Поворотное управляющее сопло ракетного двигателя

 

Поворотное управляющее сопло ракетного двигателя содержит неподвижную и поворотную части и сферические опорные кольца с шарами в сепараторе между ними. Между неподвижной и поворотной частями через радиальные отверстия в сепараторе установлено не менее двух синхронизирующих механизмов, выполненных в виде телескопических стержней со сферическими опорами на концах. Телескопические стержни проходят через сферические шарниры и посредством их взаимодействуют с сепаратором, при этом центры сферических шарниров лежат на окружности, проходящей через центры всех шаров. Изобретение обеспечивает надежную работу сферического опорного узла на телах качения и позволяет уменьшить массу всего сопла. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при разработке поворотных управляющих сопел ракетных двигателей.

Известно поворотное управляющее сопло, установленное на эластичном опорном сферическом шарнире (см. Конструкции ракетных двигателей на твердом топливе. /Под общей редакцией чл.-корр. Российской академии наук, доктора технических наук, профессора Л. Н.Лаврова. М.: Машиностроение, 1993, рис. 329, стр. 154).

Недостатком данной конструкции является ограниченный температурный диапазон применения. При больших значениях отрицательных температур, а именно минус (40-50)^oС резко увеличивается модуль упругости эластичного шарнира, в результате чего увеличивается момент сопротивления повороту подвижной части сопла.

Известно устройство для отклонения и направления движения поворотного сопла реактивного двигателя (заявка Франции 2501786 от 17.09.1982, МКИ F 02 К 1/78, В 64 С 15/02), в котором между неподвижной и поворотной частями сопла установлены сферические опорные кольца с шарами в сепараторе (прототип).

Недостатком данной конструкции является отсутствие надежной синхронизации движения сепаратора с шарами относительно опорных сферических колец, что при вибрациях и отсутствии осевой нагрузки может привести к самопроизвольному повороту сепаратора на любой угол, в результате чего шары выйдут за пределы расчетной зоны контакта и произойдет заклинивание поворотной части сопла.

Другим существенным недостатком данной конструкции является то, что опорные сферические кольца, контактирующие с шарами, являясь тонкостенными конструкциями, не обладают высокой прочностью.

Технической задачей данного изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков и создание поворотного управляющего сопла на опорах качения с обеспечением высокой надежности работы.

Технический результат достигается тем, что поворотное управляющее сопло ракетного двигателя, содержащее неподвижную и поворотную части и сферические опорные кольца с шарами в сепараторе между ними, имеет установленные между неподвижной и поворотной частями через радиальные отверстия в сепараторе не менее чем два синхронизирующих механизма, выполненные в виде телескопических стержней со сферическими опорами на концах, телескопические стержни проходят через сферические шарниры и посредством их взаимодействуют с сепаратором, при этом центры сферических шарниров лежат на окружности, проходящей через центры шаров.

На фиг.1 изображен общий вид поворотного управляющего сопла, на фиг.2 - вид по стрелке А на сферические опорные кольца, на фиг.3 - выноска I (механизм синхронизации) в исходном положении, на фиг.4 - тот же механизм в отклоненном положении сопла.

Поворотное управляющее сопло состоит из неподвижного корпуса 1 и поворотной части 2, между которыми установлены сферические опорные кольца 3 и 4. Между этими кольцами в сепараторе 5 установлены шары 6.

Кинематическое перемещение сепаратора 5 при повороте сопла определяется радиусом расположения центра шаров, радиусом шаров и углом качания поворотной части сопла. Для того чтобы при наличии вибраций и при отсутствии осевых нагрузок сепаратор 5 не менял случайно своего исходного положения, между кольцами 3 и 4 в сепараторе 5 установлен механизм синхронизации в виде телескопических стержней 7 и 8, которые своими сферическими опорами на концах установлены на неподвижной части 1 и поворотной части 2 сопла соответственно. Телескопические стержни 7 и 8 проходят через центрирующий шарнир 9, закрепленный в сепараторе 5.

Для обеспечения минимального веса поворотного сопла в сферических опорных кольцах 3 и 4 напротив каждого шара установлены подпятники из твердого материала 10, 11, что позволяет опорные кольца делать из легких конструкционных материалов.

Работает поворотное управляющее сопло следующим образом.

При отклонении поворотной части 2 сопла рулевым приводом происходит перекатывание опорных шаров по сферическим поверхностям опорных подпятников 10 и 11 и происходит перемещение сепаратора 5 шарами 6.

Одновременно работает синхронизирующий механизм и происходит перемещение и поворот телескопического стержня 8. Сферическая опора телескопического стержня 7 остается на месте, поворачивается только стержень 7 от взаимодействия со стержнем 8.

При этом телескопический стержень 8 воздействует на центрирующий шарнир 9 и через него перемещает сепаратор 5. Параметры механизма синхронизации подбираются таким образом, что механизм практически не мешает перемещаться сепаратору 5 с шарами 6, но при наличии вибраций и отсутствии физического контакта между шарами 6 и опорными подпятниками 10 и 11 не позволяет сепаратору 5 с шарами 6 выйти за пределы расчетной зоны контакта.

Таким образом, предлагаемая конструкция поворотного сопла обеспечивает четкую и надежную работу сферического опорного узла качения, а также позволяет уменьшить массу всего сопла.

Формула изобретения

1. Поворотное управляющее сопло ракетного двигателя, содержащее неподвижную и поворотную части и сферические опорные кольца с шарами в сепараторе между ними, отличающееся тем, что в нем между неподвижной и поворотной частями через радиальные отверстия в сепараторе установлено не менее двух синхронизирующих механизмов, выполненных в виде телескопических стержней со сферическими опорами на концах, телескопические стержни проходят через сферические шарниры и посредством их взаимодействуют с сепаратором, при этом центры сферических шарниров лежат на окружности, проходящей через центры всех шаров.

2. Поворотное управляющее сопло по п. 1, отличающееся тем, что напротив каждого шара в опорных сферических кольцах установлены подпятники.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4