CN112412658A - 一种带药缠绕组合式芯模 - Google Patents

一种带药缠绕组合式芯模 Download PDF

Info

Publication number
CN112412658A
CN112412658A CN202011017242.3A CN202011017242A CN112412658A CN 112412658 A CN112412658 A CN 112412658A CN 202011017242 A CN202011017242 A CN 202011017242A CN 112412658 A CN112412658 A CN 112412658A
Authority
CN
China
Prior art keywords
column
winding
core
explosive
heat insulation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011017242.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112412658B (zh
Inventor
郑庆
林天一
杨明
陈昌将
李德华
江真
王林祥
鲁昊钺
占冬至
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Xinli Power Equipment Research Institute
Original Assignee
Shanghai Xinli Power Equipment Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Xinli Power Equipment Research Institute filed Critical Shanghai Xinli Power Equipment Research Institute
Priority to CN202011017242.3A priority Critical patent/CN112412658B/zh
Publication of CN112412658A publication Critical patent/CN112412658A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112412658B publication Critical patent/CN112412658B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/08—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using solid propellants
    • F02K9/24—Charging rocket engines with solid propellants; Methods or apparatus specially adapted for working solid propellant charges

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

本发明一种带药缠绕组合式芯模，包括：药柱组合件、连接杆(6)、对接螺母(7)、外包覆层(8)、对接塞(9)、轴向密封结构；药柱组合件为两瓣；利用装药芯模实现与推进剂、绝热层一体化成型，满足带药缠绕复合壳体成型需求，该结构通过装药工艺实现绝热层与推进剂型面成型，采用芯柱作为缠绕轴，增强了带药缠绕组合式芯模的强度与刚度，同时满足装药与缠绕需求，避免了带药缠绕组合式芯模结构过于复杂、成型工艺繁琐等问题。

Description

一种带药缠绕组合式芯模
技术领域
本发明涉及一种带药缠绕组合式芯模，属于固体火箭发动机复合材料壳体技术领域。
背景技术
常规纤维缠绕复合壳体成型采用消融芯模或分体芯模，工艺过程为芯模成型——壳体成型——装药，工艺过程相对复杂。对于战术型导弹，其弹体弹径较小，推进剂复杂燃面形式使得壳体须具备较大的前后开口，以实现装药过程，大开口的存在极大地影响了复合壳体纤维效率的发挥。
发明内容
本发明解决的技术问题为：克服上述现有技术的不足，提供一种带药缠绕组合式芯模，满足带药缠绕复合壳体成型需求，简化纤维缠绕复合壳体成型过程，解决了中小型弹径常规复合壳体应用少、装药性能释放难等问题。
本发明解决的技术方案为：一种带药缠绕组合式芯模，包括：药柱组合件、连接杆(6)、对接螺母(7)、外包覆层(8)、对接塞(9)、轴向密封结构；
药柱组合件为两瓣；两瓣药柱组合件对称设置；
每瓣药柱组合件，包括：封头(1)、绝热层(2)、药柱(3)、封头螺母(4)、芯柱(5)；
每瓣药柱组合件中，每瓣药柱(3)外设有绝热层(2)，封头(1)预制在绝热层(2)上，封头螺母(4)固定在封头(1)上，用于连接封头(1)与芯柱(5)，每瓣药柱(3)与其对应的封头(1)、绝热层(2)、封头螺母(4)、芯柱(5)，形成每瓣药柱(3)组合件；
每瓣药柱组合件中，芯柱(5)通过封头螺母(4)固定于封头(1)上；芯柱(5)与封头(1)之间设置轴向密封结构，并预留缠绕工装连接接口；
两瓣药柱组合件通过连接杆(6)、对接螺母(7)、对接塞(9)配合实现轴向约束与固定；
外包覆层(8)包覆于两瓣药柱组合件的绝热层(2)连接处外侧；
优选的，药柱(3)设置于绝热层(2)内，药柱(3)一端的绝热层(2)上预制封头(1)，芯柱(5)中部外表面与药柱(3)内型面贴合。
优选的，设置的轴向密封结构为O形圈(10)。
优选的，每瓣药柱组合件的芯柱(5)上预留的缠绕工装连接接口，位于芯柱(5)的一端，且位于每瓣药柱组合件外。
优选的，绝热层(2)采用三元乙丙橡胶材料，包覆于封头(1)内侧。
优选的，每瓣药柱组合件中，芯柱(5)通过封头螺母(4)固定于封头(1)上后，一端位于绝热层(2)内，浇入推进剂后固化形成药柱(3)，药柱(3)与芯柱(5)接触的面为药型面，作为燃烧面。
优选的，芯柱(5)上设置有用于轴向约束的翻边(51)，用与在芯柱(5)的一端插入绝热层(2)内时进行限位；芯柱(5)上还设置有缠绕工装连接接口(52)，用于与外部缠绕工装连接。
优选的，进一步地，所述芯柱(5)与药柱(3)的接触面为锥面，作为脱模锥面，便于外部缠绕工装对带药缠绕组合式芯模(包括:封头(1)、绝热层(2)、外包覆层(8))外成形壳体后，对芯柱(5)进行拆卸。
优选的，带药缠绕组合式芯模使用推进剂成型；
优选的，采用模具安装绝热层(2)，在绝热层(2)内浇注成型药柱(3)
优选的，两瓣药柱组合件相对粘接。
优选的，封头(1)在绝热层(2)成型阶段预埋。
优选的，芯柱(5)实现药型同时作为缠绕芯轴。
优选的，芯柱(5)同时具备装药成型与缠绕工装连接能力。
优选的，所述带药缠绕组合式芯模采用单侧密封，芯柱(5)与封头(1)之间设置轴向密封结构，实现药柱组合件的一端密封，药柱组合件的另一端开放，能够浇注推进剂。
优选的，药柱(3)包括：半椭球体和柱体，柱体的一侧与半椭球体连接，柱体的另一侧为平端面；药柱(3)中间设有中空部分；药柱(3)的平端面外缘被绝热层(2)包覆，药柱(3)的半椭球体外表面完全被绝热层(2)的半椭球面内侧包覆。
优选的，绝热层(2)包括：半椭球面和柱面，柱面的一侧与半椭球面连接，柱面的另一侧作为平端面，平端面和药柱(3)的端面共同作为两个药柱组合件的对接面，即为A面，绝热层(2)靠近其平端面的外侧柱面作为B面。
绝热层(2)的半椭球面顶部开口，作为对接口，能够穿过芯柱(5)；绝热层位于半椭球面的部分延伸至药柱(3)的平端面；绝热层(2)的平端面上设有浇注推进剂的浇注口；
优选的，两瓣药柱组合件对接后，对接处外侧采用绝热层(8)包覆。
优选的，两瓣药柱组合件的对接面A面与B面均涂覆粘接剂，保证带药缠绕组合式芯模整体密封。
优选的，芯柱(5)采用高强铝合金材料，保证带药缠绕组合式芯模整体刚度与强度。
优选的，芯柱(5)表面喷涂聚四氟乙烯脱模剂，用于芯柱(5)与药柱(3)的分离。
优选的，缠绕工装连接接口(52)为外螺纹，用于带药缠绕组合式芯模与缠绕工装连接，缠绕工装能够与缠绕装置连接。
优选的，绝热层(2)为三元乙丙橡胶材料，与封头(1)通过模具固化成型，三元乙丙橡胶厚度为3mm～5mm。
优选的，推进剂(3)采用高弹性模量推进剂，浇注于绝热层(2)内腔，药柱(3)的药形面由芯柱(5)保证。
优选的，通过连接杆(6)、对接螺母(7)及对接塞(9)将两瓣药柱组合件进行对接。
优选的，封头(1)采用轻质高强钛合金材料，其余金属零件，包括封头螺母(4)、连接杆(6)、对接螺母(7)、对接塞(9)采用高强不锈钢材料。(轻质、高强，具体量化)(设成参数配合起来)
优选的，连接杆(6)的一端设有六角头，用于轴向限位固定，且能够配合工具进行安装，连接杆(6)的另一端设有外螺纹，能够与对接螺母(7)螺纹配合，将两瓣药柱组合件中的芯柱(5)压紧。
优选的，每瓣药柱组合件中的芯柱(5)，包括：工装连接段、固定段、密封段、药面成型段；工装连接段、固定段、密封段、药面成型段依次连接；工装连接段、固定段、密封段均位于绝热层(2)的半椭球面外部；药面成型段位于绝热层(2)的半椭球面内部
工装连接段远离固定段的一端，设有外螺纹，用于与外部缠绕工装连接。
固定段靠近密封段的一端设有翻边(51)，翻边为沿轴向凸起的环形凸台；固定段的外表面能够与封头螺母(4)的内型面配合。
密封段的外表面上设有环形密封槽，环形密封槽内设置O形圈(10)，用于密封芯柱(5)和封头(1)。
药面成型段，用于对浇注的推进剂成型为药柱(3)。
药面成型段远离密封段的一端端面内侧上设置环形限位槽，用于与对接塞(9)配合。
优选的，对接塞(9)为中空柱状，对接塞(9)套在连接杆(6)上，并设置于连接杆(6)与密封芯柱(5)之间；
柱状中部外侧设置有沿周向突起的限位凸台，与药面成型段的环形限位槽配合，实现两瓣药柱组合件的对接与轴向限位。
优选的，封头(1)与封头螺母(4)通过螺纹配合连接。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明通过药柱芯模替代消融芯模或分体芯模，使得发动机成型工艺大幅度简化，缩短发动机研制周期，降低发动机研制成本。
(2)本发明通过先分体后组合的芯模成型方式，突破了推进剂装药的限制，可实现多样化装药结构。
(3)本发明简化了带药缠绕芯模整体结构，提高带药缠绕组合式芯模的整体承载能力，实现带药状态复合材料壳体缠绕成型。
附图说明
图1为带药缠绕组合式芯模结构示意图；
图2为药柱组合件结构示意图；
图3为图1带药缠绕组合式芯模结构中Ⅰ处放大图；
图4为图1带药缠绕组合式芯模结构中Ⅱ处放大图；
其中，1-封头、2-绝热层、3-药柱、4-封头螺母、5-芯柱、6-连接杆、7-对接螺母、8-外包覆层、9-对接塞、10-O形圈。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述。
本发明一种带药缠绕组合式芯模，利用装药芯模实现与推进剂、绝热层一体化成型，满足带药缠绕复合壳体成型需求，该结构通过装药工艺实现绝热层与推进剂型面成型，采用芯柱作为缠绕轴，增强了带药缠绕组合式芯模的强度与刚度，同时满足装药与缠绕需求，避免了带药缠绕组合式芯模结构过于复杂、成型工艺繁琐等问题。
轻质、高能是新一代固体火箭发动机发展的趋势，复合壳体采用非金属材料成型，通过高强度比纤维材料应用可有效降低发动机消极质量，提高发动机整体性能。
带药缠绕复合壳体作为复合壳体的成型方式之一，具有金属结构件小型轻质化、装药形式多样化、结构整体轻质、工艺成型简单等优点。
带药缠绕组合式芯模作为带药缠绕复合壳体成型的关键结构，使得带药缠绕复合壳体成型得以实现，解决了传统复合壳体装药形式受限，工艺繁琐等问题，缩短了发动机研制周期，降低了研制成本。
本发明所使用的带药缠绕组合式芯模，直接替换传统芯模，纤维通过缠绕设备直接缠绕于带药组合式芯模外侧，待纤维缠绕复合壳体成型即发动机燃烧室成型，纤维层与带药组合式芯模外侧绝热层贴合，通过界面粘接剂补强，防止脱粘。
如图1所示，本发明一种带药缠绕组合式芯模，优选方案包括：药柱组合件、连接杆(6)、对接螺母(7)、外包覆层(8)、对接塞(9)、轴向密封结构；
如图2所示，药柱组合件为两瓣；两瓣药柱组合件对称设置；
每瓣药柱组合件，包括：封头(1)、绝热层(2)、药柱(3)、封头螺母(4)、芯柱(5)，其中封头(1)为发动机结构件用于发动机内部结构连接，绝热层(2)用于发动机热防护与密封，药柱(3)为发动机推进剂，用于实现发动机产生推力；
每瓣药柱组合件中，每瓣药柱(3)外设有绝热层(2)，封头(1)预制在绝热层(2)上，封头螺母(4)固定在封头(1)上，用于连接封头(1)与芯柱(5)，每瓣药柱(3)与其对应的封头(1)、绝热层(2)、封头螺母(4)、芯柱(5)，形成每瓣药柱(3)组合件；
每瓣药柱组合件中，芯柱(5)通过封头螺母(4)固定于封头(1)上；芯柱(5)与封头(1)之间设置轴向密封结构，并预留缠绕工装连接接口，便于复合材料壳体缠绕成型；
两瓣药柱组合件通过连接杆(6)、对接螺母(7)、对接塞(9)配合实现轴向约束与固定；
外包覆层(8)包覆于两瓣药柱组合件的绝热层(2)连接处外侧；
优选方案为：药柱(3)设置于绝热层(2)内，药柱(3)一端的绝热层(2)上预制封头(1)，芯柱(5)中部外表面与药柱(3)内型面贴合。
优选方案为：设置的轴向密封结构为O形圈(10)。
优选方案为：每瓣药柱组合件的芯柱(5)上预留的缠绕工装连接接口，位于芯柱(5)的一端，且位于每瓣药柱组合件外。
优选方案为：绝热层(2)采用三元乙丙橡胶材料，包覆于封头(1)内侧，通过模具成型，减少了发动机燃烧室壳体贴片工装。
优选方案为：如图3所示，每瓣药柱组合件中，芯柱(5)通过封头螺母(4)固定于封头(1)上后，一端位于绝热层(2)内，浇入推进剂后固化形成药柱(3)，药柱(3)与芯柱(5)接触的面为药型面，作为燃烧面，芯柱(5)脱模后即形成燃面。
优选方案为：芯柱(5)上设置有用于轴向约束的翻边(51)，用与在芯柱(5)的一端插入绝热层(2)内时进行限位；芯柱(5)上还设置有缠绕工装连接接口(52)，用于与外部缠绕工装连接，简化了带药缠绕组合式芯模的使用。
优选方案为：进一步地，所述芯柱(5)与药柱(3)的接触面为锥面，作为脱模锥面，便于外部缠绕工装对带药缠绕组合式芯模(1、2、8)外成形壳体后，对芯柱(5)进行拆卸。
优选方案为：带药缠绕组合式芯模使用推进剂成型，避免了消融芯模或组合芯模的制备与拆卸工艺；
优选方案为：采用模具安装绝热层(2)，在绝热层(2)内浇注成型药柱(3)
优选方案为：两瓣药柱组合件相对粘接。
优选方案为：封头(1)在绝热层(2)成型阶段预埋，无需单独粘接。
优选方案为：芯柱(5)实现药型同时作为缠绕芯轴。
优选方案为：芯柱(5)同时具备装药成型与缠绕工装连接能力。
优选方案为：所述带药缠绕组合式芯模采用单侧密封，芯柱(5)与封头(1)之间设置轴向密封结构，实现药柱组合件的一端密封，药柱组合件的另一端开放，能够浇注推进剂。
优选方案为：药柱(3)包括：半椭球体和柱体，柱体的一侧与半椭球体连接，柱体的另一侧为平端面；药柱(3)中间设有中空部分；药柱(3)的平端面外缘被绝热层(2)包覆，药柱(3)的半椭球体外表面完全被绝热层(2)的半椭球面内侧包覆。
优选方案为：绝热层(2)包括：半椭球面和柱面，柱面的一侧与半椭球面连接，柱面的另一侧作为平端面，平端面和药柱(3)的端面共同作为两个药柱组合件的对接面，即为A面，绝热层(2)靠近其平端面的外侧柱面作为B面。
绝热层(2)的半椭球面顶部开口，作为对接口，能够穿过芯柱(5)；绝热层位于半椭球面的部分延伸至药柱(3)的平端面；绝热层(2)的平端面上设有浇注推进剂的浇注口；
优选方案为：两瓣药柱组合件对接后，对接处外侧采用绝热层(8)包覆，如图4所示。
优选方案为：两瓣药柱组合件的对接面A面与B面均涂覆粘接剂，保证带药缠绕组合式芯模整体密封，粘接完毕后通过中低温固化成型(固化温度优选≤70℃)，避免了绝热层(2)、药柱(3)的老化过程，也避免了较高温度带来的推进剂燃烧风险。
优选方案为：芯柱(5)采用高强铝合金材料，保证带药缠绕组合式芯模整体刚度与强度。
优选方案为：芯柱(5)表面喷涂聚四氟乙烯脱模剂，用于芯柱(5)与药柱(3)的分离。
优选方案为：缠绕工装连接接口(52)为外螺纹，用于带药缠绕组合式芯模与缠绕工装连接，缠绕工装能够与缠绕装置连接。
优选方案为：绝热层(2)为三元乙丙橡胶材料，与封头(1)通过模具固化成型，三元乙丙橡胶厚度为3mm～5mm，或根据药柱(3)燃烧情况进行适当调整。
优选方案为：其特征在于，推进剂(3)采用高弹性模量推进剂，浇注于绝热层(2)内腔，药柱(3)的药形面由芯柱(5)保证，采用高弹性模量推进剂减小了纤维张力带来的药柱(3)塌陷等风险。
优选方案为：通过连接杆(6)、对接螺母(7)及对接塞(9)将两瓣药柱组合件进行对接，实现两瓣药柱组合件的紧固与密闭，对过程与粘接过程同步进行。
优选方案为：封头(1)采用轻质高强钛合金材料，其余金属零件，包括封头螺母(4)、连接杆(6)、对接螺母(7)、对接塞(9)采用高强不锈钢材料，金属强度均大于800MPa，保证壳体结构设计时消极质量进一步减少，从而提高结构整体性能。
优选方案为：连接杆(6)的一端设有六角头，用于轴向限位固定，且能够配合工具进行安装，连接杆(6)的另一端设有外螺纹，能够与对接螺母(7)螺纹配合，将两瓣药柱组合件中的芯柱(5)压紧。
优选方案为：每瓣药柱组合件中的芯柱(5)，包括：工装连接段、固定段、密封段、药面成型段；工装连接段、固定段、密封段、药面成型段依次连接；工装连接段、固定段、密封段均位于绝热层(2)的半椭球面外部；药面成型段位于绝热层(2)的半椭球面内部
工装连接段远离固定段的一端，设有外螺纹，用于与外部缠绕工装连接。
固定段靠近密封段的一端设有翻边(51)，翻边为沿轴向凸起的环形凸台；固定段的外表面能够与封头螺母(4)的内型面配合。
密封段的外表面上设有环形密封槽，环形密封槽内设置O形圈(10)，用于密封芯柱(5)和封头(1)，防止装药过程中的单侧泄漏。
药面成型段，用于对浇注的推进剂成型为药柱(3)。
药面成型段远离密封段的一端端面内侧上设置环形限位槽，用于与对接塞(9)配合。
优选方案为：对接塞(9)为中空柱状，对接塞(9)套在连接杆(6)上，并设置于连接杆(6)与密封芯柱(5)之间；
柱状中部外侧设置有沿周向突起的限位凸台，与药面成型段的环形限位槽配合，实现两瓣药柱组合件的对接与轴向限位，在保证药柱组合件贴合的同时避免受力过大导致药面挤压变形。
优选方案为：封头(1)与封头螺母(4)通过螺纹配合连接。
封头(1)与绝热层(2)通过模具成型，将封头螺母(4)固定芯柱(5)，带固定完毕后进行推进剂浇筑，形成药柱组合件，通过连接杆(6)、对接螺母(7)及对接塞(9)实现药柱组件固定，并包覆外包覆层(8)，固化后形成带药缠绕组合式芯模。
本发明封头所用材料为钛合金，强度大于等于800MPa，外形面为椭球面，保证燃烧室承压特性与结构连接强度的同时减少壳体消极质量；所用芯柱为高强铝合金，强度大于等于450MPa，实现芯模减重同时，确保装药过程与缠绕过程带药缠绕组合式芯模的整体结构强度；所用螺母、连接杆、对接螺母、对接塞均为采用高强不锈钢材料，强度大于等于1000MPa，保证结构连接强度的同时可避免生锈，且可重复使用，降低成本。
本发明所用绝热层与外包覆层为三元乙丙橡胶，具有良好的硫化工艺，结构适应性好，可完整贴合封头型面与燃烧室型面，同时起到良好的隔热、耐烧蚀、密封作用。
本发明所用推进剂为高弹性模量推进剂，其模量优选须大于等于10MPa，从而保证芯模带药缠绕组合式芯模整体拥有较好刚度，此外药柱采用对瓣式结构，充分利用了燃烧室空间，极大增加了发动机装填比。
优选方案为：本发明一种带药缠绕组合式芯模，该带药缠绕组合式芯模含发动机推进剂，用于替换传统消融式或分体式芯模，采用芯柱实现药面成型与缠绕承载，简化复合壳体成型工艺，实现带药状态复合壳体缠绕成型。
优选方案为：带药缠绕组合式芯模，筒段外径优选为Φ150mm，封头缠绕极孔直径优选为Φ59.6mm，芯模总长优选为457mm，缠绕区域优选总长311mm，以进一步提高芯模性能。
优选方案为：前封头与后封头为半椭球结构，椭球比2，封头优选采用M40×2螺纹与封头螺母连接。
优选方案为：整体绝热层厚度优选为3mm，对接处外包覆层绝热层厚度优选为1mm。
优选方案为：芯柱柱段外径名义值优选为Φ32mm，与药面接触型面喷涂聚四氟乙烯脱模剂，芯柱两端螺纹接口优选为M27×2与缠绕工装相连。
优选方案为：所用绝热层为耐烧蚀三元乙丙橡胶，封头为TC4钛合金，封头螺母、连接杆、对接螺母及对接塞优选均采用05Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢材料，芯柱为2A12铝合金，推进剂为丁羟推进剂。
优选方案为：所用药柱组合件由封头、绝热层、药柱、芯棒、封头螺母通过模具预先浇筑成型。
优选方案为：所用带药缠绕组合式芯模由两瓣药柱组合件对接粘接而成，外侧包覆绝热层，在药柱组合件对接粘接前进行药面整形，保证对接面贴合度。
优选方案为：药柱组合件粘接时采用中低温固化粘接剂，固化制度优选为70℃/12h，粘接剂厚度控制优选不大于0.3mm。
优选方案为：带药缠绕组合式芯模外侧缠绕纤维层，用于复合材料壳体成型，纤维层与带药缠绕组合式芯模间涂抹界面粘接剂，界面粘接强度优选不小于1.5MPa。
优选方案为：待带药缠绕组合式芯模纤维壳体制备完毕后拆卸芯棒、连接杆、对接塞、封头螺母、对接螺母，获得最终带药缠绕复合壳体。
优选方案为：所述带药缠绕组合式芯模已进行试制，产品工艺性及可生产性已通过验证，同时进行了复合壳体试制，满足带药缠绕复合壳体制备需求。
本发明提高带药缠绕组合式芯模承载能力的进一步方案：设芯柱许用强度为σ1、芯柱最小外径为d1，芯柱质量为m1，带药缠绕组合式芯模其余质量为m2，当满足σ1*π*d1 2/4≥(m1+m2)g，在给定发动机外形尺寸后m1与m2为结构尺寸的函数，可获得有限燃烧室设计空间内，芯柱受载极限条件，从而进一步优化带药缠绕组合式芯模结构形式，提高承载能力。
提高带药缠绕组合式芯模刚度的进一步方案：设药柱模量为E，药柱内外径为d1与d2，纤维张力为F，药柱应变为ε，满足ε≥4kEF/(πd1 2-πd2 2)时可提高带药缠绕组合式芯模刚度，其中ε极限为5％-10％，根据装药实测，k为修正系数，取1～2。
本发明通过所述带药缠绕组合式芯模试制，燃烧室整体成型时间缩短了1/3，该带药缠绕组合式芯模所制备的带药缠绕复合壳体液压强度≥20MPa，对应PV/W系数＞45，大幅度缩短了产品研制周期，同时获得了较高性能复合材料壳体。

Claims (15)

1.一种带药缠绕组合式芯模，其特征在于包括：药柱组合件、连接杆(6)、对接螺母(7)、外包覆层(8)、对接塞(9)、轴向密封结构；
药柱组合件为两瓣；两瓣药柱组合件对称设置；
每瓣药柱组合件，包括：封头(1)、绝热层(2)、药柱(3)、封头螺母(4)、芯柱(5)；
每瓣药柱组合件中，每瓣药柱(3)外设有绝热层(2)，封头(1)预制在绝热层(2)上，封头螺母(4)固定在封头(1)上，用于连接封头(1)与芯柱(5)，每瓣药柱(3)与其对应的封头(1)、绝热层(2)、封头螺母(4)、芯柱(5)，形成每瓣药柱(3)组合件；
每瓣药柱组合件中，芯柱(5)通过封头螺母(4)固定于封头(1)上；芯柱(5)与封头(1)之间设置轴向密封结构，并预留缠绕工装连接接口；
两瓣药柱组合件通过连接杆(6)、对接螺母(7)、对接塞(9)配合实现轴向约束与固定；
外包覆层(8)包覆于两瓣药柱组合件的绝热层(2)连接处外侧。
2.根据权利要求1所述的一种带药缠绕组合式芯模，其特征在于：药柱(3)设置于绝热层(2)内，药柱(3)一端的绝热层(2)上预制封头(1)，芯柱(5)中部外表面与药柱(3)内型面贴合。
3.根据权利要求1所述的一种带药缠绕组合式芯模，其特征在于：设置的轴向密封结构为O形圈(10)。
4.根据权利要求1所述的一种带药缠绕组合式芯模，其特征在于：每瓣药柱组合件的芯柱(5)上预留的缠绕工装连接接口，位于芯柱(5)的一端，且位于每瓣药柱组合件外。
5.根据权利要求1所述的一种带药缠绕组合式芯模，其特征在于：每瓣药柱组合件中，芯柱(5)通过封头螺母(4)固定于封头(1)上后，一端位于绝热层(2)内，浇入推进剂后固化形成药柱(3)，药柱(3)与芯柱(5)接触的面为药型面，作为燃烧面。
6.根据权利要求1所述的一种带药缠绕组合式芯模，其特征在于：芯柱(5)上设置有用于轴向约束的翻边(51)，用与在芯柱(5)的一端插入绝热层(2)内时进行限位；芯柱(5)上还设置有缠绕工装连接接口(52)，用于与外部缠绕工装连接。
7.根据权利要求1所述的一种带药缠绕组合式芯模，其特征在于：进一步地，所述芯柱(5)与药柱(3)的接触面为锥面，作为脱模锥面，便于外部缠绕工装对带药缠绕组合式芯模(包括:封头(1)、绝热层(2)、外包覆层(8))外成形壳体后，对芯柱(5)进行拆卸。
8.根据权利要求1所述的一种带药缠绕组合式芯模，其特征在于：带药缠绕组合式芯模使用推进剂成型。
9.根据权利要求1所述的一种带药缠绕组合式芯模，其特征在于：采用模具安装绝热层(2)，在绝热层(2)内浇注成型药柱(3)。
10.根据权利要求1所述的一种带药缠绕组合式芯模，其特征在于：两瓣药柱组合件相对粘接。
11.根据权利要求1所述的一种带药缠绕组合式芯模，其特征在于：封头(1)在绝热层(2)成型阶段预埋。
12.根据权利要求1所述的一种带药缠绕组合式芯模，其特征在于：芯柱(5)实现药型同时作为缠绕芯轴。
13.根据权利要求1所述的一种带药缠绕组合式芯模，其特征在于：芯柱(5)同时具备装药成型与缠绕工装连接能力。
14.根据权利要求1所述的一种带药缠绕组合式芯模，其特征在于：所述带药缠绕组合式芯模采用单侧密封，芯柱(5)与封头(1)之间设置轴向密封结构，实现药柱组合件的一端密封，药柱组合件的另一端开放，能够浇注推进剂。
15.根据权利要求1所述的一种带药缠绕组合式芯模，其特征在于：药柱(3)包括：半椭球体和柱体，柱体的一侧与半椭球体连接，柱体的另一侧为平端面；药柱(3)中间设有中空部分；药柱(3)的平端面外缘被绝热层(2)包覆，药柱(3)的半椭球体外表面完全被绝热层(2)的半椭球面内侧包覆。
CN202011017242.3A 2020-09-24 2020-09-24 一种带药缠绕组合式芯模 Active CN112412658B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011017242.3A CN112412658B (zh) 2020-09-24 2020-09-24 一种带药缠绕组合式芯模

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011017242.3A CN112412658B (zh) 2020-09-24 2020-09-24 一种带药缠绕组合式芯模

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112412658A true CN112412658A (zh) 2021-02-26
CN112412658B CN112412658B (zh) 2022-03-04

Family

ID=74854130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011017242.3A Active CN112412658B (zh) 2020-09-24 2020-09-24 一种带药缠绕组合式芯模

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112412658B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113123897A (zh) * 2021-04-08 2021-07-16 内蒙古航天红岗机械有限公司 一种固体火箭发动机燃烧室药柱固定架成型方法
CN113374598A (zh) * 2021-06-03 2021-09-10 湖北三江航天江河化工科技有限公司 一种防差错装药芯模及其装配方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2497060Y (zh) * 2001-06-18 2002-06-26 内蒙古北方保安民爆器材有限公司 装配式增雨防雹火箭发动机
RU2002120002A (ru) * 2002-07-22 2004-03-20 Федеральное государственное унитарное предпри тие Государственный ракетный центр "КБ им. акад В.П. МАКЕЕВА" Органопластиковый корпус ракеты
CN104612856A (zh) * 2014-11-28 2015-05-13 西安近代化学研究所 一种带药缠绕应力释放装置
CN204398344U (zh) * 2014-12-05 2015-06-17 上海复合材料科技有限公司 一种用于制作细长复合材料发动机壳体的组合芯模
CN106217921A (zh) * 2016-07-25 2016-12-14 湖北三江航天江北机械工程有限公司 带喷管的发动机复合材料壳体一体成型方法
CN109723573A (zh) * 2018-12-28 2019-05-07 湖北航天技术研究院总体设计所 一种带药缠绕一体化结构的双脉冲发动机及制作方法
CN110722810A (zh) * 2019-11-14 2020-01-24 湖北三江航天江北机械工程有限公司 缠绕壳体精净尺寸成型方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2497060Y (zh) * 2001-06-18 2002-06-26 内蒙古北方保安民爆器材有限公司 装配式增雨防雹火箭发动机
RU2002120002A (ru) * 2002-07-22 2004-03-20 Федеральное государственное унитарное предпри тие Государственный ракетный центр "КБ им. акад В.П. МАКЕЕВА" Органопластиковый корпус ракеты
CN104612856A (zh) * 2014-11-28 2015-05-13 西安近代化学研究所 一种带药缠绕应力释放装置
CN204398344U (zh) * 2014-12-05 2015-06-17 上海复合材料科技有限公司 一种用于制作细长复合材料发动机壳体的组合芯模
CN106217921A (zh) * 2016-07-25 2016-12-14 湖北三江航天江北机械工程有限公司 带喷管的发动机复合材料壳体一体成型方法
CN109723573A (zh) * 2018-12-28 2019-05-07 湖北航天技术研究院总体设计所 一种带药缠绕一体化结构的双脉冲发动机及制作方法
CN110722810A (zh) * 2019-11-14 2020-01-24 湖北三江航天江北机械工程有限公司 缠绕壳体精净尺寸成型方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113123897A (zh) * 2021-04-08 2021-07-16 内蒙古航天红岗机械有限公司 一种固体火箭发动机燃烧室药柱固定架成型方法
CN113123897B (zh) * 2021-04-08 2023-12-01 内蒙古航天红岗机械有限公司 一种固体火箭发动机燃烧室药柱固定架成型方法
CN113374598A (zh) * 2021-06-03 2021-09-10 湖北三江航天江河化工科技有限公司 一种防差错装药芯模及其装配方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112412658B (zh) 2022-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112412658B (zh) 一种带药缠绕组合式芯模
CN111120145B (zh) 一种封头预制二次缠绕复合材料壳体结构
CN203847275U (zh) 一种复合推进剂发动机
CN109723573B (zh) 一种带药缠绕一体化结构的双脉冲发动机及制作方法
JP5985635B2 (ja) 軽量設計の車両用ショックアブソーバ
CN106217921B (zh) 带喷管的发动机复合材料壳体一体成型方法
CA2595181A1 (en) Controlled thickness resilient material lined stator and method of forming
CN110080909B (zh) 一种固体火箭发动机的喷管
GB2129365A (en) Hollow tubular members and a method of making such members
CN106273599B (zh) 发动机复合材料壳体与喷管一体成型方法
US8449705B1 (en) Techniques for making pressure vessels as unitary structures of composite materials
CN1196462A (zh) 车用压缩天然气全复合材料气瓶及其制造方法
CN107420222A (zh) 一种装药芯模
CN202360243U (zh) 固体火箭发动机后接头热防护结构
CN112644039A (zh) 一种大开口的复合材料壳体和成型方法及成型工装
CN104552692B (zh) 一种中小型固体火箭发动机内绝热层挤胀成型工装
CN110985239B (zh) 一种无内衬复合材料贮箱结构
CN114559686A (zh) 一种固体火箭发动机纤维复合材料壳体的成型制备方法
CN106337758B (zh) 一种发动机燃烧室用隔板绝热结构及制备方法
CN106812628A (zh) 一种整体式非金属发动机空体及其绝热层同步成形工艺
US6582542B1 (en) Method of producing a channeled wall fluid control apparatus
CN112848242B (zh) 一种带变形适配器层的缠绕芯模及复合壳体成型方法
US4934412A (en) Cooling pipe line for an engine
CN112571822B (zh) 适用于带药缠绕的记忆非金属芯模结构及壳体成型方法
JP2019142014A (ja) 金属樹脂複合構造体の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant