СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛОЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ КОРПУСА РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ
METHOD OF FABRICATION OF THERMAL-PROTECTIVE COATING OF ROCKET MOTOR BODY

Изобретение относится к технологии изготовления внутреннего теплозащитного покрытия (ТЗП) корпусов ракетных двигателей (РД), например, на твердом топливе (РДТТ).
В современном машиностроении при изготовлении внутреннего ТЗП корпуса РД нанесенный на жесткую оправку многослойный пакет композиционных материалов (КМ), состоящий из отдельных заготовок, вулканизуют в гидроклавной камере или печи.
Известен способ изготовления многослойных конструкций с закладными элементами в виде манжет, воротников, компенсаторов и т.д. с последующим одновременным формованием в гидроклаве (см. И.М. Буланов и В.В. Воробей. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов. - М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998 г., с.434-438) - является ближайшим аналогом.
Однако применение указанного способа для изготовления внутреннего ТЗП корпуса из КМ с утолщенной сферической частью, длинной цилиндрической частью и металлическими закладными элементами кольцевой формы типа шпангоута не приемлемо из-за невозможности установки шпангоута с нанесенной невулканизованной резиной на форму по причине избыточных исходных толщин и отсутствия жесткости невулканизованной резины, наличия обратной конусности наружной поверхности между толстостенной сферической частью и зоной установки шпангоута, а также невозможности обеспечить необходимое давление в зоне шпангоута (с внутренней стороны) при вулканизации ТЗП, что приведет к отсутствию сплошности и расслоениям на клеевой границе «шпангоут-ТЗП».
Способы приклеивания шпангоута поверх вулканизованного ТЗП, установленного на оправку для намотки корпуса из КМ, либо заформовки невулканизованной резиной стыков между шпангоутом и утолщенной сферической частью ТЗП после установки на оправку сопряжены со значительными техническими сложностями при конструировании оправки для намотки, связанными с необходимостью создания давления на невулканизованную резину при намотке и полимеризации силовой оболочки корпуса, необходимого для монолитности материалов и клеевых границ.
Указанные недостатки приводят к снижению качества изготовления внутреннего ТЗП.
Технической задачей данного изобретения является повышение качества изготовления внутреннего ТЗП для корпусов РД с удлиненной цилиндрической частью и металлическими закладными элементами кольцевой формы.
Технический результат достигается тем, что при осуществлении способа изготовления теплозащитного покрытия корпуса ракетного двигателя, преимущественно с удлиненной цилиндрической частью и с закладными элементами, включающего нанесение на внутреннюю поверхность закладного элемента корпуса покрытия из невулканизованной резины, установку закладного элемента на жесткую оправку и нанесение на нее слоев невулканизованной резины для формирования основного массива ТЗП с последующей вулканизацией, покрытие закладного элемента предварительно вулканизуют в отдельном приспособлении, после установки закладного элемента на жесткую оправку слои невулканизованной резины выкладывают встык со слоями вулканизованного покрытия закладного элемента, при этом при выкладке завершающего слоя невулканизованной резины перекрывают наружную поверхность закладного элемента, после чего проводят совместную вулканизацию.
Предварительное обрезинивание и вулканизация резины шпангоута позволяет увеличить внутренний диаметр шпангоута с покрытием, это исключает возможность повреждения невулканизованного покрытия при установке шпангоута на форму.
На фиг.1 показана конструкция корпуса РД.
На фиг.2 показан выносной элемент А фигуры 1.
На фиг.3 показан обрезиненный шпангоут в первом приспособлении для вулканизации.
На фиг.4 показан выносной элемент Б фигуры 3.
На фиг.5 показано второе приспособление для вулканизации с выложенным на жесткую оправку ТЗП.
На фиг.6 показан выносной элемент В фигуры 5.
Конструкция корпуса РД включает металлическое днище 1, соединенное с закладным элементом (шпангоутом) 2, силовую оболочку 3 из КМ с внутренним ТЗП 4.
Способ изготовления ТЗП днищ корпусов из КМ с удлиненной цилиндрической частью заключается в следующем.
На шпангоут 2 наносят необходимое количество слоев невулканизованной резины с учетом ее усадки, устанавливают обрезиненный шпангоут 2 в приспособление 5 для вулканизации (фиг.3), устанавливают обжимную оболочку 6 и крышку 7. Подают рабочую жидкость через штуцер 8 в полость между обжимной оболочкой 6 и крышкой 7 приспособления 5 и вулканизуют резину шпангоута 2.
Устанавливают шпангоут 2 после вулканизации резин на подготовленную жесткую оправку 9 (фиг.5). Выкладывают основной массив ТЗП 4 (наносят слои невулканизованной резины встык к вулканизованному покрытию шпангоута 2, последний слой наносят с перекрытием шпангоута). Далее устанавливают обжимную оболочку 10 и крышку 11 приспособления 12 для вулканизации. В полость между обжимной оболочкой 10 и крышкой 11 приспособления 12 для вулканизации подают рабочую жидкость и сборочную единицу вулканизуют в печи, оборудованной гидросистемой.
Затем на сборочную единицу наматывают силовую оболочку 3 из КМ.
Практическое применение изобретения подтвердило высокую технологичность предлагаемого способа изготовления внутреннего ТЗП для корпусов РД с удлиненной цилиндрической частью, утолщенной сферической частью и металлическими закладными элементами кольцевой формы.