УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТВЕРЖДЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к технологии изготовления изделий из композиционных материалов, а именно, оболочек вращения для силовых конструкций, например, раструбов сопловых блоков ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ).
При изготовлении изделий из композиционных материалов формируют пакет исходного материала, пропитывают полученный пакет связующим и помещают его в устройство для отверждения.
Известно устройство для отверждения композиционных материалов, содержащее корпус и крышку, размещенную в корпусе эластичную диафрагму (см., например, И.М.Буланов, В.В.Воробей. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов. - М.: Издательство МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1998 г. - стр.146-148).
Эластичная диафрагма обеспечивает необходимую герметичность при проведении отверждения композиционных материалов, но в данном устройстве эластичная диафрагма, которая в процессе отверждения композиционных материалов подвергается значительным нагрузкам, закреплена недостаточно прочно.
Известно также устройство для отверждения композиционных материалов, содержащее корпус с фланцем и размещенную в корпусе эластичную диафрагму с кольцевым буртом, герметично скрепляемым с фланцем корпуса прижимным кольцом, в котором образовано посадочное место под формообразующую оправку (см. патент РФ №2322351), являющееся наиболее близким аналогом предлагаемого устройства.
На поверхности фланца корпуса выполняют элементы фиксирования и герметизации эластичной диафрагмы.
Выполнение в известном устройстве на поверхности фланца корпуса элементов фиксирования и герметизации эластичной диафрагмы существенно повышает надежность работы устройства.
Однако применение известной конструкции устройства для отверждения при изготовлении раструбов РДТТ из КМ одной и той же баллистической ракеты требует применения не менее двух устройств, различных габаритов.
Это требование обусловлено тем, что современные баллистические ракеты содержат, как правило, две или три ступени, в состав каждой из которых входит ракетный двигатель на твердом топливе, включающий сопловой блок с раструбом, изготовляемым из композиционных материалов.
При этом раструбы сопловых блоков ракетных двигателей разных ступеней ракеты имеют аналогичную конструкцию, но различаются габаритами, поэтому для изготовления каждого типоразмера раструба необходимо применять соответствующие ему формообразующую оправку и эластичную диафрагму и, следовательно, необходимы отдельные устройства для отверждения.
Устройство для отверждения композиционных материалов является сложной, крупногабаритной и дорогостоящей конструкцией.
Необходимость разработки, изготовления и эксплуатации не менее двух известных устройств различных габаритов для отверждения композиционных материалов при изготовлении раструбов сопловых блоков РДТТ приводит к существенному удорожанию изготавливаемой продукции.
Кроме того, для надежной работы, в каждом из устройств на фланце корпуса должны быть выполнены элементы фиксирования и герметизации эластичной диафрагмы, что приводит к необходимости осуществления трудоемких операцией, в том числе проведения дополнительной механической обработки, при которой может произойти повреждение массивного и дорогостоящего фланца корпуса.
В этом случае потребуется существенная доработка или замена фланца, что также приводит к увеличению затрат на изготовление устройства и, соответственно, к удорожанию изготавливаемой продукции.
Технической задачей данной полезной модели является снижение себестоимости изготовления продукции за счет разработки конструкции устройства, позволяющей проводить в одном и том же устройстве отверждение ряда раструбов сопловых блоков РДТТ, разных габаритов, при обеспечении надежной работы устройства.
Технический результат достигается тем, что устройство для отверждения композиционных материалов, содержащее корпус с фланцем и размещенную в корпусе эластичную диафрагму с кольцевым буртом, герметично скрепляемым с фланцем корпуса прижимным кольцом, в котором образовано посадочное место под формообразующую оправку, снабжено вторым прижимным кольцом с посадочным местом под формообразующую оправку меньших габаритов и соответствующей этой оправке эластичной диафрагмой, кольцевой бурт которой герметично скрепляется вторым прижимным кольцом с промежуточным кольцом, устанавливаемым на фланец корпуса взамен первого прижимного кольца.
На поверхностях фланца корпуса и промежуточного кольца, контактирующих с кольцевым буртом эластичной диафрагмы, выполнены элементы ее фиксирования и герметизации, например, в виде коаксиальных кольцевых выступов, чередующихся со впадинами.
Устройство снабжено также уплотнительным элементом, размещаемым при установке промежуточного кольца в посадочное место кольцевого бурта эластичной диафрагмы на фланце корпуса.
Снабжение устройства вторым прижимным кольцом с посадочным местом под формообразующую оправку меньших габаритов и соответствующей этой оправке эластичной диафрагмы позволяет последовательно проводить отверждение в одном устройстве двух раструбов различных габаритов.
Скрепление кольцевого бурта эластичной диафрагмы, соответствующей оправке меньших габаритов, с промежуточным кольцом при помощи второго прижимного кольца, устанавливаемого на фланец корпуса взамен первого прижимного кольца, позволяет наиболее просто разместить в устройстве и надежно закрепить эластичную диафрагму меньших габаритов.
Выполнение на поверхностях фланца корпуса и промежуточного кольца элементов фиксирования и герметизации эластичной диафрагмы в виде коаксиальных кольцевых выступов, чередующихся со впадинами, позволяет повысить прочность закрепления в устройстве, как основной эластичной диафрагмы, так и эластичной диафрагмы меньших габаритов и обеспечить требуемую герметичность стыка, как между фланцем корпуса и прижимным кольцом, так и между промежуточным кольцом и вторым прижимным кольцом.
Снабжение устройства уплотнительным элементом, размещаемым при установке промежуточного кольца в посадочное место кольцевого бурта эластичной диафрагмы на фланце корпуса, позволяет обеспечить требуемую герметичность стыка промежуточного кольца с фланцем корпуса.
На фиг.1 показана конструктивная схема устройства и узел крепления основной эластичной диафрагмы к фланцу корпуса.
На фиг.2 показана конструктивная схема устройства с эластичной диафрагмой меньших габаритов и узел ее крепления к промежуточному кольцу.
Устройство для отверждения композиционных материалов содержит корпус 1 с фланцем 2.
Внутри корпуса 1 размещена эластичная диафрагма 3, выполненная в виде оболочки вращения, снабженной кольцевым буртом 4.
Кольцевой бурт 4 эластичной диафрагмы 3 герметично скреплен с фланцем 2 корпуса 1 прижимным кольцом 5, соединенным с фланцем 2 корпуса 1 болтами 6.
В прижимном кольце 5 образовано посадочное место 7 под формообразующую оправку.
На поверхности фланца 2 корпуса 1, контактирующей с кольцевым буртом 4 эластичной диафрагмы 3, выполнены коаксиальные кольцевые выступы 8, чередующиеся со впадинами.
При подготовке устройства к отверждению раструба соплового блока РДТТ размещают в корпусе 1 эластичную диафрагму 3, при этом кольцевой бурт 4 эластичной диафрагмы 3 устанавливают на фланец 2 корпуса 1 в требуемом положении.
Устанавливают на кольцевой бурт 4 эластичной диафрагмы 3 прижимное кольцо 5 и соединяют его с фланцем 2 корпуса 1 болтами 6, вворачиваемыми в резьбовые отверстия, выполненные во фланце 2.
При затяжке болтового соединения кольцевые выступы 8 вдавливаются в кольцевой бурт 4, повышая прочность закрепления эластичной диафрагмы 3 прижимным кольцом 5 и обеспечивая требуемую герметичность стыка прижимного кольца 5 с фланцем 2 корпуса 1.
Устанавливают в посадочное место 7 прижимного кольца 5 формообразующую оправку с пропитанным связующим композиционным материалом (на фиг. не показана).
Герметично устанавливают крышку устройства (на фиг. не показано) и производят отверждение композиционного материала под воздействием давления и температуры рабочей жидкости, передаваемым пакету материала через эластичную диафрагму 3.
При подготовке устройства к отверждению раструба меньших габаритов размещают уплотнительный элемент 9 в посадочное место, выполненное на фланце 2 корпуса 1 под кольцевой бурт 4 эластичной диафрагмы 3.
Устанавливают на фланец 2 корпуса 1 промежуточное кольцо 10 и соединяют его с фланцем 2 корпуса 1 болтами 6, вворачиваемыми в резьбовые отверстия, выполненные во фланце 2 корпуса 1.
При затяжке болтового соединения кольцевые выступы 8 вдавливаются в уплотнительный элемент 9, обеспечивая требуемую герметичность стыка промежуточного кольца 10 с фланцем 2 корпуса 1.
Размещают в корпусе 1 эластичную диафрагму 11, соответствующую формообразующей оправке под раструб меньших габаритов, при этом кольцевой бурт 12 эластичной диафрагмы 11 устанавливают на промежуточное кольцо 10 в требуемом положении.
Устанавливают на кольцевой бурт 12 эластичной диафрагмы 11 прижимное кольцо 13 и соединяют его с промежуточным кольцом 10 болтами 14, вворачиваемыми в резьбовые отверстия, выполненные в промежуточном кольце 10.
При затяжке болтового соединения выполненные на промежуточном кольце 10, идентичные коаксиальным кольцевым выступам 8, кольцевые выступы 15, чередующиеся со впадинами, вдавливаются в кольцевой бурт 12, повышая прочность закрепления эластичной диафрагмы 11 прижимным кольцом 13 и обеспечивая требуемую герметичность стыка прижимного кольца 13 с промежуточным кольцом 10.
Устанавливают в посадочное место 16 прижимного кольца 13 формообразующую оправку с пропитанным связующим композиционным материалом, соответствующую раструбу меньших габаритов, (на фиг. не показана).
Герметично устанавливают крышку устройства (на фиг. не показано) и производят отверждение композиционного материала под воздействием давления и температуры рабочей жидкости, передаваемым пакету материала через эластичную диафрагму 11.
Предлагаемое устройство для отверждения композиционных материалов просто в эксплуатации, не требует существенных затрат на его изготовление и обладает высокой надежностью работы.
Применение полезной модели позволило изготовить в одном и том же устройстве ряд различающихся габаритами высококачественных раструбов сопловых блоков ракетных двигателей на твердом топливе при существенном снижении затрат на их изготовление.