СПОСОБ ДЕМОНТАЖА РАСТРУБА СОПЛА РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ
ROCKET ENGINE NOZZLE REMOVAL METHOD

Заявленное изобретение относится к ракетной технике, а именно к способам демонтажа раструба сопла ракетного двигателя. Изобретение предназначено для демонтажа раструба сопла ракетного двигателя после проведения огневых стендовых испытаний (далее - ОСИ) в целях оценки его состояния. Полученные данные используются для оценки результатов работы ракетного двигателя и могут быть использованы при дальнейшей разработке ракетного двигателя.
При дефектации ракетного двигателя после проведения ОСИ существует необходимость обеспечения демонтажа раструба сопла. При проведении ОСИ составные части ракетного двигателя подвергаются воздействию высокотемпературного потока продуктов сгорания, вследствие чего происходит эрозионное разрушение выходного торца раструба и температурная деформация уплотнений разъемных соединений, приводящая к их заклиниванию. В результате чего демонтаж раструба сопла ракетного двигателя крайне затруднен.
Из уровня техники известны различные способы демонтажа деталей ракет.
Так, известен способ демонтажа деталей ракет, заключающийся в нагревании соплового блока в герметичной термокамере до температуры 200-300°С и последующее выдерживание до разложения клеевых швов. Такой способ является трудоемким и требующим специального оборудования [патент RU 2073189 С1, опубликован 10.02.1997].
Известен способ монтажа и демонтажа ракетного двигателя, при котором закрепляют в установке корпус ракеты и с помощью ротатора сопла осуществляют поворот сопла. Указанный способ не обеспечивает возможность демонтажа поврежденного сопла (с частично разрушенным в результате ОСИ выходным торцом). Известный из указанного патента способ подходит для демонтажа конструктивно целого, неповрежденного сопла. И, кроме того, известный способ предназначен только для демонтажа сопел с рифленой внутренней поверхностью [патент US 2019299367, 03.10.2019].
Известные из указанных патентов способы подходят для демонтажа или утилизации конструктивно целого, неповрежденного сопла. И, кроме того, способ, указанный в патенте US 2019299367, 03.10.2019 предназначен только для демонтажа сопел с рифленой внутренней поверхностью.
Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в создании такого способа демонтажа, который бы обеспечивал сохранность, целостность демонтированного раструба сопла ракетного двигателя после ОСИ для исследовательских целей.
Технический результат, достигаемый при реализации заявляемого изобретения, заключается в возможности демонтажа раструба сопла ракетного двигателя после проведения ОСИ без разрушения раструба и в возможности демонтажа поврежденного раструба сопла (с частично разрушенным в результате ОСИ выходным торцом) ракетного двигателя без дальнейшего разрушения раструба. Также обеспечивается возможность применения заявленного способа демонтажа для сопел с гладкой внутренней поверхностью.
Указанный технический результат достигается за счет того, что для осуществления способа демонтажа раструба сопла ракетного двигателя после проведения огневых стендовых испытаний используют приспособление, состоящее из переходника и фланца.
В раструб сопла ракетного двигателя со стороны его выходного торца, имеющего монтажные резьбовые отверстия, устанавливают переходник, имеющий коническую часть с выполненными в ней перпендикулярно образующей направляющими и резьбовыми отверстиями, расположенными попарно в шахматном порядке, и стыковочный пояс с гладкими и резьбовыми отверстиями, выполненными по его окружности, причем переходник устанавливают таким образом, чтобы наружная поверхность его конической части совпадала с внутренней поверхностью раструба сопла ракетного двигателя, а стыковочный пояс упирался в торцевую поверхность раструба сопла ракетного двигателя.
Совмещают гладкие отверстия стыковочного пояса переходника с монтажными резьбовыми отверстиями, имеющимися на торцевой поверхности раструба сопла ракетного двигателя.
Устанавливают временные крепежные элементы в гладкие отверстия для фиксации переходника в раструбе сопла.
Затем через направляющие отверстия конической части переходника выполняют сквозные отверстия в раструбе сопла.
Демонтируют временные крепежные элементы фиксации переходника.
Поворачивают переходник в раструбе сопла таким образом, чтобы резьбовые отверстия на его конической части совпали с выполненными сквозными отверстиями в раструбе сопла и устанавливают в резьбовые отверстия крепежные элементы.
После чего к установленному в раструб сопла переходнику присоединяют с помощью разъемного резьбового соединения фланец, имеющий стыковочный пояс с выполненными по его окружности гладкими отверстиями и цилиндрическую часть с гладкими отверстиями, выполненными перпендикулярно образующей и расположенными попарно диаметрально-противоположно друг другу, совмещая резьбовые отверстия в стыковочном поясе переходника с гладкими отверстиями в стыковочном поясе фланца и устанавливая в них крепежные элементы.
Затем в пару диаметрально-расположенных отверстий фланца устанавливают рычаг и поворотом рычага вручную осуществляют демонтаж раструба.
В качестве временных крепежных элементов используют винты или штифты.
В качестве крепежных элементов используют болты.
Переходник, фланец и рычаг выполнены из стали.
Реализация заявляемого изобретения поясняется следующими чертежами, на которых представлены:
Фиг. 1 - переходник и фланец, вид со стороны переходника;
Фиг. 2 - переходник и фланец, вид со стороны фланца;
Фиг. 3 - схема установки переходника в раструбе сопла;
Фиг. 4 - общий вид переходника, фланца и рычага (сборка).
На чертежах цифрами обозначены следующие позиции:
1 - Переходник
2 - Фланец
3 - Крепежные элементы
4 - Коническая часть переходника
5 - Стыковочный пояс переходника
6 - Гладкие отверстия стыковочного пояса переходника
7 - Резьбовые отверстия стыковочного пояса переходника
8 - Стыковочный пояс фланца
9 - Цилиндрическая часть фланца
10 - Направляющие отверстия в конической части переходника
11 - Резьбовые отверстия в конической части переходника
12 - Болты
13 - Гайки
14 - Гладкие отверстия в цилиндрической части фланца
15 - Рычаг
16 - Раструб сопла ракетного двигателя
17 - Выходной торец раструба сопла ракетного двигателя
18 - Внутренняя поверхность раструба сопла ракетного двигателя
19 - Монтажные резьбовые отверстия в торцевой поверхности раструба
20 - Временные крепежные элементы
21 - Сквозные отверстия в конической части переходника
22 - Гладкие отверстия стыковочного пояса фланца
Осуществление заявленного способа производят следующим образом.
Для демонтажа раструба сопла ракетный двигатель устанавливается на стапеле или тележке и фиксируется от проворота вокруг продольной оси.
Используют приспособление, состоящее из переходника (1) и фланца (2).
Переходник (1) выполнен из стали, содержит коническую часть (4) и стыковочный пояс (5). Диаметр стыковочного пояса переходника больше или равен наружному диаметру сопла ракетного двигателя, что необходимо для его правильной установки. На конической части переходника перпендикулярно образующей выполнены направляющие отверстия (10) и резьбовые отверстия (11) под установку крепежных элементов, предпочтительно болтов (12). Направляющие отверстия (10) и резьбовые отверстия (11), выполненные в конической части переходника, образуют пары, расположенные вдоль образующих конуса таким образом, что в каждой паре присутствует одно направляющее и одно резьбовое отверстие, при этом каждый вид отверстий расположен в шахматном порядке по окружности конической части переходника. По окружности стыковочного пояса (5) переходника в торцевой поверхности выполнены гладкие отверстия (6) и резьбовые отверстия (7), чередующиеся между собой.
Фланец (2) выполнен из стали, содержит стыковочный пояс (8) и цилиндрическую часть (9). По окружности стыковочного пояса (8) фланца в торцевой поверхности выполнены гладкие отверстия (22), предназначенные для совмещения с резьбовыми отверстиями (7) на стыковочном поясе переходника. Диаметр стыковочного пояса фланца равен диаметру стыковочного пояса переходника. В цилиндрической части фланца (9) выполнено по меньшей мере шесть гладких отверстий (14). Гладкие отверстия (14) выполнены перпендикулярно образующей и образуют между собой пары, в каждой паре отверстия расположены диаметрально-противоположно друг другу.
Для осуществления заявленного способа переходник (1) устанавливают в раструб (16) сопла двигателя со стороны его выходного торца (17), имеющего частичные повреждения и разрушения в результате воздействия высокотемпературного потока продуктов сгорания. Установку переходника осуществляют таким образом, чтобы наружная поверхность его конической части (4) сопрягалась с внутренней поверхностью (18) раструба сопла, а стыковочный пояс (5) упирался в выходной торец (17) раструба сопла. При этом совмещают гладкие отверстия (6) стыковочного пояса переходника с монтажными резьбовыми отверстиями (19), имеющимися на выходном торце. Отверстия (19) выполнены в торце раструба сопла еще на стадии его производства (то есть выполнены в неповрежденном раструбе еще до проведения ОСИ). После проведения ОСИ выходной торец (17) и выполненные в нем монтажные отверстия (19) частично повреждены, но диаметр и глубина отверстий (19) подбирается таким образом, чтобы после ОСИ была сохранена возможность установки в них крепежных элементов. В гладкие отверстия (6) стыковочного пояса устанавливают временные крепежные элементы (винты или штифты) (20), тем самым временно фиксируя переходник в раструбе.
Далее через направляющие отверстия (10) в конической части переходника выполняют (просверливают) сквозные отверстия (21) в стенках раструба сопла (16) со стороны внутренней поверхности. После чего демонтируют временные крепежные элементы (20) фиксации переходника и поворачивают переходник в раструбе сопла таким образом, чтобы резьбовые отверстия (11) на его конической части совпали с просверленными отверстиями (21) в раструбе. В резьбовые отверстия (11) устанавливают болты (12) до контакта гаек (13) с переходником. Гайки (13) предназначены для фиксации болтов в материале стенок раструба. Таким образом, описанное выше попарное расположение в шахматном порядке отверстий (10) и (11) на конической части переходника обеспечивают надежное крепление переходника в нескольких точках внутри раструба сопла ракетного двигателя.
После этого к установленному в раструб сопла переходнику (1) присоединяют фланец (2), совмещая их стыковочными поясами (5) и (8). Для соединения используют болты (3), устанавливая их в соответствующие отверстия (22) и (7) на стыковочных поясах переходника и фланца.
В одну из пар диаметрально-противоположно расположенных отверстий (14), расположенных на цилиндрической части фланца, устанавливают рычаг (15). Рычаг представляет собой стержень, выполненный из стали, и имеющий длину, обеспечивающую приложение к раструбу необходимого для его отвинчивания крутящего момента. Диаметр поперечного сечения рычага выбирают таким, чтобы обеспечивалась установка рычага в гладкие отверстия цилиндрической части фланца (то есть диаметр поперечного сечения рычага должен быть меньше диаметра гладких отверстий фланца, но при этом обеспечивал достаточную прочность на изгиб). Так, например, для раструба ракетного двигателя с наружным диаметром 300-400 мм и гладких отверстий фланца диаметром 30 мм применяется рычаг диаметром поперечного сечения 25-28 мм и длиной 800-1200 мм. Рычаг необходим для создания крутящего момента с целью отвинчивания раструба сопла. Поворотом рычага обеспечивают отворачивание раструба от ракетного двигателя вручную, тем самым производя его демонтаж.
После проведенного заявленным способом демонтажа раструб сопла ракетного двигателя остается пригодным для проведения исследования и анализа работы ракетного двигателя.
Промышленная применимость заявленного способа подтверждена в лабораторных условиях после проведения ОСИ. По результатам осмотров раструбов после проведения ОСИ установлено, что данный способ является применимым для проведения демонтажа раструбов сопел ракетных двигателей без их разрушения, подходит для демонтажа частично разрушенных в результате ОСИ раструбов, обеспечивает пригодность раструбов для дальнейшего исследования и анализа работы ракетных двигателей. Заявленное техническое решение соответствует требованию промышленной применимости.