ОПОРНЫЙ УЗЕЛ СОТОВОЙ ПАНЕЛИ
HONEYCOMB PANEL SUPPORT UNIT

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в космической отрасли, в частности при изготовлении сотовых панелей космических аппаратов (КА), которые имеют опорные узлы для крепления оборудования КА.
Настоящий опорный узел расположен в особо нагруженных местах интерфейса сотовой панели с оборудованием и представляет собой сотовую панель, содержащую верхнее и нижнее основания, между которыми расположен сотовый заполнитель с выполненным в них сквозным отверстием, в котором установлен закладной элемент. Материал, толщина оснований и тип сотового заполнителя определяют прочностные характеристики сотовой панели. В случае повышенных требований по жесткости и прочности к сотовой панели, например, в местах приложения сосредоточенных нагрузок, замена материала, увеличение толщины составляющих компонентов сотовой панели, замена типа сотового заполнителя не приведут к требуемому результату. В таком случае для усиления конструкции в местах приложения повышенной нагрузки в сотовую панель между верхним и нижним основаниями устанавливается дополнительный силовой элемент.
Известен опорный узел сотовой панели, представленный в описании Кесельмана Г.Д., Зимина И.И., Данилова Е.Н., Наговицина В.Н., Патраева Е.В., Грязнова В.Н. «Расчет на прочность трехслойной конструкции и закладных элементов» (Журнал Конструкции из композиционных материалов, 2006, №1, с.14), состоящий из втулки с фланцами, установленной в сквозное отверстие сотовой панели. При этом сотовый заполнитель предварительно механически обработан таким образом, чтобы размер внутренней полости для заливки компаундных клеев заведомо больше размера отверстия в сотовой панели. Фиксация втулки в отверстие сотовой панели осуществляется за счет заполнения внутренней полости компаундным клеем, который вводится через пазы верхнего фланца втулки. В результате этого получается соединение втулки с одновременным локальным усилением панели.
К недостаткам данного устройства относится то, что:
- в сотовом заполнителе предварительно выбирается полость для заливки компаундных клеев, что усложняет технологический процесс изготовления сотовой панели;
- отверстие, выполненное в тонкостенных обшивках, не обеспечивает отсутствие перекоса втулки при ее монтаже, так как он производится до полимеризации клея;
- возможно возникновение механических деформаций втулки при установке оборудования и фиксации опорного узла в сотовой панели;
- данный опорный узел не решает задачи увеличения жесткости конструкции в зоне восприятия сосредоточенной нагрузки.
В качестве прототипа выбран опорный узел сотовой панели, раскрытый в описании полезной модели RU 193643, выполненный в виде втулок, расположенных коаксиально в сквозном отверстии сотовой панели и сопряженных между собой резьбовым соединением, при этом втулки выполнены с фланцами и зафиксированы между собой и интерфейсными поверхностями оснований с помощью клея.
К недостаткам данного прототипа относится то, что:
- возможен перекос втулок при их монтаже в сквозное отверстие сотовой панели, что может привести к деформации сотовой панели;
- данный опорный узел применятся для втулок небольшого диаметра, так как при увеличении диаметра втулки возрастает момент затяжки резьбового соединения, который может вызвать деформацию сотовой панели;
- данный опорный узел не решает задачи увеличения жесткости конструкции в зоне восприятия сосредоточенной нагрузки.
Для заявленного устройства выявлены следующие основные общие с прототипом существенные признаки: Опорный узел сотовой панели, содержащий верхнее и нижнее основания, между которыми установлен на клей сотовый заполнитель; сквозное отверстие, выполненное в сотовом заполнителе, верхнем и нижнем основаниях, в котором размещен закладной элемент, выполненный в виде втулки, состоящий из двух частей, сопряженных между собой по резьбе, при этом втулки выполнены с фланцами и зафиксированы между собой и верхним и нижним основаниями с помощью клея.
Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание опорного узла, который позволит увеличить жесткость конструкции в зоне приложения сосредоточенной нагрузки, и сведет к минимуму факторы возникновения деформации сотовой панели при монтажных работах и его эксплуатации.
Указанная проблема решается за счет того, что опорный узел сотовой панели, содержащий верхнее и нижнее основания, между которыми установлен на клей сотовый заполнитель; сквозное отверстие, выполненное в сотовом заполнителе, верхнем и нижнем основаниях, в котором размещен закладной элемент, выполненный в виде втулки, состоящий из двух частей, сопряженных между собой по резьбе, при этом втулки выполнены с фланцами и зафиксированы между собой и верхним и нижним основаниями с помощью клея, отличается от прототипа тем, что в вырезе сотового заполнителя установлен силовой элемент, выполненный в виде балки прямоугольного сечения, вклеенный между верхним и нижним основаниями, имеющий сквозное отверстие, при этом одна из двух частей втулки имеет отверстия для склеивания с силовым элементом, образуя жесткое неразъемное соединение. При этом возможен вариант исполнения, при котором обе части втулки имеют клеевое соединение с силовым элементом.
Техническая сущность и принцип действия предложенного устройства поясняются двумя чертежами, на которых изображено:
- на фиг.1 - сотовая панель со сквозным отверстием;
- на фиг.2 - сотовая панель с установленным опорным узлом.
На фиг.1 показана сотовая панель, состоящая из верхнего 1 и нижнего 2 оснований и, расположенного между ними, сотового заполнителя 3. В сотовом заполнителе 3 установлен силовой элемент 4, выполненный в виде балки прямоугольного сечения, вклеенный между верхним 1 и нижним 2 основанием в вырезе сотового заполнителя 3. Совместно между верхним 1 и нижним 2 основанием и силовым элементом 4 выполнено сквозное отверстие 5.
На фиг. 2 показаны установленные в сквозное отверстие 5 первая часть втулки 6 и вторая часть втулки 7, расположенные коаксиально и сопряженные между собой резьбовым соединением. Обе части втулки имеют фланцы на внешних торцах. Фланцы втулок 6, 7 зафиксированы с соответствующими основаниями 1, 2 сотовой панели с помощью клея. Первая часть втулки 6 имеет отверстия 8 для заполнения клеевой композицией 9 и склеивания их с силовым элементом 4 для образования жесткого неразъемного соединения. Кроме того, возможен вариант исполнения, например, когда обе части втулки имеют клеевое соединение с силовым элементом 4.
Описанный выше опорный узел работает следующим образом: в сквозное отверстие 5 сотовой панели устанавливают первую часть втулки 6 по плотной посадке до упора с плоскостью верхнего основания 1, при этом длина первой части втулки 6 может быть меньше длины сквозного отверстия 5. Вторую часть втулки 7 устанавливают в сквозное отверстие 5 сотовой панели и стягивают втулки по резьбе между собой до упора с плоскостью нижнего основания 2. Обе части втулки торцевыми поверхностями фланцев плотно прилегают к наружным поверхностям верхнего 1 и нижнего 2 оснований сотовой панели и соединены с ними с помощью клея. Образовавшийся зазор между силовым элементом 4 и частями втулки заполняют клеевой композицией 9 через отверстия 8, выполненные в первой части втулки 6.
При этом отпадает необходимость в предотвращении от самоотвинчивания частей втулки при вибрациях, так как части 6, 7 втулки имеют клеевые соединения с обоими основаниями 1, 2 сотовой панели и силовым элементом 4.
Техническим результатом изобретения является создание опорного узла сотовой панели, воспринимающего повышенные нагрузки при эксплуатации за счет усиления сотовой панели в местах установки втулок, что, в свою очередь, позволит увеличить жесткость конструкции в зоне приложения сосредоточенной нагрузки и сведет к минимуму факторы возникновения деформации сотовой панели при монтажных работах и эксплуатации опорного узла.