Поворотное криотехническое соединение для линий подачи криогенной текучей среды и криогенных ракетных двигателей - RU2003120045A

Реферат

1. Поворотная криотехническая муфта, характеризующаяся тем, что содержит

первый участок (11) криогенной линии и второй участок (16) криогенной линии, способные взаимно разворачиваться вокруг оси (1) поворотной муфты,

первое средство (13) предотвращения смещения в радиальном направлении одного (16) из первого и второго участков (11, 16) криогенной линии,

второе средство (19, 40) предотвращения смещения в осевом направлении одного (16) из первого и второго участков (11, 16) криогенной линии относительно другого (11) из указанных участков (11, 16),

причем средство (13) предотвращения смещения в радиальном направлении и средство (19; 40) предотвращения смещения в осевом направлении определяют указанную ось (1) поворотной муфты,

первый участок (11) содержит охватывающую деталь (10) с двойными стенками, между которыми создан вакуум, второй участок (16) содержит охватываемую деталь (15) с двойными стенками, между которыми создан вакуум, по меньшей мере, частично входящую в охватывающую деталь (10),

между свободным концом (15а) охватываемой детали (15), введенной в охватывающую деталь (10), и одним из первого и второго средств (19; 40) предотвращения смещения заключена первая уплотнительная прокладка (12),

между свободным концом (10а) охватывающей детали (10), и другим (13) из первого и второго средств предотвращения смещения заключена вторая уплотнительная прокладка (14),

при этом вблизи второй уплотнительной прокладки (14) расположены нагревательные средства (17).

2. Поворотная муфта по п.1, отличающаяся тем, что первая прокладка (12) является самосмазывающимся вкладышем, который взаимодействует с опорной поверхностью (20) одного (19; 40) из первого и второго средств предотвращения смещения.

3. Поворотная муфта по п.2, отличающаяся тем, что самосмазывающийся вкладыш (12) изготовлен из одного из следующих материалов: политетрафторэтилен (ПТФЭ), политрифторхлорэтилен (ПТФХЭ), графит с наполнителем, бронза с добавкой ПТФЭ, керамика с наполнителем.

4. Поворотная муфта по п.2 или 3, отличающаяся тем, что самосмазывающийся вкладыш (12) снабжен прорезью (37), обеспечивающей баланс давлений между внутренней зоной первого и второго участков и кольцевым зазором (21), заключенным между охватываемой (15) и охватывающей (10) деталями, перекрывающими одна другую.

5. Поворотная муфта по п.2 или 3, отличающаяся тем, что самосмазывающийся вкладыш (12) снабжен нагруженным упругим элементом (38), обеспечивающим распределение контактного давления на опорную поверхность (20), образуя тем самым предохранительный клапан.

6. Поворотная муфта по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что вторая прокладка (14) является упругой фрикционной прокладкой, взаимодействующей с наружной поверхностью охватываемой детали (15) вблизи от средства (13) предотвращения смещения в радиальном направлении.

7. Поворотная муфта по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что вторая прокладка (14а) является кольцевой прокладкой прямоугольного сечения, которая прилегает к плоскому участку средства предотвращения смещения в осевом направлении.

8. Поворотная муфта по п.6 или 7, отличающаяся тем, что вторая прокладка (14; 14а) выполнена из эластомера или ПТФЭ.

9. Поворотная муфта по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что нагревательные средства (17) содержат электронагреватель.

10. Поворотная муфта по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что нагревательные средства (17) содержат устройство нагрева за счет принудительной конвекции.

11. Поворотная муфта по любому из пп.1-10, отличающаяся тем, что первое средство (13) предотвращения смещения в радиальном направлении содержит центрующее кольцо.

12. Поворотная муфта по любому из пп.1-11, отличающаяся тем, что второе средство (19) предотвращения смещения в осевом направлении включает в себя осевой упор с сухой смазкой, который содержит подшипник (40) большого диаметра.

13. Поворотная муфта по любому из пп.1-12, отличающаяся тем, что охватывающая деталь (10) и охватываемая деталь (15) с двойными стенками, между которыми создан вакуум, изготавливаются из нержавеющей стали или суперсплава на основе никеля.

14. Поворотная муфта по любому из пп.1-13, отличающаяся тем, что в вакуумированном пространстве между двойными стенками охватывающей (10) и охватываемой (15) деталей намотаны по спирали проволока или шнур (31) из изоляционного материала.

15. Поворотная муфта по любому из пп.1-13, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность (10b, 15b) двойных стенок охватывающей (10) и охватываемой (15) деталей выполнена из сплава инвар на основе железа с содержанием никеля около 36%.

16. Поворотная муфта по любому из пп.1-13, отличающаяся тем, что двойные стенки охватывающей (10) и охватываемой (15) деталей снабжены внутренним усилением, образованным разделительными изоляционными пластинками (54) с очень низкой теплопроводностью.

17. Поворотная муфта по п.16, отличающаяся тем, что между двойными стенками (51, 52) размещены металлические листы (55), образующие радиационные экраны и чередующиеся с изоляционными пластинками (54).

18. Поворотная муфта по любому из пп.1-17, отличающаяся тем, что между двойными стенками охватывающей (10) и охватываемой (15) деталей помещен цеолит (33, 34), охлаждаемый за счет теплопроводности.

19. Питающая линия для криогенной жидкости, соединяющая неподвижный модуль (120) с подвижным модулем (110), обладающим, по меньшей мере, одной степенью свободы, отличающаяся тем, что содержит, по меньшей мере, одну поворотную криотехническую муфту, выполненную в соответствии с любым из пп.1-18.

20. Питающая линия по п.19, отличающаяся тем, что содержит три поворотные криотехнические муфты (101, 102, 103) с взаимно параллельными осями, выполненные в соответствии с любым из пп.1-18.

21. Ракетный двигатель, работающий на жидком криогенном топливе и содержащий, по меньшей мере, один бак, один турбонасос (221, 223) для питания устройства (209) впрыска топлива, камеру (205) сгорания, имеющую сопло с горловиной (208) и диффузором (207), и, по меньшей мере, один приводной механизм (211) для изменения положения (205) камеры сгорания относительно неподвижной опорной конструкции (201), отличающийся тем, что дополнительно содержит, по меньшей мере, одну поворотную муфту, выполненную в соответствии с любым из пп.1-18 и установленную в питающей линии, ведущей от указанного накопительного бака жидкого топлива к указанному турбонасосу, или в питающей линии, ведущей от указанного турбонасоса к устройству впрыска топлива.

22. Ракетный двигатель по п.21, отличающийся тем, что установлен в верхней ступени ракеты-носителя, причем в конфигурации запуска ось XX’ его камеры сгорания ориентирована перпендикулярно продольной оси YY’ ракеты-носителя в пределах +15°.

23. Ракетный двигатель по п.21 или 22, отличающийся тем, что имеет ось шарнирного поворота (206), расположенную на уровне горловины сопла.

24. Ракетный двигатель по любому из пп.21-23, отличающийся тем, что содержит два турбонасоса, установленные в фиксированном положении относительно ракеты-носителя, у каждого из которых выходной трубопровод питания устройства впрыска топлива снабжен, по меньшей мере, одной криогенной поворотной муфтой, выполненной в соответствии с любым из пп.1-18 для обеспечения возможности разворота ракетного двигателя относительно ракеты-носителя вокруг, по меньшей мере, одной оси.