Фітинг тришарової оболонки ракети

Реферат: Фітинг тришарової оболонки ракет, що має вікно для закладки в нього розривного болта, викопаний із препрегу вуглецевих волокон. Фітинг являє собою об'ємне тіло, що складається із двох оболонок, сформованих таким чином, що при їх з'єднанні утвориться замкнута порожнина, заповнена матеріалом з низькою щільністю, а по зовнішньому контуру оболонки зливаються воєдино, причому частини оболонки ракети і фітинга, що прилягають одна до одної, мають однакову конфігурацію, крім того внутрішня структура шарів фітинга складається з прошарків волокон препрегу, покладених між собою паралельно, перпендикулярно й діагонально до них. UA 81537 U (12) UA 81537 U UA 81537 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель стосується області машинобудування, а саме конструкції фітинга, може бути використана як універсальний елемент конструкції літальних апаратів здебільшого в ракетній техніці для з'єднання відсіків ракет-носіїв, виготовлених з багатошарових оболонок із композиційних матеріалів. Фітинг багатошарової оболонки корпусу ракети має призначення для передачі зосереджених зусиль від розривних болтів, встановлених у відповідних для них вікнах на багатошарову оболонку відсіку ракети. Відомо про проведення експериментального відпрацювання спрощеного елемента конструкції ракет, а саме фітингу з композиційних матеріалів (вугільного препрегу). [1] Суттєвим недоліком цієї розробки є те, що фітинг вироблявся із збірної конструкції з приклеюванням полиць до основного несучого елемента, що обумовило низьку міцність конструкції фітинга. Також відомий "Фитинг и способ его изготовления" [2], який є найбільш близьким аналогом, тобто прототипом даної корисної моделі. Аналог і прототип мають загальні недоліки. Недоліком наведеного у прототипі технічного рішення є нераціональне використання препрегу, в результаті чого одержувана при цьому міцність фітингів з конструкцією, наведеною в прототипі, є недостатньою і як наслідок фітинги не можуть бути використані для передачі значних зосереджених зусиль від прямої силової дії головки розривного болта на локальну зону поперечного ребра, в результаті чого в зоні переходу від поперечного ребра до повздовжніх ребер з'являється концентрація напруги, що може призвести до руйнування фітинга. Тобто при використанні фітинга запропонованої у прототипі конструкції з низькою несучою здатністю для забезпечення міцності стикування відсіків потребує використання великої їх кількості, що призведе до ускладнення процесу збирання ракети і ускладнення відокремлення відсіків один від одного у польоті. Фітинг прототипу є конструкцією з ослабленими місцями стиків і переходів від основного несучого елемента до додаткових полиць і наявністю концентраторів напруг в місцях переходу від корпусу до ребра. Також є недолік в зниженні міцності клейового з'єднання в місці сполучення фітинга з оболонкою внаслідок незначної площі поверхні їхнього прилягання. Задачею даної корисної моделі є розробка конструкції фітинга багатошарової оболонки ракети з досягненням технічного результату, при якому за рахунок одержання більш високої міцності фітинга із прийнятними конструктивними й ваговими параметрами та міцності його з'єднання з оболонкою відсіку ракети можливо використання меншої кількості фітингів для з'єднання відсіків ракети, виконаних у вигляді тіл обертання на кшталт - циліндра, конуса, еліпсоїда та ін. Можливе забезпечення стикування фрагментів оболонок, що мають у місці сполучення лекальну криву. Вказаний технічний результат для даної корисної моделі, за допомогою якої вирішується поставлена задача, досягається тим, що фітинг тришарової оболонки ракет, що має вікно для закладки в нього розривного болта, виконаний із препрегу вуглецевих волокон, який являє собою об'ємне тіло, що складається із двох оболонок, сформованих таким чином, що при їх з'єднанні утвориться замкнута порожнина, заповнена матеріалом з низькою щільністю. По зовнішньому контуру оболонки зливаються воєдино, причому частини оболонки ракети і фітинга, що прилягають одна до одної, мають однакову конфігурацію. Крім того внутрішня структура шарів фітинга складається з прошарків волокон препрегу, покладених між собою паралельно, перпендикулярно й діагонально до них. Особливістю даного фітинга є те, що: форма така, що дозволяє значно зменшити концентрацію напруги в елементах за рахунок плавних вигинів оболонки й щільного прилягання оболонки до внутрішньої вставки; міцність з'єднання з оболонкою з'єднуваних відсіків ракети забезпечується великою поверхнею прилягання, можливістю забезпечення мінімального зазору між фітингом й оболонкою, заповненого клейовим складом; є можливість гасіння коливань при використанні звуковбирного матеріалу вставки. Фітинг зображено на фігурах 1 та 2. Загальний вигляд фітинга, з'єднаного із оболонкою відсіку ракети (у вигляді фрагмента шпангоута), подано на об'ємному зображенні - фіг. 1, яка дає уяву про просторову конфігурацію фітинга. Фітинг 1 показаний на - фіг. 1, встановлено у шпангоут 2, з яким з'єднано шляхом приклеювання фітинга до внутрішньої поверхні шпангоута. Болт з вставкою 3 має призначення для встановлювання у вікно фітинга та стикування відсіків ракети. 1 UA 81537 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Конструкцію фітинга зображено на фіг. 2. Фітинг складається з двох шарів 4 та 5, розташованих еквідистантно. В шарі 4, прилягаючому до оболонки, вигини протилежних країв в бік еквідистантного шару 5, утворять перші два ребра 8 та 9, а протилежні два краї еквідистантного шару зігнуті в бік попереднього шару і утворюють другу пару ребер 6 та 7, перпендикулярних першій парі ребер 8 та 9, а утворений замкнутий об'єм заповнено вставкою з матеріалу 10 з низькою щільністю. Стики еквідистантних шарів, зливаючись, утворюють полиці 13, 14, 15, 16, прилягаючі до сполучуваної оболонки. Посадкове місце розривного болта у вікні 11 має форму, що повторює форму вставки 3, контур вікна складено із стінок 12, перпендикулярних шарам 4 та 5. Внутрішня структура шарів фітинга складається з волокон препрегу, покладених між собою паралельно, перпендикулярно й діагонально. Фітинг використовується в багатошарових оболонках відсіків ракети в наступний спосіб. Зосереджені зусилля, що передаються від розривного болта через вставку 3, сприймаються ребром 6, потім передаються стінками 12 вікна 11, а з них зусилля, що прийшло, розподіляється на шари 4 й 5, прилягаючі до вікна 11, й на вставку 10 між ними, обмежену ребрами 6, 7, 8, 9. Далі зусилля розсіюється по прилягаючій оболонці 2 шляхом його передачі із прилягаючого шару 4 і полиць 13, 14, 15, 16, утворених злиттям шарів 4 й 5, на оболонку стикованого відсіку. Математичне моделювання розподілу навантажень у тілі фітинга підтвердило раціональність вибору його форми. Застосування комплексного підходу до створення конструкції запропонованого фітинга дозволило отримати такий рівень його міцності, що для стиковки відсіків ракети 4-метрового діаметра, достатньо використати не більше ніж 6-8 фітингів. Проведені натурні випробування по навантаженню відсіку ракети, у відповідності до розрахунку, не призвели до руйнування жодного з фітингів, а також прилеглих до них зон відсіку ракети. Таким чином, запропоноване рішення дає можливість досягнення такого технічного результату, при якому за рахунок одержання більш високої міцності фітинга, із прийнятними конструктивними й ваговими параметрами, та міцності його з'єднання з оболонкою відсіку ракети, можливе використання меншої кількості фітингів для з'єднання відсіків ракети, що полегшує відокремлення відсіків ракети один від одного у польоті, а також спрощується технологія стикування їх при підготовці ракети до старту. Конструкція фітинга дає можливість введення додаткових функціональних можливостей, за рахунок створення замкнутих внутрішніх об'ємів з розміщенням в них різноманітних пристроїв, теплоакумулюючих елементів для зняття теплових навантажень, елементів для гасіння коливань. Джерела Інформації: 1. Кулага Е.С. Разработка техпроцессов изготовления баков из углепластика с полимерным лейнером для ракет и разгонных блоков, 2009. - Изд. "Научно технические разработки КБ "Салют", выпуск № 5, стр. 123. 2. Патент РФ № 2399018 "Фитинг и способ его изготовления". ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Фітинг тришарової оболонки ракет, що має вікно для закладки в нього розривного болта, викопаний із препрегу вуглецевих волокон, який відрізняється тим, що фітинг являє собою об'ємне тіло, що складається із двох оболонок, сформованих таким чином, що при їх з'єднанні утвориться замкнута порожнина, заповнена матеріалом з низькою щільністю, а по зовнішньому контуру оболонки зливаються воєдино, причому частини оболонки ракети і фітинга, що прилягають одна до одної, мають однакову конфігурацію, крім того внутрішня структура шарів фітинга складається з прошарків волокон препрегу, покладених між собою паралельно, перпендикулярно й діагонально до них. 2 UA 81537 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680,Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3