設計したロケット流星号の飛行性能解析モデルです。
ロケット飛行時に関係のある流体形状部だけをなるべく残した飛行性能解析モデルとなっています。
＜今日の流れ＞
月末の色々な書類提出で忙しい今日となります。
まだ体調が不充分なので、今日、明日、明後日はゆっくりして元気を回復したいと思っています。
ロケットターボポンプ速度複式タービンの羽根形状修正流体解析結果です。
現在この速度複式衝動タービンの設計変更と性能流体解析を頻繁に繰り返して性能の改善を模索しています。
今回の設計変更では次図のように1段目ノズルスロート面積を更に減らしたことと、2段目流れ転向静翼の修正、そして2段目動翼の特に入口形状修正の結果は特に2段目動翼動力を増やしました。
＜今日の流れ＞
今日は朝から少々体調が良くないので出社が遅くなりそうです。
設計したロケットに「流星号」という名前を付けました。
次がロケット「流星号」です。
２段式液体ロケットで小型人工衛星を地球低軌道に投入する能力を持ちます。
現在この流星号を３つ並べてより大きな人工衛星を運べる「流星号ヘビー」を計画中です。
＜今日の流れ＞
今日は計画設計に集中します。
午後は来客での打ち合わせがあり、無事終了しました。
よって夕方からも急ぎの計画設計に再度集中です。
ロケットエンジンターボポンプのタービン部ノズルスロート面積を狭くして速度複式衝動タービンの流体解析の続きの結果図です。
次図のように流れ転向用静翼部と2列目動翼の流れ状態が良くない状態です。
＜今日の過ごし方＞
今日は自宅でのモバイルワークステーションの初期設定と作業環境作りが最初です。
その後はロケット設計の勉強をするつもりです。
ロケットエンジンターボポンプの速度複式衝動タービンの性能流体解析の結果図です。
次は流体解析モニタリング画面の解析計算終了時点の状態です。
解析計算は全部のパラメーターが収束しているわけではないのですが、主要値は収束したので良しとしました。
次図は入口から出口までの流線を示しています。
タービン入口ケーシングに接線方向から入る入口管を接続していますが、均等にノズル翼に流入することは無く、入口管の配置見直しが必要です。
次は流線の数を増やして矢印も付いた流れの様子を見ています。
翼間での転向流れや最終出口までの流れなど設計意図どおりと見られます。
次は軸断面での速度矢印ベクトル表示と速度色分けとなっています。
速度ベクトルの子午面分布は悪くない状態です。
次図は流れのミーンライン（平均流れ位置）曲面上での流線群を示しています。
これを見ると流れ転向静翼と２列目動翼の形状が不適であり、衝突流れや無理やりな流れ転向があり、修正します。
＜今日の仕事＞
今日は資料の作成を午前中は行います。
午後は新ターボ機械の設計です。
地球低軌道に200Kg衛星を投入するロケットの設計がほぼ出来上がりました。
全長１７．４ｍ、1段目直径１．４ｍ、2段目直径１ｍ、角最大５３０ｍｍの人工衛星、1段目推力２４トン、2段目推力２．４トンのロケットです。
まだ2段目ロケットの配管部などを作る必要があります。
ロケットの全体形状はスッキリしたものとなりました。
強度解析を進めれば、構造の最適化でより軽量化出来るでしょう。
ＬＯＸと燃料のタンク配置を大幅にやり直すことも考えられ、改良設計を進める元のロケット設計の出来上がりなので、これからが本格的な設計となります。
このロケットには「流星号」という名前を付けたくなります。 「流星号来たな！ よし、行こう！！」 って感じです。
今回のロケットを設計したメカ範囲を製作するとすれば、多分1億円以下から安くて８０００万円ぐらいで出来上がりそうに推測しています。
割と安くロケットメカ全体が製作出来る理由は、１段目クラスターロケットエンジンを４台という最低台数に抑えていて、より多数台のクラスター型とするよりは結局台数が少ないのでエンジン部製作費の積算が低いことにあります。
では、もし１段目ロケットエンジンを１台とするよりもクラスター４台がなぜ安くなるカと言えば、やはり燃焼器からノズルスカート部の製作が１台ではその寸法が大きくて構造と性能を満たすための製作費が大変高額になると推定しますが、４台に分割した燃焼器ノズルスカート部であれば３Ｄ金属プリンターの製作範囲に入り、スカート部の構造も簡素化出来て、結局大型１台のエンジンよりも４台分散が安くなると思われます。
＜今日の流れ＞
今日はやり残しのロケット設計を行い、その後他の新設計ターボ機械の設計に入ります。
小型人口衛星用ロケットの２段目ロケットの液体酸素タンクがほぼ設計出来ました。
２段目ロケットエンジンの廻りのフェアリングと２段目ロケットエンジンを支える架台と液体酸素タンクを設計しました。
液体酸素タンクは縦リブ構造で支えられているように設計したのですが、液体酸素での低温でタンクが縮んだ場合にリブに応力がかかり過ぎる懸念があります。
液体酸素は縦に短いので内部にフレームストリンガー構造が必要なのか迷っています。
次の設計はロケット２段目の燃料タンク設計へと入ります。
次のようにロケット２段目はかなり出来たが、まだまだ詳細部の計画が必要で続けます。
＜今日の流れ＞
今日は午後から大学生が彼らの研究のヒアリングの関係で９名が弊社に来社されますが、台風により風雨が強くなっているので来られるのかな？と心配しています。
問題なく大学生の皆さんは来社され、卒業研究となられる再生エネルギー関係の調査への協力として自分の35年間にわたる再生可能エネルギー用タービン設計のお話などをして無事帰られました。
自分が一方的に話していたようにも思い、年取ると話が長くしつこく説教臭くなっているようで微妙に反省です。
小型衛星用ロケットの２段目ロケットエンジン推力2.4トンの計画設計です。
先日より計画設計を進めている小型衛星用2段ロケットの2段目用ロケットエンジンを次図のように設計しました。
この2段目ロケットエンジンの特徴は、高膨張比の噴射ノズルと、それにＬＯＸと燃料を圧送する２つの独立したターボポンプにあります。
ターボポンプの２台はジンバル支えに固定されていて、ノズルだけがサーボモーターで可変する構造となっています。
推力２．４トンという小さな推力なのでこのロケット2段目用ロケットエンジンはかなり小型です。
この2段目用ロケットエンジンを1段目ロケットの上部に次のように配置します。
＜今日の流れ＞
午前中は来客での打合せが有りました。
ロケットターボポンプ用最新燃料ポンプの性能流体解析を開始しました。
次図は解析計算モニタリング画面です。パラメーター収束はまだ不安定です。
この燃料ポンプはインデューサー付の低比速度遠心ポンプとなります。
次は流れの流線を示していますが、遠心ポンプ吐出側にあまり流線の数が見られず原因を探っています。
現在この燃料ポンプ性能流体解析はバッチ処理計算により全体性能の解析が進んでいます。
＜今日の流れ＞
今日はメールなどへの回答とロケット設計の続きを行います。
小形人工衛星用ロケットの2段目ロケット部の計画設計を進めています。
次図は推力2.4トンの2段目用ロケットエンジンを1段目上部に配置してみて2段目の構造計画を始めた段階です。
＜今日の流れ＞
今日は上図のように小型人工衛星用ロケットの計画設計を朝から進めています。
今日中にロケット全体が出来上がるかな？
