CN103016208B - 固液火箭发动机车轮形装药装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固液火箭发动机车轮形装药装置，包括燃烧室壳体、燃烧室绝热层、发动机装药、装药芯模、O型密封圈、装药底板、螺母组件、螺栓组件、装药定位板和固化定位板；本发明车轮形装药各通道设有独立的装药芯模，易于进行更换和改变尺寸；装药横截面各通道的形状、位置及肉厚的设置可使余药分数达到最低；装药芯模设有拨模锥度，便于拨模操作；各组件间采用螺栓螺母组件连接，安装和拆卸过程方便。

Description

固液火箭发动机车轮形装药装置

技术领域

本发明涉及一种固液火箭发动机车轮形装药装置，属于固液火箭发动机技术领域。

背景技术

固液火箭发动机采用固体燃料和液体氧化剂做为推进剂，和传统的固体火箭发动机或液体火箭发动机相比在多方面具有优势，深受研究者关注。在固液火箭发动机工作过程中，氧化剂经输送系统从发动机头部喷注器进入燃烧室，与热解后的固体燃料进行燃烧反应。由于氧化剂与燃料反应前非预混，固液火箭发动机的燃烧呈现出典型扩散燃烧的特点，因此其固体燃料的燃速要远低于固体火箭发动机的燃速。固液火箭发动机的低燃速特征使得在大推力固液火箭发动机的设计中需选择具有大燃面特征的装药药形，而车轮形装药具有燃面大和余药低的特点，成为选择的主要药形之一。国外对固液火箭发动机开展了大量研究，车轮形装药在很多试验发动机中采用，但研究报告多针对固液火箭发动机的性能，有关装药装置的相关文献还未见公开报道。国内也有多家单位和机构开展了固液火箭发动机的研究工作，但公开报道的文献多针对圆孔形和星形装药，暂未见有关车轮形装药装置的公开文献。车轮形装属于多通道装药，与圆孔形装药、星形装药等单通道装药药形相比，各通道芯模之间的定位和安装是需要解决的问题。同时，芯模的形状、位置以及各部位肉厚的设计也很重要。

发明内容

本发明提供一种固液火箭发动机车轮形装药装置，用于固液火箭发动机的车轮形装药。本发明解决的问题是：（1）车轮形装药各通道的结构形式及排布；（2）装药芯模的设计、安装及定位；（3）各组件的安装拆卸过程操作方便。

一种固液火箭发动机车轮形装药装置，包括燃烧室壳体、燃烧室绝热层、发动机装药、装药芯模、O型密封圈、装药底板、螺母组件、螺栓组件、装药定位板和固化定位板；

发动机装药外围为圆筒状，内部横截面为带中心孔的车轮状，中心孔为圆形孔，周围均匀布置有的N个车轮孔，车轮孔为二个同心圆弧及垂直于圆弧的直线组成的扇形状，圆弧段与直线段的连接处设置有倒圆角；中心孔与扇形车轮孔的圆弧段同圆心，相邻扇形车轮孔的直线段平行排布；中心孔与车轮孔间的肉厚和相邻车轮孔间的肉厚相等，且为车轮孔与燃烧室绝热层之间肉厚的两倍，中心孔以及车轮孔为发动机工作过程中流过氧化剂并进行燃烧反应的通道；燃烧室壳体内壁面配有燃烧室绝热层，燃烧室绝热层位于发动机装药外围；车轮形装药的各个通道内设置独立的装药芯模，装药底板上设有和装药芯模位置相对应的定位孔，装药芯模一端定位安装在装药底板的定位孔上，装药芯模与装药底板之间通过螺母组件连接，装药底板周向设置有螺栓连接孔，通过螺栓组件与燃烧室壳体底部固定连接，装药底板与燃烧室壳体配合面设有O型密封圈；装药装置进行装药时，采用装药定位板，装药定位板上设置有与装药车轮孔数量相同的扇形浇药孔，浇药孔正对两车轮孔的装药芯模之间用于浇注发动机装药的位置；装药定位板与装药芯模相对应的位置处设置有定位孔，通过定位孔，螺母组件固定连接装药芯模的另一端；装药定位板的周向设置有螺栓连接孔，通过螺栓组件与燃烧室壳体顶部固定连接；装药装置进行固化时，采用固化定位板，固化定位板上设置有与装药车轮孔数量相同的条形溢药孔，溢药孔正对两车轮孔装药芯模之间发动机装药的位置，用于浇药后余药的溢出；固化定位板与装药芯模相对应的位置处设置有定位孔，通过定位孔，螺母组件固定连接装药芯模的另一端；固化定位板周向设置有螺栓连接孔，通过螺栓组件与燃烧室壳体顶部固定连接。

本发明的优点在于：

（1）车轮形装药各通道设有独立的装药芯模，易于进行更换和改变尺寸；

（2）装药横截面各通道的形状、位置及肉厚的设置可使余药分数达到最低；

（3）装药芯模设有拨模锥度，便于拨模操作；

（4）各组件间采用螺栓螺母组件连接，安装和拆卸过程方便。

附图说明

图1是本发明固液火箭发动机车轮形装药装置的结构示意图；

图2是图1所示固液火箭发动机车轮形装药装置的A-A剖面图；

图3是图1所示固液火箭发动机车轮形装药装置装药过程的B向视图；

图4是图1所示固液火箭发动机车轮形装药装置固化过程的B向视图。

图中：

1-燃烧室壳体；2-燃烧室绝热层；3-发动机装药；4-装药芯模；5-O型密封圈；6-装药底板；7-螺母组件；8-螺栓组件；9-装药定位板；10-固化定位板。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明是一种固液火箭发动机车轮形装药装置，如图1至4所示，包括燃烧室壳体1、燃烧室绝热层2、发动机装药3、装药芯模4、O型密封圈5、装药底板6、螺母组件7、螺栓组件8、装药定位板9和固化定位板10；

发动机装药3如图2所示，发动机装药3外围为圆筒状，内部横截面为带中心孔的车轮状，中心孔为圆形孔，周围均匀布置有的N个车轮孔，本发明N=6，N根据设计确定，车轮孔为二个同心圆弧及垂直于圆弧的直线组成的扇形状，圆弧段与直线段的连接处设置有倒圆角；中心孔与扇形车轮孔的圆弧段同圆心，相邻扇形车轮孔的直线段平行排布；中心孔与车轮孔间的肉厚b和相邻车轮孔间的肉厚c相等，且为车轮孔与燃烧室绝热层2之间肉厚a的两倍，这种设置可在均匀燃速时使发动机工作后的余药分数达到最低；中心孔以及车轮孔为发动机工作过程中流过氧化剂并进行燃烧反应的通道。

燃烧室壳体1内壁面配有燃烧室绝热层2，通过耐高温粘合剂与燃烧室壳体1粘合；燃烧室绝热层2位于发动机装药3外围；

车轮形装药3的各个通道内设置独立的装药芯模4，装药底板6上设有和装药芯模4位置相对应的定位孔，装药芯模4一端定位安装在装药底板6的定位孔上，装药芯模4与装药底板6之间通过螺母组件7连接，装药底板6周向设置有螺栓连接孔，通过螺栓组件8与燃烧室壳体1底部固定连接，装药底板6与燃烧室壳体1配合面设有O型密封圈5，O型密封圈5防止装药和固化过程中推进剂泄露。

进行装药时，如图3所示，装药定位板9上设置有与装药车轮孔数量相同的扇形浇药孔，浇药孔正对两车轮孔的装药芯模4之间用于浇注发动机装药3的位置；装药定位板9与装药芯模4相对应的位置处设置有定位孔，通过定位孔，螺母组件7固定连接装药芯模4的另一端，对其进行定位；装药定位板9的周向设置有螺栓连接孔，通过螺栓组件8与燃烧室壳体1顶部固定连接；

进行固化时，如图4所示，固化定位板10上设置有与装药车轮孔数量相同的条形溢药孔，溢药孔正对两车轮孔装药芯模4之间发动机装药3的位置，用于浇药后余药的溢出；固化定位板10与装药芯模4相对应的位置处设置有定位孔，通过定位孔，螺母组件7固定连接装药芯模4的另一端，对其进行定位；固化定位板10周向设置有螺栓连接孔，通过螺栓组件8与燃烧室壳体1顶部固定连接。

本发明通过更换不同尺寸装药芯模4，可改变各个通道的尺寸，进而得到不同的装药肉厚，满足不同发动机的需求；

装药芯模4设有拨模锥度，连接装药底板6一端的尺寸较小，锥度大小根据发动机尺寸而定，如200：1，以有利于装药固化后的拨模操作；

操作过程：

（1）装药过程：将装药底板6、装药芯模4、O型密封圈5、燃烧室壳体1、燃烧室绝热层2、装药定位板9采用螺母组件7和螺栓组件8依次进行连接，安装完成后装药底板6朝下放置，将发动机装药3从装药定位板7的扇形浇药孔浇入至满为止；

（2）固化过程：装药过程完成后将装药定位板9上的螺母组件7和螺栓组件8卸下，移除装药定位板9后安装上固化定位板10，并将螺母组件7和螺栓组件8进行安装紧固，使装药余药通过固化定位板9上的溢药孔溢出，然后保持装药底板6朝下放置进行固化；

（3）拨模过程：固化过程完成后将固化定位板10上的螺母组件7和螺栓组件8卸下，移除固化定位板10，并卸下装药底板6上的螺母组件7，然后将装药芯模4从固化定位板10端一一拨出，最后卸除装药底板6、O型密封圈5和螺栓组件8，最后得到需要的装药，完成整个装药过程。

Claims (5)

1.一种固液火箭发动机车轮形装药装置，包括燃烧室壳体、发动机装药； 

发动机装药外围为圆筒状，内部横截面为带中心孔的车轮状，中心孔为圆形孔，周围均匀布置有的N个车轮孔，车轮孔为二个同心圆弧及垂直于圆弧的直线组成的扇形状，圆弧段与直线段的连接处设置有倒圆角； 

其特征在于：还包括燃烧室绝热层、装药芯模、O型密封圈、装药底板、螺母组件、螺栓组件、装药定位板和固化定位板； 

发动机装药中心孔与扇形车轮孔的圆弧段同圆心，相邻扇形车轮孔的直线段平行排布；中心孔与车轮孔间的肉厚和相邻车轮孔间的肉厚相等，且为车轮孔与燃烧室绝热层之间肉厚的两倍，中心孔以及车轮孔为发动机工作过程中流过氧化剂并进行燃烧反应的通道；燃烧室壳体内壁面配有燃烧室绝热层，燃烧室绝热层位于发动机装药外围；车轮形装药的各个通道内设置独立的装药芯模，装药底板上设有和装药芯模位置相对应的定位孔，装药芯模一端定位安装在装药底板的定位孔上，装药芯模与装药底板之间通过螺母组件连接，装药底板周向设置有螺栓连接孔，通过螺栓组件与燃烧室壳体底部固定连接，装药底板与燃烧室壳体配合面设有O型密封圈；装药装置进行装药时，采用装药定位板，装药定位板上设置有与装药车轮孔数量相同的扇形浇药孔，浇药孔正对两车轮孔的装药芯模之间用于浇注发动机装药的位置；装药定位板与装药芯模相对应的位置处设置有定位孔，通过定位孔，螺母组件固定连接装药芯模的另一端；装药定位板的周向设置有螺栓连接孔，通过螺栓组件与燃烧室壳体顶部固定连接；装药装置进行固化时，采用固化定位板，固化定位板上设置有与装药车轮孔数量相同的条形溢药孔，溢药孔正对两车轮孔装药芯模之间发动机装药的位置，用于浇药后余药的溢出；固化定位板与装药芯模相对应的位置处设置有定位孔，通过定位孔，螺母组件固定连接装药芯模的另一端；固化定位板周向设置有螺栓连接孔，通过螺栓组件与燃烧室壳体顶部固定连接。 

2.根据权利要求1所述的一种固液火箭发动机车轮形装药装置，N根据设计确定。 

3.根据权利要求1所述的一种固液火箭发动机车轮形装药装置，燃烧室绝热层通过耐高温粘合剂与燃烧室壳体内壁面粘合。 

4.根据权利要求1所述的一种固液火箭发动机车轮形装药装置，装药芯模的尺寸根据 需要进行更换，通过更换不同尺寸装药芯模，改变各个通道的尺寸，进而得到不同的装药肉厚，满足发动机的需求。 

5.根据权利要求1所述的一种固液火箭发动机车轮形装药装置，装药芯模设有拨模锥度，锥度大小根据发动机尺寸确定。