способ образования теплозащитного покрытия ракетного двигателя твердого топлива

Формула изобретения

Способ образования теплозащитного покрытия ракетного двигателя твердого топлива, включающий нанесение теплоизоляционного материала на основе каучука на внутреннюю стенку металлической камеры сгорания и его последующую вулканизацию, отличающийся тем, что на пустотелую оправку последовательно наносят эрозионностойкий подслой, например, из углеткани, а затем теплоизоляционный слой путем намотки шнура, изготовленного из теплоизоляционного материала, прессуют с подводом тепла снаружи и изнутри оправки, охлаждают путем подачи хладагента в полости оправки без охлаждения матрицы, снимают с оправки образовавшийся теплозащитный рукав, вставляют его в камеру сгорания на клее, устанавливают в камеру оправку из материала, коэффициент линейного расширения которого в 1,5 2,5 раза больше, чем у камеры сгорания, а затем вулканизируют теплозащитное покрытие в корпусе камеры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к камерам сгорания ракетных двигателей, в частности, к теплозащитным покрытиям ракетных двигателей твердого топлива, имеющих металлический корпус. Теплозащитное покрытие наносится на внутреннюю поверхность корпуса и предохраняет его от прогара. В качестве материала для теплозащитного покрытия используют теплостойкую резину.

Известна технология изготовления оболочки из вулканизированной резины для облицовки внутренних стенок ракетного двигателя твердого топлива (см. французский патент N 2098934).

Согласно патенту из смеси, содержащей каучук, прокатываются листы толщиной 2-3 мм, а затем их вулканизируют, обрезают листы по размеру, придавая им соответствующую форму. После обезжиривания и обработки пескоструем на стенки двигателя наносят слой резинового клея, с помощью которого листы приклеиваются к стенкам.

Недостатком этого способа является то, что в местах стыковки листов возможны прогар двигателя. Кроме того, трудно наклеивать листы на внутренние стенки длинных камер малого диаметра, особенно камер, имеющих коническую часть. Прототипом заявляемого изобретения является заявка N 2614651, Франция, "Способ и установка для образования теплозащитного покрытия двигателя". Согласно указанному изобретению, резиновая лента, толщину которой регулируют, экструдируется и наматывается на внутреннюю стенку двигателя. Намотку осуществляют сомкнутыми витками. После намотки резиновое покрытие вулканизируют. Однако, изготовленное таким способом теплозащитное покрытие не обеспечивает достаточной защиты для двигателей с высокой температурой горения у стенок двигателя, например, для двигателей торцевого горения, заряд которых армирован металлическими проволочками. Теплозащитное покрытие таких двигателей дополнительно содержит эрозионностойкий подслой, например, из углеткани с различным количеством слоев.

Задачей изобретения является разработка технологии образования теплозащитного покрытия ракетного двигателя твердого топлива, имеющего малый диаметр (до 70 мм) и большую длину (до 700 мм). Одной из задач является создание покрытия переменной толщины с эрозионнойстойким подслоем. В наиболее теплонапряженных зонах теплозащитное покрытие должно иметь более толстый слой. Кроме того, для целей серийного производства необходимо существенно сократить время образования теплозащитного покрытия.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что из резиноподобного теплозащитного материала изготавливают рукав, который вклеивают в камеру сгорания. Рукав изготавливают с помощью пустотелой оправки, на которую сначала наносят эрозионностойкий подслой, например из углеткани, а затем теплоизоляционный слой путем намотки шнура, изготовленного из теплоизоляционного материала на основе каучука, после этого прессуют при температуре 80 100^oC с подводом тепла снаружи и изнутри оправки; затем покрытие охлаждают путем подачи хладагента, не охлаждая матрицы пресс-формы, в полость оправки; снимают с оправки образовавшийся теплозащитный рукав, который без механической обработки устанавливают на клее в камере сгорания, затем в камере сгорания устанавливают оправку из материала, коэффициент линейного расширения которого больше, чем у камеры сгорания, а затем вулканизируют теплозащитное покрытие. Предлагаемый способ обеспечивает образование теплозащитного покрытия, состоящего из теплоизоляционного слоя на основе каучука и эрозионностойкого подслоя, например из углеткани, для двигателей, имеющих малый диаметр (до 70 мм), большую длину (до 700 мм) и коническую часть. Кроме того, за счет интенсификации нагревания и охлаждения рукава существенно уменьшается время изготовления теплозащитного покрытия.

На фиг. 1 изображена схема намотки шнура круглого сечения из резиноподобного материала на пустотелую оправку.

На фиг. 2 оправка с теплозащитным рукавом в процессе прессования.

На фиг. 3 оправка с теплозащитным рукавом в процессе охлаждения.

На фиг. 4 камера сгорания ракетного двигателя с оправкой в процессе вклеивания теплозащитного покрытия. На пустотелую оправку укладывается раскрой из эрозионностойкого материала типа углеткани 2, в необходимое количество слоев, после чего он фиксируется технологическими кольцами 3.

Из резиноподобного теплоизоляционного материала на основе каучука изготавливается методом экструзии шнур 4 круглого сечения диаметром 2,5-2,6 мм, массой 330-340 г/м. Указанная масса, размеры шнура и количество слоев намотки соответствуют номинальной толщине покрытия при минимальном облое после прессования, что необходимо для исключения утяжек и разрывов эрозионностойкого подслоя.

Шнур 4 наматывается на оправку 1 с предварительно уложенным на нее раскроем 2 из углеткани. Технологические кольца 3 снимаются по мере намотки шнура.

Оправка 1 с уложенным слоем углеткани и намотанным шнуром устанавливается в нагретую пресс-форму 5, размещенную на плитах 6 гидравлического пресса. Матрицы пресс-формы 5 смыкаются, затем во внутреннюю полость оправки 1 устанавливают электронагревательный элемент 7 и нагревают покрытие с внутренней и наружной стороны до температуры 80-100^oC. Для формования покрытия матрицы пресс-формы 5 выдерживают под давлением в течение 5-10 мин. После выдержки нагревание прекращают и извлекают электронагревательный элемент 7 из полости оправки 1. К внутренней полости оправки подключают трубопровод и пропускают через него холодную воду, охлаждая оправку и покрытие до температуры 40^oC, не снимая усилия пресса и не включая обогрев плит и матриц пресс-формы. Время прессования теплозащитного покрытия 15-20 мин. После охлаждения снимают с оправки образовавшийся рукав с подслоем. Полученный рукав 8 без механической обработки устанавливают в камеру 9 на клей горячего отверждения. После этого вводят внутрь оправку 10, поджав ее технологическими крышками. Оправку изготавливают из алюминия или из иного материала так, чтобы коэффициент линейного расширения материала оправки был в 1,5-2,5 раза больше, чем у корпуса камеры сгорания двигателя. Камеру с теплозащитным покрытием и оправкой помещают в термокамеру и выдерживают при температуре 160^oC в течение 3-х часов. Оправка, изготовленная из алюминия, имеющая больший коэффициент линейного расширения, чем у камеры, обеспечивает плотное поджатие покрытия к корпусу камеры сгорания двигателя. После вулканизации оправку 10 удаляют. Операцию вулканизации проводят в термокамере, помещая в нее партию до 50 штук двигателей.