Устройство для сварки корпуса камеры жидкостного ракетного двигателя с узлом качания камеры
DEVICE FOR WELDING CASE OF CHAMBER OF LIQUID ROCKET ENGINE WITH CHAMBER SWING ASSEMBLY

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройству для сварки камеры жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) с узлом качания камеры, установленных в вертикальном положении.
Предшествующий уровень техники
Из анализа уровня техники известен стапель (устройство) для сборки рамы ЖРД, содержащий несущее основание, вертикальные стойки, установленные на нем, фиксаторы положения опор верхнего и нижнего поясов рамы. В центре силового основания установлена вертикальная стойка, предназначенная для крепления опор нижнего пояса рамы. Для крепления верхнего пояса рамы установлены тумбы. Кроме того, стапель содержит другие элементы, предназначенные для сварки рамы (см. патент на полезную модель RU №183441, MПK B64F 5/10, 2018 г.).
Эта полезная модель не предназначена для сварки корпуса камеры с узлом качания в вертикальном положении.
Следует заметить, что в процессе проведения патентных исследований не выявлено устройство, обеспечивающее сварку узла качания с корпусом камеры в вертикальном положении.
Раскрытие изобретения
Задача предлагаемого изобретения состояла в том, чтобы создать устройство, обеспечивающее сварку узла качания с камерой ЖРД, находящихся в вертикальном положении, не допуская возможность повреждения камеры.
Эта задача решена за счет того, что устройство для сварки корпуса камеры жидкостного ракетного двигателя с узлом качания камеры содержит несущее основание, выполненное из отрезков силовых механических элементов, сваренных между собой, на несущем основании в его центре установлена вертикальная рама с проходом по всей высоте, предназначенная для установки и закрепления на узлы качания, выполненного вместе с изогнутым газоводом, причем ширина прохода больше диаметра газовода, кромке того, на несущем основании по окружности вокруг единого центра О' установлены две вертикальные стойки, которые предназначены для крепления корпуса камеры после стыковки ее с узлом качания, причем в качестве крепежных элементов применены силовые стержни с талрепами, свободные концы которых через шарниры прикреплены к указанным стойкам, а другие концы через шарниры, прикреплены к двум кронштейнам, установленным на корпусе камеры, кроме того, устройство содержит средства, обеспечивающее перемещение корпуса камеры в вертикальном направлении, которые включают в себя силовое кольцо, закрепленное на коллекторе корпуса камеры, на диаметрально противоположные концы которого прикреплены кронштейны с отверстиями, выполненные в них, шарниры, оси которых вставлены в отверстия соосно расположенные между собой, оси которых проходят через центр массы корпуса камеры, при этом на осях шарниров установлены два тормозных элемента, один из которых выполнен в виде диска, разъемно соединен с кронштейном, а другой выполнен в виде прямоугольного стержня и имеет возможность вращения вокруг оси, кроме того шарниры имеют фиксатор для прижатия (разжатия) тормозных элементов, который выполнен в виде винта с рукояткой, причем прямоугольный стержень шарниров соединен с траверсой, с помощью которой обеспечивается подъем и опускание корпуса камеры.
Кроме того, несущее основание выполнено из отрезков швеллеров, сваренных между собой, которые расположены по окружности вокруг единого центра О', при этом внутри несущего основания установлено другое основание, концевые участки которого расходятся от единого центра О' на равном друг от друга расстоянии в сторону отрезков несущего основания, сваренные в центре О' и с отрезками несущего основания; силовое кольцо выполнено из двух полуколец, соединенных болтами; вертикальная стержневая рама состоит из верхнего разъемного фланца, нижнего диска и труб, сваренных вместе; на соприкасаемых поверхностях тормозных элементов нанесено металлическое абразивное покрытие.
Технический результат состоит в том, что создано устройство, обеспечивающее сварку узла качания с корпусом камеры в вертикальном положении.
Перечень фигур
На фиг. 1 изображен в аксонометрии узел качания, установленный на стержневой раме, и камера, соединенная с грузоподъемным механизмом.
На фиг. 2 изображен в аксонометрии узел качания, состыкованный с камерой, которая прикреплена к двум стойкам, установленным на несущем основании.
На фиг. 3 изображена стержневая рама в аксонометрии.
На фиг. 4 изображено в аксонометрии силовое кольцо с двумя кронштейнами.
На фиг. 5 изображено в аксонометрии сварное соединение камеры с узлом качания.
Описание изобретения
Предлагаемое устройство (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) содержит несущее основание 1, имеющее восьмигранную конструкцию, выполненную из восьми отрезков швеллеров 2, сваренных между собой. Эти отрезки расположены по окружности вокруг единого центра О'. Внутри несущего основания установлено другое основание 3, выполненное из швеллеров, концевые участки которого расходятся из единого центра О' на равном угловом расстоянии друг от друга в сторону отрезков несущего основания 1, сваренные в центре О' и с отрезками несущего основания. В центре несущего основания 1 установлена металлическая вертикальная стержневая рама 4 с проходом 5 по всей высоте рамы. Эта рама предназначена для крепления узла качания 6, выполненного с изогнутым газоводом 7. Рама (фиг. 3) состоит из верхнего фланца 8 с разрезом 9, ширина которого больше диаметра газовода 7, нижнего диска 10 и металлических труб 11, сваренных между собой. На несущем основании 1 по окружности и вокруг единого центра О' установлены две вертикальные стойки 12 и 13. Эти стойки предназначены для крепления корпуса камеры после стыковки его с узлом качания. Закрепление корпуса камеры к стойкам 12 и 13 осуществлено с помощью силовых стержней 14 и 15 (фиг. 3) с талрепами 16 и 17, при этом свободные концы силовых стержней 14 и 15 через шарниры прикреплены к стойкам 12 и 13 и к двум кронштейнам 18 и 19, размещенным на цилиндрической части корпуса камеры.
Для стыковки корпуса камеры с узлом качания на коллектор 20 корпуса камеры закрепляют силовое кольцо 21 (фиг. 4). На диаметрально противоположных концах силового кольца 21 закреплены кронштейны 22 и 23 Г-образной формы. Кольцо 21 выполнено из двух полуколец 24 и 25, соединенных болтами. В кронштейнах 22 и 23 выполнены отверстия 26 и 27, предназначенные для крепления шарниров 28 и 29. При этом оси отверстий находятся на одной оси, которая проходит через центр массы ЦМ камеры. Каждый шарнир имеет ось 30, на которой установлены два тормозных элемента 31 и 32, один из которых выполнен в виде диска и разъемно соединен с кронштейнами 22 и 23, а другой - может вращаться вокруг оси и выполнен в виде стержня прямоугольной формы. На соприкасаемые поверхности диска и стержня нанесено абразивное покрытие в виде металлических частиц. Такое решение исключает проскальзывание тормозных элементов при прижатии их между собой. В комплект шарниров входит фиксатор 33, выполненный в виде винта с рукояткой.
В процессе перемещения корпуса камеры в вертикальном направлении прямоугольные стержни 32 каждого шарнира соединены с траверсой 34, и через нее присоединены к грузоподъемному механизму (не показано).
Кроме того, в устройство входит (фиг. 5) новое силовое кольцо 35 с кронштейнами 36 и 37, которое предназначено для подъема, переворота и перемещения сварной конструкции в соответствующее место для сборки ЖРД.
Применение стержневой рамы с вертикальными стойками, имеющими силовые стержни с талрепами позволяет просто и надежно удерживать собранную конструкцию при выполнении сварки между корпусом камеры и узлом качания. Применение силового кольца, выполненного с кронштейнами Г-образной формы совместно с шарнирами, установленными в отверстиях, соосных с осью, проходящей через центр массы камеры обеспечивает без каких-либо повреждений осуществлять кантование корпуса камеры и его стыковку с узлом качания.
Сварка устройства осуществляется следующим образом
На несущее основание 1 в его центре О' устанавливают стержневую раму 4 и две вертикальные стойки 12 и 13. Затем на раму 4 устанавливают узел качания 6 и закрепляют его к раме с помощью болтов, при этом изогнутый корпус газовода 7 выступает из прохода 5. Далее на коллектор 20 корпуса камеры устанавливают силовое кольцо 21 с двумя кронштейнами 22 и 23 и в отверстия 26 и 27, выполненные в кронштейнах, закрепляют шарниры 28 и 29.
При этом прямоугольный стержень 32 шарниров 28 и 29 устанавливают в положение, в котором он повернут в сторону смесительной головки и осуществляют подъем камеры, при этом тормозные элементы 31 и 32 поджимаются друг к другу с помощью фиксатора 33. Далее осуществляют переворот камеры вокруг оси ЦМ на 180 градусов соплом вверх. После этого осуществляют плавное опускание камеры в сторону узла качания 6 и стыковку с ним. В этом положении камеру прикрепляют к вертикальным стойкам 12 и 13 с помощью стержней 14 и 15 с талрепами. После этого осуществляют сварку указанных агрегатов. После сварки отсоединяют силовые стержни 14 и 15 от камеры и вертикальных стоек 12 и 13 и в месте расположения сварного шва закрепляют силовое кольцо 35 с кронштейнами 36 и 37. Указанные кронштейны соединяют с траверсой 34, осуществляют подъем сварочной конструкции, переворачивают ее соплом камеры вниз и перемещают сварную конструкцию в место для сборки ЖРД.
Промышленное применение
Предлагаемое устройство найдет применение при производстве жидкостных ракетных двигателей с дожиганием генераторного газа. Это устройство позволяет улучшить качество сварного шва между смесительной головкой корпуса камеры и узлом качания, а также снижает массу двигателя за счет исключения из конструкции фланцевых соединений между корпусом камеры я узлом качания.