Сопло ракетного двигателя Российский патент 2017 года по МПК F02K9/97 

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании ракетного двигателя с раздвижным соплом, находящемся в сложенном положении в отсеке, габариты которого ограничены не только по длине, но и по диаметру.

Известно, что при ограниченных габаритах ракетного двигателя увеличение удельного импульса тяги за счет высокой степени расширения сопла реализуется применением раздвижного (в частности, лепесткового) сопла [Фахрутдинов И.Х., Котельников А.В. Конструкция и проектирование ракетных двигателей твердого топлива: Учебник для машиностроительных вузов. - М.: Машиностроение, 1987. - 328 с.: ил., страница 145, рис. 6.20]. Сопло ракетного двигателя содержит раструб и складной насадок, образованный поворотными лепестками, кинематически связанными с раструбом механизмом раздвижки. Механизм раздвижки обеспечивает перевод лепестков из сложенного положения в рабочее посредством их поворота.

Недостатками рассматриваемой конструктивной схемы являются:

- большие габариты сопла в сложенном положении, вследствие чего требуется наличие свободного объема перед срезом раструба сопла при складывании лепестков поворотом вперед (почти на 180°) или требуется свободный объем в радиальном направлении при складывании лепестков поворотом в радиальное положение (на ~90°). Диаметр отсека, в котором расположено сопло, может быть ограничен, т.е. отсек не допускает поворота лепестков не только на 180-90°, но и на существенно меньшие значения угла поворота. При этом габаритные ограничения диаметра могут оставаться после отделения двигателя предыдущей ступени;

- сложность механизма раздвижки, содержащего систему синхронизации поворота лепестков. Для компоновки механизма раздвижки также требуется свободный объем (в т.ч. в радиальном направлении).

Указанные недостатки частично устранены в сопле ракетного двигателя с механизмом раздвижки [Патент РФ №2542650]. Сопло ракетного двигателя с механизмом раздвижки, обеспечивающим перевод сопла из сложенного положения в рабочее. Сопло содержит раструб и складной насадок, образованный лепестками с элементами кинематической связи лепестков с раструбом. Образующая лепестка в сложенном положении, проведенная через плоскость его симметрии, параллельна образующей раструба, проведенной через эту же плоскость. Элементы кинематической связи лепестков с раструбом содержат пантографы, связывающие соседние лепестки друг с другом, а каждый лепесток связан с раструбом направляющим элементом. Рассматриваемая схема характеризуется изменением радиального положения лепестков в сложенном положении, за счет чего достигается повышение осевой (т.е. в осевом направлении) плотности компоновки сопла с днищем предыдущей ступени. Недостатком рассмотренных схем лепестковых сопел является то, что повышение осевой плотности компоновки достигается радиальным перемещением лепестков, приводящим к увеличению поперечного габарита сопла в сложенном положении (по сравнению с его рабочим положением). Таким образом, поперечный габарит лепесткового сопла в сложенном положении превышает диаметр среза сопла в рабочем положении, что неприемлемо, если диаметр отсека, в котором расположено сопло, ограничен (равен диаметру среза сопла в рабочем положении).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому изобретению является сопло ракетного двигателя [Фахрутдинов И.Х., Котельников А.В. Конструкция и проектирование ракетных двигателей твердого топлива: Учебник для машиностроительных вузов. - М.: Машиностроение, 1987. - 328 с.: ил., страница 142, рис. 6.14]. Сопло ракетного двигателя содержит раструб, первый насадок (в прототипе первый насадок выполнен телескопическим), наружный телескопический насадок. Сопло снабжено механизмами раздвижки, обеспечивающими перевод сопла из сложенного положения в рабочее. Механизмы раздвижки снабжены приводами раздвижки.

Основное преимущество выбранного прототипа над ранее рассмотренными схемами лепестковых сопел заключается в минимальном диаметре сопла в любом положении (с фиксированной степенью расширения), т.е. в том, что дополнительных поперечных габаритов под складку сопла не требуется. Диаметр сопла как в сложенном, так и в рабочем положении равен диаметру среза телескопического наружного насадка (т.е. неизменен).

Однако рассматриваемая схема не в полной мере использует возможные резервы повышения плотности осевой компоновки сопла в ракете.

В рамках схемы прототипа дальнейшее увеличение плотности компоновки сопла за счет увеличения числа насадков (с соответствующим уменьшением длины каждого насадка) приводит к усложнению сопла, увеличению его массы и стоимости. Как правило, количество телескопических насадков по конструктивным ограничениям не превышает 2-3. У насадков ширина стыковочных шпангоутов (включающих демпфирующе-обтюрирующий узел, площадку для его теплозащиты, узлы механизма раздвижки, цанги) является определенной величиной, не зависящей от числа насадков. При увеличении числа насадков стыковочные шпангоуты сближаются друг с другом, а при некотором количестве насадков эти шпангоуты станут пересекаться друг с другом, делая рассматриваемую схему абсурдной.

Учитывая изложенные проблемы повышения плотности осевой компоновки сопла в ракете за счет увеличения числа насадков, а также учитывая наличие в прототипе двух насадков, ограничим дальнейший анализ, приняв количество насадков сопла (которому посвящено данное изобретение) равным количеству насадков прототипа (т.е. двум).

Наименьшая длина сложенного сопла, содержащего два насадка, реализовалась бы, если срез первого насадка выполнить на одном уровне со срезом наружного насадка (что было бы возможным, если бы днище предыдущей ступени было бы плоским). В ракете, ввиду кривизны днища предыдущей ступени, участки указанного днища, находящиеся на малых радиусах, упрутся в срез первого насадка (имеющий малый радиус, равный соответствующему радиусу днища). Таким образом, первый насадок не позволяет плотно приблизить днище предыдущей ступени к срезу наружного насадка, т.е. высокая плотность осевой компоновки сопла и двигателя в ракете не будет достигнута. Если критическую точку (точку, по которой первый насадок упирается в днище) сдвинуть вдоль продольной оси, укоротив первый насадок, то для сохранения высокой степени расширения указанная перекомпоновка сопла вызовет необходимость соответствующего удлинения наружного насадка. Соответственно длина и двигателя, и ракеты увеличится, а плотность компоновки сопла в ракете уменьшится. Именно такой (умеренной) плотностью компоновки характеризуются сопла с двумя телескопическими насадками.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение плотности компоновки сопла в ракете при ограниченном в сложенном положении диаметре сопла и фиксированной степени расширения.

Сущность изобретения заключается в том, что в сопле ракетного двигателя, содержащем раструб, первый насадок, наружный телескопический насадок, механизмы раздвижки, обеспечивающие перевод сопла из сложенного положения в рабочее, приводы раздвижки, первый насадок образован лепестками с элементами кинематической связи лепестков с раструбом, обеспечивающими сокращение зазора между наружным телескопическим насадком и лепестками в сложенном положении. Механизмы и приводы раздвижки выполнены каждый для своего насадка, при этом механизм и привод раздвижки первого насадка являются автономными. Образующая лепестка в сложенном положении, проведенная через плоскость его симметрии, может быть параллельна образующей раструба, проведенной через эту же плоскость. Элементы кинематической связи лепестков с раструбом могут содержать пантографы, связывающие соседние лепестки друг с другом. Каждый пантограф содержит продольную балку, связанную с каждым из двух соседних лепестков двумя шарнирно закрепленными планками. Каждый лепесток может быть связан с раструбом направляющим элементом, расположенным в плоскости симметрии лепестка. Привод раздвижки первого насадка может быть выполнен в продольных балках и кинематически связан с планками.

Технический результат достигается совмещением преимуществ сопла лепесткового (для первого насадка) и сопла телескопического (для наружного насадка). Т.к. вдоль продольной оси плотность компоновки сопла в ракете лимитируется преимущественно первым насадком (который стремится упереться в днище предыдущей ступени), первый насадок выполняется складным, образованным лепестками. А наружный насадок определяет мидель сопла (двигателя, ракеты) и, соответственно, выполнен телескопическим (имеющим фиксированный диаметр). Тем самым достигается оптимальный баланс осевого и поперечного сокращения габаритов сопла, оптимально плотная его компоновка в ракете. Т.е. плотность осевой компоновки сопла повышается без увеличения поперечных габаритов (диаметр сопла в рабочем положении и в сложенном равны). Повышение плотности осевой компоновки по первому насадку, выполненному складным (лепестковым), достигается тем, что лепесток отодвинут от днища предыдущей ступени не столько вдоль продольной оси (где уже нет свободного места), сколько по радиусу. Т.е. элементы кинематической связи лепестков с раструбом обеспечивают сокращение зазора между наружным телескопическим насадком и лепестками в сложенном положении. Чем меньше указанный зазор, тем выше по радиусу лепесток отодвинут от днища предыдущей ступени.

В первую очередь необходимо отодвинуть критическую точку TL1 лепестка (по которой первый насадок упирается в днище). Критическую точку можно отодвинуть либо поворотом лепестка, либо плоскопараллельным перемещением лепестка. При условии, что образующая лепестка в сложенном положении, проведенная через плоскость его симметрии, параллельна образующей раструба, проведенной через эту же плоскость, лепесток не повернут, а целиком отодвинут по радиусу плоскопараллельным перемещением. В результате плоскопараллельного перемещения лепесток максимально использует имеющийся свободный объем зазора между раструбом и наружным телескопическим насадком. Кроме того, лепесток в осевом направлении заведен за срез раструба (использует его длину) и простирается по длине до заднего днища ракетного двигателя с рассматриваемым соплом. Поэтому располагаемая длина лепестка в указанной компоновке существенно больше, чем в поворотном варианте. Увеличение длины лепестка (за счет оптимальности его сложенного положения при плоскопараллельном перемещении) способствует повышению плотности компоновки сопла.

Характер плоскопараллельного перемещения лепестков реализуется механизмом раздвижки, т.е. тем, что элементы кинематической связи лепестков с раструбом содержат пантографы, связывающие соседние лепестки друг с другом, а каждый лепесток связан с раструбом направляющим элементом, расположенным в плоскости симметрии лепестка.

При наличии наружного телескопического насадка выполнение первого насадка складным, образованным лепестками, возможно только при условии, что перевод сопла из сложенного положения в рабочее осуществляется последовательно. Т.е. механизмы и приводы раздвижки должны быть выполнены каждый для своего насадка. Выдвинуть наружный телескопический насадок в рабочее положение можно только при нахождении первого (лепесткового) насадка в рабочем положении, т.е. после того, когда лепестки уже сжаты, диаметр первого насадка уменьшен (относительно сложенного положения) в процессе его раздвижки и не препятствует движению наружного насадка. Когда механизм и привод раздвижки первого насадка являются автономными, они обеспечивают перевод исключительно первого (лепесткового) насадка в рабочее положение, т.е. готовят условия (уменьшение диаметральных габаритов лепесткового насадка) для возможности последующего выдвижения наружного телескопического насадка в рабочее положение. Выдвижение наружного телескопического насадка также является автономным.

Автономный механизм раздвижки первого насадка образован пантографами и направляющими элементами. Каждый пантограф содержит продольную балку, связанную с каждым из двух соседних лепестков двумя шарнирно закрепленными планками.

Автономный привод раздвижки первого насадка выполнен в продольных балках и кинематически связан с планками. Данное исполнение привода раздвижки первого насадка обеспечивает как плотную компоновку, так и автономность (независимость от наружного насадка).

При указанном совмещении преимуществ сопла лепесткового и сопла телескопического отметим, что представленный симбиоз устраняет ряд недостатков исходных сопел. Сравним предлагаемое техническое решение с лепестковым соплом:

1) надежность крепления лепестков первого насадка предложенной схемы выше, чем у лепесткового сопла, где лепестки имеют консольное крепление к раструбу или удерживаются только механизмом раздвижки. В предложенной схеме лепестки в рабочем положении с двух сторон прижаты к монолитным кольцевым элементам (с одной стороны - к раструбу, с другой стороны - к наружному телескопическому насадку). Прижатие разрозненных лепестков к кольцевым элементам обеспечивает монолитность сопла в целом, однозначность и точность взаимного расположения лепестков, исключение вибрации лепестков, повышение надежности обтюрации стыков между лепестками и смежными с ними элементами (раструбом и наружным телескопическим насадком). В предлагаемом техническом решении наружный телескопический насадок охватывает снаружи лепестки, прижимаемые изнутри к указанному насадку давлением продуктов сгорания, движущихся по газовому тракту. Таким образом, в отличие от лепесткового сопла (где каждый лепесток является работающей на изгиб консолью), реализуется наиболее благоприятная схема силового нагружения лепестка. Механизм раздвижки (пантографы) дополнительно (с третьей стороны) фиксирует и удерживает лепестки. Указанная схема нагружения обеспечивает возможность снижения массы как лепестков, так и участвующего в фиксации лепестков механизма раздвижки (пантографов);

2) лепестковое сопло может обеспечить максимальное сокращение осевых габаритов за счет размещения лепестков (или их части) на больших радиусах, т.е. ценой увеличения поперечных габаритов (диаметра) сопла в сложенном положении. Предлагаемое техническое решение обеспечивает сопоставимое (незначительно уступающее) повышение плотности осевой компоновки сопла в ракете при недостижимом для лепесткового сопла минимальном диаметре. Указанный диаметр как в сложенном, так и в рабочем положениях является одним и тем же;

3) наружный телескопический насадок - коническая обечайка, нагруженная внутренним давлением, может при указанном нагружении выполняться из тонкостенного (т.е. имеющего малую массу) углерод-углеродного композиционного материала (УУКМ). Напротив, лепестки имеют форму отдельных (не связанных друг с другом) пластин и вынужденно выполняются из толстого (т.е. имеющего большую массу) углепластика для обеспечения работоспособности указанных пластин на изгиб. В связи с тем, что наружный насадок имеет большие габариты (расположен на максимальном радиусе), выигрыш в массе от применения УУКМ достаточно большой. Малая толщина УУКМ дополнительно способствует уменьшению миделя сопла (по сравнению с лепестковым соплом, выполненным из толстого углепластика) при прочих равных условиях;

4) масса предлагаемого сопла, как было показано в п. 1, 3 настоящего абзаца, сопоставима с массой телескопического сопла.

Данное техническое решение не известно из патентной и технической литературы.

Изобретение поясняется следующим графическим материалом:

на фиг. 1-12 различные виды сопла показаны в трех положениях: в сложенном; в рабочем; в промежуточном. Промежуточным положением сопла (фиг. 7, 8, 9) будем называть такое положение, когда первый лепестковый насадок раздвинут в рабочее положение, а наружный телескопический насадок остается в сложенном (не раздвинутом) положении;

на фиг. 1 показан вид с боку сопла в сложенном положении. Для наглядности в наружном телескопическом насадке выполнен местный вырез;

на фиг. 2 показана выноска А фиг. 1 в виде продольного разреза сопла в сложенном положении;

на фиг. 3 показан вид сзади сопла (на его срез) в сложенном положении;

на фиг. 4 показано сопло в сложенном положении в плоскости расположения направляющего элемента (нижняя половина рисунка с местным вырезом наружного телескопического насадка, верхняя половина - продольный разрез сопла Б-Б фиг. 3);

на фиг. 5 показано сопло в сложенном положении в плоскости расположения привода наружного телескопического насадка (нижняя половина рисунка без вырезов, верхняя половина - продольный разрез сопла В-В фиг. 3);

на фиг. 6 показано сопло в сложенном положении в изометрии (вид «сзади-сбоку»);

на фиг. 7 показан вид с боку сопла в промежуточном положении (в наружном телескопическом насадке выполнен местный вырез);

на фиг. 8 показано сопло в промежуточном положении в плоскости расположения направляющего элемента (нижняя половина рисунка с местным вырезом наружного телескопического насадка, верхняя половина - продольный разрез сопла Б-Б фиг. 3);

на фиг. 9 показано сопло в промежуточном положении в изометрии (вид «сзади-сбоку»);

на фиг. 10 показана выноска Г фиг. 7 в виде продольного разреза сопла в рабочем положении. При этом наружный телескопический насадок (как и сопло в целом) показан в рабочем положении;

на фиг. 11 показано сопло в рабочем положении в плоскости расположения привода наружного телескопического насадка (нижняя половина рисунка без вырезов, верхняя половина - продольный разрез сопла В-В фиг. 3 (с учетом рабочего положения));

на фиг. 12 показано сопло в рабочем положении в изометрии (вид «сзади-сбоку»).

Сопло ракетного двигателя содержит раструб 1, первый насадок 2, наружный телескопический насадок 3.

Первый насадок 2 выполнен складным и образован лепестками 4 (фиг. 1). Лепестки 4 кинематически связаны с раструбом 1 механизмом раздвижки, обеспечивающим перевод лепестков 4 из сложенного положения L в рабочее положение N (фиг. 2). Образующая Y лепестка 4 (фиг. 4) в сложенном положении L, проведенная через плоскость Z его симметрии (фиг. 3), параллельна образующей F раструба 1 (фиг. 4), проведенной через эту же плоскость Z (фиг. 3). На фиг. 2 рабочее положение N лепестков 4 (и сопла в целом) показано штриховой линией, пересекающей переднее днище 5 предыдущей ступени, показанное тонкой линией. Лепестки 4 в сложенном положение L (также как и наружный телескопический насадок 3) не пересекают переднее днище 5 предыдущей ступени. Элементы кинематической связи лепестков 4 с раструбом 1 обеспечивают сокращение зазора между наружным телескопическим насадком 3 и лепестками 4 в сложенном положении L. Сложенное положение L лепестков 4 образовано плоскопараллельным перемещением в радиально-осевом направлении каждого лепестка 4 относительно его рабочего положения N. Лепестки 4 содержат продольные кромки 6. Продольные кромки 6 в любом положении лепестков 4 параллельны друг другу. На фиг. 2 лепестки 4 (в т.ч. критическая точка TL1) подняты по радиусу вверх выше тонкой линии (днища 5). Наружный телескопический насадок 3 (в т.ч. критическая точка TL2) сдвинут влево до той же тонкой линии (днища 5). Таким образом, расположение лепестков 4 и наружного телескопического насадка 3 в сложенном положении L позволяет максимально приблизить переднее днище 5 предыдущей ступени к заднему днищу ракетного двигателя с рассматриваемым соплом. При этом расстояние W между указанными днищами максимально сокращается (фиг. 2). Элементы кинематической связи лепестков 4 с раструбом 1 содержат пантографы 7, связывающие соседние лепестки 4 друг с другом. Каждый пантограф 7 содержит продольную балку 8, связанную с каждым из двух соседних лепестков 4 двумя шарнирно закрепленными планками 9. Указанная конструктивная схема пантографов 7 обеспечивает то, что в любом своем положении лепестки 4 располагаются параллельно друг другу, т.е. определяет плоскопараллельный характер возможного перемещения лепестков 4, вызывающего изменение их радиального положения. Осевое положение каждого лепестка 4 при изменении его радиального положения регламентируется направляющими элементами, связывающими каждый лепесток 4 с раструбом 1. Направляющие элементы расположены в плоскости симметрии Z лепестков 4. Каждый направляющий элемент выполнен в виде пластины 10, установленной с возможностью поворота в шарнирах 11 и 12 (фиг. 4). При этом шарнир 12 установлен на раструбе 1.

Наружный телескопический насадок 3 выполнен выдвигаемым. Насадок 3 кинематически связан с раструбом 1 известным механизмом раздвижки, являющимся автономным (независящим от первого насадка 2), обеспечивающим перевод насадка 3 из сложенного положения L в рабочее положение N (фиг. 2). Известным механизмом раздвижки являются, например, четыре двухзвенных механизма 13 (фиг. 5, фиг. 11), каждый из которых образован шарнирно соединенными между собой звеньями. При этом одно из звеньев шарнирно соединено с раструбом 1, второе звено шарнирно соединено с наружным телескопическим насадком 3. Двухзвенные механизмы 13 смещены по окружности относительно направляющих элементов (пластин 10) на некоторый угол (фиг. 3).

При сложенном положении L первого насадка 2 выдвинуть наружный телескопический насадок 3 в рабочее положение N невозможно. Поэтому механизмы и приводы раздвижки разделены по насадкам, при этом механизм и привод раздвижки первого насадка 2 являются автономными. Только после автономного срабатывания привода раздвижки первого насадка 2 лепестки 4 в своем рабочем положении N не препятствуют последующему выдвижению наружного телескопического насадка 3 в рабочее положение N. Таким образом, автономность механизма и привода раздвижки первого насадка 2 является необходимым условием работоспособности рассматриваемого устройства.

Если пантографы 7 совместно с направляющими элементами (пластинами 10) образуют автономный механизм раздвижки первого насадка 2, то привод раздвижки первого насадка 2 объединен с конструкцией указанных пантографов 7. Пантограф 7 содержит продольный стакан 14 (совмещенный с продольной балкой 8) и шток 15, установленный с возможностью продольного перемещения в стакане 14. Шток 15 образует со стаканом 14 подпоршневую полость 16, с которой сообщен пиропатрон 17. На штоке 15 шарнирно установлены поворотные тяги 18, шарнирно связанные с парой планок 9, расположенных со стороны штока 15. В соседние лепестки 4 установлена с возможностью перемещения вдоль своей оси штанга 19, расположенная перпендикулярно продольной оси сопла. Штанга 19 обеспечивает центрирование соседних лепестков 4 относительно друг друга в любом положении лепестков 4.

Привод 20 раздвижки наружного телескопического насадка 3 выполнен в виде пневмоцилиндров. Пневмоцилиндры шарнирно закреплены в каждом из звеньев двухзвенного механизма 13 и содержат по несколько телескопических секций 21.

Раструб 1 снабжен демпфирующе-обтюрирующим узлом с кольцевым резиновым шнуром 22. Наружный телескопический насадок 3 снабжен демпфирующе-обтюрирующим узлом с кольцевым резиновым шнуром 23. Кольцевая форма резиновых шнуров 22 и 23 обеспечивает надежность работы демпфирующе-обтюрирующих узлов и сопла в целом.

На лепестках 4 первого насадка 2 выполнены цанговые фиксаторы 24 наружного телескопического насадка 3.

Устройство работает следующим образом. Сопло при эксплуатации и работе двигателя в режиме «пассажир» находится в сложенном положении L. Первый насадок 2 и наружный телескопический насадок 3 автономно зафиксированы в сложенном положении L известными устройствами. При этом первый насадок 2 по критической точке TL1 и наружный телескопический насадок 3 по критической точке TL2 максимально приближены к переднему днищу 5 предыдущей ступени (практически упираются в него) (фиг. 2). После отделения переднего днища 5 предыдущей ступени (исчезновения габаритных ограничений) перевод сопла в рабочее положение N производится последовательно. В первую очередь происходит снятие фиксации с первого насадка 2 (наружный телескопический насадок 3 при этом остается зафиксированным). Перевод лепестков 4 в рабочее положение N производится подачей электрического импульса на пиропатроны 17. В подпоршневой полости 16 возникает давление, воздействующее на шток 15 и стакан 14, расталкивая их. Перемещение штока 15 относительно стакана 14 сопровождается поворотом поворотных тяг 18, а также шарнирно с ними связанной пары планок 9, расположенных со стороны штока 15. Соответственно, поворот указанной пары планок 9 вызывает синхронный поворот остальных планок 9 привода раздвижки, объединенного с конструкцией пантографов 7. При повороте планок 9 пантографов 7 происходит взаимное сближение лепестков 4. Взаимное сближение лепестков 4 приводит к сжатию (уменьшению радиуса) кольца, образованного лепестками 4 и пантографами 7, т.е. к центростремительному радиальному перемещению лепестков 4. В центростремительном радиальном перемещении участвуют шарниры 11. В процессе центростремительного радиального перемещения лепестков 4 и шарниров 11 пластины 10 направляющих элементов поворачиваются относительно шарниров 12, установленных на раструбе 1. Поворот направляющего элемента приводит к осевому перемещению лепестков 4 в сторону среза раструба 1. Таким образом, регламентируется осевое положение каждого лепестка 4 при изменении его радиального положения в процессе центростремительного радиального перемещения лепестков 4. В результате радиально-осевого перемещения лепестков 4 их продольные кромки 6 смыкаются между собой, а в продольном направлении лепестки 4 примыкают к раструбу 1. Лепестки 4 сжимают кольцевой резиновый шнур 22 демпфирующе-обтюрирующего узла, занимают рабочее положение N и фиксируются друг относительно друга известными механизмами, например цанговыми защелками (не показаны). Таким образом, сопло приведено в промежуточное положение, т.е. первый (лепестковый) насадок 2 раздвинут в рабочее положение N, а наружный телескопический насадок 3 остается в сложенном (не раздвинутом) положении L (фиг. 7, 8, 9). Перевод первого насадка 2 в рабочее положение N обеспечивает возможность последующей раздвижки телескопического насадка 3 в рабочее положение N. Соответственно, на втором этапе раздвижки происходит снятие фиксации с наружного телескопического насадка 3. Подается команда на привод 20 раздвижки наружного телескопического насадка 3. При синхронном выдвижении телескопических секций 21 из пневмоцилиндров привода 20 раздвижки происходит расталкивание звеньев двухзвенного механизма 13, вызывающее выдвижение телескопического насадка 3 в рабочее положение N. Телескопический насадок 3 сжимает в осевом направлении кольцевой резиновый шнур 23 демпфирующе-обтюрирующего узла и фиксируется относительно первого насадка 2 цанговыми фиксаторами 24. Таким образом, первый насадок 2 (лепестки 4) с двух сторон прижат к монолитным кольцевым элементам (с одной стороны - к раструбу 1, с другой стороны - к наружному телескопическому насадку 3). Прижатие разрозненных лепестков 4 к кольцевым элементам обеспечивает монолитность сопла в целом, однозначность и точность взаимного расположения лепестков 4, исключение вибрации лепестков 4 при работе. Давление в газовом тракте сопла при его работе стремится раздвинуть лепестки 4, образовав нежелательные зазоры между продольными кромками 6 лепестков 4. Однако наружный телескопический насадок 3 охватывает снаружи лепестки 4, препятствуя их расталкиванию и исключая тем самым появление указанных зазоров между продольными кромками 6. Сопло в рабочем положении N работает как единое целое.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения, по сравнению с прототипом, в качестве которого выбрано сопло ракетного двигателя [Фахрутдинов И.Х., Котельников А.В. Конструкция и проектирование ракетных двигателей твердого топлива: Учебник для машиностроительных вузов. - М.: Машиностроение, 1987. - 328 с.: ил., страница 142, рис. 6.14], заключается в повышении плотности компоновки сопла в ракете при ограниченном в сложенном положении диаметре сопла и фиксированной степени расширения.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании ракетного двигателя с раздвижным соплом. Сопло ракетного двигателя содержит раструб, первый насадок, наружный телескопический насадок, механизмы раздвижки, обеспечивающие перевод сопла из сложенного положения в рабочее, а также приводы раздвижки. Первый насадок образован лепестками с элементами кинематической связи лепестков с раструбом, обеспечивающими сокращение зазора между наружным телескопическим насадком и лепестками в сложенном положении. Механизмы и приводы раздвижки выполнены каждый для своего насадка, при этом механизм и привод раздвижки первого насадка являются автономными. Образующая лепестка в сложенном положения, проведенная через плоскость его симметрии, параллельна образующей раструба, проведенной через эту же плоскость. Элементы кинематической связи лепестков с раструбом содержат пантографы, связывающие соседние лепестки друг с другом. Каждый пантограф содержит продольную балку, связанную с каждым из двух соседних лепестков двумя шарнирно закрепленными планками. Каждый лепесток связан с раструбом направляющим элементом, расположенным в плоскости симметрии лепестка. Привод раздвижки первого насадка выполнен в продольных балках и кинематически связан с планками. Изобретение позволяет повысить плотность компоновки сопла в ракете при ограниченном в сложенном положении диаметре сопла и фиксированной степени расширения. 3 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Сопло ракетного двигателя, содержащее раструб, первый насадок, наружный телескопический насадок, механизмы раздвижки, обеспечивающие перевод сопла из сложенного положения в рабочее, приводы раздвижки, отличающееся тем, что первый насадок образован лепестками с элементами кинематической связи лепестков с раструбом, обеспечивающими сокращение зазора между наружным телескопическим насадком и лепестками в сложенном положении, причем механизмы и приводы раздвижки выполнены каждый для своего насадка, при этом механизм и привод раздвижки первого насадка являются автономными.

2. Сопло ракетного двигателя по п. 1, отличающееся тем, что образующая лепестка в сложенном положении, проведенная через плоскость его симметрии, параллельна образующей раструба, проведенной через эту же плоскость.

3. Сопло ракетного двигателя по п. 2, отличающееся тем, что элементы кинематической связи лепестков с раструбом содержат пантографы, связывающие соседние лепестки друг с другом, а каждый пантограф содержит продольную балку, связанную с каждым из двух соседних лепестков двумя шарнирно закрепленными планками, причем каждый лепесток связан с раструбом направляющим элементом, расположенным в плоскости симметрии лепестка.

4. Сопло ракетного двигателя по п. 3, отличающееся тем, что привод раздвижки первого насадка выполнен в продольных балках и кинематически связан с планками.