RU2190111C1

RU2190111C1 - Rocker engine adjustable nozzle

Info

Publication number: RU2190111C1
Application number: RU2001103570A
Authority: RU
Inventors: В.В. Смольников; М.И. Соколовский; Г.А. Зыков; Е.И. Иоффе; А.А. Болотов; С.А. Бондаренко
Original assignee: Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра"
Priority date: 2001-02-07
Filing date: 2001-02-07
Publication date: 2002-09-27

Abstract

FIELD: rocket engine. SUBSTANCE: processed nozzle has stationary part, extensible taper shroud, longitudinal gear rack guide and shroud extension drive. Axles of shaft on which gears are mounted are engageable with longitudinal gear rack guides and are perpendicular to central axis of nozzle. These shafts also carry other gears engageable with end teeth of ring mounted on extensible taper shroud for rotation of ring around central axis of nozzle. In mounting the gear rack guides inside extensible taper shroud, shaft with gears and ring with end teeth may be secured on shear of stationary part by means of mechanical locks working after coupling of taper shroud. EFFECT: avoidance of cocking in motion of extensible shroud; enhanced reliability of locking shroud in required working position. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при разработке раздвижных сопел ракетных двигателей. The invention relates to rocket technology and can be used in the development of sliding nozzles of rocket engines.

Известны раздвижные сопла, имеющие выдвижной конический насадок, который перед началом или во время работы двигателя устанавливается в рабочее положение при помощи продольных вращающихся ходовых винтов (см. патент CШA 4313567 от 2.02.1982). Known sliding nozzles having a retractable conical nozzle, which before starting or during engine operation is set into working position by means of longitudinal rotating spindles (see patent USA 4313567 from 2.02.1982).

Принципиальным недостатком данной конструкции является наличие продольных направляющих в виде ходовых винтов, которые имеют малую жесткость на кручение. В то же время плоско-параллельное движение выдвижного конического насадка определяется, прежде всего, жесткостью ходовых винтов, а также синхронностью их вращения. The principal disadvantage of this design is the presence of longitudinal guides in the form of spindles, which have low torsional rigidity. At the same time, the plane-parallel movement of the retractable conical nozzle is determined, first of all, by the stiffness of the lead screws, as well as the synchronism of their rotation.

Известно раздвижное сопло (см. патент США 4383407 от 17.05.83, взят за прототип), в котором вместо ходовых винтов использованы зубчато-реечные направляющие. Known sliding nozzle (see US patent 4383407 from 05.17.83, taken as a prototype), in which instead of spindles used gear rack guides.

В данном изобретении в нескольких продольных сечениях сопла установлены на стационарной части раструба, параллельно оси сопла, зубчато-реечные направляющие, а на раздвижном коническом насадке в этих же сечениях установлены шестерни, взаимодействующие с зубчато-реечными направляющими, причем все оси валов шестеренок параллельны касательным к поверхности выдвижного конического насадка, а сами валы шестеренок по кольцу соединены гибкими валами (см. фиг.5 иллюстрации к патенту 4383407). In this invention, in several longitudinal sections of the nozzle, gear-rack guides are mounted on the stationary part of the socket, parallel to the nozzle axis, and gears are installed on the sliding conical nozzle in the same sections, interacting with gear-rack guides, and all axis of the gear shafts are parallel to the tangent to the surface of the retractable conical nozzle, and the gear shafts themselves are connected in a ring by flexible shafts (see Fig. 5 of the illustration to patent 4383407).

Наличие гибких валов обеспечивает синхронное вращение всех шестеренок и, таким образом, бесперекосное движение выдвижного конического насадка. The presence of flexible shafts ensures synchronous rotation of all gears and, thus, the skew-free movement of the retractable conical nozzle.

Основным недостатком данного решения является нежесткоть гибкого вала при восприятии знакопеременных нагрузок (наличие упругого люфта), действующих на выдвижной насадок в режиме качания сопла, что может привести к перекосу насадка при подходе его к защелкам фиксации. The main disadvantage of this solution is the nonrigidity of the flexible shaft during the perception of alternating loads (the presence of elastic play) acting on the retractable nozzles in the nozzle swing mode, which can lead to misalignment of the nozzle when it approaches the locking latches.

Технической задачей данного изобретения является устранение указанного недостатка, т. е. обеспечение бесперекосного движения выдвижного насадка и, таким образом, надежной фиксации его в рабочем положении. The technical task of this invention is to remedy this drawback, that is, to ensure an unobtrusive movement of the retractable nozzle and, thus, its reliable fixation in the working position.

Технический результат достигается тем, что в известном раздвижном сопле, содержащем стационарную расширяющуюся часть, выдвижной конический насадок, продольные зубчато-реечные направляющие, привод выдвижения насадка, оси валов, на которых установлены шестерни, взаимодействующие с продольными зубчато-реечными направляющими, перпендикулярны центральной оси сопла, причем на этих же валах установлены другие шестерни, взаимодействующие с торцевыми зубьями на кольце, установленном на выдвижном коническом насадке с возможностью вращения вокруг центральной оси сопла. The technical result is achieved by the fact that in the known sliding nozzle containing a stationary expanding part, a retractable conical nozzle, longitudinal gear-rack guides, an extension drive of the nozzle, shaft axes on which gears are mounted interacting with longitudinal gear-rack guides are perpendicular to the central axis of the nozzle moreover, on the same shafts other gears are installed, interacting with the end teeth on a ring mounted on a retractable conical nozzle with the possibility of rotation in circle center axis of the nozzle.

На фиг.1 изображен общий вид раздвижного сопла; на фиг.2 показан вид на раздвижное сопло с торца. Figure 1 shows a General view of a sliding nozzle; figure 2 shows a view of a sliding nozzle from the end.

На фиг.3 показан вариант конструктивного исполнения зубчато-реечных направляющих раздвижного сопла в момент стыковки выдвижного конического насадка со стационарной частью; на фиг.4 - вид А с торца на зубчато-реечный механизм раздвижного сопла. Figure 3 shows a variant of the design of the rack and pinion guide rails of the sliding nozzle at the time of joining the retractable conical nozzle with the stationary part; figure 4 is a view And from the end to the rack-and-pinion mechanism of the sliding nozzle.

На фиг.5 показан вариант размещения зубчато-реечных направляющих внутри выдвижного конического насадка в момент стыковки его со стационарной частью сопла. Figure 5 shows a variant of placement of rack and pinion guides inside a retractable conical nozzle at the time of docking with the stationary part of the nozzle.

Раздвижное сопло имеет стационарную часть раструба 1 и выдвижной конический насадок 2, движущийся по продольным направляющим 3, на которых установлены зубчатые рейки 4. The sliding nozzle has a stationary part of the socket 1 and a sliding conical nozzle 2, moving along the longitudinal guides 3, on which the gear racks 4 are mounted.

Продольные направляющие 3 расположены, например, в плоскостях под углом 120^o (фиг.2).Longitudinal guides 3 are located, for example, in planes at an angle of 120 ^o (figure 2).

На меньшем торце выдвижного конического насадка установлены шестеренчатые валики 5, оси которых перпендикулярны центральной оси сопла, и установлено кольцо 6 с торцевыми зубьями, причем кольцо может вращаться вокруг центральной оси сопла. Шестеренчатый валик при помощи шестеренок 7 находится в зацеплении с зубчатыми рейками 4, а при помощи шестеренок 8 зацепляется с торцевыми зубьями кольца 6. At the smaller end of the retractable conical nozzle, gear rollers 5 are installed, the axes of which are perpendicular to the central axis of the nozzle, and a ring 6 with end teeth is installed, and the ring can rotate around the central axis of the nozzle. The gear roller with gears 7 is engaged with the gear racks 4, and with gears 8 is engaged with the end teeth of the ring 6.

Для обеспечения минимальных люфтов между шестеренчатыми валиками 5, продольными зубчатыми рейками 4 и торцевыми зубьями кольца 6, а также для обеспечения минимального трения всего механизма установлены опорные ролики 9 и 11 (фиг.3 и фиг.4). To ensure minimal backlash between the gear rollers 5, the longitudinal gear racks 4 and the end teeth of the ring 6, as well as to ensure minimal friction of the entire mechanism, support rollers 9 and 11 are installed (Fig. 3 and Fig. 4).

Движение выдвижного конического насадка обеспечивается, например, электроприводом 10, который соединен с одним из шестеренчатых валиков 5. The movement of the retractable conical nozzle is provided, for example, by an electric drive 10, which is connected to one of the gear rollers 5.

С целью получения минимальной полетной массы раздвижного сопла за счет сброса всего механизма раздвижки после стыковки выдвижного конического насадка в рабочее положение предлагается вариант конструктивного исполнения (фиг. 5), в котором зубчато-реечные направляющие установлены внутри выдвижного конического насадка 2 при помощи замков 12, а шестеренчатые валики 5 и кольцо 6 с торцевыми зубьями установлены внутри на срезе стационарной части 1 при помощи механических замков. In order to obtain the minimum flight mass of the sliding nozzle by dumping the entire sliding mechanism after the sliding conical nozzle is docked in the working position, a design variant is proposed (Fig. 5), in which gear-rack guides are installed inside the sliding conical nozzle 2 using locks 12, and gear rollers 5 and a ring 6 with end teeth mounted internally on a slice of the stationary part 1 using mechanical locks.

На неподвижной части сопла 1 закреплено кольцо 14, к которому при помощи замков 13 (упор с роликом) крепится кольцо 15 с установленными в нем шестеренчатыми валиками 5, которые при помощи шестеренок 7 и 8 кинематически связаны с торцевыми зубьями кольца 6 и зубчатыми рейками 4, установленными внутри силовой оболочки 16, которая непосредственно крепится внутри выдвижного конического насадка при помощи замков 12 (защелка-автомат). С одним из шестеренчатых валиков 5 соединен электропривод раздвижки 10. On the fixed part of the nozzle 1, a ring 14 is fixed, to which, using locks 13 (an emphasis with a roller), a ring 15 is attached with gear rollers 5 mounted in it, which are kinematically connected with the end teeth of the ring 6 and gear racks 4 using gears 7 and 8, mounted inside the power shell 16, which is directly attached inside the retractable conical nozzle using locks 12 (automatic latch). An electric sliding drive 10 is connected to one of the gear rollers 5.

Работает сопло следующим образом. The nozzle works as follows.

После подачи команды на расфиксацию привод 10 вращает один из шестеренчатых валиков 5 и через торцевые зубья кольца 6 все остальные шестеренчатые валики 5. Так как все шестеренчатые валики 5 при помощи шестеренок 7 находятся в зацеплении с зубчатыми рейками 4, то они все с одинаковой скоростью двигаются и бесперекосно перемещают выдвижной конический насадок 2 в рабочее положение. After giving the command for unlocking, the drive 10 rotates one of the gear rollers 5 and through the end teeth of the ring 6 all the other gear rollers 5. Since all the gear rollers 5 are engaged with gear racks 4 by means of gears 7, they all move at the same speed and flawlessly move the retractable conical nozzles 2 to the working position.

Для варианта со сбросом направляющих (фиг.5) при набегании внутренней поверхности выдвижного насадка 2 на ролики стопора замка 13, (13' - исходное положение стопора замка) последние перемещаются к центру сопла, чем обеспечивается устранение механического упора между кольцом 15 и кольцом 14 (на фиг.5 этот момент показан, упор стопора замка 13 вышел из внутренней упорной канавки кольца 14)/ Одновременно защелки замков 12 набегают на неподвижную часть 1, происходит расфиксация оболочки 16 от выдвижного конического насадка 2 и под действием сил инерции оболочка 16 с зубчатыми рейками 4, с кольцом 15, шестеренчатыми валиками 5 и кольцом 6 отделяется от сопла, чем обеспечивается минимальная полетная масса сопла. For the option with the guides being reset (Fig. 5), when the inner surface of the sliding nozzle 2 runs on the rollers of the lock stop 13, (13 'is the initial position of the lock stop), the latter move to the center of the nozzle, thereby eliminating the mechanical stop between ring 15 and ring 14 ( in figure 5 this moment is shown, the stopper of the lock stop 13 has come out of the internal stop groove of the ring 14) / At the same time, the latches of the locks 12 run onto the fixed part 1, the shell 16 is released from the sliding conical nozzle 2 and under the action of inertia span of 16 with the racks 4, the ring 15, gear rollers 5 and the ring 6 is separated from the nozzle, which ensures minimum flight mass of the nozzle.

В рабочем положении выдвижной конический насадок во всех вариантах удерживается цангами 18. Кольцо 14 отгорает в процессе работы двигателя. In the working position, the retractable conical nozzle in all cases is held by the collet 18. The ring 14 burns out during engine operation.

Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция раздвижного сопла обладает высокой кинематической жесткостью, что обеспечивает бесперекосное движение выдвижного конического насадка и соответственно надежную фиксацию его в рабочем положении. Thus, in comparison with the prototype, the proposed design of the sliding nozzle has a high kinematic rigidity, which ensures an unbalanced movement of the retractable conical nozzle and, accordingly, its reliable fixation in the working position.

Claims

1. A sliding nozzle of a rocket engine containing a stationary part, a retractable conical nozzle, longitudinal gear rack guides, an extension drive nozzle, characterized in that the axis of the shafts on which the gears are mounted interacting with the longitudinal gear rack guide are perpendicular to the central axis of the nozzle, moreover, other gears are installed on these shafts, interacting with the end teeth on a ring mounted on a retractable conical nozzle with the possibility of rotation of the ring around the central axis nozzles.

2. The sliding nozzle according to claim 1, characterized in that when installing rack and pinion guides inside the retractable conical nozzle, the shafts with gears and the ring with the front teeth are fixed to the stationary section using mechanical locks that are triggered after the retractable conical nozzle is joined.