Узел соединения модулей летательного аппарата
Владельцы патента RU 2688502:
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к системам соединения модулей летательных аппаратов (ЛА). Узел соединения модулей ЛА состоит из трех цилиндрических модулей с торцевыми шпангоутами, состыкованных последовательно друг с другом при помощи резьбовых шпилек и гаек. Крайние модули связаны с носителем боковыми распадающимися узлами, установленными на наружной поверхности. На наружной поверхности шпангоутов среднего модуля оппозитно боковым распадающимся узлам крепления установлены два кронштейна с выступами, выходящими за торцы среднего модуля. Каждый выступ фиксируется двумя винтами, установленными в стенках пазов смежных модулей и ориентированных перпендикулярно плоскости, проходящей через распадающийся узел крепления и ось ЛА. В каждом стыке между модулями устанавливается кольцевая пластина, повторяющая торцевые поверхности соединяемых шпангоутов с отверстиями под резьбовые шпильки. На каждой поверхности кольцевой пластины выполнены микровыступы, при этом одна из резьбовых шпилек в каждом стыке модулей расположена оппозитно выступам кронштейнов, выполнена по скользящей посадке. Техническим результатом изобретения является повышение устойчивости соединения к сдвигам при длительных знакопеременных нагрузках. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области общего машиностроения, а именно к узлу соединения модулей летательного аппарата.
Известны узлы модулей летательного аппарата, содержащие корпус или контейнер летательного аппарата, скрепленный с узлами крепления с носителем (патент РФ №2526555) принятое за прототип. В соответствии с прототипом предлагается узел соединения корпуса летательного аппарата, скрепленного боковыми узлами крепления с носителем. В предлагаемом узле контейнер или дополнительный корпус летательного аппарата отсутствует, узел соединения состоит из трех цилиндрических модулей с торцевыми шпангоутами, состыкованными последовательно друг с другом при помощи резьбовых шпилек и гаек. Средний модуль, закрепленный между двумя модулями с жестким боковым креплением, при эксплуатации под воздействием поперечной силы в плоскостях соединения, испытывает значительные скручивающие нагрузки, которые в прототипе компенсируются жесткостью корпуса контейнера летательного аппарата, что увеличивает вес конструкции узла соединения летательного аппарата. Поперечные нагрузки в этом случае компенсируются силой трения в стыковочных узлах, возникающей за счет затяжки резьбового соединения. В случае недостатка этого трения происходит смятие стенок отверстий шпангоутов от воздействия шпилек, а в худшем случае при длительном воздействии знакопеременной нагрузки (длительная транспортировка) разрушение соединения.
Задачей изобретения является повышение сдвигоустойчивости соединения с обеспечением сборки и разборки модулей летательного аппарата.
Поставленная задача решается тем, что узел соединения модулей летательного аппарата, содержащий корпус летательного аппарата, скрепленный узлами крепления с носителем, сам корпус летательного аппарата состоит из трех цилиндрических модулей с торцевыми шпангоутами, состыкованных последовательно друг с другом при помощи резьбовых шпилек и гаек, а крайние модули связаны с носителем распадающимися узлами, установленными на наружной поверхности, при этом на наружной поверхности шпангоутов среднего модуля оппозитно распадающимся узлам крепления установлены два кронштейна с выступами, выходящими за торцы среднего модуля, каждый выступ фиксируется двумя винтами, установленными в стенках пазов смежных модулей и ориентированных перпендикулярно плоскости, проходящей через распадающийся узел крепления и ось летательного аппарата, в каждом стыке между модулями устанавливается кольцевая пластина, повторяющая торцевые поверхности соединяемых шпангоутов с отверстиями под резьбовые шпильки, и на каждой поверхности кольцевой пластины выполнены микровыступы, при этом одна из резьбовых шпилек в каждом стыке модулей, расположена оппозитно выступам кронштейнов и выполнена по скользящей посадке. При этом шпилька по скользящей посадке по отношению к другим резьбовым шпилькам выполнена с соотношением
D1D2<1⁄2(d1-d2) где
D1 - отверстие в торцевых шпангоутах в месте установки шпильки по скользящей посадке;
D2 - диаметр шпильки по скользящей посадке;
d1 - отверстие в торцевых шпангоутах в месте установки шпилек;
d2 - диаметр шпилек.
При этом микровыступы на кольцевой пластине выполнены струйно-абразивной обработкой с шероховатостью поверхности грубее Ra 4,5 мкм. При этом отношение твердости материала кольцевой пластины к твердости материала шпангоутов находится в интервале 2,0÷4,0. При этом на шпангоутах среднего модуля выполнены кольцевые выступы, которые при стыковке заходят на шпангоуты крайних модулей и взаимодействуют с их внешней поверхностью.
Изобретение поясняется фигурами чертежа.
На Фиг. 1 изображен узел соединения модулей.
На Фиг. 2 изображены выступы, закрепленные винтами.
На Фиг. 3 изображена шпилька по скользящей посадке и кольцевая пластина.
На Фиг. 4 изображена шпилька по свободным размерам и кольцевая пластина.
Узел соединения состоит из: поз. 1 - цилиндрические модули; поз. 2 - распадающиеся узлы крепления; поз. 3-выступы кронштейнов среднего модуля; поз. 4 - винты; поз. 5 - кольцевая пластина; поз. 6 -шпилька по скользящей посадке; поз. 7 - шпилька по свободным размерам; поз. 8 - кольцевой выступ, 9 - кронштейн крайнего модуля.
Работает узел соединения следующим образом. При стягивании стыков между модулями выступы кронштейнов среднего модуля входят в пазы кронштейнов крайних модулей и фиксируются в них винтами, при этом кронштейны на всех модулях установлены оппозитно боковому креплению, где действует максимальная нагрузка при скрутке стыка и реализуется максимальное перемещение элементов стыка модулей от узлов бокового крепления к носителю. В местах оппозитно выступам в каждом стыке установлены по одной шпильки по скользящей посадке. Ее оппозитное расположение позволяет ограничить поперечные перемещения в стыке в зоне распадающихся узлов крепления. Все остальные шпильки в стыке выполнены по свободным размерам, что снижает трудоемкость выполнения отверстий и резьбовых шпилек такого стыка. При этом соотношение диаметров отверстий в шпангоутах и диаметров резьбовых шпилек выполнено в соотношении D1-D2<1/2 (d1-d2), что обеспечивает включение в работу по восприятию сдвига только резьбовой шпильки, выполненной по скользящей посадке. Такая конструкция исключает зазор в поперечном направлении и позволяет повысить сдвигоустойчивость узла. Кольца с микровыступами в стыке между модулями, выполненные из титанового сплава, повторяющие торцевую поверхность стягиваемых шпангоутов, при стягивании внедряются в более мягкий материал шпангоутов, выполненных из алюминиевых сплавов, тем самым повышается трение в стыке и сдвигоустойчивость узла. На шпангоутах среднего модуля выполнены кольцевые выступы, которые при стыковке заходят на шпангоуты крайних модулей и взаимодействуют с их внешней поверхностью, что также повышает сдвигоустойчивость соединения при деформации модулей по линии, проходящей через ось модуля перпендикулярно плоскости, проходящей через ось модуля и разрушающийся узел крепления.
Таким образом использование предлагаемого изобретения позволяет осуществить сдвигоустойчивость соединения при длительных знакопеременных нагрузках. При этом обеспечивается сборка и разборка указанных модулей без замены деталей в стыке и уменьшается трудоемкость выполнения стыка.
1. Узел соединения модулей летательного аппарата, скрепляющий корпус летательного аппарата боковыми узлами крепления с носителем, отличающийся тем, что состоит из трех цилиндрических модулей с торцевыми шпангоутами, состыкованных последовательно друг с другом при помощи резьбовых шпилек и гаек, а крайние модули связаны с носителем боковыми распадающимися узлами, установленными на наружной поверхности, а на наружной поверхности шпангоутов среднего модуля оппозитно боковым распадающимся узлам крепления установлены два кронштейна с выступами, выходящими за торцы среднего модуля, каждый выступ фиксируется двумя винтами, установленными в стенках пазов смежных модулей и ориентированных перпендикулярно плоскости, проходящей через распадающийся узел крепления и ось летательного аппарата, в каждом стыке между модулями устанавливается кольцевая пластина, повторяющая торцевые поверхности соединяемых шпангоутов с отверстиями под резьбовые шпильки, и на каждой поверхности кольцевой пластины выполнены микровыступы, при этом одна из резьбовых шпилек в каждом стыке модулей, расположенная оппозитно выступам кронштейнов, выполнена по скользящей посадке.
2. Узел соединения модулей летательного аппарата по п. 1, отличающийся тем, что шпилька по скользящей посадке по отношению к другим резьбовым шпилькам выполнена с соотношением
, где
D1 - отверстие в торцевых шпангоутах в месте установки шпильки по скользящей посадке;
D2 - диаметр шпильки по скользящей посадке;
d1 - отверстие в торцевых шпангоутах в месте установки шпилек;
d2 - диаметр шпилек.
3. Узел соединения модулей летательного аппарата по п. 1, отличающийся тем, что микровыступы на кольцевой пластине выполнены струйно-абразивной обработкой с шероховатостью поверхности грубее Ra 4,5 мкм.
4. Узел соединения модулей летательного аппарата по п. 1, отличающийся тем, что, отношение твердости материала кольцевой пластины к твердости материала шпангоутов находится в интервале 2,0÷4,0.
5. Узел соединения модулей летательного аппарата по п. 1, отличающийся тем, что на шпангоутах среднего модуля выполнены кольцевые выступы, которые при стыковке заходят на шпангоуты крайних модулей и взаимодействуют с их внешней поверхностью.
