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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Research and Development of Small and Compact Vapor Gas Generator in Space Using Automobile Glow Plugs

Research Project

Project/Area Number 26630447
Research InstitutionOsaka Institute of Technology

Principal Investigator

田原 弘一  大阪工業大学, 工学部, 教授 (20207210)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywordsグロープラグ / ガス発生装置 / 水蒸気発生装置 / 水 / 宇宙用機器 / 電気推進機 / アークジェットスラスタ / 推進剤
Outline of Annual Research Achievements

本研究では宇宙用小型水蒸気発生装置の開発を行い、宇宙空間での様々な場面での利用を想定して最適化を行った。大気中における低電力で小型のガスジェネレータの開発に成功したので、次に宇宙空間の特に真空中で凍結することなく蒸気を供給し続けられるガスジェネレータの開発を行った。真空中では水は凍結してしまうため、凍結することなく蒸気を一定供給することを課題とした。そこで改良型ガスジェネレータの下流にさらに流路を絞ったオリフィスを取り付けた。それによって真空中においても定常的に水の供給および蒸気化ができ、約30分間真空中での作動を確認した。この結果から、宇宙船内外の様々な場面で使用することができるガスジェネレータの開発に成功した。さらにその応用として電気推進機であるアークジェットスラスタの推進剤として水蒸気を使用することに注目した。特に、水を推進剤としたアークジェットを長時間作動をさせるために、アークジェット本体に水蒸気発生装置を組み込めるように改良を行った。
特に、本年度は、水冷式アークジェットスラスタを用いた場合、最大10秒程度の作動を確認できた。アノード輻射冷却式アークジェットスラスタを用いた場合では最大25秒間の作動を確認した。ガスジェネレータとアークジェットスラスタを組み合わせることで短時間ではあるが、宇宙空間における新たな水の利用方法として推進システムへの応用に成功した。作動後にスラスタの分解を行ったところ、スラスタの部品が破損していることが確認された。水蒸気の利用は電極には厳しく、今後、電極構造・材質の改善が必要である。

  • Research Products

    (11 results)

All 2017 2016 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 5 results) Presentation (5 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Research and Development of High-Efficiency and High-Performance Electric Rocket Engines for Future Space Missions at Osaka Institute of Technology2016

    • Author(s)
      Hirokazu Tahara, Ryota Fujita, Masato Tanaka, Kyoko Takada and Tomoyuki Ikeda
    • Journal Title

      5th Int. Conf. on Renewable Energy Research and Applications (ICRERA 2016)

      Volume: 1, ID20 Pages: 1-6

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Performance and Thermal Characteristics of Low-Power Arcjet Thrusters for Green Propellants2016

    • Author(s)
      Yuki Fukutome, Suguru Shiraki, Katsuya Shimogaito, Hirokazu Tahara, Kyoko Takada, Yuichiro Nogawa and Ai Momozawa
    • Journal Title

      The 2016 Asia-Pacific International Symposium on Aerospace Technology

      Volume: 1, R1-3 Pages: 1-6

    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Performance and Thermal Characteristics of Low-Power Arcjet Thrusters for Water Propellant2016

    • Author(s)
      Yuichiro Nogawa and Hirokazu Tahara
    • Journal Title

      The 2016 Asia-Pacific International Symposium on Aerospace Technology

      Volume: 1, R1-5 Pages: 1-6

    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Performance and Thermal Characteristics of Low-Power DC Arcjet Thrusters with Radiation-Cooled Anodes for Green Propellants2016

    • Author(s)
      Suguru Shiraki and Hirokazu Tahara
    • Journal Title

      AIAA Propulsion and Energy Forum and Exposition (Propulsion and Energy 2016)

      Volume: 1, AIAA-2016-4700 Pages: 1-10

    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Research and Development of Low-Power Arcjet thrusters with Green Propellants of HAN and Water2016

    • Author(s)
      Yuki Fukutome, Suguru Shiraki, Fumihiro Inoue, Katsuya Shimogaito, Takashi Nakanishi, Hirokazu Tahara, Kyoko Takada, Yuichiro Nogawa and Ai Momozawa
    • Journal Title

      Space Propulsion 2016

      Volume: 1, 3124903 Pages: 1-10

    • Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] グリーン推進剤を用いたアノード輻射冷却式低電力DCアークジェットスラスタの研究開発2017

    • Author(s)
      奥田和宜, 三村岳史, 下垣内勝也, 白木 優, 福留佑規, 田原弘一, 高田恭子, 桃沢 愛, 野川雄一郎, 中田大将
    • Organizer
      第57回航空原動機・宇宙推進講演会, 1A18
    • Place of Presentation
      沖縄県市町村自治会館(沖縄県沖縄市)
    • Year and Date
      2017-03-08 – 2017-03-11
  • [Presentation] 低毒性推進剤を用いた低電力DCアークジェットスラスタの性能特性2017

    • Author(s)
      三村岳史, 奥田和宜, 下垣内勝也, 高田恭子, 中田大将, 田原弘一, 桃沢 愛, 白木 優, 福留佑規, 野川雄一郎
    • Organizer
      平成28年度宇宙輸送シンポジウム, STEP-2016-001
    • Place of Presentation
      JAXA宇宙科学研究所(神奈川県相模原市)
    • Year and Date
      2017-01-19 – 2017-01-20
  • [Presentation] 低毒性推進剤を用いた低電力アノード輻射冷却式DCアークジェットスラスタの性能特性2016

    • Author(s)
      奥田和宜, 福留佑規, 白木 優, 下垣内勝也, 三村岳史, 田原弘一, 高田恭子, 桃沢 愛, 野川雄一郎
    • Organizer
      第53回日本航空宇宙学会 中部・関西支部合同秋期大会, A3
    • Place of Presentation
      名城大学 ナゴヤドーム前キャンパス(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2016-11-26 – 2016-11-26
  • [Presentation] 低毒性推進剤を用いたアノード輻射冷却式低電力DCアークジェットスラスタの性能特性2016

    • Author(s)
      下垣内勝也, 福留佑規, 白木 優, 奥田和宜, 三村岳史, 田原弘一, 高田恭子, 桃沢 愛, 野川雄一郎
    • Organizer
      第60回宇宙科学技術連合講演会, 3I16
    • Place of Presentation
      函館アリーナ(北海道函館市)
    • Year and Date
      2016-09-06 – 2016-09-09
  • [Presentation] 水推進剤直接利用型アークジェットスラスタ及びアークジェットスラスタ搭載小型衛星の研 究開発ステータス2016

    • Author(s)
      野川雄一郎, 田原弘一
    • Organizer
      第60回宇宙科学技術連合講演会, 3I17
    • Place of Presentation
      函館アリーナ(北海道函館市)
    • Year and Date
      2016-09-06 – 2016-09-09
  • [Remarks] 大阪工業大学 工学部 機械工学科 宇宙推進工学研究室

    • URL

      http://www.oit.ac.jp/med/~tahara/jp/index-j.html

URL: 

Published: 2018-01-16  

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