РАЗДВИЖНОЕ СОПЛО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2002 года по МПК F02K1/12 

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при разработке раздвижных сопел ракетных двигателей.

Известны раздвижные сопла, имеющие выдвижной конический насадок, который перед началом или во время работы двигателя устанавливается в рабочее положение при помощи продольных вращающихся ходовых винтов (см. патент CШA 4313567 от 2.02.1982).

Принципиальным недостатком данной конструкции является наличие продольных направляющих в виде ходовых винтов, которые имеют малую жесткость на кручение. В то же время плоско-параллельное движение выдвижного конического насадка определяется, прежде всего, жесткостью ходовых винтов, а также синхронностью их вращения.

Известно раздвижное сопло (см. патент США 4383407 от 17.05.83, взят за прототип), в котором вместо ходовых винтов использованы зубчато-реечные направляющие.

В данном изобретении в нескольких продольных сечениях сопла установлены на стационарной части раструба, параллельно оси сопла, зубчато-реечные направляющие, а на раздвижном коническом насадке в этих же сечениях установлены шестерни, взаимодействующие с зубчато-реечными направляющими, причем все оси валов шестеренок параллельны касательным к поверхности выдвижного конического насадка, а сами валы шестеренок по кольцу соединены гибкими валами (см. фиг.5 иллюстрации к патенту 4383407).

Наличие гибких валов обеспечивает синхронное вращение всех шестеренок и, таким образом, бесперекосное движение выдвижного конического насадка.

Основным недостатком данного решения является нежесткоть гибкого вала при восприятии знакопеременных нагрузок (наличие упругого люфта), действующих на выдвижной насадок в режиме качания сопла, что может привести к перекосу насадка при подходе его к защелкам фиксации.

Технической задачей данного изобретения является устранение указанного недостатка, т. е. обеспечение бесперекосного движения выдвижного насадка и, таким образом, надежной фиксации его в рабочем положении.

Технический результат достигается тем, что в известном раздвижном сопле, содержащем стационарную расширяющуюся часть, выдвижной конический насадок, продольные зубчато-реечные направляющие, привод выдвижения насадка, оси валов, на которых установлены шестерни, взаимодействующие с продольными зубчато-реечными направляющими, перпендикулярны центральной оси сопла, причем на этих же валах установлены другие шестерни, взаимодействующие с торцевыми зубьями на кольце, установленном на выдвижном коническом насадке с возможностью вращения вокруг центральной оси сопла.

На фиг.1 изображен общий вид раздвижного сопла; на фиг.2 показан вид на раздвижное сопло с торца.

На фиг.3 показан вариант конструктивного исполнения зубчато-реечных направляющих раздвижного сопла в момент стыковки выдвижного конического насадка со стационарной частью; на фиг.4 - вид А с торца на зубчато-реечный механизм раздвижного сопла.

На фиг.5 показан вариант размещения зубчато-реечных направляющих внутри выдвижного конического насадка в момент стыковки его со стационарной частью сопла.

Раздвижное сопло имеет стационарную часть раструба 1 и выдвижной конический насадок 2, движущийся по продольным направляющим 3, на которых установлены зубчатые рейки 4.

Продольные направляющие 3 расположены, например, в плоскостях под углом 120^o (фиг.2).

На меньшем торце выдвижного конического насадка установлены шестеренчатые валики 5, оси которых перпендикулярны центральной оси сопла, и установлено кольцо 6 с торцевыми зубьями, причем кольцо может вращаться вокруг центральной оси сопла. Шестеренчатый валик при помощи шестеренок 7 находится в зацеплении с зубчатыми рейками 4, а при помощи шестеренок 8 зацепляется с торцевыми зубьями кольца 6.

Для обеспечения минимальных люфтов между шестеренчатыми валиками 5, продольными зубчатыми рейками 4 и торцевыми зубьями кольца 6, а также для обеспечения минимального трения всего механизма установлены опорные ролики 9 и 11 (фиг.3 и фиг.4).

Движение выдвижного конического насадка обеспечивается, например, электроприводом 10, который соединен с одним из шестеренчатых валиков 5.

С целью получения минимальной полетной массы раздвижного сопла за счет сброса всего механизма раздвижки после стыковки выдвижного конического насадка в рабочее положение предлагается вариант конструктивного исполнения (фиг. 5), в котором зубчато-реечные направляющие установлены внутри выдвижного конического насадка 2 при помощи замков 12, а шестеренчатые валики 5 и кольцо 6 с торцевыми зубьями установлены внутри на срезе стационарной части 1 при помощи механических замков.

На неподвижной части сопла 1 закреплено кольцо 14, к которому при помощи замков 13 (упор с роликом) крепится кольцо 15 с установленными в нем шестеренчатыми валиками 5, которые при помощи шестеренок 7 и 8 кинематически связаны с торцевыми зубьями кольца 6 и зубчатыми рейками 4, установленными внутри силовой оболочки 16, которая непосредственно крепится внутри выдвижного конического насадка при помощи замков 12 (защелка-автомат). С одним из шестеренчатых валиков 5 соединен электропривод раздвижки 10.

Работает сопло следующим образом.

После подачи команды на расфиксацию привод 10 вращает один из шестеренчатых валиков 5 и через торцевые зубья кольца 6 все остальные шестеренчатые валики 5. Так как все шестеренчатые валики 5 при помощи шестеренок 7 находятся в зацеплении с зубчатыми рейками 4, то они все с одинаковой скоростью двигаются и бесперекосно перемещают выдвижной конический насадок 2 в рабочее положение.

Для варианта со сбросом направляющих (фиг.5) при набегании внутренней поверхности выдвижного насадка 2 на ролики стопора замка 13, (13' - исходное положение стопора замка) последние перемещаются к центру сопла, чем обеспечивается устранение механического упора между кольцом 15 и кольцом 14 (на фиг.5 этот момент показан, упор стопора замка 13 вышел из внутренней упорной канавки кольца 14)/ Одновременно защелки замков 12 набегают на неподвижную часть 1, происходит расфиксация оболочки 16 от выдвижного конического насадка 2 и под действием сил инерции оболочка 16 с зубчатыми рейками 4, с кольцом 15, шестеренчатыми валиками 5 и кольцом 6 отделяется от сопла, чем обеспечивается минимальная полетная масса сопла.

В рабочем положении выдвижной конический насадок во всех вариантах удерживается цангами 18. Кольцо 14 отгорает в процессе работы двигателя.

Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция раздвижного сопла обладает высокой кинематической жесткостью, что обеспечивает бесперекосное движение выдвижного конического насадка и соответственно надежную фиксацию его в рабочем положении.

Раздвижное сопло ракетного двигателя содержит стационарную часть, выдвижной конический насадок, продольные зубчато-реечные направляющие и привод выдвижения насадка. Оси валов, на которых установлены шестерни, взаимодействующие с продольными зубчато-реечными направляющими, перпендикулярны центральной оси сопла. На этих валах также установлены другие шестерни, взаимодействующие с торцевыми зубьями на кольце, установленном на выдвижном коническом насадке с возможностью вращения кольца вокруг центральной оси сопла. При установке зубчато-реечных направляющих внутри выдвижного конического насадка валы с шестеренками и кольцо с торцевыми зубьями могут быть закреплены на срезе стационарной части с помощью механических замков, срабатывающих после стыковки конического насадка. Изобретение позволяет обеспечить бесперекосное движение выдвижного насадка и, таким образом, обеспечить его надежную фиксацию в рабочем положении. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Раздвижное сопло ракетного двигателя, содержащее стационарную часть, выдвижной конический насадок, продольные зубчато-реечные направляющие, привод выдвижения насадка, отличающееся тем, что оси валов, на которых установлены шестерни, взаимодействующие с продольными зубчато-реечными направляющими, перпендикулярны центральной оси сопла, причем на этих валах установлены другие шестерни, взаимодействующие с торцевыми зубьями на кольце, установленном на выдвижном коническом насадке с возможностью вращения кольца вокруг центральной оси сопла. 2. Раздвижное сопло по п. 1, отличающееся тем, что при установке зубчато-реечных направляющих внутри выдвижного конического насадка валы с шестеренками и кольцо с торцевыми зубьями закреплены на срезе стационарной части с помощью механических замков, срабатывающих после стыковки выдвижного конического насадка.