ФЛАНЦЕВЫЙ ТОЧЕЧНЫЙ СТЫК Российский патент 2009 года по МПК B64G1/64 F16L47/14 

Изобретение относится к космической и авиационной технике и может быть использовано при проектировании и конструировании внешних обводов силовых частей и агрегатов космических аппаратов, ракет-носителей и летательных аппаратов, имеющих в процессе эксплуатации существенный перепад температур состыкованных частей или неравномерность их нагружения внешними и внутренними силовыми факторами, вызывающими контурные радиальные перемещения стыка, выраженные в увеличении или уменьшении размеров (диаметра) одного из стыкуемых контуров, например, стыки бакового отсека, неоднократно заправляемого криогенным компонентом, с межбаковым и приборным отсеками ракеты-носителя, стыки частей и агрегатов космических и летательных аппаратов, нагруженных разными внешним и внутренним давлениями.

Из технической литературы известен фланцевый точечный стык, содержащий два шпангоута, связанные с одной стороны с элементами конструкции стыкуемых отсеков, а с другой стороны контактирующие своими фланцами по плоскости стыка и имеющие в местах расположения точек крепления местные приливы для резьбовых отверстий под шпильки на первом шпангоуте, а на втором шпангоуте для врезов, в которых размещены гайки элементов крепления фланцев друг к другу, оснащенный уплотнением и защитной крышкой (см. например, книгу И.С.Голубев и др. "Конструкция и проектирование летательных аппаратов", М., "Машиностроение", 1995 г., с.231-232).

К недостаткам конструкции этого стыка можно отнести сложность технологии изготовления второго шпангоута, существенное увеличение массы как самого стыка, так и стыкуемых отсеков, при применении в условиях эксплуатации, описанных выше, возможна потеря формы стыкуемых отсеков.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является надежное обеспечение работы стыка при радиальной деформации контура за счет сохранения или минимизации отклонений формы состыкованных отсеков, а также уменьшения нагрузки на конструкцию, включающую в себя компенсатор, уменьшение массы стыка и соединяемых частей, надежная работа стыка при циклических нагружениях температурными и силовыми факторами.

Технический результат достигается тем, что фланцевый точечный стык, содержащий два шпангоута, связанные с одной стороны с элементами конструкции стыкуемых отсеков, а с другой стороны контактирующие своими фланцами по плоскости стыка и имеющие в местах расположения точек крепления местные приливы для резьбовых отверстий под шпильки на одном из шпангоутов, а на втором шпангоуте - вырезы, в которых размещены гайки элементов крепления фланцев друг к другу, оснащенный уплотнением и защитной крышкой, в соответствии с изобретением на втором шпангоуте между собственно шпангоутом и контактирующим с первым шпангоутом фланцем содержит стенку в виде пластин со способностью радиального деформирования при радиальном смещении элементов конструкции с их шпангоутами относительно друг друга, выполняющую функцию деформируемого компенсатора, при этом пластины выполнены с вырезами для подхода к элементам крепления фланцев друг к другу.

При этом стенка второго шпангоута выполнена заодно со своим шпангоутом и фланцем этого шпангоута или в виде отдельных пластин, механически связанных с одной стороны с собственно своим шпангоутом, а с другой стороны с фланцем этого шпангоута.

Далее заявленное изобретение поясняется более подробно с использованием прилагаемых чертежей, где:

на фиг.1 показан схематичный вид части ракеты-носителя и выносные элементы А, Б по стыкам, на фиг.2 - стык с выносными элементами А и Б по фиг.1; на фиг.3, 4 - сечения В-В и Г-Г фиг.2 соответственно; на фиг.5 - стык с выносными элементами А, Б фиг.1 - другой вариант выполнения стыка; на фиг.6 - сечение Д-Д фиг.5 соответственно; на фиг.7 - сечение В-В фиг.3 - показана работа стыка с деформируемым компенсатором.

Фланцевый точечный стык состоит из (см., например, фиг.3) шпангоутов 1, 2, контактирующих своими фланцами 3, 4 по плоскости стыка, а их стенки 5, 6 связывают шпангоуты 1, 2 с элементами конструкции стыкуемых отсеков 7, 8 (фиг.1). Шпангоут 1 выполнен с местными приливами 9 для резьбовых отверстий 10 под шпильки 11. В стенке шпангоута 2 имеются вырезы 12 (см. фиг.2, 5), которые обеспечивают подход к самоконтрящимся гайкам 13. Стык оснащен уплотнением 14 и защитной крышкой 15. Стенка 6 шпангоута 2, являющаяся деформируемым компенсатором, может быть выполнена в виде пластин 16 (см. фиг.2, 7), расположенных по периметру шпангоута 2, заодно со шпангоутом отсека 8 и фланцем 4 этого шпангоута. При этом вырезы 12 (фиг.2, 5) определяют необходимые длину и ширину пластин. Стенка 6 шпангоута 2 может быть выполнена и в виде отдельных пластин 17 (фиг.5, 6), механически связанных с фланцем 4 с одной стороны и элементами конструкции отсека 8 с другой стороны.

Фланцевый точечный стык с деформируемым компенсатором работает следующим образом (см. фиг.7).

В исходном положении отсек 7, например баковый, и отсек 8, например межбаковый, состыкованы и стянуты фланцами 3, 4 шпангоутов 1, 2 с помощью гаек 13 и шпилек 11. При заправке бакового отсека криогенным компонентом происходит контурная "усадка" бака, в частности, уменьшение диаметра шпангоута 1 в направлении Е. При этом фланец 3 через шпильки 11 деформирует (стремится сместить) фланец 4 шпангоута 2 также в направлении Е, в результате чего происходит изгиб пластин 16 (17) по периметру шпангоута 2, т.е. срабатывает деформируемый компенсатор. Контур отсека 8 не деформируется.

То же происходит с отсеками 7, 8 при действии различных внешних и внутренних силовых факторов, например внешнего или внутреннего давлений.

При снятии нагружения с отсека 7 компенсатор шпангоута 2 и сам отсек 7 деформируется в обратном направлении.

Описанный конкретный пример выполнения изобретения должен быть рассмотрен как иллюстративный, например, для ракеты-носителя, а не как исчерпывающий.

Фланцевый точечный стык относится к космической и авиационной технике и может быть использован с целью сохранения или минимизации деформаций внешних обводов силовых частей и агрегатов космических аппаратов, ракет-носителей и летательных аппаратов, имеющих в процессе эксплуатации существенный перепад температур состыкованных частей или неравномерность их нагружения внешними и внутренними давлениями. Фланцевый точечный стык содержит два шпангоута, связанные с одной стороны с элементами конструкции стыкуемых отсеков, с другой стороны контактирующие своими фланцами по плоскости стыка и имеющие в местах расположения точек крепления местные приливы для резьбовых отверстий под шпильки на одном из шпангоутов. Второй шпангоут, оснащенный уплотнением и защитной крышкой, имеет вырезы, в которых размещены гайки элементов крепления фланцев друг к другу. На втором шпангоуте между собственно шпангоутом и контактирующим с первым шпангоутом фланцем выполнена стенка в виде пластин со способностью радиального деформирования при радиальном смещении элементов конструкции с их шпангоутами относительно друг друга, выполняющая функцию деформируемого компенсатора. Пластины выполнены с вырезами для подхода к элементам крепления фланцев друг к другу. Достигается уменьшение массы, увеличение надежности работы стыка при циклических нагружениях температурными и силовыми факторами. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Фланцевый точечный стык, содержащий два шпангоута, связанные с одной стороны с элементами конструкции стыкуемых отсеков, а с другой стороны контактирующие своими фланцами по плоскости стыка и имеющие в местах расположения точек крепления местные приливы для резьбовых отверстий под шпильки на одном из шпангоутов, а на втором шпангоуте - вырезы, в которых размещены гайки элементов крепления фланцев друг к другу, и оснащенный уплотнением и защитной крышкой, отличающийся тем, что на втором шпангоуте между собственно шпангоутом и контактирующим с первым шпангоутом фланцем выполнена стенка в виде пластин со способностью радиального деформирования при радиальном смещении элементов конструкции с их шпангоутами относительно друг друга, выполняющая функцию деформируемого компенсатора, при этом пластины выполнены с вырезами для подхода к элементам крепления фланцев друг к другу.

2. Фланцевый точечный стык по п.1, отличающийся тем, что стенка второго шпангоута выполнена заодно со своим шпангоутом и фланцем этого шпангоута.

3. Фланцевый точечный стык по п.1, отличающийся тем, что стенка второго шпангоута выполнена в виде отдельных пластин, механически связанных с одной стороны с собственно своим шпангоутом, а с другой стороны - с фланцем этого шпангоута.