RU2580231C1

RU2580231C1 - Rocket engine nozzle plug

Info

Publication number: RU2580231C1
Application number: RU2015108561/06A
Authority: RU
Inventors: Денис Сергеевич Стерлягов; Владимир Александрович Залазаев; Денис Александрович Казаков; Елена Алексеевна Рыжкова
Original assignee: Публичное акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра"
Priority date: 2015-03-11
Filing date: 2015-03-11
Publication date: 2016-04-10

Abstract

FIELD: rocketry.

SUBSTANCE: invention relates to rocketry and can be used in development of plugs nozzles of small-size rocket engines, where it is necessary to realise a high level of operation pressure of the plug. Rocket engine nozzle plug is composed of female outlet nozzle of a hollow cylinder with blind bottom, fixed on the outer surface of the nozzle shear pins. On the inner wall of hollow cylinder is an annular groove and on its end surface there are radial slots, providing the possibility of entering previously installed on the nozzle of shear pins in annular groove. Hollow cylinder is fixed on the nozzle shifted relative to cutouts of position of shear pins with the help of installed in axial plane of thrust and lock screws. On inner surface of hollow cylinder on the side of the dead bottom there is a ring seal.

EFFECT: invention provides high design pressure of actuation.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при разработке заглушек сопел малогабаритных ракетных двигателей, где необходимо реализовать высокий уровень давления срабатывания заглушки.The invention relates to rocket technology and can be used in the development of plugs for nozzles of small-sized rocket engines, where it is necessary to realize a high level of response pressure of the plug.

Известна конструкция сопла ракетного двигателя, в котором установлена защитная заглушка, выполненная в виде цилиндрического стакана с утонением и закрепленная на наружной поверхности сопла посредством клеевого шва (см. патент РФ на изобретение №2389896).A known design of a nozzle of a rocket engine in which a protective plug is installed, made in the form of a cylindrical glass with thinning and fixed on the outer surface of the nozzle by means of an adhesive joint (see RF patent for invention No. 2389896).

Недостатком этой конструкции является наличие герметизирующей дополнительной заглушки и невозможность реализации высокого давления срабатывания (~ 40 кгс/см²).The disadvantage of this design is the presence of a sealing additional plug and the inability to implement a high response pressure (~ 40 kgf / cm ² ).

Известно сопло ракетного двигателя, изготовленное из металла и содержащее защитную заглушку, установленную на срезе сопла, выполненную в виде цилиндрического стакана с утонением и закрепленную на внешней стороне сопла при помощи резьбового соединения (принято за прототип, см. патент на изобретение DE 1113612 А).It is known that a nozzle of a rocket engine made of metal and containing a protective plug mounted on a nozzle exit, made in the form of a cylindrical glass with thinning and mounted on the outside of the nozzle using a threaded connection (adopted as a prototype, see patent for invention DE 1113612 A).

Недостатками данной конструкции являются большая масса элементов заглушки, остающихся на сопле после срабатывания, недостаточная равномерность срезания заглушки по кольцевому утонению и сложность в отработке, отсутствие уплотнения между корпусом заглушки и соплом.The disadvantages of this design are the large mass of plug elements remaining on the nozzle after operation, insufficient uniformity of cutting the plug by ring thinning and difficulty in working out, lack of sealing between the plug body and the nozzle.

Технической задачей данного изобретения является создание конструкции заглушки сопла малогабаритного ракетного двигателя рассчитанной на высокое давление срабатывания (~ 40 кгс/см²).An object of the present invention is to provide a design for a plug of a small-sized rocket engine nozzle designed for high response pressure (~ 40 kgf / cm ² ).

Технический результат достигается тем, что в заглушке сопла ракетного двигателя, выполненной в виде охватывающего выходную часть сопла полого цилиндра с глухим дном, закрепленного на наружной поверхности сопла срезаемыми штифтами, на внутренней стенке полого цилиндра выполнена кольцевая проточка, а на его торцовой поверхности выполнены радиальные прорези, обеспечивающие возможность захода предварительно установленных на сопле срезаемых штифтов в кольцевую проточку. При этом полый цилиндр фиксируется на сопле в смещенном относительно прорезей положении срезаемых штифтов при помощи установленных в осевой плоскости упорных и стопорных винтов, причем на внутренней поверхности полого цилиндра со стороны глухого дна размещено кольцевое уплотнение.The technical result is achieved by the fact that in the plug of the nozzle of the rocket engine, made in the form of a hollow cylinder with a blind bottom covering the nozzle outlet, mounted on the outer surface of the nozzle with cut pins, an annular groove is made on the inner wall of the hollow cylinder, and radial cuts are made on its end surface providing the possibility of entering pre-installed on the nozzle cut pins into the annular groove. In this case, the hollow cylinder is fixed on the nozzle in the displaced position of the cut pins relative to the slots with the help of stop and locking screws installed in the axial plane, and an annular seal is placed on the inner surface of the hollow cylinder from the side of the blind bottom.

Срезаемые штифты, выполненные, например, из алюминиевого сплава, обладают сопротивлением среза, обеспечивающим реализацию срабатывания заглушки при высоком давлении. Изменяя диаметр рабочей части срезаемых штифтов можно реализовать широкий диапазон давлений срабатывания заглушки, что совместно с разборной конструкцией заглушки упрощает отработку как самой заглушки, так и ракетного двигателя в целом.Cut pins, made, for example, of aluminum alloy, have a shear resistance, providing the implementation of the operation of the plug at high pressure. By varying the diameter of the working part of the cut pins, a wide range of plug response pressures can be realized, which together with a collapsible plug design simplifies the development of both the plug itself and the rocket engine as a whole.

Выполнение на внутренней стенке полого цилиндра кольцевой проточки, а на его торцовой поверхности - радиальных прорезей, обеспечивающих возможность захода срезаемых штифтов в кольцевую проточку, позволяет технологически просто и удобного закрепить корпус цилиндра на сопле, при этом разместить крепление (срезаемые штифты) на достаточном расстоянии от среза сопла для предотвращения ослабления сечения сопла, что позволяет заглушке и соплу выдерживать рассчитанное высокое давление (~ 40 кгс/см²) без незапланированных разрушений, и обеспечить плановое (при достижении в процессе работы расчетного давления) срабатывание заглушки.The execution on the inner wall of the hollow cylinder of an annular groove, and on its end surface of radial slots, providing the possibility of entry of the cut pins into the annular groove, makes it possible to fix the cylinder body on the nozzle technologically simply and conveniently, while mounting the mount (cut pins) at a sufficient distance from outlet of the nozzle to prevent loosening of the nozzle section, which allows the nozzle plug and calculated withstand high pressures (~ 40 kgf / cm ²⁾ without unintended destruction, and to provide It is scheduled (at achievement during the design pressure works) triggering a stub.

Фиксация полого цилиндра на сопле в смещенном относительно прорезей положении срезаемых штифтов при помощи установленных в осевой плоскости упорных и стопорных винтов позволяет обеспечить жесткость крепления и невыпадение штифтов из своих посадочных мест в процессе эксплуатации до запуска ракетного двигателя.Fixing the hollow cylinder on the nozzle in the position of the cut pins displaced relative to the slots using the axial and stop screws installed in the axial plane ensures the rigidity of fastening and failure of the pins to fall out of their seats during operation before the rocket engine starts.

Размещение кольцевого уплотнения на внутренней поверхности полого цилиндра со стороны глухого дна позволяет обеспечить герметичность соединения сопла с заглушкой и предотвращает прорыв газов в момент запуска ракетного двигателя в зазор между полым цилиндром и соплом, что повышает надежность срабатывания заглушки.Placing an annular seal on the inner surface of the hollow cylinder from the side of the blind bottom allows for tight connections between the nozzle and the plug and prevents gas breakthrough when the rocket engine is launched into the gap between the hollow cylinder and the nozzle, which increases the reliability of operation of the plug.

На фиг. 1, 2 изображена конструкция предлагаемой заглушки.In FIG. 1, 2 shows the design of the proposed plugs.

На наружной цилиндрической поверхности сверхзвуковой части сопла 1 диаметрально противоположно друг другу расположены отверстия, в которые на герметике вставлены срезаемые штифты 2. Резиновое уплотнение 3, контактирующее с цилиндрической поверхностью сопла 1, вставлено в кольцевой паз, выполненный на внутренней поверхности полого цилиндра 4 со стороны глухого дна. В полом цилиндре 4 выполнена внутренняя кольцевая проточка с радиальными прорезями 5 для прохода штифтов 2, а также резьбовые отверстия под упорный 6 и стопорный 7 винты.On the outer cylindrical surface of the supersonic part of the nozzle 1 there are diametrically opposite to each other holes in which shear pins 2 are inserted on the sealant. A rubber seal 3 in contact with the cylindrical surface of the nozzle 1 is inserted into an annular groove made on the inner surface of the hollow cylinder 4 from the side of the blind bottom. In the hollow cylinder 4, an internal annular groove is made with radial slots 5 for the passage of the pins 2, as well as threaded holes for the stop 6 and lock 7 screws.

Сборка заглушки с соплом происходит следующим образом.The assembly of the plug with the nozzle is as follows.

Корпус цилиндра 4 с предварительно установленными резиновым уплотнением 3 и упорным винтом 6 надевают на наружную цилиндрическую поверхность сопла 1 таким образом, чтобы установленные на сопле 1 срезаемые штифты 2 вошли в радиальные прорези 5 на полом цилиндре 4. После совмещения штифтов 2 с прорезями 5 заглушку сдвигают до упора штифтов 2 в стенку кольцевой проточки в цилиндре 4 и поворачивают в сторону упорного винта 6 до соприкосновения с ним. Устанавливают стопорный винт 7, фиксирующий заглушку от проворота, на цилиндрической части сопла 1. После поворота и фиксации заглушки на сопле 1 срезаемые штифты 2 закрывают корпусом цилиндра 4 и тем самым защищают от выпадения из своих посадочных мест в процессе эксплуатации.The cylinder body 4 with a pre-installed rubber seal 3 and a thrust screw 6 is put on the outer cylindrical surface of the nozzle 1 so that the shear pins 2 mounted on the nozzle 1 enter the radial slots 5 on the hollow cylinder 4. After aligning the pins 2 with the slots 5, the plug is shifted until the pins 2 abut against the wall of the annular groove in the cylinder 4 and turn towards the thrust screw 6 until they come into contact with it. Set the locking screw 7, fixing the plug against rotation, on the cylindrical part of the nozzle 1. After turning and fixing the plug on the nozzle 1, the shear pins 2 are closed by the cylinder body 4 and thereby protect from falling out of their seats during operation.

Работает заглушка следующим образом.The stub works as follows.

После запуска ракетного двигателя продукты сгорания топлива воздействуют на дно полого цилиндра 4 и при достижении расчетного усилия происходит срезание штифтов 2 корпусом цилиндра 4 и срабатывание заглушки, то есть ее отделение от выходной части сопла.After starting the rocket engine, the combustion products of the fuel act on the bottom of the hollow cylinder 4 and when the calculated force is reached, the pins 2 are cut off by the cylinder body 4 and the plug is triggered, that is, it is separated from the nozzle exit.

Таким образом, предлагаемая заглушка обеспечивает высокий расчетный уровень давления срабатывания с малыми разбросами.Thus, the proposed plug provides a high calculated level of response pressure with small variations.

Claims

Rocket engine nozzle plug, made in the form of a hollow cylinder with a blind bottom covering the nozzle outlet, fixed on the outer surface of the nozzle with cut pins, characterized in that an annular groove is made on the inner wall of the hollow cylinder, and radial cuts are made on its end surface, making it possible the entry of the shear pins pre-installed on the nozzle into the annular groove, while the hollow cylinder is fixed to the nozzle in a position offset from the slots ezaemyh using pins mounted in the axial plane of thrust and locking screws, wherein the inner surface of the hollow cylinder from the bottom of the blind annular seal taken.