Определенный узел соединения деталей, изготовленных из материалов с различными коэффициентами теплового расширения
SPECIFIC CONNECTION POINT FOR PARTS MADE OF MATERIALS WITH DIFFERENT THERMAL EXPANSION COEFFICIENTS

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники, преимущественно к неразъемным соединениям узлов, деталей летательных аппаратов. Может быть использовано для стыковки обтекателя с металлическим шпангоутом, стыковки отсеков и каких-либо узлов, изготовленных из материалов с различными коэффициентами теплового расширения (далее КТР).
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является узел соединения деталей, изготовленных из материалов с различными коэффициентами теплового расширения - патент RU 2702382.
Общими существенными признаками прототипа - узла соединения деталей, изготовленных из материалов с различными КТР, совпадающими с существенными признаками предлагаемого устройства являются следующие: стык содержит соединяемые детали с различными КТР, включающий оболочку, стыковой шпангоут с элементами крепления к стыкуемой части, переходной шпангоут, расположенный под оболочкой и стыковым шпангоутом и соединенный с ними, при этом поперечное сечение элементов узла выполнено некруглым, имеющим продольную плоскость симметрии, переходной шпангоут с оболочкой выполнены из материалов с близкими коэффициентами теплового расширения, их соединение выполнено неразъемным, а соединение переходного шпангоута со стыковым шпангоутом выполнено при помощи штифтов, установленных в отверстия, выполненные в стыковом шпангоуте по прессовой посадке, и в отверстия, выполненные в переходном шпангоуте с обеспечением зазоров для перемещения штифтов в направлении осей и в радиальных направлениях, при этом отверстия в переходном шпангоуте для штифтов, расположенных справа и слева от продольной плоскости симметрии узла выполнены овального поперечного сечения, с расположением максимальной длины поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной к продольной плоскости симметрии узла.
Особенностью известного стыка - прототипа является то, что при разном температурном расширении переходного шпангоута и стыкового шпангоута, возникает свобода перемещения переходного шпангоута относительно стыкового шпангоута в направлении осей штифтов, расположенных в продольной плоскости симметрии узла, что может приводить к искажению радиотехнических характеристик оболочки, а также приводить к разрушению узла при вибрационном нагружении.
Предлагаемое изобретение позволяет определенно зафиксировать соединяемые элементы конструкции относительно друг друга независимо от их рабочей температуры.
Для достижения названного технического результата в соединении узлов летательного аппарата имеются: оболочка, стыковой шпангоут с элементами крепления к стыкуемой части, переходной шпангоут, расположенный под оболочкой и стыковым шпангоутом и соединенный с ними, при этом поперечное сечение элементов узла выполнено некруглым, имеющим продольную плоскость симметрии, переходной шпангоут с оболочкой выполнены из материалов с близкими коэффициентами теплового расширения, их соединение выполнено неразъемным, а соединение переходного шпангоута со стыковым шпангоутом выполнено при помощи штифтов, установленных в отверстия, выполненные в стыковом шпангоуте по прессовой посадке, и в отверстия, выполненные в переходном шпангоуте с обеспечением зазоров для перемещения штифтов в направлении осей и в радиальных направлениях, при этом отверстия в переходном шпангоуте для штифтов, расположенных справа и слева от продольной плоскости симметрии узла выполнены овального поперечного сечения, с расположением максимальной длины поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной к продольной плоскости симметрии узла, при этом один из штифтов, устанавливаемый в продольной плоскости симметрии узла, выполнен в виде ступенчатого штифта, имеющего привалочную поверхность, обеспечивающую возможность прижатия переходного шпангоута к стыковому шпангоуту при установке ступенчатого штифта.
Отличительным признаком предлагаемого стыка является то, что один из штифтов, устанавливаемый в продольной плоскости симметрии узла, выполнен в виде ступенчатого штифта, имеющего привалочную поверхность, обеспечивающую возможность прижатия переходного шпангоута к стыковому шпангоуту при установке ступенчатого штифта.
Благодаря наличию данного отличительного признака в совокупности с известными достигается следующее: при разном температурном расширении переходного шпангоута и стыкового шпангоута исключается возможность перемещения переходного шпангоута относительно стыкового шпангоута в направлении оси ступенчатого штифта.
Данное техническое решение может найти применение в качестве узла стыковки обтекателя с металлическим шпангоутом, отсеков с различными агрегатами или между собой, которые в свою очередь имеют отличающиеся КТР.
Изобретение поясняется фиг. 1…4.
На фиг. 1 представлен определенный узел соединения деталей, изготовленных из материалов с различными КТР в изометрии. Изображенное соединение состоит из стыкового шпангоута 1, переходного шпангоута 2, оболочки 3.
На фиг. 2, вид сзади, представлена форма определенного узла соединения деталей, изготовленных из материалов с различными КТР с проведенной осью в плоскости симметрии узла.
На фиг. 3, сеч. А-А (фиг. 2), представлено продольное сечение определенного узла соединения деталей, изготовленных из материалов с различными КТР. Изображенное соединение состоит из стыкового шпангоута 1, переходного шпангоут 2, оболочки 3, уплотнения 4, зазора между оболочкой и стыковым шпангоутом 5, ступенчатого штифта 6.
На фиг. 4, сеч. Б-Б (фиг. 3), представлено поперечное сечение определенного узла соединения деталей, изготовленных из материалов с различными КТР при помощи штифтов 6-8, запрессованных в стыковой шпангоут 1. Штифты 6 и 8 находятся в плоскости симметрии узла и устанавливаются в переходной шпангоут 2, в отверстия с диаметром d, с минимальным радиальным зазором, с обеспечением свободы перемещения штифта 8 вдоль оси. Штифты 7 устанавливаются в переходной шпангоут в овальные отверстия, минимальная ширина которых равна диаметру d отверстий для штифтов 6 и 8, а максимальная длина D выбирается для максимального увеличения конструкции в местах установки штифтов. Для оптимизации изготовления переходного шпангоута 2 допускается принять длину всех овальных отверстий одинаковой, и равной длине отверстия, в области которого будут реализовываться наибольшие перемещения конструкции.
Соединение элементов, изображенное на фиг. 1…4 работает следующим образом:
Стыковой шпангоут 1 (фиг. 1, фиг. 3) соединяется с переходным шпангоутом 2 (фиг. 1, фиг. 3) посредством штифтов 6-8 (фиг. 3, фиг. 4), запрессованных в стыковой шпангоут 1 (фиг. 1, фиг. 3). Переходной шпангоут 2 (фиг. 1, фиг. 3) и оболочка 3 (фиг. 1, фиг. 3) имеют одинаковый или близкий КТР и скрепляются любым доступным способом, обеспечивающим необходимую прочность и жесткость исходя из условий эксплуатации. Ступенчатый штифт 6 (фиг. 3, фиг. 4), имеющий привалочную поверхность, исключает возможность перемещения переходного шпангоута 2 (фиг. 1, фиг. 3) относительно стыкового шпангоута 1 (фиг. 1, фиг. 3) в направлении оси ступенчатого штифта 6 (фиг. 3, фиг. 4) при разных температурных расширениях переходного шпангоута 2 (фиг. 1, фиг. 3) и стыкового шпангоута 1 (фиг. 1, фиг. 3). Количество штифтов 7 (фиг. 4) является расчетным и выбирается исходя из необходимых прочностных характеристик стыка. Овальные отверстия в переходном шпангоуте обеспечивают свободу перемещения штифтов 7 (фиг. 4) при увеличении периметра стыкового шпангоута 1 (фиг. 1, фиг. 3). Уплотнение 4 (фиг. 3) обеспечивает герметичность стыка по контуру.