一种组合式锥段复合壳体结构制造技术

本发明专利技术公开了一种组合式锥段复合壳体结构，包括：带锥复合壳体、前舱和舱段连接结构；前舱通过舱段连接结构安装在带锥复合壳体头部。本发明专利技术通过复合壳体锥段结构设计大幅度提高复合壳体空间利用率，结合前舱结构实现带锥段助推级发动机装药空间有效利用，同时大幅度降低了壳体消极质量，提高发动机冲质比，避免传统非锥段复合壳体结构空间利用率低，舱段对接空间无法利用，结构整体消极质量大等问题，同时利用舱段连接结构实现了火箭垂直状态下前舱重力的分摊，及内压工作状态下轴向受力的释放，避免了前舱与复合壳体间侧变形不协调。避免了前舱与复合壳体间侧变形不协调。避免了前舱与复合壳体间侧变形不协调。

【技术实现步骤摘要】
一种组合式锥段复合壳体结构


[0001]本专利技术属于固体火箭发动机复合材料壳体设计
，尤其涉及一种组合式锥段复合壳体结构。

技术介绍

[0002]常规多级火箭结构为提升火箭性能，通常采用以复合材料壳体为燃烧室的固体火箭发动机为助推级，助推发动机与主级发动机间存通常留有较大的连接空间用于级间过渡，故发动机级间过渡段存在较多空间未利用，在增加火箭整体消极质量同时有限空间的利用率也大大降低，从而限制了火箭整体结构性能的进一步提升。

技术实现思路

[0003]本专利技术的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种组合式锥段复合壳体结构，解决了传统非锥段复合壳体结构空间利用率低，级间过渡段空间利用率低，结构整体消极质量大等问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种组合式锥段复合壳体结构，包括：带锥复合壳体、前舱和舱段连接结构；
[0005]前舱通过舱段连接结构安装在带锥复合壳体头部。
[0006]在上述组合式锥段复合壳体结构中，带锥复合壳体，包括：前接头、后接头、前裙、后裙、前接头保护层、后接头保护层、复合壳体绝热层和缠绕层；
[0007]缠绕层包覆在复合壳体绝热层外侧，形成壳体本体；
[0008]前裙和前接头设置在壳体本体的头部；
[0009]后裙和后接头设置在壳体本体的尾部；
[0010]前接头的外圆面上包覆有前接头保护层，前接头的内侧斜边与复合壳体绝热层的头部贴合；后接头的外圆面上包覆有后接头保护层，后接头的内侧斜边与复合壳体绝热层的尾部贴合。
[0011]在上述组合式锥段复合壳体结构中，带锥复合壳体，还包括：前裙保护层、后裙保护层、裙固定层、线缆和线缆固定层；
[0012]前裙为锥型带翻边结构；其中，前裙的内型面与缠绕层间衬有前裙保护层，前裙保护层包裹至前裙尖端；前裙斜锥段开有线缆穿舱孔A；
[0013]后裙为柱段复合裙结构；其中，后裙的内型面与缠绕层间衬有后裙保护层，后裙保护层包裹至后裙尖端；后裙后段开有线缆穿舱孔B；
[0014]线缆通过前裙上的线缆穿舱孔A和后裙上的线缆穿舱孔B铺设；其中，线缆前段与前裙锥面贴合，并通过裙固定层缠绕固定；线缆中部及后段与缠绕层外圆面贴合，通过线缆固定层包裹固定；
[0015]前裙和后裙与缠绕层之间通过裙固定层连接。
[0016]在上述组合式锥段复合壳体结构中，缠绕层为头部带锥型的缠绕层，前裙锥面与
缠绕层前封头和筒段缠绕层平滑过渡。
[0017]在上述组合式锥段复合壳体结构中，复合壳体绝热层为根据推进剂燃烧特性确定的变厚度结构形式的绝热层；其中，复合壳体绝热层与缠绕层锥面相贴合。
[0018]在上述组合式锥段复合壳体结构中，
[0019]带锥复合壳体通过前裙与总体接口对接；
[0020]带锥复合壳体通过后裙与总体接口对接；
[0021]前接头与前舱通过舱段连接结构连接；
[0022]后接头采用法兰螺栓结构与发动机喷管相连。
[0023]在上述组合式锥段复合壳体结构中，后裙上设有轴向金属螺套，形成轴向法兰接口，轴向金属螺套通过径向螺钉限位与固定在后裙上；其中，带锥复合壳体通过轴向金属螺套与总体接口对接。
[0024]在上述组合式锥段复合壳体结构中，前舱，包括：前舱壳体和前舱绝热层；
[0025]前舱绝热层位于前舱壳体内侧，与前舱壳体内侧完全随型贴合；
[0026]前舱壳体为三段式结构：头部为椭球封头面、中段为锥面、尾部为圆柱段；其中，前舱壳体头部椭球封头面上开有点火器接口，前舱壳体尾部圆柱段的侧面上设置有支耳结构，前舱壳体尾部圆柱段底部设置有法兰结构。
[0027]在上述组合式锥段复合壳体结构中，舱段连接结构，包括：连接杆、弹簧、前连接杆螺栓、舱段螺栓和后连接杆螺栓；
[0028]连接杆通过弹簧、前连接杆螺栓和舱段螺栓连接前舱壳体与前裙，确保组合式锥段复合壳体结构在垂直状态时，前舱重力由前裙分摊，发动机内压工作状态时轴向约束通过弹簧得到释放。
[0029]在上述组合式锥段复合壳体结构中，
[0030]连接杆为之字形结构，之字形结构两端设有轴向安装孔A和轴向安装孔B；
[0031]连接杆的轴向安装孔A与支耳结构通过前连接杆螺栓连接，弹簧套装在前连接杆螺栓上；
[0032]连接杆的轴向安装孔B通过后连接杆螺栓与前裙连接；
[0033]前接头采用法兰螺栓结构通过舱段螺栓与前舱壳体尾部圆柱段底部设置的法兰结构连接。
[0034]本专利技术具有以下优点：
[0035](1)本专利技术公开了一种组合式锥段复合壳体结构，通过复合壳体锥面缠绕及前舱设置，提高整体结构空间利用率，大幅度增加了推进剂装填量，同时进一步降低了火箭消极质量，提高了火箭整体性能。
[0036](2)本专利技术公开了一种组合式锥段复合壳体结构，通过舱段连接结构实现了火箭垂直状态下前舱重力的分摊，及内压工作状态下轴向受力的释放，避免了前舱与复合壳体间侧变形不协调。
附图说明
[0037]图1是本专利技术实施例中一种组合式锥段复合壳体结构的结构示意图；
[0038]图2是本专利技术实施例中一种带锥复合壳体的结构示意图；
[0039]图3是本专利技术实施例中一种前舱的结构示意图；
[0040]图4是图1中位置Ⅰ处的放大图；
[0041]图5是图1中位置Ⅱ处的放大图；
[0042]图6是图1中位置Ⅲ处的放大图。
具体实施方式
[0043]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术公开的实施方式作进一步详细描述。
[0044]在本实施例中，该组合式锥段复合壳体结构，包括：带锥复合壳体、前舱和舱段连接结构。其中，前舱通过舱段连接结构安装在带锥复合壳体头部。
[0045]在本实施例中，如图1、2和4，带锥复合壳体具体可以包括：前接头1、后接头2、前裙3、后裙4、前接头保护层5、后接头保护层6、前裙保护层7、后裙保护层8、复合壳体绝热层9、缠绕层10、裙固定层11、线缆12和线缆固定层13。
[0046]缠绕层10包覆在复合壳体绝热层9外侧，形成壳体本体；前裙3和前接头1设置在壳体本体21的头部；后裙4和后接头2设置在壳体本体21的尾部。
[0047]前接头1采用轻质高强钛合金材料制备得到，采用法兰螺栓结构，使用舱段螺栓19连接前舱壳体14；前接头1的外圆面上包覆有前接头保护层5，前接头1的内侧斜边与复合壳体绝热层9的头部贴合。
[0048]后接头2采用轻质高强钛合金材料制备得到，采用法兰螺栓结构，与发动机喷管相连；后接头2的外圆面上包覆有后接头保护层6，后接头2的内侧斜边与复合壳体绝热层9的尾部贴合。
[0049]前裙3采用轻质高强钛合金材料制备得到，为锥型带翻边结构，带锥复合壳体通过前裙3与总体接口对接。其中，前裙3的内型面与缠绕层10间衬有前裙保护层7，前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组合式锥段复合壳体结构，其特征在于，包括：带锥复合壳体、前舱和舱段连接结构；前舱通过舱段连接结构安装在带锥复合壳体头部。2.根据权利要求1所述的组合式锥段复合壳体结构，其特征在于，带锥复合壳体，包括：前接头(1)、后接头(2)、前裙(3)、后裙(4)、前接头保护层(5)、后接头保护层(6)、复合壳体绝热层(9)和缠绕层(10)；缠绕层(10)包覆在复合壳体绝热层(9)外侧，形成壳体本体；前裙(3)和前接头(1)设置在壳体本体(21)的头部；后裙(4)和后接头(2)设置在壳体本体(21)的尾部；前接头(1)的外圆面上包覆有前接头保护层(5)，前接头(1)的内侧斜边与复合壳体绝热层(9)的头部贴合；后接头(2)的外圆面上包覆有后接头保护层(6)，后接头(2)的内侧斜边与复合壳体绝热层(9)的尾部贴合。3.根据权利要求2所述的组合式锥段复合壳体结构，其特征在于，带锥复合壳体，还包括：前裙保护层(7)、后裙保护层(8)、裙固定层(11)、线缆(12)和线缆固定层(13)；前裙(3)为锥型带翻边结构；其中，前裙(3)的内型面与缠绕层(10)间衬有前裙保护层(7)，前裙保护层(7)包裹至前裙(3)尖端；前裙(3)斜锥段开有线缆穿舱孔A；后裙(4)为柱段复合裙结构；其中，后裙(4)的内型面与缠绕层(10)间衬有后裙保护层(8)，后裙保护层(8)包裹至后裙(4)尖端；后裙(4)后段开有线缆穿舱孔B；线缆(12)通过前裙(3)上的线缆穿舱孔A和后裙(4)上的线缆穿舱孔B铺设；其中，线缆(12)前段与前裙(3)锥面贴合，并通过裙固定层(11)缠绕固定；线缆(12)中部及后段与缠绕层(10)外圆面贴合，通过线缆固定层(13)包裹固定；前裙(3)和后裙(4)与缠绕层(10)之间通过裙固定层(11)连接。4.根据权利要求3所述的组合式锥段复合壳体结构，其特征在于，缠绕层(10)为头部带锥型的缠绕层，前裙(3)锥面与缠绕层(10)前封头和筒段缠绕层平滑过渡。5.根据权利要求2所述的组合式锥段复合壳体结构，其特征在于，复合壳体绝热层(9)为根据推进剂燃烧特性确定的变厚度结构形式的绝热层；...

【专利技术属性】
技术研发人员：林天一，郑庆，杨明，童悦，薛潇潇，何鹏，江真，王林祥，李德华，金书明，
申请(专利权)人：上海新力动力设备研究所，
类型：发明
国别省市：