ПОВОРОТНОЕ СОПЛО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ
ROCKET ENGINE ROTARY NOZZLE

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.