Патент на изобретение №2391547

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при испытании ракетных двигателей внутренним давлением. Устройство для испытаний ракетного двигателя включает корпус двигателя и расположенные на его днище шток с проушиной и сопловые горловины. Шток установлен соосно корпусу, а сопловые горловины расположены симметрично относительно штока. В сопловые горловины с возможностью осевого перемещения установлены заглушки. В проушине штока шарнирно установлено коромысло, а на заглушках размещены тяги, связанные с последним. Изобретение позволяет при испытании более точно имитировать напряженно-деформированное состояние конструкции двигателя, возникающее во время его работы. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для испытаний ракетных двигателей, а более конкретно, к устройствам для испытаний твердотопливных двигателей мягкой посадки, устанавливаемых в парашютной стропе между парашютом и спускаемым аппаратом, и может быть использовано при испытании этих двигателей внутренним давлением.

Применяют главным образом две схемы посадки спускаемых на парашюте аппаратов, в которых используются двигатели мягкой посадки: тянущая и толкающая («Создание перспективных ракетных двигателей твердого топлива», Москва, издательство МАИ, 2004 год, стр.69-70).

В первом случае двигатели устанавливаются в парашютной стропе между парашютом и спускаемым аппаратом, во втором – на днище спускаемого аппарата.

Двигатели, применяемые в той или иной схеме посадки, имеют свои конструктивные особенности и воспринимают во время срабатывания специфические для каждой схемы нагрузки.

Двигатели мягкой посадки, устанавливаемые в парашютной стропе между парашютом и спускаемым аппаратом, состоят из корпуса, днища с соосно установленным штоком с проушиной и симметрично расположенными относительного него сопловыми горловинами (И.Х.Фахрутдинов, А.В.Котельников. Конструкция и проектирование ракетных двигателей твердого топлива. М.: Машиностроение, 1987, стр.139). При этом в сравнении с корпусом сопловые отверстия имеют значительные размеры, что обусловлено необходимостью обеспечить большой расход пороховых газов за короткое время работы двигателя – 0,1÷0,2 сек.

Корпус такого двигателя во время работы воспринимает две основные нагрузки: распределенную нагрузку Р_к от давления пороховых газов в камере сгорания и растягивающее усилие R, приложенное к стыковочной со спускаемым аппаратом проушине (фиг.1).

Работоспособность двигателя под воздействием нагрузок подтверждается испытаниями внутренним давлением.

Известны конструкции емкостей (патент RU 2327077, МПК F17C 1/00, 2006) для испытаний внутренним давлением, имеющие горловины. Одна из заглушек имеет предохранительное устройство, которое вскрывается при давлении, превышающем нормируемую величину.

Такая конструкция емкости не предусматривает разрушение корпуса.

Это можно отнести к недостаткам конструкции, т.к. не определяется фактическое давление разрушения, позволяющее наиболее точно определить величину запаса прочности и надежность конструкции.

Известно также техническое решение (патент RU 2195642 С1, МПК G01N 3/00, 2002), по которому для испытаний на прочность и устойчивость оболочечных конструкций при нагружении их внутренним давлением и изгибающим моментом используется громоздкая система с применением замкнутого силового каркаса (прототип).

В качестве существенного недостатка прототипа следует отметить невозможность испытания оболочечных конструкций с одним стыковочным узлом, выполненным в виде соосно установленного штока с проушиной, с воспроизведением растягивающего усилия R.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение информативности данных, получаемых при проведении испытаний двигателя путем приближения условий нагружения к реальным.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для испытаний ракетного двигателя, включающем корпус двигателя с днищем, на днище расположены шток с проушиной, установленный соосно корпусу, и симметрично расположенные относительно штока сопловые горловины с установленными в них с возможностью осевого перемещения заглушками, в проушине штока шарнирно установлено коромысло, а на заглушках размещены тяги, связанные с последним.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:

на фиг.1 – схема действующих нагрузок при работе двигателя мягкой посадки;

на фиг.2 – устройство для испытаний ракетного двигателя внутренним давлением.

Устройство содержит корпус 1, соосно с которым на днище 2 расположен шток 3. На днище 2 симметрично относительно штока 3 расположены сопловые горловины 4 с герметично установленными заглушками 5. В проушине 6 штока 3 шарнирно закреплено коромысло 7. Коромысло 7 через тяги 8 связано с заглушками 5.

Устройство работает следующим образом.

При испытаниях в корпусе двигателя создают давление, которое в соответствии с принятыми нормами прочности составляет 1,2÷1,4 максимального рабочего давления Р_к. Тогда каждая заглушка будет воспринимать усилие 1,2÷1,4 Р_к·S_з, где S_з – площадь заглушки.

Если площадь заглушки S_з соответствует площади критического сечения сопла S_кр, то величина 1,2÷1,4 Р_к·S_з будет с небольшими допущениями соответствовать тяге двигателя.

Используя известные зависимости, тягу двигателя мягкой посадки R можно записать

R=Р_к·S_кр+0,2R,

где 0,2R – дополнительная составляющая тяги, создаваемая сверхзвуковой частью сопла.

Таким образом, заглушки 5, установленные с возможностью осевого перемещения, воспринимают «тягу двигателя», локально разгружая днище 2 (в месте расположения заглушек) от распределенной нагрузки Р_к, и передают ее через тяги 8 и коромысло 7 на шток 3, создавая растягивающее усилие R (фиг.1).

Предложенное устройство для испытаний двигателя мягкой посадки обеспечивает одновременное действие на его корпус внутреннего давления Р_к и растягивающего усилия R, что при «холодных» испытаниях позволяет достаточно реально имитировать напряженно-деформированное состояние конструкции двигателя во время его работы.

Формула изобретения

Устройство для испытаний ракетного двигателя, включающее корпус двигателя с днищем, отличающееся тем, что на днище расположены шток с проушиной, установленный соосно корпусу, и симметрично расположенные относительно штока сопловые горловины с установленными в них с возможностью осевого перемещения заглушками, причем в проушине штока шарнирно установлено коромысло, а на заглушках размещены тяги, связанные с последним.

РИСУНКИ