УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ ОТСЕКОВ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ Российский патент 1994 года по МПК F16B7/00 F16L19/02 F16L23/02 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в различных отраслях техники, например, для соединения отсеков летательных аппаратов, выполненных в виде оболочек из различных материалов, включая композитные материалы, и подверженных действию осевых, изгибных и перерезывающих нагрузок.

Известен узел соединения стеклопластиковых труб, содержащий установленное между торцами труб и контактирующее с ними по криволинейной поверхности промежуточное кольцо и соединительные элементы, например шпильки [1].

При этом контактирующие криволинейные поверхности торцов труб и промежуточного кольца выполнены симметричными относительно оси соединительных элементов, на которой расположены их центры кривизны.

Недостаток такого соединения заключается в его ненадежности по отношению к перерезывающим нагрузкам.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является узел соединения полых деталей [2], содержащий установленные между ними промежуточное кольцо с двумя оппозитно расположенными на его торцах кольцевыми выступами и крепежные элементы, установленные с зазором в отверстиях, выполненных в соединяемых деталях и промежуточном кольце, при этом по меньшей мере один из выступов кольца размещен с возможностью обхвата с зазором наружной поверхности одной соединяемой детали.

Недостатком известного узла соединения является то, что наличие промежуточного кольца данной конфигурации ведет к дополнительному увеличению материалоемкости соединения.

Целью изобретения является повышение надежности соединения и снижение материалоемкости.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве второй выступ промежуточного кольца расположен в другой соединяемой детали с возможностью обхвата ее внутренней поверхности также с зазором, при этом величина зазоров между каждым из выступов кольца и охватываемой им поверхности соответствующей соединяемой детали меньше величины минимальных зазоров между крепежными элементами и отверстиями под них в этой детали и промежуточного кольца.

Данное соотношение зазоров приводит к тому, что поперечная сила Q, действующая на оболочки, воспринимается не резьбовыми элементами, которые в этом случае работают только на растяжение, что соответствует условию их нормальной работы, а кольцевыми выступами промежуточного кольца.

Данная конфигурация поперечного сечения промежуточного кольца приводит к тому, что в сечении кольца отсутствует растягивающее внутреннее усилие в окружном направлении в случае воздействия на оболочки поперечной силы Q.

Тогда площадь поперечного сечения промежуточного кольца при действии на оболочки силы Q определяется в основном только из условия прочности на срез и изгиб кольцевых выступов промежуточного кольца от усилий q, что ведет к значительному снижению материалоемкости соединения.

На фиг. 1 изображен предложенный узел соединения, поперечный разрез; на фиг. 2 - схема нагружения промежуточного кольца.

Узел соединения отсеков летательных аппаратов состоит из стеклопластиковой оболочки 1, металлической оболочки 2 и промежуточного кольца 3.

Оболочки 1 и 2 соединяются посредством соединительных шпилек 4, установленных с зазорами δ ₁ в отверстие оболочки 1, с зазорами δ ₂ в отверстие оболочки 2 и с зазорами δ ₃ - в отверстие промежуточного кольца 3. Соединительные шпильки 4 закреплены в стеклопластиковой оболочке 1 при помощи радиальных штифтов 5, а гайками 6 с шайбой 7 - в металлической оболочке. Промежуточное кольцо 3 выполнено с двумя оппозитно расположенными на его торцах кольцевыми выступами 8 и 9.

Кольцевой выступ 8 обхватывает оболочку 1 по наружной поверхности с зазором δ ₄, кольцевой выступ 9 - оболочку 2 по внутренней поверхности с зазором δ ₅. Вариант, когда кольцевой выступ 8 промежуточного кольца 3 охватывает оболочку 1 по внутренней поверхности, а кольцевой выступ 9 - оболочку 2 по наружной поверхности, идентичен данному варианту.

Узел соединения работает следующим образом.

В случае, например, передачи поперечной нагрузки Q от оболочки 1 к оболочке 2, торец которой заделан, происходит выборка зазоров δ ₁- δ ₅.

Для достижения цели изобретения величина зазора δ ₄ находится в пределах от нуля до величины, равной минимальной из двух минимальной величины зазора δ ₁ и минимальной величины зазора δ ₃. Тогда выборка зазора δ ₄ произойдет раньше, чем выборка зазора δ ₁ и, как следствие, поперечная сила Q будет восприниматься кольцевым выступом 8 промежуточного кольца 3, а не соединительными шпильками 4.

Аналогично величина зазора δ ₅ находится в пределах от нуля до величины, равной минимальной из двух: минимальной величины зазора δ ₂ и минимальной величины зазора δ ₃. Тогда выборка зазора δ ₅ произойдет раньше, чем выборка зазора δ ₃ и, как следствие, поперечная сила Q будет восприниматься кольцевым выступом 9 промежуточного кольца 3, а не соединительными шпильками 4. Если поперечная нагрузка Q передается с оболочки 2 на оболочку 1, торец которой заделан, ход рассуждений тот же, с той только разницей, что выборка зазора δ ₅ произойдет раньше, чем выборка зазора δ ₂, а выборка зазора δ ₄ произойдет раньше, чем выборка зазора δ ₃. В результате поперечная нагрузка Q также будет восприниматься кольцевыми выступами 8 и 9 промежуточного кольца 3.

На фиг. 2 представлена схема нагружения промежуточного кольца 3 погонными усилиями q для данной конфигурации поперечного сечения, когда кольцевые выступы 8 и 9 вошли в контакт с наружной поверхностью оболочки 1 и внутренней - оболочки 2. В сечении промежуточного кольца 3 отсутствует растягивающее внутреннее усилие в окружном направлении и площадь поперечного сечения промежуточного кольца определяется только из условия прочности его выступов 8 и 9, что ведет к значительному снижению материалоемкости соединения и повышению его надежности.

Использование: изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в любых областях техники для соединения конструкций, состоящих из полых деталей, в частности для соединения оболочек отсеков летательных аппаратов. Сущность изобретения: узел соединения содержит соединяемые детали в виде оболочек и промежуточное кольцо с оппозитно расположенными на его торцах выступами, а также резьбовые крепежные элементы, размещенные в отверстиях соединяемых деталей и промежуточном кольце. Кольцо расположено между соединяемыми деталями так, что один из выступов его обхватывает одну соединяемую деталь по ее наружной поверхности, а другой выступ кольца охватывает другую соединяемую деталь по ее внутренней поверхности. При этом между выступами и обхватываемыми ими поверхностями соединяемых деталей имеется зазор. Величина этих зазоров меньше величины минимальных зазоров между крепежными элементами и отверстиями под них в соединяемых деталях и промежуточном кольце. 2 ил.

УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ ОТСЕКОВ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ, выполненных в виде полых деталей, например оболочек, содержащий установленное между ними промежуточное кольцо с двумя оппозитно расположенными на его торцах кольцевыми выступами и крепежные элементы, установленные с зазором в отверстиях, выполненных в соединяемых деталях и промежуточном кольце, при этом по меньшей мере один из выступов кольца размещен с возможностью охвата с зазором наружной поверхности одной соединяемой детали, отличающийся тем, что второй выступ промежуточного кольца расположен в другой соединяемой детали с возможностью охвата ее внутренней поверхности также с зазором, при этом величина зазоров между каждым из выступов кольца и охватываемой им поверхностью соответствующей соединяемой детали меньше величины минимальных зазоров между крепежными элементами и отверстиями под них в этой детали и промежуточного кольца.