СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОПЛА КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ (ЖРД), СОДЕРЖАЩЕГО НАРУЖНУЮ И ВНУТРЕННЮЮ ОБОЛОЧКИ Российский патент 2012 года по МПК B23K1/00 B23K31/02 B23K101/14 

Изобретение относится к области изготовления сопла камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя (далее ЖРД), содержащего наружную и внутреннюю оболочки.

Пайка пакета тонкостенных оболочек оживальной формы, например, сопел ЖРД, требует технологической отработки и устранения двух основных дефектов: запаев и недостаточной прочности паяного соединения.

Сопло жидкостного ракетного двигателя представляет собой пакет тонкостенных оболочек оживальной формы, соединенных пайкой. На внутренней оболочке сопла фрезеруются продольные каналы. Чем меньше диаметр оболочки, тем ширина каналов меньше. Ширина ребра по конструктивным соображениям остается постоянной. Глубину каналов уменьшают для регламентации гидравлического сопротивления. Сочетание узких и неглубоких каналов образует зону, склонную к запаям. Количество припоя при пайке определяется эмпирически. При недостатке припоя не образуются полноценные галтели и конструкция имеет пониженную прочность. Избыток припоя приводит к запаям. Для сопел ЖРД характерно изменение ширины каналов по всей поверхности сопла. При этом возможно перетекание излишнего припоя из одних поверхностей в другие. Законы смачивания способствуют перетеканию припоя в зоны, где ширина и глубина каналов между ребрами минимальны, именно здесь запаи наиболее вероятны. Следует учитывать, что даже один запай на сотни каналов является браковочным признаком для всего узла, так как конструкция сопел, особенно крупногабаритных, не позволяет этот запай доработать.

Известен способ изготовления сопла камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя (ЖРД), при котором в специальные проточки помещают стальную сетку, в которую затекает «лишний» припой (Г.Г.Гахун «Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей», М.: Машиностроение, 1989 г., стр.111). Сетка чаще устанавливается в местах, близких к завесам, для того, чтобы при пайке не заливались мелкие отверстия, канавки и т.п.

Недостатком данного способа являются ограниченные возможности его применения. Например, для сопел и других оребренных конструкций его применение нецелесообразно, т.к. разместить сетку, не нарушая прочности паяного соединения, затруднительно.

Преимущество предложенного способа в том, что капиллярной щели свойственно втягивать излишний припой из зоны, склонной к запаям, а конструкция фрезерованных оболочек позволяет изготовить капиллярную щель с минимальными издержками без ручных работ, свойственных монтажу стальной сетки.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является исключение запаев.

Данный технический результат достигается за счет способа изготовления сопла камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя (ЖРД), содержащего наружную и внутреннюю оболочки. На поверхности внутренней оболочки фрезеруют каналы, образующие тракт охлаждения. При фрезеровании каналов по мере удаления от рабочей части тракта охлаждения сопла уменьшают их глубину с получением в технологическом припуске оболочки сопла каналов в виде клинообразных щелей, образующих «ловушки» для втягивания излишнего припоя, при этом суммарный объем упомянутых каналов в технологическом припуске превышает объем возможного излишнего припоя. Сборку оболочек производят с получением технологического припуска со стороны малого диаметра сопла. Затем размещают припой и проводят пайку в вакууме с последующим срезанием технологического припуска.

Изобретение пояснено чертежами.

На фиг.1 показано сопло камеры ЖРД. На фиг.2 показана конструкция технологической «ловушки» для втягивания излишнего припоя.

Крупногабаритное сопло камеры жидкостного ракетного двигателя имеет наружную оболочку 1 и внутреннюю 2 (фиг.2). По малому диаметру сопла ЖРД установлен технологический компенсатор линейного перемещения 3, соединенный сваркой как с внутренней, так и наружной оболочками. Благодаря компенсатору осуществляется взаимное перемещение внутренней и наружной оболочек при нагреве во время пайки, так как оболочки изготовлены из материалов с различным коэффициентом линейного расширения.

Способ осуществляют следующим образом.

Изготавливают наружную 1 и внутреннюю 2 оболочки, причем внутренняя оболочка выполнена с оребренной наружной поверхностью. Для образования «ловушек» излишнего припоя при фрезеровании каналов перманентно на технологическом припуске сопла (зона I) (фиг.1) с целью увеличения капиллярного эффекта уменьшают глубину фрезерования каналов до нуля, что образует щели, уменьшающиеся по глубине (Т₃>Т₂>Т₁) (фиг.2). Далее оболочки собирают с образованием между ними межреберной полости, при этом располагают между стенками оболочек ленты припоя. Припой укладывают в зонах II, III. В зоне I «ловушек» припой не укладывают. Сверху монтируют накладки ловушек 4, которые с одной стороны приваривают к штатному кольцу 5, а с другой стороны сваривают с компенсатором 3 (фиг.2). Собранное сопло паяют в вакуумно-компрессионной печи. При пайке излишний припой втягивается в щели «ловушек». После пайки технологический припуск (зона I) срезают.

Изобретение может быть использовано при изготовлении сопла камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя. На поверхности внутренней оболочки сопла фрезеруют каналы, образующие тракт охлаждения. При фрезеровании каналов по мере удаления от рабочей части тракта охлаждения сопла уменьшают их глубину с получением в технологическом припуске оболочки сопла каналов в виде клинообразных щелей, образующих «ловушки» для втягивания излишнего припоя. Суммарный объем упомянутых каналов в технологическом припуске превышает объем возможного излишнего припоя. Собирают оболочки с получением технологического припуска со стороны малого диаметра сопла. Размещают припой и проводят пайку в вакуумно-компрессионной печи с последующим срезанием технологического припуска. При проведении пайки сопла ЖРД обеспечивается исключение запаев в рабочей части каналов охлаждающего тракта. 2 ил.

Способ изготовления сопла камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя (ЖРД), содержащего наружную и внутреннюю оболочки, включающий фрезерование на поверхности внутренней оболочки каналов, образующих тракт охлаждения, сборку оболочек с получением технологического припуска со стороны малого диаметра сопла, размещение припоя и проведение пайки в вакууме с последующим срезанием технологического припуска, отличающийся тем, что при фрезеровании каналов по мере удаления от рабочей части тракта охлаждения сопла уменьшают их глубину с получением в технологическом припуске оболочки сопла каналов в виде клинообразных щелей, образующих «ловушки» для втягивания излишнего припоя, при этом суммарный объем упомянутых каналов в технологическом припуске превышает объем возможного излишнего припоя.