Сочленение для соединения конструкционных элементов с обращенными друг к другу продольными сторонами - RU2305052C2
Код документа: RU2305052C2
Чертежи
Описание
Изобретение касается сочленения для соединения конструкционных элементов, продольные стороны которых обращены друг к другу, и гибкой ленты, применяемой для такого сочленения.
Для улучшения аэродинамических свойств крыльев из общего уровня техники известны решения для крыла с переменным и регулируемым посредством механизмов управления профилем. Однако эти решения применяют сравнительно большое количество подвижных частей и сочленений, что влечет за собой высокие затраты изготовления и монтажа.
Например, из US 4349169 известно крыло с профилем, изменяемым посредством сервопривода. Приводные тяги сервопривода посредством сочленений связаны с конструкцией крыла, причем осевое направление сочленения проходит в направлении размаха крыльев. Тем самым возможно изменение профиля, если в направлении размаха крыльев размещены один за другим несколько сервоприводов с соответствующими тягами управления. Раскрытое в данном документе изменение профиля формы осуществляется, однако, по всему направлению размаха крыла.
Кроме того, из ЕР 860355 известен аэродинамический конструкционный элемент с изменяемой кривизной, который выполнен из шарнирно установленных нервюр с внешним поясом и нескольких взаимодействующих с последним постоянных по длине распорок жесткости. Распорки жесткости приводятся в действие для деформирования конструкционного элемента посредством исполнительных элементов таким образом, что распорки жесткости перемещаются в продольном направлении нервюр или в направлении потока.
Из DE 2807648 С2 известна складываемая перегородка с частями перегородки, связанными друг с другом посредством материала сочленения. Материал сочленения представляет собой ленту, которая на своих продольных кромках снабжена краевым ребром. Краевое ребро удерживается в проходящем вдоль фронтальной стороны части перегородки пазу соответствующей выемкой, более широкой по сравнению с пазом.
Задачей изобретения является создание сочленения, которое отличается простотой в изготовлении и установке и представляет альтернативу применяемым в настоящее время сочленениям.
Указанная задача решается признаками независимых пунктов формулы изобретения. Варианты осуществления приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
В соответствии с изобретением предусмотрено сочленение для соединения подвижных относительно друг друга конструкционных элементов по соответствующим продольным сторонам, содержащее, по меньшей мере, две взаимодействующие ленты сочленения, которые своими первыми концами закреплены соответственно на ориентированных противоположно друг к другу сторонах первого конструкционного элемента, а своими вторыми концами соответственно на ориентированных противоположно друг другу и противоположно соответствующим сторонам первого конструкционного элемента сторонах второго конструкционного элемента; по меньшей мере, один расположенный между продольными сторонами опорный элемент. Предпочтительно лента выполнена, по меньшей мере, из двух слоев волокнистого материала или другого синтетического материала, или текстильного материала. Ленты соответствующего изобретению сочленения могут проходить в их продольном направлении под углом β к осевому направлению структурного сочленения, причем для восприятия передаваемых через сочленение усилий сдвига угол β равен или не равен 90°.
Далее изобретение описывается со ссылками на приложенные чертежи, на которых представлено:
Фиг.1 - схематичное представление варианта осуществления соответствующего изобретению сочленения на виде сверху, на котором стрелками иллюстрируется кинетика и кинематика,
Фиг.2 - вариант осуществления сочленения по фиг.1 в разрезе, на котором стрелками иллюстрируется кинетика и кинематика,
Фиг.3а - схематичное представление приложения усилия сдвига при применении гибкой ленты для сочленения, которое в соответствии с изобретением является не жестким, а, например, выполнено из ткани,
Фиг.3b - схематичное представление приложения усилия сдвига при применении гибкой ленты для сочленения, которое фиксируется в матрице, например, в слое смолы,
Фиг.4 - пространственное представление варианта осуществления соответствующего изобретению сочленения по фиг.1,
Фиг.5 - вид сверху варианта осуществления соответствующего изобретению сочленения по фиг.4,
Фиг.6 - продольный разрез варианта осуществления соответствующего изобретению сочленения по фиг.4,
Фиг.7 - продольный разрез другого варианта осуществления соответствующего изобретению сочленения с зажимным элементом для фиксации гибкой ленты сочленения.
Для соответствующего изобретению сочленения, предназначенного для шарнирного соединения двух подвижных относительно друг друга конструкционных элементов применяются либо гибкие ленты сочленения или ленты, либо гибкие ремни или поясные элементы, которые выполняются, по меньшей мере, из двух слоев или пластов материала, причем слои или пласты в свободной области F сочленения не закреплены друг с другом. Под свободным участком FG сочленения далее понимается область, которая находится между соединенными друг с другом конструкционными элементами, то есть ими оставленная свободной для обеспечения их подвижности. Свободный участок FG сочленения является также той областью лент, в которой ленты сочленения в каждом из заданных положений конструкционных элементов не прилегают к ним. В противоположность этому каждая предусмотренная в соответствии с изобретением гибкая лента имеет закрепленный участок В, которым лента прикреплена к соответствующему конструкционному элементу или жестко соединена с ним. На этих лентах также могут иметься участки, которые, хотя и прилегают к конструкционному элементу или конструкционным элементам, однако они не зафиксированы или не закреплены на них.
В варианте осуществления сочленений или узлов, подобных показанным на фиг.1, 2, а также 4, 5 и 6, связанные шарнирно друг с другом структурным сочленением конструкционные элементы Т1, Т2 по отношению к их поперечному направлению R2 размещены друг за другом или на соответствующих продольных сторонах L1, L2, то есть каждый конструкционный элемент расположен соответственно на продолжении конструкционного элемента, связанного с ним через сочленение. Таким образом, речь идет о сочленении для соединения конструкционных элементов, продольные стороны которых обращены друг к другу, так что конструкционные элементы в краевых областях или на концах соединены друг с другом через сочленение. При этом первый конструкционный элемент Т1 и второй конструкционный элемент Т2 соединены друг с другом также через сочленение G1 из нескольких соответствующих изобретению идентичных по функции и по конструкции компонентов 1, 2, 3 сочленения. Согласно варианту осуществления по фиг.1 каждый компонент 1, 2, 3 сочленения представляет собой соответствующее изобретению сочленение. Продольное направление конструкционных элементов, которому также соответствует осевое направление описываемых сочленений или продольное направление свободного участка FG сочленения, далее обозначается ссылочной позицией R1, их поперечное направление - R2, а их направление по толщине - R3.
Каждое сочленение или каждый компонент 1, 2, 3 сочленения имеет, по меньшей мере, один узел 1а, 2а или 3а из, по меньшей мере, двух гибких лент, а также, по меньшей мере, один установочный или опорный элемент 1b, 2b или 3b для восприятия давления р, оказываемого конструкционными элементами на основе внешних сил S, T, Q, и в необходимом случае растягивающим усилием, создаваемым лентами. Опорный элемент служит также для дистанцирования шарнирно соединенных конструкционных элементов.
Соответствующее изобретению сочленение представляет собой структурное сочленение, так как его составные части могут выполняться из материалов, которые имеют свойства, сходные со свойствами соединенных с сочленением конструкционных элементов, так что поведение сочленения при воздействии усилий или под напряжениями соответствует поведению конструкционных элементов.
Ниже структурное сочленение G1, показанное на фиг.1, содержащее компоненты 1, 2, 3, описано со ссылкой на сочленение 1. Конструкционные элементы в своем нейтральном положении размещены под углом 180 градусов друг к другу. В соответствии с изобретением угол может также быть не равным 180 градусам.
Узел 1а, состоящий, по меньшей мере, из двух лент 11, 12, на свободном участке FG сочленения размещен со смещением относительно осевого направления R1 к, по меньшей мере, одному относящемуся к нему опорному элементу 1b. Также между двумя лентами могут размещаться один или несколько опорных элементов. Ленты закреплены на конструкционных элементах Т1 и Т2 с предварительно заданным натяжением, чтобы обеспечить направление конструкционных элементов при одновременном их позиционировании. Ленты в своем продольном направлении RB проходят в общем случае под углом β к продольному направлению R2 конструкционных элементов Т1, Т2 или перпендикулярно оси R1 сочленения. Угол β может иметь значение от 0 до 90°, причем угол β определяется усилиями, передаваемыми через сочленение. Опорный элемент 1b обуславливает заданное дистанцирование конструкционных элементов Т1 и Т2, вследствие чего ленты 11, 12, прикрепленные к боковым поверхностям конструкционных элементов Т1, Т2, на свободном участке FG сочленения проходят под заданным углом α к поперечному направлению R2 конструкционных элементов Т1, Т2. Обусловленные углами α и β взаимосвязи между внешними усилиями и усилиями t натяжения, действующими в лентах, или давлением р, дополнительно показаны на фиг.1 и 2. При этом для простоты принято, что в каждой используемой ленте действует одно и то же усилие натяжения t.
В соответствии с изобретением предусмотрено сочленение или структурное сочленение для соединения подвижных относительно друг друга конструкционных элементов Т1, Т2 по соответствующим продольным сторонам L1, L2, по меньшей мере, с двумя взаимодействующими лентами, которые своими первыми концами Е1 закреплены соответственно на ориентированных противоположно друг другу сторонах первого конструкционного элемента Т1, а своими вторыми концами Е2 - соответственно на ориентированных противоположно друг другу, а также ориентированных противоположно соответствующим сторонам первого конструкционного элемента сторонах второго конструкционного элемента Т2, так что они проходят противоположно друг другу относительно средних осей А1, А2 конструкционных элементов или что они в области между конструкционными элементами пересекают продольную среднюю ось одного из конструкционных элементов в противоположных направлениях; по меньшей мере, с одним расположенным между продольными сторонами опорным элементом для направления и дистанцирования конструкционных элементов, причем расположенные друг за другом в осевом направлении R1 ленты на участке FG между конструкционными элементами Т1, Т2 скрещиваются в осевом направлении R1. В частности, конструкционные элементы во взаимодействии с, по меньшей мере, одним опорным элементом сбоку от него образуют свободный участок FG сочленения или два свободных участка, на котором или на которых ленты соответственно переходят от одного конструкционного элемента к другому. При этом ленты могут размещаться с одной стороны от опорного элемента или соответственно с обеих его сторон. Предпочтительно предусмотрено два опорных элемента, чтобы обеспечить стабильное опирание конструкционных элементов Т1, Т2.
Опорный элемент 1b имеет, по меньшей мере, один диск 15. На соответствующей поверхности 19 конструкционного элемента либо на сторонах опорного элемента 15, обращенных к продольным сторонам L1, L2, может быть размещена соответственно, по меньшей мере, одна прокладка 16 или 17, так что каждая прокладка вложена между опорным элементом 1b и соответствующим конструкционным элементом Т1, Т2. Прокладка 16, 17 может иметь, в частности, антифрикционный слой, который нанесен на ту поверхность 19 прокладки, которая обращена к соответствующему конструкционному элементу Т1, Т2. Опорный элемент и, при необходимости, прокладка (и) удерживается (ются) за счет натяжения лент между конструкционными элементами Т1 и Т2. Альтернативно или дополнительно опорный элемент также может фиксироваться или закрепляться на одном конструкционном элементе (например, с помощью клеящего вещества или крепежных средств), а при необходимости, также с расположенной между ними накладкой.
В качестве материала для применяемых в соответствии с изобретением лент предусмотрен, в частности, многослойный волокнистый материал (FV) или другой синтетический материал, или текстильный материал, или ткань. Предусмотренные ленты образованы, по меньшей мере, из двух слоев вышеуказанного материала. Слои в области F, то есть в области между соединяемыми сочленением конструкционными элементами Т1, Т2 не скреплены друг с другом, чтобы усилия FS сдвига возникающего приложения V-FS усилий сдвига поддерживать минимальными (фиг.3А). В противном случае имело бы место неблагоприятное приложение усилий FS сдвига (фиг.3b).
Фиксация или крепление лент на соответствующих конструкционных элементах Т1, Т2 при их размещении согласно фиг.1, 2 и 4, 5, 6 может осуществляться согласно уровню техники, например, путем приклеивания, с помощью крепежных элементов или припаиванием материала соответствующей ленты к соответствующим конструкционным элементам. Фиксация или крепление лент может дополнительно или альтернативно осуществляться также с помощью зажимных элементов.
На фиг.4 показано устройство 20 из нескольких соответствующих изобретению структурных сочленений 31 и 32, которые также могут рассматриваться как отдельное соответствующее изобретению сочленение, причем скрытые линии показаны пунктиром, а видимые участки лент показаны заштрихованными. Сочленения 31 и 32 содержат ленты 33 или соответственно 33а, 33b, которые расположены под углом β относительно поперечного направления R2 конструкционных элементов Т1, Т2 или перпендикулярно осевому направлению R1, причем угол β в варианте выполнения по фиг.4 не равен 0 градусов. Кроме того, сочленения 31 и 32 имеют соответственно три ленты 34 или 34а, 34b, 34 с, которые проходят в направлении R2 (угол β равен нулю). В направлении R2 рядом с лентами 34 расположены опорные элементы 15 соответственно с двумя прокладками 16, 17. Обращенные друг к другу поверхности прокладок 16, 17 или соответствующие поверхности опорных элементов 15 имеют бóльшие радиусы кривизны, чем обращенные друг к другу поверхности конструкционных элементов Т1, Т2. Благодаря этому уменьшаются сжимающие напряжения, действующие на опорные элементы или прокладки. Расположенные рядом с опорными элементами ленты 33 без применения прокладок служат по существу для поддержания усилия прижатия в поперечных направлениях R2 конструкционных элементов к опорным элементам 15. На участках, где ленты 34 находятся в непосредственной взаимосвязи с опорными элементами 15, ленты 34 служат также, благодаря их соответствующему предварительному натяжению, дополнительно для фиксации заданного максимального расстояния между конструкционными элементами.
В вариантах осуществления структурного сочленения или соответственно его узла для соединения двух конструкционных элементов Т1, Т2 может применяться только сочленение 31 или 32, как это показано на фиг.4 и 5. В каждом сочленении 31, 32 ленты 33 могут располагаться без применения прокладок также под углом β, равным 0 градусов. Однако, в качестве варианта, они также могут отсутствовать. Ленты 34 с применением прокладок могут также располагаться под углом β, не равным 0 градусов, причем могут предусматриваться соответственно только по две ленты 34 на узел. Существенным является то, что в случае соответствующего изобретению структурного элемента, по меньшей мере, две ленты расположены взаимосвязанно, по меньшей мере, с одним опорным элементом. Обращенные к конструкционным элементам стороны опорного элемента могут за счет применения прокладок иметь больший радиус кривизны, чем соответствующие поверхности конструкционных элементов, чтобы снизить возникающие сжимающие напряжения.
Фиксация или крепление лент на соответствующих конструкционных элементах Т1, Т2 при их размещении согласно фиг.1, 2, 4, 5 или 6 может осуществляться согласно уровню техники, например, путем приклеивания, с помощью крепежных элементов или припаиванием материала соответствующей ленты к соответствующему конструкционному элементу.
Альтернативно или дополнительно крепление лент на их втором конце Е2 к соответствующему зажимному элементу может осуществляться с помощью соединительных элементов. На фиг.7 показано крепление или фиксация ленты сочленения на зажимном элементе 50 с помощью, по меньшей мере, одного соединительного элемента 52, который проходит поперек конструкционного элемента Т2 и продольной оси А2 конструкционного элемента Т2 или зажимного элемента 50, при этом он проходит сквозь конструкционный элемент Т2, зажимной элемент 50 и расположенный между ними участок ленты сочленения. Соответственно, закрепленная на зажимном элементе лента проходит предпочтительно по поверхности зажимного элемента на стороне, обращенной от сочленения, и вновь в область между зажимным элементом и соответствующим конструкционным элементом (на фиг.7 конструкционным элементом Т2). Таким образом, предпочтительно соответствующая лента сочленения проведена от обращенной от конструкционного элемента Т2 внешней стороны 56 зажимного элемента 50 по противолежащей конструкционному элементу Т1 краевой стороне 57 в область между зажимным элементом и конструкционным элементом Т2. При этом первый соединительный элемент 54 проходит через область ленты, расположенную между зажимным элементом 52 и конструкционным элементом Т2. Для этого предусмотрено соответствующее отверстие 55а для размещения первого соединительного элемента 54 в первом зажимном элементе 52а, а также отверстие 55b в конструкционном элементе Т2.
Предпочтительно в зажимном элементе 52 предусмотрена полость Н, через которую проходит первый соединительный элемент 54. Таким образом, отверстие 55а оканчивается в полости Н. Полость Н предпочтительным образом открыта к конструкционному элементу Т2. За счет полости Н зажимной элемент 52 при затягивании первого соединительного элемента 54 в поперечном направлении R2 зажимного элемента 52, т.е. в продольном направлении ленты, удлиняется или укорачивается, чтобы натянуть соответствующую ленту.
Предпочтительным образом второй соединительный элемент 58 предусмотрен вблизи свободного участка FG сочленения или вблизи конструкционного элемента Т2. Этот второй соединительный элемент 58 проходит, как первый соединительный элемент 54а, через конструкционный элемент Т1, через участок гибкой ленты, расположенный между зажимным элементом 52 и конструкционным элементом Т2, через зажимной элемент 52, а также через участок ленты, расположенный на краевой стороне 56 зажимного элемента 52. Для размещения второго соединительного элемента 58 предусмотрено соответствующее другое отверстие 59а в зажимном элементе 52, а также отверстие 59b в конструкционном элементе Т2.
Лента может быть закреплена или зажата зажимным элементом только на одном из своих концов. Крепление или фиксация может также осуществляться на обоих концах ленты. С помощью одного зажимного элемента может осуществляться зажатие, фиксация или крепление одной ленты или нескольких лент.
Реферат
Изобретение относится к сочленению для соединения конструкционных элементов. Сочленение для соединения подвижных относительно друг друга конструкционных элементов по соответствующим продольным сторонам содержит, по меньшей мере, две взаимодействующие ленты сочленения, которые своими первыми концами закреплены соответственно на ориентированных противоположно друг к другу сторонах первого конструкционного элемента, а своими вторыми концами - соответственно на ориентированных противоположно друг другу и противоположно соответствующим сторонам первого конструкционного элемента сторонах второго конструкционного элемента. Согласно первому варианту ленты выполнены из по меньшей мере двух слоев и в своем продольном направлении проходят под углом β к осевому направлению структурного сочленения, причем для восприятия передаваемых через сочленение усилий сдвига угол β составляет угол, не равный 90°, а слои ленты не закреплены друг с другом в свободной области сочленения. Согласно второму варианту между обращенными друг к другу сторонами конструкционных элементов расположен, по меньшей мере, один опорный элемент. Согласно третьему варианту ленты посредством выполненного с возможностью изменения длины в продольном направлении ленты зажимного элемента закреплены, по меньшей мере, на одном конструкционном элементе. В результате сочленение является простым в установке и изготовлении. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил.
