СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ КРУПНОГАБАРИТНЫХ РАКЕТНЫХ КОРПУСОВ ТИПА "КОКОН" НА ВНУТРЕННЕЕ ДАВЛЕНИЕ
BENCH FOR TESTING BULKY ROCKET COCOON-TYPE BODIES FOR INTERNAL PRESSURE

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к стендовому оборудованию, предназначенному для гидроиспытаний корпусов ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ) на внутреннее давление.
При работе РДТТ задний фланец нагружается осевой силой от внутреннего давления, уменьшенной на величину тяги двигателя (разгрузка). В связи с этим при гидроиспытаниях применяется устройство для разгрузки заднего фланца, состоящего из цилиндра, связанного с задним фланцем, и поршня, шток которого связан с силовой рамой, либо с силовым полом стенда. Диаметр разгрузочного поршня d определяется из соотношения:
,
где p - давление в двигателе;
T - тяга.
ф
ф
Кроме того, в ряде случаев проводится дополнительное гидроиспытание корпуса на давление формования твердотопливного заряда P, которое в несколько раз меньше рабочего, с целью определения изменения формы заднего днища и осевых перемещений заднего фланца, которые в дальнейшем используются для расчетов напряженно-деформированного состояния твердотопливного заряда после охлаждения и извлечения формующей оснастки. Гидроиспытания корпуса на давление формования твердотопливного заряда проводятся с разгрузочным устройством, диаметр поршня которого D равен диаметру формующей заряд оснастки в зоне заднего фланца.
Известен стенд для гидроиспытаний корпуса (патент №2195642), содержащий силовую раму с элементами для крепления корпуса и устройство для разгрузки соплового фланца на величину тяги. Также известен стенд для испытаний крупногабаритных ракетных корпусов типа «кокон» на внутреннее давление с разгрузочным устройством заднего днища, обеспечивающим имитацию нагружения корпуса при формовании заряда, патент №2433382 (прототип).
Процесс подготовки и проведения испытаний корпуса на оба случая нагружения (рабочим давлением и на давление формования заряда) являются трудоемкими и длительными по времени и состоят из следующих операций:
1. Установка разгрузочного устройства на рабочее давление.
2. Монтаж корпуса в стенде.
3. Заполнение корпуса испытательной жидкостью.
4. Нагружение рабочим давлением.
5. Сброс давления.
6. Слив испытательной жидкости.
7. Выгрузка корпуса из стенда (при необходимости).
8. Демонтаж разгрузочного устройства.
9. Установка разгрузочного устройства на случай формования заряда.
10. Монтаж корпуса в стенде (если выполнялся п.7).
11. Заполнение корпуса испытательной жидкостью.
12. Нагружение давлением формования заряда.
13. Сброс давления.
14. Слив испытательной жидкости.
15. Выгрузка корпуса из стенда (при необходимости).
16. Демонтаж разгрузочного устройства.
Следует также отметить, что после испытаний требуется осушка внутренней поверхности корпуса, которая является защитно-крепящим слоем и обеспечивает необходимую адгезию с твердотопливным зарядом. В случае длительного контакта защитно-крепящего слоя с испытательной жидкостью требуется более продолжительный процесс осушки корпуса, что также увеличивает производственный цикл изготовления корпуса.
Технической задачей настоящего изобретения является снижение трудоемкости и длительности проведения гидроиспытаний корпуса на оба случая нагружения.
Технический результат достигается тем, что стенд для испытаний крупногабаритных ракетных корпусов типа «кокон» на внутреннее давление, содержащий разгрузочное устройство заднего фланца, которое состоит из цилиндра, установленного на заднем фланце, и поршня, имеющего упор, связанный с силовым полом стенда, содержит имитатор корпуса сопла и разгрузочное устройство с двумя поршнями и цилиндрами разных диаметров, поршень меньшего диаметра расположен в цилиндре, выполненном в поршне большего диаметра, цилиндр которого через имитатор корпуса сопла связан с задним фланцем корпуса.
Такая конструкция позволяет исключить 6 операций (пп.6-11) из процесса гидроиспытаний, приведенного выше.
На фиг.1 показан корпус 1 в испытательном стенде при нагружении рабочим давлением (операция 4). Разгрузочное устройство состоит из поршня 2 диаметром d со штоком 3, опирающимся на силовой пол стенда, и цилиндра 4, связанного с задним фланцем 5 и расположенным внутри корпуса.
ф
На фиг.2 показано заднее днище корпуса при испытании корпуса на давление формования заряда (операция 12). Разгрузочное устройство содержит поршень 6 диаметра D, опирающийся на опорную плиту 7 стенда, и цилиндр 8, установленный на заднем фланце снаружи корпуса.
ф
На фиг.3 приведено разгрузочное устройство предлагаемой конструкции при испытании на давление формования заряда. Поршень 2 (диаметр d) находится внутри цилиндра 9, расположенного в поршне 6 (диаметр D) разгрузочного устройства, который в свою очередь находится внутри цилиндра 8, связанного с задним фланцем 5 через имитатор корпуса сопла 10.
На фиг.4 приведено положение элементов разгрузочного устройства предлагаемой конструкции стенда при испытании на рабочее давление с разгрузкой от тяги.
ф
При испытании на давление формования (фиг.3) поршень 6 находится в поднятом состоянии и кольцевым упором 11 опирается на поршень 2, который в свою очередь опирается на шток 3, связанный с силовым полом стенда. В этом случае разгрузка заднего днища корпуса определяется диаметром D поршня 6.
При испытании на рабочее давление (фиг.4) поршень 6 находится в крайнем нижнем положении с упором в кольцо 12, скрепленное с цилиндром 8 по его торцу, поршень 2 находится в нижнем положении и не препятствует перемещению цилиндра 8 вместе с задним фланцем. Разгрузка заднего днища корпуса определяется диаметром d поршня 2, опирающегося на шток 3.
В предлагаемой конструкции стенда положение штока 3 определяет случай нагружения корпуса: в поднятом положении (фиг.3) - испытание на случай формования заряда, в опущенном (фиг.4) - испытание на рабочее давление.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет существенно сократить длительность и стоимость проведения гидроиспытаний корпуса РДТТ типа «кокон» в случае, когда необходимо провести дополнительное испытание на давление полимеризации заряда и сократить производственный цикл изготовления корпуса.