Способ герметизации корпуса ракетного двигателя на твердом топливе, выполненного из композиционного материала

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении корпусов ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ) из композиционных материалов. В способе герметизации корпуса РДТТ, выполненного из композиционного материала, содержащего переднее и заднее днища и силовую оболочку в виде кокона, выполненного методом непрерывной намотки, намотанную оболочку второго кокона и плоские кабели бортовой кабельной сети, установленные в межкоконное пространство, корпус двигателя устанавливается в вертикальное положение и опирается задним днищем на технологическую оснастку, образуя с ней герметичный стык, далее производится откачка воздуха из замкнутого объема, образованного задним днищем двигателя и технологической оснасткой с обеспечением перепада давлений между передним и задним днищами двигателя, а со стороны переднего днища двигателя производится заполнение клеем-компаундом полостей межкоконного пространства между плоскими кабелями и полостей по местам установки кабелей, после этого выполняется герметизация путем нанесения герметика на переднее днище, включая места входа плоских кабелей. Технический результат - повышение надежности конструкции, расширение функциональных возможностей корпусов РДТТ как составной части ЛА. 5 ил.

 

Заявляемое техническое решение относится к области машиностроения, а именно к корпусам ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ), изготавливаемым из композиционных материалов, и к способам герметизации этих корпусов, имеющих в своем составе вмотанные кабели бортовой кабельной сети (БКС).

Известна конструкция корпуса РДТТ из композиционного материала по патентам РФ №2327050, 2339830, 2372510, 2403423, содержащего силовую оболочку в виде кокона, выполненного методом непрерывной намотки, намотанную оболочку второго кокона и плоские кабели БКС, вмотанные в межкоконное пространство.

Данные устройства имеют следующие недостатки:

- отсутствует техническое решение по вопросам герметичности корпусов РДТТ из композиционных материалов;

- для корпусов РДТТ из композиционного материала, когда они являются несущими конструкциями в составе ЛА (например, состыкованные последовательно друг с другом головная часть с приборным отсеком и боевой частью, маршевый двигатель, агрегатный отсек, стартовый двигатель), также актуальной является задача герметизации в виду того, что корпуса РДТТ напрямую подвергаются воздействию силовых и других факторов окружающей среды.

Из технической литературы известен корпус РДТТ из композиционного материала (см. книгу под общей ред. д-ра техн. наук, проф. Лаврова Л.Н. «Конструкции ракетных двигателей на твердом топливе», М. Машиностроение, 1993 г., стр. 53-54, рис. 2.1), содержащий силовую цельномотанную оболочку типа «кокон», оболочку второго кокона и плоские кабели БКС, средняя часть которых размещена в межкоконном пространстве, а их разъемы размещены снаружи на переднем и заднем днищах силовой оболочки.

Данное устройство имеет те же недостатки, что и вышеприведенные аналоги, но полнее раскрывает конструкцию корпуса РДТТ из композиционного материала, в том числе и вопросы его герметичности.

Однако является проблемным вопрос герметизации полостей межкоконного пространства между плоскими кабелями БКС и полостей по местам установки кабелей;

Данное устройство принято за ближайший аналог.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является:

- повышение надежности конструкции корпуса РДТТ из композиционного материала путем герметизации полостей межкоконного пространства между плоскими кабелями и полостей по местам установки кабелей;

- обеспечение возможности создания общего герметичного объема головной части летательного аппарата (ЛА) с передним днищем пристыкованного к ней РДТТ из композиционного материала. Такая необходимость возникает, например, в случае, когда по условиям обеспечения плотной компоновки агрегатов и приборов ЛА в ограниченном объеме, по заднему торцу головной части не выполняется замыкающая стенка.

Поставленная задача достигается тем, что корпус ракетного двигателя на твердом топливе, выполненный из композиционного материала, содержащий переднее и заднее днище и силовую оболочку в виде кокона, выполненного методом непрерывной намотки, намотанную оболочку второго кокона и плоские кабели бортовой кабельной сети, установленные в межкоконное пространство, устанавливается в вертикальное положение и опирается задним днищем на технологическую оснастку, образуя с ней герметичный стык, далее производится откачка воздуха из замкнутого объема, образованного задним днищем двигателя и технологической оснасткой с обеспечением перепада давлений между передним и задним днищем двигателя, а со стороны переднего днища двигателя производится заполнение клеем-компаундом полостей межкоконного пространства между плоскими кабелями и полостей по местам установки кабелей, после этого выполняется герметизация путем нанесения герметика на переднее днище, включая места входа плоских кабелей.

Предложенное техническое решение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен корпус РДТТ 1, содержащий переднее днище 2 и заднее днище 3. Корпус установлен в вертикальное положение и опирается задним днищем 3 на технологическую оснастку 4, образуя с ней герметичный стык. На выноске А показано уплотнительное кольцо 5, обеспечивающее герметичное соединение. Технологическая оснастка 4 установлена на подставке 6. По переднему 2 и заднему 3 днищу корпуса РДТТ 1 герметично установлены технологические крышки 7 и 8. Замкнутый объем 9, образованный задним днищем 3 и технологической оснасткой 4 через гермопроходник 10 посредством трубопровода 11 соединен с системой откачки 12 воздуха, обеспечивающей вакуумирование замкнутого объема 9. Для контроля давления воздуха в замкнутом объеме 9 установлен вакуумметр 13.

На фиг. 2 представлен разрез Б-Б по корпусу РДТТ 1, где показаны силовая оболочка 14 в виде кокона, намотанная оболочка 15 второго кокона, плоские кабели 16 БКС и межкоконное пространство 17 между плоскими кабелями 16 БКС, в которое могут быть установлены, например, эластичные резиновые прослойки.

На фиг. 3 показан продольный разрез В-В по корпусу РДТТ 1 и переднему днищу 2, по месту установки кабеля 16 БКС с разъемом 18, а также показана полость 19 по месту установки кабеля 16. Полость 19 заполнена клеем-компаундом 20. По торцу переднего днища 2 РДТТ 1 и на выступающую часть кабеля 16 наносится герметик 21.

На фиг. 4 показан продольный разрез Г-Г по корпусу РДТТ 1 и переднему днищу 2, по месту между плоскими кабелями 16 БКС, а также показана полость 22 по межкоконному пространству между плоскими кабелями 16.

На фиг. 5 приведена функциональная схема проверки на герметичность корпуса РДТТ 1 по торцу переднего днища 2. Здесь корпус РДТТ 1, установлен в горизонтальном положении на подставках 23. По переднему 2 и заднему 3 днищу корпуса РДТТ 1 герметично установлены технологические крышки 7 и 8. Со стороны переднего днища 2 корпуса РДТТ 1 установлена технологическая оснастка 4 с обеспечением герметичности. На выноске Д показано уплотнительное кольцо 24, обеспечивающее герметичное соединение. В замкнутый герметичный объем 25 через гермопроходник 10 подается воздух под давлением и осуществляется проверка на герметичность по методу «спада давления» с применением манометра 26.

Герметизация корпуса РДТТ 1, выполненного из композиционного материала, в части герметизации полостей межкоконного пространства между плоскими кабелями БКС и полостей по местам установки кабелей осуществляется следующим образом.

Корпус РДТТ Т соединяется герметично со стороны заднего днища 3 с технологической оснасткой 4 и устанавливается вертикально на подставку 6. По переднему 2 и заднему 3 днищу корпуса РДТТ 1 герметично устанавливаются технологические крышки 7 и 8. Замкнутый объем 9, образованный задним днищем 3 и технологической оснасткой 4 через гермопроходник 10 посредством трубопровода 11 соединяется с системой откачки 12. Для контроля давления воздуха в замкнутом объеме 9 устанавливается вакуумметр 13. Далее производится вакуумирование замкнутого объема 9 путем откачки воздуха, а значит создается перепад давлений между передним днищем 2 и задним днищем 3 корпуса двигателя 1. Благодаря этому происходит заполнение полостей 22 межкоконного пространства 17 между плоскими кабелями и полостей 19 по местам установки кабелей 16 клеем-компаундом 20 от переднего днища 2 в сторону заднего днища 3, как за счет перепада давлений, так и за счет действия силы тяжести. После окончания этой операции, по торцу переднего днища РДТТ 1 и на выступающую часть кабеля 16 наносится герметик 21.

Для проверки качества проведенной герметизации, корпус РДТТ 1 устанавливается горизонтально на подставки 23. По переднему 2 и заднему днищу 3 корпуса РДТТ 1 герметично устанавливаются технологические крышки 7 и 8. Со стороны переднего днища 2 РДТТ 1 устанавливается технологическая оснастка 4 с обеспечением герметичности по стыку с помощью уплотнительного кольца 24. В замкнутый объем 25 технологической оснастки 4 через гермопроходник 10 подается воздух под давлением и осуществляется проверка на герметичность по методу «спада давления» с помощью манометра 26.

Предложенный способ герметизации успешно прошел отработку в лабораторных условиях, применялся для корпусов РДТТ из композиционного материала, успешно прошедших стендовые и летно-конструкторские испытания в составе ЛА в диапазоне температур ±50°С, а также может быть рекомендован для применения в изделиях серийного изготовления.

Использование предлагаемого технического решения позволит повысить надежность конструкции, расширить функциональные возможности корпусов РДТТ, как составной части ЛА.

Способ герметизации корпуса ракетного двигателя на твердом топливе, выполненного из композиционного материала, содержащего переднее и заднее днища и силовую оболочку в виде кокона, выполненного методом непрерывной намотки, намотанную оболочку второго кокона и плоские кабели бортовой кабельной сети, установленные в межкоконное пространство, отличающийся тем, что корпус двигателя устанавливается в вертикальное положение и опирается задним днищем на технологическую оснастку, образуя с ней герметичный стык, далее производится откачка воздуха из замкнутого объема, образованного задним днищем двигателя и технологической оснасткой с обеспечением перепада давлений между передним и задним днищами двигателя, а со стороны переднего днища двигателя производится заполнение клеем-компаундом полостей межкоконного пространства между плоскими кабелями и полостей по местам установки кабелей, после этого выполняется герметизация путем нанесения герметика на переднее днище, включая места входа плоских кабелей.