CN214247531U - 一种基于固体燃料的复合推进接头 - Google Patents

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孙天一
贾敏秀
刘清超
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Abstract

本实用新型涉及一种基于固体燃料的复合推进接头，包括：前接头体和后接头体均为环形结构。可调转接环为环形结构，其截面为L形上板和下板通过调整螺钉连接而成的U形结构；前接头体的各层均平行于L形上板设置，且前接头体的外表面固定在L形上板的内表面上，后接头体的各层均平行于下板设置，且后接头体的上表面固定在下板的外表面上；后接头法兰体由筒体和凸缘组成，凸缘连接在筒体的上端口上，且凸缘沿着筒体的周向设置；凸缘上表面与后接头体的下表面固定在一起；扩散段法兰体为筒形结构，前接头体的内表面固定在扩散段法兰体上端口外表面。这种双柔性接头的全轴摆动性能更好，气动损失更小，作动力矩更小，可以克服接头初始剪切变形。

Description

一种基于固体燃料的复合推进接头
技术领域
本实用新型涉及固体火箭发动机技术领域，尤其涉及一种基于固体燃料的复合推进接头。
背景技术
本实用新型背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
柔性喷管是固体火箭发动机的机械类推力向量控制系统，其作用是将燃烧产物的热能转化为高速射流的动能，从而为飞行器提供可控轴向和侧向飞行推力，是发动机能量转换产生可控推力的动力装置。柔性喷管由活动体、固定体、前接头、后接头以及作动器组成。接头是固定体和活动体间的连接部件，也是载荷支撑部件，为满足喷管工作性能，前、后柔性接头的橡胶弹性片和金属增强片都需要设计成具有公共几何转动中心，且半径不同的球形截面环，按照相应的尺寸，橡胶弹性件与金属增强件交替粘结而成。柔性喷管工作时，在铰接于活动体和固定体间的作动器的激励下，前柔性接头的弹性片先产生较大的剪切变形，使得增强片转过一定角度，使活动体绕前摆心摆动一个角度，气动力重新分布，后柔性接头生成附加摆动力矩，迫使前柔性接头再次变形，把气动载荷有效转化成摆动力矩，进而推动活动体绕其实际摆心摆动，实现飞行器的姿态控制。
实用新型内容
本实用新型的目的在于改善单柔性接头的技术缺陷，为此，本实用新型提出了一种基于固体燃料的复合推进接头，这种双柔性接头的全轴摆动性能更好，气动损失更小，作动力矩更小，质量更轻，缓解单柔性喷管的接头初始剪切变形和大摆心漂移，弹塑性更好，承载各向负载的能力更强。为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下。
一种基于固体燃料的复合推进接头，包括：前接头体、可调转接环、后接头体、后接头法兰体和扩散段法兰体；其中，所述前接头体和后接头体均为环形结构。所述可调转接环为环形结构，其截面为L形上板和下板连接而成的U形结构，且所述可调转接环按照L形上板在上，下板在L形上板下方的方式设置，且所述U形结构的开口朝内。另外，所述L形上板上设置有贯穿的螺孔，所述螺孔中连接有调整螺钉，且若干个调整螺钉沿着可调转接环的周向成环形分布。所述前接头体的各层均平行于L形上板设置，且前接头体的外表面固定在L形上板的内表面上，所述后接头体的各层均平行于下板设置，且后接头体的上表面固定在下板的外表面上。所述后接头法兰体由筒体和凸缘组成，其中，凸缘连接在筒体的上端口上，且凸缘沿着筒体的周向设置，即凸缘为环形结构；所述凸缘上表面与后接头体的下表面固定在一起，从而对后接头体形成支撑作用。所述扩散段法兰体为筒形结构，其上端口向外延伸形成一圈凸面，扩散段法兰体的下端口向外扩展形成喇叭口，所述前接头体的内表面固定在凸面的外表面上，扩散段法兰体位于前接头体、可调转接环、后接头体、后接头法兰体内，且可调转接环和扩散段法兰体之间具有间隙，且前接头体、可调转接环、后接头体、可调转接环和扩散段法兰体同轴设置。
进一步地，所述前接头体和后接头体均是由若干个环形的弹性片和环形的刚性加强片交互间隔连接成的复合层结构，且各弹性片与刚性加强片同心设置。
进一步地，所述前接头体为上端口小于下端口的连续变径结构，优选地，前接头体的下表面与前接头体的中心线之间夹角为50°，即前接头体相对于其中心线倾斜设置。
进一步地，所述后接头体为上端口大于下端口的连续变径结构，优选地，后接头体的下表面与后接头体的中心线之间夹角为40°，即后接头体相对于其中心线倾斜设置。
进一步地，所述弹性片和刚性加强片的厚度均为1.0-1.6mm，可选地，所述弹性片为橡胶材质，所述刚性加强片为钢材质。
进一步地，所述可调转接环，在其截面U形结构的中央连接位置，间隙为环形，可选地，间隙在0-3mm范围内可调节。喷管使用时，调节调整螺钉，使间隙为0mm，喷管贮存时，通过调节间隙，克服前接头弹性片在结构重力作用下的初始剪切变形。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型的这种复合推进接头为双柔性接头，其优点在于：首先，可以实现全轴摆动且摆动性能重复性比较好，满足较大的侧向力要求。其次，双柔性接头的气动损失更小，摆动力矩更小，在减小伺服机构研制难度的同时，使用较小的伺服机便可满足正常工作需求，且可减轻喷管质量。第三，可调转接环可以克服喷管贮存期间，由于结构重量造成的接头初始剪切变形。另外，双柔性接头位置还有助于缓解摆心的漂移。
附图说明
构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
图1为本实用新型实施例中基于固体燃料的复合推进接头的结构示意图。
图2为本实用新型实施例中前接头体的结构示意图。
图3为本实用新型实施例中可调转接环的结构示意图。
图4为本实用新型实施例中可调转接环的剖面图。
图5为本实用新型实施例中后接头体的结构示意图。
图6为本实用新型实施例中后接头法兰体的结构示意图。
图7为本实用新型实施例中扩散段法兰体的结构示意图。
图中标记分别代表：1-前接头体；2-可调转接环、201-L形上板、202-下板、203-调整螺钉；3-后接头体；4-后接头法兰体、401-筒体、402-凸缘；5-扩散段法兰体、501-凸面、502-喇叭口。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本实用新型使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
为了方便叙述，本实用新型中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件需要具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
参考附图1至图7，其示例了一种基于固体燃料的复合推进接头，包括：前接头体1、可调转接环2、后接头体3、后接头法兰体4和扩散段法兰体5；其中：
所述前接头体1和后接头体3均为环形结构，且前接头体1是由五层环形的弹性片和四层环形的刚性加强片间隔叠加后粘接组成的复合层结构，后接头体3是由七层环形的弹性片和六层环形的刚性加强片间隔叠加后粘接组成的复合层结构，且各弹性片刚性加强片同心设置。所述弹性片和刚性加强片的厚度均为1.5mm，其中，弹性片为橡胶材质，刚性加强片为钢材质。
进一步地，所述前接头体1为上端口小于下端口的连续变径结构，后接头体3为上端口大于下端口的连续变径结构，在本实施例中，前接头体1的下表面与后接头体3的中心线之间夹角为50°，后接头体3的下表面与后接头体3的中心线之间夹角为40°，即前接头体1、后接头体3均相对于复合推进接头的中心线倾斜设置。
与两个柔性接头(即前接头体1和前接头体3)直接接触的可调转接环2是为了与接头紧密配合连接和调节间隙，具体地参考图3和图4，所述可调转接环2为环形结构，其截面为L形上板201和下板202连接而成的U形结构，且所述可调转接环2按照L形上板201在上，下板202在L形上板201下方的方式设置，且所述U形结构的开口朝内。另外，所述L形上板201上设置有贯穿的螺孔，所述螺孔中连接有调整螺钉203，且若干个调整螺钉203沿着可调转接环2的周向成环形分布，可通过将调整螺钉203拧向下板202调节L形上板201和下板202之间的间隙大小或者所述U形结构的开口大小。
所述前接头体1的各层均平行于L形上板201设置，且前接头体1的外表面固定在L形上板201的内表面上，所述后接头体3的各层均平行于下板202设置，且后接头体3的上表面固定在下板202的外表面上。
所述可调转接环4由筒体401和凸缘402组成，其中，凸缘402连接在筒体401的上端口上，且凸缘402沿着筒体401的周向设置，即凸缘402为环形结构；所述凸缘402上表面与后接头体3的下表面固定在一起，从而对后接头体3形成支撑作用。

Claims (10)

1.一种基于固体燃料的复合推进接头，其特征在于，包括：前接头体、可调转接环、后接头体、后接头法兰体和扩散段法兰体，其中：
所述前接头体和后接头体均为环形结构；所述可调转接环为环形结构，其截面为L形上板和下板连接而成的U形结构，且所述可调转接环按照L形上板在上，下板在L形上板下方的方式设置，且所述U形结构的开口朝内；另外，所述L形上板上设置有贯穿的螺孔，所述螺孔中连接有调整螺钉，且若干个调整螺钉沿着可调转接环的周向成环形分布；
所述前接头体的各层均平行于L形上板设置，且前接头体的外表面固定在L形上板的内表面上，所述后接头体的各层均平行于下板设置，且后接头体的上表面固定在下板的外表面上；
所述后接头法兰体由筒体和凸缘组成，其中，凸缘连接在筒体的上端口上，且凸缘沿着筒体的周向设置；所述凸缘上表面与后接头体的下表面固定在一起；所述扩散段法兰体为筒形结构，其上端口向外延伸形成一圈凸面，扩散段法兰体的下端口向外扩展形成喇叭口，所述前接头体的内表面固定在凸面的外表面上，扩散段法兰体位于前接头体、可调转接环、后接头体、后接头法兰体内，且后接头法兰体和扩散段法兰体之间具有间隙，前接头体、可调转接环、后接头体、后接头法兰体和扩散段法兰体同轴设置。
2.根据权利要求1所述的基于固体燃料的复合推进接头，其特征在于，所述前接头体和后接头体均是由若干个环形的弹性片和环形的刚性加强片交互间隔连接成的复合层结构，且各弹性片刚性加强片同心设置。
3.根据权利要求1所述的基于固体燃料的复合推进接头，其特征在于，所述前接头体为上端口小于下端口的连续变径结构。
4.根据权利要求2所述的基于固体燃料的复合推进接头，其特征在于，所述前接头体的下表面与后接头体的中心线之间夹角为50°。
5.根据权利要求1所述的基于固体燃料的复合推进接头，其特征在于，所述后接头体为上端口大于下端口的连续变径结构。
6.根据权利要求1所述的基于固体燃料的复合推进接头，其特征在于，后接头体的下表面与后接头体的中心线之间夹角为40°。
7.根据权利要求2或4任一项所述的基于固体燃料的复合推进接头，其特征在于，所述弹性片和刚性加强片的厚度均为1.0-1.6mm。
8.根据权利要求7所述的基于固体燃料的复合推进接头，其特征在于，所述弹性片为橡胶材质。
9.根据权利要求7所述的基于固体燃料的复合推进接头，其特征在于，所述刚性加强片为钢材质。
10.根据权利要求1所述的基于固体燃料的复合推进接头，其特征在于，可调转接环在其U形结构截面的中央连接位置，间隙为环形。
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