CN117307359A - 一种固体火箭发动机喷管耐腐蚀唇型密封堵结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固体火箭发动机喷管耐腐蚀唇型密封堵结构，采用耐海水腐蚀的橡胶材料整体模压制成，包括喷管和唇形密封堵两部分。喷管的扩张段设计成锥段+圆弧段的型式；唇形密封堵设计成前锥定位承力段+后锥密封唇的型式；外形面设计成具有一定锥角差的定位锥面及压缩锥面型式。在大水深环境下外部高水压通过唇形密封堵前锥定位承力段承受，且锥面配合具有自紧及自密封功能，水压越大密封性越强。本发明结构巧妙、简单、可靠，有效的保证了长时间水下服役、大水深工作固体火箭发动机喷管的防腐、密封、承压功能，是实现固体火箭发动机水下使用的核心技术。
Description
技术领域
本发明属于火箭技术领域，具体涉及一种固体火箭发动机喷管耐腐蚀唇型密封堵结构。
背景技术
固体火箭发动机作为常规地面武器的动力系统，通常配备陆战或空战武器使用。近年来随着海军装备的发展，固体火箭发动机在水中兵器领域的应用快速发展，复杂的海洋环境、苛刻的服役条件、高水深使用场景、长时间的水下战备等要求，对固体火箭发动机提出了耐腐蚀、耐高水压、长时间高可靠水密等新要求。
传统固体火箭发动机密封设计一般只考虑内部承压及大气压强环境下的密封性，密封条件低、压强低、压差小，环境适应性要求也低，无苛刻的高水压及耐海水腐蚀等要求，无法适用于水中兵器领域的特殊使用要求。固体火箭发动机水下服役及使用的密封，特别是喷管的密封是水中兵器固体火箭发动机的设计难点。发动机喷管内极其恶劣的工作工况，要求喷管不允许有凸起、台阶等结构，喷管内部无法做连接，喷管内部不允许有硬质金属等喷出物，发动机喷管的密封决定着水中兵器武器系统的成败。现实需求要求设计一种适用于喷管恶劣工况的密封结构，保证发动机在大水深工作、海水腐蚀环境中、长期水下服役过程的可靠密封，保证武器系统的可靠工作及安全性。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种固体火箭发动机喷管耐腐蚀唇型密封堵结构，采用耐海水腐蚀的橡胶材料整体模压制成，包括喷管和唇形密封堵两部分。喷管的扩张段设计成锥段+圆弧段的型式；唇形密封堵设计成前锥定位承力段+后锥密封唇的型式；外形面设计成具有一定锥角差的定位锥面及压缩锥面型式。在大水深环境下外部高水压通过唇形密封堵前锥定位承力段承受，且锥面配合具有自紧及自密封功能，水压越大密封性越强。本发明结构巧妙、简单、可靠，有效的保证了长时间水下服役、大水深工作固体火箭发动机喷管的防腐、密封、承压功能，是实现固体火箭发动机水下使用的核心技术。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：
一种固体火箭发动机喷管耐腐蚀唇型密封堵结构，包括喷管和唇形密封堵；喷管与唇形密封堵装配后形成粘接面、分离面和压缩面；
所述喷管为整体式喷管；所述喷管包括收敛段、喉道和扩张段；所述收敛段、喉道和扩张段之间无界面或粘接面；
所述唇形密封堵由定位承力段和密封唇组成；
所述扩张段的型面由锥段和圆弧段组成；所述锥段是粘接定位面，粘接后形成粘接面；所述圆弧段的收口结构起压缩功能，压缩密封唇，形成压缩面，压缩面与粘接面为双道冗余密封设计；
所述定位承力段外型面是定位锥面；所述密封唇外型面是压缩锥面；
所述密封唇粘接装配后圆弧段压缩，形成压缩面，具有密封功能，为第一道密封；
所述压缩锥面的角度小于定位锥面角度，保证在粘接面与压缩面之间的分离面处于分离状态，减小接触面；
所述定位锥面与锥段粘接定位，定位锥面与锥段锥角一致，在承受外部水压作用时产生压紧力，形成自密封，为第二道密封。
优选地，所述喷管为耐烧蚀材料金属喷管，唇形密封堵为耐海水腐蚀的橡胶材料。
优选地，所述定位承力段的厚度与所需承受的外部水压正相关，定位承力段用于承受大水深环境下的高外部水压。
优选地，所述压缩锥面的角度小于定位锥面角度5°至6°。
优选地，所述定位锥面与锥段粘接胶采用硅橡胶粘接，粘接时采用工装加压固化，工装预紧力不小于服役环境水压压力，硅橡胶固化后再拆卸工装。
优选地，所述压缩面为第一道密封，起保护硅橡胶的作用。
优选地，所述粘接面为第二道密封，为密封冗余设计。
本发明的有益效果如下：
（1）本发明提供一种结构简单、工作可靠性高的固体火箭发动机喷管唇型密封堵结构，并满足工程应用需要。
（2）本发明唇型密封堵结构所能耐受外部水压远高于传统固体火箭发动机喷管密封结构所能耐受的大气压强。
（3）本发明唇型密封堵结构耐海水腐蚀能力强。
（4）本发明唇型密封堵结构具有双道冗余密封设计，密封可靠性高，满足长期水下服役要求。
（5）本发明唇形密封堵结构易于加工、工艺成熟、装配简单，选取料成本低廉，经济性好。
附图说明
图1是本发明喷管耐腐蚀唇型密封堵结构示意图。
图2是本发明喷管示意图。
图3是本发明唇型密封堵示意图。
图中，喷管1、唇形密封堵2、粘接面3、分离面4、压缩面5、收敛段6、喉道7、扩张段8、锥段9、圆弧段10、定位承力段11、密封唇12、定位锥面13、压缩锥面14。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明要解决的技术问题是：如何提供一种能够长期水下服役，耐海水腐蚀，满足大水深高外部水压环境工作的固体火箭发动机喷管可靠密封结构。
为解决上述技术问题，本发明提供一种大水深服役及工作固体火箭发动机喷管耐腐蚀唇型密封堵结构，包括：喷管1、唇形密封堵2；
喷管1为耐烧蚀材料金属喷管，唇形密封堵2为耐海水腐蚀的橡胶材料；
喷管1应为整体式喷管，喷管收敛段6、喉道7、扩张段8之间无界面或粘接面，保证喷管在海洋大水深高压环境下的整体密封性及承压性能；
喷管1的扩张段8型面由锥段9和圆弧段10组成；锥段9是粘接定位面，粘接后形成粘接面3，圆弧段10的收口结构起压缩功能，压缩密封唇12，形成压缩面5，压缩面5与粘接面3为双道冗余密封设计；
唇形密封堵2由定位承力段11和密封唇12组成；定位承力段11外型面是定位锥面13；密封唇12外型面是压缩锥面14；定位承力段11具有一定的厚度d，厚度d与所需承受的外部水压正相关，定位承力段11用于承受大水深环境下的高外部水压；
唇形密封堵2的密封唇12粘接装配后受喷管1圆弧段10压缩，形成压缩面5，形成密封功能，保证在大水深环境、长期服役过程不渗水不漏水，为第一道密封；
唇形密封堵2密封唇12外型面压缩锥面14的角度应小于唇形密封堵2定位承力段11外型面定位锥面13角度5°至6°，保证在粘接面3与压缩面5之间的分离面4处于分离状态，尽可能减小接触面，保证压缩面5处可靠接触；
唇形密封堵2定位承力段11定位锥面13与喷管1扩张段8锥段9粘接定位，定位锥面13与锥段9锥角应一致，在承受大水深高外部水压作用时产生压紧力，形成自密封，为第二道密封；
唇形密封堵2定位承力段11定位锥面13与喷管1扩张段8锥段9粘接胶采用硅橡胶粘接，粘接时应采用工装加压固化，工装预紧力不应小于服役环境水压压力，硅橡胶固化后方可拆卸工装。硅橡胶在一定程度上保证喷管1与唇形密封堵2界面的密封性，同时硅橡胶具有一定的粘接力，保证唇形密封堵2轴向不位移，保证唇形密封堵2压缩面5完整，可靠密封；
压缩面5为第一道密封，起保护硅橡胶的作用；
粘接面3为第二道密封，为密封冗余设计；
唇形密封堵2应采用工装整体模压制成，模具分模面不得处于倒圆R处，倒圆R处应型面光滑，无毛刺、飞边等。
实施例：
为解决现有技术问题，本发明提供一种满足长期水下服役，适用海洋环境，能够大水深工作的固体火箭发动机喷管密封堵结构，如图1所示，所述喷管耐腐蚀唇型密封堵结构包括：喷管1、唇形密封堵2；喷管1与唇形密封堵2装配后形成粘接面3、分离面4、压缩面5；压缩面5与粘接面3为双道冗余密封设计，分离面4保证了压缩面5的可靠接触。
如图2所示，喷管1为耐烧蚀材料金属喷管，喷管1为整体式喷管，喷管收敛段6、喉道7、扩张段8之间无界面或粘接面，保证喷管在海洋大水深高压环境下的整体密封性及承压性能。
喷管1的扩张段8型面由锥段9和圆弧段10组成；锥段9是粘接定位面，粘接后形成粘接面3；圆弧段10的收口结构起压缩功能，压缩唇形密封堵2密封唇12形成压缩面5，压缩面5与粘接面3形成双道冗余密封设计。
如图3所示，唇形密封堵2为耐海水腐蚀的橡胶材料，唇形密封堵2由定位承力段11和密封唇12组成；定位承力段11外型面是定位锥面13；密封唇12外型面是压缩锥面14；定位承力段11具有一定的厚度d，厚度d与所需承受的外部水压正相关，定位承力段11用于承受大水深度环境下的高外部水压。
唇形密封堵2的密封唇12粘接装配后受喷管1圆弧段10压缩，形成压缩面5，产生压缩力，形成密封功能，保证在大水深、长期服役条件下不渗水不漏水，为第一道密封；
唇形密封堵2密封唇12外型面压缩锥面14的角度应小于唇形密封堵2定位承力段11外型面定位锥面13角度5°至6°，保证在粘接面3与压缩面5之间的分离面4处于分离状态，尽可能减小接触面，保证压缩面5处可靠接触。
唇形密封堵2定位承力段11定位锥面13与喷管1扩张段8锥段9粘接定位，定位锥面13与锥段9锥角应一致，在承受大水深高水压作用时产生压紧力，形成自密封，为第二道密封；
唇形密封堵2定位承力段11定位锥面13与喷管1扩张段8锥段9粘接胶采用硅橡胶粘接，粘接时应采用工装加压固化，工装给定的压紧力不应小于服役环境水压压力，硅橡胶固化后方可拆卸工装；硅橡胶在一定程度上保证喷管1与唇形密封堵2界面的密封性，同时硅橡胶具有一定的粘接力，保证唇形密封堵2轴向不位移，保证唇形密封堵2压缩面5完整，可靠密封；
压缩面5为第一道密封，起保护硅橡胶粘接胶的作用；
粘接面3为第二道密封，为密封冗余设计；
唇形密封堵2应采用工装整体模压制成，模具分模面不得处于倒圆R处，倒圆R处应型面光滑，无毛刺、飞边等。
本发明提供的大水深服役及工作固体火箭发动机喷管耐腐蚀唇型密封堵结构成功应用于大水深使用的固体火箭发动机及其武器系统的研制，本发明提供的固体火箭发动机喷管密封结构可保证武器系统工作的可靠性和安全性的要求。
综上，本发明在不改变喷管结构及型面的前提下，采用双道冗余密封设计，实现了满足长期水下服役、适用海洋腐蚀环境、能够大水深工作固体火箭发动机喷管可靠密封要求。整个喷管耐腐蚀唇型密封堵结构由喷管、唇形密封堵组成，粘接形成粘接面、压缩面双道冗余密封。本发明有效提高了喷管在大水深高外部水压环境下喷管的密封性、耐腐蚀性及工作可靠性，结构简单、紧凑、安全可靠，是水中服役工作固体火箭发动机的核心技术。
Claims (7)
1.一种固体火箭发动机喷管耐腐蚀唇型密封堵结构，其特征在于，包括喷管和唇形密封堵；喷管与唇形密封堵装配后形成粘接面、分离面和压缩面；
所述喷管为整体式喷管；所述喷管包括收敛段、喉道和扩张段；所述收敛段、喉道和扩张段之间无界面或粘接面；
所述唇形密封堵由定位承力段和密封唇组成；
所述扩张段的型面由锥段和圆弧段组成；所述锥段是粘接定位面，粘接后形成粘接面；所述圆弧段的收口结构起压缩功能，压缩密封唇，形成压缩面，压缩面与粘接面为双道冗余密封设计；
所述定位承力段外型面是定位锥面；所述密封唇外型面是压缩锥面；
所述密封唇粘接装配后圆弧段压缩，形成压缩面，具有密封功能，为第一道密封；
所述压缩锥面的角度小于定位锥面角度，保证在粘接面与压缩面之间的分离面处于分离状态，减小接触面；
所述定位锥面与锥段粘接定位，定位锥面与锥段锥角一致，在承受外部水压作用时产生压紧力，形成自密封，为第二道密封。
2.根据权利要求1所述的一种固体火箭发动机喷管耐腐蚀唇型密封堵结构，其特征在于，所述喷管为耐烧蚀材料金属喷管，唇形密封堵为耐海水腐蚀的橡胶材料。
3.根据权利要求1所述的一种固体火箭发动机喷管耐腐蚀唇型密封堵结构，其特征在于，所述定位承力段的厚度与所需承受的外部水压正相关，定位承力段用于承受大水深环境下的高外部水压。
4.根据权利要求1所述的一种固体火箭发动机喷管耐腐蚀唇型密封堵结构，其特征在于，所述压缩锥面的角度小于定位锥面角度5°至6°。
5.根据权利要求1所述的一种固体火箭发动机喷管耐腐蚀唇型密封堵结构，其特征在于，所述定位锥面与锥段粘接胶采用硅橡胶粘接，粘接时采用工装加压固化，工装预紧力不小于服役环境水压压力，硅橡胶固化后再拆卸工装。
6.根据权利要求1所述的一种固体火箭发动机喷管耐腐蚀唇型密封堵结构，其特征在于，所述压缩面为第一道密封，起保护硅橡胶的作用。
7.根据权利要求1所述的一种固体火箭发动机喷管耐腐蚀唇型密封堵结构，其特征在于，所述粘接面为第二道密封，为密封冗余设计。
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