ЗАГЛУШКА СОПЛА РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2016 года по МПК F02K9/97 

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при разработке заглушек сопел малогабаритных ракетных двигателей, где необходимо реализовать высокий уровень давления срабатывания заглушки.

Известна конструкция сопла ракетного двигателя, в котором установлена защитная заглушка, выполненная в виде цилиндрического стакана с утонением и закрепленная на наружной поверхности сопла посредством клеевого шва (см. патент РФ на изобретение №2389896).

Недостатком этой конструкции является наличие герметизирующей дополнительной заглушки и невозможность реализации высокого давления срабатывания (~ 40 кгс/см²).

Известно сопло ракетного двигателя, изготовленное из металла и содержащее защитную заглушку, установленную на срезе сопла, выполненную в виде цилиндрического стакана с утонением и закрепленную на внешней стороне сопла при помощи резьбового соединения (принято за прототип, см. патент на изобретение DE 1113612 А).

Недостатками данной конструкции являются большая масса элементов заглушки, остающихся на сопле после срабатывания, недостаточная равномерность срезания заглушки по кольцевому утонению и сложность в отработке, отсутствие уплотнения между корпусом заглушки и соплом.

Технической задачей данного изобретения является создание конструкции заглушки сопла малогабаритного ракетного двигателя рассчитанной на высокое давление срабатывания (~ 40 кгс/см²).

Технический результат достигается тем, что в заглушке сопла ракетного двигателя, выполненной в виде охватывающего выходную часть сопла полого цилиндра с глухим дном, закрепленного на наружной поверхности сопла срезаемыми штифтами, на внутренней стенке полого цилиндра выполнена кольцевая проточка, а на его торцовой поверхности выполнены радиальные прорези, обеспечивающие возможность захода предварительно установленных на сопле срезаемых штифтов в кольцевую проточку. При этом полый цилиндр фиксируется на сопле в смещенном относительно прорезей положении срезаемых штифтов при помощи установленных в осевой плоскости упорных и стопорных винтов, причем на внутренней поверхности полого цилиндра со стороны глухого дна размещено кольцевое уплотнение.

Срезаемые штифты, выполненные, например, из алюминиевого сплава, обладают сопротивлением среза, обеспечивающим реализацию срабатывания заглушки при высоком давлении. Изменяя диаметр рабочей части срезаемых штифтов можно реализовать широкий диапазон давлений срабатывания заглушки, что совместно с разборной конструкцией заглушки упрощает отработку как самой заглушки, так и ракетного двигателя в целом.

Выполнение на внутренней стенке полого цилиндра кольцевой проточки, а на его торцовой поверхности - радиальных прорезей, обеспечивающих возможность захода срезаемых штифтов в кольцевую проточку, позволяет технологически просто и удобного закрепить корпус цилиндра на сопле, при этом разместить крепление (срезаемые штифты) на достаточном расстоянии от среза сопла для предотвращения ослабления сечения сопла, что позволяет заглушке и соплу выдерживать рассчитанное высокое давление (~ 40 кгс/см²) без незапланированных разрушений, и обеспечить плановое (при достижении в процессе работы расчетного давления) срабатывание заглушки.

Фиксация полого цилиндра на сопле в смещенном относительно прорезей положении срезаемых штифтов при помощи установленных в осевой плоскости упорных и стопорных винтов позволяет обеспечить жесткость крепления и невыпадение штифтов из своих посадочных мест в процессе эксплуатации до запуска ракетного двигателя.

Размещение кольцевого уплотнения на внутренней поверхности полого цилиндра со стороны глухого дна позволяет обеспечить герметичность соединения сопла с заглушкой и предотвращает прорыв газов в момент запуска ракетного двигателя в зазор между полым цилиндром и соплом, что повышает надежность срабатывания заглушки.

На фиг. 1, 2 изображена конструкция предлагаемой заглушки.

На наружной цилиндрической поверхности сверхзвуковой части сопла 1 диаметрально противоположно друг другу расположены отверстия, в которые на герметике вставлены срезаемые штифты 2. Резиновое уплотнение 3, контактирующее с цилиндрической поверхностью сопла 1, вставлено в кольцевой паз, выполненный на внутренней поверхности полого цилиндра 4 со стороны глухого дна. В полом цилиндре 4 выполнена внутренняя кольцевая проточка с радиальными прорезями 5 для прохода штифтов 2, а также резьбовые отверстия под упорный 6 и стопорный 7 винты.

Сборка заглушки с соплом происходит следующим образом.

Корпус цилиндра 4 с предварительно установленными резиновым уплотнением 3 и упорным винтом 6 надевают на наружную цилиндрическую поверхность сопла 1 таким образом, чтобы установленные на сопле 1 срезаемые штифты 2 вошли в радиальные прорези 5 на полом цилиндре 4. После совмещения штифтов 2 с прорезями 5 заглушку сдвигают до упора штифтов 2 в стенку кольцевой проточки в цилиндре 4 и поворачивают в сторону упорного винта 6 до соприкосновения с ним. Устанавливают стопорный винт 7, фиксирующий заглушку от проворота, на цилиндрической части сопла 1. После поворота и фиксации заглушки на сопле 1 срезаемые штифты 2 закрывают корпусом цилиндра 4 и тем самым защищают от выпадения из своих посадочных мест в процессе эксплуатации.

Работает заглушка следующим образом.

После запуска ракетного двигателя продукты сгорания топлива воздействуют на дно полого цилиндра 4 и при достижении расчетного усилия происходит срезание штифтов 2 корпусом цилиндра 4 и срабатывание заглушки, то есть ее отделение от выходной части сопла.

Таким образом, предлагаемая заглушка обеспечивает высокий расчетный уровень давления срабатывания с малыми разбросами.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при разработке заглушек сопел малогабаритных ракетных двигателей, где необходимо реализовать высокий уровень давления срабатывания заглушки. Заглушка сопла ракетного двигателя выполнена в виде охватывающего выходную часть сопла полого цилиндра с глухим дном, закрепленного на наружной поверхности сопла срезаемыми штифтами. На внутренней стенке полого цилиндра выполнена кольцевая проточка, а на его торцовой поверхности выполнены радиальные прорези, обеспечивающие возможность захода предварительно установленных на сопле срезаемых штифтов в кольцевую проточку. Полый цилиндр фиксируется на сопле в смещенном относительно прорезей положении срезаемых штифтов при помощи установленных в осевой плоскости упорных и стопорных винтов. На внутренней поверхности полого цилиндра со стороны глухого дна размещено кольцевое уплотнение. Изобретение позволяет обеспечить высокое расчетное давление срабатывания. 2 ил.

Заглушка сопла ракетного двигателя, выполненная в виде охватывающего выходную часть сопла полого цилиндра с глухим дном, закрепленного на наружной поверхности сопла срезаемыми штифтами, отличающаяся тем, что на внутренней стенке полого цилиндра выполнена кольцевая проточка, а на его торцовой поверхности выполнены радиальные прорези, обеспечивающие возможность захода предварительно установленных на сопле срезаемых штифтов в кольцевую проточку, при этом полый цилиндр фиксируется на сопле в смещенном относительно прорезей положении срезаемых штифтов при помощи установленных в осевой плоскости упорных и стопорных винтов, причем на внутренней поверхности полого цилиндра со стороны глухого дна размещено кольцевое уплотнение.