СОПЛО ПЕРЕМЕННОЙ СТЕПЕНИ РАСШИРЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК F02K9/97 

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании сопел переменной степени расширения (складываемых сопел) в твердотопливных двигателях.

Конструкция складываемого (лепесткового) сопла заслуживает внимания разработчиков, прежде всего, тем, что она позволяет максимально уменьшить длину сопла в транспортном положении и тем самым существенно уменьшить длину двигателя.

Известно сопло переменной степени расширения [Extremes (SEP: mastering the extremes), June 1996, №33, p.21], содержащее стационарную и складывающуюся часть, выполненную в виде профилированных панелей (лепестков), шарнирно связанных со стационарной частью, механизм складывания панелей, включающий направляющие, привод и силовое кольцо, связанное с приводом и складывающее панели в процессе своего движения вдоль оси сопла до образования соплового раструба.

Существенный недостаток известной конструкции заключается в следующем.

При складывании панелей их смежные кромки не перекрываются, а только примыкают друг к другу. В такой конструкции высокой плотности прилегания кромок, обеспечивающей требуемую герметичность соплового тракта, добиться практически невозможно. В процессе работы двигателя горячие газы проходят между кромками панелей, приводя к уносу кромок и к дополнительным потерям удельного импульса тяги двигателя (при разгаре кромок эти потери возрастают).

Технической задачей настоящего изобретения является устранение данного недостатка.

Технический результат достигается тем, что в сопле переменной степени расширения, содержащем стационарную часть и складываемую часть, выполненную в виде профилированных панелей (лепестков), шарнирно связанных со стационарной частью, механизм складывания панелей, включающий направляющие, привод и силовое кольцо, связанное с приводом и складывающее панели в процессе своего движения вдоль оси сопла до образования соплового раструба, направляющая для каждой панели образована ребром, размещенным в продольной плоскости симметрии панели, с выполненным в нем удлиненным сквозным пазом. При этом силовое кольцо пропущено через пазы в ребрах. У каждой четной панели пазы в ребрах параллельны поверхности панели, а у нечетных панелей пазы спрофилированы так, что при движении силового кольца к срезу сопла продольные соприкасающиеся кромки нечетных панелей перекрываются кромками четных панелей, а соприкасающиеся кромки панелей выполнены Г-образного профиля - у перекрывающих панелей полкой вверх, а в перекрываемых - полкой вниз. Привод и силовое кольцо могут быть совмещены в одном элементе, выполненном в виде газогенератора с сопловыми отверстиями, например твердотопливного двигателя.

Сущность изобретения поясняется чертежами (фиг.1, 2, 3, 4). На фиг.1 пунктирной линией показано сопло в сложенном (транспортном) положении, сплошной линией - сопло в разложенном (рабочем) положении. На фиг.2 показан вид А фиг.1. На фиг.3 показана выноска Б фиг.1. На фиг.4 показана выноска В фиг.2.

На чертежах обозначены:

1 - стационарная часть сопла;

2 - складываемая часть сопла;

3 - четные (верхние) панели;

4 - нечетные (нижние) панели;

5 - силовое кольцо (торовый твердотопливный двигатель);

6 - шарнир;

7 - ребро;

8 - паз в ребре четной панели;

9 - паз в ребре нечетной панели;

10 - Г-образная кромка нечетной (нижней) панели;

11 - Г-образная кромка четной (верхней) панели;

12 - ленточное уплотнение;

13 - цанговый замок;

α₁ - угол поворота верхней панели;

α₂ - угол поворота нижней панели.

Конструкция работает следующим образом.

При задействовании привода силовое кольцо 5, передвигаясь в пазах 8 и 9 ребер 7, воздействует на панели 3 и 4. Нечетные панели 4 заранее устанавливаются на меньший угол движения α₂ по сравнению с четными α₁. От начала движения нечетные панели 4 перемещаются впереди четных 3. Последние, вследствие выполнения в их ребрах 7 пазов 8 прямолинейного профиля, «догоняют» нечетные в процессе складывания. При этом кромки 10, 11, благодаря Г-образному профилю, стыкуясь, образуют «лабиринт», а совместно с ленточным уплотнением 12 образуют герметичное соединение панелей. По окончании раскладки панели фиксируются цанговым замком 13.

В случае использования в качестве силового кольца торового твердотопливного двигателя процесс раскладывания панелей будет проходить аналогично.

Таким образом, использование изобретения позволит исключить перетекание газа между панелей, связанные с ним потери удельного импульса тяги, повысить надежность работы сопла.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании сопел переменной степени расширения в твердотопливных двигателях. Сопло содержит стационарную часть и складываемую часть, выполненную в виде профилированных панелей, шарнирно связанных со стационарной частью, и механизм складывания панелей. Механизм складывания панелей включает направляющие, привод и силовое кольцо, связанное с приводом и складывающее панели в процессе своего движения вдоль оси сопла до образования соплового раструба. Направляющая каждой панели образована ребром, размещенным в продольной плоскости симметрии панели, с выполненным в нем удлиненным сквозным пазом. Силовое кольцо пропущено через пазы в ребрах. У каждой четной панели пазы в ребрах параллельны поверхности панели. У нечетных панелей пазы спрофилированы так, что при движении силового кольца к срезу сопла продольные соприкасающиеся кромки нечетных панелей перекрываются кромками четных панелей. Соприкасающиеся кромки панелей выполнены Г-образного профиля - у перекрывающих панелей полкой вверх, а в перекрываемых - полкой вниз. Изобретение позволяет повысить надежность работы сопла, а также снизить потери удельного импульса тяги за счет исключения перетекания газа между панелями. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Сопло переменной степени расширения, содержащее стационарную часть и складываемую часть, выполненную в виде профилированных панелей (лепестков), шарнирно связанных со стационарной частью, механизм складывания панелей, включающий направляющие, привод и силовое кольцо, связанное с приводом и складывающее панели в процессе своего движения вдоль оси сопла до образования соплового раструба, отличающееся тем, что в нем направляющая для каждой панели образована ребром, размещенным в продольной плоскости симметрии панели, с выполненным в нем удлиненным сквозным пазом, при этом силовое кольцо пропущено через пазы в ребрах, у каждой четной панели пазы в ребрах параллельны поверхности панели, а у нечетных панелей пазы спрофилированы так, что при движении силового кольца к срезу сопла продольные соприкасающиеся кромки нечетных панелей перекрываются кромками четных панелей, а соприкасающиеся кромки панелей выполнены Г-образного профиля - у перекрывающих панелей полкой вверх, а в перекрываемых - полкой вниз.

2. Сопло переменной степени расширения по п.1, отличающееся тем, что в нем привод и силовое кольцо совмещены в одном элементе, выполненном в виде газогенератора с сопловыми отверстиями, например, твердотопливного двигателя.