RU2555092C1 - Узел качания камеры жидкостного ракетного двигателя (жрд) - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к узлам качания камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) и может быть использовано для установки геометрической оси камеры, качающейся в одной плоскости, в заданном положении, с высокой точностью. В узле качания между внутренней обоймой подшипника и цапфой установлена дополнительная резьбовая втулка с буртом для упора подшипника, контактирующая с ответной резьбой цапфы, в траверсах, в местах установки болтов, выполнены отверстия в виде овальных пазов, между основаниями рамы и траверсами установлены регулировочные прокладки из стального листа, между траверсами и головками болтов установлены двойные опорные стальные шайбы увеличенной толщины с отверстиями под болты, между резьбовой втулкой и цапфой установлен штифт. Изобретение обеспечивает высокую точность установки геометрической оси и оси качания камеры на двигателе относительно общей оси двигателя и его привалочной плоскости, повышение надежности крепления траверс к основаниям рамы и исключение проворота резьбовой втулки относительно цапфы. 2 з.п. ф-лы, 11 ил.

Description

Изобретение относится к области ракетостроения, в частности к узлам качания камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя (ЖРД), и может быть использовано для установки геометрической оси камеры, качающейся в одной плоскости, в заданном положении, с высокой точностью.

Предлагаемая конструкция устройства относится к механическим средствам, обеспечивающим необходимую фиксацию элементов передачи тяги и крепления камеры: цапф, траверс к раме двигателя.

Известен узел качания камеры жидкостного ракетного двигателя с дожиганием по патенту РФ на изобретение №2159352, включающий камеру, установленную на карданном подвесе, и сильфонный узел, в котором дополнительно введены два опорных кольца, одно из которых предназначено для герметичного соединения с газоводом, а второе - с камерой сгорания, сильфонный узел содержит сильфон в виде гофрированной оболочки, установленной соосно между упомянутыми опорными кольцами. Во впадинах наружных гофр упомянутого сильфона установлены защитные силовые кольца, сильфон расположен внутри карданного кольца, которое через шарниры соединено силовыми кронштейнами с упомянутыми опорными кольцами (МПК F02K 9/66, 21.01.1999 г.).

К недостаткам известного технического решения следует отнести необходимость изготовления деталей и сборочных единиц, участвующих в обеспечении расположения геометрической оси камеры и осей качания шарнирных узлов, с высокой точностью, т.к. элементы регулировки и настройки, компенсирующие погрешности изготовления и сборки, в данном устройстве отсутствуют.

Известен узел качания камер 1 двигателя 2 блока третьей ступени ракеты-носителя «Союз-2» (рабочие чертежи 14Д23.-00.000СБ, 11Д451М.76-03.000СБ разработки ОАО КБХА г. Воронеж - прототип, фиг.1), содержащий закрепленные при помощи болтов 3, 4 к раме 5 траверсы 6, 7 с установленными в них подшипниками 8, цапфы 9, 10 камеры 1, смонтированные в подшипниках 8, на одной из которых при помощи резьбовой втулки 11 жестко закреплен и зафиксирован стопорной шайбой 12 один подшипник 8, а на другой установлен другой подшипник 8, способный свободно перемещаться вдоль цапфы 10 камеры 1, фланцы 13, 14 блоков гибких трубопроводов 15, 16, поджимающие подшипники 8 в траверсах 6, 7 и закрепленные на шпильках 17 траверс 6, 7 гайками 18, уплотнительные фторопластовые кольца 19, 20, 21, 22.

Так же, как и в узле качания камеры - аналоге, в узле качания - прототипе отсутствуют специальные конструктивные регулировочные элементы, обеспечивающие установку геометрической оси и оси качания камер в заданном положении, поэтому основным недостатком устройства-прототипа является сложность и трудоемкость выполнения требований технического задания на двигатель по установке указанных осей камеры с заданной точностью смещения (±1 мм). Для выполнения этих требований размеры рамы, траверс и камеры, определяющие расположение вышеупомянутых осей камеры, должны составлять десятые доли миллиметра, что требует применения высокотехнологичных станков и оснастки. Но даже с их применением возможны отступления от заданных технических требований.

Задачей предложенного технического решения является обеспечение высокой точности установки геометрической оси и оси качания камеры на двигателе относительно общей оси двигателя и его привалочной плоскости, повышение надежности крепления траверс к основаниям рамы и исключение проворота резьбовой втулки относительно цапфы.

Поставленная задача достигается тем, что в узле качания между внутренней обоймой подшипника и цапфой установлена дополнительная резьбовая втулка с буртом для упора подшипника, контактирующая с ответной резьбой цапфы, в местах установки болтов в траверсах отверстия выполнены в виде овальных пазов, между основаниями рамы и траверсами установлены регулировочные прокладки из стального листа, между траверсами и головками болтов установлены двойные опорные стальные шайбы увеличенной толщины с отверстиями под болты, между резьбовой втулкой и цапфой установлен штифт.

На фиг. 1 представлены: главный и вид сверху на двигатель, где:

1 - камера;

2 - двигатель;

3 - рама;

«Π» - привалочная плоскость двигателя.

На фиг. 2 приведен вид на отдельный блок камеры, качающейся в одной плоскости, где:

4, 5 - траверсы;

«О» - центр координат Χ, Y, Ζ;

6 - ось качания;

7 - геометрическая ось камеры.

На фиг. 3 показано сечение Α-A по оси качания 6, где:

8 - подшипники;

9, 10 - цапфы;

11 - резьбовая втулка;

12 - стопорная шайба;

13, 14 - фланцы;

15, 16 - блоки гибких трубопроводов;

17 - шпильки;

18 - гайки;

19, 20, 21, 22 - уплотнительные фторопластовые кольца.

На фиг. 4 показано крепление узла качания к раме 3 двигателя 2, где:

23, 24 - болты.

На фиг. 5 приведено изображение траверс 4, 5.

На фиг. 6 представлены виды на крепление траверс 4, 5 к раме 3 при помощи болтов 23, 24, где:

25, 26 - регулировочные прокладки;

27, 28 - площадки;

29, 30 - двойные опорные шайбы;

31 - пломба;

32 - контровочная проволока.

На фиг. 7 изображены траверсы 4, 5, где:

33, 34 - овальные пазы.

На фиг. 8 представлено сечение предлагаемого узла качания камеры, где:

35 - дополнительная резьбовая втулка;

36 - штифт;

37 - бурт;

38 - внутренняя обойма подшипника;

39 - ответная резьба цапфы.

На фиг. 9 изображена дополнительная резьбовая втулка 35, где:

M1, М2 - резьбы;

40 - пазы под ключ.

На фиг. 10 приведены эскизы регулировочных прокладок 25, 26, где:

h - толщина регулировочных прокладок.

На фиг. 11 приведены эскизы двойных опорных шайб 29, 30, где:

D - отверстие для болта.

Узел качания камеры 1 (см. фиг. 8) жидкостного ракетного двигателя 2 содержит закрепленные при помощи болтов 23, 24 на раме 3 траверсы 4, 5 (см. фиг. 6) с установленными в них подшипниками 8, цапфы 9, 10 камеры 1, смонтированные в подшипниках 8, на одной из которых (поз. 9) при помощи резьбовой втулки 11 жестко закреплен и зафиксирован стопорной шайбой 12 подшипник 8, а на другой цапфе (поз. 10) установлен подшипник 8, способный свободно перемещаться вдоль цапфы 10 камеры 1, фланцы 13, 14 блоков гибких трубопроводов 15, 16 (БГТ), поджимающие подшипники 8 в траверсах 4, 5 и закрепленные на шпильках 17 траверс гайками 18, уплотнительные фторопластовые кольца 19-22, герметизирующие полости подшипников 8 от вытекания смазки.

Между внутренней обоймой 38 подшипника 8 и цапфой 9 камеры 1 установлена дополнительная резьбовая втулка 35 с буртом 37 для упора подшипника, контактирующая с ответной резьбой 39 цапфы 9. Дополнительная втулка 35 способна перемещаться по резьбе цапфы 9 камеры 1 вдоль оси качания 6.

В местах установки болтов 23, 24 в траверсах 4, 5 (см. фиг. 6) отверстия выполнены в виде овальных пазов 33, 34 (см. фиг. 7). Между основаниями рамы 3 и траверсами 4, 5 установлены регулировочные прокладки 25, 26, изготовленные из стального листа (см. фиг. 6, 10).

В траверсах 4, 5 (фиг. 6) выполнены площадки 27, 28, в которые между траверсами 4, 5 и головками болтов 23, 24 установлены двойные опорные шайбы 29, 30 увеличенной толщины (до 3 мм). Между резьбовой втулкой 35 и цапфой 9 установлен штифт 36.

Узел качания камеры обеспечивает качание камеры в одной плоскости, так как на четырехкамерном двигателе управление вектором тяги осуществляется двумя парными камерами в плоскостях I-III, II-IV, то к расположению геометрических осей 7 камер 1 предъявляются высокие требования (см. фиг.2): смещение центра «О» координат y, z не должно превышать ±1 мм, а угловое отклонение геометрической оси камеры относительно своего номинального положения с центром поворота «О» не должно превышать 15′. Отклонение геометрических осей камер от заданного положения вызывает усложнения в системе управления и потери суммарного вектора тяги. Для высокоточной установки геометрической оси камеры выставляются в стапеле при отсутствии болтов 23, 24 крепления траверс 4, 5 к раме 3 (см. фиг.6). Затем производится определение смещений центра «О» относительно оси z и центра «O» (см. фиг. 1, 2) относительно привалочной плоскости «П» рамы 3 двигателя 1 (координата x). В зазор между основаниями рамы 3 и траверсами 4, 5 устанавливаются регулировочные прокладки 25, 26 суммарной толщиной, равной смещению центра «О» относительно привалочной плоскости «П» рамы двигателя.

Вращением дополнительной резьбовой втулки 35 (вместе с внутренней обоймой 38 подшипника 8) добиваются возможности установки болтов 23, 24 в овальные пазы 33, 34 траверс 4, 5 и резьбовые отверстия в основаниях рамы 3.

Отклонение центра «О» вдоль оси y компенсируется наличием овальных пазов в траверсах 4, 5 и регулировочных прокладках 25, 26. После установки геометрических осей 7 камер 1 в нулевое положение производится установка двойных опорных шайб 29, 30 и затяжка болтов 23, 24 с их контровкой проволокой 32 и установкой пломб 31 (см. фиг. 6). Фиксация дополнительной резьбовой втулки 35 от проворота относительно цапфы 9 достигается установкой штифта 36 в просверленное в сопрягаемое по резьбе их соединение и поджатием его стопорной шайбой 12.

Так как выполнение овальных пазов 33, 34 несколько уменьшает опорную площадь головок болтов 23, 24 на них в траверсах 4, 5, установка утолщенных двойных опорных шайб 29, 30, в которых выполнены круглые отверстия под болты, восполняет этот недостаток опорной площади под головки болтов и, более того, самоустанавливаясь вместе с болтами, двойные опорные шайбы создают надежный прижим траверс к основаниям рамы.

Таким образом, предложенное техническое решение позволит повысить:

1. Точность установки геометрической оси камеры вдоль оси ее поворота (ось z), вдоль траверс (ось y) и оси поворота камеры относительно привалочной плоскости «П» рамы двигателя (ось x);

2. Надежность крепления траверс к основаниям рамы;

3. Надежность соединения резьбовой втулки с цапфой камеры, исключения их проворота относительно друг друга;

4. Точность расположения суммарного вектора тяги четырехкамерного двигателя.

Кроме того, улучшаются условия управления ракетой.

Claims (3)

1. Узел качания камеры жидкостного ракетного двигателя (ЖРД), содержащий закрепленные при помощи болтов на раме траверсы с установленными в них подшипниками, цапфы камеры, смонтированные в подшипниках, на одной из которых при помощи резьбовой втулки жестко закреплен и зафиксирован стопорный шайбой подшипник, а на другой установлен подшипник, способный свободно перемещаться вдоль цапфы камеры, фланцы блоков гибких трубопроводов, поджимающие подшипники в траверсах и закрепленные на шпильках траверс гайками, уплотнительные фторопластовые кольца, герметизирующие полости подшипников от вытекания смазки, отличающийся тем, что в нем между внутренней обоймой подшипника и цапфой установлена дополнительная резьбовая втулка с буртом для упора подшипника и пазами под ключ, контактирующая с ответной резьбой цапфы, в местах установки болтов в траверсах отверстия выполнены в виде овальных пазов, а между основаниями рамы и траверсами установлены регулировочные прокладки из стального листа.

2. Узел качания камеры ЖРД по п. 1, отличающийся тем, что в нем в траверсах выполнены площадки, в которые между траверсами и головками болтов установлены двойные опорные стальные шайбы увеличенной толщины с отверстиями под болты.

3. Узел качания камеры ЖРД по п. 1, отличающийся тем, что между резьбовой втулкой и цапфой установлен штифт.

Images