RU2368480C1

RU2368480C1 - Method of large-size nozzle of rocket liquid-propellant engine (rlpe) chamber

Info

Publication number: RU2368480C1
Application number: RU2008103219/02A
Authority: RU
Inventors: Александр Викторович Бондарь (RU); Александр Викторович Бондарь; Александр Владимирович Гребенщиков (RU); Александр Владимирович Гребенщиков; Виктор Иванович Биркин (RU); Виктор Иванович Биркин; Николай Владимирович Сухоруков (RU); Николай Владимирович Сухоруков; Любовь Дмитриевна Гладкова (RU); Любовь Дмитриевна Гладкова; Александр Иванович Коновалов (RU); Александр Иванович Коновалов; Анатолий Михайлович Гордон (RU); Анатолий Михайлович Гордон; Наталья Николаевна Короткова (RU); Наталья Николаевна Короткова
Priority date: 2008-01-28
Filing date: 2008-01-28
Publication date: 2009-09-27

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: outer and inner walls are assembled to form a chamber there between. Aforesaid chamber is sealed on the side of larger diametre with the help of circular welded seam. Temporary compensator of linear displacement seals the chamber on the side of smaller diametre. One end of the compensator is welded to inner wall, while the other one is welded to outer wall. Vacuum is produced in the chamber and inert gas pressure is created, chamber is soldered and cooled. Compensator is cut off, and its cut-off site is soldered to the other RPLE chamber nozzle unit. Compensator is made from tubular workpiece in forming torus part to be deformed in die to produce nozzle outer wall so that the size between aforesaid deformed inner surfaces equal the thickness of RPLE chamber nozzle wall pack. Compensator radius part on the larger diametre side is, then cut off.

EFFECT: lower labor input, ease of manufacture, higher tightness and strength of welded seam.

4 dwg

Description

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к способу изготовления сопла камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя (ЖРД).The invention relates to rocket technology, and in particular to a method for manufacturing a nozzle of a combustion chamber of a liquid propellant rocket engine (LRE).

Известен способ изготовления конусной конструкции, содержащей наружную и внутреннюю оребренную стенки, включающий сборку конструкции с образованием полости между стенками, размещение припоя, герметизацию полости, создание вакуума и давление инертного газа в печи, пайку и охлаждение. Причем при пайке герметизацию полости осуществляют путем приварки двух компенсаторов по большому и малому диаметрам сопрягаемых конических стенок технологических компенсаторов линейных перемещений, выполненных из тонколистового металла (патент №2156181, МПК B23K 1/00, B23K 31/02).A known method of manufacturing a conical structure containing the outer and inner ribbed walls, including assembling the structure with the formation of a cavity between the walls, placing solder, sealing the cavity, creating a vacuum and inert gas pressure in the furnace, soldering and cooling. Moreover, when soldering, the sealing of the cavity is carried out by welding two compensators for the large and small diameters of the mating conical walls of the technological compensators for linear displacements made of sheet metal (patent No. 2156181, IPC B23K 1/00, B23K 31/02).

Недостатком данного способа является высокая трудоемкость изготовления двух компенсаторов, нестабильное взаимное положение наружной стенки относительно внутренней.The disadvantage of this method is the high complexity of manufacturing two expansion joints, the unstable mutual position of the outer wall relative to the inner.

Технической задачей данного способа является повышение технологичности, обеспечение стабильного взаимного положения наружной и внутренней стенок, снижение трудоемкости, получение высокой надежной герметичности и прочности паяных стенок сопла камеры ЖРД.The technical task of this method is to increase manufacturability, ensuring a stable mutual position of the outer and inner walls, reducing the complexity, obtaining high reliable tightness and strength of the soldered walls of the nozzle of the LRE chamber.

Данная задача решается с помощью способа изготовления крупногабаритного сопла камеры ЖРД, включающего изготовление наружной и внутренней стенок, их сборку с образованием полости между стенками, размещение припоя, герметизацию полости со стороны малого и большого диаметров с помощью кольцевого сварного шва со стороны большого диаметра и технологического компенсатора линейного перемещения со стороны малого диаметра, при этом один конец компенсатора приваривают к внутренней стенке, а другой конец - к наружной, создание вакуума в полости и давления инертного газа в печи, пайку и охлаждение, а затем компенсатор срезают, а в местах среза проводят сварку с другим узлом сопла камеры ЖРД. Технологический компенсатор линейного перемещения изготавливают из трубчатой заготовки путем формирования торообразной детали с дальнейшим деформированием последней в имеющемся штампе для формообразования наружной стенки как продолжение профиля стенок сопла до получения внутреннего размера между деформируемыми внутренними поверхностями торообразной детали, равного толщине пакета стенок сопла камеры ЖРД с последующим срезанием радиусной части со стороны большого диаметра компенсатора. При изготовлении сопла камеры сгорания ЖРД применяются стали с различными коэффициентами термического расширения. Для компенсации линейных перемещений стенок с малого диаметра используется компенсатор линейного перемещения. При этом сварка стенок со стороны большого диаметра выполняется кольцевым швом, что позволяет стабилизировать их взаимное положение и гидравлические характеристики, а именно совместить отверстие подколлекторного кольца на наружной стенке с пазом на внутренней стенке как вдоль оси сопла, так и в перпендикулярном направлении.This problem is solved using the method of manufacturing a large-sized nozzle of the rocket engine chamber, including the manufacture of the outer and inner walls, their assembly with the formation of a cavity between the walls, placement of solder, sealing the cavity from the side of small and large diameters using an annular weld from the side of large diameter and a process compensator linear movement from the side of small diameter, while one end of the compensator is welded to the inner wall, and the other end to the outer, creating a vacuum in the cavity and inert gas pressure in the furnace, soldering and cooling, and then the compensator is cut off, and in the places of the cut, welding is carried out with another nozzle assembly of the LRE chamber. The linear expansion technological compensator is made of a tubular billet by forming a toroidal part with the latter deforming in the existing die to form the outer wall as a continuation of the nozzle wall profile until the inner dimension between the deformable inner surfaces of the toroidal part is equal to the thickness of the wall pack of the nozzle of the LRE chamber and then cutting off the radius parts from the side of the large diameter of the compensator. In the manufacture of the nozzle of the LRE combustion chamber, steels with different coefficients of thermal expansion are used. To compensate for linear movements of the walls from a small diameter, a linear displacement compensator is used. In this case, the walls are welded from the side of large diameter with an annular seam, which allows their mutual position and hydraulic characteristics to be stabilized, namely, to combine the hole of the collector ring on the outer wall with a groove on the inner wall both along the nozzle axis and in the perpendicular direction.

Представленный способ пояснен чертежами. На фиг.1 - сопло камеры ЖРД в разрезе, на фиг.2 - фрагмент А - технологический компенсатор на пакете стенок, на фиг.3 - схема изготовления технологического компенсатора линейного перемещения, на фиг.4 - сопло с коллектором и подколлекторным кольцом.The presented method is illustrated by drawings. In Fig.1 - the nozzle of the rocket engine chamber in the context, Fig.2 - fragment A is the technological compensator on the wall package, Fig.3 is a manufacturing diagram of the technological compensator for linear displacement, Fig.4 is a nozzle with a collector and a sub-collector ring.

Крупногабаритное сопло камеры жидкостного ракетного двигателя имеет внутреннюю оребренную стенку 1 и наружную стенку 2 (рубашку). По малому диаметру сопла ЖРД установлен технологический компенсатор линейного перемещения 4, выполненный из трубчатой заготовки ст.12Х18Н10Т. Компенсатор соединен как с внутренней, так и наружной стенками 1 и 2. Между наружной поверхностью внутренней стенки 1 и внутренней поверхностью наружной стенки 2 образована межреберная полость 3.The oversized nozzle of the chamber of a liquid propellant rocket engine has an inner fin wall 1 and an outer wall 2 (jacket). For the small diameter of the LPRE nozzle, a technological compensator for linear displacement 4 is installed, made of a tubular billet st.12H18N10T. The compensator is connected with both the inner and outer walls 1 and 2. Between the outer surface of the inner wall 1 and the inner surface of the outer wall 2, an intercostal cavity 3 is formed.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Изготавливают наружную и внутреннюю стенки, причем внутренняя стенка 1 выполнена с оребренной наружной поверхностью из стали марки 12Х18Н10Т-Ш, а наружная стенка - 06Х15Н6МВФ-Ш (ВНС 16). Стенки собирают с образованием между ними межреберной полости 3, при этом располагают между стенками припой ПЖК-35. Далее по малому диаметру сопла камеры ЖРД устанавливают технологический компенсатор как продолжение профиля стенок сопла, изготовленный из трубчатой заготовки постоянного сечения из стали марки 12Х18Н10Т. На трубогибочном станке формируют диаметр компенсатора с последующей сваркой концов трубчатой заготовки и полученную заготовку в виде тора формуют в имеющемся штампе для формообразования наружной стенки (рубашки) до получения внутреннего размера между деформируемыми внутренними поверхностями торообразной детали, равного толщине пакета стенок сопла камеры ЖРД. Окончательно компенсатор получают путем срезания радиусной части со стороны большего диаметра торообразной деформированной детали (фиг.3). Далее компенсатор с помощью ручной сварки соединяют одним его концом с внутренней стенкой, другим - с наружной. Собранное сопло паяют в вакуумной печи. Пайку проводят при температуре 1200°С. После пайки компенсатор срезают и по местам среза проводят сварку с другим узлом сопла камеры ЖРД. Так как по большому диаметру сопла компенсатор отсутствует и обе стенки соединены кольцевым сварным швом, тем самым взаимное положение стенок в процессе пайки не меняется и стабильны гидравлические характеристики. Происходит совмещение отверстия 5 подколлекторного кольца 7 на наружной стенке 2 с пазом 6 на внутренней стенке 1 как вдоль оси сопла, так и в перпендикулярном направлении (фиг.4). В процессе пайки технологический компенсатор при линейном перемещении стенок компенсирует возникающее напряжение внутренних и наружных стенок, связанное с различными коэффициентами линейного расширения (КЛР), и предотвращает перемещение стенок и нарушение герметичности сопла камеры ЖРД.The outer and inner walls are made, and the inner wall 1 is made with a ribbed outer surface of steel grade 12X18H10T-Sh, and the outer wall is 06X15H6MVF-Sh (VNS 16). The walls are assembled with the formation of an intercostal cavity 3 between them, while the solder ПЖК-35 is placed between the walls. Then, by the small diameter of the nozzle of the LRE chamber, a technological compensator is installed as a continuation of the profile of the nozzle walls made of a tubular billet of constant cross section made of steel grade 12X18H10T. The diameter of the compensator is formed on the pipe bending machine, followed by welding of the ends of the tubular billet, and the obtained billet in the form of a torus is molded in an existing die to form the outer wall (jacket) to obtain an inner dimension between the deformable inner surfaces of the toroidal part equal to the thickness of the wall packet of the nozzle of the LRE chamber. Finally, the compensator is obtained by cutting the radius part from the side of the larger diameter of the toroidal deformed part (figure 3). Next, the compensator using manual welding is connected at one end to the inner wall, the other to the outer. The assembled nozzle is soldered in a vacuum oven. Soldering is carried out at a temperature of 1200 ° C. After soldering, the compensator is cut off and, in places of the cut, welding is performed with another nozzle assembly of the LRE chamber. Since there is no compensator for the large diameter of the nozzle and both walls are connected by an annular weld, the mutual position of the walls does not change during the soldering process and the hydraulic characteristics are stable. There is a combination of the hole 5 of the collector ring 7 on the outer wall 2 with a groove 6 on the inner wall 1 both along the axis of the nozzle and in the perpendicular direction (figure 4). During the soldering process, the process compensator during linear movement of the walls compensates for the emerging stress of the internal and external walls associated with various linear expansion coefficients (CLC), and prevents the walls from moving and the leakage of the nozzle of the LRE chamber.

Claims

A method of manufacturing a large-sized nozzle of a chamber of a liquid propellant rocket engine (LRE), including the manufacture of the outer and inner finned walls, their assembly with the formation of a cavity between the walls, placement of solder, sealing of the cavity from the small and large diameters of the nozzle, carried out from the small diameter side using a technological compensator linear movement by welding one end of the compensator to the inner wall, and the other end to the outside, creating a vacuum in the cavity and inert pressure gas in the furnace, soldering, cooling and subsequent cutting of the compensator, characterized in that the technological compensator for linear displacement is made of a tubular billet by forming a toroidal part with further deformation of the latter in the stamp to form the outer wall as a continuation of the nozzle wall profile to obtain an internal size between the deformable inner surfaces of a toroidal part equal to the thickness of the packet of the walls of the nozzle, with subsequent cutting of its radius part from the side of pain diameter, and sealing the cavity between the outer and inner walls of the nozzle from the side of its large diameter is carried out by performing between them an annular weld.