Фланец поворотного сопла ракетного двигателя из композиционных материалов

Изобретение относится к области ракетостроения и может быть использовано при создании конструкций ракетных двигателей различного назначения. Фланец поворотного сопла содержит конический корпус с утопленной в двигатель частью с опорной поверхностью на эластичный шарнир в условиях применения с одной стороны и присоединительным шпангоутом для каркаса поворотного сопла с другой, а также силовой опорный пояс между ними, имеющий присоединительные отверстия для присоединения к фланцу двигателя, конструктивно отделяющий утопленную часть конического корпуса. Утопленная часть конического корпуса имеет дополнительную силовую оболочку, преимущественно из однонаправленного композиционного материала. Силовая оболочка непосредственно установлена на утопленной части конического корпуса с упором в силовой опорный пояс и с защемлением на нем и имеет с утопленной частью конического корпуса общую опорную поверхность на эластичный шарнир. Силовой опорный пояс выполнен из композиционного материала с оребрением со стороны, противоположной фланцу двигателя, с образованием ниш для размещения элементов крепления к нему или металлическим. Изобретение позволяет обеспечить компактность и жесткость конструкции. 3 ил.

 

Изобретение относится к области ракетостроения и может быть использовано при создании конструкций ракетных двигателей различного назначения.

Фланец является неподвижным несущим элементом в составе поворотного сопла с жестким закреплением на фланце двигателя, и во всех реализованных конструкциях выполнялся из металла (И.Х. Фахрутдинов, А.В. Котельников «Конструкция и проектирование ракетных двигателей твердого топлива». Москва. Машиностроение. 1987, с. 228-229).

На фланце закрепляются все подвижные и неподвижные составные части поворотного сопла: каркас, корпус раструба, эластичный шарнир и его опора, жестко соединенная с корпусом раструба.

Из всего этого состава впервые из композиционных материалов была предложена и впоследствии экспериментально проверена с положительным результатом конструкция каркаса, пат. RU №2551467 С1 МПК F02K 9/84, а ранее конструкция корпуса раструба пат. RU №2539236 С1 МПК F02K 9/97 (2006.01).

То есть была показана принципиальная возможность изготовления составных частей поворотного сопла из композиционных материалов.

Были также сделаны попытки создания фланца поворотного сопла - наиболее нагруженной части его - из композиционных материалов (пат. RU №2434160 С1 МПК F02K 9/97 (2006.01), который принят в данном случае в качестве прототипа.

В данном источнике информации фланец выполнен в виде конического корпуса со шпангоутами по краям и силовым опорным поясом между ними, связанными воедино сетчатой оболочкой с кольцевыми и косыми ребрами, а поверх сетчатой оболочки расположена герметизирующая оболочка в утопленной в двигатель зоне.

Но такие технические решения в большей части применимы в изделиях, имеющих какую-то протяженность, например, по пат. RU №2384460 С2 МПК B64С 1/00 (2006.01) или №2442690 С1 МПК В32B 1/08 (2006.01), представляющих собой сетчатые оболочки из пересекающихся ребер с наружной обшивкой. По такому же принципу выполнена и утопленная часть фланца по прототипу. В реальности фланец поворотного сопла должен иметь компактную высокопрочную конструкцию с довольно ограниченными размерами и отвечающую также требованиям по герметичности при высоких наружных давлениях и больших осевых усилиях.

Задачей данного предлагаемого изобретения является создание конструкции фланца поворотного сопла, отвечающего требованиям высокой нагруженности и герметичности при применении и технологичности при изготовлении.

Существенными признаками конструкции фланца, обеспечивающими достижение этой цели, являются:

- выполнение утопленной части конического корпуса фланца с дополнительной силовой оболочкой преимущественно из однонаправленного композиционного материала с установкой непосредственно на ней с упором в силовой опорный пояс с защемлением на нем;

- выполнение опорной на эластичный шарнир поверхности дополнительной силовой оболочки, общей с опорной поверхностью утопленной части конического корпуса;

- выполнение силового опорного пояса из композиционного материала с оребрением со стороны, противоположной фланцу двигателя, с образованием ниш для размещения элементов крепления к нему или металлическим.

Предлагаемая конструкция фланца поворотного сопла из композиционных материалов поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена схема конструктивного взаимодействия фланца в составе поворотного сопла; на фиг. 2 и 3 - конструктивное оформление самого фланца опорным поясом из композиционных материалов или металлическим соответственно.

Фланец 1 поворотного сопла (фиг. 1) является несущей конструкцией для всех элементов поворотного сопла. На нем закрепляются все подвижные и неподвижные составные части: собственно сопло 2 с эластичным шарниром 3 и его опорой 4, каркас 5. И весь перечисленный комплект устанавливается на фланце 6 двигателя 7.

Сам фланец 1 (фиг. 1) конструктивно содержит конический корпус 8 (фиг. 2) с утопленной в двигатель 7 частью 9 с опорной поверхностью 10 на эластичный шарнир 3 в условиях применения с одной стороны и присоединительным шпангоутом 11 для каркаса 5 собственно сопла 2 с другой и силовой опорный пояс 12 между ними с присоединительными отверстиями 13 к фланцу 6 двигателя 7.

Опорный пояс 12 конструктивно отделяет утопленную часть 9 конического корпуса 8, которая в данном предложении выполнена с дополнительной силовой оболочкой 14 преимущественно из однонаправленного композиционного материала, непосредственно установлена на ней с упором в силовой опорный пояс 12, имеет с ней общую опорную поверхность 10 на эластичный шарнир 3 в условиях применения.

Силовой опорный пояс 12 выполняется также из композиционных материалов (фиг. 2) с посадкой на конический корпус 8 в соответствующем месте и с оребрением 15 со стороны, противоположной фланцу 6 двигателя 7, с образованием ниш 16 для размещения элементов крепления к нему или металлическим (фиг. 3).

Такое выполнение конструкции фланца поворотного сопла обеспечивает воспринятие осевых и радиальных нагрузок, возникающих от давления газов при работе двигателя.

Данное предлагаемое изобретение принято для реализации: по нему разработаны чертежи на экспериментальный образец, проведены расчеты, подтверждающие его прочность с сохранением герметичности при рабочем давлении в камере сгорания двигателя.

Фланец поворотного сопла ракетного двигателя из композиционных материалов, содержащий конический корпус с утопленной в двигатель частью с опорной поверхностью на эластичный шарнир в условиях применения с одной стороны и присоединительным шпангоутом для каркаса поворотного сопла с другой и силовой опорный пояс между ними с присоединительными отверстиями к фланцу двигателя, конструктивно отделяющий утопленную часть конического корпуса, отличающийся тем, что в нем утопленная часть конического корпуса выполнена с дополнительной силовой оболочкой преимущественно из однонаправленного композиционного материала, непосредственно установленой на ней с упором в силовой опорный пояс, с защемлением на нем и имеет с ней общую опорную поверхность на эластичный шарнир, а силовой опорный пояс выполнен также из композиционного материала с оребрением со стороны, противоположной фланцу двигателя, с образованием ниш для размещения элементов крепления к нему или металлическим.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области ракетной техники, в частности к ракетным двигателям активно-реактивных снарядов, запускаемых из ствола артиллерийского орудия, и заключается в способе повышения дальности полета активно-реактивного снаряда.

Изобретение относится к области ракетной техники, в частности к ракетным двигателям активно-реактивных снарядов, запускаемых из ствола артиллерийского орудия, и заключается в способе повышения дальности полета активно-реактивного снаряда.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при разработке поворотных управляющих сопел изменяемой геометрии для ракетных двигателей. Поворотное управляющее сопло ракетного двигателя состоит из соединенных узлом качания неподвижной и подвижной частей, с расположенным на срезе раструба подвижной части раскладным сопловым насадком и механизмом его разложения, выполненным в виде нескольких равномерно расположенных вокруг сопла раздвижных телескопических штанг.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при разработке поворотных управляющих сопел изменяемой геометрии для ракетных двигателей. Поворотное управляющее сопло ракетного двигателя состоит из соединенных узлом качания неподвижной и подвижной частей, с расположенным на срезе раструба подвижной части раскладным сопловым насадком и механизмом его разложения, выполненным в виде нескольких равномерно расположенных вокруг сопла раздвижных телескопических штанг.

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям, работающим на первой и второй ступенях ракетоносителя. Камера жидкостного ракетного двигателя с регулируемым соплом содержит охлаждаемую часть сопла и неохлаждаемый насадок из углерод-углеродного композиционного материала, рулевые агрегаты и раму, согласно изобретению в неохлаждаемом насадке выполнены ниши, в которых расположены несколько секций разъемного земного сопла, имеющих валы вращения, расположенные по касательным в районе стыка неохлаждаемого насадка с охлаждаемой частью сопла, установленные в кронштейны, закрепленные на охлаждаемой части сопла и соединенные рулевыми агрегатами с рамой двигателя.

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям, работающим на первой и второй ступенях ракетоносителя. Камера жидкостного ракетного двигателя с регулируемым соплом содержит охлаждаемую часть сопла и неохлаждаемый насадок из углерод-углеродного композиционного материала, рулевые агрегаты и раму, согласно изобретению в неохлаждаемом насадке выполнены ниши, в которых расположены несколько секций разъемного земного сопла, имеющих валы вращения, расположенные по касательным в районе стыка неохлаждаемого насадка с охлаждаемой частью сопла, установленные в кронштейны, закрепленные на охлаждаемой части сопла и соединенные рулевыми агрегатами с рамой двигателя.

Изобретение относится к ракетным двигателям, в которых для управления вектором тяги в полете используются различные органы управления, расположенные у среза сопла или внутри него.

Изобретение относится к ракетным двигателям, в которых используется центральное тело с расположенными вокруг него индивидуальными камерами сгорания. Жидкостной ракетный двигатель (ЖРД) состоит из рамы, центрального тела с профилированной поверхностью, расположенной коаксиально продольной оси двигателя, и нескольких индивидуальных камер сгорания с профилированными сверхзвуковыми соплами, расположенными вокруг центрального тела, и закрепленных на двигательной раме.

Изобретение относится к области ракетостроения и может быть использовано при разработке и изготовлении ракетных двигателей с соплами большой степени расширения для верхних ступеней ракет и космических аппаратов.

Изобретение относится к артиллерийской технике, в частности к ракетным двигателям снарядов, запускаемых из ствола орудия или миномета. Ракетный двигатель активно-реактивного снаряда содержит камеру сгорания с зарядом твердого топлива, сопло, инициатор и сопловую заглушку.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при разработке поворотных управляющих сопел изменяемой геометрии для ракетных двигателей. Поворотное управляющее сопло ракетного двигателя состоит из соединенных узлом качания неподвижной и подвижной частей, с расположенным на срезе раструба подвижной части раскладным сопловым насадком и механизмом его разложения, выполненным в виде нескольких равномерно расположенных вокруг сопла раздвижных телескопических штанг.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к упругим элементам конструкций для соединения пространственно подвижных звеньев, например поворотных сопел.

Изобретение относится к ориентируемой системе ракетного двигателя для летательных аппаратов. Система ориентируемого ракетного двигателя для летательного аппарата, содержащая ракетный двигатель (4), содержащий камеру (7) сгорания и сопло (8), подсоединенное посредством горловины (9) сопла, при этом система выполнена с возможностью ориентировать ракетный двигатель (4) относительно исходного положения, определяющего исходную ось, которая, при нахождении ракетного двигателя (4) в исходном положении, ортогональна к отверстию (10) для выброса газов из сопла и проходит через центр (C) отверстия (10) для выброса газов, при этом система содержит средство (11) наклона, посредством которого ракетный двигатель (4) жестко подсоединен к горловине (9) сопла посредством прилегающей части сопла (8) и которое наклоняет сопло (8) и камеру (7) сгорания в противоположных направлениях так, что ракетный двигатель принимает, относительно исходного положения, наклонные положения, в которых центр (C) отверстия (10) для выброса газов из сопла (8) расположен, по меньшей мере, приблизительно на исходной оси, при этом средство (11) наклона содержит полую опорную конструкцию (14A), имеющую форму усеченной пирамиды, которая выполнена с возможностью деформации в обоих направлениях первого направления (12) деформации под действием первого приводного средства (15), на малом основании (24) которой размещен ракетный двигатель (4) и внутри которой размещена камера (7) сгорания.

При сборке сопла ракетного двигателя с эластичным опорным шарниром сопло устанавливают вертикально стыковочным фланцем на базовую поверхность стыковочного фланца жесткого основания и сжимают эластичный опорный шарнир с заданным усилием.

Каркас поворотного сопла из композиционных материалов представляет собой шпангоут с элементами крепления навесных функциональных изделий и встраивания его в состав поворотного сопла и имеет опоры механизмов поворота сопла.

Изобретение относится к области ракетной твердотопливной техники и может быть использовано в конструкциях поворотных сопл из композиционных материалов. Корпус раструба поворотного сопла из композиционных материалов содержит оболочку в виде усеченного конуса с двумя присоединительными фланцами у большого и малого оснований, а также силовой шпангоут с закладными деталями для взаимодействия с механизмами поворота сопла.

При сборке ракетного двигателя твердого топлива положение соплового блока с кольцевым воспламенителем ориентируют относительно корпуса, причем ориентирование осуществляют без уплотняющих элементов.

Изобретение относится к ракетной технике и может использоваться в качестве ракетного двигателя с вращающимся соплом. Ракетный двигатель содержит корпус и вращающееся сопло, смонтированное на корпусе на соосно разнесенных радиальных подшипниках, между которыми установлен осевой подшипник.

Устройство гашения поперечных усилий включает устройства ориентации, установленные на сопле реактивного двигателя и содержащие первый узел, образующий тягу, второй узел, образующий звено крепления, и приводной узел.

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к технологии изготовления сопел с эластичным опорным шарниром. .

Изобретение относится к области ракетостроения и может быть использовано при создании конструкций ракетных двигателей различного назначения. Фланец поворотного сопла содержит конический корпус с утопленной в двигатель частью с опорной поверхностью на эластичный шарнир в условиях применения с одной стороны и присоединительным шпангоутом для каркаса поворотного сопла с другой, а также силовой опорный пояс между ними, имеющий присоединительные отверстия для присоединения к фланцу двигателя, конструктивно отделяющий утопленную часть конического корпуса. Утопленная часть конического корпуса имеет дополнительную силовую оболочку, преимущественно из однонаправленного композиционного материала. Силовая оболочка непосредственно установлена на утопленной части конического корпуса с упором в силовой опорный пояс и с защемлением на нем и имеет с утопленной частью конического корпуса общую опорную поверхность на эластичный шарнир. Силовой опорный пояс выполнен из композиционного материала с оребрением со стороны, противоположной фланцу двигателя, с образованием ниш для размещения элементов крепления к нему или металлическим. Изобретение позволяет обеспечить компактность и жесткость конструкции. 3 ил.

Наверх