Корпус ракетного двигателя на твердом топливе

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях корпусов ракетных двигателей твердого топлива из композиционных материалов. Корпус ракетного двигателя содержит днище с жестким металлическим фланцем, расположенным в центральном отверстии днища, облицованный изнутри теплозащитным покрытием из резиноподобного материала с кольцом из композиционного материала в своей торцевой части у центрального отверстия фланца. Во фланце со стороны его внутренней поверхности выполнены расположенные по соосной фланцу окружности ряд глухих резьбовых отверстий. С внутренней стороны кольца выполнены сквозные отверстия, соосные с отверстиями фланца, в которых расположены винты, ввернутые во фланец. В кольце между сквозными отверстиями, в которых расположены винты, равномерно выполнены сквозные отверстия, заполненные материалом теплозащитного покрытия, образуя с последним единое целое. Изобретение позволяет повысить надежность корпуса ракетного двигателя, за счет организации физических поперечных связей между материалом теплозащитного покрытия, находящегося внутри сквозных отверстий кольца, и материалом указанного покрытия, расположенным по внешнему контуру кольца. 3 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях корпусов ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ) из композиционных материалов.

Известен корпус РДТТ из композиционных материалов, содержащий силовую оболочку с фланцами, установленными по полюсным отверстиям днищ, облицованную изнутри теплозащитным покрытием (ТЗП) из резиноподобного (эластомерного) материала с кольцами в торцевых частях ТЗП у центральных отверстий фланцев (Конструкции ракетных двигателей на твердом топливе. / Под общ. ред. чл.-корр. Российской академии наук, д-ра техн. наук, проф. Л.Н. Лаврова. -М., Машиностроение, 1993. - 215 с, ил.; стр. 62, рис. 2.19). Там же показана конструкция торцевой части ТЗП в виде отдельного неметаллического кольца, скрепленного с основным массивом ТЗП практически встык.

Недостатком указанного решения является склонность к отслоениям ТЗП от кольца в условиях эксплуатации изделия в расширенном диапазоне циклических знакопеременных температурных нагрузок. Отслоения обусловлены различными коэффициентами температурного расширения материалов ТЗП и кольца, в результате чего по контактирующим с ТЗП поверхностям кольца возникают сдвиговые усилия, приводящие к отслоению ТЗП от кольца. Аналогично при полимеризации ТЗП вследствие различия деформационных характеристик материалов ТЗП и кольца по контактирующим с ТЗП поверхностям кольца возникают сдвиговые усилия, приводящие к отслоению ТЗП от кольца.

Известен корпус РДТТ из композиционных материалов, содержащий силовую оболочку с фланцами, расположенными в полюсных отверстиях днищ, облицованную изнутри теплозащитным покрытием, с кольцами из композиционного материала в своих торцевых частях у центральных отверстий фланцев, в котором со стороны внутренней поверхности, по меньшей мере, в одном из фланцев 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 которых расположены винты, ввернутые во фланец без выступания за поверхность кольца и закрытые материалом теплозащитного покрытия (патент РФ №2533594). Данная конструкция принята за прототип.

Недостатком такой конструкции является то, что при работе изделия в условиях высокого внутреннего давления из-за высокой деформативности корпусов из композиционных материалов возникает эффект «сползания» силовой оболочки корпуса с фланца. Силовая оболочка корпуса, которая за пределами фланца прочно скреплена с ТЗП днища корпуса, увлекает его за собой, вызывая в нем значительные деформации. Кольцо посредством винта прочно скреплено с фланцем и остается в первоначальном положении. В результате этого по контактирующим с ТЗП поверхностям кольца возникают сдвиговые усилия, приводящие к отслоениям ТЗП от кольца.

Наличие отслоений ТЗП от кольца является причиной того, что горячие продукты сгорания заполняют зазоры между кольцом и ТЗП и оставшегося на фланце ТЗП становится недостаточно для штатной работы изделия.

Технической задачей настоящего изобретения является разработка простого по конструкции и технологичного в изготовлении корпуса РДТТ с обеспечением надежности при изготовлении и эксплуатации.

Технический результат заключается в повышении надежности конструкции корпуса за счет организации физических поперечных связей между разобщенными элементами ТЗП, находящимися по разные стороны кольца, исключающих возникновение и развитие отслоений по контактирующим поверхностям кольца и теплозащитного покрытия

Технический результат достигается тем, что в корпусе РДТТ из композиционных материалов, содержащем днище с жестким металлическим фланцем, расположенным в центральном отверстии днища, облицованный изнутри теплозащитным покрытием из резиноподобного материала с кольцом из композиционного материала в своей торцевой части у центрального отверстия фланца, во фланце со стороны его внутренней поверхности выполнены расположенные по соосной фланцу окружности ряд глухих резьбовых отверстий, а в кольце - соосные с отверстиями фланца сквозные отверстия с внутренней стороны, в которых расположены винты, ввернутые во фланец, в кольце между сквозными отверстиями, в которых расположены винты, равномерно выполнены сквозные отверстия, причем сквозные отверстия заполнены материалом теплозащитного покрытия, образуя с последним единое целое.

Задача решается за счет того, что в кольце между сквозными отверстиями, в которых расположены винты крепления кольца к фланцу, дополнительно равномерно выполнены сквозные отверстия, заполненные материалом ТЗП.

При этом между материалом ТЗП, находящегося внутри отверстий кольца, и ТЗП, расположенным по внешнему контуру кольца, организованы физические поперечные связи. Создаются «замки» замыкания ТЗП по внешнему контуру кольца, что исключает возникновение и развитие отслоений по контактирующим с ТЗП поверхностям кольца.

Равномерность расположения замковых отверстий диктуется необходимостью осуществления симметричной картины нагружения «замков» в целях исключения перенапряжения отдельных связей.

На фиг. 1 показано сечение заднего днища корпуса в зоне соединения элемента ТЗП - кольцо с фланцем по отверстию, с установленным винтом.

На фиг. 2 сечение заднего днища корпуса в зоне соединения ТЗП с кольцом по сквозному отверстию, заполненному материалом ТЗП.

На фиг. 3 показано сечение зоны соединения кольца с теплозащитным материалом (сечение А-А на фиг. 1) с чередующимися сквозными отверстиями, заполненными материалом ТЗП и винтами крепления.

Корпус РДТТ из композиционных материалов, содержащий днище 1 с жестким металлическим фланцем 2, расположенным в центральном отверстии днища, облицованный изнутри теплозащитным покрытием 3 из резиноподобного материала. В торцевой части ТЗП у центрального отверстия фланца установлено кольцо 4 из композиционного материала. Во фланце со стороны его внутренней поверхности выполнены расположенные по соосной фланцу окружности ряд глухих резьбовых отверстий 5, а в кольце - соосные с отверстиями фланца выполнены сквозные отверстия 6, в которых расположены винты 7, ввернутые во фланец. В кольце 4 между сквозными отверстиями 6, в которых расположены винты 7, равномерно выполнены сквозные гладкие отверстия 8, заполненные материалом теплозащитного покрытия 3, образуя с последним единое целое.

Элементы конструкции взаимодействуют следующим образом. При горении твердого топлива в двигателе под действием внутреннего давления корпус РДТТ находится в сложном напряженно-деформированном состоянии, характеризующемся изменением своих геометрических характеристик, в том числе ТЗП, по отношению к исходным геометрическим параметрам. В результате такого действия между силовой оболочкой корпуса и фланцем происходит сдвиг ТЗП в меридиональном направлении, возникает вероятность отслоения ТЗП от кольца.

Конструктивно исключение отслоения ТЗП от кольца обеспечивается жестким закреплением винтами ТЗП, в котором расположено кольцо, к фланцу и равномерным выполнением в кольце сквозных отверстий, заполненных материалом ТЗП. При этом между материалом ТЗП, находящегося внутри отверстий кольца, и ТЗП, расположенным по внешнему контуру кольца, организованы физические поперечные связи, созданы «замки» замыкания ТЗП, в результате чего образован единый целый материал ТЗП.

В целях осуществления симметричной картины нагружения «замков» замыкания ТЗП и исключения перенапряжения отдельных «замков» замыкания ТЗП в кольце сквозные отверстия, заполненные материалом ТЗП, выполнены равномерно между сквозными отверстиями, в которых установлены винты.

Таким образом, предлагаемая конструкция корпуса ракетного двигателя является более надежной за счет организации физических поперечных связей между материалом ТЗП, находящегося внутри сквозных отверстий кольца, и ТЗП, расположенным по внешнему контуру кольца, исключающих возникновение и развитие отслоений по контактирующим поверхностям кольца и теплозащитного покрытия.

С использованием предлагаемого технического решения были изготовлены корпуса РДТТ, которые прошли огневые испытания в штатном режиме, без разрушений и замечаний по отслоениям ТЗП от кольца.

Корпус РДТТ из композиционных материалов, содержащий днище с жестким металлическим фланцем, расположенным в центральном отверстии днища, облицованный изнутри теплозащитным покрытием из резиноподобного материала с кольцом из композиционного материала в своей торцевой части у центрального отверстия фланца, во фланце со стороны его внутренней поверхности выполнены расположенные по соосной фланцу окружности ряд глухих резьбовых отверстий, а в кольце - соосные с отверстиями фланца сквозные отверстия с внутренней стороны, в которых расположены винты, ввернутые во фланец, отличающийся тем, что в кольце между сквозными отверстиями, в которых расположены винты, равномерно выполнены сквозные отверстия, причем сквозные отверстия заполнены материалом теплозащитного покрытия, образуя с последним единое целое.



 

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 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 наддуву топливных баков ракетного двигателя. Устройство содержит основной нагреватель (58), приспособленный для нагревания компонента ракетного топлива, поступающего из бака (16) перед его возвращением в этот бак.

Изобретение относится к аэрокосмической области, в частности к области летательных аппаратов, приводимых в движение ракетными двигателями, а также к подающей цепи (6) для запитки ракетного двигателя (2) по меньшей мере первым компонентом жидкого топлива, при этом подающая цепь включает в себя по меньшей мере один первый теплообменник (18), пригодный, чтобы быть присоединенным к цепи (17) охлаждения для охлаждения по меньшей мере одного источника тепла посредством передачи тепла первому компоненту топлива, и дополнительно после упомянутого первого теплообменника - ответвление, проходящее через второй теплообменник.

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 области проектирования малогабаритных импульсных твердотопливных реактивных двигателей (РДТТ), которые находят широкое применение в качестве средств коррекции траектории полета управляемых ракет, снарядов и космических аппаратов.

Лазерный ракетный двигатель с электростатическим ускорением рабочего тела (ЛРДЭУРТ) относится к области ракетных двигателей для ускорения ракетно-космической техники при помощи лазерного излучения.

Изобретение относится к авиационно-космической области, и, в частности, к области летательных аппаратов, приводимых в движение ракетными двигателями. В частности, изобретение относится к схеме (6) питания для снабжения ракетного двигателя (2) по меньшей мере первым жидким топливом, причем упомянутая схема питания включает в себя по меньшей мере один буферный бак (20) для упомянутого первого жидкого топлива и первый теплообменник (18), который встроен в упомянутый буферный бак (20) и приспособлен для подсоединения к схеме (17) охлаждения для охлаждения по меньшей мере одного источника питания, чтобы охлаждать упомянутый источник тепла посредством передачи тепла первому топливу.

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 ракетно-космической технике, в частности к способам нанесения теплозащитного покрытия на наружную поверхность корпусных изделий, а именно, корпусов твердотопливных ракетных двигателей, обтекателей и головных частей ракет, в том числе гиперзвуковых летательных аппаратов.

Изобретение относится к ракетно-космической технике, в частности к способам нанесения теплозащитного покрытия на наружную поверхность корпусных изделий, а именно, корпусов твердотопливных ракетных двигателей, обтекателей и головных частей ракет, в том числе гиперзвуковых летательных аппаратов.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании корпуса ракетного двигателя твердого топлива. Корпус ракетного двигателя твердого топлива содержит днище с центральным отверстием и манжету, имеющую отогнутую внутрь корпуса часть, расположенную в районе центрального отверстия и выполненную с возможностью установки технологического клина между днищем и отогнутой внутрь корпуса частью манжеты.

При изготовлении теплозащитного покрытия передней крышки корпуса ракетного двигателя твердого топлива, содержащей кольцевую вставку из композиционного материала, разделяющую теплозащитное покрытие на центральную и периферийные части, осуществляют заполнение пресс-формы с установленной в ней крышкой разогретой резиновой смесью через литниковые каналы матрицы пресс-формы.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении корпусов, контейнеров, емкостей, баллонов давления из композиционного материала.

Изобретение относится к области ракетной техники, в частности к способам обеспечения непрерывного контроля состояния твердотопливных зарядов ракетных двигателей.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к способу изготовления корпуса ракетного двигателя твердого топлива из композиционного материала, получаемого методом непрерывной намотки армирующей ленты.

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для использования в конструкциях узлов воспламенения заряда твердого топлива. Корпус воспламенителя заряда твердого топлива из композиционных материалов, содержит цилиндрическую оболочку с наружным теплозащитным покрытием.

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано в ракетных двигателях твердого топлива с зарядами из смесевых топлив, скрепленных со стенками корпуса.

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при создании твердотопливных импульсных двигателей, к которым предъявляются повышенные требования разноимпульсности при работе в паре или в целой связке.

Изобретение относится к области космической техники. Способ подачи топлива из бака в камеру сгорания жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) космического аппарата (КА) включает вытеснение топлива из сжимающей полости, образованной эластичной перегородкой бака, внешним механическим давлением газа на поверхность эластичной перегородки до полного освобождения бака от топлива. Механическое давление на эластичную оболочку формируют путем изменения формы вытеснителя, выполненного из набора элементов из металлических сплавов с термомеханическим эффектом памяти форм и устойчивым механомартенситным состоянием сплавов с заданными значениями температур полного перехода мартенсита в аустенит. Формирование вытеснительных форм для внешних давлений на эластичную перегородку производят путем последовательного нагрева элементов вытеснителя. Техническим результатом изобретения является снижение массы двигательной установки КА и повышение ее живучести. 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 днище с жестким металлическим фланцем, расположенным в центральном отверстии днища, облицованный изнутри теплозащитным покрытием из резиноподобного материала с кольцом из композиционного материала в своей торцевой части у центрального отверстия фланца. Во фланце со стороны его внутренней поверхности выполнены расположенные по соосной фланцу окружности ряд глухих резьбовых отверстий. С внутренней стороны кольца выполнены сквозные отверстия, соосные с отверстиями фланца, в которых расположены винты, ввернутые во фланец. В кольце между сквозными отверстиями, в которых расположены винты, равномерно выполнены сквозные отверстия, заполненные материалом теплозащитного покрытия, образуя с последним единое целое. Изобретение позволяет повысить надежность корпуса ракетного двигателя, за счет организации физических поперечных связей между материалом теплозащитного покрытия, находящегося внутри сквозных отверстий кольца, и материалом указанного покрытия, расположенным по внешнему контуру кольца. 3 ил.

Наверх