一种固体火箭发动机膨胀式卡环结构的制作方法

1.本发明属于固体火箭发动机领域，涉及一种固体火箭发动机膨胀式卡环结构。


背景技术：

2.固体火箭发动机燃烧室壳体的筒体与封头、后封头与喷管、前封头与点火器等零部件之间都存在着连接需求。对连接结构的主要要求是：连接可靠，同轴性和密封性好。连接结构设计时同时要兼顾药柱装填或浇注方便、重量轻以及加工和装配方便等。为了装填药柱或浇注推进剂的需要，壳体两端的连接部位中至少有一个应该是可拆结构。卡环连接是一种常见的可拆卸式连接结构，广泛应用于中小型发动机的连接，其优点在于结构简单、重量轻和工艺性好。膨胀式卡环连接结构，优点是连接最简单，且拆装更方便。
3.现有膨胀式卡环连接结构，主要存在以下缺点：
4.1)采用环向安装的膨胀式卡环结构，使用范围小，通常适用较小直径的发动机连接结构，且需配合工装使用，安装及拆卸工艺性差，不可重复使用。
5.2)采用环向安装的膨胀式卡环结构，多为分体式设计，包括卡环与卡环紧固件，卡环本身无法实相轴向限位；此外分体式卡环连接结构配合面较多，拆装工艺性不佳。


技术实现要素：

6.本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种固体火箭发动机膨胀式卡环结构，结构简单、重量轻和工艺性好，连接简单，且拆装更方便。
7.本发明解决技术的方案是：
8.一种固体火箭发动机膨胀式卡环结构，包括封头、发动机壳体、o型圈、卡环和螺钉；其中，发动机壳体为轴向水平放置的中空筒状结构；封头同轴伸入发动机壳体的内腔中；o型圈设置在发动机壳体内壁与封头外壁的对接处；卡环嵌入在发动机壳体的内壁；通过螺钉实现对卡环和封头的固连。
9.在上述的一种固体火箭发动机膨胀式卡环结构，所述封头的轴向头端为椭球形结构；封头的头端周向为加厚区，且在加厚区沿周向均匀设置有螺钉孔。
10.在上述的一种固体火箭发动机膨胀式卡环结构，所述发动机壳体的内壁设置有卡环槽；卡环嵌入在卡环槽中，且位于封头的头端加厚区对应位置。
11.在上述的一种固体火箭发动机膨胀式卡环结构，所述卡环沿周向均匀设置有沉孔，且沉孔位置与封头螺钉孔一一对应。
12.在上述的一种固体火箭发动机膨胀式卡环结构，所述螺钉分别穿过对应卡环沉孔固定在封头对应螺钉孔中。
13.在上述的一种固体火箭发动机膨胀式卡环结构，所述卡环为开口卡环，通过开口处实现卡环径向压缩与膨胀。
14.在上述的一种固体火箭发动机膨胀式卡环结构，所述卡环的最大外径大于发动机壳体上卡环槽的底径，将卡环在压缩状态沿轴向放置于发动机壳体的卡环槽内，卡环膨胀
后与发动机壳体卡环槽面紧实现密贴合。
15.在上述的一种固体火箭发动机膨胀式卡环结构，卡环通过螺钉固定在封头的外壁面上，实现了封头与发动机壳体间连接及轴向定位。
16.在上述的一种固体火箭发动机膨胀式卡环结构，膨胀式卡环结构的安装过程为：
17.将封头沿发动机壳体轴向移动至封头外壁面与发动机壳体的卡环槽端面平齐；手动将卡环沿径向压缩变形，沿发动机壳体轴向嵌入发动机壳体的卡环槽内；卡环嵌入壳体卡环槽后，卡环在压缩状态下利用自身的弹性变形与发动机壳体的卡环槽紧密贴合；卡环沉孔的底面与封头端面接触；沿周向转动卡环，使卡环的沉孔与封头的螺钉孔对齐，将螺钉穿过卡环沉孔拧入封头的螺钉孔内，与封头紧固。
18.在上述的一种固体火箭发动机膨胀式卡环结构，膨胀式卡环结构的拆卸过程为：
19.依次拧下螺钉，然后从卡环的开口处沿径向压缩卡环，卡环即从发动机壳体的卡环槽内拆卸出；再利用封头上预留的工装接口拆下封头，实现发动机壳体与封头分离。
20.本发明与现有技术相比的有益效果是：
21.(1)本发明的膨胀式卡环结构尤其适用于采用自由装填式装药结构的发动机壳体与封头的连接；
22.(2)本发明的卡环采用高强钢材料，整体加工成型，结构简单，无复杂加工工艺；
23.(3)本发明相较于环向安装卡环，安装工艺过程简便，卡环以压缩状态沿轴向放置于壳体上预留的卡环槽内，通过自身膨胀与槽底紧密贴合；
24.(4)本发明卡环通过螺钉紧固壳体与封头，且实现轴向定位；
25.(5)本发明拆装过程简便，压缩卡环，沿轴向移出后，壳体与封头分离；且卡环可重复使用。
附图说明
26.图1为本发明膨胀式卡环结构整体示意图；
27.图2为本发明卡环示意图；
28.图3为本发明卡环沉孔示意图；
29.图4为本发明膨胀式卡环结构连接局部放大示意图。
具体实施方式
30.下面结合实施例对本发明作进一步阐述。
31.本发明提供了一种固体火箭发动机膨胀式卡环结构，采用高强钢一体加工成型，用于可拆卸式固体火箭发动机连接，包括封头与壳体，壳体级间以及壳体与喷管间的连接，通过轴向安装与定位。
32.固体火箭发动机膨胀式卡环结构，如图1、图4所示，具体包括封头1、发动机壳体2、o型圈3、卡环4和螺钉5；其中，发动机壳体2为轴向水平放置的中空筒状结构；封头1同轴伸入发动机壳体2的内腔中；o型圈3设置在发动机壳体2内壁与封头1外壁的对接处；卡环4嵌入在发动机壳体2的内壁；通过螺钉5实现对卡环4和封头1的固连。
33.其中，封头1的轴向头端为椭球形结构；封头1的头端周向为加厚区，且在加厚区沿周向均匀设置有螺钉孔。
34.发动机壳体2的内壁设置有卡环槽；卡环4嵌入在卡环槽中，且位于封头1的头端加厚区对应位置。
35.如图3所示，卡环4沿周向均匀设置有沉孔，且沉孔位置与封头1螺钉孔一一对应。螺钉5分别穿过对应卡环4沉孔固定在封头1对应螺钉孔中。
36.如图2所示，卡环4为开口卡环，通过开口处实现卡环4径向压缩与膨胀。卡环4的最大外径大于发动机壳体2上卡环槽的底径，将卡环4在压缩状态沿轴向放置于发动机壳体2的卡环槽内，卡环4膨胀后与发动机壳体2卡环槽面紧实现密贴合。
37.卡环4通过螺钉5固定在封头1的外壁面上，实现了封头1与发动机壳体2间连接及轴向与环向定位。
38.膨胀式卡环结构的安装过程为：
39.将封头1沿发动机壳体2轴向移动至封头1外壁面与发动机壳体2的卡环槽端面平齐；手动将卡环4压缩变形，沿发动机壳体2轴向置入发动机壳体2的卡环槽内；卡环4在压缩状态下利用自身的弹性变形与发动机壳体2的卡环槽紧密贴合；卡环4沉孔的底面与封头1端面接触；沿周向转动卡环4，使卡环4的沉孔与封头1的螺钉孔对齐，将螺钉5穿过卡环4沉孔拧入封头1的螺钉孔内，与封头1紧固。
40.膨胀式卡环结构的拆卸过程为：
41.依次拧下螺钉5，然后从卡环4的开口处压缩卡环4，卡环4即从发动机壳体2的卡环槽内拆卸出；再利用封头1上预留的工装接口拆下封头1，实现发动机壳体2与封头1分离。
42.本发明的设计内容包括卡环设计方法、安装工艺过程、拆卸过程。
43.本发明采用了此结构，实现了如下技术效果：
44.1)膨胀式卡环结构尤其适用于采用自由装填式装药结构的发动机壳体与封头的连接；
45.2)卡环采用高强钢材料一体化设计，结构可靠性更高，整体加工成型，结构简单，无复杂加工工艺；
46.3)相较于环向安装卡环，安装工艺过程简便，卡环以压缩状态沿轴向放置于壳体上预留的槽内，通过卡环自身膨胀与壳体槽底紧密贴合；
47.4)卡环通过螺钉可以紧固壳体与封头，且实现轴向定位；
48.5)拆装过程简便，压缩卡环，沿轴向移出后，封头与壳体分离；
49.6)卡环可重复使用。
50.本发明的一种可拆卸式固体火箭发动机膨胀式卡环连接结构。其中，所述封头椭球形头部外壁沿外边沿加厚区周向均布有螺钉孔；所述发动机壳体内壁设有卡环槽；所述卡环置于卡环槽内，所述卡环对所述封头；所述螺钉穿过所述卡换上的沉孔与封头上的螺钉孔连接紧固，将所述封头与壳体紧固且实现环向与轴向定位。
51.其安装及拆卸顺序为：
①
将封头沿壳体轴向移动至封头外壁面与壳体卡环槽端面平齐；
②
再手动将卡环压缩变形，沿壳体轴向置入壳体卡环槽内，卡环在压缩状态下利用自身的弹性变形与壳体卡环槽紧密贴合，卡环台阶孔底面与封头外壁面接触；
③
沿环向转动卡环，使卡环沉孔与螺钉孔对齐，将螺钉穿过卡环沉孔拧入封头螺钉孔内，与封头紧固；
④
拆卸时依次拧下螺钉，然后从卡环开口处压缩卡环，卡环即从壳体卡环槽内拆卸出；
⑤
再利用封头上预留的工装接口拆下封头，实现壳体与封头分离。
52.本发明所述结构已在某型号产品中应用，产品工艺性与可生产性已得到验证，并通过了多次地面试验与飞行试验考核，结构可靠，功能稳定，满足使用要求。
53.本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。