РАЗДВИЖНОЕ СОПЛО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2007 года по МПК F02K1/09 F02K9/97 

Изобретение относится к раздвижным соплам ракетных двигателей, применяемых чаще всего для сокращения габаритов сопла в транспортном положении при ограничении габаритов ракетных комплексов. В условиях жестких габаритных ограничений для заполнения ракеты необходимым количеством топлива приходится еще больше сокращать сопло за счет применения при его складке нескольких насадков.

Для таких раздвижных сопел насущным становится как сокращение габаритов узлов стыка насадков, как и размещение в ограниченном пространстве вспомогательных узлов, в частности - узлов стопорения насадков в сложенном положении. В пространстве между корпусами двигателей соседних ступеней ракеты особенно ограниченным является пространство у внутреннего насадка. Это наглядно подтверждается схемой многонасад очного сопла на фиг.4. У внутреннего насадка становится порой невозможным размещение таких узлов, как стопорение и обеспечение доступа для работы с ними. Становится необходимым любое сокращение габаритов этих узлов.

Известно сопло (патент RU 2180405 С2, МПК F 02 K 1/09, 2002 г. - прототип), в котором механизм стопорения насадка расположен на сбрасываемом цилиндре и содержит поворотные фиксаторы, зубья которых упираются в кольцевую выборку на неподвижном раструбе. Фиксаторы охвачены бандажной лентой с замком.

Места крепления поворотных фиксаторов на сбрасываемом цилиндре требуют развития их в продольном и радиальном направлениях, что увеличивает габариты узла. Кроме того, наличие элементов закрепления, обеспечивающих удержание и поворот фиксаторов, несколько усложняет конструкцию.

Технической задачей настоящего изобретения является сокращение габаритов узла стопорения и упрощение конструкции.

Технический результат достигается тем, что в раздвижном сопле, содержащем неподвижный раструб, размещенный на нем на направляющем цилиндре выдвигаемый насадок, механизм стопорения насадка, состоящий из фиксаторов, взаимодействующих своими зубьями с неподвижным раструбом и охватываемых бандажной лентой с замком, упругие пластины под бандажной лентой, с внутренней стороны цилиндра у его среза выполнены выступы, а фиксаторы размещены на консольных частях упругих пластин, прикрепленных к цилиндру, причем выступы цилиндра совместно с зубьями фиксаторов охватывают бурт у среза неподвижного раструба, а фиксаторы своими концами, противоположными зубьям, опираются на наружную поверхность цилиндра.

Уход от поворотных фиксаторов, ликвидация их поворотного закрепления за счет размещения фиксаторов на упругих плотинах сокращают габариты узла стопорения. Удерживающее усилие от фиксаторов передается на цилиндр и насадок через консоли упругих пластин, достаточно хорошо воспринимающих эти нагрузки в их плоскости.

Однако вследствие неизбежного выноса точки приложения усилия на зуб фиксатора за пределы пластин на величину h (фиг.1), возникает крутящий момент на пластины. Вынужденные работать как пружины, пластины плохо противостоят кручению. Исключение крутящего момента достигается тем, что противоположные зубьям концы фиксаторов, опираясь на цилиндр, своей реакцией N совместно с усилием от бандажной ленты Р_л создают момент, парирующий кручение от продольных реакций Р.

Это происходит в случае действия нагрузки на насадок в направлении раздвижки. Нагрузка же в обратном направлении воспринимается только выступами цилиндра. Но в обоих случаях для передачи нагрузки от насадка к раструбу задействуется естественный бурт неподвижного раструба Е.

Ликвидация поворотного закрепления фиксаторов упрощает конструкцию.

На фиг.1, 2, 3 представлено предложенное раздвижное сопло, показаны его узлы, усилия, приходящиеся на фиксаторы.

На фиг.4 показана схема расположения многонасадочного раздвижного сопла между ступенями ракеты для пояснения ограниченности пространства у внутреннего насадка.

Раздвижное сопло состоит из неподвижного раструба 1, выдвигаемого насадка 2, размещенного на направляющем цилиндре 3, механизма стопорения насадка в сложенном положении и узла фиксации насадка в рабочем положении, например, в виде цанг 4 и эластичного амортизатора-уплотнителя 5.

Механизм стопорения расположен на направляющем цилиндре и является сбрасываемым. Состоит из выступов 6 с внутренней стороны цилиндра у его среза и фиксаторов 7 с зубьями 8. Фиксаторы размещены на консольных частях упругих пластин 9, прикрепленных к цилиндру. Все фиксаторы стягиваются бандажной лентой 10 с замком в виде, например, разрывного болта 11. При этом упруго деформируются консоли пластин 9, а зубьями 8 фиксаторов и выступами 6 цилиндра охватывается бурт Е неподвижного раструба.

Работает конструкция следующим образом:

При раздвижке бандажная лента 10 размыкается (при подаче команды, например, на разрывной болт 11), фиксаторы 7 освобождаются и за счет опрокидывающего момента на зубья 8, а также под действием сил упругости консолей пластин 9 выходят из зацепления с буртом неподвижного раструба. Насадок с цилиндром в направлении раздвижки освобождается и в конце раздвижки фиксируется, например, цангами 4 на эластичном амортизаторе-уплотнителе 5. Это положение показано штрихпунктиром. По завершении раздвижки цилиндр с узлом стопорения покидает сопло, например, при отгорании в потоке работающего двигателя или за счет отрыва по ослабленным местам.

Предложенное решение использовано в разработке раздвижного сопла с 2 и 4 насадками. Именно оно при весьма ограниченной зоне для насадков сделало возможным скомпоновать узел стопорения в зоне внутреннего насадка, где невозможно было разместить узлы стопорения по известным решениям (включая по прототипу), расположенные на сбрасываемом цилиндре.

Для реализации стопорения по этим известным решениям пришлось бы расширить зону между ступенями ракеты для размещения раздвижного сопла на 8...15 мм. Это потребовало бы такого же сокращения длины одного из двигателей с уменьшением количества топлива на 40...80 кг.

Такое сочетание стопорных элементов с использованием упругой пластины в качестве элемента крепления фиксаторов к цилиндру сокращает габариты и упрощает конструкцию.

Раздвижное сопло ракетного двигателя содержит неподвижный раструб, размещенный на направляющем цилиндре, выдвигаемый насадок и механизм стопорения насадка, состоящий из фиксаторов и упругих пластин. Фиксаторы размещены на консольных частях упругих пластин, прикрепленных к цилиндру, взаимодействуют своими зубьями с неподвижным раструбом и охвачены бандажной лентой с замком. Упругие пластины расположены под бандажной лентой. С внутренней стороны направляющего цилиндра у его среза расположены выступы. Выступы направляющего цилиндра совместно с зубьями фиксаторов охватывают бурт у среза неподвижного раструба. Фиксаторы своими концами, противоположными зубьям, опираются на наружную поверхность цилиндра. Изобретение позволяет сократить габариты узла стопорения и упростить его конструкцию. 4 ил.

Раздвижное сопло ракетного двигателя, содержащее неподвижный раструб, размещенный на направляющем цилиндре выдвигаемый насадок, механизм стопорения насадка, состоящий из фиксаторов, взаимодействующих своими зубьями с неподвижным раструбом и охватываемых бандажной лентой с замком, упругих пластин, расположенных под бандажной лентой, отличающееся тем, что оно содержит выступы с внутренней стороны цилиндра у его среза, а фиксаторы размещены на консольных частях упругих пластин, прикрепленных к цилиндру, причем выступы цилиндра совместно с зубьями фиксаторов охватывают бурт у среза неподвижного раструба, а фиксаторы своими концами, противоположными зубьям, опираются на наружную поверхность цилиндра.