Сопло камеры жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к способу изготовления сопла камеры жидкостного ракетного двигателя. Сопло камеры жидкостного ракетного двигателя, включающее внутреннюю и наружную оболочки, соединенные между собой ребрами, образующими каналы охлаждения, подколлекторное кольцо с отверстиями, которые соединяются с каналами охлаждения, и коллектор, согласно изобретению сопло камеры представляет собой единую цельную конструкцию, изготовленную методом послойного порошкового лазерного спекания гранул. Коллектор может быть выполнен некруглой формы, переменного сечения, а отверстия, соединяющие коллектор с трактом охлаждения, имеют сечение некруглой формы, являются продолжением тракта охлаждения и не перекрываются ребрами. Изобретение обеспечивает снижение трудоемкости и оснащаемости при изготовлении сопла. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к способу изготовления сопла камеры жидкостного ракетного двигателя (ЖРД).

Одной из основных задач, возникающих при создании ЖРД, является обеспечение высоких показателей надежности и прочности камер, в том числе таких их составных частей, как сопел. Известны конструкции сопел, в которых внутренняя и наружная оболочки соединяются между собой пайкой по ребрам, выполненным на внутренней оболочке. Надежность и работоспособность сопел во многом зависят от качества соединения внутренней и наружной оболочек.

Известен способ изготовления сопла камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя, включающий изготовление частей внутренней и внешней оболочек из листовых заготовок штамповкой, сварку, двухстороннюю 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).

Известен способ изготовления сварно-паяной конструкции крупногабаритного сопла камеры жидкостного ракетного двигателя, состоящего из соединенных между собой внутренней и наружной оболочек с подколлекторным кольцом и коллектором, включающий изготовление оболочек из листовых заготовок, используя штамповку, сборку, сварку, фрезерование пазов, пайку. После сварки подколлекторного кольца с коллектором с наружной оболочкой осуществляют пайку сопла (патент РФ №2323363 С1 от 27.04.2008).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ изготовления сопла камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя (патент РФ №2465483 С1 от 31.03.2011, прототип), согласно которому изготавливают наружную и внутреннюю оболочки. На внутреннюю оболочку укладывают припой и соединяют с наружной оболочкой. Пайку сопла осуществляют до приварки коллектора к подколлекторному кольцу.

Недостатком указанных выше способов изготовления сопла являются:

- высокая трудоемкость и оснащаемость;

- необходимость использования штампов;

- выполнение фрезеровки пазов на внутренней оболочке;

- выполнение отверстий сверлением в подколлекторном кольце;

- использование пайки и сварки при сборке сопла.

Данное изобретение устраняет указанные недостатки прототипа.

Поставленная техническая задача решается с помощью сопла камеры жидкостного ракетного двигателя, включающего внутреннюю и наружную оболочки, соединенные между собой ребрами, образующими каналы охлаждения, подколлекторное кольцо с отверстиями, которые соединяются с каналами охлаждения и коллектор, согласно изобретению сопло камеры представляет собой единую цельную конструкцию, изготовленную методом послойного порошкового лазерного спекания гранул, коллектор выполнен некруглой формы, переменного сечения, выполненные отверстия, соединяющие коллектор с трактом охлаждения, имеют любое сечение, являются продолжением тракта охлаждения и не перекрываются ребрами.

Такое исполнение конструкции позволяет уйти от сложных и трудоемких операций, связанных с изготовлением сопла камеры ЖРД.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется схемами, показанными на фиг. 1-5.

На фиг. 1 показано сопло камеры, выполненное методом послойного порошкового лазерного спекания гранул. Сопло включает в себя внутреннюю оболочку с ребрами 1, наружную оболочку 2, подколлекторное кольцо 3 и коллектор 4. Для выполнения коллектора 4 в конструкцию внутренней полости были введены столбики (поддержки) 5. Вся конструкция представляет собой единую твердотельную конструкцию без пайки и сварки.

На фиг. 2 показаны подколлекторное кольцо 6 и коллектор 7 некруглой формы. Как пример выполнения коллектора некруглой формы представлен коллектор в форме "яйца". Для оптимизации прочностных характеристик конструкция коллектора имеет различную толщину в поперечном сечении. Данная форма коллектора позволяет устранить поддержки во внутренней полости и снизить гидравлическое сопротивление. При данном способе изготовления сопла коллектор может иметь любую форму.

На фиг. 3 показаны подколлекторное кольцо 8 и коллектор 9, выполненные переменным сечением. На данном примере показан переход от сечения некруглого коллектора, выполненного в форме "яйца", к круглому. Данный вид коллектора позволяет оптимизировать гидравлическое сопротивление и равномерность охладителя по каналам тракта охлаждения.

На фиг. 4 и 5 показано отверстие 10 некруглой формы, соединяющее коллектор с трактом охлаждения. На данном примере показано прямоугольное отверстие со скруглениями по краям. Благодаря данному способу изготовления сопла камеры была исключена кольцевая канавка на внутренней оболочке, что позволяет подавать охладитель непосредственно в каждый канал тракта охлаждения.

Процесс осуществляется следующим образом.

На первой стадии выполняется построение объемной модели сопла. Затем, на второй стадии, производится конвертация данной объемной модели на аппарат для лазерного спекания гранул. И на третьей стадии производится непосредственное изготовление (выпекание) сопла камеры ЖРД. Процесс изготовления сопла камеры методом лазерного спекания гранул занимает в несколько раз меньше времени, чем при изготовлении сопла традиционным способом (прототип), и не требует сложных технологических процессов.

Таким образом, сопло камеры ЖРД, изготовленное методом послойного порошкового лазерного спекания гранул, позволяет снизить трудоемкость и оснащаемость, исключить операции пайки, сварки, штамповки и фрезерования пазов и за счет этого повысить прочностные характеристики конструкции.

1. Сопло камеры жидкостного ракетного двигателя, включающее внутреннюю и наружную оболочки, соединенные между собой ребрами, образующими каналы охлаждения, подколлекторное кольцо с отверстиями, которые соединяются с каналами охлаждения, и коллектор, отличающееся тем, что сопло камеры представляет собой единую цельную конструкцию, изготовленную методом послойного порошкового лазерного спекания гранул.

2. Сопло камеры жидкостного ракетного двигателя по п. 1, отличающееся тем, что коллектор выполнен сечением некруглой формы.

3. Сопло камеры жидкостного ракетного двигателя по п. 2, отличающееся тем, что коллектор выполнен переменного сечения.

4. Сопло камеры жидкостного ракетного двигателя по п. 1, отличающееся тем, что отверстия, соединяющие коллектор с трактом охлаждения, имеют сечение некруглой формы, являются продолжением тракта охлаждения и не перекрываются ребрами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании ракетного двигателя с раздвижным соплом. Сопло ракетного двигателя с механизмом раздвижки, обеспечивающим перевод сопла из сложенного положения в рабочее, содержит раструб и складной насадок, образованный лепестками с элементами кинематической связи лепестков с раструбом.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании ракетного двигателя с раздвижным соплом. Сопло ракетного двигателя с механизмом раздвижки, обеспечивающим перевод сопла из сложенного положения в рабочее, содержит раструб и складной насадок, образованный лепестками с элементами кинематической связи лепестков с раструбом.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании ракетных двигателей. Сопло ракетного двигателя содержит неподвижную часть и герметично скрепленную с ней при помощи двух эластичных шарниров поворотную часть, один эластичный шарнир - герметизирующий, другой - опорный.

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 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 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.

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 ракетной технике и может быть использовано при создании ракетных двигателей. Сопло ракетного двигателя на роликовой опоре содержит неподвижную часть, поворотную часть, резиновое уплотнительное кольцо, герметизирующее объем камеры сгорания по сферическому поясу на поворотной части, определяющему центр вращения последней. Поворотная часть опирается на неподвижную часть через промежуточную подвижную опору, выполненную в виде охватывающей поворотную часть рамки, соединенной с поворотной частью парой расположенных на противоположных сторонах рамки роликовых шарниров. Каждый роликовый шарнир представляет собой ряд цилиндрических роликов, перекатывающихся по цилиндрическим дорожкам, выпуклой, расположенной на поворотной части, и вогнутой, расположенной на промежуточной подвижной опоре. Промежуточная подвижная опора соединена с неподвижной частью аналогичной парой роликовых шарниров с выпуклыми дорожками на промежуточной подвижной опоре и с вогнутыми дорожками на неподвижной части. Изобретение позволяет снизить массу сопла ракетного двигателя твердого топлива за счет применения в качестве тел качения цилиндрических роликов. 3 ил.

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к способу изготовления сопла камеры жидкостного ракетного двигателя. Сопло камеры жидкостного ракетного двигателя, включающее внутреннюю и наружную оболочки, соединенные между собой ребрами, образующими каналы охлаждения, подколлекторное кольцо с отверстиями, которые соединяются с каналами охлаждения, и коллектор, согласно изобретению сопло камеры представляет собой единую цельную конструкцию, изготовленную методом послойного порошкового лазерного спекания гранул. Коллектор может быть выполнен некруглой формы, переменного сечения, а отверстия, соединяющие коллектор с трактом охлаждения, имеют сечение некруглой формы, являются продолжением тракта охлаждения и не перекрываются ребрами. Изобретение обеспечивает снижение трудоемкости и оснащаемости при изготовлении сопла. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх