アルケミストは考えた

アクセスカウンタ

zoom RSS 「爆轟で飛ぶロケット」 究極の爆発力をロケット推進に利用しようとするその発想が面白い

<<   作成日時 : 2016/12/23 07:55   >>

ブログ気持玉 0 / トラックバック 0 / コメント 6

ロケットエンジンは一般的には燃料と酸化剤を燃焼室で安定して反応させ、その時に生じるガスと熱を一定方向に噴射することにより推力を得る装置です。もう少し正確に表現すると、燃焼で発生した熱のエネルギーを、同時に発生した反応ガスを介して運動エネルギー(推力)へと変換する仕組み、あるいは装置です。

従来の認識ではロケットエンジンに求められるものは「安定した燃焼」です。これが爆発となると「ロケットエンジンの破壊」がイメージされ、それよりも爆発力の強烈な爆轟ともなると、ロケットエンジンと結び付けられるものではありません。

このいわゆる非常識を、ロケットエンジンに利用し、エンジンの構造を簡単に、しかも燃料効率を高めることに挑戦しているのがこのパルス・デトネーション・ロケットエンジンです。デトネーションは日本語では爆轟です。

日本経済新聞の記事に触発され、若干の文献調べを行いました。パルスデトネーションエンジンのパルスは「間欠」を意味しますので、このエンジンでは加速度が「間欠的に」与えられることになります。ペイロード(人工衛星や宇宙飛行士)に対しての影響が懸念されますが、そのデータや記述を得るには至っていません。

※ パルス:パルス(Pulse)は、短時間に急峻な変化をする信号の総称。また、脈動の意。
        プルス(Pulse)と読めば心臓からの脈動、すなわち脈拍となります。



名古屋大学 推進エネルギーシステム工学研究グループ
2013年にはデトネーションエンジンでの初飛行に成功していた。燃料は、エチレン+酸素。
このホームページに研究室紹介とデトネーションエンジンの開発の歴史が掲載されている
画像



名古屋大学 笠原次郎教授の論文

パルスデトネーションエンジン研究とその現状(2007年)

この論文によると、パルスデトネーションロケットの比推力( Specific Impulse (sec) )は450〜650秒付近である。比推力(Wikipedia)によると、通常の固体ロケット燃料の比推力が200〜300秒、液体ロケット燃料の比推力が300〜460秒となっている。比推力とは、「単位質量の推進剤で単位推力を発生させ続けられる秒数」
となり、これは例えば「地球の地表の場合であれば、1トンの燃料を燃やすことで1トンの物を、その重量に抗して空中に支えるだけの垂直推力を維持できる秒数」といえるWikipedia)。



日本経済新聞 2016年12月19日
画像



パルス・デトネーション・エンジン(Wikipedia)

爆轟とは何なのか



デトネーションを利用した新しい内燃機関(広島大学)
エンジン壁面の温度と圧力のかかり方が軽減されている
画像


デトネーションエンジンで特許探索し、ヒットしたもの

特表2015−522465 デトネーションエンジンを備える軌道離脱装置を装備した宇宙船(エネクマ)
特開2009−114998 パルスデトネーションエンジン(PDエアロスペース)
公開特許の1ページ目  「デトネーションエンジン」が特許名にあるもの

エネクマ特許にあるデトネーションエンジンの図
円柱構造とシンプルである。現状のロケットエンジンであると高温高圧ガスは一旦絞り(スロート)を通り、その先でガス流を一定方向に高速で流れるようにしている

画像


画像


PDエアロスペース株式会社

大気圏は大気より取り入れた酸素によりデトネーションを起こさせ、成層圏より上ではロケット推力を利用する
宇宙船と宇宙飛行の構想が図示されています

そのデトネーションエンジン

特許に記載されているデトネーションエンジンの図です
画像





(その他、興味を持った情報) 宇宙活動法

日本経済新聞 2016年12月23日

 「宇宙活動法」 ビジネス促す ロケット打ち上げ 企業参入可能に

 日本の宇宙産業の歴史に変革が起きようとしている。宇宙ベンチャーがぞくぞくと立ち上がるのに続いて、キヤノンがロケット事業へ参入。KDDIやANAホールディングスも宇宙ベンチャーに出資と、大企業や他業種にまで参入の波が広がり始めた。背景にあるのは、民間の参画の有り方を決める「宇宙活動法」など関連2法案の成立だ。長年かかってようやく成立した同法には、宇宙産業の拡大を目指す日本ならではの配慮が垣間見える。


民間宇宙開発促す宇宙活動法など2法が成立(Science Portal) 2016年11月10日

 欧米の先例を見本として日本も国際的な宇宙ビジネスの拡大を目指す「宇宙活動法」と商業衛星による画像の利用や管理を規制する「衛星リモートセンシング法」の2つの法律が9日成立した。政府は2法を施行し、宇宙ビジネスの環境を整備し、ベンチャー企業の参入を促す。


民間事業者の宇宙活動の進展に向けて ― 宇宙関連2法案 ―
 内閣委員会調査室 2016年10月




               ホームページ「アルケミストの小部屋」に戻る



テーマ

注目テーマ 一覧


月別リンク

ブログ気持玉

クリックして気持ちを伝えよう!
ログインしてクリックすれば、自分のブログへのリンクが付きます。
→ログインへ

トラックバック(0件)

タイトル (本文) ブログ名/日時

トラックバック用URL help


自分のブログにトラックバック記事作成(会員用) help

タイトル
本 文

コメント(6件)

内 容 ニックネーム/日時
広大と名大の記事を読んで、
単発中のレボルバーから銃身を円周上に並べた連発銃(機関銃)のガトリングガンを思い出しました。
匿名
2016/12/23 09:27
ラムジェットエンジンに似ていると思いました。
http://www.ecei.tohoku.ac.jp/inuta/souzoukougaku/kudou/kudou.htm
匿名
2016/12/23 09:31
匿名様

貴重なサイトを紹介いただきありがとうございます。
私もラムジェットを連想いたしました。

構造も簡単。しかし、ラムジェットではラム圧を得るために、高速で飛行している必要がありますが、本デトネーションエンジンはスタート時の速度にかかわらず一発始動です。

個人的な疑問ですが、マッハ数の定義がわかりません。気圧、温度、水蒸気の含有量などで音速は変わると思うのですが、340m/秒が基準となっているようです。以前に調べてみたことはあるのですが、いまだ疑問のままです。

アルケミスト
2016/12/23 19:53
小生の思い込みかもしれませんが、
マッハ数の定義はアルケミストさんのおっしゃる通りでしょう。

小生の理解では、気体流れが気圧、温度、水蒸気の含有量などで変わるとやっかいなので単位の無い無次元のマッハ数で表している、と思います。

工学では無次元数で表している例はほかにもあります。
例えば、ポンプの揚程(水頭:Head)は流体の密度で変わりますがポンプ性能定義では流体密度(ρ)で割ってmeterで定義しています。

参照:
http://ebw.eng-book.com/heishin/PumpHead_totalHead_calculation.do?category=totalHead

式中のρが分母にあることに注目。V^2/2gは動圧(kinetic pressure)です。
匿名
2016/12/24 10:26
圧縮性流体力学
http://fluid.nuae.nagoya-u.ac.jp/archives/textbook/past/comp/comp00.pdf

引用:
圧縮性流体力学における重要なパラメータはマッハ数である。マッハ数は流れの速度と音速との比として定義される。
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
上記ポンプの例は非圧縮性流体(水などの液体)の場合です。

送風機など気体を扱う機器では吸込口と吐出口の圧縮比を求めて圧縮比が規定値未満であれば非圧縮流体として性能を簡易計算します。
匿名
2016/12/24 10:33
匿名様

こちらのラムジェットのマッハ1が340m/秒でしたので混乱していたのですが、
http://www.ecei.tohoku.ac.jp/inuta/souzoukougaku/kudou/kudou.htm

今回ご紹介いただいた文献によると、圧力を密度で偏微分すると音速の二乗となるですね。確かに、次元解析は一致しています。
http://fluid.nuae.nagoya-u.ac.jp/archives/textbook/past/comp/comp00.pdf

疑問の一つが解消いたしました。どうもありがとうございました。
アルケミスト
2016/12/26 18:43

コメントする help

ニックネーム
本 文
「爆轟で飛ぶロケット」 究極の爆発力をロケット推進に利用しようとするその発想が面白い アルケミストは考えた/BIGLOBEウェブリブログ
文字サイズ:       閉じる