一种固体火箭发动机分段的环键连接结构的制作方法

本实用新型涉及一种固体火箭发动机的连接结构，具体涉及一种固体火箭发动机分段的环键连接结构。

背景技术：

固体火箭发动机主要结构组成一般分为安全点火装置、燃烧室和喷管，燃烧室主要结构组成为壳体、绝热层和推进剂。燃烧室通过壳体接头与安全点火装置和喷管连接。连接部位结构的工艺性、可操作性、连接结构质量大小、连接结构所占空间尺寸直接影响固体火箭发动机的先进性。

现有相近技术为L型分瓣卡环连接结构。该结构卡环截面为“L”型，一般沿圆周方向分四瓣、六瓣或八瓣。该结构多适用于壳体开口尺寸较大者，且受喷管结构相关，对于开口较小的发动机，受喷管结构尺寸及装配空间的限制，无法采用该结构。

固体火箭发动机壳体与安全点火装置及喷管连接应用最广泛的方式为法兰螺栓连接，L型卡环连接结构也有应用。法兰螺栓连接方式最主要的问题是发动机消极质量偏高，所占轴向尺寸大，不利于提高发动机质量比，也不利于减小发动机空间尺寸，装配过程繁琐；L型卡环连接结构多适用于壳体开口尺寸较大者，对于开口较小的发动机，受喷管结构尺寸及装配空间的限制，无法采用该结构。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种固体火箭发动机分段的环键连接结构，以解决固体火箭发动机分段之间的连接的问题。

为解决存在的技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种固体火箭发动机分段的环键连接结构，包括壳体接头1、多块环键2和喷管接头4，其中，所述的壳体接头1的周向在与喷管接头4的装配面接触的一侧设有一圈壳体接头键槽6，在与壳体接头键槽6对应的壳体接头1的另一侧设有窗口9，窗口9在壳体接头1轴向的尺寸大于壳体接头键槽6的尺寸，窗口9在壳体接头1周向的尺寸大于环键2的尺寸；所述的喷管接头4的周向在与壳体接头1的装配面接触的一侧且与壳体接头键槽6对应的位置设有一圈喷管接头键槽10；所述的多块环键2通过窗口9安装在壳体接头键槽6和喷管接头键槽10组成的一圈键槽中，环键2与键槽在壳体的轴线方向为间隙配合，在壳体的径向方向为大间隙配合，用于连接喷管接头4与壳体接头1来固定喷管。

一般，在装配壳体接头1和喷管接头4过程中，当将全部环键2通过窗口9安装在键槽中后，可以通过胶粘、填充、焊接或其它方式将窗口9封装，来防止安装好的环键2从窗口9中掉出，为了安装和拆卸方便，本发明所述的窗口9采用分段固定环键13结构封装，分段固定环键13由2块环键堵头14、环键堵盖15、螺钉16组成，所述的环键堵头14分为内延环键17、定位凸台18、窗口延伸环键19及窗口延伸环键螺孔20部分，内延环键17部分的截面与环键2的截面相同，并安装在壳体接头键槽6和喷管接头键槽10组成的键槽中；定位凸台18部分的外型面与窗口9的内型面的贴合处的型面一致；窗口延伸环键19部分上端开有窗口延伸环键螺孔20；所述的环键堵盖15两端与窗口延伸环键螺孔20对应部位开有光孔；所述的2块环键堵头14分别对应安装在窗口9的两侧，环键堵盖15安装在2块环键堵头14之间的窗口延伸环键19上，并用螺钉16通过环键堵盖15上孔安装在窗口延伸环键螺孔20中，将2块环键堵头14和环键堵盖15紧固在一起。

本发明所述的壳体接头1的周向在与喷管接头4的装配面接触的一侧还设有 一圈密封槽7，用于安装密封圈3。

为了方便壳体接头1与喷管接头4安装时的定位，本发明所述的壳体接头1与喷管接头4的轴向接触面还设有喷管轴向定位台阶8，喷管接头4与壳体接头1的喷管轴向定位台阶8对应位置的轴向接触面还设有轴向定位面12，喷管轴向定位台阶8和轴向定位面12相互配合用于喷管接头4的轴向定位。

为了固定通过喷管接头4安装在壳体接头1上的喷管，使喷管不在周向转动，本发明所述的壳体接头1端面还开设有壳体接头螺孔5，喷管接头4还设有周向定位凸台11，周向定位凸台11与壳体接头螺孔5对应位置开设有光孔，将周向定位凸台11光孔与壳体接头螺孔5用螺钉连接，用于实现喷管的周向定位。

为了避免环键2及环键堵头14划伤壳体接头1或喷管接头4，本发明所述的环键2及环键堵头14的材料强度低于壳体接头1和喷管接头4的材料强度。

有益效果

本发明的一种固体火箭发动机分段的环键连接结构，适用于高压强发动机，工艺性好，装配和拆卸简单，不需专用工装，结构可靠性高，可减轻固体火箭发动机的消极质量，可有效缩短发动机的轴向尺寸。

附图说明

图1为固体火箭发动机壳体后接头剖面图。

图2为固体火箭发动机壳体后接头剖面图。

图3为固体火箭发动机壳体后接头剖面A向视图。

图4为固体火箭发动机喷管接头剖面图。

图5为固体火箭发动机喷管接头剖面A向视图。

图6为固体火箭发动机分段固定环键组装部分示意图。

图7为环键示意图。

图8为环键堵头示意图。

图9为环键堵盖示意图。

图10为窗口螺钉示意图。

图中，包括壳体接头1、环键2、密封圈3、喷管接头4、壳体接头螺孔5、壳体接头键槽6、密封槽7、喷管轴向定位台阶8、窗口9、喷管接头键槽10、周向定位凸台11、轴向定位面12、分段固定环键13、环键堵头14、环键堵盖15、螺钉16、内延环键17、定位凸台18、窗口延伸环键19及窗口延伸环键螺孔20。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。

如图1所示，固体火箭发动机分段的环键连接结构主要包括壳体接头1、环键2、密封圈3和喷管接头4。

如图2及图3所示，壳体接头1设有壳体接头螺孔5、壳体接头键槽6、密封槽7、喷管轴向定位台阶8和窗口9。密封槽7中安装密封圈3，密封结构为轴向密封；壳体接头键槽为放置环键2，壳体接头键槽6与环键2的壳体接头轴线方向为间隙配合，壳体接头径向方向为大间隙配合；喷管轴向定位台阶8为实现喷管轴向定位；窗口9为环键装配入口，窗口9的轴向中心线同壳体接头键槽6的轴向中心线重合，窗口9的壳体接头轴向尺寸大于壳体接头键槽6的壳体接头轴向尺寸，窗口9的壳体接头周向尺寸有效段为环键2的壳体接头周向尺寸的1.5倍，窗口9的壳体接头周向两端为圆弧过渡，窗口所有锐边为圆滑处理，在满足装配要求及壳体接头1强度时，窗口9的壳体接头周向尺寸可适当增大；壳体接头螺孔5设在壳体接头1的端面，为喷管周向定位孔。

壳体接头键槽6的上下面与侧面交接处有圆角过渡，壳体接头键槽6的上下 面有平行度要求，壳体接头键槽6的上下面对壳体接头1与喷管定位圆柱面轴线有垂直度要求。

如图4和图5所示，喷管接头4设有喷管接头键槽10、周向定位凸台11和轴向定位面12。喷管接头键槽10为放置环键2，与环键2的喷管接头轴线方向为0间隙或小间隙配合；轴向定位面12为喷管轴向定位基准，周向定位凸台11设有光孔，与壳体接头端面螺孔5通过螺钉连接，用于实现喷管周向定位。

喷管接头键槽10的上下面与侧面交接处有圆角过渡，喷管接头键槽10的上下面有平行度要求。

如图6所示，分段固定环键13由环键2、环键堵头14、环键堵盖15、窗口螺钉16组成。环键2及环键堵头14材料热处理后强度低于壳体接头1热处理后强度；环键2沿壳体径向方向均布在壳体接头键槽6和喷管接头键槽10组成的键槽内，环键2截面为矩形，工作过程受剪切和挤压载荷，依此确定环键2的壳体径向厚度和壳体轴向尺寸，环键2的壳体周向尺寸与壳体接头1的窗口9尺寸设计相结合；环键堵头14设有内延环键17、定位凸台18、窗口延伸环键19及窗口延伸环键螺孔20，环键堵头定位凸台18与壳体接头1的窗口9贴合处型面一致，环键堵头14数量为2，环键2之间、环键堵头14与环键2之间的壳体接头周向间隙为0.5mm，装配后定位凸台18不得高于壳体外表面。环键堵盖15两端设有两个光孔，窗口延伸环键螺孔20用于装配环键堵盖15后安装窗口螺钉16，用螺钉16分别与两个环键堵头14的窗口延伸环键螺孔20连接固定环键堵盖15，螺钉16装配后上表面不能高于壳体外表面。

此外，环键2及环键堵头14的材料强度低于壳体接头1的材料强度和喷管接头4的材料强度。

环键2可根据键槽周长大小，分成几瓣或数十瓣组成；环键2的截面为矩 形，环键2整体加工后切割成型，四条棱角圆滑处理。环键2沿径向方向均布在喷管接头键槽6和喷管接头键槽10组成的一圈键槽中。

具体实施时，壳体接头1安装密封圈3后，安装喷管，喷管接头4的轴向定位面12与壳体接头1的喷管轴向定位台阶8贴合后，装配环键2，用于连接喷管与壳体并固定喷管，装配过程通过旋转喷管带动环键2周向运行，环键2全部装配完毕，安装环键堵头14、环键堵盖15及螺钉16，螺钉16需有拧紧力矩及防松措施，将喷管周向定位凸台11光孔与壳体接头螺孔5用螺钉连接；拆卸时，顺序相反。