Патент на изобретение №2399018

(54) ФИТИНГ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретения относятся к фитингу трехслойной оболочки обтекателя ракет и способу его изготовления и могут использоваться в ракетной технике в конструкции головных обтекателей ракет с трехслойными оболочками, выполняемых из композиционных материалов. Фитинг имеет окно для закладки в него разрывного болта. Фитинг выполнен из препрега однонаправленных волокон угля и имеет два продольных ребра, соединенных между собой поперечным ребром. Продольные ребра имеют внутренние и внешние полки. Способ изготовления фитинга заключается в том, что фитинг выкладывают по частям из угольного препрега на отдельных частях составной оправки. На верхней части центральной части оправки выкладывают продольные внутренние полки. Затем эту часть устанавливают на нижнюю часть центральной части оправки, на них выкладывают продольные и поперечные ребра. На верхних боковых частях оправки выкладывают продольные внешние полки, каждую из которых затем устанавливают на нижние боковые части оправки. Все части оправки с выложенным на них препрегом, собирают вместе, обжимают внешними частями оправки в один общий пакет, помещают в вакуумный мешок и отверждают, после чего оправку удаляют. Достигается повышение прочности фитинга. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретения могут использоваться в ракетной технике в конструкциях головных обтекателей ракет с трехслойными оболочками, выполненных из композиционных материалов.

Фитинг трехслойной оболочки обтекателя ракеты предназначен для восприятия подходящих сосредоточенных усилий от разрывных болтов разделения головных обтекателей, устанавливаемых в имеющихся в них окнах, и передачи этих усилий на трехслойную оболочку.

Известны фитинги, имеющие окно для закладки в него болтового соединения (См., например, книгу Голубев Л.Ф. и другие, «Конструкция и проектирование летательных аппаратов, 1995 г. изд. «Машиностроение», стр.234).

Недостатком данного технического решения является то, что изготовление таких деталей ведется прессованием в закрытых пресс-формах с использованием дисперсного наполнителя в виде крошки или рубленных волокон из различных полимерных материалов. Получаемая при этом прочность таких деталей является незначительной, и они могут использоваться при восприятии и передаче небольших сосредоточенных усилий.

Задачей данных изобретений является разработка конструкции фитинга трехслойной оболочки обтекателя ракеты и способа его изготовления с достижением технического результата, позволяющего изготавливать его из наполнителя в виде препрега, например, из непрерывных угольных волокон, без использования закрытых прессформ, с получением более высокой прочности, обеспечивающей передачу более высоких усилий с приемлемыми конструктивными и весовым параметрами.

Данная задача решается тем, что фитинг трехслойной оболочки обтекателя ракеты, имеющий окно для закладки в него разрывного болта, в соответствии с изобретением выполнен из препрега однонаправленных волокон угля и имеет два продольных ребра, соединенных между собой поперечным ребром, а продольные ребра имеют внутренние и внешние продольные полки.

Данная задача решается также тем, что способ изготовления фитинга трехслойной оболочки обтекателя ракеты заключатся в том, что фитинг выкладывают из угольного препрега по частям на отдельных частях составной оправки, при этом на верхней части центральной части оправки выкладывают внутренние продольные полки, затем эту часть устанавливают на нижнюю часть центральной части оправки, на них выкладывают продольные и поперечные ребра, на верхних боковых частях оправки выкладывают продольные внешние полки, каждую из которых затем устанавливают на нижние боковые части оправки, все части оправки, с выложенным на них препрегом, собирают вместе, обжимают внешними частями оправки в один общий пакет, помещают в вакуумный мешок и отверждают, после чего оправки удаляют.

Далее конструкция фитинга и способ его изготовления поясняются с помощью схемных чертежей.

На фиг.1 показан головной обтекатель ракеты-носителя с установленными на нем фитингами, на фиг.2 представлен фитинг, показанный в изометрии, на фиг.3 показан узел «А» установки фитинга в обтекателе, на фиг.4 представлена схема выложенной заготовки фитинга на частях составной оправки, на фиг.5 и 6 показаны в изометрии части составной оправки.

Фитинг 1, показанный на фиг.1, устанавливается на продольном 2 и поперечном 3 разъемах головного обтекателя 4 носителя 5, под которым находится космический аппарт 6. После прохождения атмосферы Земли головной обтекатель сбрасывается путем подрыва разрывных болтов, установленных в фитингах 1.

Фитинг 1 состоит из двух продольных ребер 7, соединенных между собой поперечным ребром 8. В верхних частях ребер 7 имеются продольные внутренние верхние 9 и нижние 10 внутренние полки, а также внешние продольные верхние 11 и нижние 12 продольные полки.

В центре фитинга между продольными ребрами 7 имеется окно 13 для установки разрывного болта 14 для передачи усилий на фитинг.

Фитинг устанавливается в трехслойную оболочку обтекателя, как показано на фиг.3, путем приклеивания его продольных полок 9, 10, 11, 12 к обшивкам 15 трехслойной оболочки обтекателя, для чего между продольными полками устанавливаются сотоблоки 16. После установки разрывного болта 14 в окно фитинга 13 окно закрывается на винтах накладкой 17.

В качестве примера приводится порядок изготовления фитинга трехслойной облочки обтекателя ракеты с помощью оправки, например, состоящей из восьми частей.

Фитинг изготавливают путем поэлементной выкладки его частей из угольного препрега последовательно, на отдельных частях составной оправки 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, и 25, показанных на фиг.4, 5 и 6, которые затем собираются в один пакет и отверждаются автоклавным или вакуумным методом. Выкладка заготовки фитинга из препрега производится в следующей последовательности.

На верхней части 18 центральной части оправки выкладываются продольные внутренние полки 9 и 10, затем эта часть устанавливается на нижнюю часть 19 центральной части оправки, выкладываются продольные 7 и поперечные ребра 8, на верхних 8 боковых частях 20 и 21 оправки выкладываются продольные внешние полки 11 и 12, каждая из которых затем устанавливается соответственно на нижние 22 и 23 боковые части оправки, все части оправки с выложенным на них препрегом, собираются вместе, обжимаются внешними частями оправки 24 и 25 в один общий пакет, помещаются в вакуумный мешок и отверждаются, после чего оправки удаляются.

Фитинг используется в трехслойных оболочках обтекателя следующим образом.

Приходящие к фитингу сосредоточенные усилия от разрывного болта 14 воспринимаются поперечными ребрами 8, которые затем воспринимаются продольными ребрами 7, а с них пришедшее усилие передается на обшивки трехслойной панели 15 через продольные внутренние 9, 10 и внешние полки 11, 12.

Фитинг трехслойной оболочки обтекателя ракеты вышеприведенной конструкции и изготовленный из препрега описанным ранее способом обладает повышенной прочностью и на 30-40% меньшей массой по сравнению с таким же фитингом, изготовленным из алюминиевых сплавов. С помощью фитингов можно передавать усилие вплоть до 25 т на один фитинг.

Формула изобретения

1. Фитинг трехслойной оболочки обтекателя ракет, имеющий окно для закладки в него разрывного болта, отличающийся тем, что он выполнен из препрега однонаправленных волокон угля и имеет два продольных ребра, соединенных между собой поперечным ребром, а продольные ребра имеют внутренние и внешние полки.

2. Способ изготовления фитинга трехслойной оболочки обтекателя ракет, заключающийся в том, что фитинг выкладывают по частям из угольного препрега на отдельных частях составной оправки, при этом на верхней части центральной части оправки выкладывают продольные внутренние полки, затем эту часть устанавливают на нижнюю часть центральной части оправки, на них выкладывают продольные и поперечное ребра, на верхних боковых частях оправки выкладывают продольные внешние полки, каждую из которых затем устанавливают на нижние боковые части оправки, все части оправки с выложенным на них препрегом собирают вместе, обжимают внешними частями оправки в один общий пакет, помещают в вакуумный мешок и отверждают, после чего оправку удаляют.

РИСУНКИ