ракетный двигатель на твердом топливе

Формула изобретения

Ракетный двигатель на твердом топливе, содержащий намотанный на оправке корпус, закладные фланцы из композиционного материала и сопло, отличающийся тем, что задний закладной фланец выполнен в виде единой детали с соплом из композиционного материала (КМ), при этом деталь выполнена таким образом, что силовые волокна КМ направлены вдоль поверхности контакта ее с силовой оболочкой корпуса (СОК).

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области ракетостроения и может быть использовано при разработке твердотопливных двигателей с малым временем работы.

Известен ракетный двигатель на твердом топливе (РДТТ), содержащий наматываемый на оправке корпус, металлический задний закладной фланец, сопло, изготавливаемое из углерод-углеродного композиционного материала (УУКМ) (Конструкция ракетных двигателей на твердом топливе. / Под общ. ред. д-ра техн. наук Лаврова Л.Н. - М.: Машиностроение, 1993, с.68-69, 135).

Для конструкции, где сопло изготавливается из УУКМ, характерно наличие стыка между ним и задним днищем. Для соединения этих деталей используется, обычно, фланцевое соединение, загерметизированное резиновыми кольцами.

Недостатки конструкции заключаются в следующем. При работе двигателя при увеличении внутреннего давления происходит деформация элементов стыка, что, в случае их различной деформативности, может привести к разрушению двигателя.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение надежности соединения сопла с задним днищем.

Технический результат достигается тем, что в РДТТ, содержащем намотанный на оправке корпус, закладные фланцы из композиционного материала и сопло, задний закладной фланец выполнен в виде единой детали с соплом из композиционного материала (КМ), при этом деталь выполнена таким образом, что силовые волокна КМ направлены вдоль поверхности контакта ее с силовой оболочкой корпуса (СОК).

На фиг.1 представлено сопло и закладной фланец в виде единой детали:

1 - задний закладной фланец, 2 - раструб сопла, 3 - силовая оболочка корпуса (СОК), 4 - теплозащитное покрытие (ТЗП).

На фиг.2 представлена схема нагружения рассматриваемой детали внутренним давлением.

В процессе горения топлива в камере сгорания создается внутреннее давление. При этом на задний закладной элемент действует сила, создаваемая внутренним давлением и передающаяся на заднее днище СОК по площади S₁-F _кр, а воспринимается им по площади S₁ -S_к. В результате этого в корневом (самом нагруженном) сечении закладного элемента возникает перерезывающая сила и изгибающий момент, которые стремятся раскрыть стык. Расположение силовых волокон вдоль образующей поверхности контакта между фланцем и СОК повышает прочностные характеристики (силу сопротивления перерезывающей силе) заднего закладного фланца в этом сечении, а выполнение его в виде единой детали с соплом увеличивает сопротивление изгибающему моменту.

Выполнение заднего закладного фланца в виде единой детали с соплом из УУКМ таким образом, что силовые волокна КМ направлены вдоль поверхности контакта ее с СОК, позволяет повысить надежность соединения сопла с задним днищем двигателя, а также снизить конструктивную сложность, трудоемкость изготовления, уменьшить число деталей, снизить массу стыковочного узла.