Поворотное сопло ракетного двигателя

Авторы патента:

Бондаренко Сергей Александрович (RU)

F02K9/84 - с помощью подвижных сопел

Владельцы патента RU 2403427:

Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" (RU)

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при разработке поворотных сопел ракетных двигателей. Поворотное сопло ракетного двигателя содержит неподвижную часть, установленную на ней на эластичном опорном шарнире поворотную часть, перегородку, выполненную на неподвижной части с зазором относительно поворотной части, и теплозащитный элемент. Теплозащитный элемент выполнен в виде эластичного кольца, образованного спиральной намоткой теплостойкого материала, например, на резиновый шнур и установленного с возможностью перекатывания в углублениях, выполненных в перегородке и поворотной части сопла. Изобретение позволяет обеспечить надежную тепловую защиту эластичного опорного шарнира от продуктов сгорания топлива без существенного влияния на моментные характеристики сопла. 1 ил.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при разработке поворотных сопел ракетных двигателей.

Известно поворотное сопло (патент США №3726480), где в качестве узла подвески подвижной части относительно неподвижной используется эластичный опорный шарнир (ЭОШ), тепловая защита которого осуществляется с помощью теплозащитного элемента, выполненного из резиновой смеси.

Известно поворотное сопло (патент Франции №2408037, взят за прототип), содержащее неподвижную часть, установленную на ней на эластичном опорном шарнире поворотную часть, перегородку, выполненную на неподвижной части с зазором относительно поворотной части, теплозащитный элемент, выполненный в виде мембраны из резиновой смеси и изолирующий эластичный опорный шарнир от камеры сгорания.

Недостатком данной конструкции является то, что при функционировании сопла мембрана изменяет свое пространственное положение, взаимодействуя с подвижными элементами сопла, при изменении давления в камере сгорания возможно прижатие ее к ЭОШ, все это увеличивает моментные характеристики сопла за счет увеличения момента трения. Также к недостаткам данной конструкции относится сложность узлов крепления мембраны на неподвижной и поворотной частях.

Технической задачей изобретения является повышение надежности сопла за счет упрощения конструкции, исключения узлов крепления и снижения момента трения.

Технический результат достигается тем, что в поворотном сопле ракетного двигателя, содержащем неподвижную часть, установленную на ней на эластичном опорном шарнире поворотную часть, перегородку, выполненную на неподвижной части с зазором относительно поворотной части, и теплозащитный элемент, который выполнен в виде эластичного кольца, образованного спиральной намоткой теплостойкого материала, например, на резиновый шнур и установленного с возможностью перекатывания в углублениях, выполненных в перегородке и поворотной части сопла.

На чертеже представлено поворотное сопло, состоящее из перегородки 1, поворотной части 2, эластичного опорного шарнира 3, эластичного кольца 4, которое может быть выполнено спиральной намоткой теплостойкого материала на резиновый шнур.

В процессе работы двигателя защита эластичного опорного шарнира 3 от теплового воздействия и попадания частиц продуктов сгорания топлива осуществляется с помощью эластичного кольца 4. Эластичное кольцо может быть выполнено спиральной намоткой теплостойкого материала, например трикотажной угольной ткани, на резиновый шнур. Эластичное кольцо, благодаря свободной намотке материала, имеет мягкую объемную структуру, поэтому легко деформируется, изменяя форму сечения. Эластичное кольцо установлено в достаточно продолжительном в осевом направлении зазоре (в углублениях между перегородкой и поворотной частью), что позволяет ему без приложения больших усилий легко перекатывается в своих посадочных местах. При отклонениях сопла изменяется зазор между поворотной и неподвижной частью, эластичное кольцо, перекатываясь в своих посадочных местах и легко деформируясь в изменившемся зазоре, надежно защищает ЭОШ от воздействия продуктов сгорания.

Поскольку ткань, ничем специально не пропитанная, является по определению не препятствующей проникновению через нее газовоздушной смеси, то это свойство используется в конструкции эластичного кольца. Газопроницаемость эластичного кольца позволяет выравнивать давление в полости между кольцом 4 и ЭОШ 3 с камерным давлением, поэтому кольцо не прижимается плотно к поверхности ЭОШ и не изменяет шарнирный момент за счет увеличения момента трения.

Простота конструкции эластичного кольца 4 и его изготовление спиральной намоткой материала не требует применения специального технологического оснащения. Изготовление возможно как с применением ручного, так и механизированного труда в случае крупного серийного производства.

Эластичное кольцо предполагает простоту закрепления его в конструкции сопла, достаточно выполнение в контактируемых с кольцом деталях углублений, в которых оно надежно располагается. Исключение специальных узлов крепления эластичного кольца повышает надежность конструкции за счет уменьшения количества деталей, снижает габаритно-массовые характеристики сопла.

Как показали огневые стендовые испытания, эластичное кольцо стабильно работает в течение всего времени функционирования двигателя, обеспечивая надежную тепловую защиту эластичного опорного шарнира от продуктов сгорания топлива, и практически не влияет на моментные характеристики сопла.

Поворотное сопло ракетного двигателя, содержащее неподвижную часть, установленную на ней на эластичном опорном шарнире поворотную часть, перегородку, выполненную на неподвижной части с зазором относительно поворотной части, и теплозащитный элемент, отличающееся тем, что теплозащитный элемент выполнен в виде эластичного кольца, образованного спиральной намоткой теплостойкого материала, например, на резиновый шнур и установленного с возможностью перекатывания в углублениях, выполненных в перегородке и поворотной части сопла.

Изобретение относится к области ракетного двигателестроения и может быть использовано при создании безгенераторных жидкостных ракетных двигателей, работающих на криогенных компонентах, например кислороде и водороде.

Поворотное сопло для ракетного двигателя // 2309281

Изобретение относится к области поворотных сопел ракетных двигателей. .

Сопло с отклоняемым вектором тяги // 2168047

Изобретение относится к области турбореактивных авиационных двигателей, применяемых на боевых сверхзвуковых самолетах. .

Силовая установка управляемого ракетного аппарата на жидком топливе // 2163304

Управляемый многокамерный ракетный аппарат на жидком топливе // 2156874

Регулируемое сопло авиационного двигателя с отклоняемым вектором тяги // 2142571

Изобретение относится к области авиационных двигателей, в частности к регулируемым сверхзвуковым соплам для турбореактивных двигателей. .

Шарнирный подвес для установки реактивной камеры на летательном аппарате // 2090773

Изобретение относится к области реактивных двигателей, точнее к устройству шарнирных подвесов (ШП), обеспечивающих поворот реактивной камеры (РК) относительно борта летательного аппарата (ЛА) с целью управления полетом.

Ракетный двигатель твердого топлива с поворотным управляющим соплом (варианты) // 2428579

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в конструкциях маршевых и разгонных ступеней ракетных двигателей твердого топлива

Сопло ракетного двигателя твердого топлива // 2440506

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в двигателях твердого топлива для управления вектором тяги

Жидкостный ракетный двигатель с регулируемым соплом и блок сопел крена // 2441170

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям

Ракетный двигатель твердого топлива // 2474720

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании малогабаритного ракетного двигателя твердого топлива с поворотным соплом

Способ сборки сопла с эластичным опорным шарниром // 2478815

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к технологии изготовления сопел с эластичным опорным шарниром

Устройство для гашения поперечных усилий вследствие отделения реактивной струи, действующих на сопло реактивного двигателя, и сопло реактивного двигателя // 2493413

Устройство гашения поперечных усилий включает устройства ориентации, установленные на сопле реактивного двигателя и содержащие первый узел, образующий тягу, второй узел, образующий звено крепления, и приводной узел. Первый конец тяги шарнирно укреплен на сопле. Первый конец звена крепления шарнирно закреплен на камере сгорания, а второй конец шарнирно прикреплен ко второму концу тяги. Первый конец приводного узла шарнирно закреплен на неподвижной конструкции летательной установки, а второй конец шарнирно прикреплен ко второму концу звена крепления. Каждая тяга содержит жесткий элемент, соединенный с двумя концами тяги, элемент, продольно деформируемый под действием усилия сжатия или растяжения, и средства для отсоединения жесткого элемента от концов тяги. Продольно деформируемый элемент жестко соединен с двумя концами тяги и содержит трубку, проходящую в продольном направлении тяги и снабженную множеством окружных щелей. Другое изобретение группы относится к соплу реактивного двигателя, содержащему указанное выше устройство для гашения поперечных усилий. Изобретения позволяют повысить надежность устройства гашения поперечных усилий. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 11 ил.

Ракетный двигатель // 2495274

Изобретение относится к ракетной технике и может использоваться в качестве ракетного двигателя с вращающимся соплом. Ракетный двигатель содержит корпус и вращающееся сопло, смонтированное на корпусе на соосно разнесенных радиальных подшипниках, между которыми установлен осевой подшипник. Осевой подшипник размещен в кольцевой перегородке, выполненной в корпусе. Радиальный подшипник, наиболее отдаленный от выходной части сопла, установлен с упором одной из обойм на подвижной в осевом направлении втулке, контактирующей своим торцом с осевым подшипником. Изобретение позволяет повысить надежность ракетного двигателя за счет уменьшения момента трения при вращении сопла. 1 ил.

Способ сборки ракетного двигателя твердого топлива и оснастка для его осуществления // 2496023

При сборке ракетного двигателя твердого топлива положение соплового блока с кольцевым воспламенителем ориентируют относительно корпуса, причем ориентирование осуществляют без уплотняющих элементов. Затем в газоходы корпуса и на сопловой блок устанавливают технологическую оснастку, обеспечивающую сохранение взаимной ориентации соплового блока и корпуса. Производят расстыковку и устанавливают уплотняющие элементы, после чего производят окончательную стыковку. Скрепляют сопловой блок с корпусом и удаляют технологическую оснастку. Оснастка для сборки ракетного двигателя твердого топлива включает центрирующие и направляющие элементы. Центрирующий элемент выполнен в виде устанавливаемой в газоход корпуса консольной штанги. Направляющий элемент выполнен в виде скрепляемого с сопловым блоком вкладыша, снабженного втулкой, охватывающей консольную штангу. Изобретение позволяет упростить сборку ракетного двигателя твердого топлива. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Корпус раструба поворотного сопла из композиционных материалов // 2539236

Изобретение относится к области ракетной твердотопливной техники и может быть использовано в конструкциях поворотных сопл из композиционных материалов. Корпус раструба поворотного сопла из композиционных материалов содержит оболочку в виде усеченного конуса с двумя присоединительными фланцами у большого и малого оснований, а также силовой шпангоут с закладными деталями для взаимодействия с механизмами поворота сопла. Оболочка в зоне установки шпангоута выполнена с кольцевым поясом с торцовой поверхностью, фиксирующей положение шпангоута в осевом направлении, и объединена со шпангоутом в неразъемную конструкцию с образованием кольцевого пространства между наружной поверхностью пояса и внутренней поверхностью шпангоута. В кольцевое пространство встроены закладные детали, взаимодействующие с механизмами поворота сопла. Боковая поверхность шпангоута со стороны большого основания оболочки выполнена с усиленным кольцевым ребром, образованным перегибом ткани вокруг введенного в его конструкцию жесткого диска из материала, совместимого с материалом шпангоута, и оформлена как фланец для встраивания корпуса в систему составных частей сопла. Изобретение позволяет повысить надежность раструба поворотного сопла, а также снизить его массу и трудоемкость изготовления. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Каркас поворотного сопла из композиционных материалов, способ его изготовления и выкладочно-прессовочная оснастка для осуществления способа // 2551467

Каркас поворотного сопла из композиционных материалов представляет собой шпангоут с элементами крепления навесных функциональных изделий и встраивания его в состав поворотного сопла и имеет опоры механизмов поворота сопла. Шпангоут выполнен в виде кольца швеллерного профиля поперечного сечения с фасонным фланцем и полками, обращенными наружу и усиленными радиальными, интегрально встроенными в конструкцию ребрами жесткости. При изготовлении каркаса поворотного сопла из композиционных материалов, представляющего собой указанный шпангоут, выкладывают пакеты лепестков ткани на формообразующие поверхности оснастки, включающей матрицу, пуансон и комплект оформляющих элементов. Оформляющие элементы оснастки предварительно обформованы со стороны боковых и профильных поверхностей и служат для оформления внутреннего профиля шпангоута с ребрами жесткости. Оформляющие элементы устанавливают на обформованные формообразующие поверхности пуансона с прижатием к торцовой поверхности, оформляющей одну из полок шпангоута. Затем обформовывают свободные стороны оформляющих элементов с распространением ткани на пуансон в зоне оформления фланца. Устанавливают матрицу, поджимают оформляющие элементы в радиальном направлении и прессуют с последующей термообработкой. Выкладочно-прессовочная оснастка содержит матрицу и пуансон с кольцевыми уступами и комплект оформляющих элементов для оформления внутреннего профиля шпангоута. Оформляющие элементы в совокупности объединены в разрезное сегментное кольцо, помещаемое в кольцевое пространство между матрицей и пуансоном и являющееся опорой для них при смыкании с образованием вместе с ними замкнутого объема, по размерам и очертаниям поверхностей соответствующего изготавливаемому каркасу. Группа изобретений позволяет снизить массу конструкции, повысить технологичность способа ее изготовления и упростить технологическую оснастку. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 10 ил.