соединительное устройство для соединения первого и второго элементов, шарнирно поворотных относительно друг друга

Формула изобретения

1. Соединительное устройство (1) для соединения первого и второго элементов, шарнирно поворотных относительно друг друга, отличающееся тем, что оно содержит элемент сжатия (2), предназначенный для передачи усилия сжатия от одного элемента к другому в первом состоянии, и элемент растяжения (3), предназначенный для передачи усилия растяжения от одного элемента к другому во втором состоянии, причем элемент сжатия образует, кроме того, заменяющий элемент растяжения, предназначенный для передачи усилия растяжения от одного элемента к другому в третьем состоянии, соответствующем разрушению элемента растяжения.

2. Соединительное устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что элемент сжатия образован первой штангой (2), при этом элемент растяжения образован второй штангой (3), каждая штанга (2, 3) имеет первый и второй концы (4, 5), снабженные средствами (8, 9) шарнирного поворота, соответственно, на первом и втором шарнирных элементах.

3. Соединительное устройство (1) по п.2, отличающееся тем, что вторая штанга (3) расположена в первой штанге (2).

4. Соединительное устройство (1) по п.2 или 3, отличающееся тем, что в каждой штанге (2, 3) возле, по меньшей мере, одного конца (4, 5) выполнено продолговатое отверстие (12, 11), предназначенное для прохода шарнирной оси (8), соединяющей соединительное устройство (1) с соответствующим элементом.

5. Соединительное устройство (1) по п.4, отличающееся тем, что продолговатые отверстия (11, 12) выполнены таким образом, чтобы в первом состоянии первая штанга (2) упиралась в шарнирную ось (8), а вторая штанга (3) отстояла от нее, и чтобы во втором состоянии вторая штанга (3) упиралась в шарнирную ось (8), а первая штанга (2) отстояла от нее.

6. Гондола, содержащая первый и второй элементы, шарнирно поворотные относительно друг друга, отличающаяся тем, что шарнирные элементы соединены с помощью, по меньшей мере, одного соединительного устройства (1), выполненного по любому из пп.1-5.

7. Летательный аппарат, отличающийся тем, что он содержит, по меньшей мере, одну гондолу по п.6.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к соединительному устройству для соединения первого и второго элементов, шарнирно поворотных относительно друг друга.

В частности, оно относится к областям техники, в которых шарнирные элементы подвержены действию наружных напряжений, при этом соединительное устройство последовательно испытывает напряжения сжатия и растяжения, из-за которых возникает явление усталости составных элементов этого устройства.

Соединительное устройство используется, в частности, в авиации, в частности в гондолах летательных аппаратов.

Гондола служит обтекателем, обеспечивающим защиту реактивного двигателя летательного аппарата. Она содержит, как правило, два элемента, шарнирно поворотных на стойке летательного аппарата с обеспечением доступа к двигателю, помещенному внутри этой гондолы.

В зонах стыка между двумя шарнирными элементами, располагающихся в нижней части, то есть в положении, соответствующем положению часовой стрелки «6 часов», и в верхней части, то есть в положении «12 часов», установлены фиксирующие замки, препятствующие раскрытию гондолы во время полета.

Известно использование замков, включающих в себя соединительное устройство, образованное штангой, которая подвергается как сжимающим, так и растягивающим напряжениям, в результате чего возникает явление усталости.

Штанга, испытывающая усталость, в значительной степени теряет прочность, поэтому из соображений безопасности приходится существенно увеличивать ее размеры и/или предусматривать дополнительную штангу, позволяющую предотвратить возможную поломку основной штанги. Такое соединительное устройство отличается значительным весом, габаритами и себестоимостью.

Изобретение направлено на устранение указанных недостатков. Эта цель достигается благодаря соединительному устройству для соединения первого и второго элементов, шарнирно поворотных относительно друг друга, отличающемуся тем, что оно содержит элемент сжатия, рассчитанный таким образом, чтобы обеспечить передачу усилия сжатия от одного элемента к другому в первом состоянии, и элемент растяжения, рассчитанный таким образом, чтобы обеспечить передачу усилия растяжения от одного элемента к другому во втором состоянии, причем элемент сжатия образует, кроме того, заменяющий элемент растяжения, рассчитанный таким образом, чтобы обеспечить передачу усилия растяжения от одного элемента к другому в третьем состоянии, соответствующем разрушению элемента растяжения.

Явление усталости возникает тогда, когда данный элемент часто подвергается растягивающим напряжениям и при этом формируется трещина, демонстрирующая тенденцию к распространению при воздействии повторных растягивающих нагрузок.

Элемент сжатия вообще не испытывает растягивающих напряжений и потому не подвержен усталости.

Таким образом, предлагаемое соединительное устройство позволяет получить благоприятный путь передачи усилий, создаваемый элементом сжатия и обеспечивающий выполнение той же функции, что выполняет элемент растяжения, в случае разрушения этого последнего.

В результате появляется возможность уменьшения размеров элемента растяжения.

Целесообразно, чтобы элемент сжатия был образован первой штангой, при этом элемент растяжения будет образован второй штангой, и каждая штанга имеет первый и второй концы, снабженные средствами шарнирного поворота, соответственно, на первом и втором шарнирных элементах.

В соответствии с одним из признаков изобретения, вторая штанга помещена в первую штангу.

Благодаря этому удается сделать соединительное устройство более компактным.

Предпочтительно, чтобы в каждой штанге возле, по меньшей мере, одного конца, было выполнено продолговатое отверстие, предназначенное для прохода шарнирной оси, соединяющей соединительное устройство с соответствующим элементом.

Продолговатые отверстия позволяют допустить незначительный просвет между штангами и шарнирными осями, соединенными с соответствующими шарнирными элементами. Кроме того, благодаря им удается компенсировать дефекты установки какой-либо полуоболочки относительно другой полуоболочки с обеспечением возможности их фиксации.

В соответствии с одним из возможных вариантов осуществления изобретения, продолговатые отверстия рассчитаны таким образом, чтобы в первом состоянии первая штанга упиралась в шарнирную ось, а вторая штанга отстояла от нее, и чтобы во втором состоянии вторая штанга упиралась в шарнирную ось, а первая штанга отстояла от нее.

В результате в первом состоянии первая штанга будет подвергаться исключительно напряжениям сжатия, тогда как вторая штанга не будет испытывать каких-либо особых напряжений, а во втором состоянии вторая штанга будет подвергаться исключительно напряжениям растяжения, а первая штанга не будет испытывать каких-либо особых напряжений.

Предметом изобретения является также гондола, содержащая первый и второй элементы, шарнирно поворотные относительно друг друга, отличающаяся тем, что шарнирные элементы соединены с помощью, по меньшей мере, одного соединительного устройства согласно изобретению.

Изобретение охватывает также летательный аппарат, отличающийся тем, что он содержит, по меньшей мере, одну гондолу согласно изобретению.

В любом случае изобретение станет более понятным при рассмотрении нижеследующего описания, приводимого со ссылками на схематические чертежи, иллюстрирующие в качестве примера один из вариантов осуществления предлагаемого соединительного устройства.

Фиг.1 представляет собой вид в продольном разрезе, соответствующий первому состоянию;

фиг.2 - вид в увеличенном масштабе одного из концов соединительного устройства по фиг.1;

фиг.3 и 4 - виды соединительного устройства, соответственно, по фиг.1 и 2 во втором состоянии;

фиг.5 и 6 - виды соединительного устройства, соответственно, по фиг.1 и 2 в третьем состоянии.

На фиг.1 показано соединительное устройство 1, содержащее первую штангу 2 в целом трубчатой формы и вторую штангу 3 в целом цилиндрической формы, проходящую внутри первой штанги 2 по оси А.

Каждая из штанг 2, 3 имеет первый и второй концы 4, 5, соединенные, соответственно, с первым и вторым хомутом 6, 7, которые прикреплены к первому и второму подвижным элементам гондолы (не показаны) с помощью первой и второй шарнирных осей 8, 9. Ось 9 располагается перпендикулярно к оси 8.

Говоря точнее, вторые концы штанг 2, 3 соединены с карданом 13, частью которого является хомут 7 и который имеет шарнир с осью 14, параллельной оси 8.

Первый конец 4 второй штанги 3 снабжен хомутом 10, шарнирно поворачивающейся на первой шарнирной оси 8, при этом в хомуте 10 выполнены два расположенные напротив друг друга продолговатых отверстия 11.

На первом конце 4 первой штанги 2 выполнены, кроме того, два расположенных напротив друг друга продолговатых отверстия 12, через которые проходит первая шарнирная ось 8.

Продолговатые отверстия 11, 12 имеют практически одинаковую длину и размещены со сдвигом относительно друг друга, в результате чего в первом состоянии соединительного устройства, соответствующем растяжению, которое показано на фиг.1 и 2, вторая штанга 3 упирается в первую шарнирную ось 8 в месте расположения наружной части продолговатых отверстий 11, а первая штанга 2 отстоит от указанной оси 8.

В результате в первом состоянии растяжения напряжениям растяжения подвержена только вторая штанга 3, тогда как первая штанга 2 не испытывает каких-либо особых напряжений.

На фиг.3 и 4 соединительное устройство 1 показано во втором состоянии, соответствующем его сжатию.

Во втором состоянии сжатия первая штанга 2 упирается в первую шарнирную ось 8 в месте расположения внутренней части продолговатых отверстий 12, а вторая штанга 3 отстоит от указанной оси 8. В зависимости от размеров различных элементов, первая штанга 2 может также упираться в вогнутое днище 15 хомута 6 или же упираться одновременно и в это днище, и в ось 8.

В случае, когда первая штанга 2 не упирается в ось 8, можно сделать ее более легкой, задав ее размеры исключительно в расчете на последовательные растягивающие напряжения, а не на чередующиеся растягивающие и сжимающие напряжения.

Таким образом, первая штанга 2 подвергается сжимающим напряжениям, в то время как вторая штанга 3 не испытывает каких-либо особых напряжений.

В процессе нормального функционирования устройство находится в одном из рассмотренных выше состояний, так что ни штанга 2, ни штанга 3 не претерпевают одновременно и сжатие, и растяжение. Следовательно, штанги 2 и 3 не подвержены усталости, которая возникает при следовании друг за другом растягивающих напряжений или при чередовании сжимающих и растягивающих напряжений.

На фиг.5 и 6 представлено третье состояние соединительного устройства 1, соответствующее аварийной ситуации. Речь идет, по сути, о случаях разрушения второй штанги 3.

Как видно более четко на фиг.6, первая штанга 2, обеспечивающая передачу усилий между двумя шарнирными элементами гондолы, способна также обеспечивать передачу усилий растяжения в случае разрушения второй штанги 3. Дело в том, что в случае разрушения и растяжения в соединительном устройстве 1 первая штанга 2 упрется в первую шарнирную ось 8 в месте расположения наружной части продолговатых отверстий 12. В результате эта первая штанга будет формировать путь передачи растягивающих усилий.

Подобным же образом и в соответствии с тем же принципом, вторая штанга 3, обеспечивающая передачу усилий между двумя шарнирными элементами гондолы, способна также обеспечивать передачу усилий сжатия в случае разрушения первой штанги 2.

Разумеется, изобретение не ограничивается описанным выше в качестве примера вариантом осуществления предложенного соединительного устройства, а напротив, охватывает его всевозможные модификации. Так, например, это устройство вполне можно применить в иных областях техники, помимо его использования в гондолах.