RU2320886C1

RU2320886C1 - Solid-propellant rocket engine

Info

Publication number: RU2320886C1
Application number: RU2006118753/06A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Иванович Тодощенко (RU); Анатолий Иванович Тодощенко; Наталь Александровна Долгих (RU); Наталья Александровна Долгих; Юрий Борисович Нельзин (RU); Юрий Борисович Нельзин
Original assignee: Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра"
Priority date: 2006-05-30
Filing date: 2006-05-30
Publication date: 2008-03-27
Also published as: RU2006118753A

Abstract

FIELD: rocket manufacturing, applicable in development of solid-propellant engines with a little operating time.

SUBSTANCE: the solid-propellant rocket engine has a body wound on a holder, embedded flanges of composite material and a nozzle of composite material. The rear embedded flange is made as a single part with the nozzle. The power fibers of the composite material in the mentioned single part are directed along the surface of its engagement with the power envelope of the body.

EFFECT: enhanced reliability of the nozzle coupling to the rear bottom due to enhanced strength of the rear embedded flange and shearing.

2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области ракетостроения и может быть использовано при разработке твердотопливных двигателей с малым временем работы.The present invention relates to the field of rocket science and can be used in the development of solid-fuel engines with a short operating time.

Известен ракетный двигатель на твердом топливе (РДТТ), содержащий наматываемый на оправке корпус, металлический задний закладной фланец, сопло, изготавливаемое из углерод-углеродного композиционного материала (УУКМ) (Конструкция ракетных двигателей на твердом топливе. / Под общ. ред. д-ра техн. наук Лаврова Л.Н. - М.: Машиностроение, 1993, с.68-69, 135).Known solid propellant rocket engine (RDTT), comprising a body wound on a mandrel, a metal back insert flange, a nozzle made of carbon-carbon composite material (CCM) (Design of solid propellant rocket engines. / Under the general editorship of Dr. Lavrova L.N. - M .: Mashinostroenie, 1993, p. 68-69, 135).

Для конструкции, где сопло изготавливается из УУКМ, характерно наличие стыка между ним и задним днищем. Для соединения этих деталей используется, обычно, фланцевое соединение, загерметизированное резиновыми кольцами.For the design, where the nozzle is made of UUKM, the presence of a joint between it and the rear bottom is characteristic. A flange joint sealed with rubber rings is usually used to connect these parts.

Недостатки конструкции заключаются в следующем. При работе двигателя при увеличении внутреннего давления происходит деформация элементов стыка, что, в случае их различной деформативности, может привести к разрушению двигателя.The design flaws are as follows. When the engine is running, with an increase in internal pressure, the joint elements are deformed, which, in case of their various deformability, can lead to the destruction of the engine.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение надежности соединения сопла с задним днищем.The technical task of the present invention is to increase the reliability of the connection of the nozzle with the rear bottom.

Технический результат достигается тем, что в РДТТ, содержащем намотанный на оправке корпус, закладные фланцы из композиционного материала и сопло, задний закладной фланец выполнен в виде единой детали с соплом из композиционного материала (КМ), при этом деталь выполнена таким образом, что силовые волокна КМ направлены вдоль поверхности контакта ее с силовой оболочкой корпуса (СОК).The technical result is achieved in that in a solid propellant rocket motor containing a case wound on a mandrel, embedded flanges made of composite material and a nozzle, a rear embedded flange is made as a single part with a nozzle made of composite material (KM), and the part is made in such a way that the power fibers CMs are directed along the surface of its contact with the power shell of the body (RNS).

На фиг.1 представлено сопло и закладной фланец в виде единой детали:Figure 1 shows the nozzle and the embedded flange in the form of a single part:

1 - задний закладной фланец, 2 - раструб сопла, 3 - силовая оболочка корпуса (СОК), 4 - теплозащитное покрытие (ТЗП).1 - rear embedded flange, 2 - nozzle socket, 3 - housing power shell (SOK), 4 - heat-protective coating (TZP).

На фиг.2 представлена схема нагружения рассматриваемой детали внутренним давлением.Figure 2 presents a diagram of the loading of the considered part by internal pressure.

В процессе горения топлива в камере сгорания создается внутреннее давление. При этом на задний закладной элемент действует сила, создаваемая внутренним давлением и передающаяся на заднее днище СОК по площади S₁-F_кр, а воспринимается им по площади S₁-S_к. В результате этого в корневом (самом нагруженном) сечении закладного элемента возникает перерезывающая сила и изгибающий момент, которые стремятся раскрыть стык. Расположение силовых волокон вдоль образующей поверхности контакта между фланцем и СОК повышает прочностные характеристики (силу сопротивления перерезывающей силе) заднего закладного фланца в этом сечении, а выполнение его в виде единой детали с соплом увеличивает сопротивление изгибающему моменту.In the process of burning fuel, internal pressure is created in the combustion chamber. At the same time, the force created by internal pressure and transmitted to the back bottom of the RNS in the area S ₁ -F _cr , acts on the back embedded element, and is perceived by it in the area S ₁ -S _to . As a result of this, a cutting force and a bending moment arise in the root (most loaded) section of the embedded element, which tend to open the joint. The location of the power fibers along the generatrix of the contact surface between the flange and the RNS increases the strength characteristics (resistance to shear force) of the back embedded flange in this section, and its execution in the form of a single part with the nozzle increases the resistance to bending moment.

Выполнение заднего закладного фланца в виде единой детали с соплом из УУКМ таким образом, что силовые волокна КМ направлены вдоль поверхности контакта ее с СОК, позволяет повысить надежность соединения сопла с задним днищем двигателя, а также снизить конструктивную сложность, трудоемкость изготовления, уменьшить число деталей, снизить массу стыковочного узла.The implementation of the back embedded flange in the form of a single part with a nozzle from UUKM in such a way that the KM power fibers are directed along its contact surface with the RNS, improves the reliability of the connection of the nozzle with the rear bottom of the engine, as well as reduces the structural complexity, the complexity of manufacturing, reduce the number of parts, reduce the weight of the docking station.

Claims

A solid fuel rocket engine comprising a body wound on a mandrel, embedded flanges made of composite material and a nozzle, characterized in that the rear embedded flange is made as a single part with a nozzle made of composite material (KM), and the part is made so that the power KM fibers are directed along the surface of its contact with the power shell of the body (SOK).