[发明专利]一种用于固体火箭发动机壳体缠绕的分体式复合材料芯模

说明书

本发明公开了一种用于固体火箭发动机壳体缠绕的分体式复合材料芯模，解决现有芯模自重太大、装配难度高，会导致成型后壳体型面精度差的不足之处。本发明采用复合材料作为大型分体式芯模整体结构的主要部分，通过热压机成型工艺与机加工结合的方式制造大型分体式芯模的各分瓣模，减轻了大型分体式芯模的重量，提高了大型固体火箭发动机壳体的制造效率和型面精度。

技术领域

本发明涉及固体火箭发动机壳体制造领域，具体涉及一种用于固体火箭发动机壳体缠绕的分体式复合材料芯模。

背景技术

缠绕芯模是火箭发动机壳体缠绕成型的模具，壳体芯模技术是支撑大型固体火箭发动机复合材料壳体制造的一项关键技术。面对未来新一代的航天运载器，其发动机壳体直径达到数米，现有的芯模技术无法达到要求。

现有的芯模结构形式主要有全石膏芯模和砂芯模、组装式石膏芯模和砂芯模、金属骨架组装式石膏芯模和砂芯模、以及全金属芯模。

然而，石膏芯模和砂芯模的强度较低、自重大，在中大型复合材料壳体制造过程中由于自重和交变载荷作用容易变形以及发生开裂破坏；金属骨架组装式石膏芯模和砂芯模的自重非常大、重量高达几十吨，增加了装配难度，甚至使得缠绕机超载而无法工作；全金属芯模同样由于自重太大，导致拆装困难，且难以保证装配精度；使用上述芯模作为中大型固体火箭发动机壳体的成型模具，均会导致成型后壳体型面精度差，难以满足中大型固体火箭发动机壳体的设计要求。

发明内容

本发明的目的在于解决现有芯模自重太大、装配难度高，会导致成型后壳体型面精度差的不足之处，提供了一种用于固体火箭发动机壳体缠绕的分体式复合材料芯模。

为实现上述目的，本发明所提供的技术解决方案是：

一种用于固体火箭发动机壳体缠绕的分体式复合材料芯模，其特殊之处在于，包括同轴安装的大端封头、筒段、小端封头、连接支撑组件和芯轴系；

所述大端封头、筒段、小段封头均由树脂基复合材料制成，且分别沿环向分割为多个可通过大端极孔顺利进出的分瓣模，各组件的分辨模中均至少有一个横截面(横截面与芯模回转轴垂直)内圆弧长大于外圆弧长的分瓣模，以保证芯模的可拆卸性；

所述连接支撑组件由金属材料制成，包括第一大端连接支撑件、第二大端连接支撑件、楔形连接支撑件、第一筒段连接支撑件、第二筒段连接支撑件、第一小端连接支撑件和第二小端连接支撑件；

同样，为了便于安装和拆卸，所述第一大端连接支撑件、第二大端连接支撑件沿环向分割为与所述大端封头各个分瓣模内型面适配连接的分块；所述第一筒段连接支撑件、第二筒段连接支撑件沿环向分割为与所述筒段各个分瓣模内型面适配连接的分块；所述第一小端连接支撑件和第二小端连接支撑件沿环向分割为与所述小端封头的各个分瓣模内型面适配连接的分块；

所述楔形连接支撑件的厚度沿径向由内向外逐渐减小，两个端面均形成斜面，其沿环向分割为多个分块，其中至少有一个分块的横截面内圆弧长大于外圆弧长；拆卸该分块后其他分块才能拆卸，以保证所述楔形连接支撑件的可拆卸性；

所述芯轴系包括大端封头安装组件、小段封头安装组件以及芯轴；

所述大端封头安装组件与第一大端连接支撑件相互适配连接，将大端封头安装在所述芯轴的一端；所述小端封头安装组件与第一小端连接支撑件相互适配连接，将小端封头安装在芯轴的另一端；所述楔形连接支撑件分别与第二大端连接支撑件及第一筒段连接支撑件相互适配连接(即第二大端连接支撑件各分块、第一筒段连接支撑件各分块的斜面分别与楔形连接支撑件的上下斜面相互配合；楔形连接支撑件在径向的环形曲面分别与第二大端连接支撑件、第一筒段连接支撑件在径向环形曲面相互配合，且两者之间为间隙配合)，将大端封头与筒段的一端进行连接；所述第二小端连接支撑件和第二筒段连接支撑件相互适配连接，将小端封头与筒段的另一端连接，形成外周面光滑完整的芯模。