КОРПУС РДТТ Российский патент 2005 года по МПК F02K9/34 

Изобретение относится к машиностроению, и может найти применение в конструкциях корпусов ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ) и емкостях, работающих под давлением, силовая оболочка которых выполнена из композиционных материалов.

Известен корпус РДТТ, содержащий силовую оболочку из композиционных материалов, фланцы и внутреннее теплозащитное покрытием (ТЗП) с элементами раскрепления заряда от корпуса (патенты RU 2108476, кл. 6 F 02 К 9/34, RU 2192554, кл. 6 F 02 К 9/32). Конструкция корпуса имеет недостаточную надежность вследствие возможного разрушения ТЗП в зоне кромки фланцев в процессе работы РДТТ из-за высокой деформации ТЗП, вызваемой значительным меридиональным смещением силовой оболочки относительно фланца в условиях воздействия высокой температуры и уменьшения начальной толщины из-за уноса ТЗП. Усугубляющим фактором может послужить воздействие дополнительных циклических нагрузок на задний фланец при функционировании органа управления РДТТ.

Известны технические решения, в которых снижение деформаций ТЗП достигается за счет введения упругоэластичных прокладок между фланцами и силовой оболочкой и кольцевых поясковых зон раскрепления из антиадгезионной пленки между ТЗП и силовой оболочкой с фланцами. Например (см. рис.2.19 на стр.62 книги “Конструкции ракетных двигателей на твердом топливе” под общей редакцией члена-корреспондента РАН, д.т.н., проф. Л.Н.Лаврова, М., Машиностроение, 1993).

Наиболее близким к данному изобретению является корпус РДТТ из композиционных материалов, содержащий силовую оболочку с фланцами и упругоэластичными прокладками, установленными по полюсным отверстиям днищ, облицованную изнутри теплозащитным покрытием из резиноподобного материала, в днищах между ТЗП и силовой оболочкой с фланцами выполнены кольцевые поисковые зоны раскрепления из антиадгезионной пленки, перекрывающие кромки фланцев (патент RU 2108476, кл. 6 F 02 К 9/34). Однако для надежной работы конструкции введение только поясковых зон раскрепления недостаточно в связи с тем, что в поясковых зонах раскрепления возникает сила трения при смещении силовой оболочки относительно фланца, что не позволяет снизить деформации ТЗП до требуемого уровня. Установлено, что максимально возможное снижение деформаций В ТЗП обеспечивается эффективной шириной поясковой зоны, дальнейшее увеличение ширины поясковой зоны свыше эффективной не приводит к снижению “пика” деформаций (см., например, статью авторов А.А.Медведева, В.В.Никонова “Исследование механики деформирования однослойного ТЗП в зоне компенсатора крупногабаритного корпуса из композиционных материалов в процессе работы изделия”, сб. “Вопросы оборонной техники”, серия 15, вып.2 (119), 1998 г.).

Технической задачей настоящего изобретения является создание корпуса такой конструкции, которая позволила бы исключить указанные недостатки и обеспечивала надежную работоспособность РДТТ.

Технический результат достигается тем, что в корпусе РДТТ, содержащем силовую оболочку из композиционного материала с фланцами и упругоэластичными прокладками, установленными по полюсным отверстиям днищ, облицованную изнутри теплозащитным покрытием из резиноподобного материала, содержащий кольцевые поясковые зоны раскрепления между ТЗП и силовой оболочкой с фланцами, перекрывающие кромки фланцев, в районе поясковых зон раскрепления внутри ТЗП эквидистантно внутренней поверхности силовой оболочки с фланцами и вблизи нее расположены один или несколько разделенных по толщине ТЗП кольцевых армирующих слоев, выполненных, например из капроновой ткани, причем ширина первого от силовой оболочки с фланцем армирующего слоя больше ширины кольцевой поясковой зоны раскрепления, а ширина каждого из последующих слоев меньше предыдущего.

На фиг.1 представлен общий вид корпуса РДТТ из композиционных материалов; на фиг.2 приведена конструктивная схема ТЗП в районе поисковых зон раскрепления.

Корпус РДТТ из композиционных материалов содержит силовую оболочку 1 с фланцами 2, 3, установленными по полюсным отверстиям днищ 4, 5, облицованную изнутри теплозащитным покрытием 6 из резиноподобного материала. Между теплозащитным покрытием 6 и силовой оболочкой 1 с фланцами 2, 3 выполнены кольцевые поясковые зоны раскрепления 7 из антиадгезионной пленки, перекрывающие кромки 8 фланцев 2, 3. С силовой оболочкой 1 фланцы 2, 3 скреплены упругопластичными прокладками 9, выполненными из листовой резины.

Теплозащитное покрытие 6 выполнено из термостойкой каландрованной резины. Армирующие слои представляют собой кольца материала 10, выполненные, например, из капроновой ткани, разделенные между собой слоями резины и расположенные эквидистантно внутренней поверхности силовой оболочки 1 с фланцами и вблизи нее.

При действии внутреннего давления в корпусе, в зоне кромок фланцев, возникают значительные деформации ТЗП. В условиях воздействия высокой температуры, а также уноса части начальной толщины деформации ТЗП могут оказаться критичными при работе изделия. Конструктивно снижение “пика” деформаций обеспечивается кольцевыми поясковыми зонами раскрепления. Армирующие слои, расположенные внутри ТЗП в районе поясковых зон раскрепления, повышают жесткость ТЗП, при этом увеличивается эффективная ширина поясковой зоны, что в итоге приводит к снижению максимального уровня деформаций (сглаживанию “пика”) за счет перераспределения их на большую длину.

Таким образом, использование данного технического решения позволит повысить надежность работы корпуса РДТТ из композиционных материалов практически без увеличения его массы.

Корпус ракетного двигателя твердого топлива содержит силовую оболочку из композиционного материала с фланцами и упруго-эластичными прокладками, установленными по полюсным отверстиям днищ, облицованную изнутри теплозащитным покрытием из резиноподобного материала, и кольцевые поясковые зоны раскрепления между теплозащитным покрытием и силовой оболочкой с фланцами, перекрывающие кромки фланцев. В районе поясковых зон раскрепления внутри теплозащитного покрытия эквидистантно внутренней поверхности силовой оболочки с фланцами и вблизи нее расположены один или несколько разделенных по толщине теплозащитного покрытия кольцевых армирующих слоев, выполненных, например, из капроновой ткани. Ширина первого от силовой оболочки с фланцем армирующего слоя больше ширины кольцевой поясковой зоны раскрепления, а каждого из последующих слоев меньше предыдущего. Изобретение позволит повысить надежность работы корпуса ракетного двигателя твердого топлива из композиционных материалов практически без увеличения массы. 2 ил.

Корпус ракетного двигателя твердого топлива, содержащий силовую оболочку из композиционного материала с фланцами и упругоэластичными прокладками, установленными по полюсным отверстиям днищ, облицованную изнутри теплозащитным покрытием из резиноподобного материала, содержащий кольцевые поясковые зоны раскрепления между теплозащитным покрытием и силовой оболочкой с фланцами, перекрывающие кромки фланцев, отличающийся тем, что в районе поясковых зон раскрепления внутри теплозащитного покрытия эквидистантно внутренней поверхности силовой оболочки с фланцами и вблизи нее расположены один или несколько разделенных по толщине теплозащитного покрытия кольцевых армирующих слоев, выполненных, например, из капроновой ткани, причем ширина первого от силовой оболочки с фланцем армирующего слоя больше ширины кольцевой поясковой зоны раскрепления, а ширина каждого из последующих слоев меньше предыдущего.