Корпус твердотопливного ракетного двигателя из композиционных материалов типа "кокон"

Изобретение относится к области изготовления оболочек из композиционных материалов и может найти применение в конструкциях корпусов ракетных двигателей твердого топлива, выполненных из полимерных композиционных материалов. Корпус твердотопливного ракетного двигателя из композиционных материалов содержит силовую оболочку в виде кокона, выполненного методом непрерывной намотки, намотанную оболочку второго кокона и плоские кабели бортовой кабельной сети, вмотанные в межкоконное пространство. Оболочка второго кокона выполнена в поперечном сечении так, что у двух взаимнопротивоположных секторов с углом раствора α не более 135° в каждом радиус кривизны больше, чем радиус кривизны двух других взаимно противоположных секторов на величину толщины кабеля. Плоские кабели бортовой кабельной сети сгруппированы на поверхности силовой оболочки внутри секторов с большим радиусом. Изобретение позволяет обеспечить безударный выход ракеты из пускового стакана при сохранении свободного внутреннего объема и массы твердого ракетного топлива. 2 ил.

 

Изобретение относится к области изготовления оболочек из композиционных материалов и может найти применение в конструкциях корпусов ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ), выполненных из полимерных композиционных материалов (ПКМ) и различных емкостей, силовая оболочка которых изготовлена из композиционных материалов.

Известна конструкция РДТТ, содержащая корпус из композиционных материалов, сопловой блок и бортовую кабельную сеть (БКС), размещенную на наружной поверхности корпуса и защищаемую от внешних тепловых нагрузок защитным коробом (Пяткин В.А. Генеральный конструктор В.П.Макеев. Челябинск: ОАО Южно-Уральское книжное издательство, 2004. С.122). Недостатком этой конструкции является увеличение массы и габаритов корпуса РДТТ за счет введения защитного короба с элементами крепления на корпусе, размещения герметичных «вводов-выводов» кабелей в отсеках изделия. Кроме того, наружное расположение кабелей БКС приводит к необходимости разработки специальных мероприятий по исключению возможности их повреждения в процессе сборки и эксплуатации изделия.

Данный недостаток устраняется за счет размещения кабелей БКС внутри стенки корпуса из ПКМ.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому корпусу РДТТ из ПКМ является корпус ракеты из органопластика по патенту RU №2230925, в котором кабели проложены внутри стенки корпуса, изготовленного методом намотки волокон.

Существенный недостаток описанной конструкции заключается в том, что в случае жесткого ограничения по внешним обводам корпуса, кабели БКС увеличивают диаметры корпуса на величину, равную удвоенной толщине кабеля, что приводит к необходимости уменьшения внутреннего диаметра корпуса и соответственно потере массы твердого ракетного топлива (ТРТ). Попытка сохранения массы ТРТ за счет сохранения внутреннего диаметра корпуса приводит к невыполнению зон ограничения по внешним наружным обводам и, как следствие, к уменьшению зазоров между поверхностью корпуса ракеты и пускового стакана (ПС). При воздействии боковых усилий на поверхность корпуса в момент выхода ракеты из ПС уменьшение зазоров между поверхностью корпуса ракеты и ПС (в плоскости выхода ракеты из ПС) может привести к тому, что безударный выход ракеты из ПС может быть не обеспечен.

Технической задачей настоящего изобретения является создание такой конструкции корпуса РДТТ, которая позволила бы обеспечить безударный выход ракеты из ПС при неизменном сохранении свободного внутреннего объема и массы ТРТ.

Технический результат достигается тем, что в корпусе твердотопливного ракетного двигателя из композиционных материалов, содержащем силовую оболочку в виде кокона, выполненного методом непрерывной намотки, намотанную оболочку второго кокона и плоские кабели бортовой кабельной сети, вмотанные в межкоконное пространство, оболочка второго кокона выполнена в поперечном сечении А-А так, что у двух взаимно противоположных секторов, расположенных по базам стабилизации I-III, с углом раствора α не более 135° в каждом радиус кривизны R₂ больше, чем радиус кривизны R₁ двух других взаимно противоположных секторов, расположенных по базам стабилизации II-IV, на величину толщины кабеля, а плоские кабели бортовой кабельной сети сгруппированы на поверхности силовой оболочки внутри секторов, расположенных по базам стабилизации II-IV, где радиус кривизны оболочки второго кокона R₂ больше.

На фиг.1 показано продольное сечение корпуса.

На фиг.2 - поперечное сечение А-А корпуса.

Корпус из композиционного материала состоит из силовой оболочки в виде кокона 1, выполненного методом непрерывной намотки, из оболочки второго кокона 2, намотанного на силовую оболочку. В межкоконном пространстве размещены кабели БКС 3, сгруппированные по окружности внутри двух взаимно противоположных секторов.

Работа корпуса РДТТ типа «кокон» заключается в следующем. При старте в момент выхода из ПС корпус ракеты испытывает комплексное воздействие нагрузок, в том числе боковые нагрузки. Группировка кабелей БКС по окружности в двух взаимно противоположных секторах позволяет уменьшить наружный диаметр корпуса в секторах, где группировка кабелей отсутствует, тем самым, обеспечивая в этих секторах требуемый зазор между наружной поверхностью корпуса и пусковым стаканом. Учитывая, что боковые нагрузки в момент старта ракеты действуют на корпус лишь в одной плоскости, для обеспечения безударного выхода ракеты из пускового стакана достаточно обеспечить требуемый зазор между наружной поверхностью корпуса и пусковым стаканом в плоскости воздействия нагрузок, что достигается за счет группировки кабелей в секторах, где воздействие боковых нагрузок отсутствует. При этом внутренний свободный объем корпуса и масса твердого ракетного топлива остаются неизменными, а в секторах, где группировка кабелей БКС отсутствует, обеспечивается требуемый зазор между поверхностью корпуса ракеты и ПС.

Таким образом, новое техническое решение при реализации в корпусах РДТТ из композиционных материалов типа «кокон» в составе ракет позволяет решить поставленную задачу и достичь новых технических результатов в обеспечении безударного выхода ракеты из ПС при сохранении внутреннего свободного объема и массы ТРТ.

Корпус твердотопливного ракетного двигателя из композиционных материалов, содержащий силовую оболочку в виде кокона, выполненного методом непрерывной намотки, намотанную оболочку второго кокона и плоские кабели бортовой кабельной сети, вмотанные в межкоконное пространство, отличающийся тем, что оболочка второго кокона выполнена в поперечном сечении так, что у двух взаимно противоположных секторов с углом раствора α не более 135° в каждом радиус кривизны больше, чем радиус кривизны двух других взаимно противоположных секторов на величину толщины кабеля, а плоские кабели бортовой кабельной сети сгруппированы на поверхности силовой оболочки внутри секторов с большим радиусом.