РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК F02K9/08 F02K9/34 

Изобретение относится к реактивной технике, а именно к ракетным двигателям, и может быть использовано в народном хозяйстве в конструкциях различных емкостей, нагруженных внутренним давлением.

Известен ракетный двигатель твердого топлива, содержащий металлическую камеру сгорания с передним днищем и сопловым блоком, воспламенительное устройство, заряд и уплотнительный узел [1] Роль несущих шпангоутов в этой конструкции двигателя выполняет металлический корпус, служащий для крепления передней крышки и соплового блока, что является очень надежно для данной конструкции металлического двигателя.

Известен также ракетный двигатель, содержащий корпус из многослойного стекло(органо)пластикового материала с пластмассовыми шпангоутами, вмотанными по цилиндрической части корпуса между слоями композиционного материала [2]
Недостатками данного устройства являются снижение надежности крепления пластмассового шпангоута, уменьшение коэффициента запаса прочности конструкции при изготовлении шпангоута из пластмассы.

Технической задачей изобретения является повышение прочности стыка узла соединения стекло(органо)пластикового корпуса ракетного двигателя с металлическим шпангоутом преимущественно при отрицательных температурах, а также повышение надежности ракетного двигателя за счет обеспечения прочности и жесткости соплового блока и надежности крепления посадочного места под блок стабилизаторов при воздействии крутящего и изгибающего моментов.

Для этого в ракетном двигателе, содержащем многослойный из стекло(органо)пластика корпус, сопловой блок и шпангоуты, шпангоуты установлены: передний на внутренней цилиндрической поверхности корпуса, задний на наружной поверхности входной части соплового блока, причем передний шпангоут выполнен в виде металлического зубчатого цилиндрического с тонкостенной юбкой, у основания которой равномерно по окружности образованы сквозные продольные пазы, делящие юбку на сегменты, а задний шпангоут выполнен в виде разрезного металлического тонкостенного цилиндроконического кольца, при этом коническая часть его выполнена с отбортовкой и кольцевым желобом, а цилиндрическая часть кольца выполнена в виде лепестков Т-образной формы, между которыми имеются прямоугольные упоры с радиусной отбортовкой, перпендикулярной образующей двигателя, а сопряжение между Т-образными лепестками и упорами выполнено по радиусу, при этом цилиндрическая часть кольца заднего шпангоута сопрягается с наружной поверхностью соплового блока и размещена между спиральными и кольцевыми слоями корпуса, а в кольцевом желобе вмотан вкладыш из композиционного материала, при этом наружный контур отбортовок выполнен в виде окружности, а на отбортовках упоров установлен "замок" в виде тонкостенного кольца Z-образного сечения, а передний шпангоут по юбке армирован эластичным тонкостенным воротником.

На фиг. 1 изображен ракетный двигатель; на фиг. 2 узел I на фиг. 1; на фиг. 3 узел II на фиг. 1; на фиг. 4 передний зубчатый шпангоут; на фиг. 5 задний разрезной шпангоут.

Ракетный двигатель содержит стекло(органо)пластиковый корпус 1, передний зубчатый шпангоут 2, наружную поверхность входной части соплового блока 3, задний разрезной шпангоут 4, тонкостенное кольцо 5 Z-образного сечения, юбку 6 переднего шпангоута, сквозные продольные пазы 7, сегменты 8 переднего шпангоута, эластичный тонкостенный воротник 9, спиральные 10 и кольцевые 11 слои силовой оболочки, Т-образные лепестки 12 заднего шпангоута, прямоугольные упоры 13 с радиусной отбортовкой, вкладыш 14 из композиционного материала, коническую часть 15 цилиндроконического кольца и сопряжение 16 между Т-образными лепестками и прямоугольными упорами.

Двигатель работает следующим образом.

Корпус нагружают внутренним давлением, юбка шпангоута 2 отслеживает изменения корпуса, пружинные сегменты 8 раскрываются на некоторую величину, достаточную для обеспечения плавного нагружения места стыка юбки шпангоута и оболочки, а шпангоут 4 охватывает цилиндрическую входную часть соплового блока Т-образными лепестками. Для обеспечения жесткости заднего шпангоута и предотвращения его разжима в кольцевой желоб шпангоута устанавливают вкладыш.

Введение в передний шпангоут тонкостенной юбки с пазами снижает жесткость юбки в месте стыка со стекло(органо)пластиковым корпусом двигателя, уравнивает ее с жесткостью корпуса и повышает общую прочность стыка за счет увеличения радиальных деформаций юбки до величины, соизмеримой с деформацией корпуса двигателя, а введение Z-образного кольца и установка заднего шпангоута между спиральными и кольцевыми слоями силовой оболочки корпуса обеспечивает прочность и жесткость соплового блока, а также надежность крепления посадочного места под блок стабилизаторов, исключает механическую обработку входной конической части соплового блока двигателя.

Использование: в ракетной технике, в ракетных двигателях, а также в народном хозяйстве в конструкциях различных емкостей, нагруженных внутренним давлением. Сущность изобретения: в ракетном двигателе шпангоуты установлены: передний на внутренней цилиндрической поверхности корпуса, задний на наружной поверхности входной части соплового блока, причем передний шпангоут представляет собой металлическое зубчатое цилиндрическое кольцо с тонкостенной юбкой, у основания которой равномерно по окружности выполнены сквозные продольные пазы, делящие юбку на сегменты, а задний шпангоут ввыполнен в виде разрезного металлического тонкостенного цилиндроконического кольца. При этом коническая часть его выполнена в виде лепестков Т-образной формы, между которыми имеются прямоугольные упоры 13 с радиусной отбортовкой, перпендикулярной образующей двигателя, а сопряжение между Т-образными лепестками и упорами выполнено по радиусу. Цилиндрическая часть кольца заднего шпангоута сопрягается с наружной поверхностью соплового блока и размещена между спиральными кольцевыми слоями силовой оболочки корпуса, а в кольцевом желобе вмотан вкладыш 14 из композиционного материала, при этом наружный контур отбортовок выполнен в виде окружности, а на отбортовках упоров установлен "замок" в виде тонкостенного кольца z-образного сечения, а передний шпангоут по юбке армирован эластичным тонкостенным воротником. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий корпус из стекло (органо)-пластикового многослойного материала, сопловой блок и шпангоуты, отличающийся тем, что в нем шпангоуты установлены: передний на внутренней цилиндрической поверхности корпуса, задний на наружной поверхности входной части соплового блока, причем передний шпангоут выполнен в виде металлического зубчатого цилиндрического кольца с тонкостенной юбкой, у основания которой равномерно по окружности образованы сквозные продольные пазы, делящие юбку на сегменты, а задний шпангоут выполнен в виде разрезного металлического тонкостенного цилиндроконического кольца, при этом коническая часть выполнена с отбортовкой и кольцевым желобом, а цилиндрическая часть кольца выполнена в виде лепестков Т-образной формы, между которыми образованы прямоугольные упоры с радиусной отбортовкой, перпендикулярной образующей двигателя, а сопряжение между Т-образными лепестками и упорами выполнено по радиусу. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в нем цилиндрическая часть кольца заднего шпангоута сопряжена с наружной поверхностью соплового блока и размещена между спиральными и кольцевыми слоями корпуса, а в кольцевом желобе вмотан вкладыш из композиционного материала, при этом наружный контур отбортовок выполнен в виде окружности, а на отбортовках упоров установлен "замок" в виде тонкостенного кольца Z-образного сечения. 3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в нем передний шпангоут по юбке армирован эластичным тонкостенным воротником.