СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ПЕРВОГО И ВТОРОГО ЭЛЕМЕНТОВ, ШАРНИРНО ПОВОРОТНЫХ ОТНОСИТЕЛЬНО ДРУГ ДРУГА
CONNECTING DEVICE FOR CONNECTION OF FIRST AND SECOND ELEMENTS, WHICH ARE ARTICULATED RELATIVE TO EACH OTHER

Изобретение относится к соединительному устройству для соединения первого и второго элементов, шарнирно поворотных относительно друг друга.
В частности, оно относится к областям техники, в которых шарнирные элементы подвержены действию наружных напряжений, при этом соединительное устройство последовательно испытывает напряжения сжатия и растяжения, из-за которых возникает явление усталости составных элементов этого устройства.
Соединительное устройство используется, в частности, в авиации, в частности в гондолах летательных аппаратов.
Гондола служит обтекателем, обеспечивающим защиту реактивного двигателя летательного аппарата. Она содержит, как правило, два элемента, шарнирно поворотных на стойке летательного аппарата с обеспечением доступа к двигателю, помещенному внутри этой гондолы.
В зонах стыка между двумя шарнирными элементами, располагающихся в нижней части, то есть в положении, соответствующем положению часовой стрелки «6 часов», и в верхней части, то есть в положении «12 часов», установлены фиксирующие замки, препятствующие раскрытию гондолы во время полета.
Известно использование замков, включающих в себя соединительное устройство, образованное штангой, которая подвергается как сжимающим, так и растягивающим напряжениям, в результате чего возникает явление усталости.
Штанга, испытывающая усталость, в значительной степени теряет прочность, поэтому из соображений безопасности приходится существенно увеличивать ее размеры и/или предусматривать дополнительную штангу, позволяющую предотвратить возможную поломку основной штанги. Такое соединительное устройство отличается значительным весом, габаритами и себестоимостью.
Изобретение направлено на устранение указанных недостатков. Эта цель достигается благодаря соединительному устройству для соединения первого и второго элементов, шарнирно поворотных относительно друг друга, отличающемуся тем, что оно содержит элемент сжатия, рассчитанный таким образом, чтобы обеспечить передачу усилия сжатия от одного элемента к другому в первом состоянии, и элемент растяжения, рассчитанный таким образом, чтобы обеспечить передачу усилия растяжения от одного элемента к другому во втором состоянии, причем элемент сжатия образует, кроме того, заменяющий элемент растяжения, рассчитанный таким образом, чтобы обеспечить передачу усилия растяжения от одного элемента к другому в третьем состоянии, соответствующем разрушению элемента растяжения.
Явление усталости возникает тогда, когда данный элемент часто подвергается растягивающим напряжениям и при этом формируется трещина, демонстрирующая тенденцию к распространению при воздействии повторных растягивающих нагрузок.
Элемент сжатия вообще не испытывает растягивающих напряжений и потому не подвержен усталости.
Таким образом, предлагаемое соединительное устройство позволяет получить благоприятный путь передачи усилий, создаваемый элементом сжатия и обеспечивающий выполнение той же функции, что выполняет элемент растяжения, в случае разрушения этого последнего.
В результате появляется возможность уменьшения размеров элемента растяжения.
Целесообразно, чтобы элемент сжатия был образован первой штангой, при этом элемент растяжения будет образован второй штангой, и каждая штанга имеет первый и второй концы, снабженные средствами шарнирного поворота, соответственно, на первом и втором шарнирных элементах.
В соответствии с одним из признаков изобретения, вторая штанга помещена в первую штангу.
Благодаря этому удается сделать соединительное устройство более компактным.
Предпочтительно, чтобы в каждой штанге возле, по меньшей мере, одного конца, было выполнено продолговатое отверстие, предназначенное для прохода шарнирной оси, соединяющей соединительное устройство с соответствующим элементом.
Продолговатые отверстия позволяют допустить незначительный просвет между штангами и шарнирными осями, соединенными с соответствующими шарнирными элементами. Кроме того, благодаря им удается компенсировать дефекты установки какой-либо полуоболочки относительно другой полуоболочки с обеспечением возможности их фиксации.
В соответствии с одним из возможных вариантов осуществления изобретения, продолговатые отверстия рассчитаны таким образом, чтобы в первом состоянии первая штанга упиралась в шарнирную ось, а вторая штанга отстояла от нее, и чтобы во втором состоянии вторая штанга упиралась в шарнирную ось, а первая штанга отстояла от нее.
В результате в первом состоянии первая штанга будет подвергаться исключительно напряжениям сжатия, тогда как вторая штанга не будет испытывать каких-либо особых напряжений, а во втором состоянии вторая штанга будет подвергаться исключительно напряжениям растяжения, а первая штанга не будет испытывать каких-либо особых напряжений.
Предметом изобретения является также гондола, содержащая первый и второй элементы, шарнирно поворотные относительно друг друга, отличающаяся тем, что шарнирные элементы соединены с помощью, по меньшей мере, одного соединительного устройства согласно изобретению.
Изобретение охватывает также летательный аппарат, отличающийся тем, что он содержит, по меньшей мере, одну гондолу согласно изобретению.
В любом случае изобретение станет более понятным при рассмотрении нижеследующего описания, приводимого со ссылками на схематические чертежи, иллюстрирующие в качестве примера один из вариантов осуществления предлагаемого соединительного устройства.
Фиг.1 представляет собой вид в продольном разрезе, соответствующий первому состоянию;
фиг.2 - вид в увеличенном масштабе одного из концов соединительного устройства по фиг.1;
фиг.3 и 4 - виды соединительного устройства, соответственно, по фиг.1 и 2 во втором состоянии;
фиг.5 и 6 - виды соединительного устройства, соответственно, по фиг.1 и 2 в третьем состоянии.
На фиг.1 показано соединительное устройство 1, содержащее первую штангу 2 в целом трубчатой формы и вторую штангу 3 в целом цилиндрической формы, проходящую внутри первой штанги 2 по оси А.
Каждая из штанг 2, 3 имеет первый и второй концы 4, 5, соединенные, соответственно, с первым и вторым хомутом 6, 7, которые прикреплены к первому и второму подвижным элементам гондолы (не показаны) с помощью первой и второй шарнирных осей 8, 9. Ось 9 располагается перпендикулярно к оси 8.
Говоря точнее, вторые концы штанг 2, 3 соединены с карданом 13, частью которого является хомут 7 и который имеет шарнир с осью 14, параллельной оси 8.
Первый конец 4 второй штанги 3 снабжен хомутом 10, шарнирно поворачивающейся на первой шарнирной оси 8, при этом в хомуте 10 выполнены два расположенные напротив друг друга продолговатых отверстия 11.
На первом конце 4 первой штанги 2 выполнены, кроме того, два расположенных напротив друг друга продолговатых отверстия 12, через которые проходит первая шарнирная ось 8.
Продолговатые отверстия 11, 12 имеют практически одинаковую длину и размещены со сдвигом относительно друг друга, в результате чего в первом состоянии соединительного устройства, соответствующем растяжению, которое показано на фиг.1 и 2, вторая штанга 3 упирается в первую шарнирную ось 8 в месте расположения наружной части продолговатых отверстий 11, а первая штанга 2 отстоит от указанной оси 8.
В результате в первом состоянии растяжения напряжениям растяжения подвержена только вторая штанга 3, тогда как первая штанга 2 не испытывает каких-либо особых напряжений.
На фиг.3 и 4 соединительное устройство 1 показано во втором состоянии, соответствующем его сжатию.
Во втором состоянии сжатия первая штанга 2 упирается в первую шарнирную ось 8 в месте расположения внутренней части продолговатых отверстий 12, а вторая штанга 3 отстоит от указанной оси 8. В зависимости от размеров различных элементов, первая штанга 2 может также упираться в вогнутое днище 15 хомута 6 или же упираться одновременно и в это днище, и в ось 8.
В случае, когда первая штанга 2 не упирается в ось 8, можно сделать ее более легкой, задав ее размеры исключительно в расчете на последовательные растягивающие напряжения, а не на чередующиеся растягивающие и сжимающие напряжения.
Таким образом, первая штанга 2 подвергается сжимающим напряжениям, в то время как вторая штанга 3 не испытывает каких-либо особых напряжений.
В процессе нормального функционирования устройство находится в одном из рассмотренных выше состояний, так что ни штанга 2, ни штанга 3 не претерпевают одновременно и сжатие, и растяжение. Следовательно, штанги 2 и 3 не подвержены усталости, которая возникает при следовании друг за другом растягивающих напряжений или при чередовании сжимающих и растягивающих напряжений.
На фиг.5 и 6 представлено третье состояние соединительного устройства 1, соответствующее аварийной ситуации. Речь идет, по сути, о случаях разрушения второй штанги 3.
Как видно более четко на фиг.6, первая штанга 2, обеспечивающая передачу усилий между двумя шарнирными элементами гондолы, способна также обеспечивать передачу усилий растяжения в случае разрушения второй штанги 3. Дело в том, что в случае разрушения и растяжения в соединительном устройстве 1 первая штанга 2 упрется в первую шарнирную ось 8 в месте расположения наружной части продолговатых отверстий 12. В результате эта первая штанга будет формировать путь передачи растягивающих усилий.
Подобным же образом и в соответствии с тем же принципом, вторая штанга 3, обеспечивающая передачу усилий между двумя шарнирными элементами гондолы, способна также обеспечивать передачу усилий сжатия в случае разрушения первой штанги 2.
Разумеется, изобретение не ограничивается описанным выше в качестве примера вариантом осуществления предложенного соединительного устройства, а напротив, охватывает его всевозможные модификации. Так, например, это устройство вполне можно применить в иных областях техники, помимо его использования в гондолах.