Разъёмные соединения

В полярных отверстиях силовой оболочки современных корпусов типа кокона устанавливаются металлические фланцы, связанные с композиционным материалом адгезионным швом (клеевое соединение). Прежде чем перейти к разъёмным соединениям, коротко остановимся на клеевых соединениях. Клеи нашли широкое применение в РДТТ, в том числе для крепления теплозащитных материалов и эрозионностойких элементов конструкций к корпусу, днищам, соплам, воспламенителям. В конструкции РДТТ из всех видов соединений клеевые имеют наибольшее распространение. Основным требованием, предъявляемым к конструкции клеевого соединения, является обеспечение совпадения по направлению максимальных рабочих напряжений с максимальной прочностью клеевого соединения. Склеивание явилось наилучшим, а в некоторых случаях единственным способом соединения элементов конструкции, выполненных из композиционных материалов, с металлами. Крепление с помощью заклёпок, винтов или болтов не может быть использовано, так как сгорание металлических элементов крепления приводит к аварии из-за локального интенсивного прогрева. Поэтому все виды элементов конструкции из композитов и теплозащитных покрытий крепятся к металлическим силовым элементам только клеями [3].

Перейдём к разъёмным соединениям. В процессе изготовления РДТТ с использованием металлических фланцев, установленных на корпусе при его намотке, проводится сборка корпуса (после его снаряжения твёрдым топливом) с передней крышкой и сопловым блоком.

В РДТТ нашли применение фланцевые, резьбовые, прутковые, клиновые и другие разъёмные соединения. На начальном этапе разработки крупногабаритных двигателей применялись фланцевые соединения (болтовые, шпилечные) в связи с широким их использованием в общем машиностроении. Эти соединения достаточно просты по конструкции и обеспечивают надёжную работу стыка при больших давлениях, однако они имеют ряд существенных недостатков. Фланцевые соединения характеризуются значительной массой по сравнению с другими соединениями, а для обеспечения прочности и герметичности соединения необходимо большое число крепёжных деталей со строго регламентированной моментной затяжкой их при сборке. К качеству изготовления крепёжных деталей предъявляют особые требования по обеспечению механических характеристик и уменьшению различного рода концентраторов напряжений. Всё это усложняет процесс их изготовления и удлиняет сборку, требуется специальный контроль и, следовательно, ухудшается технологичность конструкции и эксплуатационные характеристики соединении [1, 3].

Болтовые соединения, кроме того, характеризуются увеличением габаритных размеров вследствие выступающих над внешними обводами двигателя фланцев. По сравнению с болтовыми шпилечное соединение имеет меньшие массу и габаритные размеры, однако его недостатком является необходимость открытия глухих резьбовых отверстий в высокопрочном материале фланцев. Нарезание резьбы в таком материале весьма трудоёмкий процесс, так как требуются специальные меры по исключению увода и перекоса метчиков [1].

Резьбовые соединения широко используются в РДТТ небольших габаритов. Они просты в изготовлении, быстро собираются и разбираются. В крупногабаритных РДТТ применение резьбовых соединений нецелесообразно из-за сложности нарезания резьбы в высокопрочных и маложёстких шпангоутах, трудности проведения сборки и разборки соединения, особенно после нагружения его внутренним давлением.

Для стыковки элементов крупногабаритных РДТТ могут применяться прутковые соединения. Большинство этих соединений содержит концентрично установленные один в другом шпангоуты соединяемых элементов конструкции с кольцевыми проточками, образующими при стыковке шпангоутов кольцевой ручей, в который через окна в наружном шпангоуте заводится крепящий элемент: гибкий стержень (шпага), рейка или шпонка. Прутковые соединения удовлетворяют требованиям центрирования элементов и их взаимозаменяемости, однако при этом требуются довольно жёсткие допуски для исключения зазоров и специальные меры по обеспечению гарантированной герметичности стыка.

В шпоночном соединении в кольцевой паз, образованный стыкующимися элементами, заводятся шпонки прямоугольного или квадратного сечения и длиной, позволяющей им свободно перемещаться вдоль кольцевого паза. Для сборки и разборки соединения достаточно иметь в наружном шпангоуте два окна. Перед установкой шпонок необходимо обеспечить равномерный прижим шпангоутов по всему периметру.

Отличие клинового соединения от шпажного, реечного и шпоночного заключается в том, что в качестве крепящего элемента в кольцевой паз между шпангоутами через окно в наружном шпангоуте устанавливают определённое число комплектов клиньев. Каждый комплект клиньев состоит из закладного и распорного клиньев. Первым устанавливают закладной клин широким концом вперёд, его положение фиксируют упором, затем тарированным усилием заводится распорный клин. При установке всех комплектов клиньев обеспечивается распор соединения. Клиновое соединение позволяет «выбрать» зазоры и дополнительно создать предварительный натяг. Снижение нагрузки на уплотнительную прокладку в результате нагружения соединения может происходить только вследствие деформации шпангоутов и клиньев. В этом заключаются принципиальные отличия таких соединений [1].

На практике выбор разъёмных соединений для элементов РДТТ как маршевых крупногабаритных, так и вспомогательного назначения во многом определяется традициями, опытом отработки того или иного соединения на предприятии – разработчике ракетного двигателя.
В современных маршевых РДТТ (как и для вспомогательных) обычно используют шпоночные и реже клиновые или болтовые соединения для основных стыков [1].

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: