CN113021226B - 一种舱段上封闭式外防热层的套接工装及套接方法 - Google Patents

一种舱段上封闭式外防热层的套接工装及套接方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及热防护层装配技术领域，尤其涉及一种舱段上封闭式外防热层的套接工装及套接方法。该套接工装包括第一端板、第二端板、连接轴、锁紧螺母和间隙控制部，第一端板和第二端板分别设置在待套接舱段的两端，连接轴连接第一端板和第二端板，间隙控制部设置在待套接舱段的外表面，在保证外防热层的套接同轴度的同时，利用锁紧螺母通过第二端板能够向外防热层施加均匀的压力，确保外防热层套接到位，该套接工装，结构简单、操作方便，可快速完成外防热层和待套接舱段的套接装配。本发明提供的舱段上封闭式外防热层的套接方法，工艺简单、套接精准到位、套接效率高。

Description

一种舱段上封闭式外防热层的套接工装及套接方法
技术领域
本发明涉及热防护层装配技术领域，尤其涉及一种舱段上封闭式外防热层的套接工装及套接方法。
背景技术
随着超高声速飞行器在大气层中巡航速度的增加和飞行时间的延长，飞行器需要承受更加严酷的气、热载荷作用，表面温度超过其承受极限，飞行器内部设备不能正常工作，因此需要在飞行器的舱段的外面设计外防热材料，传统的外防热材料采用分块式外防热结构，由于缝隙不易处理，气流容易从缝隙处传入舱体内，不能满足飞行器的隔热要求，因此，为保证更好的热防护效果，需要采用整体式外防热结构。
整体式外防热结构分为开口式和封闭式两种，开口式可以直接粘接于飞行器外表面，相对简单，而封闭式外防热结构防热虽然效果更好，但其周向闭合的套筒结构特征导致其难易直接粘接，再加上舱体结构尺寸较大，使其套接难度大，且套接时间长。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的一个目的是提供一种舱段上封闭式外防热层的套接工装，解决封闭式外防热层套接难度大、效率低的问题。
本发明的另一个目的是提供一种舱段上封闭式外防热层的套接方法，实现封闭式外防热层精准、快速套接。
(二)技术方案
为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种舱段上封闭式外防热层的套接工装，包括第一端板、第二端板、连接轴、锁紧螺母和间隙控制部；
第一端板盖设在待套接舱段的第一端，第一端板的径向尺寸大于待套接舱段的第一端的径向尺寸；
第二端板盖设在待套接舱段的第二端，第二端板上设有过孔，第二端板的径向尺寸大于待套接舱段的第二端的径向尺寸；
间隙控制部包括多个控制条，控制条的长度不小于待套接舱段的待套接部分的轴向长度，控制条的厚度与外防热层和待套接舱段之间的涂胶间隙相匹配，多个控制条在待套接舱段外侧的周向上均匀间隔设置；
连接轴的第一端与第一端板连接，连接轴的第二端穿过过孔后伸出第二端板与锁紧螺母螺纹连接，旋紧锁紧螺母能够使第二端板在连接轴的轴向上向第一端板移动。
优选地，第一端板与待套接舱段之间通过第一定位止口定位安装，第一定位止口包括第一外止口和第一内止口，第一外止口设置在第一端板的上侧，第一内止口设置在待套接舱段的第一端的端部；
第二端板与待套接舱段之间通过第二定位止口定位安装，第二定位止口包括第二外止口和第二内止口，第二外止口设置在第二端板的下侧，第二内止口设置在待套接舱段的第二端的端部。
优选地，连接轴上设有限位台阶，限位台阶的径向尺寸大于过孔的直径，用于限制第二端板与第一端板之间的轴向距离。
优选地，在第二端板的下侧，且在过孔的周边设有环形凸台，旋紧锁紧螺母，第二端板通过环形凸台抵在限位台阶。
优选地，第一端板上设有螺孔，连接轴的第一端与第一端板螺纹连接。
优选地，在待套接舱段的轴向上，第一外止口的长度小于第一内止口的长度，第一外止口、第一内止口和套接后的外防热层之间形成第一流胶间隙；
待套接舱段的轴向上，第二外止口的长度小于第二内止口的长度，第二外止口、第二内止口和套接后的外防热层之间形成第二流胶间隙；
第一流胶间隙和第二流胶间隙均与涂胶间隙连通。
优选地，控制条为金属条、预成型胶片或玻璃纤维纱线。
第二方面，本发明还提供了一种舱段上封闭式外防热层的套接方法，采用第一方面中任一种舱段上封闭式外防热层的套接工装进行套装，包括以下步骤：
试装步骤，将预成型的外防热层套装于待套接舱段，并测量外防热层与待套接舱段之间的涂胶间隙，然后去掉外防热层；
安装间隙控制部步骤，将待套接舱段在周向上多等分并做等分标记，制作数量与待套接舱段周向等分数量相同的控制条，且控制条的厚度与涂胶间隙相匹配，长度不小于待套接舱段的待套接部分的轴向长度，将控制条粘接在待套接舱段的外表面相应的等分标记处；
将待套接舱段的第一端与第一端板安装连接；
涂胶步骤，在待套接舱段的外表面和待套接的外防热层的内表面涂胶；
套接步骤，将涂胶后的外防热层套接在待套接舱段，将第二端板套接在连接轴上，通过旋紧锁紧螺母使第二端板向外防热层施压，使外防热层沿待套接舱段的轴向靠近第一端板，直到抵在第一端板；
固化步骤，对套接完成的外防热层和待套接舱段进行固化；
若控制条的材质影响外防热层的性能，则在固化步骤前将控制条抽出。
优选地，在试装步骤之前，对待套接舱段进行预处理，增加待套接舱段的外表面粗糙度。
优选地，利用砂纸打磨或喷砂方式在待套接舱段的外表面沿交错的路径进行粗糙度处理。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的舱段上封闭式外防热层的套接工装，包括第一端板、第二端板、连接轴、锁紧螺母和间隙控制部，第一端板和第二端板分别设置在待套接舱段的两端，连接轴连接第一端板和第二端板，间隙控制部设置在待套接舱段的外表面，在保证外防热层的套接同轴度的同时，利用锁紧螺母通过第二端板能够向外防热层施加均匀的压力，确保外防热层套接到位，该舱段上封闭式外防热层的套接工装，结构简单、操作方便，可快速完成外防热层和待套接舱段的套接装配。
本发明提供的舱段上封闭式外防热层的套接方法，工艺简单、套接精准到位、套接效率高。
附图说明
本发明附图仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。
图1是本发明实施例一中一种舱段上封闭式外防热层的套接工装的剖视示意图；
图2中是图1的A-A剖视图；
图3是图2中的B部放大示意图。
图中：1：第一端板；11：第一外止口；2：第二端板；21：第二外止口；22：环形凸台；3：连接轴；4：锁紧螺母；5：待套接舱段；51：第一内止口；52：第二内止口；6：外防热层；7：涂胶间隙；8：第一流胶间隙；9：第二流胶间隙；10：控制条。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例一
参见图1-3所示，本发明实施例提供的舱段上封闭式外防热层的套接工装，包括第一端板1、第二端板2、连接轴3、锁紧螺母4和间隙控制部。
参见图1所示，第一端板1盖设在待套接舱段5的第一端，且第一端板1的径向尺寸大于待套接舱段5的第一端的径向尺寸，以便外防热层6与之抵接。
第二端板2盖设在待套接舱段5的第二端，第二端板上设有过孔，第二端板2的径向尺寸大于待套接舱段5的第二端的径向尺寸，以便外防热层6与之抵接。
为了保证外防热层6与待套接舱段5的同轴度，参见图2和图3所示，在待套接舱段5的外侧设置间隙控制部，其中，包括多个控制条10(例如，三个、四个、五个、八个、十个等)，控制条10的长度不小于待套接舱段5的待套接部分的轴向长度，不但能够在待套接舱段5的整个轴向上控制涂胶间隙，还方便在完成套接后抽出。控制条10的厚度与外防热层6和待套接舱段5之间的涂胶间隙7相匹配，例如，所设计涂胶间隙7为0.5mm，则控制条10的厚度则少小于0.5mm(例如，0.45mm)，以便在保证同轴度的同时，方便外防热层6的套接。每个控制条10的宽度为3mm，多个控制条10在待套接舱段5外侧的周向上均匀间隔设置。
在一些实施方式中，控制条为金属条、预成型胶片、玻璃纤维纱线或玻璃纤维纱绳等，其中，预成型胶片是使用粘接胶剂预成型而成，优选地，预成型胶片所使用粘接胶剂与粘接外防热层所使用的粘接胶剂相同。优选地，控制条10采用不影响外防热层性能的材料，例如，预成型胶片、玻璃纤维纱线或玻璃纤维纱绳等。
在一些实施方式中，控制条10为金属等较硬材质，优选地，控制条10采用截面为圆形的柱状条，避免设置在待套接舱段5的外表面时因不随形而影响外防热层的套接效果。
当然，针对材质较硬的控制条10，不能过限制其截面形状还可以通过控制其宽度尺寸来减少其使用时不能随形带来的影响，即针对材质较硬的控制条10，一般情况下其宽度不大于3mm，例如，0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、3mm等。
还值得说明的是，针对预成型胶片、玻璃纤维纱线或玻璃纤维纱绳等较软材质，优选地，控制条10宽度不大于5mm，例如，0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、3mm、3.5mm、4mm等。
参见图1所示，连接轴3的第一端与第一端板1连接，连接轴3的第二端穿过过孔后伸出第二端板2与锁紧螺母4螺纹连接，旋紧锁紧螺母4能够使第二端板2在连接轴3的轴向上向第一端板1移动。
为了方便待套接舱段5与第一端板1和第二端板2之间的定位安装，在一些优先地实施方式中，参见图1所示，第一端板1与待套接舱段5之间通过第一定位止口定位安装，第一定位止口包括第一外止口11和第一内止口51，第一外止口11设置在第一端板1的上侧，第一内止口51设置在待套接舱段5的第一端的端部。第一端板1与待套接舱段5定位安装时，第一外止口11的内侧面与第一内止口的外侧面紧贴配合，实现第一端板1与待套接舱段5在径向上的定位。待套接舱段5的下侧端面抵在第一端板1的上侧面，完成在轴向上的定位。
第二端板2与待套接舱段5之间通过第二定位止口定位安装，第二定位止口包括第二外止口21和第二内止口52，第二外止口21设置在第二端板2的下侧，第二内止口52设置在待套接舱段5的第二端的端部。第二端板2与待套接舱段5定位安装时，第二外止口21的内侧面与第二内止口的外侧面紧贴配合，实现第二端板2与待套接舱段5在径向上的定位。待套接舱段5的上侧端面抵在第二端板2的下侧面，完成在轴向上的定位。
在套接外防热层6时，外防热层6在套接一部分后，通过旋紧锁紧螺母4，由第二端板2向外防热层6施压，具体地，第二外止口21的下侧面抵在外防热层6上，使外防热层6缓慢向下移动，直至外防热层6的下端抵在第一外止口11的上侧面，套接到位。
需要说明的是，参见图1所示，第一外止口11为设置在第一端板上侧面的凸起，第二外止口21为第二端板下侧面的凸起。第一内止口51和第二内止口52为在从待套接舱段的待套接部分沿轴向伸出的部分，在一些实施方式中，第一内止口51和第二内止口52可以借用待套接舱段5的现有结构，在此不再赘述。
参见图1所示，在一些优选地实施方式中，在待套接舱段5的轴向上，第一外止口11的长度小于第一内止口51的长度，即第一外止口11与第一内止口51之间配合后，第一外止口、第一内止口和套接后的外防热层之间形成第一流胶间隙8。
待套接舱段5的轴向上，第二外止口21的长度小于第二内止口52的长度，即第二外止口21与第二内止口52配合后，第二外止口21、第二内止口52和套接后的外防热层6之间形成第二流胶间隙9。
当然，在其它一些实施方式中，第一端板1与待套接舱段5之间也可以能过定位销孔和定位销配合实现两者的定位安装。
第一流胶间隙8和第二流胶间隙9均与涂胶间隙7连通，在套接外防热层6时，在刮起的胶能够流至第一流胶间隙8和第二流胶间隙9内。
为了防止第二端板2向外防热层6施压过大，导致外防热层6损坏或者影响套接的效果，在一些优选地实施方式中，连接轴上3设有限位台阶，限位台阶的径向尺寸大于过孔的直径，使第二端板2移动到限位台阶时被限制移动，以限制第二端板2与第一端板1之间的轴向距离，保证外防热层6能够达到所需套接位置，且避免承受过大压力。在一个优选地实施方式中，在第二端板2的下侧，且在过孔的周边设有环形凸台22，旋紧锁紧螺母4，第二端板2通过环形凸台22抵在限位台阶，该环形凸台22能够增加第二端板2的结构强度。
为了实现连接轴3与第一端板1之间的可拆卸连接，在一些优选地实施方式中，第一端板1上设有螺孔，连接轴3的第一端与第一端板1之间螺纹连接。为了保证第一端板1和第二端板2的同轴度，第一端板1上的螺孔与第二端板2上的过孔同轴设置。为了加强第一端板1的结构强度，同时延长螺纹长度，在螺孔的周边设置环形凸台。
实施例二
本实施例二提供的舱段上封闭式外防热层的套接方法，能够采用实施例一中任一种套接工装，包括以下步骤：
试装步骤，将预成型的外防热层套装于待套接舱段，并测量外防热层与待套接舱段之间的涂胶间隙，然后去掉外防热层。
在此试装步骤中，若发现外防热层有部分区域与待套接舱段之间有干涉，在试装步骤后，对干涉处进行打磨修整。
安装间隙控制部步骤，将待套接舱段在周向上多等分并做等分标记，具体可根据待套接舱段的尺寸确定等分的数量，在此不作限定。制作数量与待套接舱段周向等分数量相同的控制条，且控制条的厚度与涂胶间隙相匹配，长度不小于待套接舱段的待套接部分的轴向长度，将控制条粘接在待套接舱段的外表面相应的等分标记处。
在进行外防热层的正式套接前，将待套接舱段的第一端与第一端板安装连接。
涂胶步骤，在待套接舱段的外表面和待套接的外防热层的内表面涂胶。
套接步骤，将涂胶后的外防热层套接在待套接舱段，将第二端板套接在连接轴上，通过旋紧锁紧螺母使第二端板向外防热层施加均匀的压力，使外防热层沿待套接舱段的轴向靠近第一端板，直到抵在第一端板。
固化步骤，对套接完成的外防热层和待套接舱段进行固化，将外防热层与待套接舱段实现固定。而具体固化工艺条件根据所选用有粘接胶剂设定，本发明对粘接胶剂的选用不做限定，本领域技术人员可根据设计需要进行选择。固化的方式和步骤为现有技术，在此不赘述。
若控制条的材质影响外防热层的防热性能，例如控制条为金属条等导热效果较好的材质，则需要在固化步骤前将控制条抽出。而若控制条为玻璃纤维纱线或预成型胶片等不影响外防热层性能的材料时，则无需再抽出控制条。当然，在一些实施方式中，也可以完全不考虑材质，均在固化前将控制条抽出。
为了增加外防热层与待套接舱段之间的粘接强度，在一些优选地实施方式中，在试装步骤之前，对待套接舱段进行预处理，增加待套接舱段的表面粗糙度。
在一些优选地实施方式中，利用砂纸打磨或喷砂方式在待套接舱段的外表面沿交错的路径进行粗糙度处理。值得说明的是，在待套接舱段的外表面沿交错的路径进行粗糙度处理是指至少沿两个不同方向进行粗糙度处理，例如，在两个方向上进行粗糙度处理，处理后的粗糙部分有交错，交错的位置呈十字型交错或X型。该处理方式一方面提高外防热层与待套接舱段之间的粘接强度，另一方面相对整个外型面进行粗糙度处理，能够提高预处理效率、降低处理成本。
在一个具体地实施方式中，表面预处理采用砂纸打磨，优选地，选用150#金相砂纸。
在另一个实施方式中，表面预处理采用喷砂处理，喷砂颗粒粒径为100μm，喷砂气流压力为0.7MPa。
本发明的套接工装的套接方式对于锥形舱段或者等截面的舱段等形状上可以满足外防热层套接条件(可以从一端套至另一端)的舱段均具有较好的可实施性。
综上所述，本发明提供的舱段上封闭式外防热层的套接工装，结构简单、套接精准到位，操作方便、可快速完成外防热层和待套接舱段的套接装配。本发明提供的舱段上封闭式外防热层的套接方法，工艺简单、套接精准到位、套接效率高。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，不存在方案冲突的情况下，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
此外，在不脱离本发明的范围的情况下，对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种舱段上封闭式外防热层的套接方法，其特征在于：采用舱段上封闭式外防热层的套接工装进行套装，所述套接工装包括第一端板、第二端板、连接轴、锁紧螺母和间隙控制部；
所述第一端板盖设在待套接舱段的第一端，所述第一端板的径向尺寸大于所述待套接舱段的第一端的径向尺寸；
所述第二端板盖设在所述待套接舱段的第二端，所述第二端板上设有过孔，所述第二端板的径向尺寸大于所述待套接舱段的第二端的径向尺寸；
所述间隙控制部包括多个控制条，所述连接轴的第一端与所述第一端板连接，所述连接轴的第二端穿过所述过孔后伸出所述第二端板与所述锁紧螺母螺纹连接，旋紧所述锁紧螺母能够使所述第二端板在所述连接轴的轴向上向所述第一端板移动；
套装包括以下步骤：
试装步骤，将预成型的外防热层套装于待套接舱段，并测量所述外防热层与所述待套接舱段之间的涂胶间隙，然后去掉所述外防热层；
安装间隙控制部步骤，将所述待套接舱段在周向上多等分并做等分标记，制作数量与所述待套接舱段周向等分数量相同的控制条，且所述控制条的厚度与所述涂胶间隙相匹配，长度不小于所述待套接舱段的待套接部分的轴向长度，将所述控制条粘接在所述待套接舱段的外表面相应的所述等分标记处；
将所述待套接舱段的第一端与所述第一端板安装连接；
涂胶步骤，在所述待套接舱段的外表面和待套接的所述外防热层的内表面涂胶；
套接步骤，将涂胶后的所述外防热层套接在所述待套接舱段，将第二端板套接在所述连接轴上，通过旋紧所述锁紧螺母使所述第二端板向所述外防热层施压，使所述外防热层沿所述待套接舱段的轴向靠近所述第一端板，直到抵在所述第一端板；
固化步骤，对套接完成的所述外防热层和所述待套接舱段进行固化；
若所述控制条的材质影响所述外防热层的性能，则在所述固化步骤前将所述控制条抽出。
2.根据权利要求1所述的套接方法，其特征在于：所述第一端板与所述待套接舱段之间通过第一定位止口定位安装，所述第一定位止口包括第一外止口和第一内止口，所述第一外止口设置在所述第一端板的上侧，所述第一内止口设置在所述待套接舱段的第一端的端部；
所述第二端板与所述待套接舱段之间通过第二定位止口定位安装，所述第二定位止口包括第二外止口和第二内止口，所述第二外止口设置在所述第二端板的下侧，所述第二内止口设置在所述待套接舱段的第二端的端部。
3.根据权利要求1所述的套接方法，其特征在于：所述连接轴上设有限位台阶，所述限位台阶的径向尺寸大于所述过孔的直径，用于限制所述第二端板与所述第一端板之间的轴向距离。
4.根据权利要求3所述的套接方法，其特征在于：在所述第二端板的下侧，且在所述过孔的周边设有环形凸台，旋紧所述锁紧螺母，所述第二端板通过所述环形凸台抵在所述限位台阶。
5.根据权利要求1所述的套接方法，其特征在于：所述第一端板上设有螺孔，所述连接轴的第一端与所述第一端板螺纹连接。
6.根据权利要求2所述的套接方法，其特征在于：在所述待套接舱段的轴向上，所述第一外止口的长度小于所述第一内止口的长度，所述第一外止口、所述第一内止口和套接后的所述外防热层之间形成第一流胶间隙；
所述待套接舱段的轴向上，所述第二外止口的长度小于所述第二内止口的长度，所述第二外止口、所述第二内止口和套接后的所述外防热层之间形成第二流胶间隙；
所述第一流胶间隙和所述第二流胶间隙均与所述涂胶间隙连通。
7.根据权利要求1所述的套接方法，其特征在于：所述控制条为金属条、预成型胶片或玻璃纤维纱线。
8.根据权利要求1-7任一项所述的套接方法，其特征在于：在所述试装步骤之前，对所述待套接舱段进行预处理，增加所述待套接舱段的外表面粗糙度。
9.根据权利要求8所述的套接方法，其特征在于：利用砂纸打磨或喷砂方式在所述待套接舱段的外表面沿交错的路径进行粗糙度处理。
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