Резьбовое соединение отсеков корпуса летательного аппарата

Предлагаемая полезная модель относится к ракетной технике и артиллерии и может быть использована в конструкциях разъемных соединений корпусов отсеков летательных аппаратов (ЛА): ракет и снарядов, а также в конструкциях стыков тонкостенных оболочек, широко-применяемых в машиностроении.
Известно резьбовое соединение отсеков корпуса (И.С. Голубев, А.В. Самарин, "Проектирование конструкций летательных аппаратов", "Машиностроение", 1991 г, стр. 236. Рис. 5.28 "б"), которое характеризуется наличием контргайки, обеспечивающей точность соединения отсеков по закручиванию.
Недостатками данной конструкции являются:
- невозможность обеспечения требуемой точности по перекосу осей отсеков из-за отсутствия торцевого ведущего пояска, поскольку в качестве торцевого упора используется контргайка, что приводит к аэродинамической асимметрии планера ЛА и увеличению эксцентриситета тяги двигателя ЛА;
- наличие зазора на наружной поверхности ЛА в месте стыка отсеков шириной более шага резьбы уменьшает жесткость конструкции, а на гиперзвуковых ЛА приводит к разогреву корпуса;
- соединение отсеков путем их относительного взаимного вращения делает невозможным установку в корпусе ЛА электрических и других коммуникаций, требующих относительной угловой ориентации отсеков при сборке.
Известна также конструкция резьбового соединения отсеков корпуса летательного аппарата (Патент RU 2268405), содержащая один отсек с внутренней резьбой и второй отсек. Второй отсек снабжен кольцевым пазом с расположенным в нем разрезным резьбовым кольцом, выполненным с наружной резьбой, взаимодействующей с внутренней резьбой первого отсека, и снабженным цилиндрическим пояском, телескопически охваченным распорным кольцом. На наружной поверхности распорного кольца выполнены сквозные радиальные отверстия, совмещенные с аналогичными отверстиями в цилиндрическом пояске разрезного кольца. Запатентованная конструкция обладает существенным недостатком, а именно: готовую деталь - резьбовое кольцо в этой конструкции необходимо разрезать на части. При наличии зазоров, с которым они затем установлены в кольцевом пазе второго отсека, а также зазоров между частями кольца, являющихся следствием разрезания кольца, существенно осложняется сборка отсеков, а из-за взаимного смещения частей разрезного кольца относительно друг друга, следовательно, происходит заедание и «закусывание» резьбового соединения.
Известна также конструкция резьбового соединения отсеков корпуса ЛА патент №169345, содержащая первый отсек с внутренней резьбой и стыкуемый с ним второй отсек, на котором установлено резьбовое кольцо с наружной резьбой, взаимодействующей с внутренней резьбой первого отсека, и снабженное цилиндрическим пояском с радиальными отверстиями, телескопически охваченным распорным кольцом со сквозными радиальными отверстиями, совмещенными с аналогичными отверстиями в цилиндрическом пояске резьбового кольца, отличающееся тем, что оно снабжено пружинным кольцом, установленным в кольцевой канавке второго отсека, и фиксирующим резьбовым кольцом, которое выполнено монолитным.
Недостатком данной конструкции является то, что наличие хвостовика у второго отсека, который входит во фланец первого отсека с установленным в нем резьбовым кольцом, влечет за собой увеличение размера стыка в радиальном направлении в сторону внутреннего диаметра второго отсека в районе хвостовика, что приводит к уменьшению коэффициента использования внутреннего объема второго отсека. Кроме того, наличие трения скольжения в контакте резьбового кольца с пружинным кольцом способствует увеличению момента затяжки при свинчивании стыка.
Несмотря на недостатки, указанное техническое решение (патент №169345) может быть принято в качестве прототипа, как наиболее близкий аналог.
Задачей предлагаемой полезной модели, является создание конструкции резьбового соединения отсеков корпуса летательного аппарата (ЛА), обеспечивающего получение технического результата, состоящего в:
- уменьшении момента затяжки при свинчивании отсеков стыка;
- уменьшении размера конструкции стыка в радиальном направлении;
- обеспечении без зазорного резьбового соединения отсеков при заданной их относительной угловой ориентации.
Этот технический результат, согласно предлагаемой заявке на полезную модель достигается тем, что в процессе сборки при свинчивании отсеков в осевом направлении, в контактирующих поверхностях резьбового кольца со вторым отсеком, трение скольжения заменено на трение качения за счет комплекта шариков, расположенных в совмещенных кольцевых канавках резьбового кольца и второго отсека.
В такой конструкции не требуется хвостовик в одном из отсеков, за счет чего уменьшается размер конструкции стыка в радиальном направлении, уменьшается усилие затяжки (момент затяжки) при свинчивании стыка за счет замены трения скольжения на трение качения в контактирующих поверхностях между резьбовым кольцом и вторым отсеком, исключает затирание поверхности резьбового кольца с поверхностью пружинного кольца и обеспечивается без зазорное резьбовое соединение отсеков, при заданной их относительной угловой ориентации.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом (фиг. 1), на котором показан продольный разрез предлагаемого резьбового соединения отсеков корпуса ЛА.
Предлагаемое резьбовое соединение отсеков корпуса летательного аппарата, содержащего отсек 1 с внутренней резьбой 2 и стыкуемый отсек 3 снабжено резьбовым кольцом 4 с наружной резьбой 5, взаимодействующей с внутренней резьбой 2 отсека 1.
Резьбовое кольцо 4, снабженное гладкой цилиндрической поверхностью 7 с радиальными несквозными отверстиями 8, установлено внутри отсека 3 на поверхности 7 и зафиксировано от перемещения в осевом направлении комплектом шариков 12, установленных в кольцевых, совмещенных канавках 14 и 13 отсека 3 и резьбового кольца 4 соответственно. Входное отверстие для шариков 12 закрыто резьбовой пробкой 9. Между стыковочными поверхностями «С» и «В» отсеков 1 и 3 на гладкой цилиндрической поверхности резьбового кольца 4 телескопически установлено распорное кольцо 10, снабженное сквозными отверстиями 11, совмещенными с несквозными отверстиями на гладкой цилиндрической поверхности 7 резьбового кольца 4. Количество отверстий 11 и 8 и их диаметр выбирается из условия удобства сборки отсеков.
Сборка отсеков осуществляется следующим образом: в отсек 3 со стороны торца «В» вставляют резьбовое кольцо 4 до совмещения кольцевой канавки 13 в кольце с канавкой 14 в отсеке 3. Через отверстие 15 в отсеке 3 канал, образованный совмещенными канавками, заполняют комплектом шариков и закрывают пробкой 9, таким образом зафиксировав резьбовое кольцо 4 в отсеке 3 от осевого перемещения. После предварительной взаимной угловой ориентации отсека 1 с отсеком 3 производят свинчивание отсеков путем совместного вращения резьбового кольца 4 и распорного кольца 10 с помощью ключа с штифтами входящими в отверстия 11 и 8.
Патентуемая конструкция упрощает и облегчает процесс соединения отсеков при заданной их относительной ориентации.