СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ВНУТРЕННЕГО ТЕПЛОЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ КОРПУСА РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2016 года по МПК F02K9/34 

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при изготовлении внутреннего теплозащитного покрытия (ТЗП), корпусов ракетных двигателей (РД), например, на твердом (РДТТ) или пастообразном топливах.

В настоящее время изготовление внутреннего теплозащитного покрытия корпуса РДТТ с силовой оболочкой из композиционных материалов (см. Л.Н. Лавров и др. Конструкции ракетных двигателей на твердом топливе. - М.: Машиностроение, 1993 г., с. 63-64), осуществляют в два этапа. На первом этапе послойно на жесткую оправку укладывают слои невулканизованной резины до получения пакета требуемой толщины и проводят вулканизацию при t=150±5°С для придания пакету монолитности и жесткости, а на втором этапе устанавливают полученный пакет на вымываемую песчано-полимерную оправку (см. также патент РФ №2266201) в составе органо-пластикового корпуса типа «кокон».

Известен также способ изготовления внутреннего теплозащитного покрытия корпуса ракетного двигателя, включающий послойную выкладку на жесткую оправку слоев невулканизованной резины до получения пакета требуемой толщины и вулканизацию полученного пакета с контролем режима по термопреобразователям, установленным в пакете ТЗП (патент РФ №2415289).

Данный способ хорошо себя зарекомендовал на этапе отработки высокодеформативного корпуса РДТТ, в т.ч. и при применении современных резин на основе синтетических каучуков марок СКЭП и СКЭПТ, обладающих повышенной теплостойкостью.

Однако этот способ не обеспечивает в полной мере информацией о конверсии температурных полей на этапе режима вулканизации в условиях одностороннего нагрева при гидроклавном методе формирования по причине невозможности закладки большого числа термопреобразователей в необходимые места ТЗП ввиду их значительных габаритных размеров, нарушающих структуру конструкции. Контроль температурного режима вулканизации осуществляется по единичным показаниям термопреобразователей, устанавливаемых по задаваемой схеме по конкретным дискретным точкам. Информация о распространении температурных конверсионных полей необходима для контроля и оптимизации по известным методикам режима вулканизации для отрабатываемых изделий.

Технической задачей данного изобретения является повышение качества формирования теплозащитного покрытия корпуса ракетного двигателя.

Технический результат достигается тем, что в способе формирования внутреннего теплозащитного покрытия корпуса ракетного двигателя, по которому в процессе выкладки слоев невулканизованной резины между ними размещают оптическое волокно для измерения температуры в процессе вулканизации, оптическое волокно размещают на поверхностях невулканизованной резины спиральными витками с переходом с одного слоя резины на другой слой, при этом производят точечное закрепление волокна на поверхностях слоев резины с помощью клея холодного отверждения на основе каучуков.

Данный способ формирования теплозащитного покрытия позволяет объективно оценивать качество изготовления теплозащитного покрытия с прогнозированием завершенности процесса вулканизации по конверсии температурных полей в интерактивном режиме за счет значительной зоны контроля профиля ТЗП, с оптимизацией процесса вулканизации во время его протекания с использованием получаемой информации по известной методике, с применением одного оптического волокна.

Лабораторно-экспериментальные исследования подтвердили высокую эффективность предлагаемой технологии с использованием оптического волокна, который будучи «интеллектуальным» материалом с информационными функциями позволяет создать рациональный режим вулканизации и отработать толщину ТЗП с минимально необходимым оставшимся слоем в конструкции изделия.

На фиг. 1 показана схема укладки оптического волокна в ТЗП (общий вид), на фиг. 2 - вид А фиг. 1.

Способ осуществляют следующим образом.

Выкладывают на оправку слои сырой резины. Ввод оптического волокна в структуру ТЗП 1 осуществляют после выкладки третьего слоя сырой резины. Ввод оптического волокна 2 начинают с прокладки волокна от нижнего края ТЗП до места на ТЗП, в точке 3 с последующей прокладкой волокна на поверхности слоя резины по спирали (по часовой стрелке), до возврата в точку 4, находящуюся в одной плоскости с точкой 3. Закрепление волокна на поверхности сырой резины осуществляется точечным приклеиванием 5, с необходимым шагом, клеем холодного отверждения на основе каучуков. Далее осуществляют выкладку четвертого слоя резины. В заготовке четвертого слоя резины в точке 4 делают разрез, через который оптическое волокно протягивают на поверхность четвертого слоя в точку 6. Аналогичным способом оптическое волокно закладывают на поверхность необходимого количества слоев, с переходом оптического волокна на другой диаметр ТЗП, из слоя в слой. Вывод волокна осуществляют прокладкой по последнему слою закладки к краю ТЗП в точке 7.

После полной укладки пакета ТЗП устанавливают вакуумную герметизирующую оболочку, устанавливают крышку, и сборочную единицу устанавливают в гидроклав. Выводящие концы оптического волокона подсоединяют к измерительной системе. В процессе вулканизации получают информацию о фактическом распространении конверсионных температурных полей.

По информации, получаемой в режиме реального времени от измерительной системы, согласно известной методике, в процессе вулканизации производят оптимизацию времени поддержания необходимого температурного режима.

Применение данного способа позволяет за счет измерения фактических значений достигаемого уровня температур с помощью оптического волокна, связанного с преобразующей измерительной системой, оптимизировать процесс вулканизации ТЗП по времени и, таким образом, повысить качество изготовления внутреннего теплозащитного покрытия корпуса ракетного двигателя, а также сократить энергозатраты.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к изготовлению теплозащитных покрытий камер сгорания ракетных двигателей. При формировании внутреннего теплозащитного покрытия корпуса ракетного двигателя в процессе выкладки слоев невулканизованной резины между слоями размещают оптическое волокно для измерения температуры в процессе вулканизации. Оптическое волокно размещают на поверхностях невулканизованной резины спиральными витками с переходом с одного слоя резины на другой слой. Производят точечное закрепление волокна на поверхностях слоев резины с помощью клея холодного отверждения на основе каучуков. Изобретение позволяет повысить качество теплозащитного покрытия. 2 ил.

Способ формирования внутреннего теплозащитного покрытия корпуса ракетного двигателя, по которому в процессе выкладки слоев невулканизованной резины между ними размещают оптическое волокно для измерения температуры в процессе вулканизации, отличающийся тем, что оптическое волокно размещают на поверхностях невулканизованной резины спиральными витками с переходом с одного слоя резины на другой слой, при этом производят точечное закрепление волокна на поверхностях слоев резины с помощью клея холодного отверждения на основе каучуков.