патент
№ RU 2678601
МПК F16K17/40

Отсечной клапан

Авторы:
Домнин Кирилл Геннадьевич Лобанов Олег Александрович Тумановская Валентина Павловна
Все (12)
Номер заявки
2017145525
Дата подачи заявки
25.12.2017
Опубликовано
30.01.2019
Страна
RU
Дата приоритета
14.07.2024
Номер приоритета
Страна приоритета
Как управлять
интеллектуальной собственностью
Иллюстрации 
1
Реферат

Изобретение относится к области отсечки тяги РДТТ и направлено на совершенствование отсечных клапанов, работающих на продуктах сгорания ракетных топлив. Отсечной клапан состоит из корпуса, соединенного жестко с комбинированной заглушкой, содержащей сферическую и цилиндрическую части, кольцевого детонирующего заряда, охватывающего цилиндрическую часть заглушки, электродетонатора, установленного напротив кольцевого детонирующего заряда, выполненного с кольцевой кумулятивной канавкой, направленной в сторону цилиндрической части заглушки, при этом внутренняя часть корпуса и комбинированная заглушка защищены теплоизолятором, при этом в корпус установлен вкладыш из эрозионно-стойкого пресс-материала, геометрически вкладыш представляет собой сопло Лаваля с критической и разнонаправленными расширяющимися частями. Закритическая часть вкладыша расположена напротив ДУЗа и защищена снаружи металлической втулкой, установленной на адгезионном составе. Техническим результатом является повышение надежности работы клапана. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения

1. Отсечной клапан, состоящий из корпуса, соединенного жестко с комбинированной заглушкой, содержащей сферическую и цилиндрическую части, кольцевого детонирующего заряда (ДУЗа), выполненного с кольцевой кумулятивной канавкой, направленной в сторону цилиндрической части заглушки, электродетонатора, установленного напротив кольцевого детонирующего заряда, при этом внутренняя часть корпуса и комбинированная заглушка защищены теплоизоляцией, отличающийся тем, что в корпус установлен вкладыш из эрозионно-стойкого пресс-материала, геометрически вкладыш представляет собой сопло Лаваля с критической и разнонаправленными расширяющимися частями, при этом закритическая часть вкладыша расположена напротив ДУЗа и защищена снаружи металлической втулкой, установленной на адгезионном составе.
2. Отсечной клапан по п. 1, отличающийся тем, что выходной диаметр закритической части вкладыша определяется по формуле:
, где
da - выходной диаметр закритической части, мм;
dkp - диаметр критического сечения вкладыша, мм;
Рк.с - расчетное давление в камере сгорания, МПа;
βкр - расходный комплекс топлива, м/с;
ρa - плотность газа на срезе, кг/м3;
Iуд.п - импульс удельный пустотный, м/с.
3. Отсечной клапан по п. 1, отличающийся тем, что цилиндрическая часть заглушки установлена по посадке во втулку, выполненную как минимум с двумя направляющими.
4. Отсечной клапан по п. 1, отличающийся тем, что в направляющую, расположенную дальше от ДУЗа, установлено герметизирующее уплотнение.

Описание

Изобретение относится к области отсечки тяги РДТТ и направлено на совершенствование отсечных клапанов, работающих на продуктах сгорания ракетных топлив при использовании его в РД, предназначенного для посадки кабины космонавтов на землю.

Известна конструкция отсечного клапана, состоящего из корпуса, соединенного жестко с комбинированной заглушкой, содержащей сферическую и цилиндрическую части, кольцевого детонирующего заряда, выполненного с кольцевой кумулятивной канавкой, направленной в сторону цилиндрической части заглушки, электродетонатора, установленного напротив кольцевого детонирующего заряда, при этом внутренняя часть корпуса и комбинированная заглушка защищены теплоизоляцией (А.М. Липанов, А.В. Алиев. Проектирование ракетных двигателей твердого топлива. Москва. Машиностроение. 1995 г. Стр. 306. Рис. 8.36), принятого за прототип.

Недостаток такой конструкции заключается в том, что не конкретизирована форма сопла и степень его расширения, также в зазоре между срезом и корпусом возможны вихревые течения, что приведет к дополнительному нагреву конструкции, а введение дополнительного ТЗП и утолщение стенок ведут к увеличению веса всей конструкции. Также непонятно как происходит вылет заглушки, возможно заклинивание, что приведет к резкому повышению давления и разрушению летательного аппарата.

Задачей предполагаемого изобретения является повышение надежности работы отсечного клапана.

Указанная задача решается так, что в отсечном клапане, состоящем из корпуса, соединенного жестко с комбинированной заглушкой, содержащей сферическую и цилиндрическую части, сопла, кольцевого детонирующего заряда, выполненного с кольцевой кумулятивной канавкой, направленной в сторону цилиндрической части заглушки, электродетонатора, установленного напротив кольцевого детонирующего заряда, при этом внутренняя часть корпуса и комбинированная заглушка защищены теплоизоляцией, кроме того в корпус установлен вкладыш из эрозионностойкого прессматериала, геометрически вкладыш представляет собой сопло Лаваля с критической и разнонаправленными расширяющимися частями, закритическая часть вкладыша расположена напротив ДУЗа и защищена снаружи металлической втулкой, установленной на адгезионном составе, выходной диаметр закритической части вкладыша определяется по формуле:

, где

da - выходной диаметр закритической части, мм;

dkp - диаметр критического сечения вкладыша, мм;

Рк.с - давление в камере сгорания, Мпа;

β - расходный комплекс топлива, м/с;

ρа- плотность газа на срезе, кг/м3;

Iуд.п. - импульс удельный пустотный, м/с.

Цилиндрическая часть заглушки установлена по посадке во втулку, выполненную, как минимум, с двумя направляющими, в направляющую, расположенную дальше от ДУЗа, установлено герметизирующее уплотнение.

На представленной фигуре изображен общий вид отсечного клапана.

Отсечной клапан содержит корпус 1, жестко соединенный с комбинированной заглушкой, содержащей цилиндрическую 2 и сферическую 3 части, в корпусе 1 расположен кольцевой детонирующий заряд 4, охватывающий цилиндрическую часть 2 комбинированной заглушки, выполненный с кольцевой кумулятивной канавкой, направленной в сторону цилиндрической части 2 комбинированной заглушки. В корпусе 1, напротив кольцевого детонирующего заряда 4 установлен электродетонатор 5. Внутренняя часть корпуса 1 и комбинированная заглушка защищены теплоизоляцией 6.

В корпус 1 установлен вкладыш 7 из эрозионностойкого прессматериала в форме сопла Лаваля с критической и разнонаправленными расширяющимися частями, при этом диаметр среза сопла - da, выбран таким образом, чтобы при работе отсечного клапана давление на срезе сопла было меньше или равно атмосферному давлению (ра≤рн), т.е. чтобы сопло работало без перерасширения и недорасширения, что позволяет получить на выходе из отсечного клапана осесимметричный поток, не создающий вихревых течений в зазорах и исключить заброс давления в зону электродетонатора 5, его прогар и разрушение при посадке кабины космонавтов на землю.

Закритическая часть вкладыша 7 расположена напротив детонирующего заряда 4 и снаружи защищена металлической втулкой 8, установленной на адгезионном составе.

Выходной диаметр закритической части вкладыша 7 определяется по формуле:

, где

da - выходной диаметр закритической части, мм;

d - диаметр критического сечения вкладыша, мм;

Рк.с - давление в камере сгорания, Мпа;

β - расходный комплекс топлива, м/с;

ρа - плотность газа на срезе, кг/м3;

Iуд.п. - импульс удельный пустотный, м/с.

Цилиндрическая часть 2 заглушки установлена по посадке во втулку 9, выполненную, как минимум, с двумя направляющими 10 и 11. Втулка 9 установлена в корпус 1 на герметике и соединена с корпусом 1, при помощи гайки 13. В направляющую 11, расположенную дальше от ДУЗа, установлено герметизирующее уплотнение 12.

Применение вкладыша 7 из эрозионностойкого материала в форме сопла Лаваля где диаметр среза сопла - da, выбран таким образом, чтобы при работе отсечного клапана давление на срезе сопла было меньше или равно атмосферному давлению (ра≤рн), позволяет получить на выходе из отсечного клапана осесимметричный поток, не создающий вихревых течений в зазорах и исключить заброс давления в зону электродетонатора 5, его прогар и разрушение.

Установка втулки 9 по посадке с двумя направляющими 10 и 11 позволяет добиться контролируемого вылета заглушки при срабатывании отсечного клапана.

Установка металлической втулки 8 защищает закритическую часть вкладыша 7 от разрушения при срабатывании детонирующего заряда 4.

Соединение втулки 9 с корпусом 1 при помощи гайки 13 предотвращает вылет втулки 9 под действием усилий от взрыва детонирующего заряда 4.

Установка уплотнительного кольца 12 и втулки 9 в корпус 1 на герметике обеспечивает герметизацию детонирующего заряда.

В процессе работы продукты сгорания топлива, имеющие высокую температуру и давление, поступают во внутреннюю полость отсечного клапана и благодаря тому, что внутренняя полость защищена теплоизоляцией 6 не происходит преждевременное вскрытие заглушки. При подаче электрического сигнала на электродетонатор 5 происходит передача детонации к кольцевому детонирующему заряду 4, комбинированная заглушка разрушается под действием давления продуктов сгорания и вылетает из корпуса 1 без перекосов и закусываний. При дальнейшем работе отсечного клапана давление на срезе сопла меньше или равно атмосферному давлению (ра≤рн), что позволяет получить на выходе из отсечного клапана осесимметричный поток, не создающий вихревых течений в зазорах и исключить заброс давления в зону электродетонатора 5, его прогар и разрушение.

Таким образом, предложенная конструкция отсечного клапана обеспечивает повышение надежности работы отсечного клапана за счет исключения заброса давления в зону электродетонатора, исключает дополнительное температурное воздействие на корпус отсечного клапана, защиту докритической части вкладыша, контролируемый вылет комбинированной заглушки и герметизацию полости, в которую установлен детонирующий заряд.

Как компенсировать расходы
на инновационную разработку
Похожие патенты