CN111365144B - 一种柔性接头及采用该柔性接头的固体火箭发动机喷管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柔性接头及采用该柔性接头的固体火箭发动机喷管，柔性接头包括活动体、固定体、弹性件、增强件，活动体位于柔性接头的最内侧，为中空球环形结构，弹性件与增强件交替分布在活动体外侧，固定体位于柔性接头的最外侧，所述弹性件为硅橡胶，活动体、固定体、增强件与作为弹性件的硅橡胶料采用热塑硫化工艺形成一体结构。本发明柔性接头的结构增大弹性件与增强件之间的粘接面积，提高了粘接力；增加了增强件体积，降低摆动过程中应力分布集中，增加了固体火箭发动机喷管在高压大摆角下的疲劳寿命。

Description

一种柔性接头及采用该柔性接头的固体火箭发动机喷管
技术领域
本发明涉及一种柔性接头及采用该柔性接头的固体火箭发动机喷管，属于固体火箭发动机柔性喷管推力矢量技术领域。
背景技术
现有固体火箭发动机柔性喷管需满足在高燃烧室压强下结构完整且正常摆动，这对柔性接头的性能提出了较高的要求，因此柔性接头的结构和成型过程至关重要。目前，柔性接头的成型常出现漏气、脱粘及摆动力矩不稳定等现象。因此，增加柔性接头成型过程中胶料的流动性，提高粘接力，降低摆动过程中应力分布集中，增加了柔性接头疲劳寿命变得十分必要。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种柔性接头及采用该柔性接头的固体火箭发动机喷管，用于解决柔性接头成型中易脱粘、易漏气以及摆动过程中应力集中的问题，为改善柔性接头及采用该柔性接头的固体火箭发动机喷管的疲劳寿命。
本发明解决技术的方案是：一种柔性接头，该接头包括活动体、固定体、弹性件、增强件，活动体位于柔性接头的最内侧，为中空球环形结构，弹性件与增强件交替分布在活动体外侧，固定体位于柔性接头的最外侧，所述弹性件为硅橡胶，活动体、固定体、增强件与作为弹性件的硅橡胶料采用热塑硫化工艺形成一体结构。
所述增强件包括N个金属增强层，每个金属增强层为球环结构，各金属增强层同球心重叠布置，N大于等于5。
所述每个金属增强层沿中心轴线两端各开有至少两个定位槽，用于周向定位。
每个金属增强层沿中心轴线方向开有至少三排腰形孔，每排孔沿环向均布，每排孔错落分布，每相邻金属增强层的腰形孔错开分布，增强了弹性橡胶成型过程中胶料的流动性，便于成型。
所述金属增强层采用合金钢30CrMnSiA或者不锈钢05Cr17Ni4Cu4Nb制成。
本发明的另一个技术解决方案是：采用上述柔性接头的一种固体火箭发动机柔性喷管，该喷管包括柔性接头、绝热层、扩散段壳子；
柔性接头的固定体用于发动机的壳体固定连接，柔性接头的活动体用于与扩散段壳子固定连接，且活动体与扩散段壳子连接并且相互之间径向密封，构成喷管基本结构，绝热层包覆于喷段基本结构的内壁上，用于喷管内壁的绝热防护。
所述固体火箭发动机柔性喷管还包括热防护套，热防护套与柔性接头靠近发动机燃烧室的侧面粘接成形，用于柔性接头靠近发动机燃烧室一侧的绝热防护。
所述柔性接头活动体与扩散段壳子连接部位采用螺纹连接。
所述固体火箭发动机柔性喷管还包括密封圈，用于接头活动体与扩散段壳子连接部位的周向密封。
所述扩散段壳子上加工有支耳结构，用于连接伺服机构在伺服机构驱动下实现柔性接头绕摆心的运动。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)、本发明提供的柔性接头的活动体、固定体、增强件与作为弹性件的硅橡胶料采用热塑硫化工艺形成一体结构，结构简洁，耐高压，具有自密封性。
(2)、本发明柔性接头由于采用多孔增强件结构，实现了多层弹性件一体化，相比现有技术中多层增强件分开分布的结构，增强了弹性橡胶成型过程中胶料的流动性，便于成型；
(3)、本发明柔性接头的多层弹性件通过增强件的多孔结构连接，增大了弹性件与增强件之间的粘接面积，提高了粘接力，防止脱粘；
(4)、本发明柔性接头增加了增强件体积，降低摆动过程中的应力分布集中，增加了柔性接头在高压大摆角下的疲劳寿命。
(5)、本发明所提供的固体火箭发动机柔性喷管，由于采用了该大摆角耐高压柔性接头，提高了推力矢量控制精度，延长了喷管使用寿命长，提高了喷管性能。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明实施例一种固体火箭发动机柔性喷管结构及其安装结构示意图。
图2是本发明实施例柔性接头结构示意图。
图3(a)为本发明实施例柔性接头的增强件二维示意图。
图3(b)为本发明实施例柔性接头的增强件A-A剖视图。
图3(c)为本发明实施例柔性接头的增强件B-B剖视图。
图3(d)为图3(b)的局部放大图。
图3(e)为图3(c)的局部放大图。
图4(a)是本发明实施例柔性接头的第一金属增强层结构示意图。
图4(b)是本发明实施例柔性接头的第一金属增强层结构示意图。
图5(a)是本发明实施例柔性接头的第二金属增强层结构示意图。
图5(b)是本发明实施例柔性接头的第二金属增强层结构示意图。
图6(a)是本发明柔性接头的弹性件三维结构正面示意图。
图6(b)是本发明柔性接头的弹性件三维结构背面示意图。
图中：
1—柔性接头 2—热防护套
3—绝热层 4—扩散段壳子
5—密封圈 6—活动体
7—固定体 8—弹性件
9—增强件 10—第一金属增强层
11—第二金属增强层 12—腰形孔
13—定位槽
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述。
参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。
实施例1
如图1所示，本实施例的固体火箭发动机柔性喷管接头包括：包括柔性接头1、热防护套2、绝热层3、扩散段壳子4以及密封圈5。
柔性接头1又包括活动体6、固定体7、弹性件8、增强件9，活动体6位于柔性接头1的最内侧，为中空球环形结构，弹性件8与增强件9交替分布在活动体6外侧，固定体7位于柔性接头1的最外侧，固定体7用于发动机的壳体固定连接，活动体6用于与扩散段壳子4固定连接，且活动体6与扩散段壳子4采用螺纹连接并且相互之间径向密封，构成喷管基本结构，绝热层3包覆于喷段基本结构的内壁上，用于喷管内壁的绝热防护。所述柔性接头1靠近燃烧室壳子侧面，与热防护套2粘接成形，用于柔性接头1靠近发动机燃烧室一侧的绝热防护；所述扩散段壳子4上加工有支耳结构，用于连接伺服机构在伺服机构驱动下实现柔性接头绕摆心的运动。密封圈5，用于接头活动体6与扩散段壳子4连接部位的周向密封。
所述增强件9包括N个金属增强层，每个金属增强层为球环结构，各金属增强层同球心重叠布置，N大于等于5。所述每个金属增强层沿中心轴线两端各开有至少两个定位槽13，用于周向定位。每个金属增强层沿中心轴线方向开有至少三排腰形孔12，每排孔沿环向均布，每排孔错落分布，每相邻金属增强层的腰形孔错开分布，增强了弹性橡胶成型过程中胶料的流动性，便于成型。所述金属增强层采用合金钢30CrMnSiA或者不锈钢05Cr17Ni4Cu4Nb制成。
如图2、图3(a)、图3(b)、图3(c)、图3(d)、图3(e)、图4(a)图4(b)、图5(a)图5(b)所示，本实施例中，增强件为5层同球心的金属环状球体(金属增强层)，每层金属环状球体沿轴向开有三排腰形孔11，每排孔沿环向均布10个，每排孔错落分布，每相邻金属层之间的腰形孔错开分布，如图2中的第一金属增强层10和第二金属增强层11；弹性件8为硅橡胶，在热塑硫化中成一体结构，与增强件9交替分布；所述弹性件8为硅橡胶，活动体6、固定体7、增强件9与作为弹性件8的硅橡胶料采用热塑硫化工艺形成一体结构，如图6(a)和图6(b)所示。
综上所述，本发明柔性接头采用的多孔增强件结构，增强了弹性橡胶成型过程中胶料的流动性，便于成型；增大弹性件与增强件之间的粘接面积，提高了粘接力；增加了增强件体积，降低摆动过程中应力分布集中，增加了柔性接头在高压大摆角下的疲劳寿命。由于采用了柔性接头，本发明所提供的固体火箭发动机柔性喷管同样使用寿命长。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种柔性接头，其特征在于包括活动体(6)、固定体(7)、弹性件(8)、增强件(9)，活动体(6)位于柔性接头(1)的最内侧，为中空球环形结构，弹性件(8)与增强件(9)交替分布在活动体(6)外侧，固定体(7)位于柔性接头(1)的最外侧，所述弹性件(8)为硅橡胶，活动体(6)、固定体(7)、增强件(9)与作为弹性件(8)的硅橡胶料采用热塑硫化工艺形成一体结构；
所述增强件(9)包括N个金属增强层，每个金属增强层为球环结构，各金属增强层同球心重叠布置，N大于等于5；
所述每个金属增强层沿中心轴线两端各开有至少两个定位槽，用于周向定位；
每个金属增强层沿中心轴线方向开有至少三排腰形孔，每排孔沿环向均布，每排孔错落分布，每相邻金属增强层的腰形孔错开分布，增强了弹性橡胶成型过程中胶料的流动性，便于成型。
2.根据权利要求1所述的一种柔性接头，其特征在于所述金属增强层采用合金钢30CrMnSiA或者不锈钢05Cr17Ni4Cu4Nb制成。
3.采用权利要求1～2任一项所述柔性接头的一种固体火箭发动机柔性喷管，其特征在于包括柔性接头(1)、绝热层(3)、扩散段壳子(4)；
柔性接头(1)的固定体(7)用于发动机的壳体固定连接，柔性接头(1)的活动体(6)用于与扩散段壳子(4)固定连接，且活动体(6)与扩散段壳子(4)连接并且相互之间径向密封，构成喷管基本结构，绝热层(3)包覆于喷段基本结构的内壁上，用于喷管内壁的绝热防护。
4.根据权利要求3所述的一种固体火箭发动机柔性喷管，其特征在于还包括热防护套(2)，热防护套(2)与柔性接头(1)靠近发动机燃烧室的侧面粘接成形，用于柔性接头(1)靠近发动机燃烧室一侧的绝热防护。
5.根据权利要求4所述的一种固体火箭发动机柔性喷管，其特征在于柔性接头活动体(6)与扩散段壳子(4)连接部位采用螺纹连接。
6.根据权利要求5所述的一种固体火箭发动机柔性喷管，其特征在于还包括密封圈(5)，用于接头活动体(6)与扩散段壳子(4)连接部位的周向密封。
7.根据权利要求5所述的一种固体火箭发动机柔性喷管，其特征在于：所述扩散段壳子(4)上加工有支耳结构，用于连接伺服机构在伺服机构驱动下实现柔性接头绕摆心的运动。
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