Rotary fuel injection system

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は飛翔体推進薬燃焼装置に関し、火砲、ミサイル、ロケット等の発射用の推進薬燃焼装置に関する。

（従来の技術） 従来、飛翔体を発射せしめるための燃焼ガス圧を利用して燃料を噴射し、爆燃せしめる噴射ピストンを具備した飛翔体推進薬燃焼装置においては、噴射ピストンは燃焼ガス圧により一直線後退であった。 このため、噴射ピストンの噴射孔から燃焼室に噴射される燃料の噴射流も一直線であった。

（発明が達成しようとする課題） 上述のような一直線噴射では、次のような問題点がある。

１）常に燃焼室内の限られた一定の場所で爆燃するため、燃焼効率が悪く、燃焼エネルギー増大の限界が低い。

２）燃焼室内全般での燃焼でないため、部分燃焼による燃焼振動が発生する。

３）上述の部分燃焼であるため、燃焼が不安定である。

４）燃焼時間が一義的に決まってしまい、調整が困難である。

本発明は上述の問題点を解決し、良好な燃焼状態が得られる燃料噴射装置を提供することを課題とする。

（課題を達成するための手段） 上述の課題を達成するために、燃焼中に生じる燃焼ガス圧力を利用して燃料室6d内の燃料を燃焼室6c内に送って爆燃させ、爆燃圧によって飛翔体８を発射せしめる飛翔体推進薬燃焼装置において、燃料を噴射する噴射ピストン１、1'、1"、1'''と、噴射ピストン１、1'、1"、1'''
に具備されて噴射ピストン１、1'、1"、1'''に回転運動を与える噴射ピストン回転手段２、2'、2"、2'''とからなり、噴射ピストン１、1'、1"、1'''が燃焼ガス圧によって後方に移動するとき、この噴射ピストン回転手段２、2'、2"、2'''によって噴射ピストン１、1'、1"、
1'''の開口部１ａ、１ａ'、１ａ”、１ａ'''の噴射孔１ｄ、1d'''から燃焼室6cに噴射される燃料に回転噴射流を形成させたものである。

（作用） 上述のようなピストン回転手段により、燃焼中、燃焼ガス圧で後退する噴射ピストンに回転運動を与える。 この回転運動により、噴射ピストンの噴射孔から噴射される燃料は回転噴射流を形成し、燃焼室内全般にわたっての燃焼状態が形成される。

なお、螺旋溝を有する回転ガイドを使用した場合は、螺旋溝の溝リード（１回転で進む距離）を変更することにより、噴射ピストンからの回転噴射流の形態を任意に変更させることが出来る。

また、回転翼を使用した場合は回転翼のねじれ角度の調整により、電動機若しくは油圧モータ等の回転駆動源を使用した場合はその回転駆動源の回転数制御により、螺旋状の噴射孔を設けた場合はこの螺旋のねじれ角度の調整により上述の噴射ピストンからの回転噴射流の形態を任意に変更させることが出来る。

（実施例） 実施例１ 第１図は本発明の回転式燃料噴射装置を飛翔体発射装置に適用した実施例１の断面図である。

この実施例ではピストン回転手段２として砲尾環６内に螺旋溝3bを具備した回転ガイド３を設けたものである。
砲身７に締結された砲尾環６の第一の内筒部6aに噴射ピストン１の開口部1aが摺動すべく嵌合されており、開口部1aの後方に第一の内筒部6aと噴射ピストン１の軸部1b
との間で図示しない燃料補給孔が設けられた燃料室6dが形成されており、開口部1aの前方の第一の内筒部6a内部は燃焼室6cとなっている。

また、開口部1aには外周部に近い円周上に複数の噴射孔
1dが穿設されており、燃焼室6cの側面には点火栓９が螺合されている。

噴射ピストン１の軸部1bの後端は第一の内筒部6aと第二の内筒部6bとを隔離している隔壁6eを密嵌状態で貫通した後、第二の内筒部6b内で円板状の駆動部1cとなっており、この部分の第二の内筒部6bに挿嵌されている回転ガイド３の内筒面3aと嵌合されている。

この回転ガイド３は内筒面3aには複数の螺旋溝3bが設けられており、噴射ピストン１の回転駆動部1cの外周には上記螺旋溝3bと対応する位置に鋼球４が半没状に埋設され、鋼球４の外側半分は螺旋溝3bと係合している。

また、回転ガイド３の外周は回転止め部材５により砲尾環６に固定され、後端は図示しない方法で抜け止めされている。

次に実施例１の動作について説明する。

先ず、砲身７から砲尾環６を外し、飛翔体８を砲腔7aに挿入して砲尾環６を砲身７に装着する。

次に図示しない燃料補給孔から燃料室6dに燃料を注入して燃料補給孔を閉塞する。 この場合、噴射ピストン１は図示のように回転駆動部1cが隔壁6eに接触するまで前進せしめておく。

この状態で燃焼室6cに噴射孔1dから漏洩している燃料に点火栓９で点火する。 点火後燃焼室6c内で発生した燃焼圧で噴射ピストン１が後方に押され、燃料室6d内の燃料が圧縮される。 この圧縮によって燃料が噴射ピストン１
の開口部1aの噴射孔1dから燃焼室6c内に噴出されて爆燃し、この爆燃ガスによって飛翔体８が砲腔7aを通過して砲身７外へ飛翔して行く一般的な飛翔体推進薬燃焼装置において、噴射ピストン１が後退する時、砲尾環６内の第二の内筒部６ｂに挿嵌固定されている回転ガイド３の螺旋溝３ｂにより、鋼球４を介して嵌合されている回転駆動部1cが回転せしめられる。

この結果、燃料室6d内の燃料が圧縮されて噴射孔1dから噴射する際、開口部1aが回転しているので、噴射される燃料は回転噴射流となり、燃焼室6c内に広く分散し爆燃する。

実施例２ 第２図はこの実施例のピストン回転手段2'部分の断面図である。 この実施例はピストン回転手段2'として液体中に設けられた回転翼10によるものである。 噴射ピストン
1'の軸部1b'は隔壁6eを密嵌状態で貫通し、後側の液体室12の液体内で回転翼10が固着されている。 ピストン回転手段２'以外は前記実施例１と同じであるので、説明は省略する。

次にこの実施例の動作について説明する。

前記実施例１と同様にして燃料に点火後、噴射ピストン
1'は燃焼圧で後退する。 この際、液体室１２内の液体の抵抗により回転翼10は回転せしめられ、開口部1a'が回転するので前記実施例１と同様に回転噴射流が発生する。

実施例３ 第３図はこの実施例のピストン回転手段2"の断面図である。噴射ピストン1"の軸部1b”の後端は隔壁6eを密嵌状態で貫通後、端部に穿設されているスプライン軸継手13
により、外部に設けられている回転駆動源11の軸11'と接続されている。 この回転駆動源11は電動機11ａ若しくは油圧モータ11ｂが使用されている。

このピストン回転手段2"以外の部分は前記実施例１と同様であるので、説明は省略する。

次にこのピストン回転手段2"の動作について説明する。

燃料に点火前に、既に回転駆動源11は回転せしめられているので、開口部1a”も回転している。この状態で実施例１と同様に燃料に点火すると噴射ピストン1"は回転しながらスプライン軸継手13で摺動して後退して行き、回転噴射流を発生せしめている。

実施例４ 第４図はこの実施例のピストン回転手段2'''の断面図、
第５図は第４図のAA断面図である。

この実施例は噴射ピストン1'''の開口部１ａ'''の複数の噴射孔1d'''は噴射ピストン１'''の中心線1e'''に対して螺旋状に穿設されているものである。

また、軸部1b'''の後端は隔壁6eを密嵌状態で貫通していることは前記各実施例の場合と同じであるが、その最後端部は前記各実施例と異なり、何も設けられていない。

このピストン回転手段2'''以外の部分は前記実施例１と同様であるので、説明は省略する。

次にこのピストン回転手段2'''の動作について説明する。

前記実施例１と同様にして燃料に点火後、噴射ピストン
1'''は燃焼圧で後退する。 この場合、噴射孔1d'''は中心線1e'''に対して螺旋状に穿設されているので、噴射ピストン1'''の後退により噴出孔1d'''からの燃料噴出の反作用によりピストン回転手段2'''は回転し、この結果、燃料は燃焼室6c内で回転噴射流を発生せしめている。

（発明の効果） 上述のように、本発明の回転式燃料噴射装置により、噴射ピストンの噴射孔からの燃料噴射を回転噴射流にすることにより、燃焼室内全般にわたっての燃焼状態が形成されるので、燃焼振動の軽減、燃焼効率の向上、燃焼の安定性等が図れる。

また、実施例１では螺旋溝3bの溝リードの変更により、
実施例２では回転翼10のねじれ角度の変更により、実施例３では回転駆動源11の回転数の変更により、実施例４
では螺旋状の噴射孔1a'''の螺旋角度の変更により、噴射ピストン１〜1'''からの回転噴射流の形態を任意に変更させられるので、それぞれ燃焼中の圧力振動の低減、
燃焼時間の調整が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の回転式燃料噴射装置を飛翔体発射装置に適用した実施例１の断面図、第２図は同じく実施例２
の断面図、第３図は同じく実施例３の断面図、第４図は同じく実施例４の断面図、第５図は第４図のAA断面図である。 １〜１'''：噴射ピストン、1a〜1a'''：開口部、1d,1
d'''：噴射孔、２〜２'''：ピストン回転手段、６：砲尾環、6c：燃焼室、6d：燃料室。