RU2538002C1

RU2538002C1 - Method of fabrication of thermal-protective coating of rocket motor body

Info

Publication number: RU2538002C1
Application number: RU2013150384/06A
Authority: RU
Inventors: Борис Анатольевич Нестеров; Людмила Анатольевна Пономарева; Марина Ефимовна Волк
Original assignee: Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра"
Priority date: 2013-11-12
Filing date: 2013-11-12
Publication date: 2015-01-10

Abstract

FIELD: motors and pumps.

SUBSTANCE: during fabrication of thermal-protective coating of the rocket motor body with the extended cylindrical part and with insert elements on the internal surface of the insert element of the body the coating from unvulcanised rubber is applied. The insert element is mounted on the rigid mandrel, the layers of unvulcanised rubber for forming the main massive of thermal-protective coating are applied, with further curing. Coating of insert element is vulcanised first in the separate fixture. After mounting of insert element in the rigid mandrel the layers of unvulcanised rubber are distributed edge-to-edge with layers of vulcanised coating of the insert element. During application of finishing layer of unvulcanised rubber the external surface of the insert element is covered, then the common vulcanisation is performed.

EFFECT: invention allows to improve the quality of fabrication of thermal-protective coating of the rocket motor body.

6 dwg

Description

Изобретение относится к технологии изготовления внутреннего теплозащитного покрытия (ТЗП) корпусов ракетных двигателей (РД), например, на твердом топливе (РДТТ).The invention relates to a technology for manufacturing an internal heat-shielding coating (TZP) of rocket engine cases (RD), for example, on solid fuel (RDTT).

В современном машиностроении при изготовлении внутреннего ТЗП корпуса РД нанесенный на жесткую оправку многослойный пакет композиционных материалов (КМ), состоящий из отдельных заготовок, вулканизуют в гидроклавной камере или печи.In modern engineering, in the manufacture of an internal TZP of a taxiway case, a multilayer composite materials package (KM), consisting of individual blanks, deposited on a rigid mandrel, is vulcanized in a hydroclav chamber or furnace.

Известен способ изготовления многослойных конструкций с закладными элементами в виде манжет, воротников, компенсаторов и т.д. с последующим одновременным формованием в гидроклаве (см. И.М. Буланов и В.В. Воробей. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов. - М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998 г., с.434-438) - является ближайшим аналогом.A known method of manufacturing multilayer structures with embedded elements in the form of cuffs, collars, compensators, etc. followed by simultaneous molding in a hydroclave (see I.M. Bulanov and V.V. Vorobey. Technology of rocket and aerospace structures from composite materials. - M.: Publishing House of MSTU named after NE Bauman, 1998, p. 434-438) - is the closest analogue.

Однако применение указанного способа для изготовления внутреннего ТЗП корпуса из КМ с утолщенной сферической частью, длинной цилиндрической частью и металлическими закладными элементами кольцевой формы типа шпангоута не приемлемо из-за невозможности установки шпангоута с нанесенной невулканизованной резиной на форму по причине избыточных исходных толщин и отсутствия жесткости невулканизованной резины, наличия обратной конусности наружной поверхности между толстостенной сферической частью и зоной установки шпангоута, а также невозможности обеспечить необходимое давление в зоне шпангоута (с внутренней стороны) при вулканизации ТЗП, что приведет к отсутствию сплошности и расслоениям на клеевой границе «шпангоут-ТЗП».However, the application of this method for the manufacture of an internal TZP case from KM with a thickened spherical part, a long cylindrical part and metal embedded elements of a ring shape such as a frame is not acceptable due to the impossibility of installing the frame with unvulcanized rubber on the mold due to excessive initial thicknesses and the absence of rigidity of the unvulcanized rubber, the presence of the reverse taper of the outer surface between the thick-walled spherical part and the installation area of the frame, as well as zmozhnosti provide the necessary pressure in the zone of the frame (inner side) at vulcanization TZP, resulting in a lack of continuity and fiber bundles to the adhesive border "frame-TZP."

Способы приклеивания шпангоута поверх вулканизованного ТЗП, установленного на оправку для намотки корпуса из КМ, либо заформовки невулканизованной резиной стыков между шпангоутом и утолщенной сферической частью ТЗП после установки на оправку сопряжены со значительными техническими сложностями при конструировании оправки для намотки, связанными с необходимостью создания давления на невулканизованную резину при намотке и полимеризации силовой оболочки корпуса, необходимого для монолитности материалов и клеевых границ.Methods of gluing a frame over a vulcanized TPP installed on a mandrel for winding a body made of KM, or forming the joints between the frame and the thickened spherical part of the TPZ with an unvulcanized rubber after installation on the mandrel are associated with significant technical difficulties in the design of the winding mandrel due to the need to create pressure on the winding rubber during winding and polymerization of the power shell of the casing, necessary for the solidity of materials and adhesive borders.

Указанные недостатки приводят к снижению качества изготовления внутреннего ТЗП.These shortcomings lead to a decrease in the quality of manufacturing of internal technical specifications.

Технической задачей данного изобретения является повышение качества изготовления внутреннего ТЗП для корпусов РД с удлиненной цилиндрической частью и металлическими закладными элементами кольцевой формы.The technical task of this invention is to improve the quality of manufacturing of internal TZP for taxiway housings with an elongated cylindrical part and metal embedded elements of a ring shape.

Технический результат достигается тем, что при осуществлении способа изготовления теплозащитного покрытия корпуса ракетного двигателя, преимущественно с удлиненной цилиндрической частью и с закладными элементами, включающего нанесение на внутреннюю поверхность закладного элемента корпуса покрытия из невулканизованной резины, установку закладного элемента на жесткую оправку и нанесение на нее слоев невулканизованной резины для формирования основного массива ТЗП с последующей вулканизацией, покрытие закладного элемента предварительно вулканизуют в отдельном приспособлении, после установки закладного элемента на жесткую оправку слои невулканизованной резины выкладывают встык со слоями вулканизованного покрытия закладного элемента, при этом при выкладке завершающего слоя невулканизованной резины перекрывают наружную поверхность закладного элемента, после чего проводят совместную вулканизацию.The technical result is achieved by the fact that in the implementation of a method of manufacturing a heat-resistant coating of a rocket engine housing, mainly with an elongated cylindrical part and with embedded elements, including applying on the inner surface of the embedded element of the housing of the coating of unvulcanized rubber, installing the embedded element on a rigid mandrel and applying layers on it unvulcanized rubber for the formation of the main array of TZP with subsequent vulcanization, the coating of the embedded element will precede they are fully vulcanized in a separate device, after installing the embedded element on a rigid mandrel, the layers of unvulcanized rubber are laid end-to-end with the layers of vulcanized coating of the embedded element, while laying the final layer of unvulcanized rubber overlaps the outer surface of the embedded element, after which joint vulcanization is performed.

Предварительное обрезинивание и вулканизация резины шпангоута позволяет увеличить внутренний диаметр шпангоута с покрытием, это исключает возможность повреждения невулканизованного покрытия при установке шпангоута на форму.Pre-rubberization and vulcanization of the rubber of the frame allows you to increase the inner diameter of the frame with the coating, this eliminates the possibility of damage to the unvulcanized coating when installing the frame on the form.

На фиг.1 показана конструкция корпуса РД.Figure 1 shows the design of the taxiway housing.

На фиг.2 показан выносной элемент А фигуры 1.Figure 2 shows the remote element A of figure 1.

На фиг.3 показан обрезиненный шпангоут в первом приспособлении для вулканизации.Figure 3 shows the rubberized frame in the first device for vulcanization.

На фиг.4 показан выносной элемент Б фигуры 3.Figure 4 shows the remote element B of figure 3.

На фиг.5 показано второе приспособление для вулканизации с выложенным на жесткую оправку ТЗП.Figure 5 shows a second vulcanization device with a TPZ laid out on a rigid mandrel.

На фиг.6 показан выносной элемент В фигуры 5.Figure 6 shows the remote element In figure 5.

Конструкция корпуса РД включает металлическое днище 1, соединенное с закладным элементом (шпангоутом) 2, силовую оболочку 3 из КМ с внутренним ТЗП 4.The design of the taxiway housing includes a metal bottom 1 connected to the embedded element (frame) 2, the power shell 3 of KM with internal TZP 4.

Способ изготовления ТЗП днищ корпусов из КМ с удлиненной цилиндрической частью заключается в следующем.A method of manufacturing a TZP of the bottoms of cases from KM with an elongated cylindrical part is as follows.

На шпангоут 2 наносят необходимое количество слоев невулканизованной резины с учетом ее усадки, устанавливают обрезиненный шпангоут 2 в приспособление 5 для вулканизации (фиг.3), устанавливают обжимную оболочку 6 и крышку 7. Подают рабочую жидкость через штуцер 8 в полость между обжимной оболочкой 6 и крышкой 7 приспособления 5 и вулканизуют резину шпангоута 2.The required number of layers of unvulcanized rubber is applied to the frame 2, taking into account its shrinkage, the rubberized frame 2 is installed in the vulcanization device 5 (FIG. 3), the crimp shell 6 and the cover 7 are installed. The working fluid is fed through the nozzle 8 into the cavity between the crimp shell 6 and cover 7 of the device 5 and vulcanize the rubber of the frame 2.

Устанавливают шпангоут 2 после вулканизации резин на подготовленную жесткую оправку 9 (фиг.5). Выкладывают основной массив ТЗП 4 (наносят слои невулканизованной резины встык к вулканизованному покрытию шпангоута 2, последний слой наносят с перекрытием шпангоута). Далее устанавливают обжимную оболочку 10 и крышку 11 приспособления 12 для вулканизации. В полость между обжимной оболочкой 10 и крышкой 11 приспособления 12 для вулканизации подают рабочую жидкость и сборочную единицу вулканизуют в печи, оборудованной гидросистемой.Set the frame 2 after vulcanization of the rubber on the prepared rigid mandrel 9 (figure 5). Spread the main array of TZP 4 (apply layers of unvulcanized rubber end-to-end to the vulcanized coating of the frame 2, the last layer is applied with the overlap of the frame). Then install the crimp shell 10 and the cover 11 of the device 12 for vulcanization. The working fluid is fed into the cavity between the crimp shell 10 and the cover 11 of the vulcanization device 12, and the assembly unit is vulcanized in a furnace equipped with a hydraulic system.

Затем на сборочную единицу наматывают силовую оболочку 3 из КМ.Then, a power shell 3 of KM is wound on the assembly unit.

Практическое применение изобретения подтвердило высокую технологичность предлагаемого способа изготовления внутреннего ТЗП для корпусов РД с удлиненной цилиндрической частью, утолщенной сферической частью и металлическими закладными элементами кольцевой формы.The practical application of the invention has confirmed the high adaptability of the proposed method of manufacturing an internal TZP for taxiway housings with an elongated cylindrical part, a thickened spherical part and metal embedded elements of a ring shape.

Claims

A method of manufacturing a heat-resistant coating of a rocket engine case, mainly with an elongated cylindrical part and with embedded elements, comprising applying a coating of unvulcanized rubber to the inner surface of the embedded element of the housing body, installing the embedded element on a rigid mandrel and applying layers of unvulcanized rubber on it to form the main array of thermal protection coating followed by vulcanization, characterized in that the coating of the embedded element is pre-vulcanized in a separate fixture, after installing the embedded element on a rigid mandrel, unvulcanized rubber layers are laid end-to-end with the vulcanized coating layers of the embedded element, while laying the final layer of unvulcanized rubber overlaps the outer surface of the embedded element, and then conduct joint vulcanization.