專利名稱：固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)車輪形裝藥裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)車輪形裝藥裝置，屬于固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)采用固體燃料和液體氧化劑做為推進(jìn)劑，和傳統(tǒng)的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)或液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)相比在多方面具有優(yōu)勢(shì)，深受研究者關(guān)注。在固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，氧化劑經(jīng)輸送系統(tǒng)從發(fā)動(dòng)機(jī)頭部噴注器進(jìn)入燃燒室，與熱解后的固體燃料進(jìn)行燃燒反應(yīng)。由于氧化劑與燃料反應(yīng)前非預(yù)混，固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒呈現(xiàn)出典型擴(kuò)散燃燒的特點(diǎn)，因此其固體燃料的燃速要遠(yuǎn)低于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃速。固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的低燃速特征使得在大推力固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)中需選擇具有大燃面特征的裝藥藥形，而車輪形裝藥具有燃面大和余藥低的特點(diǎn)，成為選擇的主要藥形之一。國(guó)外對(duì)固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)展了大量研究，車輪形裝藥在很多試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)中采用，但研究報(bào)告多針對(duì)固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，有關(guān)裝藥裝置的相關(guān)文獻(xiàn)還未見(jiàn)公開(kāi)報(bào)道。國(guó)內(nèi)也有多家單位和機(jī)構(gòu)開(kāi)展了固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的研究工作，但公開(kāi)報(bào)道的文獻(xiàn)多針對(duì)圓孔形和星形裝藥，暫未見(jiàn)有關(guān)車輪形裝藥裝置的公開(kāi)文獻(xiàn)。車輪形裝屬于多通道裝藥，與圓孔形裝藥、星形裝藥等單通道裝藥藥形相t匕，各通道芯模之間的定位和安裝是需要解決的問(wèn)題。同時(shí)，芯模的形狀、位置以及各部位肉厚的設(shè)計(jì)也很重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)車輪形裝藥裝置，用于固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的車輪形裝藥。本發(fā)明解決的問(wèn)題是(1)車輪形裝藥各通道的結(jié)構(gòu)形式及排布；(2)裝藥芯模的設(shè)計(jì)、安裝及定位；(3)各組件的安裝拆卸過(guò)程操作方便。一種固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)車輪形裝藥裝置，包括燃燒室殼體、燃燒室絕熱層、發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥、裝藥芯模、O型密封圈、裝藥底板、螺母組件、螺栓組件、裝藥定位板和固化定位板；發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥外圍為圓筒狀，內(nèi)部橫截面為帶中心孔的車輪狀，中心孔為圓形孔，周圍均勻布置有的N個(gè)車輪孔，車輪孔為二個(gè)同心圓弧及垂直于圓弧的直線組成的扇形狀，圓弧段與直線段的連接處設(shè)置有倒圓角；中心孔與扇形車輪孔的圓弧段同圓心，相鄰扇形車輪孔的直線段平行排布沖心孔與車輪孔間的肉厚和相鄰車輪孔間的肉厚相等，且為車輪孔與燃燒室絕熱層之間肉厚的兩倍，中心孔以及車輪孔為發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中流過(guò)氧化劑并進(jìn)行燃燒反應(yīng)的通道；燃燒室殼體內(nèi)壁面配有燃燒室絕熱層，燃燒室絕熱層位于發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥外圍；車輪形裝藥的各個(gè)通道內(nèi)設(shè)置獨(dú)立的裝藥芯模，裝藥底板上設(shè)有和裝藥芯模位置相對(duì)應(yīng)的定位孔，裝藥芯模一端定位安裝在裝藥底板的定位孔上，裝藥芯模與裝藥底板之間通過(guò)螺母組件連接，裝藥底板周向設(shè)置有螺栓連接孔，通過(guò)螺栓組件與燃燒室殼體底部固定連接，裝藥底板與燃燒室殼體配合面設(shè)有O型密封圈；裝藥裝置進(jìn)行裝藥時(shí)，采用裝藥定位板，裝藥定位板上設(shè)置有與裝藥車輪孔數(shù)量相同的扇形澆藥孔，澆藥孔正對(duì)兩車輪孔的裝藥芯模之間用于澆注發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥的位置；裝藥定位板與裝藥芯模相對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)置有定位孔，通過(guò)定位孔，螺母組件固定連接裝藥芯模的另一端；裝藥定位板的周向設(shè)置有螺栓連接孔，通過(guò)螺栓組件與燃燒室殼體頂部固定連接；裝藥裝置進(jìn)行固化時(shí)，采用固化定位板，固化定位板上設(shè)置有與裝藥車輪孔數(shù)量相同的條形溢藥孔，溢藥孔正對(duì)兩車輪孔裝藥芯模之間發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥的位置，用于澆藥后余藥的溢出；固化定位板與裝藥芯模相對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)置有定位孔，通過(guò)定位孔，螺母組件固定連接裝藥芯模的另一端；固化定位板周向設(shè)置有螺栓連接孔，通過(guò)螺栓組件與燃燒室殼體頂部固定連接。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(I)車輪形裝藥各通道設(shè)有獨(dú)立的裝藥芯模，易于進(jìn)行更換和改變尺寸；(2)裝藥橫截面各通道的形狀、位置及肉厚的設(shè)置可使余藥分?jǐn)?shù)達(dá)到最低；(3)裝藥芯模設(shè)有撥模錐度，便于撥模操作；(4)各組件間采用螺栓螺母組件連接，安裝和拆卸過(guò)程方便。


圖1是本發(fā)明固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)車輪形裝藥裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1所不固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)車輪形裝藥裝置的A-A劑面圖；圖3是圖1所示固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)車輪形裝藥裝置裝藥過(guò)程的B向視圖；圖4是圖1所示固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)車輪形裝藥裝置固化過(guò)程的B向視圖。圖中1-燃燒室殼體；2_燃燒室絕熱層；3_發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥；4_裝藥芯模；5-0型密封圈；6-裝藥底板；7_螺母組件；8_螺栓組件；9_裝藥定位板；10-固化定位板。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明是一種固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)車輪形裝藥裝置，如圖1至4所示，包括燃燒室殼體1、燃燒室絕熱層2、發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥3、裝藥芯模4、O型密封圈5、裝藥底板6、螺母組件7、螺栓組件8、裝藥定位板9和固化定位板10 ；發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥3如圖2所示，發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥3外圍為圓筒狀，內(nèi)部橫截面為帶中心孔的車輪狀，中心孔為圓形孔，周圍均勻布置有的N個(gè)車輪孔，本發(fā)明N=6，N根據(jù)設(shè)計(jì)確定，車輪孔為二個(gè)同心圓弧及垂直于圓弧的直線組成的扇形狀，圓弧段與直線段的連接處設(shè)置有倒圓角；中心孔與扇形車輪孔的圓弧段同圓心，相鄰扇形車輪孔的直線段平行排布；中心孔與車輪孔間的肉厚b和相鄰車輪孔間的肉厚c相等，且為車輪孔與燃燒室絕熱層2之間肉厚a的兩倍，這種設(shè)置可在均勻燃速時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)工作后的余藥分?jǐn)?shù)達(dá)到最低；中心孔以及車輪孔為發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中流過(guò)氧化劑并進(jìn)行燃燒反應(yīng)的通道。燃燒室殼體I內(nèi)壁面配有燃燒室絕熱層2，通過(guò)耐高溫粘合劑與燃燒室殼體I粘合；燃燒室絕熱層2位于發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥3外圍； 車輪形裝藥3的各個(gè)通道內(nèi)設(shè)置獨(dú)立的裝藥芯模4，裝藥底板6上設(shè)有和裝藥芯模4位置相對(duì)應(yīng)的定位孔，裝藥芯模4 一端定位安裝在裝藥底板6的定位孔上，裝藥芯模4與裝藥底板6之間通過(guò)螺母組件7連接，裝藥底板6周向設(shè)置有螺栓連接孔，通過(guò)螺栓組件8與燃燒室殼體I底部固定連接，裝藥底板6與燃燒室殼體I配合面設(shè)有O型密封圈5，O型密封圈5防止裝藥和固化過(guò)程中推進(jìn)劑泄露。進(jìn)行裝藥時(shí)，如圖3所示，裝藥定位板9上設(shè)置有與裝藥車輪孔數(shù)量相同的扇形澆藥孔，澆藥孔正對(duì)兩車輪孔的裝藥芯模4之間用于澆注發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥3的位置；裝藥定位板9與裝藥芯模4相對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)置有定位孔，通過(guò)定位孔，螺母組件7固定連接裝藥芯模4的另一端，對(duì)其進(jìn)行定位；裝藥定位板9的周向設(shè)置有螺栓連接孔，通過(guò)螺栓組件8與燃燒室殼體I頂部固定連接；進(jìn)行固化時(shí)，如圖4所示，固化定位板10上設(shè)置有與裝藥車輪孔數(shù)量相同的條形溢藥孔，溢藥孔正對(duì)兩車輪孔裝藥芯模4之間發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥3的位置，用于澆藥后余藥的溢出；固化定位板10與裝藥芯模4相對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)置有定位孔，通過(guò)定位孔，螺母組件7固定連接裝藥芯模4的另一端，對(duì)其進(jìn)行定位；固化定位板10周向設(shè)置有螺栓連接孔，通過(guò)螺栓組件8與燃燒室殼體I頂部固定連接。本發(fā)明通過(guò)更換不同尺寸裝藥芯模4，可改變各個(gè)通道的尺寸，進(jìn)而得到不同的裝藥肉厚，滿足不同發(fā)動(dòng)機(jī)的需求；裝藥芯模4設(shè)有撥模錐度，連接裝藥底板6 —端的尺寸較小，錐度大小根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸而定，如200 :1，以有利于裝藥固化后的撥模操作；操作過(guò)程(I)裝藥過(guò)程將裝藥底板6、裝藥芯模4、0型密封圈5、燃燒室殼體1、燃燒室絕熱層2、裝藥定位板9采用螺母組件7和螺栓組件8依次進(jìn)行連接，安裝完成后裝藥底板6朝下放置，將發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥3從裝藥定位板7的扇形澆藥孔澆入至滿為止；(2)固化過(guò)程裝藥過(guò)程完成后將裝藥定位板9上的螺母組件7和螺栓組件8卸下，移除裝藥定位板9后安裝上固化定位板10，并將螺母組件7和螺栓組件8進(jìn)行安裝緊固，使裝藥余藥通過(guò)固化定位板9上的溢藥孔溢出，然后保持裝藥底板6朝下放置進(jìn)行固化；(3)撥模過(guò)程固化過(guò)程完成后將固化定位板10上的螺母組件7和螺栓組件8卸下，移除固化定位板10，并卸下裝藥底板6上的螺母組件7，然后將裝藥芯模4從固化定位板10端一一撥出，最后卸除裝藥底板6、0型密封圈5和螺栓組件8，最后得到需要的裝藥，完成整個(gè)裝藥過(guò)程。
權(quán)利要求
1.一種固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)車輪形裝藥裝置，包括燃燒室殼體、燃燒室絕熱層、發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥、裝藥芯模、O型密封圈、裝藥底板、螺母組件、螺栓組件、裝藥定位板和固化定位板；發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥外圍為圓筒狀，內(nèi)部橫截面為帶中心孔的車輪狀，中心孔為圓形孔，周圍均勻布置有的N個(gè)車輪孔，車輪孔為二個(gè)同心圓弧及垂直于圓弧的直線組成的扇形狀，圓弧段與直線段的連接處設(shè)置有倒圓角；中心孔與扇形車輪孔的圓弧段同圓心，相鄰扇形車輪孔的直線段平行排布；中心孔與車輪孔間的肉厚和相鄰車輪孔間的肉厚相等，且為車輪孔與燃燒室絕熱層之間肉厚的兩倍，中心孔以及車輪孔為發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中流過(guò)氧化劑并進(jìn)行燃燒反應(yīng)的通道；燃燒室殼體內(nèi)壁面配有燃燒室絕熱層，燃燒室絕熱層位于發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥外圍；車輪形裝藥的各個(gè)通道內(nèi)設(shè)置獨(dú)立的裝藥芯模，裝藥底板上設(shè)有和裝藥芯模位置相對(duì)應(yīng)的定位孔，裝藥芯模一端定位安裝在裝藥底板的定位孔上，裝藥芯模與裝藥底板之間通過(guò)螺母組件連接，裝藥底板周向設(shè)置有螺栓連接孔，通過(guò)螺栓組件與燃燒室殼體底部固定連接，裝藥底板與燃燒室殼體配合面設(shè)有O型密封圈；裝藥裝置進(jìn)行裝藥時(shí)，采用裝藥定位板，裝藥定位板上設(shè)置有與裝藥車輪孔數(shù)量相同的扇形澆藥孔，澆藥孔正對(duì)兩車輪孔的裝藥芯模之間用于澆注發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥的位置；裝藥定位板與裝藥芯模相對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)置有定位孔，通過(guò)定位孔，螺母組件固定連接裝藥芯模的另一端；裝藥定位板的周向設(shè)置有螺栓連接孔，通過(guò)螺栓組件與燃燒室殼體頂部固定連接；裝藥裝置進(jìn)行固化時(shí)，采用固化定位板，固化定位板上設(shè)置有與裝藥車輪孔數(shù)量相同的條形溢藥孔，溢藥孔正對(duì)兩車輪孔裝藥芯模之間發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥的位置，用于澆藥后余藥的溢出；固化定位板與裝藥芯模相對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)置有定位孔，通過(guò)定位孔，螺母組件固定連接裝藥芯模的另一端；固化定位板周向設(shè)置有螺栓連接孔，通過(guò)螺栓組件與燃燒室殼體頂部固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)車輪形裝藥裝置，N根據(jù)設(shè)計(jì)確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)車輪形裝藥裝置，燃燒室絕熱層通過(guò)耐高溫粘合劑與燃燒室殼體內(nèi)壁面粘合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)車輪形裝藥裝置，裝藥芯模的尺寸根據(jù)需要進(jìn)行更換，通過(guò)更換不同尺寸裝藥芯模，改變各個(gè)通道的尺寸，進(jìn)而得到不同的裝藥肉厚，滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的需求。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)車輪形裝藥裝置，裝藥芯模設(shè)有撥模錐度，錐度大小根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸確定。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)車輪形裝藥裝置，包括燃燒室殼體、燃燒室絕熱層、發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥、裝藥芯模、O型密封圈、裝藥底板、螺母組件、螺栓組件、裝藥定位板和固化定位板；本發(fā)明車輪形裝藥各通道設(shè)有獨(dú)立的裝藥芯模，易于進(jìn)行更換和改變尺寸；裝藥橫截面各通道的形狀、位置及肉厚的設(shè)置可使余藥分?jǐn)?shù)達(dá)到最低；裝藥芯模設(shè)有撥模錐度，便于撥模操作；各組件間采用螺栓螺母組件連接，安裝和拆卸過(guò)程方便。
文檔編號(hào)F02K9/72GK103016208SQ20121053615
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者田輝, 俞南嘉, 李新田, 曾鵬, 蔡國(guó)飆 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)