Пристрій кріплення соплового насадка з композиційного неметалічного матеріалу до камери рідинного ракетного двигуна
Номер патенту: 85854
Опубліковано: 10.03.2009
Автори: Марчан Роман Анатольович, Переверзєв Володимир Григорович, Шнякін Володимир Миколайович, Коваленко Андрій Миколайович
Формула / Реферат
1. Пристрій кріплення соплового насадка з композиційного неметалічного матеріалу до камери рідинного ракетного двигуна, на якому розташований кільцевий силовий фланець, що має кріпильні елементи, який відрізняється тим, що з торцясоплового насадка розташоване торцеве ущільнення, а з внутрішньої сторони - циліндричне ущільнення, при цьому по колу на силовому фланці додатково рівномірно розташовані радіальні пружні фіксуючі елементи з можливістю утворення кільцевого пояса, який виконаний з можливістю утворення невеликих зазорів в місцях зіткнення між собою, а на кожному радіальному пружному елементі розташовано по два пелюстки, при цьому між пелюстками зафіксовані кріпильними елементами пружні осьові фіксуючі елементи, а на зовнішній поверхні соплового насадка та нижче рівня пелюстків радіальних пружних елементів закріплені металеві перехідники.
2. Пристрій кріплення за п. 1, який відрізняється тим, що сопловий насадок встановлений з радіальними зазорами між внутрішньою поверхнею соплового насадка та зовнішніми поверхнями металевих деталей, при цьому початкова величина радіальних зазорів визначається з умови:
,
де - величина радіальних зазорів при стикуванні соплового насадка;
- максимальна величина зменшення радіальних зазорів при вогневій роботі.
3. Пристрій кріплення за п. 1, який відрізняється тим, що металеві перехідники виконані у вигляді окремих сегментів, рівномірно розташованих по колу й нерознімно з'єднаних із сопловим насадком.
4. Пристрій кріплення за п. 1, який відрізняється тим, що місця зіткнення пружних елементів із сопловим насадком або з металевими перехідниками рознесені по осі соплового насадка.
5. Пристрій кріплення за п. 1, який відрізняється тим, що на кожному металевому перехіднику виконана зовнішня циліндрична поверхня однакового діаметра, що є співвісною аналогічним поверхням інших металевих перехідників, а на камері рідинного ракетного двигуна виконана відповідна циліндрична поверхня такого ж діаметра.
6. Пристрій кріплення за п. 1, який відрізняється тим, що між внутрішніми поверхнями соплового насадка й поверхнями металевих деталей камери рідинного ракетного двигуна, що утворюють між собою радіальний зазор, установлено щонайменше один кільцевий ущільнювальний елемент, який встановлено у кільцеву канавку, виконану на одній з поверхонь, що ущільнена.
Текст
1. Пристрій кріплення соплового насадка з композиційного неметалічного матеріалу до камери рідинного ракетного двигуна, на якому розташований кільцевий силовий фланець, що має кріпильні елементи, який відрізняється тим, що з торця соплового насадка розташоване торцеве ущільнення, а з внутрішньої сторони - циліндричне ущільнення, при цьому по колу на силовому фланці додатково рівномірно розташовані радіальні пружні фіксуючі елементи з можливістю утворення кільцевого пояса, який виконаний з можливістю утворення невеликих зазорів в місцях зіткнення між собою, а на кожному радіальному пружному елементі розташовано по два пелюстки, при цьому між пелюстками зафіксовані кріпильними елементами пружні осьові фіксуючі елементи, а на зовнішній поверхні соплового насадка та нижче рівня пелюстків радіальних пружних елементів закріплені металеві перехідники. 3 85854 Однак для умов реальної експлуатації РРД є ряд обмежень по збільшенню ступеня розширення сопла, серед яких істотним є обмеження по масі сопла. Одним зі шляхів зниження маси сопла є виготовлення його з матеріалів, що мають низьку щільність, у сполученні із прийнятними для умов РРД жароміцністю й жаростійкістю. На сьогоднішній день цим вимогам задовольняють ряд неметалічних композиційних матеріалів (НКМ), зокрема, вуглець-вуглецеві й вуглець-керамічні композиційні матеріали, які придатні для виготовлення соплових насадків радіаційного охолодження. Застосування НКМ для соплових насадків РРД пов'язане з вирішенням проблеми стикування деталей, що виготовлені із НМК, з металевими деталями сопел. Загальними вимогами до стиків камер РРД є: мінімальна маса, герметичність, здатність витримувати тепловий і силовий вплив протягом усього часу роботи РРД. Для РРД із багаторазовим запуском у польоті додається вимога збереження експлуатаційних характеристик стиків в умовах термоциклів. НКМ найпоширеніші у твердопаливних ракетних двигунах, де більша частина конструкції камери згоряння й сопла виконується з неметалічних матеріалів. Однак, у більшості випадків, технічні рішення, розроблені для твердотопливных двигунів, є неприйнятними в РРД через більш високі вимоги по ресурсу й більш високих температур елементів конструкції. Останнє, зокрема, приводить до того, що при стикуванні соплових насадків із НКМ з металевими елементами конструкції камери РРД необхідно враховувати різницю в абсолютному температурному розширенні деталей, що у радіальному напрямку може досягати декількох міліметрів. Це вимагає рішення проблеми центрування й надійної фіксації соплових насадків у холодному й гарячому стані, а також ускладнює завдання забезпечення герметичності стику. Стосовно до РРД для забезпечення ремонтопридатності, зручності транспортування, можливості проведення перебирань і дефектації при наземних вогневих випробуваннях, стикування соплового насадка доцільно виконувати рознімним, що має враховуватися в конструкції пристрою кріплення при рішенні описаних вище завдань. Резюмуючи вищесказане можна стверджувати, що основні технічні труднощі при створенні пристроїв кріплення соплових насадків із НКМ до камер РРД представляє сполучення матеріалів з істотно різними (у кілька разів) коефіцієнтами температурного лінійного розширення й механічними характеристиками. Відомий пристрій кріплення соплових насадків із НКМ [1], що містить силовий фланець на охолоджуваній частині камери РРД, притискне кільце й кріпильні елементи. Сопловий насадок має профільовану ділянку й ділянку для кріплення до камери РРД. Внутрішня поверхня ділянки кріплення соплового насадка виконана циліндричною, зовнішня - конічною з розкриттям конуса в напрямку, протилежному напрямку розкриття сопла. Циліндрична поверхня забезпечує центрування соплового насадка по відповідній поверхні на силовому кільці. Конічна поверхня служить для передачі осьових 4 стискуючих зусиль від притискного кільця, що має відповідну конічну поверхню. Осьові стискальні зусилля створюються затягуванням нарізних сполучень кріпильних елементів і забезпечують тверду осьову фіксацію соплового насадка. Інший відомий пристрій кріплення [2] містить силове кільце, розміщене на охолоджуваній частині камери РРД, кріпильні елементи (гвинти), металеві сегменти й конічний тонколистовий ущільнювальний елемент. Також, як й в описаному вище пристрої кріплення [1] сопловий насадок має дві ділянки: профільовану ділянку й ділянку для кріплення до камери РРД. Внутрішня й зовнішня поверхні ділянки для кріплення є конічними з розкриттям конуса в напрямку, протилежному напрямку розкриття сопла. Центрування соплового насадка, його осьова й радіальна фіксація здійснюється сполученням конусної поверхні ділянки кріплення з конусною поверхнею на силовому кільці камери РРД. Притиснення соплового насадка до камери РРД здійснюється затягуванням гвинтів, які проходять через наскрізні гладкі отвори в сопловому насадку й укручуються в різьбові отвори в силовому кільці. Затягування гвинтів забезпечує тверду фіксацію соплового насадка й одночасний стиск ущільнювального елемента. У наведених вище пристроях кріплення соплових насадків їх працездатність забезпечується зниженням температури металевих деталей до значень, при яких їх термічне розширення не приводить до механічних ушкоджень деталей, що сполучаються, із НКМ. Для цього використовується проточне охолодження одним з компонентів палива, що об'єднане із системою регенеративного охолодження стінок сопла. Використання в наведених прикладах проточного охолодження пристрою кріплення технічно виправдано, оскільки відомо, що в умовах камер РРД проточне охолодження, у порівнянні з іншими способами охолодження, є найбільш ефективним і дозволяє досягти мінімальних температур охолоджуваних елементів конструкції. Додатковими заходами, що знижують температур у пристрою кріплення, є застосування внутрішнього завісного охолодження одним з компонентів палива [1] і максимальне віддалення місця сполучення деталей від вогневого простору камери РРД [2]. Таким чином, у відомих пристроях кріплення соплових насадків із НКМ до камер РРД обов'язково застосовується проточне охолодження одним з компонентів палива, що дозволяє забезпечити центрування й радіальну фіксацію соплових насадків за рахунок безпосереднього контакту НКМ по поверхням, що сполучаються з металевими деталями камери РРД, які можуть бути конічними [2] або циліндричними [1]. У всіх згаданих прикладах соплові насадки із НКМ, крім ділянки, що формує необхідний газодинамічний профіль проточної частини, мають на меншому діаметрі ділянку з конічною або циліндричною посадковою поверхнею, по якій здійснюється установлення й центрування соплового насадка на відповідні поверхні металевих деталей камери РРД. Також для всіх згаданих прикладів характерним є те, що осьова фіксація соплових насадків виконується шляхом затягування наріз 5 85854 них сполучень. Застосування нарізних сполучень у згаданих пристроях кріплення дозволяє виконувати рознімним стикування соплових насадків до камер РРД. Спільним недоліком згаданих пристроїв кріплення є необхідність інтенсивного охолодження місця стику, що в умовах РРД обмежує область їх застосування по припустимій температурі експлуатації. Відомо сопло ракетного двигуна по патенту [3]. Пристрій кріплення сопла за цим патентом прийнятий в якості прототипа. Відомий пристрій включає наступні основні елементи: силове кільце, що встановлене на охолоджуваній частині камери РРД, сопловий насадок з композиційного матеріалу, замкові ущільнення, і кріпильні елементи. Ділянка соплового насадка, що використовується для кріплення до камери РРД виконана циліндричною, при цьому внутрішня поверхня цієї ділянки використовується для центрування соплового насадка, для чого на силовому кільці виконана відповідна циліндрична поверхня. Осьова фіксація соплового насадка й осьове зусилля, необхідне для стиснення ущільнення, забезпечується затягуванням нарізних сполучень. Розміщення силового кільця на охолоджуваній ділянці камери РРД дозволяє використати тракт охолодження камери для зниження температури деталей пристрою кріплення. Це дозволяє зменшити температурні розширення металевих деталей, серед яких, найбільш критичним є радіальне розширення силового кільця, оскільки на його зовнішню циліндричну поверхню одягається сопловий насадок із НКМ. Беручи до уваги те, що температурне розширення НКМ значно нижче, ніж у матеріалів, традиційних для конструкцій камер РРД, максимальна температура силового кільця в процесі роботи камери повинна бути строго регламентована. Недоліком прототипу є необхідність охолодження металевих деталей до температур, при яких термічні розширення не приводять до механічного руйнування соплового насадка із НКМ або до втрати герметичності стику. Це обмежує область застосування даного пристрою по припустимим температурам експлуатації. Зокрема, у камерах РРД із рівномірним кільцевим вдувом генераторного газу в закритичну частину сопла безпосередньо за перерізом вдува застосовуються соплові насадки радіаційного охолодження, виготовлення яких із НКМ поліпшує масові характеристики камери. У цьому випадку умови компонування не дозволяють сполучити систему регенеративного охолодження камери РРД із охолодженням пристрою кріплення соплового насадка. Введення ж спеціальної додаткової системи охолодження для забезпечення прийнятного теплового режиму пристрою кріплення приводить до ускладнення конструкції камери, збільшенню її маси й росту гідравлічних втрат при використанні в якості охолоджувача одного з компонентів палива (що найбільше часто реалізується в РРД). Найбільш прийнятним є використання пристроїв кріплення, працездатних при температурах, близьких до температури генераторного газу, який у цьому випадку може також використовуватися для стабі 6 лізації теплового режиму пристрою кріплення. У РРД, що працюють за схемою без допалювання генераторного газу, температура генераторного газу після турбіни становить 800 - 1100 К та більше, що значно перевищує температури, які технічно реалізуються в пристроях кріплення за умови їхнього проточного охолодження. Іншим недоліком прототипу є те, що з'єднання соплового насадка із НКМ із металевим силовим кільцем здійснюється через фланець із отворами для гвинтів, який виконано заціло із сопловим насадком. Таким чином, фланець також виготовлений із НКМ, що, як правило, є тендітним матеріалом у порівняння з металевими матеріалами. Ослаблення фланця отворами підвищує небезпеку появи сколів та тріщин у НКМ при затягуванні гвинтів, що збільшується локальним характером навантажень від кожного гвинта. Завданням винаходу є розширення області застосування пристроїв кріплення соплових насадків із НКМ до камер РРД по максимальній температурі експлуатації й підвищення надійності пристрою кріплення за рахунок введення осьових і радіальних пружних фіксуючи х елементів, рівномірно розташованих по колу силового фланця і металевих перехідників, які виконано у вигляді окремих сегментів, рівномірно розташованих і нерознімно закріплених на зовнішній поверхні соплового насадка. Поставлене завдання вирішується тим, що нова сукупність істотних ознак пристрою кріплення соплового насадка з композиційного неметалічного матеріалу до камери РРД загальних - містить силовий фланець, кріпильні елементи, торцеве ущільнення, і відмітних - додатково містить рівномірно розташовані по колу силового фланця осьові й радіальні пружні фіксуючі елементи, а також металеві перехідники, закріплені на зовнішній поверхні соплового насадка, крім того, сопловий насадок встановлюється з радіальними зазорами між внутрішньою поверхнею соплового насадка й зовнішньою поверхнею прилеглих металевих деталей, при цьому початкова величина радіальних зазорів визначається з умови: Δ>δ, де Δ - величина радіальних зазорів при стикуванні соплового насадка; δ - максимальна величина зменшення радіальних зазорів під час вогневої роботи камери РРД, металеві перехідники, виконуються у вигляді окремих сегментів, рівномірно розташованих по колу та нерознімно з'єднаних із сопловим насадком, місця зіткнення пружних елементів із сопловим насадком або з металевими перехідниками, рознесені по осі соплового насадка, причому, на кожному металевому перехіднику виконана зовнішня циліндрична поверхня однакового діаметра, що є співвісною аналогічним поверхням інших металевих перехідників, а на камері рідинного ракетного двигуна виконується відповідна циліндрична поверхня такого ж діаметру, а між внутрішніми поверхнями соплового насадка й поверхнями металевих деталей камери рідинного ракетного двигуна, що утворюють між собою радіальний зазор, 7 85854 встановлено, щонайменше, один кільцевий ущільнювальний елемент, для установки якого використовується кільцева канавка, виконана на одній з поверхонь, що ущільнюють, дозволяє розширити область застосування пристроїв кріплення соплових насадков із НКМ до камер РРД по максимальній температурі експлуатації й підвищення надійності роботи пристрою кріплення. Ме ханічний зв'язок між камерою РРД і сопловим насадком із НКМ здійснюється за рахунок стискуючих з усиль пружних елементів, одні із яких створюють стискувальне зусилля переважно в радіальному напрямку до осі камери, за рахунок чого здійснюється радіальна фіксація, а також центрування соплового насадка в процесі вогневої роботи камери РРД, у той же час інші пружні елементи створюють стискальне зусилля уздовж осі '' камери в напрямку до мінімального перерізу сопла й забезпечують осьову фіксацію соплового насадка, а також осьове зусилля, необхідне для стиску торцевого замкового ущільнення, при цьому фіксація пружних елементів у пристрої кріплення і їхній стиск здійснюється за допомогою нарізних сполучень. Для рівномірного розподілу стискувальних зусиль по поверхні соплового насадка, а також для виключення механічного ушкодження НКМ пружними елементами, стискувальні зусилля передаються через металеві перехідники, нерознімно скріплені з НКМ на зовнішній поверхні соплового насадка, на ділянці призначеної для стикування з камерою РРД, причому для зниження термічних напруг у нерознімному з'єднанні НКМ із металевими перехідниками, останні виконуються у вигляді окремих сегментів, рівномірно розташованих по колу. Для виключення механічного ушкодження НКМ металевими деталями пристрою кріплення при їх радіальному термічному розширенні, сопловий насадок встановлюється з радіальними зазорами між внутрішньою поверхнею соплового насадка й зовнішні поверхні прилеглих металевих деталей, причому початкова величина радіальних зазорів вибирається такою, що гарантовано забезпечує відсутність прямого механічного контакту між НКМ і металевими деталями під час вогневої роботи камери РРД внаслідок термічних розширень. З метою підвищення надійності центрування соплового насадка місця прикладення стискальних зусиль від пружних елементів на металевих перехідниках виконуються рознесеними уздовж осі соплового насадка таким чином, що вони розташовуються, як мінімум, на двох окружних рядах з їх рівномірним і послідовним чергуванням. На кожному металевому перехіднику виконується зовнішня циліндрична поверхня однакового діаметра, що є співвісною аналогічним поверхням інших металевих перехідников, а на камері РРД виконується відповідна циліндрична поверхня такого ж діаметра, що забезпечує центрування й радіальну фіксацію соплового насадка в процесі його установки на камеру РРД, а також у встановленому стані для всіх випадків, що виключають вогневу роботу камери РРД (зберігання, транспортування, монтажні роботи, політ попередніх ступе 8 нів ракети). Під час вогневої роботи камери РРД, через різницю в радіальному термічному розширенні поверхонь, які сполучаються, між ними утворюється зазор, внаслідок чого функції центрування й радіальної фіксації переходять до пружних елементів. Надійність герметизації пристрою кріплення в процесі вогневої роботи камери РРД підвищується введенням додаткового ущільнення, що встановлюється в канавку на зовнішній поверхні однієї з металевих деталей камери РРД таким чином, що при встановленні соплового насадка ущільнювальний елемент розташовується в радіальному зазорі між дном канавки й внутрішньою циліндричною поверхнею соплового насадка, при цьому для стиску циліндричного ущільнення використовується радіальне термічне подовження металевих деталей камери РРД, що виникає під час її вогневої роботи. Технічним результатом застосування винаходу є розширення області застосування пристроїв кріплення соплових насадків із НКМ до камери РРД по максимально припустимій температурі експлуатації. Крім того, якщо пристрій кріплення соплових насадків із НМК може бути виконано із проточним охолодженням, то практичне використання винаходу забезпечує підвищення надійності роботи камери РРД у позаштатних ситуаціях, які можуть супроводжуватися підвищенням температури пристрою кріплення. Більш докладно суть винаходу пояснюється кресленнями, які демонструють приклад практичної реалізації винаходу в камері РРД із кільцевим вдувом генераторного газу в надзвукову частину сопла. Даний приклад не є обмежувальним при практичній реалізації винаходу. Креслення демонструють: фіг. 1 - ізометричний вид камери РРД із кільцевим вдувом генераторного газу в надзвукову частину сопла та сопловим насадком із НКМ, фіг. 2 - ізометричний вид пристрою кріплення соплового насадка в зборі, фіг. 3 - ізометричний вид, що представляє основні елементи пристрою кріплення й послідовність їхньої установки, фіг. 4 - поздовжні перерізи пристрою кріплення в місці установки пружних елементів, що здійснюють радіальну й осьову фіксацію соплового насадка, а також стиск торцевого ущільнення, фіг. 5 - зміна радіального зазору, циліндричного ущільнення, а також технологічного центрування внаслідок термічних розширень під час вогневої роботи камери. Пристрій містить наступні основні елементи: 1 - сопловий насадок із НКМ; 2 - силовий фланець пристрою кріплення соплового насадка 1; 3 розподільний колектор вдува генераторного газу; 4 - осьові пружні елементи; 5 - радіальні пружні елементи; 6 - металеві сегменти; кріпильні елементи 7 -шпильки й 8 - гайки; 9 - торцеве ущільнення; 10 - циліндричне ущільнення; 11 - тракт регенеративного проточного охолодження камери РРД; 12 вогневий простір камери РРД (зона плину продуктів згоряння); 13 - вихідні отвори для вдува генераторного газу. Розташування пристрою кріплення 9 85854 соплового насадка 1 безпосередньо за колектором вдува генераторного газу 3 найбільше вигідно з погляду загального компонування камери РРД, оскільки вдування газу, що має більш низьку температуру в порівнянні з температурою продуктів згоряння, створює сприятливі умови для організації радіаційного охолодження стінки соплового насадка 1, яка розташована за отворами вдува 13 нижче за потоком. Наявність кільцевого проточного тракту генераторного газу між пристроєм кріплення й трактом регенеративного охолодження 11 роблять практично неможливим використання системи регенеративного охолодження РРД для охолодження деталей пристрою кріплення. Таким чином, температура пристрою кріплення буде близька до температури генераторного газу за умови, що генераторний газ буде надійно захищати пристрій кріплення від теплового впливу продуктів згоряння із зони 12. Тобто, генераторний газ у цьому випадку стабілізує температурний режим пристрою кріплення. Більш докладно зовнішній вигляд пристрою кріплення й взаємне розташування його основних елементів представлені на фіг. 2. Всі пружні елементи 4, 5 і кріпильні елементи 7, 8, а також металеві сегменти 6 рівномірно розташовані по колу силового фланця 2. Металеві сегменти 6 нерознімно з'єднані із сопловим насадком 1 й утворять із ним одну складальну одиницю. Для забезпечення нерознімного з'єднання металевих сегментів 6 із НМК можуть бути використані високотемпературні клейові з'єднання, паяння або ж зварюванняпаяння. Ме ханічний вплив пружних елементів 4, 5 на НКМ здійснюється через металеві сегменти 6. Стиск пружних елементів 4, 5 здійснюється затягуванням нарізних сполучень. Послідовність установки пружних елементів 4, 5 і деталей кріплення 7, 8 представлена на фіг. 3. Фіг. 1-3 дають загальну уяву про конструкцію пристрою кріплення, його розташування на камері РРД, взаємне розташування елементів пристрою кріплення і його зовнішній вигляд. Більш детально конструкція пристрою кріплення показана на фіг. 4 за допомогою поздовжніх перетинів. Сопловий насадок 1 виготовлений із НКМ заціло, але умовно в ньому можна виділити дві ділянки - профільовану ділянку, тобто утворюючу профільовану поверхню сопла (поверхня Г на фіг. 4), і циліндричну ділянку для кріплення соплового насадка 1. Профільована ділянка починається безпосередньо отворами вдува генераторного газу 13. її призначення - плавне прискорення газового потоку й одержання у вихідному перерізі сопла газового потоку з необхідними характеристиками. До числа найважливіших характеристик належить величина асиметрії тяги сопла, що прямо залежить від точності установки насадка 1 і стабільності його фіксації в процесі роботи РРД. На зовнішній поверхні циліндричної ділянки соплового насадка 1 установлені металеві сегменти 6, форма яких адаптована під передачу стискувальних зусиль від пружних елементів 4, 5. Ідентичність взаємного розташування поверхонь металевих сегментів 6 щодо посадкових поверхонь соплового насадка 1 і його осі може бути забезпечена, наприклад, спільною ме 10 ханічною обробкою металевих сегментів 6 після їхньої установки на сопловий насадок 1. На фіг. 4 приведено поздовжній перетин пристрою кріплення в місці установки осьового пружного елемента 4, що у вільному ненавантаженому стані являє собою плоску пластину. У кожному металевому сегменті 6 є окружна канавка із трапецієподібним поперечним перерізом, куди встановлюються ці пластини. Одна з бічних конічних поверхонь канавки є опорною при стиску пластини 4. Стиск пластин 4 відбувається в поперечному напрямку при затягуванні гайок 8. При термічних радіальних розширеннях пластина 4 може робити радіальні переміщення, при цьому обов'язково зберігаючи контакт із опорною поверхнею канавки. Таким чином, і в холодному й у гарячому стані пристрій кріплення забезпечує осьове зусилля, що фіксує сопловий насадок 1 в осьовому напрямку й стискаючий торцевий ущільнювальний елемент 9. Сила тертя пластин об бічну поверхню канавок додатково сприяє радіальній фіксації соплового насадка 1. На фіг. 5 показане поздовжній перетин у місці установки пружного елемента 5, що здійснює переважно радіальну фіксацію й центрування соплового насадка 1 (радіальний пружний елемент). Пружний елемент 5 має ділянку з плоскою поверхнею, що при зборці сполучається з відповідною поверхнею на силовому фланці пристрою кріплення. Після зборки пристрою кріплення всі радіальні пружні елементи 5 на силовому фланці 2 утворюють кільцевий пояс із невеликими зазорами між собою. На кожному радіальному пружному елементі 5 є гнучкі пелюстки (у наведеному прикладі по два пелюстки на кожному пружному елементі). На металевих перехідниках 6 виконана конічна поверхня із плоскими похилими проточками. При установці пружних елементів 5 їх пелюстки попадають у проточки й при наступному затягуванні нарізних сполучень осьове переміщення пружних елементів 5 викликає підтискання пелюстків і виникнення стискувальних зусиль, які можуть бути представлені у вигляді двох складових - радіальної складової, діючої в напрямку до осі камери, і осьовий складової, спрямованої убік мінімального перерізу сопла. Радіальна складова є переважаючою, що забезпечується кутом прикладання навантаження стосовно відповідних поверхонь металевих перехідників 5, а також кутом нахилу цих поверхонь до осі сопла. З фіг. 4 і фіг. 5 видно, що місця прикладання стискувальних зусиль від осьових пружних елементів 4 і радіальних пружних елементів 5 рознесені уздовж осі соплового насадка 1. Осьові пружні елементи 4 розташовані між пелюстками радіальних пружних елементів 5. Таким чином, місця прикладання стискувальних зусиль послідовно рівнорозподілені в окружному напрямку й розташовуються у дво х окружних рядах. Це забезпечує підвищення надійності центрування соплового насадка 1. На фіг. 4 показане, що ущільнення стику соплового насадка 1 з камерою РРД забезпечується двома ущільненнями, одне із яких (основне) є торцевим 9, інше - циліндричним 10. Стиск торцевого ущільнення 9 у замковому з'єд 11 85854 нанні здійснюється осьовими зусиллями пружних елементів 4, 5. Для стиску циліндричного ущільнення 10 використовуються радіальні переміщення, що виникають при термічному розширенні. Робота циліндричного ущільнення 10 більш докладно пояснюється за допомогою фіг. 6 і фіг. 7, що відповідають винесенню Б на фіг. 5. На фіг. 6 показано радіальний зазор Δ0 між сопловим насадком 1 і камерою РРД в «холодному» стані пристрою кріплення. У процесі вогневої роботи камери РРД пристрій кріплення прогрівається й внаслідок того, що НКМ має менші коефіцієнти температурного лінійного подовження, ніж металеві матеріали, радіальний зазор зменшується від величини Δ0 до величини Δ. Зменшення радіального зазору приводить до стиску ущільнювального елемента 10 і його повної герметизації. Таким чином, досягається підвищення надійності герметизації стику соплового насадка 1 з камерою РРД під час вогневої роботи. Фіг. 8 й 9, відповідають винесенню В на фіг. 5. На фіг. 8 показано, яким образом здійснюється центрування соплового насадка 1 в «холодному» стані пристрою кріплення. На зовнішній поверхні 12 кожного металевого перехідника 6 є циліндрична поверхня, що, зокрема, може бути отримана спільною механічною обробкою металевих перехідників 6 після їхньої установки на сопловий насадок 1. У сукупності ці циліндричні поверхні забезпечують центрування соплового насадка 1 по відповідній циліндричній поверхні, що виконана на силовому фланці 2. При вогневій роботі камери РРД через термічне подовження між поверхнями, що сполучаються, утворюється зазор (розмір Δ1 на фіг. 9) і центрування соплового насадка 1 здійснюється тільки пружними елементами 4, 5. Працездатність й ефективність пристрою кріплення соплового насадка, що заявляється, підтверджені позитивними результатами вогневих випробувань у складі камери РРД. Список використаних джерел: 1. Миронов В., Кочетков Ю., Давыденко Н. Оправа для огня // Двигатель, 1999, №2, ілюстрації на с. 8-9. 2. Патент США № 6 817 184. МПК F02K 9/97. 3. Патент РФ № 2 266 424. МПК F02K 9/97, 1/80. 13 Комп’ютерна в ерстка І.Скворцов а 85854 Підписне 14 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюDevice for fixation of nozzle extension made of composite non-metal material to chamber of liquid rocket engine
Автори англійськоюKovalenko Andrii Mykolaiovych, Marchan Roman Anatoliiovych, Pereverziev Volodymyr Hryhorovych, Shniakin Volodymyr Mykhailovych
Назва патенту російськоюУстройство крепления соплового насадка из композиционного неметаллического материала к камере жидкостного ракетного двигателя
Автори російськоюКоваленко Андрей Николаевич, Марчан Роман Анатольевич, Переверзев Владимир Григорьевич, Шнякин Владимир Николаевич
МПК / Мітки
МПК: F02K 9/97
Мітки: ракетного, соплового, двигуна, рідинного, неметалічного, пристрій, насадка, камери, матеріалу, кріплення, композиційного
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/7-85854-pristrijj-kriplennya-soplovogo-nasadka-z-kompozicijjnogo-nemetalichnogo-materialu-do-kameri-ridinnogo-raketnogo-dviguna.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Пристрій кріплення соплового насадка з композиційного неметалічного матеріалу до камери рідинного ракетного двигуна</a>
Попередній патент: Полівалентна імуногенна композиція
Наступний патент: Уніполярна електромашина
Випадковий патент: Спосіб дренування заочеревинного простору після операції розширеної екстирпації матки