Приспособление для вымывания песчано-полимерной оправки из корпуса ракетного двигателя
DEVICE FOR WASHING THE SAND-POLYMER MANDREL OUT OF THE MISSILE ENGINE BODY

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении корпуса ракетного двигателя твердого топлива (РДТТ).
Известен стенд (прототип) для вымывания песчано-полимерной оправки из корпуса твердотопливного ракетного двигателя [Воробей В.В., Маркин В.Б. / Основы технологии и проектирование корпусов ракетных двигателей. - Новосибирск: Наука, 2003. - 164 с., стр. 61-62].
Стенд работает следующим образом: корпус РДТТ с вымываемой песчано-полимерной оправкой внутри устанавливается горизонтально на подъемную раму стенда, фиксируется на ней. Затем на один из его фланцев устанавливается плоская крышка с трубопроводом подвода пара, после чего подъемная рама стенда в сборе с корпусом РДТТ кантуется в вертикальное положение, фиксируется, через крышку подается пар и начинается процесс вымывания оправки. Материал оправки размягчается и ссыпается через незакрытый фланец корпуса РДТТ.
Недостатком данного стенда является то, что в процессе вымывания материал оправки размягчается неравномерно, неразмытые куски оправки при падении внутри корпуса РДТТ с высоты, равной длине корпуса, механически воздействуют на внутреннюю поверхность теплозащитного покрытия (ТЗП) и фланцев.
Вторым недостатком данного стенда являются его дороговизна, сложность и большие габариты. Для кантования рамы применяются гидроцилиндры или мостовые краны. Гидроцилиндры требуют дорогостоящей и сложной в обслуживании гидросистемы. Мостовые краны должны иметь большую грузоподъемность и требуют значительной высоты помещения. Оба способа кантования значительно удорожают процесс вымывания.
Третьим недостатком данного стенда является то, что при вымывании формующей части оправки пар контактирует со всей внутренней поверхностью корпуса твердотопливного ракетного двигателя - с ТЗП и фланцами, и нагревает их. Снаружи корпус РДТТ охлаждается атмосферным воздухом. В районе фланцев толщина оболочки и ТЗП больше, чем в средней части, поэтому массив материала ТЗП в районе фланцев имеет более высокую температуру, чем в средней части корпуса РДТТ. Температурное воздействие ухудшает свойства полимерных материалов, из которых изготавливаются элементы корпуса РДТТ. Металлический фланец, обладающий более высокой теплопроводностью, чем полимерные материалы, проводит тепло в зону контактирующих поверхностей ТЗП и оболочки, и материал ТЗП подвергается более интенсивному температурному воздействию, чем в зоне контакта поверхностей ТЗП и оболочки. При нагреве возникает сложное напряженно-деформированное состояние, вызванное различием их теплофизических свойств, что может привести к расслоению материала ТЗП в зоне контакта поверхностей фланца, ТЗП и оболочки и отслоению по контактирующим поверхностям фланца, ТЗП и оболочки.
Технической задачей изобретения является снижение температуры массива материала ТЗП корпуса РДТТ в районе фланцев в процессе вымывания формующей части оправки с помощью пара.
Технический результат заключается в том, что во фланец корпуса РДТТ устанавливается стакан со съемным дном, изолирующий от непосредственного контакта с паром внутреннюю поверхность фланца и торец ТЗП и отводящий избыток тепла в окружающую атмосферу.
Технический результат достигается тем, что приспособление для вымывания песчано-полимерной оправки из корпуса ракетного двигателя после намотки его силовой оболочки содержит устанавливаемую на фланец корпуса ракетного двигателя крышку с отверстиями, через которые проходят трубопроводы подачи пара внутрь корпуса, крышка выполнена в виде съемного дна, размещенного в корпусе ракетного двигателя стакана, снабженного фланцем, соединяемым с фланцем корпуса.
Стакан установлен соосно в корпус с базировкой цилиндрической частью по его фланцу. Он отделяет от непосредственного контакта с паром внутреннюю поверхность фланца и торец ТЗП и изготовлен таким образом, что зазор между цилиндрической частью стакана, внутренней поверхностью фланца и торцом ТЗП минимален. Теплота, передаваемая от внутренней поверхности ТЗП фланцам, отводится на цилиндрическую часть стакана, внутренняя поверхность которого постоянно омывается атмосферным воздухом. Температура фланца снижается, что уменьшает тепловое воздействие на материал ТЗП в этом районе.
Дно выполнено в виде пластины и имеет отверстия, в которые установлены трубопроводы с запорной арматурой. Это позволяет осуществлять регулируемую подачу пара внутрь корпуса РДТТ.
Дно выполнено съемным. Это позволяет осуществлять необходимые манипуляции во внутренней полости корпуса, например, визуальный контроль степени размывания оправки, без демонтажа стаканов, для которого необходимо силовое воздействие на резьбовые отверстия и внутренние поверхности фланцев и торцы ТЗП.
Использование предлагаемой конструкции приспособления позволяет реализовать снижение температуры массива материала ТЗП корпуса РДТТ в районе фланцев в процессе вымывания формующей части оправки с помощью пара. Также сокращается количество силовых воздействий на резьбовые отверстия и внутренние поверхности фланцев и торцы ТЗП, имеется возможность регулировки расхода пара, подаваемого внутрь корпуса. При извлечении остатков размытой оправки стакан защищает внутреннюю поверхность фланца и торец ТЗП от механических воздействий. Неразмытые куски оправки падают внутри корпуса РДТТ с высоты, равной диаметру корпуса, а не его высоте. Падение происходит на слой размягченного материала, а не на ТЗП, что снижает уровень механических воздействий на его внутреннюю поверхность.
Предлагаемая конструкция поясняется на фиг. 1-6.
На фиг. 1 показана конструкция корпуса с оправкой внутри.
На фиг. 2 приведен выносной элемент А фиг. 1.
На фиг. 3 показан общий вид двух приспособлений в процессе вымывания паром оправки из корпуса РДТТ.
На фиг. 4 приведен выносной элемент Б фиг. 3 - конструкция приспособления.
На фиг. 5 показана конструкция стакана.
На фиг. 6 показана конструкция дна стакана.
Приспособление устанавливается на корпус РДТТ 1, состоящий из ТЗП 2, силовой оболочки 3, переднего 4 и заднего 5 фланцев, имеющих резьбовые отверстия 6 и внутренние поверхности 7, которые соосны с торцами 8 ТЗП 2. Внутри корпуса РДТТ 1 находится оправка 9, подлежащая удалению. Приспособление состоит из цилиндрического стакана 10, дна 11, собранных через прокладки 12 болтами 13, и через прокладки 14 устанавливается на фланец передний 4 соосно внутренней поверхности ТЗП 7 с помощью болтов 13.
Стакан 10 выполнен из наружного присоединительного фланца 15, имеющего гладкие отверстия 16, расположенные соосно с резьбовыми отверстиями фланца 6, обечайки 17 и внутреннего присоединительного фланца 18, выполненного за одно целое с обечайкой 17 и имеющего резьбовые отверстия 19, расположенные соосно с гладкими отверстиями 20 в дне 11.
Дно 11 имеет отверстия 21, в которые установлены трубопроводы для подачи пара 22 с распылителями 23, трубопроводы для отвода пара 24 и запорную арматуру 25.
Изготовление приспособления можно осуществить приведенным ниже образом.
В качестве материала деталей приспособления может быть использован материал с хорошей теплопроводностью, например алюминиевый сплав. Прокладки 12, 14 могут быть изготовлены, например, из теплостойкой резины.
Стакан 10 собирается из трех частей сваркой присоединительных фланцев 15 и 18 с обечайкой 17. Затем проводится механическая обработка поверхностей и открытие отверстий 16 и 19.
Дно 11 может быть изготовлено сваркой с трубопроводами 22 и 24, предварительно установленными в отверстия 21 и с распылителями 23. Затем открываются отверстия 20 и устанавливается запорная арматура 25.
Предлагаемая конструкция функционирует следующим образом.
Корпус РДТТ 1 выставляется в горизонтальное положение. Затем поочередно проводят сборку двух приспособлений на переднем и заднем фланцах 4, 5.
Установка приспособления на передний фланец 4: стакан 10 устанавливается во фланец 4, совмещаются отверстия 6 и 16, после чего стакан 10 фиксируется с фланцем 4 болтами 13. Контролируется отсутствие зазора между стаканом 10 и фланцем 4, что гарантирует установку стакана 10 без перекоса. Затем в стакан 10 устанавливается прокладка 12, дно 11 и скрепляются болтами 13. Установка второго приспособления на задний фланец 5 происходит аналогично.
После сборки приспособлений внутрь корпуса 1 через два трубопровода 22 и распылители 23 подается пар, начинается вымывание оправки 9. Расход пара регулируется арматурой 25 на трубопроводах 22, 24.
При необходимости осуществления манипуляций во внутренней полости корпуса 1 подача пара прекращается, его излишки сбрасываются через трубопроводы 24. Выкручиваются болты 13, дно 11 извлекается из стакана 10. После проведения манипуляций сборка приспособления осуществляется в обратном порядке, подается пар, и процесс вымывания оправки 9 продолжается.
По окончании вымывания оправки 9 подача пара прекращается, его излишки сбрасываются через трубопроводы 24. Выкручиваются болты 13, дно 11 извлекается из стакана 10. Из корпуса 1 извлекаются остатки размытой оправки 9. Затем выкручиваются болты 13 и стаканы 10 извлекаются из фланцев 4 и 5.
Таким образом, конструкция предлагаемого приспособления позволяет осуществить снижение температуры массива материала ТЗП корпуса РДТТ в районе фланцев в процессе вымывания формующей части оправки с помощью пара. Снижается количество воздействий на фланцы корпуса при осуществлении необходимых манипуляций во внутренней полости корпуса. При извлечении остатков размытой оправки стаканы защищают внутренние поверхности фланцев и торцы ТЗП от механических воздействий.