SE461995B - Stoedstruktur foer vaetskekylda expansionsmunstycken - Google Patents

Description

10 15 20 ZS 30 35 40 461 995 fjädrande eftergivligt tvärsnitt (cirkel, ellips etc.). Temperatur- betingade, kraftigt avvikande måttändringar för förstyvningsele- menten å ena sidan.och munstycksstrukturen å andra sidan kan där- vid i huvudsak kompenseras endast medelst elastiska deformationer av de små kylrörens tvärsnitt.

Vid stor, relativt stel munstycksstruktur av ungefärligen rek- tangulära kylrör är en direkt förbindning med stela förstyvnings- eller stödelement ej tillrådlig, eftersom de vid kontaktställena _ uppträdande, höga spänningarna skulle leda till kvarstående defor- mationer eller till brott på strukturen.

Uppfinningen har därför till uppgift att åstadkomma en lätt och enkel stödstruktur för en på en raketförbränningskammare pá- länsad, vätskekylt expansionsmunstycke med en relativt stel mün- stycksstruktur, vilken väsentligt höjer den mekaniska belastnings- förmågan för munstycksstrukturern och tillåter långtgående ohind-_ rade temperaturbetingade måttförändringar för munstyckstrukturen.

Denna uppgift löses medelst i patentkravet 1 angivna känne- tecknen.

Stödstrukturen;består således av en stel, burliknande del med i längs- och perifeririktningen anordnade element, vilken omfattar munstycksstrukturen.över åtminstone en del av dess längd, samt av elastiska itjämningselement för kraftöverföring och för kompensa- tion av temperaturbetingade relativförskjutningar mellan munstyc- ke och stödbur - Kraftöverföringen mellan munstycket och stödstruk- turen sker vid flera över periferi och längd för munstycket förde- lade ställen iiwervägande radiell riktning, så att munstycksstruk- turen uppdelas i små, genom munstycksinnertrycket väsentligen böj- ningspåkända ytelement mellan kraftöverföringsställena. Bnsidigt på munstycksstrukturen verkande påkänningar, t ex vid munstyckets svängande, uppfångas åtminstone delvis som stödstrukturen.och förs vidare via anslutningsringen till den stabila flänsförbindningen för förbränningskammaren. Elasticiteten för utjämningselementen reducerar visserligen de på stödstrukturen överförbara krafterna, de undviker emellertid också otillåtna, lokala spänningstoppar i munstycksstrukturen och gör därigenom användningen av en stel stödstruktur överhuvudtaget möjlig.

Underkraven 2 till 6 avser för uppfinningen.

Utförandet för utjämningselementen i enlighet med krav Z är visserligen något krävande, mami gmmähíistatiskt avseende särskilt föredragna utföringsformer 10 15 20 25 30 35 40 461 995 gynnsam. Vid lämpligt val av lutningsvinkeln för stödytorna inver- kar temperaturbetingade, instationära måttändringar på munstycks- strukturdiametern praktiskt taget icke på ytterdiametern för ut- jämningselementen. Anordningen av axiella glidytor möjliggör långt- gående ohindrade axiala relatiwfinskyitníngar mellan munstycke och stödstruktur.

Utförandæzenligt kraven 2 till 5 är enkla, men till sin stöd- verkan ej så precisa som utförandet i enlighet med kravet 1. Tvär- sníttet för utjämningselamfimen har formen av liggande U eller Kl, varvid en skänkel är fast förbunden med munstycksstrukturen, den. andra med dailnmliknæxk delen av stödstrukturen. Därigenom verkar utjämningselementen i axiell riktning som rullmembran.

Delningen av den bürliknande delen av stödstrukturen i enlig- het med kravet 6 möjliggör dess monterande i efterhand vid den fär- diga munstycksstrukturen. Därvid är icke uteslutet, att stödburen vid förbindningen med münstycket sammanlödes eller svetsas till en del.

Uppfinningen beskrivs nedan närmare i anslutning till på rit- ningen visade utföringsexempel. Härvid visar i förenklad avbild- ning, fig_l en perspektivdelvy av den med munstycket förbundna stödstrukturen, fig 2 ett dellängdssnitt genom det av stödstruk- turen omgivna munstycksområdet, fig 3, en delvy motsvarande snit- tet III-III i fig 2, och figurerna 4, 5, 6 olika utföringsformer av utjämningselementen i perspektivdelvy.

I fig 1 går blickriktningen snett bakifrån mot yttersidan av ett med en stödstruktur 1 försett expansionsmunstycke eller expan- sionsdysa 13. Den främre, till diametern mindre dysänden är för- sedd med en fläns 15, vilken tjänar som förbindningselement till den icke visade förbränningskammaren. Dessutom tillförs via flänsen 15 kylvätskan och fördelas likformigt till de talrika små kylrören 16 i dysstrukturen 14. Fast förbunden med flänsens 15 baksida är stöd- strukturens 1 anslutningsring 2. Från anslutningsringen 2 utgår flera över dysperíferin fördelade längssträvor 3. Av dessa längs- strävor 3 är för översíktlighetens skull endast en visad, man ser emellertid utformningen som svetsad, böjningsstyv T-balk med vikt- lättande hål. Vid den bakre änden är längssträvorna 3 fast förbund- na med en runt om gående ring 4, så att elementen 2, 3 och 4 bil- dar en relativt stel stödbur för dysstrukturen 14. Medelst ytter- ligare, respektive axiellt åtskilda ringar 4 kan stödburen vara utförd ännu finmaskigare och stabilare. De egentliga kraftöverfö- 10 15 20 25 30 35 40 461 995 ringselementen för dysstrukturen 14 bildar de i perifeririktningen anordnade utjämningselementen 5. Dessa är på sina uppläggnings- ställen fast förbundna medchsstrukturen 14 svetsade eller på an- nat sätt. Från uppläggningsställena sträcker sig parvis samver- kande stödytor 8 snett utåt och är medelst axiella glidytor 10 spetsformigt förbundna. På glidytan 10 för utjämningselementet 5 ligger glidytan 12 för längssträvorna 3, så att axiella rörelser mellan den av 2,-3 och 4 bestående stödmnen och de med dysstruktu- ren 14 förbundna utjämningselementen 5'är möjliga, vilka erhålles i Sflmufihet kort efter starten av drivanordningen genom kraftigt olika komponenttemperaturer. Därvid uppträder också det fallet, att ytterhuden för dysstrukturen 14 exempelvis är varmare och ut- vidgar sig kraftigare, än glidytorna 10 för de spetsformiga utjäm- ningselementen 5. Därigenom expanderar de lutade stödytorna 8 kraftigare varvid dessas mot dysytan anliggande ändar avlägsnar sig från varandra och samtidigt vidgas utåt mot den mörre utvidgade dysdiametern. Vid lämpligt val av spännvínkeln för stödytorna 8 blir härvid ytterdiametern, på vilken glidytorna 10 ligger, i det närmaste lika. I fig 1 är utjämningselementen 5 tecknade som genom- gående band. Denna anordning är ändamålsenlig när relativt många längssträvor 10 är för handen. Vid få längssträvor räcker det att anordna separata, i perifeririktningen på avstånd från varandra belägna utjämningselement 5, vilka vardera har en glidyta 10, två stödytor 8 och två dysanliggningsytor. Vid valet av antal och läge för kraftinledningspunkterna är att beakta att dysinnertrycket i närheten av flänsen är som störst och mot dysutloppet avtar kraf- tigt. Utgående härifrån kan det vara ändamålsenligt att förstora det axiella avståndet för utjämningselementet från anslutnings- ríngen 2 mot ringen 4 kontnuerligt och låta stödstrukturen 1 slu- ta redan axiellt före dysutloppet.

Det är också möjligt att förse anslutningsringen 2 och ringen respektive ringarna 4 med ett gemensamt delningsplan. Därigenom kan den krävande dysstrukturen 14 innefattande flänsen 15 tillver- kas komplett och därefter förses med utjämníngselementen 5 och den av 2, 3 och 4 bestående delade stödburen. Möjligheten till delning kan bíbehâllas, genom att alla delar i buren ihopskruvas, man kan emellertid också eliminera delningen, genom att buren svetsas el- ler lödes vid expansíonsdysan 13.

Fig 2 visar ett radiellt dellängdsnitt i närheten av en längs- sträva 3. Dysstrukumen 14 är för enkelhets skull visad sektionerad 10 15 20 25 30 35 40 461 995 som massiv kropp. Noggrannare satt skulle de skurna små kylrören 16 vara synliga. Väl synlig är det axiella anordnandet av glidytor- na 10, 12 samt slutet för stödstrukturen före den största dysdia- metern. Snittförloppet III-III för till figuren 3, i vilken tyd- ligt tvärsnittet för de små rektangulära rören 16 framgår. Genom det stora antalet för de över dysperiferin fördelade små rören är dysstrukturen 14 invändigt och utvändigt jämn och i det närmaste idealt cirkelformig. g I fig 3 är fyra glidytor 10 på dyssidan visade, men för en- kelhetens skull endast en längssträva 3 med glidyta 12. Glidytorna 10 med sina stödytor 8 är naturligtvis endast meningsfulla där i förbindelse med Jnotglidytor 12 en kraftöverföring är möjlig, i annat fall är det bättre, att avbryta spetsstrukturen för víktsin- sparning. Glidytorna 12 kan för övrigt inte vara anordnade endast på längssträvorna 3 utan också på ringen respektive ringarna 4.

Fígurerna 4, 5, 6 visar_o1ika utförda utjämningselement 5, 6 och 7. Det spetsformade utjämningselementet 5 i enlighet med fig 4 är redan känt från ovanstående förtydliganden. Enligt en jämför- bar princip arbetar utjämningsehmæntet 6 i fig 5. För kompensation av utvidgningsskilnader~ är här i axiell riktning lutade stödytor 9 anordnade, vilka är vända omväxlande mot den främre och den bak- re dysänden. Till följd av de radiella slitsarna med spänningsre- ducerande ändhål låter sig utjämningselementet framställas av en rak T-profil och relativt enkelt böjas cirkelformig. Den axielè la glidytan 11 går vid denna utföringsform genomgående runt. Lik- som utförandet i enlighet med fig 4 kan .utjämningselementet 6 en- dast överföra radiella tryckkrafter. Andra kraftöverförings- och rörelseförhållanden föreligger vid utjämningselementet 7 i fig 6.

Dettas tvärsnitt har forman av ett liggande U, varvid öppningen mellan de bägge skänklarna kan vara vända mot den främre eller bakre änden av expansionsdysan 13. Till följd av de många, på re- gelbundna avstånd inarbetade, radiella slitsarna med spänningsre- ducerande ändhål låter sig också denna profil böjas cirkelformig och på så sätt bli anpassad till respektive dysdiameter. Den me- delst slitsarna många gånger avbrutna, radiellt inre U-skänkeln är fast förbunden med dysstrukturen 14, den genomgående yttre U- skänkeln med längssträvorna 3 och/eller ringen respektive ringar- na, t ex genom svetsning. Därigenom kan utjämningselementet 7 också i radiell riktning överföra såväl drag-som också tryckkraf- ter. Vid axiella relativförskjutningar mellan de U-skänklarna för- 10 461 995 bundna komponenterna utför U-profilen i sig en avrullande rörelse liknande ett rullmembran, utan att några ytor glider på varandra.

Príncipiellt skulle det också vara möjligt att utforma en. radiellt yttre U-skänkeln som glidyta och endast förbinda den inre U-skän- kehlfast med dysstrukturen 14. Rörelseförhållandena skulle då va- ra liknade som vid utjämningselementen 5 och 6.

I stället för den liggande U-profilen skulle man likaså kun- na använda en liggande (2-profil. Dennas framställning skulle va- ra möjlig fenom att man - utgående från U-profilen - knäcker dess inre skänkel ungefär rätvinkligt radiellt inåt och dess yttre skänkel ungefär rätvinkligt utåt. Också ett liggande U med en ra- díellt utåt knäckt, yttre skänkel skulle vara tänkbar. Sådana va- riationer rättar sig huvudsakligen efter slaget av förbindning med närbelägna komponenter.

Claims (6)

461 995 P a t e n t k r a v

1. Stödstruktur för en vid en raketförbränningskammare påflän- sad, vätskekyld expansionsdysa, vilken i huvudsak består av en mångfald till varandra gränsande, fast med varandra förbundna små kylrör, varvid formen för de små rörtvärsnitten ger en i längs- och periferiritkning relativt styv dysstruktur, i synnerhet för en medelst spirallinding och svetsning av rektangulära små kylrör framställd expansionsdysa, k ä n n e t e c k n a d a v att med flänsen (15) på förbränningskammarsidan .av expansionsdysan (13) är en anslutningsring (2) fast förbunden, att från anslutningsringen (2) utgående är flera över dysperiferín fördelade och till dysfor- men anpassade längssträvor (3) på radiellt avstånd till dysstruk- turens (14) yta anordnade i riktning mot utloppsdysänden, att längssträvorna (3) på axielltflavstånd från anslutningsrhufim (2) Sam' manhålles medelst en eller flera, i perífeririktningen anordnade ringar (4) burliknande, och att mellan längssträvorna (3) och/eller ringen (4) respektive ringarna (4) å ena sidan och ytan för dys- strukturen (14) å andra sidan är elastifiæ.utjämningselement(5, 6, 7) för inledandet av stödkrafter i dysstrukturen (14) och för hmpen- serandet av temperaturbetingade relativförskjutníngar anordnade.

2. Stödstruktur enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v attutjämningselementen (5, 6) via parvis samverkande, spetsvinkligt gentemot dysstrukturens yta (14) lutade stödytor (8, 9) är fast förbundna med dysstrukturen (14), och att såväl vid utjämningsele- menten (5, 6) som också vid längssträvorna (3) och/eller ringen (4) respektive ringarna (4) är axiella glidytor (10, 11, 12) anord-j-. nade för upptagande av radiella stödkrafter.

3. Stödstruktur enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att utjämningselementen såväl är fast förbundna med dysstrukturen (14) som också med längssträvorna (3) och/eller ringen (4) respek- tive ringarna (4) och har en i axiell och radiell riktning efter- givlig form.

4. Stödstruktur enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d a v att utjämningselementen (7) i dyslängsriktningen har ett U-formigt tvärsnitt.

5. Stödstrukturen enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d a v att utjåmningselementet i dyslängsritkningen har ett (2-for - migt tvärsnitt.

6. Stödstruktur enligt ett eller flera av kraven 1 till 5, »Q 461 995 k ä n n e t e c k n a d a v att anslutningsríngen (2) och ringen (4) respektive ringarna (4) före sammanfogandet med dysstrukturen (14) vardera är delade vid minst två ställen på sin periferí.