УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ КОНСТРУКЦИИ С КОНСТРУКЦИЕЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
ASSEMBLY FOR FIXATION OF METAL STRUCTURE WITH STRUCTURE FROM POLYMER COMPOSITE MATERIALS

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.