PL217677B1 - Urządzenie do próżniowego napełniania w podwyższonej temperaturze komory formującej termoutwardzalną, półpłynną masą paliwa rakietowego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do próżniowego napełniania w podwyższonej temperaturze komory formującej termoutwardzalną, półpłynną masą heterogenicznego paliwa rakietowego, w celu uzyskania w komorze formującej, którą może być komora spalania silnika rakietowego, ładunku stałego paliwa z przelotowym centralnym kanałem, związanego ze ścianą komory.

Znane są urządzenia do próżniowego napełniania w podwyższonej temperaturze komór formowania, w tym komór spalania silników rakietowych na paliwo stałe, termoutwardzalną, półpłynną masą heterogenicznego paliwa rakietowego, w celu uzyskania ładunku stałego paliwa z przelotowym centralnym kanałem, związanego ze ścianą komory. Urządzenia te według pozycji literaturowej pt. „Solid Rocket Propulsion Technology” (Edytor: A. Davenas; Wydawnictwo: Pergamon Press; Oxford, New York, Seoul, Tokyo; 1993 r., str. 445-446) oraz „Propellants and Explosives Technology” (Edytorzy: S. Krishnan, S. R. Chakravarthy S. K. Athithan; Wydawnictwo: Allied Publishers Limited; New Delhi, Mumbai, Calcutta, Lucknow, Madras, Nagpur, Bangalore, Hyderabad, Ahmedabad; 1998 r., str. 136-138) składają się z dozownika napełnianego półpłynną masą paliwa rakietowego z kanałem spustowym usytuowanym w dnie zbiornika, na przedłużeniu jego pionowej osi, posiadającym zawór spustowy, pod którym znajduje się krążek z otworami rozdzielającymi strumień masy paliwa na mniejsze strugi, które są dalej kierowane do komory formującej objętej komorą próżniową, spełniającą również rolę komory termostatującej utrzymującej podczas procesu napełniania stałą temperaturę, zazwyczaj mieszczącą się w zakresie od 50°C do 80°C. Do komory formującej wprowadzany jest rdzeń formujący, stanowiący przedłużenie osi kanału dozującego, usytuowany w osi komory formującej. Półpłynna masa paliwa rakietowego zasysana jest do komory formującej dzięki podciśnieniu wytworzonemu przez układ próżniowy formującej termoutwardzalną, półpłynną masą paliwa rakietowego w objętości kanału spustowego i komory formującej, mieszczącemu się w zakresie od kilku do kilkudziesięciu mm słupa rtęci oraz pod wpływem siły grawitacji. Strugi paliwa padają kolejno na górny koniec rdzenia formującego w kształcie stożka zwróconego wierzchołkiem ku górze, a następnie spływając po nim, wpływają do komory formującej, między rdzeń formujący a wewnętrzną powierzchnię ściany komory formującej, do chwili jej napełnienia. Podczas napełniania, komora formująca jest poddawana wibracjom za pomocą generatora drgań, w celu lepszego odpowietrzenia masy paliwa i jej rozmieszczenia w komorze formującej. Po zakończeniu napełniania, układ próżniowy zostaje otwarty, w wyniku czego do wnętrza komory formującej dostaje się powietrze atmosferyczne, którego ciśnienie dociska od góry górną warstwę masy paliwa, poprawiając jej zwartość. Po utwardzeniu ładunku paliwa rakietowego w podwyższonej temperaturze, wyjęciu z komory próżniowej i termostatującej, a następnie jego ochłodzeniu do temperatury otoczenia, z komory formującej wyciągany jest rdzeń formujący, po usunięciu którego w ładunku paliwa pozostaje centralny kanał przelotowy.

Istota urządzenia według wynalazku polega na tym, że układ próżniowy zawiera przejściową komorę próżniową posiadającą okna wziernikowe, usytuowaną między zaworem spustowym a komorą formującą, przy czym przejściowa komora próżniowa posiada również zawór próżniowy łączący ją z układem wytwarzającym próżnię, oraz profilowane dno ze stożkową wnęką i centralnym kanałem przelotowym, przez który przechodzi rdzeń formujący w postaci pręta, połączony od góry rozłącznie z nasadką. Rdzeń formujący ma wykonane rowki usytuowane równolegle do jego osi. Maksymalna grubość rdzenia formującego równa jest średnicy centralnego otworu przelotowego dna przejściowej komory próżniowej. Profilowane dno przejściowej komory próżniowej jest otoczone profilowaną tuleją z wywiniętym kołnierzem do stożkowej wnęki. Ponadto, przejściowa komora próżniowa połączona jest z komorą formującą poprzez pierścień uszczeln iający obejmujący dolną część profilowanej tulei. Komora formująca otoczona jest dookoła swej bocznej powierzchni komorą termostatującą zbudowaną z dwóch półobejm rozdzielnie połączonych zatrzaskami, zaś obrotowo - zawiasami. Półobejmy składają się z rurek grzewczych równolegle usytuowanych względem siebie i osi komory formującej, których końce są połączone z dolnym i górnym kołnierzami posiadającymi obwodowe kanały przelotowe oraz króciec doprowadzający i odprowadzający medium grzewcze. Ponadto, urządzenie według wynalazku posiada mechanizm dźwigniowy połączony z przejściową komorą próżniową, zamocowany do stojaka z masywną podstawą mieszczącą wibrator.

Urządzenie według wynalazku, dzięki zastosowaniu przejściowej komory próżniowej o stosunkowo niewielkich gabarytach połączonej z układem dźwigniowym, posiadającej okna wziernikowe, dno z wnęką stożkową, przez które przechodzi rdzeń formujący z wykonanymi rowkami, szczelnie połączonej z górną częścią komory formującej a także dzięki zastosowaniu komory termostatującej przylePL 217 677 B1 gającej do powierzchni bocznej komory formującej, tworzącej jej płaszcz grzewczy, umożliwia sprawne i przeprowadzone w kontrolowanych warunkach ciśnienia oraz temperatury napełnienie komory formującej (np. komory spalania silnika rakietowego) termoutwardzalną, półpłynną masą heterogenicznego paliwa rakietowego, wygodne oddzielenie układu próżniowego i termostatującego od komory formującej z zaelaborowanym w niej ładunkiem stałego paliwa rakietowego, w celu wykonania dalszych czynności technologicznych, takich jak utwardzanie paliwa w komorze formującej oraz wyjęcie rdzenia formującego z ładunku paliwa rakietowego po jego ochłodzeniu do temperatury otoczenia.

Zastosowanie rowków wzdłuż bocznej powierzchni rdzenia formującego i jego suwliwe osadzenie w centralnym otworze przelotowym dna przejściowej komory próżniowej umożliwia przesyłanie półpłynnej masy paliwa rakietowego z dozownika do komory formującej w postaci kilku strumieni. Stożkowa wnęka dna przejściowej komory próżniowej oraz wygięty ku wnęce kołnierz profilowanej tulei otaczającej dno zapewniają niezaburzony przepływ strumienia półpłynnej masy paliwa rakietowego w komorze próżniowej ograniczając m.in. rozbryzgiwanie paliwa rakietowego w jej objętości. Nasadka stanowi osłonę górnej części rdzenia formującego, chroniącą przed zanieczyszczeniem masą paliwa rakietowego, ponieważ po zakończeniu napełniania i utwardzeniu ładunku paliwa rakietowego, rdzeń musi być usunięty z ładunku paliwa, w wyniku czego powstaje przelotowy kanał centralny w ładunku. Aby umożliwić usunięcie rdzenia, nasadka jest oddzielana od rdzenia, umożliwiając dostęp do jego końca, poprzez który rdzeń będzie wyciągany.

Przedmiot wynalazku zilustrowany jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia urządzenie w widoku w przekroju trzech-czwartych w rzucie aksonometrycznym, zaś Fig. 2 przedstawia powiększony fragment urządzenia w przekroju trzech-czwartych, obejmujący przejściową komorę próżniową z oknami wziernikowymi i zaworem próżniowym wraz z sąsiadującymi z nią elementami konstrukcyjnymi urządzenia, takimi jak kanał spustowy, układ dźwigniowy oraz pierścień uszczelniający połączenie dna przejściowej komory próżniowej z komorą formującą zawierającą rdzeń formujący.

Urządzenie zbudowane jest z dozownika 1 półpłynnej masy paliwa rakietowego 2, posiadającego kanał spustowy 3 łączący dno dozownika 1 z komorą formującą 4 poprzez zawór spustowy 5 i przejściową komorę próżniową 15, pod którą, na przedłużeniu wylotu kanału spustowego 3 znajduje się rdzeń formujący 6.

Przejściowa komora próżniowa 15 posiada dwa okna wziernikowe 16 i znajduje się między kanałem spustowym 3 a komorą formującą 4. Przejściowa komora próżniowa 15 posiada również zawór próżniowy 17 łączący ją z układem wytwarzającym próżnię, oraz profilowane dno 26 ze stożkową wnęką 27 i centralnym kanałem przelotowym, przez który przechodzi suwliwie rdzeń formujący 6 połączony od góry rozłącznie z nasadką 28. Na całej długości rdzeń formujący 6 ma wykonanych siedem rowków usytuowanych równolegle do jego osi i rozmieszczonych w jednakowych odległościach względem siebie, co nadaje przekrojowi poprzecznemu rdzenia 6 postać siedmioramiennej gwiazdy. Profilowane dno 26 przejściowej komory próżniowej 15 jest otoczone profilowaną tuleją 25 z wywiniętym kołnierzem do stożkowej wnęki 27 dna 26. Ponadto, przejściowa komora próżniowa 15 połączona jest z komorą formującą 4 poprzez pierścień uszczelniający 18 otaczający dolną część profilowanej tulei 25. Komora formująca 4 otoczona jest komorą termostatującą składającą się z dwóch półobejm 8 rozdzielnie połączonych zatrzaskami 10, zaś obrotowo - zawiasami 11. Półobejmy 8 zbudowane są z rurek grzewczych 12 równolegle usytuowanych względem siebie i osi komory formującej 4, których końce są połączone z dolnym i górnym kołnierzami 13, 14 posiadającymi obwodowe kanały przelotowe 22 oraz króciec doprowadzający 23 i króciec odprowadzający 24 medium grzewcze. Ponadto, urządzenie według wynalazku posiada mechanizm dźwigniowy 19 połączony z przejściową komorą próżniową 15, zamocowany do stojaka 20 z masywną podstawą 21 mieszczącą wibrator 7. Układ dźwigniowy 19 służy do łączenia i rozłączania próżniowego układu dozującego składającego się z dozownika 1 paliwa rakietowego 2, kanału spustowego 3, zaworu spustowego 5 oraz przejściowej komory próżniowej 15 od komory formującej 4.

Po załadowaniu dozownika 1 półpłynną masą paliwa rakietowego 2 i wytworzeniu próżni za pomocą zaworu próżniowego 17 w objętości kanału spustowego 3, przejściowej komory próżniowej 15 oraz komory formującej 4, powstaje w nich obniżone ciśnienie wynoszące kilka mm słupa rtęci. W wyniku otwarcia zaworu spustowego 5, do komory formującej 4 przesyłany jest kolejno przez kanał spustowy 3 oraz przejściową komorę próżniową 15 strumień półpłynnej masy paliwa rakietowego 2. We wnęce 27 dna 26 przejściowej komory próżniowej 15 półpłynna masa paliwa rakietowego 2 napotykając na nasadkę 28 oraz górną część rdzenia formującego 6, przedostaje się przez siedem

PL 217 677 B1 otworów przelotowych 9 utworzonych przez rowki oraz boczną ścianę centralnego otworu przelotowego dna 26 komory próżniowej 15 w postaci strug spływających wzdłuż rowków rdzenia formującego 6 do komory formującej 4. Podczas napełniania, komora formująca 4 jest poddawana drganiom za pomocą wibratora 7, w celu lepszego odpowietrzenia masy paliwa 2 i jej rozmieszczenia w komorze formującej 4. W celu umożliwienia efektywnego napełnienia komory formującej 4 masą paliwa 2 jest ona ogrzewana w stałej temperaturze z zakresu od 55 do 80°C. Po zakończeniu napełniania, układ próżniowy zostaje rozszczelniony za pomocą zaworu próżniowego 17, w wyniku czego do kanału spustowego 3, wnętrza przejściowej komory próżniowej 15 i komory formującej 4 dostaje się powietrze atmosferyczne, którego ciśnienie dociska od góry górną warstwę masy paliwa 2 znajdującego się w stożkowej wnęce 27 poprawiając zwartość ładunku paliwa rakietowego 2. Po napełnieniu komory formującej 4 masą paliwa rakietowego 2, układ dozujący urządzenia, zakończony przejściową komorą próżniową 15, jest oddzielany od komory formującej 4 za pomocą mechanizmu dźwigniowego 19, a następnie otwiera się za pomocą zatrzasków 10 dwie półobejmy 8 komory termostatującej i wyjmuje się z niej komorę formującą 4 wraz z zaelaborowanym ładunkiem paliwa rakietowego 2 i osadzonym w nim rdzeniem formującym 6 osłoniętym nasadką 28, a następnie transportuje do termostatu celem utwardzenia paliwa rakietowego 2.

Claims (3)

1. Urządzenie do próżniowego napełniania w podwyższonej temperaturze komory formującej termoutwardzalną, półpłynną masą heterogenicznego paliwa rakietowego, zbudowane z dozownika paliwa z kanałem spustowym łączącym dno dozownika z komorą formującą poprzez zawór spustowy, pod którym, na przedłużeniu wylotu kanału spustowego znajduje się rdzeń formujący połączony rozłącznie swym górnym końcem z układem dozującym, osadzony dolnym końcem w dnie komory formującej połączonej poprzez dno z wibratorem, otoczonej komorą termostatującą, posiadające układ próżniowy umożliwiający uzyskanie niskiego ciśnienia w objętości kanału spustowego i komory formującej, znamienne tym, że układ próżniowy zawiera przejściową komorę próżniową (15) posiadającą okna wziernikowe (16), usytuowaną między zaworem spustowym (5) a komorą formującą (4), przy czym przejściowa komora próżniowa (15) posiada również zawór próżniowy (17) łączący ją z układem wytwarzającym próżnię oraz profilowane dno (26) ze stożkową wnęką (27) i centralnym kanałem przelotowym, przez który przechodzi rdzeń formujący (6) w postaci pręta z rowkami wykonanymi równolegle względem jego osi, połączony rozłącznie od góry z nasadką (28), przy czym profilowane dno (26) jest otoczone profilowaną tuleją (25) z wywiniętym kołnierzem do stożkowej wnęki (27) usytuowanym nad nią, a ponadto przejściowa komora próżniowa (15) połączona jest z komorą formującą (4) poprzez pierścień uszczelniający (18) obejmujący dolną część profilowanej tulei (25), przy czym komora formująca (4) otoczona jest dookoła swej zewnętrznej powierzchni bocznej komorą termostatującą składającą się z dwóch półobejm (8) rozdzielnie połączonych zatrzaskami (10), natomiast obrotowo - zawiasami (11), zbudowanych z rurek grzewczych (12) równolegle usytuowanych względem siebie i osi komory formującej (4), których końce są połączone z dolnym i górnym kołnierzami (13, 14) posiadającymi obwodowe kanały przelotowe (22) oraz króciec doprowadzający (23) i króciec odprowadzający (24) medium grzewcze.

2. Urządzenie według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że posiada mechanizm dźwigniowy (19) połączony z przejściową komorą próżniową (15), zamocowany do stojaka (20) z masywną podstawą (21) mieszczącą wibrator (7).

3. Urządzenie według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że maksymalna grubość rdzenia formującego (6) równa jest średnicy centralnego otworu przelotowego dna (26) komory próżniowej (15).