本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種板結(jié)構(gòu)件(1)，其用于交通工具，特別用于航空器(A)或航天器，其包括：表面構(gòu)件(2)，特別地為表皮構(gòu)件，其限定了具有第一表面(3)和相對的第二表面(6)的寬闊區(qū)域，且具有在第一和第二表面(3，4)之間的厚度(5)；和多個(gè)長的加強(qiáng)構(gòu)件(6)，其附接于表面構(gòu)件(2)，并在第一和第二表面(3，4)中的至少一個(gè)的整個(gè)表面上延伸；其中加強(qiáng)構(gòu)件(6)中的至少一個(gè)在分支點(diǎn)被分叉為兩個(gè)或更多的分支加強(qiáng)構(gòu)件(6’)。本發(fā)明專利技術(shù)還提供了生產(chǎn)所述板結(jié)構(gòu)件的方法。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種用于交通工具，特別是航空器或航天器，的新的板結(jié)構(gòu)件(panelstructure)，同時(shí)本專利技術(shù)涉及一種新的生產(chǎn)上述板結(jié)構(gòu)件的方法，本專利技術(shù)還涉及一種交通工具，其包括所述板結(jié)構(gòu)件。雖然本專利技術(shù)特別設(shè)計(jì)為在航空器或航天工業(yè)中使用，但是可以想到的是，其還可以在航海和陸地交通工具中使用，例如鐵路和/或汽車應(yīng)用。
技術(shù)介紹
在航空和航天工業(yè)中，加強(qiáng)板，特別是縱梁加強(qiáng)板作為輕質(zhì)結(jié)構(gòu)解決方案已經(jīng)發(fā)展為標(biāo)準(zhǔn)件。事實(shí)上，典型地，超過機(jī)身的90 %，或現(xiàn)代載人航空器的外“皮”均被設(shè)計(jì)為縱梁加強(qiáng)板，如此，“縱梁”為加強(qiáng)構(gòu)件，其增加了結(jié)構(gòu)板或表面構(gòu)件(area member)的機(jī)外彎曲剛度。板使用縱梁進(jìn)行了加強(qiáng)，從而在擠壓和剪切載荷下對抗整體彎曲。相對于簡單加厚板構(gòu)件自身，板構(gòu)件的所得到的穩(wěn)定和極限載荷因此能夠在較低結(jié)構(gòu)重量下承受更高的載荷。縱梁還將板構(gòu)件或表皮中任何彎曲的尺寸限$_縱梁間的局部區(qū)域(即，“表皮凹區(qū)”(skin bays))，從而限制了所謂的局部彎曲。通過降低彎曲區(qū)域尺寸(S卩，表皮凹區(qū)的大小)，提高了板構(gòu)件或表皮的抗彎強(qiáng)度。當(dāng)設(shè)計(jì)的目的持續(xù)指向降低航空器的重量以最優(yōu)化燃料消耗時(shí)，依然要求航空器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和安全性不能妥協(xié)，且仍然需要滿足測試標(biāo)準(zhǔn)。在這種背景下，專利技術(shù)人設(shè)計(jì)了一種新型的和改進(jìn)的板結(jié)構(gòu)件，其用于交通工具，特別地用于航空器，其能夠滿足當(dāng)前的安全和測試標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還能夠獲得更低的質(zhì)量結(jié)構(gòu).
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
根據(jù)本專利技術(shù)，如權(quán)利要求1中所述的提供了一種板結(jié)構(gòu)件，其用于交通工具，特別用于航空器或航天器，如權(quán)利要求9所述提供了一種生產(chǎn)所述板結(jié)構(gòu)件的方法。另外，如權(quán)利要求15中所述，還提供了例如航空器或航天器的交通工具。優(yōu)選的特征在從屬權(quán)利要求中進(jìn)行說明。一方面，本專利技術(shù)提供了一種板結(jié)構(gòu)件，其用于交通工具，特別用于航空器或航天器，包括:表面構(gòu)件，例如板構(gòu)件或表皮構(gòu)件；和多個(gè)加長的加強(qiáng)構(gòu)件，其附接于表面構(gòu)件上同時(shí)在至少一側(cè)的整個(gè)表面上延伸；其中多個(gè)加強(qiáng)構(gòu)件中的至少一個(gè)在分支點(diǎn)或分叉點(diǎn)被分支或分叉為兩個(gè)或多個(gè)分支加強(qiáng)構(gòu)件。典型地，表面構(gòu)件具有寬闊區(qū)域(arealexpanse)，并且包括第一側(cè)和相對的第二側(cè)，具有在第一和第二側(cè)之間限定的表面構(gòu)件厚度。加強(qiáng)構(gòu)件附接于表面構(gòu)件上并在第一和第二側(cè)中的至少一個(gè)的整個(gè)表面上延伸。由此，本專利技術(shù)提供了一種新型的和改進(jìn)的板結(jié)構(gòu)件，其使用了加強(qiáng)構(gòu)件的分支，特別是分叉，從而改變在表面構(gòu)件或板構(gòu)件區(qū)域中的加強(qiáng)構(gòu)件的間隙或間距，該區(qū)域在實(shí)際使用中暴露至較高的載荷下。也就是，通過將加強(qiáng)構(gòu)件分支或分叉為至少兩個(gè)分支加強(qiáng)構(gòu)件，可以在表面構(gòu)件或板構(gòu)件的區(qū)域中，增加加強(qiáng)構(gòu)件的密度(即，降低加強(qiáng)構(gòu)件的間隙或間距)。因而，希望得到的是，本專利技術(shù)預(yù)期得到，加強(qiáng)構(gòu)件可以分隔為超過兩個(gè)分支加強(qiáng)構(gòu)件(例如，通過“三叉”或“四叉”)。但是為了簡化，本文中使用的術(shù)語“分叉”及其變化，例如“雙叉”，應(yīng)該理解為構(gòu)件分隔或分支為兩個(gè)或多個(gè)分支構(gòu)件，而不是限定為僅僅兩個(gè)分支構(gòu)件。然而對于板結(jié)構(gòu)件不均勻的載荷，局部的強(qiáng)化傳統(tǒng)上已經(jīng)通過表面構(gòu)件或板構(gòu)件的局部加厚被解決，本專利技術(shù)提供了更低的重量和更經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方法。特別地，分叉加強(qiáng)構(gòu)件(例如縱梁)的使用，在具有相對更少額外重量的加強(qiáng)板結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)上，提供了更大的自由度。注意到，本專利技術(shù)的術(shù)語“表面構(gòu)件”為構(gòu)件的通用術(shù)語，例如板，表皮或薄板，在其相對面或側(cè)之間，與這些面或側(cè)指間的厚度尺寸相比呈現(xiàn)出相對大的寬闊區(qū)域。在傳統(tǒng)的板結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)中，加強(qiáng)構(gòu)件(例如，縱梁)的平均間距通常在之前設(shè)計(jì)階段就固定了。如果在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)工藝中，由于縱梁之間的表皮凹區(qū)承受彎曲，因而該表皮凹區(qū)的表皮厚度增加。然而，與使用加強(qiáng)件相比，增加表皮厚度以避免彎曲是較為沒有效率的。這是因?yàn)樵诰植繌澢械谋砥?gòu)件的抗彎強(qiáng)度和加強(qiáng)件應(yīng)對整體彎曲的抗彎強(qiáng)度之間的不同的、非線性的關(guān)系。表皮的局部抗彎強(qiáng)度與其厚度是二次冪的關(guān)系，然而加強(qiáng)件的整體抗彎強(qiáng)度典型地與加強(qiáng)件的高度之間為三次冪的關(guān)系。由于表皮厚度與加強(qiáng)件的高度相比通常非常小，因此與加強(qiáng)件相比，其必須顯著地增加更多的質(zhì)量給表皮從而避免彎曲。因而，本專利技術(shù)的板結(jié)構(gòu)件中提供分叉加強(qiáng)構(gòu)件提供了實(shí)際的新型輕質(zhì)板結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)。在本專利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施方式中，分支加強(qiáng)構(gòu)件之間分叉的角度隨著分支加強(qiáng)構(gòu)件遠(yuǎn)離分叉點(diǎn)逐漸延伸而減小。換句話說，隨著遠(yuǎn)離分叉點(diǎn)延伸，分支加強(qiáng)構(gòu)件期望地減小分叉，并且沿著特定路徑，在該特定路徑中，在分叉后，分支加強(qiáng)構(gòu)件隨后大約相互平行地延伸。由此，兩個(gè)分支加強(qiáng)構(gòu)件中的至少一個(gè)，并且優(yōu)選的兩個(gè)，隨著分支加強(qiáng)構(gòu)件遠(yuǎn)離分叉點(diǎn)延伸，延伸通過彎曲部或扭曲部從而減少或降低分叉角度。具體地，至少一個(gè)分支加強(qiáng)構(gòu)件的彎曲部或扭曲部優(yōu)選地通過預(yù)定角度扭轉(zhuǎn)向兩個(gè)分支加強(qiáng)構(gòu)件中的另一個(gè)。最初分支之后的，在分支加強(qiáng)構(gòu)件的路徑或方向中的該改變，起到在加強(qiáng)構(gòu)件和/或分支加強(qiáng)構(gòu)件的不同間隔或間距之間平滑過渡的作用。在更優(yōu)選的實(shí)施方式中，表面構(gòu)件上的多個(gè)加強(qiáng)構(gòu)件中的每個(gè)都在各自的分支點(diǎn)或分叉點(diǎn)被分支或分叉為至少兩個(gè)分支加強(qiáng)構(gòu)件。各自的分支點(diǎn)或分叉點(diǎn)因此優(yōu)選地相互分散或錯(cuò)開，特別地沿徑向相互分散或錯(cuò)開。該分支點(diǎn)或分叉點(diǎn)的分散或錯(cuò)開的位置用于提供從板結(jié)構(gòu)件一個(gè)區(qū)域中一個(gè)縱梁間隔或間距至板結(jié)構(gòu)件一個(gè)連接區(qū)域中另一個(gè)縱梁間隔或間距的一般平滑過渡。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，加強(qiáng)構(gòu)件和分支加強(qiáng)構(gòu)件被設(shè)置為，在板結(jié)構(gòu)件的局部區(qū)域中，在相鄰加強(qiáng)構(gòu)件和/或相鄰分支加強(qiáng)構(gòu)件之間提供大約均勻的間距或間隙。在本專利技術(shù)特別優(yōu)選地實(shí)施方式中，板結(jié)構(gòu)件的表面構(gòu)件(即，板構(gòu)件或表皮構(gòu)件)具有如典型地存在于航空器機(jī)身的耐壓艙壁的圓形構(gòu)造，或錐形構(gòu)造，或總體矩形構(gòu)造。由此，板結(jié)構(gòu)件特別適合用于具有不均勻的內(nèi)部載荷的板和/或具有不均勻的或密集外的部載荷的板。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，板結(jié)構(gòu)件可以包括結(jié)構(gòu)構(gòu)件的部件，同時(shí)可以，例如包括多個(gè)設(shè)置在兩個(gè)或更多表面構(gòu)件或板構(gòu)件之間并附接于兩個(gè)或更多的表面構(gòu)件或板構(gòu)件上的加強(qiáng)構(gòu)件，從而加強(qiáng)構(gòu)件形成了強(qiáng)化骨架或結(jié)構(gòu)，其由各自的表面構(gòu)件或板構(gòu)件包圍和/或覆蓋。根據(jù)另一個(gè)方面，本專利技術(shù)提供了一種生產(chǎn)板結(jié)構(gòu)件的方法，該板結(jié)構(gòu)件用于交通工具，例如航空器或航天器，所述方法包括:提供表面構(gòu)件，特別地提供板構(gòu)件或表皮構(gòu)件，該表面構(gòu)件限定了具有第一表面和相對的第二表面的寬闊區(qū)域，且具有在第一和第二表面之間的表面構(gòu)件厚度；和設(shè)置多個(gè)加長的加強(qiáng)構(gòu)件，該加強(qiáng)構(gòu)件在表面構(gòu)件的第一和第二表面中的至少一個(gè)的整個(gè)表面上延伸，以附接到表面構(gòu)件上；其中設(shè)置加強(qiáng)構(gòu)件的步驟包括在分支點(diǎn)或分叉點(diǎn)將至少一個(gè)加強(qiáng)構(gòu)件分支或分叉為兩個(gè)或更多的分支加強(qiáng)構(gòu)件。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，在至少一個(gè)加強(qiáng)件中，表面構(gòu)件的分支點(diǎn)的位置或部位的選定或確定基于:與至少一個(gè)加強(qiáng)構(gòu)件相鄰的表面構(gòu)件區(qū)域的彎曲閾值，和對于表面構(gòu)件來說在該區(qū)域中所需的最小設(shè)計(jì)載荷；和/或在至少一個(gè)加強(qiáng)構(gòu)件中的最大允許縱向力。還如上所述，在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，設(shè)置加強(qiáng)構(gòu)件的步驟包括隨著分支加強(qiáng)構(gòu)件遠(yuǎn)離分支點(diǎn)延伸，減小在分支加強(qiáng)構(gòu)件之間的分支角度或者分叉角度。更具體地，設(shè)置加強(qiáng)構(gòu)件的步驟包括隨著分支加強(qiáng)構(gòu)件遠(yuǎn)離分支點(diǎn)延伸，延伸或指引至少一個(gè)分支加強(qiáng)構(gòu)件，并且優(yōu)選地兩個(gè)分支加強(qiáng)構(gòu)件，通過彎曲部或扭曲部本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種板結(jié)構(gòu)件(1)，其用于交通工具(A)，特別是用于航空器或航天器，所述板結(jié)構(gòu)件(1)包括：表面構(gòu)件(2)，所述表面構(gòu)件(2)特別為表皮構(gòu)件，所述表面構(gòu)件(2)限定了包括第一表面(3)和相對的第二表面(4)的寬闊區(qū)域，并且具有在第一和第二表面(3，4)之間的厚度(5)；和多個(gè)長的加強(qiáng)構(gòu)件(6)，其附接于表面構(gòu)件(2)并在第一和第二表面(3，4)中的至少一個(gè)的整個(gè)表面上延伸；其中加強(qiáng)構(gòu)件(6)中的至少一個(gè)在分支點(diǎn)(P)被分支或分叉為至少兩個(gè)分支加強(qiáng)構(gòu)件(6’)。
【技術(shù)特征摘要】
...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：奧利弗·塞亞克，
申請(專利權(quán))人：空中客車運(yùn)營有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：德國;DE
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。