Узел крепления металлической конструкции с конструкцией из полимерных композиционных материалов
Владельцы патента RU 2737210:
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к области производства крепежных работ, а именно к креплению металлической конструкции с конструкцией из полимерных композиционных материалов (ПКМ). Узел крепления металлической конструкции с конструкцией из ПКМ состоит из двух основных частей, хомута и прижима. Хомут и прижим имеют внутренний профиль, повторяющий форму конструкции из ПКМ. Хомут и прижим устанавливаются в обхват с разных сторон конструкции, соединяясь между собой при помощи крепежа болтового или винтового типа. Хомут имеет бобышку с резьбовым отверстием с возможностью организации соединения с металлической конструкцией. Достигается простота крепления. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области производства крепежных работ, применяемых в различных отраслях, например, космической, в частности для крепления между собой высоконагруженных конструкций из разнородных материалов, а именно крепления металлической конструкции с конструкцией из полимерных композиционных материалов (ПКМ).
Из предшествующего уровня техники известно устройство и способ асимметричного скрепления накладками деталей, изготовленных из углерода и металла (Патент RU 2352497 С1), в котором накладка и контрнакладка обеспечивают прочное скрепление конструктивных элементов, размещаемых между накладкой и контрнакладкой, при этом контрнакладка имеет меньшее, чем накладка количество точек крепления. Недостатками известной конструкции являются низкая технологичность и надежность работы крепежа, а также крепление конструктивных элементов исключительно на плоских поверхностях.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение заключается в обеспечении:
- жесткого, неподвижного соединения металлической конструкции различной конфигурации с конструкцией из ПКМ;
- требуемой несущей способности соединения и целостности сопрягаемых конструкций при воздействии высоких нагрузок;
- простого технологического процесса;
- минимизации габаритов и массы;
- возможности многоразового разъемного соединения.
Поставленная задача решается тем, что узел крепления металлической конструкции с конструкцией из ПКМ состоит из двух основных частей - хомута и прижима, которые имеют внутренний профиль повторяющий форму конструкции из ПКМ, и устанавливаются в обхват с разных сторон данной конструкции, соединяясь между собой при помощи крепежа болтового или винтового типа, при этом хомут имеет бобышку с резьбовым отверстием для организации соединения с металлической конструкцией.
На все поверхности узла, контактирующие с конструкцией из ПКМ, нанесен клей.
Резьбовые соединения стопорятся механическим способом или применением клея.
При необходимости прижим имеет бобышку на внутренней поверхности, диаметр которой соответствует диаметру отверстия в конструкции из ПКМ, для точного позиционирования узла.
Зазор между хомутом и прижимом обеспечивается шайбами и прокладками.
В данном случае, за конструкцию из ПКМ принимается углепластиковый шпангоут силовой конструкции корпуса (далее по тексту шпангоут).
Техническая сущность изобретения поясняется чертежами:
Фиг. 1 - узел крепления металлической конструкции 8 со шпангоутом 5 в разрезе;
Фиг. 2 - узел крепления металлической конструкции 8 со шпангоутом 5 без прижима (частный случай).
На фиг. 1 представлен узел крепления, состоящий из хомута 1, прижима 2, крепежа болтового или винтового типа 3, шайб и прокладок 4. Хомут 1 и прижим 2 имеют внутренний профиль повторяющий форму шпангоута 5. Для точного позиционирования узла крепления, на внутренней поверхности прижима 2 имеется бобышка 6, диаметр которой соответствует диаметру отверстия в шпангоуте 5. Хомут 1 имеет бобышку 7 с резьбовым отверстием для соединения с металлической конструкцией 8 при помощи крепежа болтового или винтового типа 9.
Соединение металлической конструкции 8 со шпангоутом 5 при помощи узла крепления по фиг. 1 организуется следующим образом. На поверхности контакта хомута 1 и прижима 2 со шпангоутом 5, наносят клей (на фиг. 1 не показано), после чего прижим 2 позиционируют на шпангоуте 5 при помощи бобышки 6 и плотно прижимают к шпангоуту 5. Хомут 1 устанавливают с противоположной стороны шпангоута 5, плотно прижимая. При помощи шайб и прокладок 4 необходимо обеспечить требуемый зазор 10 между хомутом 1 и прижимом 2, с целью сохранения целостности шпангоута 5. Хомут 1 и прижим 2 притягивают друг к другу при помощи крепежа болтового или винтового типа 3, с заданным моментом. На бобышку 7 хомута 1 устанавливают металлическую конструкцию 8, совмещая отверстия. В резьбовое отверстие хомута 1, через сквозное отверстие металлической конструкции 8 устанавливают крепеж болтового или винтового типа 9 и закручивают с заданным моментом. Резьбовые соединения стопорят механическим способом или применением клея (на фиг. 1 не показано).
На фиг. 2 представлен узел крепления, состоящий из хомута 1, болтов 11 и гаек 12, причем прижим 2, крепеж болтового или винтового типа 3, шайбы и прокладки 4 отсутствуют. Хомут 1 имеет внутренний профиль повторяющий форму шпангоута 5 и поперечные сквозные отверстия для закрепления его на шпангоуте 5. В бобышке 7 хомута 1 имеется резьбовое отверстие для соединения с металлической конструкцией 8.
Соединение металлической конструкции 8 со шпангоутом 5 при помощи узла крепления по фиг. 2 организуется следующим образом. На поверхности контакта хомута 1 со шпангоутом 5, наносят клей (на фиг. 2 не показано), после чего хомут 1 позиционируют на шпангоуте 5, совмещая его отверстия с отверстиями в шпангоуте 5. В совмещенные отверстия хомута 1 и шпангоута 5 устанавливают болты 11 и наживляют на них гайки 12. Удерживая болты 11 закручивают гайки 6 с заданным моментом. На бобышку 7 хомута 1 устанавливают металлическую конструкцию 8, совмещая отверстия. В резьбовое отверстие хомута 1, через сквозное отверстие металлической конструкции 8 устанавливают крепеж болтового или винтового типа 9 и закручивают с заданным моментом. Резьбовые соединения стопорят механическим способом или применением клея (на фиг. 2 не показано).
Для повышения надежности соединения, целесообразно использовать несколько узлов крепления. В таком случае резьбовые отверстия в бобышках 7 хомутов 1, а также механическую обработку поверхностей контакта с металлической конструкцией 8, целесообразно выполнять после установки узлов крепления на шпангоут 5.
Данный узел крепления успешно применяется в высоконагруженных стыках конструкций космических аппаратов, например для соединения силовой конструкции корпуса из ПКМ с модулем полезной нагрузки.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является обеспечение высокотехнологичного и надежного соединения металлической конструкции с конструкцией из ПКМ.
1. Узел крепления металлической конструкции с конструкцией из полимерных композиционных материалов (ПКМ), включающий в себя две основные части - хомут и прижим, отличающийся тем, что хомут и прижим имеют внутренний профиль, повторяющий форму конструкции из ПКМ, и устанавливаются в обхват с разных сторон данной конструкции, соединяясь между собой при помощи крепежа болтового или винтового типа, при этом хомут имеет бобышку с резьбовым отверстием с возможностью организации соединения с металлической конструкцией.
2. Узел по п. 1, отличающийся тем, что на все поверхности узла, контактирующие с конструкцией из ПКМ, нанесен клей.
3. Узел по п. 1, отличающийся тем, что резьбовые соединения стопорятся механическим способом или применением клея.
4. Узел по п. 1, отличающийся тем, что прижим имеет бобышку на внутренней поверхности, диаметр которой соответствует диаметру отверстия в конструкции из ПКМ, для точного позиционирования узла.
5. Узел по п. 1, отличающийся тем, что зазор между хомутом и прижимом обеспечивается шайбами и прокладками.
