Способ изготовления сварно-паяной конструкции крупногабаритного сопла камеры жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к ракетной технике, к способу изготовления сопла камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя. Способ изготовления сварно-паяной конструкции крупногабаритного сопла камеры жидкостного ракетного двигателя, состоящего из соединенных между собой стальных внутренней и наружной оболочек с узлом коллектора, включающий изготовление оболочек из листовых заготовок, используя штамповку, сборку, сварку, фрезерование пазов, нанесение покрытия, пайку. Сопло изготавливается единым паяным блоком, при этом внутренняя оболочка изготавливается цельной, бесшовной, методом многопереходного ротационного выдавливания с дальнейшей калибровкой взрывом пакета, состоящего из внутренней и наружной оболочек с дальнейшим сохранением взаимоположения оболочек относительно друг друга. Технологический кольцевой шов при сварке частей наружной оболочки располагается в зоне приваривания подколлекторного кольца. Изобретение обеспечивает снижение трудоемкости, металлоемкости, себестоимости, повышение надежности сопла. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к ракетной технике, к способу изготовления сопла камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя.

Известен способ изготовления сварно-паяной конструкции крупногабаритной камеры жидкостного ракетного двигателя, включающий соединение между собой обечаек огневой стенки сопла, промежуточной части сопла и насадка, электронно-лучевой сваркой с последующей пайкой отдельных блоков и соединения их сваркой через стыковочные кольца и проставки (патент №2158666, МПК В23K 31/02; F02K 9/62).

Недостатком данного способа является высокая трудоемкость и металлоемкость.

Известен способ изготовления сопла камеры жидкостного ракетного двигателя больших тяг, включающий изготовление наружной и внутренней оболочек из листовой заготовки гибкой и сваркой из отдельных панелей с последующей пайкой отдельных блоков и соединением их сваркой (Ф.А.Жаренков и др. «Ракетные двигатели». Ленинградская военная инженерная Краснознаменная Академия имени А.Ф.Можайского, Ленинград, 1971, стр.94-98).

Недостатком данного способа является высокая трудоемкость, металлоемкость и себестоимость данного способа.

Известен способ изготовления сопла камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя (сопла), включающий изготовление частей внутренней и внешней оболочек из листовых заготовок штамповкой, сварку, двустороннюю токарную обработку внутренней оболочки, фрезерование пазов, соединение частей внутренней и внешней оболочек в блоки, подгонку и пайку, после чего из отдельных блоков сваркой получают сопло (Гахун Г.Г. и др. «Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей», М., Машиностроение, 1989 г., стр.108-118).

Недостатком данного способа является низкая технологичность, высокая металлоемкость, трудоемкость и себестоимость, трудности обеспечения выполнения точных конструкторских параметров оболочек для гарантии надежной работы сопла.

Технической задачей данного способа является повышение технологичности, снижение металлоемкости, себестоимости, трудоемкости, получение точных конструкторских параметров внутренней и внешней оболочек и сопла в целом.

Данная задача решается с помощью способа изготовления крупногабаритного сопла камеры жидкостного ракетного двигателя, состоящего из соединенных между собой стальных внутренней и наружной оболочек с подколлекторным кольцом и коллектором, включающий изготовление оболочек из листовых заготовок, используя штамповку, сборку, сварку, фрезерование пазов, нанесение покрытия, пайку. Сопло изготавливают единым паяным блоком. Наружную оболочку изготавливают из двух частей штамповкой сварных конических заготовок, после чего части оболочки сваривают технологическим кольцевым швом. При сварке частей наружной оболочки технологический кольцевой шов располагается в зоне приварки подколлекторного кольца. Изготовление внутренней бесшовной оболочки осуществляется из листовой заготовки методом многопереходного ротационного выдавливания с последующей калибровкой взрывом пакета, состоящего из внутренней и наружной оболочек с фиксацией для сохранения углового взаимоположения оболочек относительно друг друга. После сварки подколлекторного кольца с коллектором с наружной оболочкой осуществляют сборку сопла, сохраняя угловое взаимоположение оболочек относительно друг друга, зафиксированное после штамповки взрывом, после чего осуществляют пайку сопла.

Способ пояснен чертежами.

На фиг.1 изображено сопло в разрезе, на фиг.2 - технологическая схема способа.

Сопло состоит из наружной 1 и внутренней 2 оболочек. Внутренняя оболочка 2 изготавливается бесшовной из листовой заготовки методом многопереходного ротационного выдавливания. Наружную оболочку изготавливают из двух частей 3 и 4. Каждую часть изготавливают из конусной заготовки, полученной из отдельных элементов сваркой продольными швами. После чего верхнюю и нижнюю части сваривают технологическим кольцевым швом, который расположен в зоне подколлекторного кольца 5. Затем производят калибровку пакета, состоящего из внутренней и внешней оболочек калибровкой взрывом. После калибровки взрывом на оболочках делают отметку об угловом взаимоположении их относительно друг друга. Разъединяют пакет оболочек и осуществляют дальнейшую обработку. Наружную оболочку разрезают и приваривают подколлекторное кольцо 5 с коллектором. На наружной стороне внутренней оболочки фрезеруют пазы, наносят покрытие, припой. Затем собирают сопло с сохранением углового взаимоположения оболочек относительно друг друга и осуществляют пайку.

Пример осуществления способа.

При изготовлении сопла камеры жидкостного ракетного двигателя с габаритами: диаметр среза - 1500 мм, малый диаметр - 500 мм, высота - 1600 мм.

Способом многопереходной ротационной вытяжки изготавливается внутренняя бесшовная оболочка из заготовки: широкоформатный лист 12Х18Н10Т-Ш 1900×1800×12 мм. Толщина готовой оболочки 3,5±^0,2 мм. Оболочка подвергается ультразвуковому контролю на отсутствие внутренних дефектов. Наружную оболочку изготавливают из двух частей штамповкой из сварных конических заготовок, материал 06Х15Н6МВФБ-Ш толщина 0,8 мм. Обе части наружной оболочки сваривают технологическим кольцевым швом для обеспечения калибровки пакета оболочек взрывом. Существенно, что технологический кольцевой шов располагают в зоне будущего расположения узла коллектора. Далее пакет, состоящий из внутренней и наружных оболочек, калибруют взрывом в бассейне с водой в специальной матрице. Калибровка пакета взрывом обеспечивает точность профиля сопла и зазор под пайку между оболочками <0,3 мм. Взаимное угловое положение внутренней и наружной оболочек после калибровки взрывом сохраняется на всем протяжении технологического процесса. Дальнейшая обработка внутренней и наружной оболочек идет раздельно. На внутренней оболочке фрезеруются пазы. Толщина оставшейся огневой стенки составляет мм. Наружная оболочка разрезается и подгоняется по диаметрам под кольца:

кольцо жесткости на срезе сопла, узел подколлекторного кольца. Зона наружной оболочки с технологическим сварным швом удаляется. После подгонки обе части наружной оболочки свариваются с кольцами. Сварные швы прокатываются и контролируются рентгеном. Внутренняя и наружные оболочки подвергаются гальванической обработке, на внутреннюю оболочку наносится ленточный высокотемпературный припой, и обе оболочки собираются, сохраняя угловое взаимоположение оболочек относительно друг друга. Производится герметизирующая сварка заключительных сварных швов. Собранное сопло паяется в печи вакуумно-компрессорной с избыточным давлением и вакуумированием внутренней полости сопла. После пайки и соответствующих гидро- и пневмоиспытаний сопло готово для дальнейшей сборки с узлами камеры.

Данный способ позволяет изготавливать односекционное сопло, обладающее высокой технологичностью, повысить надежность за счет значительного сокращения продольных и кольцевых швов и получения точных конструкторских параметров оболочек, снизить трудоемкость, себестоимость, энергоемкость, металлоемкость за счет исключения колец для стыковки паяных блоков.

1. Способ изготовления сварно-паяной конструкции крупногабаритного сопла камеры жидкостного ракетного двигателя, состоящего из соединенных между собой стальных внутренней и наружной оболочек с подколлекторным кольцом с коллектором, включающий изготовление оболочек из листовых заготовок, используя штамповку, сборку, сварку, фрезерование пазов, нанесение покрытия, пайку, отличающийся тем, что сопло изготавливается единым паяным блоком, при этом внутренняя оболочка изготавливается цельной, бесшовной, методом многопереходного ротационного выдавливания, после чего производится калибровка взрывом пакета, состоящего из внутренней и наружной оболочек с дальнейшим сохранением углового взаимоположения оболочек относительно друг друга при последующей их обработке.

2. Способ изготовления сварно-паяной конструкции крупногабаритного сопла камеры жидкостного ракетного двигателя по п.1, отличающийся тем, что технологический кольцевой шов при сварке частей наружной оболочки располагается в зоне приварки подколлекторного кольца.