Корпус ракетного двигателя твердого топлива
SOLID-PROPELLANT ROCKET ENGINE HOUSING

Изобретение относится к машиностроению, а именно, к корпусам ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ), и может быть использовано при создании твердотопливных двигателей ракет.
Из технической литературы известен корпус РДТТ, содержащий манжеты для раскрепления торцов твердотопливного заряда от днищ корпуса (см. «Конструкции ракетных двигателей на твердом топливе». / Под общ. ред. чл.-корр. Российской академии наук, д-ра техн. наук, проф. Л.Н.Лаврова. - М.: Машиностроение, 1993, рис. 2.19, стр. 62).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является корпус РДТТ по патенту РФ №2418187 (прототип), содержащий корпус с теплозащитным покрытием (ТЗП) и размещенный в нем канальный заряд, частично скрепленный с корпусом и раскрепленный по торцам эластичными манжетами, выполненными из чередующихся слоев эластичных материалов и слоев эластичной ткани, при этом законцовка манжеты направлена внутрь по поверхности канала заряда снаряженного корпуса, скреплена с поверхностью канала заряда и выполнена с равномерным утонением к ее краю.
Авторы указывают, что это конструктивное решение исключает проход топливной массы в заманжетую полость за счет плотного прилегания законцовки манжеты к снаряжательной оснастке ввиду того, что при давлении формования твердотопливного заряда направление законцовки внутрь корпуса обеспечивает эффект самоуплотнения по границе законцовки со снаряжательной оснасткой.
Однако это решение имеет ряд недостатков:
1. При использовании его в корпусах РДТТ из композиционного материала не исключается проникновение топливной массы в заманжетную полость. Совокупность неблагоприятных факторов, включающих: повышенную деформативность днищ, большие зазоры между манжетой и внутренней поверхностью ТЗП вследствие волнистости манжеты (в т.ч. законцовки), затруднение контроля натяга законцовки манжеты на снаряжательную оснастку, отличие соприкасаемых профилей манжеты и ТЗП, отсутствие механического закрепления в оснастке законцовки манжеты, что может приводить к выходу законцовки манжеты из канавки при заполнении и проходу топливной массы в заманжетную полость.
При заполнении масса топлива растекается по стенке законцовки манжеты. При вертикальном заполнении корпуса масса топлива под действием силы тяжести давит на манжету. Воздух, находящийся в заманжетной полости, под действием давления от массы на поверхность манжеты начинает выдавливаться. При движении воздушного пузыря из заманжетной полости возможно стаскивание законцовки манжеты с элементов оснастки, тем самым позволяя массе топлива пройти в заманжетную полость с последующим выдавливанием манжеты вглубь корпуса в массив топливной массы.
2. Существует вероятность отслоения манжеты от топлива вследствие реализации больших отрывных напряжений на границе законцовки манжеты и топлива, возникающих в момент извлечения элемента снаряжательной оснастки, на которой в канавке закреплена законцовка, одновременно скрепленная с топливом.
Задачей изобретения является повышение надежности конструкции РДТТ и качества процесса его заполнения топливом за счет исключения попадание топливной массы в заманжетную полость.
Технический результат достигается тем, что в корпусе ракетного двигателя твердого топлива, содержащем днище с центральным отверстием и эластичную манжету, имеющая отогнутую внутрь корпуса часть, расположенную в районе центрального отверстия и выполненную с возможностью установки технологического клина между днищем и отогнутой внутрь корпуса частью эластичной манжеты, для формования заряда твердого топлива манжета снабжена технологическим фиксатором, демонтируемым после окончания формования заряда, фиксатор расположен на отогнутой внутрь корпуса части манжеты со стороны центрального отверстия, имеет форму цилиндра и снабжен по своему торцу утолщением, выполненным с возможностью закрепления в оснастке.
В корпусе ракетного двигателя твердого топлива торец фиксатора может выходить из объема корпуса.
Отличительные признаки изобретения являются существенными.
Фиксатор позволяет организовать герметичное механическое соединение манжеты с установленными элементами снаряжательной оснастки под заполнение корпуса топливом за счет жесткого закрепления утолщения фиксатора в элементах снаряжательной оснастке в течение всего цикла заполнения корпуса топливом, что гарантированно исключает попадание топливной массы в заманжетную полость.
На фиг. 1 показано продольное сечение корпуса РДТТ: силовая оболочка корпуса 1 с теплозащитным покрытием 2, фланцем 3 и эластичной раскрепляющей манжетой 4 с отгибом манжеты 5.
На фиг. 2 показано сечение корпуса в зоне отгиба манжеты 5 с фиксатором 6, с утолщением 7, с установленными элементами 8, 9, 10 снаряжательной оснастки под заполнение корпуса топливом.
В корпус РДТТ со стороны центрального отверстия днища устанавливаются элементы снаряжательной оснастки под заполнение корпуса топливом: в месте отгиба манжеты в заманжетную полость устанавливается технологический клин оснастки 10, затем устанавливается кольцевой элемент оснастки 8 с местным кольцевым утолщением 11 у его торца, которым он входит в зацепление с верхней частью фиксатора 6 эластичной манжеты 4. Далее устанавливается кольцевой элемент оснастки 9, обеспечивая плотное прилегание к нижней части фиксатора 6 и создавая необходимые условия для полной герметизации на их границе (поверхность 12). При этом элементами оснастки 8 и 9 при их установке в корпус организуется замок, в котором утолщение 7 фиксатора 6 жестко закрепляется, обеспечивая гарантированное устойчивое положение в заданном месте и герметичность на границе «законцовка-снаряжательная оснастка» в течение всего цикла заполнения корпуса топливом, что гарантированно исключает попадание топливной массы в заманжетную полость 13.
При заполнении корпуса топливная масса растекается по внутренней поверхности 14 эластичной манжеты, при этом воздух из заманжетной полости 13 отводится наружу через специальные каналы (на эскизе не показаны) в элементах оснастки 10, 9 и 8.
После окончания полного цикла формования заряда в процессе извлечения элементов снаряжательной оснастки фиксатор 6 демонтируется по цилиндрической части.
Данное техническое решение экспериментально проверено на корпусах ряда изделий, выполненных как из композиционного материала методом намотки (типа «двойной кокон»), так и металлических корпусах. На всех снаряженных корпусах отсутствовало проникновение топливной массы в заманжетную полость.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить надежность конструкции РДТТ и повысить качество процесса его заполнения топливом за счет исключения попадание топливной массы в заманжетную полость.