[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2495786C1 - Butt joint panels from polymer composite - Google Patents

Butt joint panels from polymer composite Download PDF

Info

Publication number
RU2495786C1
RU2495786C1 RU2012112702/11A RU2012112702A RU2495786C1 RU 2495786 C1 RU2495786 C1 RU 2495786C1 RU 2012112702/11 A RU2012112702/11 A RU 2012112702/11A RU 2012112702 A RU2012112702 A RU 2012112702A RU 2495786 C1 RU2495786 C1 RU 2495786C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
panels
metal
metal plates
bushings
butt plate
Prior art date
Application number
RU2012112702/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012112702A (en
Inventor
Александр Алексеевич Попов
Сергей Владимирович Моргулец
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
Priority to RU2012112702/11A priority Critical patent/RU2495786C1/en
Publication of RU2012112702A publication Critical patent/RU2012112702A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2495786C1 publication Critical patent/RU2495786C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/40Weight reduction

Landscapes

  • Connection Of Plates (AREA)

Abstract

FIELD: transport.
SUBSTANCE: invention relates to production of structures including butt joints of panels from polymer composites, particularly, to jointing of structural aircraft parts (torsion boxes, wing, stabilisers) from said polymer composites. Said butt joint comprises two connectable panels, each including lining and stiffness elements. Said panels are partially overlapped by composite butt strap, its one side being connected with first panel and another one with second panel. Said strap overlaps partially the ends of aforesaid stiffness elements. Said butt joint comprises extra three metal plates rigidly butted to comprises butt strap and two panels. Area of larger metal plate corresponds to that of composite butt strap to equal the sum of smaller metal plates. Metal needles are rigidly secured at one surface of said metal plates and inserted therein. Metal sleeves are fitted in the plates. Metal plate smooth surface are tightly pressed together, butted and bolted together, said bolts passing through bores made in panels and sleeves fitted plates.
EFFECT: efficient transfer of forces via mated elements, high bearing capacity, lower weight, simple fabrication and multiple assembly/disassembly.
6 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области изготовления конструкций, содержащих стыковочные соединения панелей из полимерного композиционного материала (ПКМ), и может быть использовано при стыковке габаритных деталей самолета из ПКМ (кессонов крыла, стабилизатора).The invention relates to the field of manufacturing structures containing docking joints of panels made of polymer composite material (PCM), and can be used when docking overall aircraft parts from PCM (wing coffers, stabilizer).

Известно стыковочное устройство между передним креплением и двумя боковыми кессонами горизонтального стабилизатора самолета, состоящее из переднего крепления, передней соединительной пластинки, верхней соединительной пластинки, нижней соединительной пластинки и «реберной» соединительной детали (патент US №2010/0127127 A1, кл. B64C 1/06, 2009 г.).A docking device is known between a front mount and two lateral caissons of a horizontal airplane stabilizer, consisting of a front mount, a front connecting plate, an upper connecting plate, a lower connecting plate and a “rib” connecting piece (US patent No. 2010/0127127 A1, class B64C 1 / 06, 2009).

Недостатком данного изобретения является то, что из-за большого количества крепежа в конструкции имеет место двукратный коэффициент неравномерности распределения усилий по болтам. Плохая работа ПКМ на смятие приводит к увеличению толщины обшивки, по сравнению с металлической. Большое количество применяемого механического крепежа заметно влияет на общий вес конструкции.The disadvantage of this invention is that due to the large number of fasteners in the design, there is a double coefficient of uneven distribution of efforts across the bolts. Poor PCM work on crushing leads to an increase in the thickness of the casing, compared with metal. A large number of used mechanical fasteners significantly affects the overall weight of the structure.

Однако, гораздо важнее то, что надежность такого стыка в очень большой мере зависит от концентрации напряжений вокруг отверстий, которая резко возрастает при наличии неровностей, задиров и расслоений, связанных с разделкой отверстий, что резко снижает работу соединения на смятие. Избежать их затруднительно ввиду сложности качественного сверления отверстий в ПКМ. Это тем более опасно, когда их количество исчисляется сотнями, а для возникновения проблемы достаточно одного некачественно выполненного отверстия.However, it is much more important that the reliability of such a joint to a very large extent depends on the concentration of stresses around the holes, which increases sharply in the presence of bumps, seizures and delaminations associated with the cutting of holes, which sharply reduces the work of the joint on crushing. It is difficult to avoid them due to the complexity of high-quality drilling of holes in the PCM. This is even more dangerous when their number is in the hundreds, and for the occurrence of a problem one poorly made hole is enough.

Наиболее близким, принятым за прототип, является соединение подкрепляющего элемента с деталью из слоистого материала самолета (EP 1099537, кл. B29C 70/24, 1999 г.).The closest adopted for the prototype is the connection of the reinforcing element with a part of the layered material of the aircraft (EP 1099537, CL B29C 70/24, 1999).

Согласно патенту соединение подкрепляющего элемента с верхней или нижней поверхностью детали из слоистого пластика (далее - слоистой детали) осуществляется с помощью внедренных внутрь них крепежных игольчатых элементов, которые предотвращают отделение подкрепляющего элемента от слоистой детали.According to the patent, the connection of the reinforcing element with the upper or lower surface of the laminated plastic part (hereinafter referred to as the layered part) is carried out by means of fastening needle elements embedded inside them, which prevent the reinforcing element from separating from the layered part.

Слоистой деталью может быть обшивка самолета.The laminate may be aircraft skin.

Внедренные внутрь подкрепляющего элемента крепежные игольчатые элементы остаются в установленном положении.The fastening needle elements embedded inside the reinforcing element remain in the installed position.

Внедренные крепежные игольчатые элементы могут проходить подкрепляющий элемент насквозь.Embedded fastening needle elements may extend through the reinforcing element.

Внедренные внутрь подкрепляющего элемента крепежные игольчатые элементы могут быть выполнены в виде штифтов или прошивных элементов.Embedded inside the reinforcing element, the fixing needle elements can be made in the form of pins or piercing elements.

Штифты или прошивные элементы могут быть внедрены в подкрепляющий элемент и в слоистую деталь практически перпендикулярно плоскости слоистой детали.The pins or piercing elements can be embedded in the reinforcing element and in the layered part almost perpendicular to the plane of the layered part.

Штифты или прошивные элементы могут проходить в слоистой детали только через те слои, которые испытывают отслаивающую нагрузку.The pins or piercing elements can pass in the layered part only through those layers that experience a peeling load.

Подкрепляющий элемент может быть установлен на слоистой детали после процесса ее выкладки и формования.The reinforcing element can be installed on the layered part after the process of its laying out and molding.

Подкрепляющий элемент может представлять собой конструктивный элемент, способный воспринимать нагрузку, или слоистый материал в виде преформы.The reinforcing element may be a structural element capable of absorbing a load, or a layered material in the form of a preform.

Между подкрепляющим элементом и слоистой деталью по их кромкам или в зоне между кромками может быть использован клей или соединительный слой.Between the reinforcing element and the laminated part along their edges or in the area between the edges can be used glue or a connecting layer.

Внедренные внутрь подкрепляющего элемента крепежные игольчатые элементы могут проходить внутрь клея или соединительного слоя.Attached needle elements embedded inside the reinforcing member may extend into the adhesive or bonding layer.

Подкрепляющий элемент, соединяемый со слоистой деталью, может быть выполнен в виде простой накладки, составной накладки или тавра.The reinforcing element connected to the laminated part can be made in the form of a simple lining, composite lining or brand.

Данное соединение может быть использовано для установки подкрепляющего элемента на слоистой детали самолета, которая может быть выполнена из армированного слоистого материала.This connection can be used to install a reinforcing element on the layered parts of the aircraft, which can be made of reinforced layered material.

Использование указанного соединения при стыковке габаритных деталей из ПКМ (кессонов крыла, стабилизатора) будет иметь следующие недостатки:The use of this connection when docking overall parts from PCM (wing caissons, stabilizer) will have the following disadvantages:

- в случае внедрения крепежных элементов в неотформованные детали из ПКМ требуется сложная, крупногабаритная и энергоемкая обогреваемая оснастка, необходимая для обеспечения требуемой геометрии и окончательного одновременного формования обеих соединяемых деталей из ПКМ и образование соединения;- in the case of the introduction of fasteners into unformed PCM parts, complex, large-sized and energy-intensive heated equipment is required to ensure the required geometry and the final simultaneous molding of both PCM parts to be joined and the formation of a joint;

в случае внедрения игольчатых крепежных элементов в отформованные детали из ПКМ требуется сверление в них отверстий с перерезанием волокон наполнителя из ПКМ, которое приведет к снижению несущей способности соединения;in the case of the introduction of needle fasteners into molded parts from PCM, drilling holes in them with cutting of filler fibers from PCM is required, which will lead to a decrease in the bearing capacity of the joint;

- после создания соединения невозможно выполнить замену одной из соединенных деталей (имеющей дефекты), поскольку соединение является неразъемным, так как внедренные игольчатые крепежные элементы находятся полностью внутри соединенных деталей, и отсутствует доступ к их извлечению.- after creating the connection, it is impossible to replace one of the connected parts (having defects), since the connection is one-piece, since the embedded needle fasteners are completely inside the connected parts, and there is no access to their removal.

Задачей изобретения является разработка конструкции стыковочного соединения панелей из полимерного композиционного материала, которое обеспечило бы простое изготовление собираемых элементов конструкции, быструю их сборку и разборку, эффективную передачу усилий через сопрягаемые элементы, высокую несущую способность и низкую массу, а также повышение порога работы соединения на смятие.The objective of the invention is to develop the design of the docking joints of the panels from a polymer composite material, which would provide a simple manufacture of assembled structural elements, their quick assembly and disassembly, efficient transmission of forces through the mating elements, high bearing capacity and low weight, as well as increasing the threshold of the joint .

Поставленная задача достигается тем, что в стыковочном соединении панелей из полимерного композиционного материала, содержащем две соединяемые панели, каждая из которых включает обшивку и элементы жесткости, при этом первая и вторая панели соединены так, что их концы находятся в непосредственной близости друг к другу и образуют линию стыка, элементы жесткости первой панели расположены напротив элементов жесткости второй панели, первую и вторую панели частично перекрывает композитная стыковая накладка, одна из сторон которой соединена с первой панелью, а другая сторона - со второй панелью, композитная стыковая накладка частично перекрывает концы элементов жесткости первой и второй панелей, согласно предлагаемому изобретению, стыковочное соединение дополнительно содержит жестко пристыкованные к композитной стыковой накладке и двум панелям три металлические пластины, установленные в зонах стыка композитной стыковой накладки с панелями, по размерам и форме соответствующие сопрягаемым зонам панелей, площадь большей металлической пластины соответствует площади композитной стыковой накладки и равна сумме двух меньших металлических пластин, закреплённых на панелях, на одной из поверхностей металлических пластин имеются жестко закреплённые металлические иглы, внедрённые в панели, в металлических пластинах установлены металлические втулки высотой, равной суммарной толщине соединенных металлических пластин, при этом металлические пластины гладкими поверхностями прижаты друг к другу, состыкованы и стянуты с помощью болтов, проходящих через отверстия, выполненные в соединяемых панелях, и металлические втулки, установленные в металлических пластинах.This object is achieved in that in the docking connection of the panels of the polymer composite material containing two joined panels, each of which includes the skin and stiffeners, while the first and second panels are connected so that their ends are in close proximity to each other and form the junction line, the stiffeners of the first panel are opposite the stiffeners of the second panel, the first and second panels are partially overlapped by a composite butt plate, one side of which is connected with the first panel, and the other side with the second panel, the composite butt plate partially overlaps the ends of the stiffeners of the first and second panels, according to the invention, the docking connection further comprises three metal plates rigidly joined to the composite butt plate and two panels installed in the joints composite butt plate with panels corresponding in size and shape to the mating zones of the panels, the area of the larger metal plate corresponds to the area of the comp a large butt plate and is equal to the sum of two smaller metal plates fixed on the panels, on one of the surfaces of the metal plates there are rigidly fixed metal needles embedded in the panels, metal sleeves have metal bushings with a height equal to the total thickness of the connected metal plates, while the metal plates smooth surfaces pressed against each other, joined and pulled together with bolts passing through holes made in the connected panels, and metal s sleeve installed in the metal plates.

Металлические пластины могут состоять из отдельных сборных секций.Metal plates may consist of separate prefabricated sections.

На поверхности металлических пластин, на которых жестко закреплены металлические иглы, могут иметься зоны, свободные от металлических игл.On the surface of metal plates on which metal needles are rigidly fixed, there may be zones free of metal needles.

В соединяемых панелях и композитной стыковой накладке могут быть установлены дополнительные металлические втулки, расположенные над и под металлическими втулками, установленными в металлических пластинах, и имеющие внутренний диаметр, совпадающий с внутренним диаметром этих втулок, а наружный диаметр - меньший наружного диаметра этих втулок.In the panels to be joined and the composite butt plate, additional metal bushings can be installed located above and below the metal bushings installed in the metal plates and having an inner diameter matching the inner diameter of these bushings, and the outer diameter being smaller than the outer diameter of these bushings.

По всей толщине пакета соединения панелей могут быть выполнены сквозные отверстия, в которые установлены металлические втулки с болтами, стягивающими этот пакет.Throughout the thickness of the package connecting panels can be made through holes in which metal sleeves are installed with bolts tightening this package.

Дополнительные металлические втулки, установленные в соединяемых панелях, могут быть соединены с панелями и композитной стыковой накладкой посредством клея.Additional metal bushings installed in the panels to be connected can be connected to the panels and the composite butt plate by means of glue.

На фиг.1 - типовой сборный стык панелированных конструкций самолета через накладку (разобранное состояние).In Fig.1 - a typical prefabricated joint of the panel structures of the aircraft through the pad (disassembled condition).

На фиг.2 - схема металлокомпозитного игольчатого стыка, усиленного втулками (сечение).Figure 2 - diagram of a metal composite needle joint reinforced with bushings (section).

На фиг.3 - схема металлокомпозитного игольчатого стыка, усиленного втулками, варианты (сечение).Figure 3 is a diagram of a metal composite needle joint reinforced with bushings, options (section).

На фиг. 4 - схема металлокомпозитного игольчатого стыка, усиленного втулками, варианты (сечение).In FIG. 4 is a diagram of a metal composite needle joint reinforced with bushings, options (section).

На фиг. 5 - схема расположения иголок в стыке в зоне крепежа.In FIG. 5 is a diagram of the location of the needles at the junction in the fastener zone.

Наличие металлических пластин и металлических втулок позволяет повысить прочность стыковочного соединения на смятие и сдвиг, а также снизить концентрацию напряжений на границах отверстий под болты. Это позволяет уменьшить количество применяемого крепежа и, соответственно, снизить габариты, сложность, трудоемкость изготовления и массу стыковочного соединения.The presence of metal plates and metal sleeves can increase the strength of the joint connection to collapse and shear, as well as reduce the stress concentration at the boundaries of the bolt holes. This allows you to reduce the number of fasteners used and, accordingly, to reduce the dimensions, complexity, complexity of manufacturing and the mass of the docking connection.

Наличие игольчатых крепежных элементов позволяет повысить прочность соединения между деталями из ПКМ (двумя панелями и композитной стыковой накладкой) и металлическими пластинами на смятие и сдвиг, а также снизить концентрацию напряжений на границах отверстий под игольчатые крепежные элементы. Это позволяет обеспечить равномерное распределение нагрузки между деталями из ПКМ и присоединенными к ним металлическими пластинами, а также снизить габариты и массу стыковочного соединения.The presence of needle fasteners makes it possible to increase the strength of the connection between PCM parts (two panels and a composite butt plate) to crush and shear metal plates, as well as reduce the stress concentration at the boundaries of the holes for needle fasteners. This allows you to ensure uniform load distribution between PCM parts and metal plates attached to them, as well as reduce the dimensions and weight of the docking joint.

Наличие металлических пластин в виде нескольких блоков или секций позволяет упростить процесс сборки стыковочного соединения при больших габаритах или поверхностях с большой кривизной соединяемых деталей.The presence of metal plates in the form of several blocks or sections makes it possible to simplify the process of assembling a docking joint with large dimensions or surfaces with a large curvature of the parts to be joined.

Наличие свободных зон на поверхности металлических пластин, на которых жестко закреплены металлические иглы, предназначены для сверления в этих зонах дополнительных отверстий под дополнительные металлические втулки.The presence of free zones on the surface of metal plates on which metal needles are rigidly fixed are designed for drilling additional holes for additional metal bushings in these zones.

Установка дополнительных металлических втулок в соединяемых панелях и композитной стыковой накладке позволяет дополнительно повысить прочность стыковочного соединения на смятие и сдвиг, а также снизить концентрацию напряжений на границах отверстий под болты.The installation of additional metal bushings in the panels to be joined and the composite butt plate allows an additional increase in the strength of the joint compound for collapse and shear, as well as a reduction in the stress concentration at the boundaries of the bolt holes.

Для еще большего повышения прочности стыковочного соединения на смятие и на сдвиг дополнительные металлические втулки могут быть соединены с панелями и композитной стыковой накладкой с помощью клея.To further increase the strength of the joint connection to collapse and shear, additional metal bushings can be connected to the panels and the composite butt plate using glue.

Наличие по всей толщине пакета стыковочного соединения панелей дополнительных сквозных отверстий, в которые установлены стягивающие этот пакет металлические втулки с болтами, позволяет повысить стабильность осевой затяжки болтов, стягивающих прижатые гладкими поверхностями друг к другу металлические пластины, и снизить концентрацию напряжений на границах отверстий под эти болты, а также повысить прочность стыковочного соединения на смятие и сдвиг.The presence of additional through holes throughout the entire thickness of the package of the docking connection of the panels, into which metal sleeves tightening this package are installed, allows increasing the axial tightening of bolts tightening metal plates pressed by smooth surfaces to each other and reducing the stress concentration at the boundaries of the holes for these bolts , as well as increase the strength of the joint connection to collapse and shear.

Предлагаемая конструкция стыковочного соединения панелей из ПКМ позволяет многократно производить разборку и повторную сборку стыковочного соединения при необходимости проведения замены разрушенных деталей из ПКМ (панелей, композитной стыковой накладки) с присоединенными к ним металлическими пластинами.The proposed design of the docking joint of panels made of PCM allows you to repeatedly disassemble and reassemble the docking connection, if necessary, to replace damaged parts from the PCM (panels, composite butt plate) with metal plates attached to them.

Стыковочное соединение панелей из ПКМ содержит две стыкуемые панели 1, 2 и композитную стыковую накладку 3. Панель 1 состоит из обшивки 4 и элементов жесткости 5, панель 2 состоит из обшивки 6 и элементов жесткости 7. Концы панелей 1 и 2 находятся в непосредственной близости друг к другу и образуют линию стыка таким образом, что элементы жесткости 5 панели 1 расположены напротив элементов жесткости 7 панели 2. Панели 1 и 2 в зоне стыка частично перекрываются композитной стыковой накладкой 3, при этом одна из ее сторон соединена с панелью 1, а другая - с панелью 2. Композитная стыковая накладка 3 частично перекрывает концы элементов жесткости 5 и 7 панелей 1 и 2. Соединение композитной стыковой накладки 3 с панелями 1 и 2 выполнено с помощью болтов 8. С целью усиления панелей 1, 2 и стыковой накладки 3 в зоне их соединения к ним со стороны соприкасающихся поверхностей жестко присоединены металлические пластины 9, 10, 11 с помощью металлических игл 12, 13, 14, жестко закрепленных на одной из поверхностей металлических пластин 9, 10, 11. Для подкрепления стенок отверстий под болты 8 в металлических пластинах 9, 10, 11 установлены металлические втулки 15 и 16 высотой, равной суммарной толщине соответствующих соприкасающихся металлических пластин 9, 10 и 9, 11.The docking joint of the PCM panels contains two joined panels 1, 2 and a composite butt plate 3. Panel 1 consists of sheathing 4 and stiffeners 5, panel 2 consists of sheathing 6 and stiffeners 7. The ends of panels 1 and 2 are in close proximity to each other to each other and form a joint line so that the stiffeners 5 of panel 1 are located opposite the stiffeners 7 of panel 2. Panels 1 and 2 in the joint zone are partially overlapped by a composite butt plate 3, while one of its sides is connected to panel 1 and the other - with p Anel 2. Composite butt plate 3 partially overlaps the ends of the stiffeners 5 and 7 of panels 1 and 2. The composite butt plate 3 is connected to panels 1 and 2 using bolts 8. In order to reinforce panels 1, 2 and butt plate 3 in their area connecting to them from the side of the contacting surfaces, metal plates 9, 10, 11 are rigidly attached using metal needles 12, 13, 14, rigidly fixed to one of the surfaces of the metal plates 9, 10, 11. To reinforce the walls of the holes for bolts 8 in the metal plates 9, 10, 11, metal bushings 15 and 16 are installed with a height equal to the total thickness of the corresponding contacting metal plates 9, 10 and 9, 11.

Для подкрепления стенок отверстий под болты 8 в панелях 1, 2 и композитной стыковой накладке 3 установлены дополнительные металлические втулки 17 и 18, расположенные над и под металлическими втулками 15 и 16, установленными в металлических пластинах 9, 10 и 11, и имеющие внутренний диаметр, совпадающий с внутренним диаметром этих втулок, а наружный диаметр - меньший диаметра этих втулок.To reinforce the walls of the holes for the bolts 8 in the panels 1, 2 and the composite butt plate 3, additional metal bushings 17 and 18 are installed, located above and below the metal bushings 15 and 16 installed in the metal plates 9, 10 and 11, and having an inner diameter, coinciding with the inner diameter of these bushings, and the outer diameter is smaller than the diameter of these bushings.

Для повышения стабильности осевой затяжки болтов 8 и подкрепления стенок отверстий в панелях 1, 2, композитной стыковой накладке 3 и металлических пластинах 9, 10, 11 по всей толщине пакета соединения панелей 1 и 2 выполнены сквозные отверстия, в которые установлены металлические втулки 19 высотой, равной суммарной толщине соединяемых деталей 2, 3, 9, 11, и болты 8.To increase the stability of the axial tightening of the bolts 8 and the reinforcement of the walls of the holes in the panels 1, 2, composite butt plate 3 and metal plates 9, 10, 11 through holes through the entire thickness of the connection package of panels 1 and 2 are made through holes in which metal bushings 19 are installed high equal to the total thickness of the connected parts 2, 3, 9, 11, and bolts 8.

При больших габаритах или поверхностях с большой кривизной соединяемых деталей металлические пластины 9, 10, 11 выполнены из отдельных сборных секций 20, 21, 22, 23.With large dimensions or surfaces with a large curvature of the parts to be joined, the metal plates 9, 10, 11 are made of separate prefabricated sections 20, 21, 22, 23.

На поверхности металлических пластин 9, 10, 11 и деталях из ПКМ 1, 2, 3 имеются зоны 24, свободные от металлических игл, предназначенные для сверления в этих зонах дополнительных отверстий под втулки 15, 16, 17, 18,19 и болты 8.On the surface of metal plates 9, 10, 11 and PCM parts 1, 2, 3, there are zones 24, free of metal needles, intended for drilling in these zones additional holes for bushings 15, 16, 17, 18.19 and bolts 8.

Для повышения прочности стыковочного соединения дополнительные металлические втулки 17 и 18 соединены с панелями и композитной стыковой накладкой 3 с помощью клея 25.To increase the strength of the docking joint, additional metal bushings 17 and 18 are connected to the panels and the composite butt pad 3 using glue 25.

Стыковочное соединение панелей из ПКМ собирается в следующем порядке: к металлическим пластинам 9, 10, 11 со стороны их сопряжения с панелями из ПКМ 1, 2 и композитной стыковой накладкой 3 крепятся металлические иглы 12, 13, 14 пайкой, сваркой или запрессовкой в предварительно просверленные отверстия. После выкладки слоев ПКМ панелей 1, 2 и композитной стыковой накладки 3 в зоне будущего стыковочного соединения на них накладываются соответствующие им металлические пластины 9, 10, 11 с металлическими иглами 12, 13, 14, направленными внутрь слоев ПКМ. Внедрение игл 12 (13, 14) в ПКМ панелей 1, 2 и стыковую накладку 3 осуществляется путем приложения внешнего давления на гладкую поверхность металлической пластины 9 (10, 11). Аналогичным образом к панелям 1, 2 и композитной стыковой накладке 3 присоединяются пластины, состоящие из нескольких блоков или секций 20, 21, 22, 23. Далее проводится отверждение ПКМ панелей 1, 2 и композитной стыковой накладки 3 совместно с присоединенными к ним металлическими пластинами 9, 10, 11. После отверждения панели 1, 2 и композитную стыковую накладку 3 (с присоединенными к ним металлическими пластинами 9, 10, 11) устанавливают и фиксируют на сборочном стапеле таким образом, чтобы гладкие поверхности металлических пластин 9, 10, 11 панелей 1, 2 и композитной стыковой накладки 3 прижимались друг к другу. Далее в панелях 1, 2 и композитной стыковой накладке 3 в зоне стыковочного соединения в зонах 24, свободных от металлических игл 12, 13, 14, проводится совместное сверление отверстий для установки болтов 8. Затем панели 1, 2 отделяют от композитной стыковой накладки 3, после чего в каждой детали отверстия под болты рассверливаются до соответствующего диаметра под втулки 15, 16 (при необходимости под втулки 17, 18, 19). В полученные отверстия устанавливаются соответствующие втулки (при необходимости втулки 17, 18 устанавливаются в панели 1, 2 и композитную стыковую накладку 3 на клей 25). После установки втулок панели 1, 2 и композитную стыковую накладку 3 повторно устанавливают и фиксируют на сборочном стапеле и окончательно стягивают болтами 8. В случае необходимости замены какой-либо детали из ПКМ (например, в случае ее разрушения) стыковочное соединение может быть разобрано путем раскручивания болтов 8 и снятия втулок 15, 16 (17, 18, 19). При этом заменяется не только деталь из ПКМ, но и присоединенная к ней металлическая пластина.The docking connection of PCM panels is assembled in the following order: metal needles 12, 13, 14 are fastened to the metal plates 9, 10, 11 from the side of their interface with the panels from PCM 1, 2 and the composite butt plate 3 by soldering, welding or pressing into pre-drilled holes. After laying out the PCM layers of panels 1, 2 and the composite butt plate 3 in the area of the future docking connection, the corresponding metal plates 9, 10, 11 with metal needles 12, 13, 14 directed inside the PCM layers are superimposed on them. The introduction of needles 12 (13, 14) in the PCM of panels 1, 2 and the butt plate 3 is carried out by applying external pressure to the smooth surface of the metal plate 9 (10, 11). Similarly, plates consisting of several blocks or sections 20, 21, 22, 23 are attached to panels 1, 2 and composite butt plate 3. Next, PCM curing of panels 1, 2 and composite butt plate 3 is carried out together with metal plates 9 connected to them , 10, 11. After curing, panels 1, 2 and composite butt plate 3 (with metal plates 9, 10, 11 attached to them) are installed and fixed on the assembly slip so that the smooth surfaces of metal plates 9, 10, 11 of panels 1 , 2 and comp operating actions cover plate 3 pressed against each other. Then, in panels 1, 2 and composite butt pad 3 in the area of the butt joint in zones 24 free of metal needles 12, 13, 14, holes are drilled together for installing bolts 8. Then, panels 1, 2 are separated from composite butt pad 3, after which, in each part, the holes for the bolts are drilled to the corresponding diameter for the bushings 15, 16 (if necessary, for the bushings 17, 18, 19). Corresponding bushings are installed in the holes obtained (if necessary, bushings 17, 18 are installed in panels 1, 2 and a composite butt pad 3 for glue 25). After installing the bushings, the panels 1, 2 and the composite butt plate 3 are re-installed and fixed on the assembly slide and finally tightened with bolts 8. If it is necessary to replace any part from the PCM (for example, if it is destroyed), the joint can be disassembled by untwisting bolts 8 and removal of sleeves 15, 16 (17, 18, 19). In this case, not only the PCM part is replaced, but also the metal plate attached to it.

Порядок сборки стыковочного соединения с новой деталью из ПКМ аналогичен описанному выше с той лишь разницей, что в оставшихся незамещенными деталях отверстия под болты 8 и втулки 15, 16 (17, 18, 19) будут являться направляющими для сверления соответствующих отверстий в новой детали.The assembly procedure for a docking joint with a new PCM part is similar to that described above with the only difference being that in the remaining unsubstituted parts, the holes for bolts 8 and bushings 15, 16 (17, 18, 19) will be guides for drilling the corresponding holes in the new part.

Стыковочное соединение панелей из ПКМ работает следующим образом. Стыковочное соединение предназначено для передачи нагрузки с панели 1 на панель 2 через композитную стыковую накладку 3. Передача нагрузки с панели 1 на композитную стыковую накладку 3 происходит следующим образом: нагрузка, воспринимаемая панелью 1, распределяется частично на металлическую пластину 10 через металлические иглы 13 и частично непосредственно на болты 8 (через панели 1 на втулки 17 и клей 25 при их наличии). Далее через втулки 15 (17, 18, 19) и болты 8 нагрузка передается частично на металлическую пластину 9 композитной стыковой накладки 3 и частично непосредственно на композитную стыковую накладку 3 (через втулку 18 или 19, клей 25 при их наличии). Затем с металлической пластины 9 через металлические иглы 12 нагрузка полностью распределяется на композитную стыковую накладку 3. Аналогичным образом осуществляется передача нагрузки с композитной стыковой накладки 3 на панель 2.The docking connection of panels from PCM works as follows. The docking connection is designed to transfer the load from the panel 1 to the panel 2 through the composite butt plate 3. The load transfer from the panel 1 to the composite butt plate 3 is as follows: the load perceived by the panel 1 is distributed partially to the metal plate 10 through metal needles 13 and partially directly to bolts 8 (through panels 1 to bushings 17 and glue 25, if any). Further, through the bushings 15 (17, 18, 19) and the bolts 8, the load is transferred partially to the metal plate 9 of the composite butt plate 3 and partially directly to the composite butt plate 3 (through the sleeve 18 or 19, adhesive 25, if any). Then, from the metal plate 9, through the metal needles 12, the load is completely distributed to the composite butt plate 3. Similarly, the load is transferred from the composite butt plate 3 to the panel 2.

Нагрузка между панелями 1, 2, композитной стыковой накладкой 3 и металлическими пластинами 9, 10, 11 перераспределяется прямо пропорционально площадям их поперечного сечения в зоне соединения и модулям продольной упругости материалов, из которых они изготовлены.The load between the panels 1, 2, the composite butt plate 3 and the metal plates 9, 10, 11 is redistributed in direct proportion to the areas of their cross section in the joint zone and the longitudinal elastic modules of the materials from which they are made.

Claims (6)

1. Стыковочное соединение панелей из полимерного композиционного материала, содержащее две соединяемые панели, каждая из которых включает обшивку и элементы жесткости, при этом первая и вторая панели соединены так, что их концы находятся в непосредственной близости друг к другу и образуют линию стыка, элементы жесткости первой панели расположены напротив элементов жесткости второй панели, первую и вторую панели частично перекрывает композитная стыковая накладка, одна из сторон которой соединена с первой панелью, а другая сторона - со второй панелью, композитная стыковая накладка частично перекрывает концы элементов жесткости первой и второй панелей, отличающееся тем, что стыковочное соединение дополнительно содержит жестко пристыкованные к композитной стыковой накладке и двум панелям три металлические пластины, установленные в зонах стыка композитной стыковой накладки с панелями, по размерам и форме соответствующие сопрягаемым зонам панелей, площадь большей металлической пластины соответствует площади композитной стыковой накладки и равна сумме двух меньших металлических пластин, закрепленных на панелях, на одной из поверхностей металлических пластин имеются жестко закрепленные металлические иглы, внедренные в панели, в металлических пластинах установлены металлические втулки высотой, равной суммарной толщине соединенных металлических пластин, при этом металлические пластины гладкими поверхностями прижаты друг к другу, состыкованы и стянуты с помощью болтов, проходящих через отверстия, выполненные в соединяемых панелях, и втулки, установленные в металлических пластинах.1. Docking connection of panels made of a polymer composite material, containing two joined panels, each of which includes a casing and stiffeners, while the first and second panels are connected so that their ends are in close proximity to each other and form a joint line, stiffeners the first panel are located opposite the stiffeners of the second panel, the first and second panels partially overlap the composite butt plate, one side of which is connected to the first panel, and the other side is from W By means of a panel, the composite butt plate partially overlaps the ends of the stiffeners of the first and second panels, characterized in that the docking connection further comprises three metal plates rigidly joined to the composite butt plate and two panels installed in the joint areas of the composite butt plate with the panels, in size and the shape corresponding to the mating zones of the panels, the area of the larger metal plate corresponds to the area of the composite butt plate and is equal to the sum of two smaller met On the surface of the metal plates fixed on the panels, one of the surfaces of the metal plates has rigidly fixed metal needles embedded in the panels, metal sleeves have metal bushings with a height equal to the total thickness of the connected metal plates, while the metal plates are pressed against each other by smooth surfaces, joined and pulled together with bolts passing through holes made in the panels to be connected, and bushings mounted in metal plates. 2. Стыковочное соединение панелей из полимерного композиционного материала по п.1, отличающееся тем, что металлические пластины состоят из отдельных сборных секций.2. The joining connection of the panels of the polymer composite material according to claim 1, characterized in that the metal plates consist of separate prefabricated sections. 3. Стыковочное соединение панелей из полимерного композиционного материала по любому из пп.1-2, отличающееся тем, что на поверхности металлических пластин, на которых жестко закреплены металлические иглы, имеются зоны, свободные от игл.3. The joining connection of the panels of the polymer composite material according to any one of claims 1 to 2, characterized in that on the surface of the metal plates on which the metal needles are rigidly fixed, there are zones free of needles. 4. Стыковочное соединение панелей из полимерного композиционного материала по п.1, отличающееся тем, что по всей толщине пакета соединения панелей выполнены сквозные отверстия, в которые установлены металлические втулки с болтами, стягивающими этот пакет.4. Docking connection of panels made of a polymer composite material according to claim 1, characterized in that through the entire thickness of the package connecting panels made through holes in which metal sleeves are installed with bolts tightening this package. 5. Стыковочное соединение панелей из полимерного композиционного материала по п.1, отличающееся тем, что в соединяемых панелях и композитной стыковой накладке установлены дополнительные металлические втулки, расположенные над и под металлическими втулками, установленными в металлических пластинах, и имеющие внутренний диаметр, совпадающий с внутренним диаметром этих втулок, а наружный диаметр - меньше наружного диаметра этих втулок.5. The joint of the panels of the polymer composite material according to claim 1, characterized in that in the panels to be joined and the composite butt plate additional metal bushings are installed, located above and below the metal bushings installed in the metal plates, and having an inner diameter matching the inner diameter the diameter of these bushings, and the outer diameter is less than the outer diameter of these bushings. 6. Стыковочное соединение панелей из полимерного композиционного материала по п.5, отличающееся тем, что дополнительные металлические втулки соединены с панелями и композитной стыковой накладкой посредством клея. 6. The joint of the panels of the polymer composite material according to claim 5, characterized in that the additional metal bushings are connected to the panels and the composite butt plate by means of glue.
RU2012112702/11A 2012-04-02 2012-04-02 Butt joint panels from polymer composite RU2495786C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012112702/11A RU2495786C1 (en) 2012-04-02 2012-04-02 Butt joint panels from polymer composite

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012112702/11A RU2495786C1 (en) 2012-04-02 2012-04-02 Butt joint panels from polymer composite

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012112702A RU2012112702A (en) 2013-10-10
RU2495786C1 true RU2495786C1 (en) 2013-10-20

Family

ID=49302630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012112702/11A RU2495786C1 (en) 2012-04-02 2012-04-02 Butt joint panels from polymer composite

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2495786C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2697342C2 (en) * 2014-10-22 2019-08-13 ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Structural components assembly of vehicle and their connection
RU202292U1 (en) * 2020-09-25 2021-02-10 Акционерное общество "Информационные спутниковые системы"имени академика М.Ф. Решетнёва" SUPPORT ASSEMBLY

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1756668A1 (en) * 1990-07-24 1992-08-23 Конструкторское бюро машиностроения Joint of parts
RU532209C (en) * 1975-01-06 1995-10-20 Центральный аэрогидродинамический институт им.профессора Н.Е.Жуковского Joint of laminated anisotropic material structures
US5868886A (en) * 1995-12-22 1999-02-09 Alston; Mark S. Z-pin reinforced bonded composite repairs
US5972524A (en) * 1996-03-20 1999-10-26 The Boering Company Double lap joint with welded Z-pins
US5980665A (en) * 1996-05-31 1999-11-09 The Boeing Company Z-pin reinforced bonds for connecting composite structures
US20100068464A1 (en) * 2007-03-13 2010-03-18 Airbus Operations Limited Preparation of a component for use in a joint

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU532209C (en) * 1975-01-06 1995-10-20 Центральный аэрогидродинамический институт им.профессора Н.Е.Жуковского Joint of laminated anisotropic material structures
SU1756668A1 (en) * 1990-07-24 1992-08-23 Конструкторское бюро машиностроения Joint of parts
US5868886A (en) * 1995-12-22 1999-02-09 Alston; Mark S. Z-pin reinforced bonded composite repairs
US5972524A (en) * 1996-03-20 1999-10-26 The Boering Company Double lap joint with welded Z-pins
US5980665A (en) * 1996-05-31 1999-11-09 The Boeing Company Z-pin reinforced bonds for connecting composite structures
US20100068464A1 (en) * 2007-03-13 2010-03-18 Airbus Operations Limited Preparation of a component for use in a joint

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2697342C2 (en) * 2014-10-22 2019-08-13 ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Structural components assembly of vehicle and their connection
RU202292U1 (en) * 2020-09-25 2021-02-10 Акционерное общество "Информационные спутниковые системы"имени академика М.Ф. Решетнёва" SUPPORT ASSEMBLY

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012112702A (en) 2013-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5731192B2 (en) COMPOSITE STRUCTURE COMPRISING STRINGER HAVING PAD EMBEDDED IN PANEL CONCRETE AND METHOD OF TRANSMITTING FORCE
RU2636494C2 (en) Composite radius aggregates and methods of their manufacture
US8939406B2 (en) Joining composite fuselage sections along window belts
RU2641959C2 (en) Composite hat-shaped stiffening cross-section, composite stiffened hat-shaped cross-section of pressure bulkheads and methods of their manufacture
US8079549B2 (en) Monolithic integrated structural panels especially useful for aircraft structures
JP6177611B2 (en) Bending and reinforcing members of laminated composites reinforced with mutual thin plate metal sheets
EP2749491B1 (en) Aircraft structure with integrated reinforcing elements
RU2467919C2 (en) Cross-butt joint of two fuselage sections
EP2671794B1 (en) Composite material structure, and aircraft wing and fuselage provided therewith
EP2808147B1 (en) Hybrid tool for curing pieces of composite material
EP2822852A1 (en) Bonded splice joint
EP2455214B1 (en) Method for making a fitting for joining the edges of composite sandwich panels
JP2012162147A5 (en)
RU2495786C1 (en) Butt joint panels from polymer composite
US20130270392A1 (en) Interface arrangement for aircraft lifting surface
CN206889425U (en) Honeycomb sandwich construction equal strength attachment structure
US20110073711A1 (en) Joining of structural aircraft elements

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140403