УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ
ROCKET ENGINE TEST DEVICE

Изобретение относится к устройствам для испытаний ракетных двигателей, а более конкретно, к устройствам для испытаний твердотопливных двигателей мягкой посадки, устанавливаемых в парашютной стропе между парашютом и спускаемым аппаратом, и может быть использовано при испытании этих двигателей внутренним давлением.
Применяют главным образом две схемы посадки спускаемых на парашюте аппаратов, в которых используются двигатели мягкой посадки: тянущая и толкающая («Создание перспективных ракетных двигателей твердого топлива», Москва, издательство МАИ, 2004 год, стр.69-70).
В первом случае двигатели устанавливаются в парашютной стропе между парашютом и спускаемым аппаратом, во втором - на днище спускаемого аппарата.
Двигатели, применяемые в той или иной схеме посадки, имеют свои конструктивные особенности и воспринимают во время срабатывания специфические для каждой схемы нагрузки.
Двигатели мягкой посадки, устанавливаемые в парашютной стропе между парашютом и спускаемым аппаратом, состоят из корпуса, днища с соосно установленным штоком с проушиной и симметрично расположенными относительного него сопловыми горловинами (И.Х.Фахрутдинов, А.В.Котельников. Конструкция и проектирование ракетных двигателей твердого топлива. М.: Машиностроение, 1987, стр.139). При этом в сравнении с корпусом сопловые отверстия имеют значительные размеры, что обусловлено необходимостью обеспечить большой расход пороховых газов за короткое время работы двигателя - 0,1÷0,2 сек.
к
Корпус такого двигателя во время работы воспринимает две основные нагрузки: распределенную нагрузку Р от давления пороховых газов в камере сгорания и растягивающее усилие R, приложенное к стыковочной со спускаемым аппаратом проушине (фиг.1).
Работоспособность двигателя под воздействием нагрузок подтверждается испытаниями внутренним давлением.
Известны конструкции емкостей (патент RU 2327077, МПК F17C 1/00, 2006) для испытаний внутренним давлением, имеющие горловины. Одна из заглушек имеет предохранительное устройство, которое вскрывается при давлении, превышающем нормируемую величину.
Такая конструкция емкости не предусматривает разрушение корпуса.
Это можно отнести к недостаткам конструкции, т.к. не определяется фактическое давление разрушения, позволяющее наиболее точно определить величину запаса прочности и надежность конструкции.
Известно также техническое решение (патент RU 2195642 С1, МПК G01N 3/00, 2002), по которому для испытаний на прочность и устойчивость оболочечных конструкций при нагружении их внутренним давлением и изгибающим моментом используется громоздкая система с применением замкнутого силового каркаса (прототип).
В качестве существенного недостатка прототипа следует отметить невозможность испытания оболочечных конструкций с одним стыковочным узлом, выполненным в виде соосно установленного штока с проушиной, с воспроизведением растягивающего усилия R.
Технической задачей настоящего изобретения является повышение информативности данных, получаемых при проведении испытаний двигателя путем приближения условий нагружения к реальным.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для испытаний ракетного двигателя, включающем корпус двигателя с днищем, на днище расположены шток с проушиной, установленный соосно корпусу, и симметрично расположенные относительно штока сопловые горловины с установленными в них с возможностью осевого перемещения заглушками, в проушине штока шарнирно установлено коромысло, а на заглушках размещены тяги, связанные с последним.
Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:
на фиг.1 - схема действующих нагрузок при работе двигателя мягкой посадки;
на фиг.2 - устройство для испытаний ракетного двигателя внутренним давлением.
Устройство содержит корпус 1, соосно с которым на днище 2 расположен шток 3. На днище 2 симметрично относительно штока 3 расположены сопловые горловины 4 с герметично установленными заглушками 5. В проушине 6 штока 3 шарнирно закреплено коромысло 7. Коромысло 7 через тяги 8 связано с заглушками 5.
Устройство работает следующим образом.
к
к
з
з
При испытаниях в корпусе двигателя создают давление, которое в соответствии с принятыми нормами прочности составляет 1,2÷1,4 максимального рабочего давления Р. Тогда каждая заглушка будет воспринимать усилие 1,2÷1,4 Р·S, где S - площадь заглушки.
з
кр
к
з
Если площадь заглушки S соответствует площади критического сечения сопла S, то величина 1,2÷1,4 Р·S будет с небольшими допущениями соответствовать тяге двигателя.
Используя известные зависимости, тягу двигателя мягкой посадки R можно записать
к
кр
R=Р·S+0,2R,
где 0,2R - дополнительная составляющая тяги, создаваемая сверхзвуковой частью сопла.
к
Таким образом, заглушки 5, установленные с возможностью осевого перемещения, воспринимают «тягу двигателя», локально разгружая днище 2 (в месте расположения заглушек) от распределенной нагрузки Р, и передают ее через тяги 8 и коромысло 7 на шток 3, создавая растягивающее усилие R (фиг.1).
к
Предложенное устройство для испытаний двигателя мягкой посадки обеспечивает одновременное действие на его корпус внутреннего давления Р и растягивающего усилия R, что при «холодных» испытаниях позволяет достаточно реально имитировать напряженно-деформированное состояние конструкции двигателя во время его работы.