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種子島スペーススクール 宇宙科学技術館

平成21年度の種子島スペーススクールに参加した。

エンジンの制御方法

1. ノズルインジェクションエンジン(一番右)
ノズル内に制御用のガスをふきこみ、燃焼ガスの流れの方向を変えてロケットを制御する装置。制御のむずかしい固体ロケットに使われる。

2. ガスジェット制御装置(右から2番目)
タンクに入っている推薬をスラスタ(ふき出し口)からふん射させてロケットを制御する装置。どのスラスタを使うかによって、制御の向きが変わる。

3. バーニヤエンジン(右から3番目)
 メインエンジンの両側に小型エンジンを置き、燃焼ガスをふん射する。そのノズルの向きを動かして、ロケットの進行方向を制御する装置。推進薬は、メインエンジンと同じものを使う。

4. ジンバルエンジン(一番左)
油圧の力でアクチュエータ(機械を動かす腕)を、のびちぢみさせてノズルの向きを動かし、ロケットの進行方向を制御する装置。

(JAXAによる解説より引用)
エンジンノズル






N-Ⅰロケット
ロケットいろいろ (1)







ロケットいろいろ
ロケットいろいろ (5)
ロケットいろいろ (7)






宇宙めだか
宇宙めだか







発射点(LP)
P3170355.jpg



LP-1
LP-1.jpg
LP-1 (5)


LP-2
LP-2.jpg







固体補助ロケット SOB

打上げ時に必要とされる大きな推力を得るために、N-Ⅰロケットでは固体補助ロケットを用いています。アメリカの固体ロケットキャスターⅡを日本でライセンス生産したものです。日本では固体ロケットの開発の歴史を持ち比較的高い技術水準に達していたために、順調な生産を行うことができました。固体ロケットのメリットは、液体ロケットに比べて構造が簡単なために、信頼性が高いことや取り扱いやすいことが上げられます。また、同じ大きさの液体ロケットと比較して、大きな推進力を得ることも利点です。この固体補助ロケットはN-ⅠロケットからH-Ⅰロケットまで使われました。

(JAXAによる解説より引用)

SOB (1)





アイソグリッド

本品は、H-Ⅱロケット第1段・第2段機体に使用しているもので、厚板を削り出し、軽く、高強度になっており、形状が正三角形を継ぎ合わせた形になっている。

(JAXAによる解説より引用)

アイソグリッド (1)


N-Ⅰ ロケット胴体(アイソグリッド構造)

ロケットと燃料の重さの関係は、缶ジュースの缶と中身のジュースにたとえられます。つまり、ロケットの胴体はたいへん軽いということです。しかし、ロケットの外側が缶ジュースの缶のように柔らかでは、宇宙まで飛んでいくことはできません。軽量でかつ強い構造がロケットの胴体には求められるのです。N-Ⅰの胴体を輪切りにすると、内側にびっしりと連なる三角形の集合体が見られます。この構造がアイソグリッドと呼ばれるものです。12.7mmという厚みを持つアルミ合金から、正三角形状の薄板を削り出し、まわりを縦通材として残す構造となっています。この構造によって作られた胴体は、非常に軽くしかも強い性質を持っています。

(JAXAによる解説より引用)

N-1 ロケット胴体 (2)





H-Ⅱロケット
P3170325.jpg












LE-3 エンジン
LE-3 engine(1)

LE-3 engine





LE-5A エンジン

LE-5は、H-Ⅰの第2段目エンジンとして開発された液体ロケットです。このエンジンの特徴は再着火能力です。それまで難しいとされていた液体酸素と液体水素の最年少を可能とした画期的なエンジンだったのです。LE-5Aは、このLE-5をH-Ⅱの開発用に改良したエンジンです。ガス発生サイクル方式から水素ブリードサイクルに変更したことで、シンプルで故障の少ない構造となりました。H-Ⅱロケットの第2段目に搭載され、推力はLE-5と比較して約20%向上しています。

(JAXAによる解説より引用)

LE-5Aエンジン (4)

LE-5Aエンジン (5)

LE-5Aエンジン (3)







LE-7 エンジン

LE-7エンジン

LE-7には、110トンという大きな推力が求められています。それは、LE-5Aの約10倍もの推力です。このために、2段燃焼サイクルという技術が開発されました。プリバーナで主燃焼室よりも高い圧力で酸素を少なくして低温度で燃焼させ、そのガスでターボポンプを回転させます。その後に、すべてのガスを主燃焼室に送り、追加の酸素を加えて2回目の燃焼を行います。そうすると全部の推進財を効率良く使うことができます。スペースシャトルや旧ソ連の絵ねるギアなどで実用化されていましたが、日本では初めての挑戦でした。しかも、スペースシャトルよりずっとシンプルな構造となっているためロケットの構成が有利になっています。

(JAXAによる解説より引用)

2段燃焼サイクル

それぞれのターボポンプを駆動させた後、主燃焼室に送り込まれた高温高圧ガスに新たな酸素が加えられます。そこで再度燃焼させ推力を得るむだのない方式をとっています。これが2段燃焼サイクルです。この方式は、アメリカのスペースシャトルなどで使われていますが、難しい技術であるために複雑なシステムになってしまいます。たとえば、アメリカでは、液体水素ターボポンプと液体酸素ターボポンプそれぞれにプリバーナが付いています。そこで発生する熱を冷やすシステムも複雑な仕組みとなっています。また、高圧で酸化剤を吸い込むためにブーストポンプという装置を使っています。一方、日本では簡素化をめざして開発され、それらが省略されました。また、液体酸素ターボポンプ内部で回転する羽根車も1つ少なくなっています。そのような技術の結晶として、軽量で簡素化されたシステムの高性能エンジンLE-7が誕生したのです。

(JAXAによる解説より引用)

LE-7 エンジンの液体酸素ターボポンプ

液体酸素ターボポンプは、燃料を燃やすための酸化剤となる液体酸素を高圧で燃焼室に送る役割を持っています。液体酸素の一部はプリバーナに送られ、燃料となる液体水素と混ぜられ1回目の燃焼を行います。そこで発生した高温高圧ガスでこのターボポンプを駆動します。そして、高温高圧ガスは主燃焼室に送られます。

(JAXAによる解説より引用)



LE-7 エンジン (2)

LE-7 エンジン (4)


ターボポンプ
LE-7 エンジン (9)









プレスセンター
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プレスセンターからの眺め
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テーマ: 宇宙 - ジャンル: 日記

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