Узел крепления керамической оболочки антенного обтекателя с металлическим шпангоутом



Узел крепления керамической оболочки антенного обтекателя с металлическим шпангоутом
Узел крепления керамической оболочки антенного обтекателя с металлическим шпангоутом
Узел крепления керамической оболочки антенного обтекателя с металлическим шпангоутом
Узел крепления керамической оболочки антенного обтекателя с металлическим шпангоутом

 


Владельцы патента RU 2559732:

Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" (RU)

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники, преимущественно к разработке и производству радиопрозрачных обтекателей летательных аппаратов. Технический результат - повышение прочности узла соединения керамической оболочки с металлическим шпангоутом при теплопрочностных нагрузках и улучшение технологии изготовления. Узел крепления керамической оболочки антенного обтекателя с металлическим шпангоутом содержит керамическую оболочку и металлический шпангоут, соединенный с керамической оболочкой по сопрягаемым поверхностям слоем эластичного термостойкого адгезива. В шпангоуте выполнены равномерно расположенные по окружности отверстия, плотность распределения которых в осевом направлении для области соединения оболочки со шпангоутом пропорциональна величине распорных усилий, передаваемых от шпангоута к оболочке, при этом радиусы описанных окружностей отверстий выбираются из условия: R≥5H, где R - радиус описанной окружности, Н - толщина адгезив. 3 ил.

 

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники, преимущественно к разработке и производству радиопрозрачных обтекателей летательных аппаратов.

Из опубликованных источников известен узел крепления керамического обтекателя с металлическим шпангоутом соединения по патенту РФ №2231875, МПК 7 НО1 Q/42, опубл. 27.06.2004, в котором соединенный компаундом металлический элемент с неметаллическим выполнен в виде аккумуляторов тепла, жестко связанных между собой или выполненных как одно целое и равномерно расположенных по периметру, между которыми расположены термокомпенсирующие перемычки зетового профиля.

В такой конструкции, когда геометрические размеры площади склейки в местах соединения аккумуляторов тепла с внутренней поверхностью оболочки много больше толщины клеевого соединения, упругий клей ведет себя как несжимаемая жидкость, так как выход клея, выталкиваемого при сжатии, прекращается от свободного края шпангоута на расстоянии 3-5 толщин клеевого слоя, а влияние перемычек на снижение напряжений в оболочке за счет выталкивания в них избытка клея незначительно. Это недостаток всех замкнутых клеевых соединений с упругими адгезивами.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является узел крепления керамического обтекателя с металлическим корпусом летательного аппарата согласно патенту РФ №2258283 МПК 7 H01 Q/42, опубл. 10.08.2005. Указанная конструкция включает металлический шпангоут, в котором равномерно по окружности выполнены сквозные металлические пазы, соединенные с керамической оболочкой эластичным термостойким клеем.

К недостаткам данной конструкции относится то, что расстояние между пазами значительно превышает толщину клеевого слоя. По этой причине происходит неравномерное распределение воздействия упругого клея на шпангоут. В местах отсутствия прорезей из-за того, что площадь соединения клеевого слоя со стороны шпангоута достаточно большая, клей работает как несжимаемая жидкость, а в прорезях сила воздействия шпангоута на оболочку практически равна нулю. Вследствие этого, а также вследствие уменьшения жесткости шпангоута в окружном направлении, такая конструкция обладает достаточно большой неустойчивостью при одновременном воздействии силовой и тепловой нагрузок.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение прочности узла соединения керамической оболочки с металлическим шпангоутом при теплопрочностных нагрузках и улучшение технологии изготовления.

Поставленная задача достигается тем, что узел крепления керамической оболочки антенного обтекателя с металлическим шпангоутом включает керамическую оболочку и металлический шпангоут, соединенный с керамической оболочкой по сопрягаемым поверхностям слоем эластичного термостойкого адгезива, отличающийся тем, что в шпангоуте выполнены равномерно расположенные по окружности отверстия, плотность распределения которых в осевом направлении для области соединения оболочки со шпангоутом пропорциональна величине распорных усилий, передаваемых от шпангоута к оболочке, при этом радиусы описанных окружностей отверстий выбираются из условия:

R≥5H,

где R - радиус описанной окружности,

Н - толщина адгезива.

Общий вид узла крепления керамической оболочки с металлическим шпангоутом представлен на фигуре 1, на котором керамическая оболочка 1 и металлический шпангоут 2 соединены термостойким адгезивом 3. В шпангоуте выполнены отверстия 4 и 5 различной формы.

Работоспособность узла крепления керамической оболочки со шпангоутом при прогреве последнего определяется неравенством:

где K - коэффициент податливости адгезива; Δ - изменение толщины клеевого упругого слоя; Тщ, Тк - температура шпангоута и керамической оболочки; αш, αк - КТЛР материала шпангоута и керамики; δ - толщина керамической оболочки в зоне склейки; h - ширина клеевого слоя; [σк] - предел прочности керамики при растяжении; Sk=2×π×R×h - проекция участка клеевого слоя протяженностью h на плоскость, проходящую через ось вращения обтекателя, где R - внутренний радиус оболочки в области соединения с шпангоутом.

Из неравенства вытекает, что при уменьшении Sk запас прочности по растягивающим напряжениям увеличивается (условие выполнения неравенства удовлетворяется при меньших значениях [σк]), если при этом не изменится температурный режим металлической части шпангоута. При этом Sk можно уменьшить за счет снижения площади соединения со стороны шпангоута. Самым простым способом ее уменьшения является выполнение в шпангоуте отверстий различной формы в шпангоуте в области соединения с оболочкой, при этом с учетом условий нагружения обтекателя, отверстия должны быть выполнены осесимметрично и, либо равномерно по высоте шпангоута, либо с переменным шагом, при котором количество распределения отверстий в поперечных сечениях по высоте шпангоута пропорционально величине механических напряжений в керамической оболочке в области склейки. Вместе с тем, оптимальный шаг между отверстиями определяется диаметром отверстий, изгибной жесткостью металлического шпангоута и толщиной слоя клея-адгезива.

Температурное поле шпангоута с выполненными в нем отверстиями меняется незначительно, так как количество тепла, которое передается шпангоуту при одностороннем нагреве, определяется площадью зоны склейки и тепло-массовыми характеристиками каждого из материалов конструкции.

Наличие отверстий в полке шпангоута приводит к тому, что при склейке шпангоута с керамической оболочкой отверстия заполняются адгезивом, теплопроводность которого более чем на порядок ниже теплопроводности металла, что дает основание сделать допущение о наличии условий адиабатности на внутренних поверхностях отверстий в металле.

Для подтверждения вышесказанного были проведены предварительные расчеты типовой конструкции узла соединения, в которых было проведено исследование зависимостей уровня снижения растягивающих напряжений в керамической оболочке, определяющих общую несущую способность конструкции, от вариаций выполнения отверстий - диаметра их окружности, расстояния между ними как по окружности, так и по высоте металлического шпангоута. Результаты расчетов показаны на фигурах 2 и 3, где представлены графики зависимостей растягивающих напряжений в керамической оболочке от расстояния по окружному и осевому направлениям.

Таким образом, расчетным путем было показана возможность снижения максимальных растягивающих напряжений, возникающих в керамической оболочке от распора внутренним металлическим шпангоутом, более чем в 2 раза.

Другой аспект предлагаемого изобретения заключается в том, что равномерное распределение отверстий в шпангоуте дает возможность применять упругие клеи-эластомеры с меньшей адгезионной способностью к металлу шпангоута или, например, при частичной или полной деструкции подслоев, наносимых на склеиваемые поверхности. Адгезив, заполняющий отверстия, образовывает своего рода полимерные заклепки, являющиеся соединительными элементами между слоем адгезива в целом и стенками отверстий в шпангоуте вплоть до полной деструкции адгезива. Кроме того, предложенное техническое решение позволяет применить более жесткие герметики или их композиции.

Варианты реализации способа для случая двухкратного уменьшения площади Sk металлического шпангоута приведены в таблице. Отверстия на поверхности шпангоута располагались в шахматном порядке.

Внедрение данного технического решения позволит модернизировать конструкции уже разработанных обтекателей с минимальными затратами.

Экспериментальная отработка способа подтвердила повышение термостойкости существующих керамических обтекателей.

Узел крепления керамической оболочки антенного обтекателя с металлическим шпангоутом, включающий керамическую оболочку и металлический шпангоут, соединенный с керамической оболочкой по сопрягаемым поверхностям слоем эластичного термостойкого адгезива, отличающийся тем, что в шпангоуте выполнены равномерно расположенные по окружности отверстия, плотность распределения которых в осевом направлении для области соединения оболочки со шпангоутом пропорциональна величине распорных усилий, передаваемых от шпангоута к оболочке, при этом радиусы описанных окружностей отверстий выбираются из условия:
R≥5H,
где R - радиус описанной окружности,
Н - толщина адгезива.



 

Похожие патенты:

,Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам преимущественно к широкополосным антенным обтекателям. Техническим результатом является повышение коэффициента прохождения и снижение искажений, вносимых обтекателем в поле падающей волны в широкой полосе частот.

Изобретение относится к способу изготовления термостойкого элемента корпуса сверхзвукового летательного аппарата (ЛА) и касается переднего радиопрозрачного обтекателя корпуса.
Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и может быть использовано при креплении антенных обтекателей скоростных ракет различных классов. Технический результат изобретения заключается в повышении надежности узла крепления обтекателя с корпусом летательного аппарата за счет более точного базирования (центрирования) антенного обтекателя на шпангоуте.

Изобретение относится к области создания конструкций носовых антенных обтекателей ракет с оболочками, изготавливаемыми из жаростойких неорганических (керамических) материалов.

Изобретение относится к области авиационно-ракетной техники, преимущественно к конструкциям носовых радиопрозрачных обтекателей, являющихся укрытием от аэродинамического воздействия антенных устройств головок самонаведения (АУ ГСН).

Изобретение относится к области авиационно-ракетной техники, преимущественно к конструкциям носовых радиопрозрачных обтекателей, являющихся укрытием от аэродинамического воздействия антенных устройств головок самонаведения (АУ ГСН).

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к антенным системам. Технический результат - упрощение конструкции антенной системы и ослабление климатико-механических требований к составным частям антенной системы.

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам преимущественно к широкополосным системам «антенна-обтекатель». Технический результат - повышение коэффициента прохождения электромагнитной волны и снижение пеленгационных ошибок в системе «антенна-обтекатель» в широкой полосе частот.

Изобретение относится к области судостроения, а именно к обтекателям гидроакустических станций. Технический результат - создание обтекателя антенн гидроакустических станций из композиционных материалов, обладающего повышенной прочностью и эксплуатационной надежностью с улучшенными акустическими свойствами.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиотехнических устройствах подводных судов. Технический результат - уменьшение громоздкости без увеличения задержки излучения и приема электромагнитных сигналов.

Способ по изобретению заключается в создании прочных тонких, механических поддерживающих структур для электромагнитного калориметра. Такими структурами являются ячеистые структуры из пропитанной эпоксидным связующим ткани из углеродного волокна. Техническим результатом, достигаемым при использовании способа по изобретению, является возможность изготовления механической структуры из углеродного волокна с высокой прочностью и точностью по толщине тонких стенок 20 мкм и плоскостности. Технический результат обеспечивается тем, что в отсутствии внешнего давления и автоклавов, для формирования нужных поверхностей и толщины стенок используются внешние формообразующие пластины и бруски сложной формы из высоколегированной стали, собранные в единую конструкцию высокопрочными винтами. Требуемые толщины и точность ячеистой структуры достигаются созданием при изготовлении формообразующих пластин и брусков гарантированных зазоров, задающих толщины стенки готового изделия с точностью 20 мкм, и качеством обработанной поверхности. Для осуществления способа по изобретению используется устройство, которое включает в себя детали формирования высокоточной внутренней и внешней геометрии тонкостенных сотовых структур, а также комплект дополнительных деталей, необходимых для сборки и перемещения устройства, и датчики системы контроля температуры оснастки в процессе изготовления ячеистых структур. Точность размеров изготавливаемых сотовых структур обеспечивается, прежде всего, за счет прецизионного позиционирования этих деталей относительно друг друга во время сборки пресс-формы, а также высокоточной обработки деталей оснастки. Для успешного создания требуемого образца в дальнейшем необходимо выполнить ряд стандартных операций, не относящихся к использованию данного устройства, а именно производится обрезка технологических и конструктивных элементов по краям альвеолы. Результатом создания устройства является возможность изготовления опорных ячеистых структур с толщиной стенки 200 мкм, точностью изготовления каждой ячейки 20 мкм и плоскостностью от 10 мкм. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области машиностроения, в частности, может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей. Способ соединения керамического обтекателя с металлическим корпусом летательного аппарата предполагает выполнение в металлическом шпангоуте продольных сквозных пазов. Пазы выполняются равномерно по окружности, а шпангоут соединяют с керамическим обтекателем по сопрягаемым коническим поверхностям слоем эластичного клея и посредством уплотнительного кольца. При этом перед соединением шпангоут со стороны, противоположной сопрягаемой поверхности, обклеивают полиэтиленовой лентой с липким слоем шириной, превышающей длину продольных пазов на 5-10 мм. Технический результат - повышение прочности и герметичности.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях защитных устройств для различных антенн. Предложенный антенный обтекатель состоит из набора слоев высокопрочного стеклопластика, выполненных в виде отдельных секторов. Слои стеклопластика изготовлены на основе стеклоткани из взаимопереплетающихся нитей основы и утка, расположенных между собой под углом 90°. Сектора слоев, выполненные в виде сферических треугольников, соединены между собой в вершинах с образованием единого целого в виде многолепесткового слоя и спрофилированы по ширине так, что на сферической поверхности кромки соседних секторов располагаются вплотную друг к другу. Каждый последующий слой развернут относительно предыдущего так, что угол между центрально расположенными нитями основы предыдущего слоя и уточными нитями последующего слоя находится в пределах от 10° до 12°. Полюсная и торцевая зоны усилены дополнительными слоями, чередующимися с многолепестковыми слоями, по внутренней поверхности сегмента. Данное изобретение позволяет расширить область применения антенных обтекателей с упрощением технологического процесса изготовления и повышением прочности и надежности. 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к лакокрасочным покрытиям, в частности к полимерным радиопрозрачным композициям, предназначенным для устранения поверхностных дефектов радиопрозрачных обтекателей из ПКМ, и может быть использовано в изделиях ГА и других конструкциях из ПКМ. Полимерная радиопрозрачная композиция включает эпоксидный олигомер, модификатор-полиэфир, пигменты и органический растворитель. Композиция дополнительно содержит наполнитель - стеклянные микросферы и отвердитель - смесь полиэтиленполиамина и 50% раствора гексаметилендиамина или 2-метилпентаметилендиамина в изопропиловом спирте (при следующем соотношении компонентов, мас.%: эпоксидный олигомер 19-29; модификатор 20,7-31; пигменты 11,5-18,3; наполнитель 3-10; отвердитель 1-5; органический растворитель 21-35. В качестве пигментов композиция содержит смесь диоксида титана с оксидом хрома, или с цинковыми белилами, или с оксидом хрома. В качестве полиэфира полимерная композиция содержит полиэфир, представляющий собой продукт поликонденсации этиленгликоля и глицерина с себациновой кислотой. В качестве органического растворителя могут быть использованы этилгликольацетат, бутилацетат, ксилол, метилэтилкетон или их смесь в соотношении 4:4:1:1. Техническим результатом настоящего изобретения является понижение водопоглощения и повышение грибостойкости при сохранении адгезионных свойств полимерной композиции.3 з.п. ф-лы, 2 табл,1 пр.

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам, преимущественно к антенным обтекателям. Техническим результатом изобретения является снижение искажений вносимых обтекателем в поле падающей волны. Антенный обтекатель, снабженный узлом крепления к летательному аппарату, содержит диэлектрический корпус в форме колпака, на внешней и внутренней поверхностях которого закреплены реактивные двухмерные решетки из проводников, выполненные в виде доводочных кольцевых поясов. Подбором посредством доводочных операций на радиотехническом стенде места расположения доводочных кольцевых поясов по образующей, их количества и типа реактивных решеток обеспечивается снижение искажений вносимых обтекателем в поле падающей волны. 20 ил.

Использование: область судостроения, а именно при разработке конструкций гидроакустических станций, и касается наружных форм и размеров обтекателя антенны. Сущность: разработана конструкция гибкого безреберного обтекателя антенны гидроакустической станции, конструкция которой содержит узел крепления, имеющий зону плавного перехода от участка локального усиления к остальной части оболочки обтекателя, выполненного в виде двух сужающихся пучков ткани. Технический результат: повышение прочности, сопротивляемость местным динамическим нагрузкам и улучшение акустических характеристик. 3 ил.

Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано при изготовлении радиоэлектронных устройств, в частности приемо-передающих модулей активных фазированных антенных решеток. Технический результат - обеспечение возможности герметизации радиоэлектронного устройства, исключающей деформацию стенок его корпуса без существенных ограничений по их толщине. Достигается тем, что для герметизации металлического корпуса радиоэлектронного устройства герметично соединяют крышку с остальной частью корпуса. Откачивают воздух из внутреннего объема корпуса, заполняют его газообразной защитной средой через образованный для этого канал и осуществляют последующую герметизацию канала. Откачивание воздуха из внутреннего объема корпуса, заполнение его газообразной защитной средой и герметизацию канала осуществляют в камере, изолированной от внешней среды. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и касается изготовления антенных обтекателей скоростных ракет различных классов. Узел крепления керамического обтекателя с металлическим корпусом летательного аппарата содержит металлический шпангоут, в котором равномерно по окружности по центру склейки выполнены продольные сквозные пазы, соединенный с керамическим обтекателем по сопрягаемым коническим поверхностям слоем эластичного клея, и уплотнительное кольцо. При этом пазы выполнены шириной, составляющей от 0,01 до 0,03 диаметра шпангоута, длиной от 2/3 до 5/6 длины склейки, а суммарная площадь пазов составляет от 6 до 10% площади склейки. Достигается повышение несущей способности обтекателя.

Изобретение относится к области радиотехники и касается разработки конструкций с пониженным коэффициентом отражения радиоволн для защиты плавающих средств от воздействия падающего излучения и внешних факторов окружающей среды. Устройство с пониженным коэффициентом отражения радиоволн в широком диапазоне частот согласно изобретению состоит из входного наружного слоя, обращенного в сторону падающего излучения, и выходного наружного слоя, причем входной наружный слой выполнен из материала с относительной диэлектрической проницаемостью от 3 до 5 и толщиной от 4 мм до 40 мм, а выходной наружный слой выполнен из электропроводящего материала толщиной не более 1 мм с поверхностным электрическим сопротивлением от 250 Ом до 400 Ом. Предлагаемое устройство с пониженным коэффициентом отражения радиоволн позволит снизить радиолокационную заметность объекта по сравнению с металлической поверхностью до 10 раз, а по сравнению с однослойным стеклопластиком толщиной от 4 мм до 40 мм - до 3 раз. 2 ил.

Использование: изобретение относится к области судостроения, а именно к способам изготовления обтекателей антенн гидроакустических станций, и касается вопросов их конструирования. Сущность: изготовление обтекателя гидроакустической станции по частям с последующим их соединением, при этом основную часть обтекателя (тело обтекателя) изготавливают методом намотки, согласно которому на форму в виде тела вращения, установленную на валу, наматывают ровинговые нити, пропитанные связующим, с образованием при этом в теле обтекателя на оси вращения в области его полюса технологического отверстия под вал, в которое, после его обработки, устанавливают полюсную часть обтекателя в виде заглушки, сформированную под давлением (отдельно от основной части обтекателя) из тех же армирующего материала и связующего с соблюдением той же плотности и направления укладки слоев и конструктивными параметрами, согласованными с параметрами конструкции тела обтекателя. Причем монтаж заглушки в отверстие в теле обтекателя гидроакустической станции состоит из комплекса мероприятий, позволяющих изготовить обтекатель с акустически благоприятной однородной структурой. Технический результат: повышение технологичности, в том числе снижение временных и трудозатрат, способа изготовления обтекателей гидроакустических станций, обеспечение однородности структуры и высоких акустических и прочностных свойств изготавливаемых обтекателей. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх