Поворотное сопло турбореактивного двигателя
TURBOJET ENGINE ROTATING NOZZLE

Известно поворотное сопло ТРД, содержащее установленный между форсажной камерой и реактивным соплом двигателя корпус в виде вставки, состоящей из неподвижной секции и поворотной, способной вращаться вокруг продольной оси двигателя, и механизм поворота, причем механизм поворота выполнен в виде ряда роликов, установленных на корпусе двигателя, оси вращения которых размещены вдоль оси двигателя, и направляемого роликами троса, прикрепленного к корпусу сопла, концы которого прикреплены к катушкам, установленным на корпусе двигателя, и соединены с силовыми цилиндрами, причем оси катушек размещены поперек продольной оси двигателя (см. патент RU 2375600 класса F02K 1/78, опубл. в 2009 г.).
Недостатком известного устройства является большой ход гидроцилиндров и повышенные нагрузки на катушках, что значительно увеличивает габариты конструкции.
Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.
Технический результат - уменьшение габаритов конструкции и увеличение надежности механизма поворота, а также уменьшение утечек рабочего тела из тракта двигателя.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном поворотном сопле, содержащем установленный между форсажной камерой и реактивным соплом двигателя корпус в виде вставки, состоящей из неподвижной секции и поворотной, способной вращаться вокруг продольной оси двигателя, и механизм поворота, согласно изобретению между неподвижной и поворотной секциями вставки установлено контактное уплотнение, а механизм поворота выполнен в виде цепной передачи, привод которой находится на неподвижной секции вставки, а на поворотной секции закреплена двойная цепь, на концах которой установлены демпферы, причем каждый демпфер на конце двойной цепи включает рычаг, одна сторона которого взаимодействует с концом двойной цепи, а другая - с пружиной, опирающейся на поворотную секцию.
Выполнение механизма поворота в виде цепной передачи позволяет использовать в качестве механизма привода поворота сопла червячный привод, который, в отличие от гидроцилиндров, имеет постоянный объем (нет выдвижных частей), что позволяет осуществлять поворот сопла на угол ±90° в значительно меньших (по сравнению с гидроцилиндрами) габаритах.
Использование двойной цепи увеличивает надежность конструкции, в случае разрыва одной из цепей, за счет резервирования ответственной функции передачи крутящего момента.
Установка демпферов на концах цепи увеличивает надежность конструкции за счет снижения пиковых нагрузок на цепь в моменты начала и окончания движения.
Наличие контактного уплотнения между неподвижной и поворотной секциями вставки значительно уменьшает утечки рабочего тела (газа), чем достигается увеличение КПД газотурбинного двигателя в целом. Также наличие уплотнения позволяет улучшить температурное состояние роликов поворотного устройства, что увеличит надежность и ресурс конструкции.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами 1-3.
Фиг. 1 - механизм поворота сопла.
Фиг. 2 - схема расположения демпферов на поворотном устройстве.
Фиг. 3 - устройство демпфера (в двух положениях).
Поворотное сопло ТРД содержит поворотную 1 и неподвижную 2 секции вставки на корпусе двигателя между форсажной камерой и реактивным соплом (не указаны). На неподвижной секции 2, установлен корпус приводной шестерни 3, который дополнительно зафиксирован кронштейнами 4. В корпусе приводной шестерни 3 установлен приводной вал 5, на который установлена двойная шестерня 6. Поворот двойной шестерни 6 осуществляется от привода, например червячного (не показан), через рессору 7. Двойная шестерня 6 входит в зацепление с двойной цепью 8 поворотной секции 1. В поворотной секции 1 установлены воспринимающие радиальную нагрузку ролики 9 и воспринимающие осевую нагрузку ролики 10. Также в поворотной секции 1 установлено секторное контактное уплотнение 11, которое за счет пружин (не указаны) поджимается к элементу неподвижной секции 2.
Каждый демпфер 12 на конце двойной цепи 8 включает рычаг 13, одна сторона которого взаимодействует с концом двойной цепи 8, а другая - с пружиной 14, опирающейся на поворотную секцию 1. В частном случае реализации двойная цепь 8 может быть заключена между тарельчатыми седлами, при этом верхнее тарельчатое седло 15 закреплено на рычаге 13, а нижнее тарельчатое седло 16 закреплено на поворотной секции 1. Кроме того, в нижнем тарельчатом седле 16 установлен ограничитель перемещения 17.
Поворот сопла осуществляется как по часовой, так и против часовой стрелки относительно продольной оси ТРД. От привода, через рессору 7, приводной вал 5 и двойную шестерню 6 крутящий момент передается на двойную цепь 8, которая в свою очередь вращает поворотную секцию 1. Вращение поворотной секции 1 относительно неподвижной секции 2 осуществляется за счет воспринимающих радиальную нагрузку роликов 9. Передача осевой нагрузки сопла с поворотной секции 1 на неподвижную секцию 2 осуществляется воспринимающими осевую нагрузку роликами 10, а установка их в паре позволяет воспринимать как положительную, так и отрицательную осевую нагрузку.
Для снижения резких нагрузок на двойную цепь 8 оба ее конца прикреплены к демпферам 12, которые поглощают энергию натяжения двойной цепи 8 за счет сжатия пружин 14. Для предотвращения соскальзывания двойной цепи демпферы оборудованы ограничителями перемещения 17.
Осуществление изобретения позволяет уменьшить габариты и вес конструкции и повысить надежность механизма поворота сопла двигателя, а также повысить КПД двигателя в целом за счет значительного снижения утечек рабочего тела (газа).