ЗАГЛУШКА КАМЕРЫ ЖРД Российский патент 2000 года по МПК F02K9/60 F02K1/00 

Изобретение относится к ракетной технике, в частности к заглушкам, защищающим внутренние полости камер ракетных двигателей от попадания влаги, пыли и других веществ из окружающей среды.

Из уровня техники известны заглушки, устанавливаемые в критическое сечение камеры в процессе хранения двигателя.

Так, например, вышибная заглушка по патенту США N3020710, НКИ 60-271, 1962 г. выполнена из синтетической резины, обладающей высокими изоляционными свойствами. Заглушка вклеивается в закритической части сопел твердотопливного ракетного двигателя. В месте приклейки заглушки на сопло нанесено специальное покрытие. По электрическому сигналу от провода, находящегося в одном из сопел, давлением газа происходит отрыв заглушки по утонченному месту, а остальная часть заглушки сгорает. Ее недостаток состоит в том, что она не подлежит демонтажу при регламентных работах и не стравливает газы из внутренней полости камеры в процессе хранения двигателя.

Известна также заглушка по патенту США N 3390529, НКИ 60-271, 1968 г., которая устанавливается на срезе сопла камеры ракетного двигателя. Крепление и герметизация осуществляется за счет подачи во внутреннюю полость заглушки газообразного продукта. На заглушке установлено два клапана, позволяющие поддерживать давление как внутри камеры, так и внутри самой заглушки. Один из клапанов позволяет стравливать избыточное давление из внутренней полости камеры.

Вышибание заглушки происходит за счет перепада давления.

Применение указанного конструктивного решения из-за сложности и большой массы не представляется возможным.

Наиболее близким по существенным признакам и технической сущности к предложенному изобретению является заглушка критического сечения сопла камеры ракетного двигателя, запатентованная в США за N3693831 от 26.09.1972 г., НКИ 220-232. Заглушка выполнена в виде пробки соответствующего профиля, изготовленной из пластмассы, при этом в пробке выполнен кольцевой паз, в который вложен кольцевой уплотнительный элемент, который через трубку соединен с источником воздуха под давлением. По оси заглушки выполнен канал, в котором размещена металлическая трубка (шток), на выходе которой установлен стравливающий клапан. При подаче воздуха под давлением в уплотнительный элемент заглушка по сопрягаемым поверхностям герметизирует камеру.

Недостатком известного устройства является недостаточно эффективная работа дренажной системы, предназначенной для удаления паров горючего и окислителя, скапливающихся во внутренней полости камеры. Кроме того, эта система не обеспечит продувку камеры газом при малых давлениях перед запуском двигателя. Известная конструкция заглушки не обеспечивает гарантированное вышибание ее из камеры при малых перепадах давления. Заглушку весьма сложно изготовить с идентичными параметрами по срабатыванию.

Последнее особенно это важно для камер многокамерного ЖРД, где необходимо одновременное вышибание заглушек в момент запуска двигателя.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является улучшение эксплуатационных характеристик заглушки для камеры ЖРД.

Технический результат от использования предлагаемого изобретения заключается в обеспечении герметизации камеры ЖРД при перепаде на ней давления со стороны окружающей среды в пределах от 0 до 0,3 атм, стравливания избыточного давления из внутренней полости камеры, в обеспечении вышибания заглушки из сопла усилием не более 35 кгс и работоспособности при температурах от -40 до +50^oC.

Средство достижения указанного технического результата состоит в том, что в предлагаемой заглушке, содержащей осевой шток, а также элементы упора в корпус камеры, снабженные уплотнениями, элементы упора в корпус камеры выполнены в виде втулки, закрепленной на осевом штоке и снабженной радиальными силовыми ребрами в количестве, например, не менее трех, на концах которых шарнирно закреплены подпружиненные рычаги с роликами, а также ограничителя осевого перемещения, установленного на осевом штоке с возможностью перемещения, содержащего ползун и обечайку, скрепленные между собой тягами, и уплотнительный клапан, содержащий проставку и закрепленную на проставке тарель, на периферийном участке которой по периметру установлено уплотнение, концевой участок осевого штока выполнен с резьбой и снабжен гайкой, а по оси штока между гайкой и проставкой и между проставкой и ползуном установлены пружины. При этом втулка может быть снабжена шестью радиальными силовыми ребрами, размещенными с одинаковым шагом по наружной поверхности втулки. Кроме того, между проставкой и тарелью и между штоком и проставкой размещены дополнительные кольцевые уплотнения из эластичного материала. Причем уплотнение периферийного участка тарели выполнено в виде манжеты из эластичного материала. В качества эластичного материала используют резину.

Доказательство достижения технического результата будет рассмотрено ниже.

На фиг.1 изображен общий вид заглушки камеры жидкостного ракетного двигателя в разрезе; на фиг.2 - место А фиг.1.

Заглушка камеры ЖРД содержит осевой шток 1 с закрепленной на нем втулкой 2 с шестью радиально расположенными силовыми ребрами 3, на концах которых шарнирно закреплены и подпружинены с помощью пружин 4 рычаги 5 с роликами 6 (фиг.1).

Кроме того, на осевом штоке 1 подвижно установлены ограничитель 7, подпружиненный пружиной 8, и уплотнительный клапан 9, подпружиненный пружиной 10. Ограничитель 7 выполняет роль упора в камеру 11 и представляет собой неразъемную сборочную единицу, состоящую из ползуна 12 и конической обечайки 13, соединенных шестью стержневыми тягами 14 (фиг. 1). Обечайка может быть выполнена разрезной, например, в виде кольцевых конических секторов или специальных кулачков, причем образующая обечайки может быть необязательно прямой.

Уплотнительный клапан 9 представляет собой металлическую штампованную коническую тарель 15, закрепленную с помощью гайки 16, на проставке 17 (фиг. 1, 2). На периферийный участок тарели 15 по периметру с натягом надета уплотнительная манжета 18 из эластичного материала, например резины (фиг.1).

Для герметизации клапана 9 по контакту с внешним диаметром штока 1 и месту закрепления кольцевого участка тарели 15 на проставке 17 применены кольцевые уплотнения 19 и 20 из эластичного материала (фиг.2).

Для регулирования поджатая пружины 10 устройства на концевом участке штока 1 со стороны клапана 9 выполнена резьба, на которую навинчена гайка 21. Для защиты стенок сопла камеры от возможных повреждений при вышибании заглушки на гайку 21 установлен чехол 22 из эластичного материала, например из резины (фиг. 1).

Устройство работает следующим образом. С помощью монтажного приспособления, (штанги с ручкой - на чертеже не показано) ввертываемого в резьбовое отверстие штока 1 со стороны защитного чехла 22, заглушка вводится в камеру до упора ограничителя 7 в корпус камеры 11. Под действием осевой нагрузки монтажного приспособления осевой шток 1 перемещается вдоль оси корпуса камеры 11 вперед, преодолевая действие пружин 4, 8, 10. Рычаги 5 прокатываются на роликах 6 в направлении оси камеры по ее внутренним стенкам, подпружиниваются и в крайнем положении ограничителя 7 (на упоре) под действием пружин 4 устанавливаются в вертикальное положение. Затем осевая нагрузка с монтажного приспособления снимается, а приспособление удаляется. Под действием пружины 8 осевой шток 1 перемещается вдоль оси камеры назад до положения, уравновешенного взаимным действием пружин 4, 8, 10. Происходит самоустановка заглушки в рабочем положении.

Уплотнительный клапан 9 закрывает и герметизирует с помощью кольцевых уплотнений 19, 20 и уплотнительной манжеты 18 камеру двигателя. Под действием продувочных газов клапан 9 отходит от стенки корпуса камеры 11 и происходит стравливание избыточного давления из внутренних полостей двигателя. При этом осевой шток 1 сохраняет устойчивое соосное с камерой положение, позволяя клапану 9 при воздействии осевой нагрузки, возникающей от перепада давления на нем, перемещаться вдоль по штоку 1, открывая-закрывая проходное сечение камеры. При превышении давления газа в камере, происходит воздействие газа на поверхность тарели 15, при этом пружина 10 сжимается, в результате чего тарель 15 отходит, происходит стравливание газа из внутренней полости камеры.

После запуска под действием увеличивающегося давления газов тарель 15 отходит еще больше и тянет за собой все устройство, заглушка вышибается из сопла камеры.

Регулируя гайкой 21 поджатие пружины 10, можно добиться одновременного открытия клапанов на всех камерах многокамерного двигателя, что очень важно для обеспечения его нормального запуска.

Применение в заглушке подпружиненных кулачков позволяет осуществлять многоразовый монтаж и демонтаж ее без применения сложных специальных монтажных приспособлений, что значительно упрощает проведение указанных работ, снижает затраты и повышает эффективность устройства. Промышленная применимость.

Данная заглушка предназначена в основном для герметизации полости камер ЖРД. Кроме того, она может быть использована в качестве уплотнительных устройств в агрегатах, применяемых в различных отраслях промышленности.

Заглушка камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя содержит осевой шток и элементы упора в корпус камеры, снабженные уплотнениями. Элементы упора выполнены в виде втулки, закрепленной на осевом штоке и снабженной радиальными силовыми ребрами, на концах которых шарнирно закреплены подпружиненные рычаги с роликами. На осевом штоке с возможностью перемещения установлен ограничитель осевого перемещения, содержащий ползун и обечайку, скрепленные между собой тягами, и уплотнительный клапан, содержащий проставку и закрепленную на проставке тарель. На периферийном участке тарели по периметру установлено уплотнение, концевой участок штока выполнен с резьбой и снабжен гайкой. По оси штока гайкой и проставкой и между проставкой и ползуном установлены пружины. Изобретение улучшает эксплуатационные характеристики заглушки для камеры ЖРД. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Заглушка камеры жидкостного ракетного двигателя (ЖРД), содержащая осевой шток, а также элементы упора в корпус камеры, снабженные уплотнениями, отличающаяся тем, что элементы упора в корпус выполнены в виде втулки, закрепленной на осевом штоке и снабженной радиальными силовыми ребрами, на концах которых шарнирно закреплены подпружиненные рычаги с роликами, а также ограничителя осевого перемещения, установленного на осевом штоке с возможностью перемещения, содержащего ползун и обечайку, скрепленные между собой тягами, и уплотнительный клапан, содержащий проставку и закрепленную на проставке тарель, на периферийном участке которой по периметру установлено уплотнение, концевой участок осевого штока выполнен с резьбой и снабжен гайкой, а по оси штока между гайкой и проставкой и между проставкой и ползуном установлены пружины. 2. Заглушка камеры ЖРД по п.1, отличающаяся тем, что втулка снабжена шестью радиальными силовыми ребрами, размещенными с одинаковым шагом по наружной поверхности втулки. 3. Заглушка камеры ЖРД по п.1, отличающаяся тем, что уплотнение выполнено в виде манжеты из эластичного материала. 4. Заглушка камеры ЖРД по п.1, отличающаяся тем, что между проставкой и тарелью и между штоком и проставкой размещены дополнительные кольцевые уплотнения из эластичного материала. 5. Заглушка камеры ЖРД до п.1, отличающаяся тем, что в качестве эластичного материала используют резину.