[go: up one dir, main page]

RU2647269C1 - Flange of the rotating nozzle of rocket engine body from composite materials - Google Patents

Flange of the rotating nozzle of rocket engine body from composite materials Download PDF

Info

Publication number
RU2647269C1
RU2647269C1 RU2017114446A RU2017114446A RU2647269C1 RU 2647269 C1 RU2647269 C1 RU 2647269C1 RU 2017114446 A RU2017114446 A RU 2017114446A RU 2017114446 A RU2017114446 A RU 2017114446A RU 2647269 C1 RU2647269 C1 RU 2647269C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
flange
engine
conical body
support belt
power support
Prior art date
Application number
RU2017114446A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав Викторович Мерзляков
Аркадий Витальевич Пашутов
Александр Федорович Разин
Александр Алексеевич Кульков
Николай Степанович Норкин
Андрей Михайлович Орлов
Алексей Дмитриевич Гнутов
Original Assignee
Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" (АО "ЦНИИСМ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" (АО "ЦНИИСМ") filed Critical Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" (АО "ЦНИИСМ")
Priority to RU2017114446A priority Critical patent/RU2647269C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2647269C1 publication Critical patent/RU2647269C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/80Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof characterised by thrust or thrust vector control
    • F02K9/84Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof characterised by thrust or thrust vector control using movable nozzles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/97Rocket nozzles

Landscapes

  • Toys (AREA)

Abstract

FIELD: rocketry.
SUBSTANCE: invention relates to rocket construction and can be used in design of rocket engine construction for various purposes. Flange of a rotary nozzle comprises a conical body with a recessed in the engine portion with a supporting surface on the elastic hinge under conditions of application on one side and a connecting frame for the frame of the rotary nozzle on the other, and also a power support belt between them, having connecting holes for connection to the engine flange, structurally separating the recessed portion of the conical body. Recessed portion of the conical body has an additional power shell, preferably made of unidirectional composite material. Power shell is directly installed on the recessed part of the conical body with an abutment on the power support belt and with a pinch on it and has, with the recessed portion of the conical body, a common support surface on the elastic hinge. Power support belt is made of a composite material with ribbing on the side opposite to the engine flange, with formation of niches for placing fastening or metal elements to it.
EFFECT: invention makes it possible to provide compactability and rigidity of the structure.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области ракетостроения и может быть использовано при создании конструкций ракетных двигателей различного назначения.The invention relates to the field of rocket science and can be used to create designs of rocket engines for various purposes.

Фланец является неподвижным несущим элементом в составе поворотного сопла с жестким закреплением на фланце двигателя, и во всех реализованных конструкциях выполнялся из металла (И.Х. Фахрутдинов, А.В. Котельников «Конструкция и проектирование ракетных двигателей твердого топлива». Москва. Машиностроение. 1987, с. 228-229).The flange is a fixed bearing element in the composition of the rotary nozzle with a rigid fastening on the engine flange, and in all realized structures it was made of metal (I.Kh. Fakhrutdinov, A.V. Kotelnikov "Design and design of solid fuel rocket engines. Moscow. Mechanical engineering. 1987, p. 228-229).

На фланце закрепляются все подвижные и неподвижные составные части поворотного сопла: каркас, корпус раструба, эластичный шарнир и его опора, жестко соединенная с корпусом раструба.All movable and fixed components of the rotary nozzle are fixed on the flange: frame, bell body, elastic hinge and its support rigidly connected to the bell body.

Из всего этого состава впервые из композиционных материалов была предложена и впоследствии экспериментально проверена с положительным результатом конструкция каркаса, пат. RU №2551467 С1 МПК F02K 9/84, а ранее конструкция корпуса раструба пат. RU №2539236 С1 МПК F02K 9/97 (2006.01).Of all this composition for the first time from composite materials was proposed and subsequently experimentally tested with a positive result, the frame design, US Pat. RU No. 2551467 C1 IPC F02K 9/84, and earlier the design of the body of the bell US Pat. RU No. 2539236 C1 IPC F02K 9/97 (2006.01).

То есть была показана принципиальная возможность изготовления составных частей поворотного сопла из композиционных материалов.That is, the fundamental possibility of manufacturing the components of a rotary nozzle from composite materials was shown.

Были также сделаны попытки создания фланца поворотного сопла - наиболее нагруженной части его - из композиционных материалов (пат. RU №2434160 С1 МПК F02K 9/97 (2006.01), который принят в данном случае в качестве прототипа.Attempts were also made to create a flange of the rotary nozzle - the most loaded part of it - from composite materials (US Pat. RU No. 2434160 C1 IPC F02K 9/97 (2006.01), which is adopted in this case as a prototype.

В данном источнике информации фланец выполнен в виде конического корпуса со шпангоутами по краям и силовым опорным поясом между ними, связанными воедино сетчатой оболочкой с кольцевыми и косыми ребрами, а поверх сетчатой оболочки расположена герметизирующая оболочка в утопленной в двигатель зоне.In this source of information, the flange is made in the form of a conical body with frames along the edges and a power support belt between them, connected together by a mesh shell with annular and oblique ribs, and a sealing shell is located on top of the mesh shell in the recessed area in the engine.

Но такие технические решения в большей части применимы в изделиях, имеющих какую-то протяженность, например, по пат. RU №2384460 С2 МПК B64С 1/00 (2006.01) или №2442690 С1 МПК В32B 1/08 (2006.01), представляющих собой сетчатые оболочки из пересекающихся ребер с наружной обшивкой. По такому же принципу выполнена и утопленная часть фланца по прототипу. В реальности фланец поворотного сопла должен иметь компактную высокопрочную конструкцию с довольно ограниченными размерами и отвечающую также требованиям по герметичности при высоких наружных давлениях и больших осевых усилиях.But such technical solutions are mostly applicable in products having some extent, for example, according to US Pat. RU No. 2384460 C2 IPC B64C 1/00 (2006.01) or No. 2442690 C1 IPC B32B 1/08 (2006.01), which are mesh shells of intersecting ribs with an outer skin. The recessed part of the flange according to the prototype was also made according to the same principle. In reality, the flange of the rotary nozzle should have a compact high-strength design with rather limited dimensions and also meet the tightness requirements at high external pressures and high axial forces.

Задачей данного предлагаемого изобретения является создание конструкции фланца поворотного сопла, отвечающего требованиям высокой нагруженности и герметичности при применении и технологичности при изготовлении.The objective of the present invention is the creation of the design of the flange of the rotary nozzle that meets the requirements of high load and tightness in use and manufacturability.

Существенными признаками конструкции фланца, обеспечивающими достижение этой цели, являются:The essential features of the flange design to achieve this goal are:

- выполнение утопленной части конического корпуса фланца с дополнительной силовой оболочкой преимущественно из однонаправленного композиционного материала с установкой непосредственно на ней с упором в силовой опорный пояс с защемлением на нем;- the implementation of the recessed part of the conical housing of the flange with an additional power shell mainly of unidirectional composite material with the installation directly on it with emphasis in the power support belt with pinching on it;

- выполнение опорной на эластичный шарнир поверхности дополнительной силовой оболочки, общей с опорной поверхностью утопленной части конического корпуса;- implementation of the supporting surface of the elastic hinge surface of the additional power shell common with the supporting surface of the recessed part of the conical body;

- выполнение силового опорного пояса из композиционного материала с оребрением со стороны, противоположной фланцу двигателя, с образованием ниш для размещения элементов крепления к нему или металлическим.- the implementation of the power support belt of composite material with ribbing on the side opposite to the engine flange, with the formation of niches for placement of fastening elements to it or metal.

Предлагаемая конструкция фланца поворотного сопла из композиционных материалов поясняется чертежами.The proposed design of the flange of the rotary nozzle made of composite materials is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлена схема конструктивного взаимодействия фланца в составе поворотного сопла; на фиг. 2 и 3 - конструктивное оформление самого фланца опорным поясом из композиционных материалов или металлическим соответственно.In FIG. 1 shows a diagram of the constructive interaction of the flange as part of a rotary nozzle; in FIG. 2 and 3 - structural design of the flange itself with a support belt made of composite materials or metal, respectively.

Фланец 1 поворотного сопла (фиг. 1) является несущей конструкцией для всех элементов поворотного сопла. На нем закрепляются все подвижные и неподвижные составные части: собственно сопло 2 с эластичным шарниром 3 и его опорой 4, каркас 5. И весь перечисленный комплект устанавливается на фланце 6 двигателя 7.The flange 1 of the rotary nozzle (Fig. 1) is the supporting structure for all elements of the rotary nozzle. All movable and fixed components are fixed on it: the nozzle 2 itself with an elastic hinge 3 and its support 4, frame 5. And the whole set is installed on the flange 6 of the engine 7.

Сам фланец 1 (фиг. 1) конструктивно содержит конический корпус 8 (фиг. 2) с утопленной в двигатель 7 частью 9 с опорной поверхностью 10 на эластичный шарнир 3 в условиях применения с одной стороны и присоединительным шпангоутом 11 для каркаса 5 собственно сопла 2 с другой и силовой опорный пояс 12 между ними с присоединительными отверстиями 13 к фланцу 6 двигателя 7.The flange 1 itself (Fig. 1) structurally contains a conical body 8 (Fig. 2) with a recessed part 9 in the engine 7 with a supporting surface 10 on an elastic hinge 3 under conditions of use on the one hand and a connecting frame 11 for the frame 5 of the nozzle 2 itself another and a power support belt 12 between them with connecting holes 13 to the flange 6 of the engine 7.

Опорный пояс 12 конструктивно отделяет утопленную часть 9 конического корпуса 8, которая в данном предложении выполнена с дополнительной силовой оболочкой 14 преимущественно из однонаправленного композиционного материала, непосредственно установлена на ней с упором в силовой опорный пояс 12, имеет с ней общую опорную поверхность 10 на эластичный шарнир 3 в условиях применения.The support belt 12 structurally separates the recessed part 9 of the conical body 8, which in this proposal is made with an additional power shell 14 mainly of unidirectional composite material, is directly mounted on it with an emphasis in the power support belt 12, has a common supporting surface 10 on it with an elastic hinge 3 in the conditions of use.

Силовой опорный пояс 12 выполняется также из композиционных материалов (фиг. 2) с посадкой на конический корпус 8 в соответствующем месте и с оребрением 15 со стороны, противоположной фланцу 6 двигателя 7, с образованием ниш 16 для размещения элементов крепления к нему или металлическим (фиг. 3).The power support belt 12 is also made of composite materials (Fig. 2) with landing on a conical housing 8 in an appropriate place and with a ribbing 15 from the side opposite to the flange 6 of the engine 7, with the formation of niches 16 for accommodating fastening elements to it or metal (Fig. . 3).

Такое выполнение конструкции фланца поворотного сопла обеспечивает воспринятие осевых и радиальных нагрузок, возникающих от давления газов при работе двигателя.This embodiment of the design of the flange of the rotary nozzle provides the perception of axial and radial loads arising from gas pressure during engine operation.

Данное предлагаемое изобретение принято для реализации: по нему разработаны чертежи на экспериментальный образец, проведены расчеты, подтверждающие его прочность с сохранением герметичности при рабочем давлении в камере сгорания двигателя.This invention is adopted for implementation: it developed drawings for an experimental sample, calculations were carried out confirming its strength while maintaining integrity at operating pressure in the combustion chamber of the engine.

Claims (1)

Фланец поворотного сопла ракетного двигателя из композиционных материалов, содержащий конический корпус с утопленной в двигатель частью с опорной поверхностью на эластичный шарнир в условиях применения с одной стороны и присоединительным шпангоутом для каркаса поворотного сопла с другой и силовой опорный пояс между ними с присоединительными отверстиями к фланцу двигателя, конструктивно отделяющий утопленную часть конического корпуса, отличающийся тем, что в нем утопленная часть конического корпуса выполнена с дополнительной силовой оболочкой преимущественно из однонаправленного композиционного материала, непосредственно установленой на ней с упором в силовой опорный пояс, с защемлением на нем и имеет с ней общую опорную поверхность на эластичный шарнир, а силовой опорный пояс выполнен также из композиционного материала с оребрением со стороны, противоположной фланцу двигателя, с образованием ниш для размещения элементов крепления к нему или металлическим.A composite engine rotary nozzle flange comprising a conical housing with a recessed part in the engine with a supporting surface on an elastic hinge for use on the one hand and a connecting frame for the rotary nozzle frame on the other and a power support belt between them with connecting holes to the engine flange structurally separating the recessed part of the conical body, characterized in that in it the recessed part of the conical body is made with additional forces th shell mainly of unidirectional composite material directly mounted on it with emphasis in the power support belt, with pinching on it and has a common supporting surface with it on an elastic hinge, and the power support belt is also made of composite material with ribbing on the side opposite to the flange engine, with the formation of niches for placement of fasteners to it or metal.
RU2017114446A 2017-04-25 2017-04-25 Flange of the rotating nozzle of rocket engine body from composite materials RU2647269C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017114446A RU2647269C1 (en) 2017-04-25 2017-04-25 Flange of the rotating nozzle of rocket engine body from composite materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017114446A RU2647269C1 (en) 2017-04-25 2017-04-25 Flange of the rotating nozzle of rocket engine body from composite materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2647269C1 true RU2647269C1 (en) 2018-03-15

Family

ID=61627615

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017114446A RU2647269C1 (en) 2017-04-25 2017-04-25 Flange of the rotating nozzle of rocket engine body from composite materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2647269C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3594484A1 (en) 2018-07-12 2020-01-15 ArianeGroup SAS Annular thermal protection and method for manufacturing such protection

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4649701A (en) * 1986-02-11 1987-03-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Thrust nozzle with insulation
US4666084A (en) * 1986-06-09 1987-05-19 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Nozzle assembly
RU2434160C1 (en) * 2010-06-02 2011-11-20 Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения Flange of rotating nozzle of rocket engine from composite materials and manufacturing method of rotating nozzle flange of rocket engine from composite materials
RU2551467C1 (en) * 2014-03-11 2015-05-27 Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения Framework of rotating nozzle out of composite materials, method of its manufacturing and laid-pressing accessories for the method implementation
RU170276U1 (en) * 2016-02-24 2017-04-19 Публичное акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Rocket engine nozzle

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4649701A (en) * 1986-02-11 1987-03-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Thrust nozzle with insulation
US4666084A (en) * 1986-06-09 1987-05-19 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Nozzle assembly
RU2434160C1 (en) * 2010-06-02 2011-11-20 Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения Flange of rotating nozzle of rocket engine from composite materials and manufacturing method of rotating nozzle flange of rocket engine from composite materials
RU2551467C1 (en) * 2014-03-11 2015-05-27 Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения Framework of rotating nozzle out of composite materials, method of its manufacturing and laid-pressing accessories for the method implementation
RU170276U1 (en) * 2016-02-24 2017-04-19 Публичное акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Rocket engine nozzle

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3594484A1 (en) 2018-07-12 2020-01-15 ArianeGroup SAS Annular thermal protection and method for manufacturing such protection
FR3083827A1 (en) 2018-07-12 2020-01-17 Arianegroup Sas ANNULAR THERMAL PROTECTION AND METHOD OF MANUFACTURING SUCH PROTECTION

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2647269C1 (en) Flange of the rotating nozzle of rocket engine body from composite materials
US20170037740A1 (en) Turbine shroud segment with side perimeter seal
FR3026122A1 (en) ACOUSTIC TREATMENT PANEL
GB2519156A (en) A nozzle arrangement for an engine
CN106837610A (en) A kind of close-coupled work long hours solid-liquid rocket catalysis bed structure
US3529417A (en) Fluid pressure actuated linear force generating means
RU2392466C2 (en) Non-twistable annular stator assembly for aircraft engine
RU2671609C1 (en) Housing made from organic-matrix composite material promoting discharge of smoke
RU2599876C1 (en) Power shell from laminar composite material
RU2364741C1 (en) Cruise multi-chamber propulsion system with nozzle extension (versions)
RU2558488C2 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2626617C1 (en) Liquid propellant rocket for the first launch vehicle stage
RU2258283C1 (en) Attachment point between ceramic fairing and flying-vehicle body
RU2723276C1 (en) Rocket engine with solid fuel
US20130224005A1 (en) Compression sleeve seal
Nikolayev et al. Evaluation of the high-frequency oscillation parameters of a liquid-propellant rocket engine with an annular combustion chamber
RU2581886C1 (en) Attachment assembly of ceramic fairing with metal casing of aircraft
RU2189673C1 (en) Antenna fairing
RU2435061C1 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2647022C1 (en) Rotary control nozzle with a flexible folding head
RU2372513C1 (en) Rocket engine nozzle plug
Kim et al. Internal Ballistic Analysis using Two Kinds of Propellant for Design of Dual-thrust Solid Rocket Motor
RU2478812C1 (en) Solid-propellant rocket engine housing
RU2139438C1 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2580231C1 (en) Rocket engine nozzle plug