Способ изготовления внутреннего теплозащитного покрытия корпуса ракетного двигателя



Способ изготовления внутреннего теплозащитного покрытия корпуса ракетного двигателя
Способ изготовления внутреннего теплозащитного покрытия корпуса ракетного двигателя

 


Владельцы патента RU 2492340:

Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" (RU)

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при изготовлении внутреннего теплозащитного покрытия корпусов ракетных двигателей. При изготовлении внутреннего теплозащитного покрытия корпуса ракетного двигателя укладывают послойно на жесткую оправку слои невулканизованной резины на основе синтетических каучуков до получения пакета требуемой толщины и вулканизируют полученный пакет. Производят шероховку и обезжиривание поверхности пакета вулканизованной резины. На обработанную поверхность наносят раствор, полученный смешением этилацетата, бензина и резины, массой 0,2-0,25 от общей массы раствора. Выдерживают при комнатной температуре до образования конфекционной липкости нанесенного раствора. Укладывают дополнительные слои невулканизованной резины с последующей вулканизацией в составе корпуса ракетного двигателя. Изобретение позволяет повысить качество изготовления теплозащитного покрытия ракетного двигателя твердого топлива. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при изготовлении внутреннего теплозащитного покрытия (ТЗП) корпусов ракетных двигателей (РД), например, на твердом топливе (РДТТ).

В настоящее время изготовление внутреннего ТЗП корпуса РДТТ, с силовой оболочкой из композиционных материалов (см., Л.Н.. Лавров и др. "Конструкция ракетных двигателей на твердом топливе", Москва, "Машиностроение", 1993 г. с.63-64), осуществляют в два этапа: на первом этапе послойно укладывают на жесткую оправку слои невулканизованной резины до получения пакета требуемой толщины и проводят вулканизацию полученного пакета для придания ему монолитности и жесткости, а на втором этапе устанавливают полученный пакет на вымываемую песчаную оправку (см. например, патент РФ №2266201), наносят клеевой состав на пакет и производят укладку на него дополнительных слоев невулканизованной резины, с последующей вулканизацией в составе корпуса ракетного двигателя в процессе полимеризации его силовой оболочки.

Дополнительные слои невулканизованной резины являются составляющей внутреннего ТЗП корпуса, формирующей герметизирующий слой корпуса и подложку, обеспечивающую более прочное скрепление с ней композиционного материала силовой оболочки при его намотке, по сравнению с намоткой непосредственно на слой вулканизованной резины.

Известен способ изготовления внутреннего ТЗП крупногабаритных изделий из композиционных материалов, включающий послойную укладку на жесткую оправку слоев невулканизованной резины до получения пакета требуемой толщины и вулканизацию полученного пакета в гидроклаве (см., например, И.М. Буланов, В.В. Воробей. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов. - М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998 г. - стр.413, 418, 434-438).

В этом способе применяются эластичные резины на основе этиленпропиленовых и этиленпропилендиеновых каучуков.

Известен также способ изготовления внутреннего теплозащитного покрытия корпуса ракетного двигателя, включающий послойную укладку на жесткую оправку слоев невулканизованной резины до получения пакета требуемой толщины и вулканизацию полученного пакета (патент РФ №2415289), являющийся ближайшим аналогом.

Известный способ хорошо себя зарекомендовал в качестве первого этапа изготовления внутреннего ТЗП высокодеформативного органопластикового корпуса РДТТ, в том числе и при применении современных резин на основе синтетических каучуков, марок СКЭП и СКЭПТ, обладающих повышенной теплостойкостью.

Однако, при автономных испытаниях органопластикового корпуса РДТТ нового поколения, работающего при повышенных температуре и давлении, в котором внутреннее ТЗП было изготовлено из резины на основе синтетических каучуков нанесением клеевого состава на поверхность полученного известным способом пакета вулканизованной резины и укладкой на него дополнительных слоев невулканизованной резины для формирования герметизирующего слоя, выявлено наличие единичных расслоений по границе пакета с дополнительными слоями.

Выяснено, что расслоения образуются из-за недостаточной прочности скрепления поверхности невулканизованной резины с поверхностью вулканизованной резины при применении для склеивания широко используемых в известных способах клеевых композиций на основе хлорсульфированного полиэтилена, например, клеевой композиции марки 51-К 45 (ТУ 38 1051955-90), разработанной ВНИЭМИ.

Таким образом, известный способ не обеспечивает при изготовлении внутреннего ТЗП корпуса требуемую прочность скрепления пакета вулканизованной резины с дополнительными слоями из невулканизованной резины, особенно при применении резин на основе синтетических каучуков, что приводит к снижению качества изготовления ТЗП.

Низкое качество изготовления ТЗП недопустимо для корпусов РДТТ, являющихся особо ответственными изделиями, работающими в напряженных условиях.

Установлено, что необходима разработка новой технологии, обеспечивающей повышение прочности скрепления между собой резин на основе синтетических каучуков, которые являются трудно склеиваемыми, а особенно плохо склеиваются между собой вулканизованная резина с невулканизованной (сырой).

Технической задачей данного изобретения является повышение качества изготовления внутреннего теплозащитного покрытия корпуса ракетного двигателя, сформированного из слоев резины на основе синтетических каучуков, при обеспечении требуемой технологичности.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления внутреннего теплозащитного покрытия корпуса ракетного двигателя, включающем послойную укладку на жесткую оправку слоев невулканизованной резины на основе синтетических каучуков до получения пакета требуемой толщины, вулканизацию полученного пакета и укладку на него дополнительных слоев невулканизованной резины, с последующей вулканизацией в составе корпуса ракетного двигателя, перед укладкой дополнительных слоев невулканизованной резины производят шероховку и обезжиривание поверхности пакета вулканизованной резины и на обработанную поверхность наносят раствор, полученный смешением этилацетата, бензина и резины, массой 0,2-0,25 от общей массы раствора, выдерживают при комнатной температуре до образования конфекционной липкости нанесенного раствора, после чего осуществляют укладку дополнительных слоев невулканизованной резины.

Поверхность первого из укладываемых дополнительных слоев невулканизованной резины подвергают той же обработке, что и поверхность пакета вулканизованной резины.

Нанесение раствора предлагаемого состава, вместо клея, на поверхность пакета вулканизованной резины позволяет повысить прочность ее сцепления с невулканизованной резиной.

Применение для приготовления раствора смеси этилацетата и бензина, при соотношении один к одному, в качестве растворителя, как показали эксперименты, является предпочтительным по сравнению с другими растворителями.

Перемешивание раствора до получения однородного состояния, нанесение полученного раствора на скрепляемые поверхности резин и выдержка при комнатной температуре до достижения раствором конфекционной липкости позволяет оптимально подготовить поверхности для обеспечения наилучшего их скрепления между собой.

Лабораторно-экспериментальные исследования подтвердили высокую эффективность предложенной технологии для скрепления склеивания между собой вулканизованной и невулканизованной резин на основе синтетических каучуков, при этом показатели прочности при отрыве и сдвиге существенно превышают аналогичные показатели известной технологии, в которой для скрепления резин используется клеевой состав.

Эмпирически установлено, что необходимая величина прочности сцепления резин достигается при использовании раствора, в котором содержание применяемой резины составляет 20-25 весовых процентов от общего веса раствора.

Повышение прочности сцепления вулканизованной и невулканизованной резин обеспечивается за счет поверхностного внедрения в них раствора, нагретого при вулканизации, при этом образуется резиновый массив, имеющий монолитную, без клеевой границы, структуру, что подтверждено при препарировании образцов изготовленного внутреннего теплозащитного покрытия.

Проведение обработки поверхности первого из укладываемых дополнительных слоев невулканизованной резины, аналогичной обработке поверхности пакета вулканизованной резины, позволяет дополнительно повысить прочность сцепления резин и может быть особенно целесообразным при использовании для пакета ТЗП и герметизирующего слоя резин на основе синтетических каучуков разных марок.

Сущность способа поясняется рисунками.

На фиг.1 показана схема изготовления пакета ТЗП.

На фиг.2 показана схема изготовления внутреннего ТЗП корпуса.

Способ изготовления внутреннего ТЗП корпуса РДТТ заключается в следующем.

Размечают по шаблонам и вырезают из невулканизованной (сырой) резины на основе синтетических каучуков, марки СКЭПТ, необходимое количество заготовок 1 требуемых размеров для формирования пакета 2 заданной толщины и необходимое количество заготовок 3 требуемых размеров для формирования заданной толщины укладываемого на пакет 2 дополнительного слоя 4.

На жесткую металлическую оправку 5 наносят послойно пакет 2, состоящий из заготовок 1 невулканизованной резины.

При этом перед выкладкой поверхности заготовок 1 освежаются бензином.

Устанавливают фланец 6 и помещают оправку 5 в гидроклав (на фиг. не показан), ставят крышку 7, герметизируют гидроклав.

Проводят вулканизацию в гидроклаве выложенного таким образом пакета 2 для придания ему монолитности и жесткости.

После вулканизации извлекают оправку 5 с пакетом 2 из гидроклава, снимают с оправки 5 пакет 2 и, устанавливают его на жесткую песчаную оправку 8, наружный профиль которой идентичен внутреннему профилю ТЗП силовой оболочки корпуса.

Подвергают наружную поверхность пакета 2 механизированной шероховке и обезжиривают поверхность нефрасом с последующей выдержкой в течение 15-30 минут.

Приготавливают раствор применяемой невулканизованной резины в смеси этилацетата и бензина, при их соотношении один к одному, следующим образом: берут навеску резины, массой 20-25 граммов, разрезают на квадраты (15×15) мм, заливают смесью этилацетата и бензина в количестве 75-80 граммов и производят регулярное перемешивание до получения однородного раствора.

На наружную обезжиренную поверхность пакета 2 наносят слой 9 полученного раствора и выдерживают, при комнатной температуре (18-25°C) до достижения конфекционной липкости.

Выкладывают на наружную поверхность пакета 2 необходимое количество заготовок 3 невулканизованной резины до получения требуемой толщины дополнительного слоя 4.

При этом перед выкладкой поверхности заготовок 3 освежаются бензином.

Изготовляют силовую оболочку 10 корпуса, производя намотку полимерно-композиционного материала на дополнительный слой 4, и проводят вулканизацию резины в процессе полимеризации силовой оболочки 10 корпуса ракетного двигателя.

После охлаждения вымывают песчаную оправку 8 и производят ультразвуковой контроль качества изготовления внутреннего ТЗП на предмет наличия расслоений и трещин.

Применение изобретения позволяет повысить качество изготовления внутреннего теплозащитного покрытия корпуса РДТТ, сформированного из резины на основе синтетических каучуков, при обеспечении требуемой технологичности.

1. Способ изготовления внутреннего теплозащитного покрытия корпуса ракетного двигателя, включающий послойную укладку на жесткую оправку слоев невулканизованной резины на основе синтетических каучуков до получения пакета требуемой толщины, вулканизацию полученного пакета и укладку на него дополнительных слоев невулканизованной резины с последующей вулканизацией в составе корпуса ракетного двигателя, отличающийся тем, что перед укладкой дополнительных слоев невулканизованной резины производят шероховку и обезжиривание поверхности пакета вулканизованной резины и на обработанную поверхность наносят раствор, полученный смешением этилацетата, бензина и резины, массой 0,2-0,25 от общей массы раствора, выдерживают при комнатной температуре до образования конфекционной липкости нанесенного раствора, после чего осуществляют укладку дополнительных слоев невулканизованной резины.

2. Способ изготовления внутреннего теплозащитного покрытия корпуса ракетного двигателя по п.1, отличающийся тем, что поверхность первого из укладываемых дополнительных слоев невулканизованной резины подвергают той же обработке, что и поверхность пакета вулканизованной резины.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области ракетной техники, в частности к способам непрерывного контроля над состоянием конструкции корпуса ракетного двигателя, выполненного из полимерного композитного материала.

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при изготовлении корпусов ракетных двигателей твердого топлива из композиционного материала.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании корпуса ракетного двигателя твердого топлива (РДТТ) малого удлинения и заряда скрепленного, содержащего данный корпус.

Изобретение относится к технологии изготовления теплозащитных покрытий (ТЗП) поверхностей, подвергающихся воздействию высоких температур и скоростных потоков, и может быть использовано для изготовления ТЗП металлических корпусов РДТТ и вдвинутых в камеру сгорания металлических корпусов сопел РДТТ.

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при разработке корпусов ракетных двигателей твердого топлива ракет и реактивных снарядов, в том числе снарядов систем залпового огня.

Изобретение относится к области ракетных или реактивных двигательных установок. .

Изобретение относится к машиностроению, а именно к снаряженным корпусам ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ), и может быть использовано при создании твердотопливных двигателей ракет.

Изобретение относится к области ракетной техники, преимущественно к таким системам, как неуправляемые авиационные ракеты, реактивные системы залпового огня и стартовые ступени зенитных управляемых ракет.

Изобретение относится к технологии изготовления внутреннего теплозащитного покрытия корпусов ракетных двигателей. .

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании корпуса ракетного двигателя твердого топлива системы аварийного спасения космического корабля и ракетного двигателя, содержащего данный корпус.
Предлагаемый способ относится к ракетной технике и предназначен для подготовки внутренней поверхности корпуса твердотопливного ракетного двигателя перед заливкой в корпус смесевого топлива. При подготовке внутренней поверхности корпуса перед заливкой смесевого топлива наносят на внутреннюю поверхность корпуса двигателя теплозащитное покрытие, выполненное с защитно-крепящим слоем, состоящим из герметизирующего слоя резины и слоя объемной эластичной ткани с развитой поверхностью. Непосредственно перед заливкой в корпус смесевого топлива удаляют объемную ткань с развитой поверхностью защитно-крепящего слоя. Изобретение позволяет упростить подготовку корпуса двигателя перед заливкой в него смесевого топлива без снижения прочности скрепления топлива с корпусом, а также уменьшить пассивную массу двигателя.

Корпус твердотопливного ракетного двигателя из композиционного материала содержит силовую цельномотанную оболочку типа «кокон» и оболочку второго кокона. Между наружной поверхностью днища силовой оболочки в зоне экватора и оболочкой второго кокона установлен кольцевой эластичный клин. В эластичном клине с торца выполнена кольцевая щель, внутренняя поверхность которой покрыта эластичной тканью, а внутри щели проложена фторопластовая пленка. Изобретение позволяет повысить надежность корпуса ракетного двигателя за счет исключения расслоения по контактным поверхностям эластичного клина. 3 ил.

При изготовлении корпуса ракетного двигателя из полимерных композиционных материалов наматывают силовую оболочку в виде кокона спирально-кольцевой намоткой из жгутов арамидных волокон, а перед задним удаляемым днищем на цилиндрической части нарезают резьбу для соединения с сопловым блоком двигателя. Намотку кокона завершают двойным спиральным слоем наружным диаметром, превышающим внутренний диаметр резьбы и не превышающим средний диаметр резьбы. В зоне нарезаемой впоследствии резьбы в арамидных волокнах проминают винтовую канавку с шагом, равным 1,4-1,6 шага резьбы кокона намоткой с максимальной силой натяжения сухого, предварительно скрученного, стекложгута диаметром сечения, превышающим четверть шага его намотки и не превышающим половину шага. Затем поверх сухого стекложгута наматывают сплошные слои пропитанного стекложгута с шагом, равным шагу резьбы, до наружного диаметра, превышающего наружный диаметр резьбы, причем намотку стекложгутов осуществляют с направлением, совпадающим с направлением резьбы кокона. Другое изобретение группы относится к корпусу ракетного двигателя из полимерных композиционных материалов. Корпус содержит силовую оболочку в виде кокона без заднего днища, выполненного спирально-кольцевой намоткой из арамидных жгутов, пропитанных эпоксидным связующим, и сопловой блок, скрепленный с силовой оболочкой резьбовым соединением. Наружный арамидный слой кокона выполнен двойным спиральным. Витки резьбы кокона выполнены преимущественно из непрерывных, пропитанных эпоксидным связующим, стекловолокон, снабженных в зоне над внутренним диаметром резьбы расположенными в различных направлениях отрезками волокон арамида и стекловолокон, образованными проминанием не совпадающих с шагом резьбы канавок в арамидном слое намотанным стекложгутом с последующей нарезкой резьбы с частичным перерезанием этих волокон. Резьбовое соединение зафиксировано эластичным клеем, армированным ворсами арамидных волокон, образованными при упомянутом их перерезании. Группа изобретений позволяет повысить технологичность изготовления корпуса ракетного двигателя. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к бессопловым ракетным двигателям твердого топлива. Ракетный двигатель содержит корпус и ракетное топливо. Прочность корпуса на разрыв от внутреннего давления в каждом конкретном поперечном сечении соответствует максимальному внутреннему давлению в этом сечении, причем в передней части корпуса она максимальна, а в районе заднего среза постепенно уменьшается. Изобретение позволяет снизить массу ракетного двигателя.

Изобретение относится к области ракетостроения и может быть использовано при изготовлении корпусов ракетных двигателей, в частности при нанесении теплозащитного покрытия на внутреннюю поверхность корпусов ракетных двигателей. Оправка для нанесения эластичного покрытия на внутреннюю поверхность корпуса включает центральную жесткую часть, эластичную технологическую оболочку и систему подачи рабочей среды. Центральная жесткая часть оправки выполнена с продольными ребрами жесткости с закрепленными на них формообразующими элементами - профилями и сменными накладками, образуя изолированные камеры, связанные с системой подачи рабочей среды. Периметры поперечного сечения центральной жесткой части оправки и эластичной технологической оболочки соответствуют внутреннему периметру поперечного сечения корпуса по всей его длине. Вдоль формообразующих элементов - профилей и сменных накладок - выполнены отверстия. Изобретение позволяет повысить технологичность и надежность покрытия. 4 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении оболочек корпусов из композиционных материалов, требующих по условиям эксплуатации нанесения на поверхность оболочек влагозащитных покрытий с антистатическими свойствами. Для защиты от влаги корпуса из композиционного материала на него наносят наружное влагозащитное покрытие с антистатическими свойствами. Влагозащитное покрытие формируют из 2-х слоев эмали на основе хлорсульфированного полиэтилена с добавкой комбинированного протекторного наполнителя в количестве 30 мас.ч. на 100 мас.ч. эмали. В качестве комбинированного протекторного наполнителя используют ультрадисперсный цинк пластинчатой и сферической формы при соотношении 1:1. Затем наносят 1-2 слоя эмали на основе хлорсульфированного полиэтилена с токопроводящим наполнителем, например эмали марки ХП-5237. Изобретение позволяет повысить надежность влагозащитного покрытия с антистатическими свойствами за счет снижения трещинообразования. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам нанесения эластичного покрытия, например теплозащитного, на внутреннюю поверхность корпуса. При нанесении эластичного покрытия на внутреннюю поверхность корпуса, изготавливают эластичную оболочку на оправке и проводят вакуумирование полости между оболочкой и поверхностью оправки, причем площадь поверхности оправки соответствует площади внутренней поверхности корпуса. Подготавливают наружную поверхность оболочки к вклейке, устанавливают ее внутрь корпуса и вакуумируют полость между внутренней поверхностью корпуса и эластичной оболочкой. Одновременно с вакуумированием создают давление в полости между поверхностью оправки и оболочкой. Изобретение позволяет повысить качество покрытия по всей площади внутренней поверхности корпуса. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к изготовлению теплозащитных покрытий камер сгорания ракетных двигателей твердого топлива, имеющих металлические фланцы. При образовании теплозащитного покрытия формируют на оправках теплозащитное покрытие, соединяют с ним металлический фланец и осуществляют вулканизацию. В подфланцевой зоне после нанесения второго и перед нанесением двух последних слоев теплозащитного материала на его поверхности равномерно размещают продольные и поперечные сегменты предварительно «натренированной» идентично кривизне фланца нитиноловой проволоки диаметром 0,2-0,3 мм. Затем выкладывают другие слои теплозащитного покрытия с последующей вулканизацией образованного пакета. Изобретение позволяет повысить надежность теплозащитного покрытия. 2 ил.

Корпус ракетного двигателя содержит силовую оболочку, облицованную теплозащитным покрытием с раскрепляющими эластичными манжетами. В месте соединения манжеты и теплозащитного покрытия выполнена кольцевая полость, образованная разнесенными эквидистантно кольцевыми поясками, сопряженными со стороны внешних кромок по дуге и снабженными со стороны внутренних кромок коническими участками. В кольцевой полости расположены скрепленные между собой слои упругоэластичного тканого материала, эквидистантно повторяющие противолежащую часть поверхности полости. Слои тканого материала выполнены переменной, нарастающей от внутреннего к наружному, поперечной длины, в основном с конгруэнтным расположением обращенных друг к другу поверхностей соседних слоев или частей одного слоя. Наружный слой тканого материала скреплен по наружной поверхности с манжетой и теплозащитным покрытием. В другом варианте корпуса дополнительный слой упругоэластичного материала расположен в массиве материалов манжеты и теплозащитного покрытия. При изготовлении корпуса ракетного двигателя на форме выкладывают из листового материала манжету и, вне манжеты, частично, теплозащитное покрытие. Собирают продольный пакет из лент упругоэластичного тканого материала с последовательно увеличивающейся шириной по толщине пакета. С широкой стороны пакета укладывают ленту из резиноподобного материала. Подпрессовывают пакет при повышенной температуре до внедрения резиноподобного материала в структуру прилегающей ткани. Пакет укладывают на форме по окружности границы манжеты слоем резиноподобного материала к форме и сшивают между собой торцевые части слоев пакета. Затем перегибают половину пакета от большего радиуса к меньшему до соприкосновения двух половин между собой и выкладывают оставшиеся части теплозащитного покрытия. Вулканизируют теплозащитное покрытие с манжетой и наматывают силовую оболочку из полимерного композитного материала. В другом варианте способа изготовления корпуса с широкой стороны пакета из лент тканого материала дополнительно укладывают набор лент из тканого и резиноподобного материалов, последним наружу. Группа изобретений позволяет повысить надежность ракетного двигателя твердого топлива за счет равномерного распределения напряжений в соединении манжеты с теплозащитным покрытием. 4 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях корпусов ракетных двигателей твердого топлива из композиционных материалов. Корпус ракетного двигателя содержит силовую оболочку с фланцами, расположенными в полюсных отверстиях днищ, облицованную изнутри теплозащитным покрытием из резиноподобного материала с кольцами в своих торцевых частях у центральных отверстий фланцев. Со стороны внутренней поверхности, по меньшей мере, в одном фланце выполнены расположенные по соосной фланцу окружности ряд глухих резьбовых отверстий, а в кольце, соосные с отверстиями фланца, сквозные отверстия с зенковочными поверхностями с внутренней стороны. В отверстиях расположены винты, ввернутые во фланец без выступания за поверхность кольца и закрытые материалом теплозащитного покрытия. Отверстия в кольце выполнены диаметром, позволяющим смещаться винтам относительно оси отверстия при различных тепловых деформациях фланца и кольца. Кольцо выполнено из слоистого композиционного материала и расположено в массе материала теплозащитного покрытия с выходом на центральное отверстие фланца, образуя с последним единую поверхность центрального отверстия. Изобретение позволяет повысить надежность корпуса ракетного двигателя твердого топлива. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх