[发明专利]制造用于推进器的本体或后部组件的热防护覆层的装置,以及关联的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造尤其用于固体推进剂推进器的推进器本体或推进器后部组件的热防护覆层的装置。本发明还涉及一种制造这种覆层的方法，和制造用于设有如此热防护覆层的推进器的本体或后部组件的方法。本发明尤其涉及制造用于火箭发动机的本体或后部组件的热防护覆层。

背景技术

固体推进剂推进器本体基本上由坚固壳体组成，例如由复合材料制成，通常设有内部热防护覆层，其需要执行三个基本功能：热防护坚固复合壳体免受推进剂燃烧所产生的热气体攻击；减弱坚固壳体在推进剂燃烧过程中压力下变形所产生的机械应力；以及确保坚固壳体是密封的以防止气体泄漏。

有各种不同的方法用于将热防护覆层施加于推进器本体的坚固壳体的内部。其中之一包括使用通过在未硫化半制造状态下且具有粘性稠度的常规橡胶工业装置(圆筒混合机、内部混合机、…)制备的橡胶，并且将橡胶转变为待切割的弹性体片材，然后在高压釜中硫化之前覆盖在芯轴上。通过这种方式制造的各种热防护件于是与其相应的芯轴分离，以便装配在另一个芯轴(通常由金属制成并且能够拆卸)上，该芯轴用于通过丝状卷绕在以该方式构成的热防护上来制造复合壳体。这种方法导致长的制造周期，使得该技术的实施成本特别高。特别地，其需要许多种类的工具，并且呈现不连续的操作，其中的一些是手动的。

另外一种已知类型的方法用于降低实施成本。其在通过复合材料的丝状卷绕形成推进器本体的坚固壳体之前，在芯轴上覆盖一层弹性体。在这种方法中，通过将挤出的条带沉积在旋转的芯轴的整个外表面上方而制成弹性体层。以这种方式获得的覆层在进行丝状卷绕之前在高压釜中进行硫化。尽管这种方法用于简化制造内部热防护覆层的方法，但是所得到的覆层不总是呈现最初所预期的特性。

文献WO 2014/118340公开了一种用于挤出弹性体混合物的器具。文献EP 2 060 383公开了一种测量树脂含量的方法。

因此，需要提供一种用于制造推进器用的本体或后部组件的热防护覆层的装置，其能够以相对简单和快速的方式来制造这种覆层，同时确保这种方式获得的覆层可靠地获得所预期的特性。

发明内容

为此，在第一方面中，本发明提供一种制造用于推进器的本体或后部组件的热防护覆层的装置，所述装置至少包括：

·挤出设备，包括具有出口孔的模具，弹性体材料的条带通过出口孔挤出，挤出设备设有配置为改变模具的出口孔的尺寸的模具控制系统；

·芯轴，配置为绕其轴线旋转；

·沉积头部，配置为将条带沉积在芯轴上，沉积头部和芯轴配置为沿芯轴的纵向轴线相对于彼此运动；

·输送系统，配置为将条带从模具的出口孔输送至沉积头部；以及

·厚度监测系统，配置为测量条带在沉积头部上和在芯轴上的厚度，并将每个测得的厚度值与预定值进行比较，所述厚度监测系统还配置为：根据这种比较的结果控制模具控制系统，从而使得模具的出口孔的尺寸改变。

发明人已经注意到，在现有技术中，挤出的弹性体条带的厚度在条带通过模具的出口孔挤出的时刻和条带沉积在芯轴上的时刻之间变化。这种厚度上的变化取决于各种参数(压力、条带速度、温度……)，因此其范围仍然难以预料。挤出条带的厚度在其到达沉积区的路径上变化的事实在某些情况下导致无法符合用于热防护覆层的尺寸要求，并因此导致次优的性能。通过使用与模具控制系统相关联的厚度监测系统，本发明有利地使装置的操作适应于在沉积头部和在芯轴上观察到的挤出条带厚度的变化范围。本发明由此使得适应挤出条带在厚度上变化的这种现象成为可能，以便以相对简单和可靠的方式获得具有预期性能的热防护覆层。特别地，如果厚度监测系统检测到条带在沉积头部上的厚度和条带在芯轴上的厚度均大于预定的厚度值，该监测系统于是可将反馈应用于模具控制系统以便减小模具的出口孔的尺寸。类似地，如果厚度监测系统检测到条带在沉积头部上的厚度和条带在芯轴上的厚度均小于预定的厚度值，该监测系统于是可将反馈应用至模具控制系统以便增大模具的出口孔的尺寸。一旦厚度监测系统检测到条带具有预定的厚度，出口孔的尺寸会保持不变，直到检测到条带的厚度随后有任何的偏离。

在实施例中，沉积头部可包括用于将条带施加在芯轴上的施料构件，并且厚度监测系统也可配置为：根据厚度比较的结果控制由施料构件强加的条带施加抵靠芯轴的压力。