用ガスによって、下方に加圧される。これに伴い、極低温液体ＵＬが、流入端部１２００ａから上方案内部１２１０に流入する。

【0157】

上方案内部１２１０に流入した極低温液体ＵＬは、折り返し部１２２０に向かって上昇し、折り返し部１２２０において折り返されて、流出端部１２００ｂを経て供給先ＳＤに向かって降下する。このようにして、加圧用ガスによって、極低温液体ＵＬが、流入端部１２００ａから流出端部１２００ｂを通して、供給先ＳＤへと押し出される。

【0158】

下方案内部１２３０がタンク１１００の内部を通っており、折り返し部１２２０において下方に折り返された極低温液体ＵＬが、タンク１１００の内部を経由して、供給先ＳＤに供給される。このため、下方案内部１２３０がタンク１１００の外部に配置されている場合に比べると、下方案内部１２３０を流れる極低温液体ＵＬが、外気によって加温されにくい。

【0159】

［実施形態９］
上記実施形態８では、逆Ｕ字状の供給管１２００を用いたが、供給管１２００は、極低温液体ＵＬを一旦タンク１１００よりも上方へと案内し、タンク１１００よりも上方において下方に折り返すものであれば、その形状は特に限定されない。以下、供給管１２００の形状を変形した具体例について述べる。

【0160】

図１３に示すように、本実施形態に係る極低温液体供給装置２０００は、内部に極低温液体ＵＬが溜められる液密かつ気密なタンク２１００と、タンク２１００の内部の極低温液体ＵＬを、タンク２１００よりも下方に配置される供給先ＳＤへと案内する供給管２２００と、タンク２１００の内部の極低温液体ＵＬを、供給管２２００を通して供給先ＳＤへと押し出すための加圧用ガスを供給する加圧用ガス源２３００とを備える。

【0161】

供給管２２００は、極低温液体ＵＬが流入する流入端部２２００ａと、極低温液体ＵＬが流出する流出端部２２００ｂとを有し、流入端部２２００ａから流出端部２２００ｂにわたって、極低温液体ＵＬが流れる管路を構成している。流入端部２２００ａは、タンク２１００の内部で極低温液体ＵＬに浸漬される。流出端部２２００ｂは、供給先ＳＤにつながれている。

【0162】

本実施形態に係る供給管２２００は、極低温液体ＵＬが流れる管路に沿って、流入端部２２００ａから流出端部２２００ｂまでの間に、タンク２１００から上方に突出している上方突出部２２００ｃを有する点を最大の特徴としている。

【0163】

具体的には、供給管２２００は、直管状の外管２２１０と、外管２２１０の内部を通り、かつタンク２１００を貫通している直管状の内管２２２０とを有する。

【0164】

外管２２１０の一端部は、流入端部２２００ａを構成している。外管２２１０の他端部は、上方突出部２２００ｃを構成している。内管２２２０の一端部は、上方突出部２２００ｃの内部において開口している。内管２２２０の他端部は、流出端部２２００ｂを構成している。

【0165】

外管２２１０の内面と、内管２２２０の外面とによって、流入端部２２００ａから上方突出部２２００ｃに向かって極低温液体ＵＬが上方に案内される。そして、上方突出部２２００ｃにおいて極低温液体ＵＬが内管２２２０の一端部の開口に流入され、流入された極低温液体ＵＬが、内管２２２０によって供給先ＳＤへと案内される。

【0166】

また、極低温液体供給装置２０００は、一端部がタンク２１００の内部と連通したガス導出入管２４００と、ガス導出入管２４００の他端部につながれたガスバルブとしての３方バルブ２５００と、一端部が３方バルブ２５００につながれたガス案内管２６００とを備える。

【0167】

ガス導出入管２４００の一端部は、タンク２１００の内部における、外管２２１０の外側の領域と連通している。ガス案内管２６００の他端部は、タンク２１００の内部における、外管２２１０の内側の領域、具体的には、上方突出部２２００ｃの内部と連通している。

【0168】

３方バルブ２５００には、加圧用ガス源２３００も接続されている。３方バルブ２５００は、加圧用ガス源２３００からタンク２１００への加圧用ガスの供給が断たれ、かつガス導出入管２４００とガス案内管２６００とが連通する加圧停止状態と、ガス導出入管２４００とガス案内管２６００との連通が断たれ、かつ加圧用ガス源２３００とガス導出入管２４００とが連通する加圧状態との間で切り換え可能である。

【0169】

図１３は、加圧停止状態の極低温液体供給装置２０００を示す。加圧停止状態において、ユーザは、注入口２１１０から、タンク２１００の内部における外管２２１０の外側の領域に、極低温液体ＵＬを注入する。その過程で、注入された極低温液体ＵＬによって、タンク２１００の内部の空気が、ガス導出入管２４００、ガス案内管２６００、及び内管２２２０を通して、供給先ＳＤに押し出される。

【0170】

また、このとき、ガス導出入管２４００及びガス案内管２６００を通して、タンク２１００の内部における外管２２１０の内側の領域と外側の領域とが連通しているため、タンク２１００の内部において、外管２２１０の内側と外側とで気圧が等しい。従って、タンク２１００の内部における外管２２１０の内側と外側とで、極低温液体ＵＬの液面の高さが等しく揃う。

【0171】

なお、本実施形態では、供給先ＳＤの気圧が大気圧と等しく、加圧停止状態では、タンク２１００の内部において、外管２２１０の内側と外側とが大気圧に保たれる。

【0172】

そして、上方突出部２２００ｃがタンク２１００から上方に突出しているため、タンク２１００に極低温液体ＵＬを注入したとき、供給管２２００によって構成される、極低温液体ＵＬが流れる管路における、少なくとも上方突出部２２００ｃから流出端部２２００ｂまでの間に、空隙部ＶＰが確保される。

【0173】

従って、タンク２１００に極低温液体ＵＬを注入したときに、極低温液体ＵＬが内管２２２０を通して供給先ＳＤに流出してしまうオーバーフローの問題を回避できる。このため、タンク２１００に極低温液体ＵＬを注入する作業を手軽に行うことができる。

【0174】

また、タンク２１００の内部における極低温液体ＵＬの液面を従来よりも高く設定してもオーバーフローの問題を回避できる。具体的には、タンク２１００の内部における極低温液体ＵＬの液面の高さを、図１６に示した限界高さＨよりも高く設定することができる。このため、タンク２１００への極低温液体ＵＬの充填率を従来よりも高めうる。

【0175】

なお、タンク２１００への極低温液体ＵＬの注入が完了すると、注入口２１１０が気密かつ液密に閉塞される。この状態において、タンク２１００の内部で極低温液体ＵＬが気化したガスは、ガス導出入管２４００を通してタンク２１００の外部に排出される。つまり、ガス導出入管２４００は、タンク２１００の内部で極低温液体ＵＬが気化したガスを、タンク２１００の外部に排出するガス排出部の役割を果たす。

【0176】

ガス導出入管２４００から排出されたガスは、ガス案内管２６００と、上方突出部２２００ｃ及び内管２２２０における空隙部ＶＰとを通して、供給先ＳＤへと導かれる。このため、加圧停止状態において、タンク２１００の昇圧が抑制される。

【0177】

そして、極低温液体ＵＬを供給先ＳＤに供給する所望のタイミングで、３方バルブ２５００が加圧状態に切り換えられる。以下、加圧状態における極低温液体供給装置２０００の動作について説明する。

【0178】

図１４に示すように、３方バルブ２５００が加圧状態に切り換えられると、ガス導出入管２４００とガス案内管２６００との連通が断たれるため、極低温液体ＵＬが気化したガスの、ガス導出入管２４００からの排出が断たれる。

【0179】

そして、加圧用ガス源２３００とガス導出入管２４００とが連通するため、加圧用ガス源２３００から、ガス導出入管２４００を通してタンク２１００に加圧用ガスが供給される。このように、ガス導出入管２４００は、加圧用ガスをタンク２１００に案内する役割も果たす。これにより、タンク２１００の内部における極低温液体ＵＬの液面が、加圧用ガスによって、下方に加圧される。

【0180】

これに伴い、極低温液体ＵＬが、流入端部２２００ａから、外管２２１０と内管２２２０との間に流入する。流入した極低温液体ＵＬは、上方突出部２２００ｃに向かって上昇し、上方突出部２２００ｃにおいて折り返されて、内管２２２０を通って供給先ＳＤに向かって降下する。このようにして、加圧用ガスによって、極低温液体ＵＬが、流入端部２２００ａから流出端部２２００ｂを通して、供給先ＳＤへと押し出される。

【0181】

［実施形態１０］
上記実施形態８及び９に係る極低温液体供給装置１０００及び２０００の用途は限定されないが、ハイブリッドロケットにおいて、極低温液体ＵＬとしての液体酸化剤を供給する用途に特に適する。以下、上記実施形態８に係る極低温液体供給装置１０００をハイブリッドロケットに適用した具体例について述べる。

【0182】

図１５に示すように、本実施形態に係るハイブリッドロケット４０００は、固体燃料４１１０を有する燃焼部４１００と、極低温液体ＵＬとしての液体酸素を固体燃料４１１０に供給する極低温液体供給装置１０００とを備える。

【0183】

燃焼部４１００は、固体燃料４１１０の他、固体燃料４１１０を収容しているケーシング４１２０と、ケーシング４１２０につながれたノズル４１３０とを有する。

【0184】

ケーシング４１２０は、ハイブリッドロケット４０００が推進する方向と平行な仮想直線ＶＬを中心軸とする中空筒状に形成されている。ケーシング４１２０の、仮想直線ＶＬの延在方向の一端部に、極低温液体供給装置１０００の流出端部１２００ｂがつながれている。ノズル４１３０は、ケーシング４１２０の他端部につながれている。

【0185】

ケーシング４１２０内において、固体燃料４１１０は、仮想直線ＶＬに沿って延びた空洞部である流路ＣＡを画定している。この流路ＣＡが、図１１に示した供給先ＳＤに該当する。固体燃料４１１０の、仮想直線ＶＬの延在方向の両端面は開口している。固体燃料４１１０の一端面である始端面４１１０ａの開口と、他端面である終端面４１１０ｂの開口とが、流路ＣＡによって連通している。

【0186】

ケーシング４１２０の、極低温液体供給装置１０００とつながれる一端部の内壁と、固体燃料４１１０の始端面４１１０ａとの間には、隙間ＧＰが確保されている。燃焼部４１００は、隙間ＧＰに配置された噴霧器４１４０、及び隙間ＧＰに面するように配置されたイグナイター４１５０も有する。

【0187】

噴霧器４１４０は、極低温液体供給装置１０００によって供給された液体酸素を霧化する。霧化された液体酸素が、固体燃料４１１０の始端面４１１０ａの開口から流路ＣＡに流入する。つまり、極低温液体供給装置１０００は、噴霧器４１４０を通して、固体燃料４１１０の流路ＣＡに液体酸素を供給する。

【0188】

以下、ハイブリッドロケット４０００の動作を説明する。まず、イグナイター４１５０が、高温の燃料ガスを発生させる。イグナイター４１５０によって発生された燃料ガスは、流路ＣＡに流入し、固体燃料４１１０が一部熱分解した状態となる。

【0189】

この状態で、極低温液体供給装置１０００が、液体酸素の供給を開始する。極低温液体供給装置１０００によって供給された液体酸素は、噴霧器４１４０において霧化されて、流路ＣＡに流入する。すると、霧化された液体酸素が流路ＣＡの内壁面近傍に到達することによって燃料ガスが燃焼され、これにより固体燃料４１１０の、流路ＣＡに面する内面の熱分解が促進され、かつ火炎及び燃焼ガスが生成される。

【0190】

火炎及び燃焼ガスは、始端面４１１０ａの開口から終端面４１１０ｂの開口に向かって、流路ＣＡを流れる。その過程で、火炎及び燃焼ガスが、未燃の固体燃料４１１０の表層部を熱分解させて燃料ガスを生じさせ、再びその燃料ガスが燃焼する。

【0191】

このようにして、固体燃料４１１０は、始端面４１１０ａから終端面４１１０ｂに向かう燃焼ガスの流動が流路ＣＡに生じる態様で燃焼される。終端面４１１０ｂの開口から流出した燃焼ガスは、ノズル４１３０において超音速に加速され、ノズル４１３０から噴出する。その噴出に対する反作用によって、ハイブリッドロケット４０００が推力を得て推進する。

【0192】

以上、実施形態８－１０について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、以下に述べる変形も可能である。

【0193】

上記実施形態８では、図１１に示したように、一端部が３方バルブ１５００につながれたガス案内管１６００の他端部が、下方案内部１２３０につながれた構成を採ったが、ガス案内管１６００の他端部は、必ずしも下方案内部１２３０につながれていなくてもよく、供給管１２００における空隙部ＶＰが構成される部分につながれていればよい。

【0194】

実施形態８及び９に係る極低温液体供給装置１０００及び２０００の用途は、特にハイブリッドロケット４０００に限定されない。実施形態８及び９に係る極低温液体供給装置１０００及び２０００は、例えば、液体酸素、液体水素、液体窒素、液体ヘリウム等の極低温液体ＵＬを供給するあらゆる用途に利用することができる。

【0195】

上記実施形態１０を、上記実施形態１－７のいずれかに適用してもよい。つまり、図１５に示す固体燃料４１１０として、図２に示す固体燃料１００、図４に示す固体燃料２００、図５に示す固体燃料３００、図６に示す固体燃料４００、図７に示す固体燃料５００、図８に示す固体燃料６００、又は図１０に示す固体燃料７００を用いてもよい。

【0196】

本発明は、その広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされる。上記実施形態は、本発明を説明するものであり、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の範囲は、実施形態でなく、請求の範囲によって示される。請求の範囲内及びそれと同等の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。

【0197】

本出願は、２０１８年７月９日に出願された日本国特許出願２０１８－１３０１５８号と、２０１８年７月１３日に出願された日本国特許出願２０１８－１３２７９７号とに基づく。本明細書中に、それら日本国特許出願の明細書、特許請求の範囲、及び図面全体を参照として取り込むものとする。

【符号の説明】

【0198】

１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００…固体燃料、
１００ａ…始端面、
１００ｂ…終端面、
１１０，４１０，５１０，６１０，７１０…易燃焼部、
１１１，４１１，５１１，６１１，７１１…易燃焼露出面、
１２０，５２２…厚肉部（ストッパー部）、
１２１…難燃焼露出面、
１３０，４４０，５２１…薄肉部、
１４０，４５０，５２０，６２０，７２０…難燃焼部、
１４０ａ，４５０ａ，６２０ａ…第１端面、
１４０ｂ，４５０ｂ，６２０ｂ…第２端面、
４２０…第１厚肉部、
４２１…第１難燃焼露出面、
４３０…第２厚肉部（ストッパー部）、
４３１…第２難燃焼露出面、
６２１…内周面（内面）、
７２１…段差部、
７２２…末広部、
８００…ハイブリッドロケット（ロケット）、
８１０…液体酸化剤供給装置、
８１１…タンク、
８１２…加圧用ガス源、
８１３…気体用バルブ、
８１４…液体用バルブ、
８２０…ケーシング、
８３０…ノズル、
８４０…噴霧器、
８５０…イグナイター、
８６０…ストッパー、
１０００，２０００，３０００…極低温液体供給装置（液体酸化剤供給装置）、
１１００，２１００，３１００…タンク、
１１１０，２１１０，３１１０…注入口、
１２００，２２００，３２００…供給管、
１２００ａ，２２００ａ…流入端部、
１２００ｂ，２２００ｂ…流出端部、
１２１０…上方案内部、
１２２０…折り返し部（上方突出部）、
１２３０…下方案内部、
１３００，２３００，３３００…加圧用ガス源、
１４００，２４００…ガス導出入管（ガス排出部）、
１５００，２５００…３方バルブ（ガスバルブ）、
１６００，２６００…ガス案内管、
２２００ｃ…上方突出部、
２２１０，３２１０…外管、
２２２０，３２２０…内管、
３４００…ガス導出入管、
３５００…３方バルブ、
３６００…ガス案内管、
４０００…ハイブリッドロケット、
４１００…燃焼部、
４１１０…固体燃料、
４１１０ａ…始端面、
４１１０ｂ…終端面、
４１２０…ケーシング、
４１３０…ノズル、
４１４０…噴霧器、
４１５０…イグナイター、
ＡＰ…開口、
ＢＫ…ブロック、
ＣＡ…流路（空洞部、供給先）、
ＦＬ…流体、
ＧＰ…隙間、
ＧＰ１…隙間（前部燃焼室）、
ＧＰ２…隙間（後部燃焼室）、
Ｈ…限界高さ、
ＳＤ…供給先、
ＵＬ…極低温液体（液体酸化剤）、
ＶＬ…仮想直線、
ＶＰ…空隙部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】