РЕГУЛИРУЕМОЕ СОПЛО
ADJUSTABLE NOZZLE

Изобретение относится к ракетной технике и описывает устройство регулируемого сопла с регулирующим приводом и механизмом синхронизации.
Известно регулируемое сопло (авторское свидетельство РФ №1009150, 1980 г.), содержащее корпус сопла, закрепленные на нем дозвуковые и внешние створки, соединенные со сверхзвуковыми створками, механизм синхронизации в виде основных и дополнительных рычагов.
Конструкция выполнена таким образом, что используются 3 вида створок и 2 привода створок для формирования проточной части продуктов сгорания: дозвуковые, внешние и сверхзвуковые створки, привод внутренних створок, привод внешних створок, что значительно усложняет конструкцию, снижает надежность, приводит к внешней негерметичности, увеличению габаритов и массы сопла. Механизм синхронизации выполнен в виде основных и шарнирно связанных с ним дополнительных рычагов, причем каждый дополнительный рычаг шарнирно связан с внешней створкой и корпусом, что также значительно усложняет конструкцию сопла, увеличивая ее вес и габариты, особенно в радиальном направлении. Зазоры и неточности установки рычагов за счет деформации приводят к отклонению вектора тяги от оси сопла. Для летательного аппарата, стартующего из-под воды, а также длительного хранения, необходима герметичность по внешнему обводу сопла, что приведет к значительному усложнению конструкции, увеличению массы и габаритов существующего сопла.
Целью предлагаемого технического решения является устранение указанных недостатков: упрощение конструкции, уменьшение массы, габаритов регулируемого сопла, повышение надежности работы сопла, уменьшение отклонения вектора тяги от оси сопла, увеличение диапазона регулирования критического сечения сопла и обеспечение герметичности по внешнему обводу сопла.
Указанная цель достигается тем следующим образом.
Регулируемое сверхзвуковое сопло, содержащее корпус, шарнирно закрепленные на нем дозвуковые и сверхзвуковые створки, образующие канал для истечения продуктов сгорания, привод створок и механизм синхронизации, отличающееся тем, что корпус сопла выполнен из двух жестко соединенных цилиндрической и ожевальной оболочек с уплотнением, обеспечивающим герметичность по внешнему обводу корпуса, при этом площадь входного и выходного сечений нерегулируема, дозвуковые и сверхзвуковые створки шарнирно скреплены с корпусом сопла, причем дозвуковые створки, кинематически связанные с приводом створок, и соответствующие им сверхзвуковые створки являются ведущими, дозвуковые и сверхзвуковые ведущие створки свободными концами попарно скреплены между собой с помощью оси вращения, размещенной в выполненном в створке пазу, с возможностью продольного перемещения, привод сопла выполнен в виде осей, вилок, гидроцилиндров с поршнями, силового кольца синхронизации с роликами, опирающегося на корпус сопла, причем гидроцилиндры объединены коллекторами, соединяющими соответствующие полости гидроцилиндров в кольцо, и шарнирно скреплены с корпусом сопла посредством осей вращения, силовое кольцо синхронизации шарнирно скреплено через оси вращения со всеми штоками поршней гидроцилиндров с возможностью продольного перемещения вдоль оси сопла, при этом шарниры крепления дозвуковых створок, закрепленные по многограннику на корпусе сопла, вилки, оси вращения и тяги, скрепленные с ведущими дозвуковыми створками с одной стороны и с силовым кольцом синхронизации с другой, являются частью механизма синхронизации.
Выполнение в предлагаемом сопле корпуса из 2 оболочек с уплотнением позволяет упростить процесс сборки сопла и повысить технологичность, обеспечить герметичность по внешнему контуру сопла.
Постоянная площадь входного и выходного сечений сопла позволяет упростить конструкцию сопла за счет исключения необходимости регулирования выходного сечения сопла, уменьшить массу и габариты.
Кинематическая связь привода створок только с ведущими створками (попарно скрепленными дозвуковыми и сверхзвуковыми) позволяет упростить конструкцию и уменьшить массу сопла за счет отсутствия связей других створок (ведомых створок) с приводом створок.
Выполнение единственного привода створок в виде кольца из гидроцилиндров с общими гидравлическими коллекторами, осей, вилок, силового кольца синхронизации позволяет уменьшить массу и габариты сопла.
Шарнирное крепление дозвуковых створок по многограннику, с минимальными зазорами в шарнирах, устанавливает силовое кольцо синхронизации перпендикулярно продольной оси сопла, обеспечивая минимальный перекос силового кольца синхронизации при движении вдоль оси сопла и синхронное движение створок.
кp.max
кp.min
Использование силового кольца синхронизации с роликами, шарнирно скрепленного со штоками гидроцилиндров и при помощи тяг со всеми дозвуковыми створками, установленными на шарнирах по многограннику, позволяет упростить конструкцию, повысить надежность и синхронность перекладки створок сопла, уменьшить отклонение вектора тяги от оси сопла, значительно увеличить диапазон регулирования сопла (F/F) при небольших радиальных габаритах, уменьшить массу и габариты сопла.
На фиг. 1 представлена конструкция-схема сверхзвукового сопла в рабочем положении.
Корпус сопла
1
Гидропривод сопла
2
Ось
3
Шарниры крепления дозвуковых створок
4
Тяга
5
Ось вращения
6
Силовое кольцо синхронизации
7
Ролик
8
Ось
9
Ведущая дозвуковая створка
10
Шарнир крепления сверхзвуковой створки
11
Ведущая сверхзвуковая створка
12
Ось вращения
13
Вилка
14
Дозвуковые (10) и сверхзвуковые (12) створки закреплены на корпусе сопла (1) с возможностью вращения относительно осей на концах створок в шарнирах крепления дозвуковых створок (4) и сверхзвуковых створок (11). Между собой ведущие дозвуковые и сверхзвуковые створки попарно скреплены с помощью оси вращения (13), скользящей по пазу в сверхзвуковой створке. Гидропривод сопла (2) через ось вращения (9) скреплен с силовым кольцом синхронизации (7) с одной стороны, через ось (3) с корпусом сопла (1) с другой стороны. Ведущие дозвуковые створки (10) скреплены с силовым кольцом синхронизации (7) посредством тяги (5), осей вращения (6) и вилки (14). Силовое кольцо синхронизации (7) опирается на корпус сопла (1) посредством скрепленных с ним роликов (8).
Управляющее давление от системы регулирования поступает в те или иные полости цилиндров гидропривода сопла (2), что приводит к толкательному или тянущему воздействию поршней на силовое кольцо синхронизации (7). Через тягу (5) и оси (6) поступательное движение силового кольца синхронизации (7) вдоль продольной оси сопла преобразуется во вращательное движение дозвуковых створок (10) относительно шарниров крепления дозвуковых створок (4). Вращательное движение незакрепленного конца дозвуковых створок (10) через ось вращения (13) приводит во вращательное движение соответствующие сверхзвуковые створки (12) относительно шарниров крепления сверхзвуковых створок (11). Благодаря шарнирам крепления дозвуковых створок (4), установленным по многограннику, минимальным зазорам в шарнирах и роликам (8) плоскость силового кольца синхронизации (7) остается перпендикулярной оси сопла с минимальными отклонениями, обеспечивая синхронность движения дозвуковых створок (10). В зависимости от того, в какие полости цилиндров гидропривода сопла (2) поступает управляющее давление, обеспечивается закрытие или раскрытие сопла (изменение площади критического сечения).
На фиг. 2 представлен многогранник крепления ведущих дозвуковых створок (ведущие створки показаны пунктиром, ведомые створки не изображены).
Таким образом, предложенное регулируемое сопло, оснащенное дозвуковыми и сверхзвуковыми створками, гидроприводом сопла, механизмом синхронизации, позволяет за счет:
корпуса сопла, выполненного из двух герметично состыкованных цилиндрической и ожевальной оболочек;
постоянной площади входного и выходного сечений сопла;
единственного привода створок в виде осей, вилок, силового кольца синхронизации, кольца из гидроцилиндров с общими гидравлическими коллекторами, соединяющими соответствующие полости гидроцилиндров в кольцо;
кинематической связи привода створок только с ведущими створками;
шарнирного крепления дозвуковых створок по многограннику;
силового кольца синхронизации с роликами, шарнирно скрепленного через оси вращения со всеми штоками поршней гидроцилиндров, и через тяги с дозвуковыми створками,
существенно уменьшить габариты и массу сопла, упростить конструкцию, повысить надежность работы, уменьшить отклонения вектора тяги от оси сопла, значительно увеличить диапазон регулирования критического сечения сопла и обеспечить герметичность по внешнему обводу корпуса сопла.