用於連接航空器或太空飛行器的兩個彎曲肋的連接裝置的製作方法

2023-05-21 17:46:06

專利名稱：用於連接航空器或太空飛行器的兩個彎曲肋的連接裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於連接航空器或太空飛行器的兩個彎曲肋的連接裝置。
背景技術：
這種連接裝置用於連接航空器和太空飛行器中的彎曲肋，尤其是用於球形 機身區域中。在垂直於航空器的縱向軸線延伸的肋平面中，例如，兩個或 甚至多個肋部件按照在這個平面中的機身的半徑被連接在一起，以形成整 個肋。
圖5示出申請人己知的用於連接兩個彎曲肋1、 2的連接裝置的圖。 在一個內側4上的相關的航空器或太空飛行器的縱向軸線(未示出)，垂直於 附圖平面。每個肋具有帶有內帶14的內邊緣，該內帶具有內半徑R1、 R2。 在朝向外側3的半徑向上，肋l、 2經其肋高度H1、 H2擴展到其外帶13 的開始處。外帶13具有凹部，縱梁IO、 ll延伸穿過該凹部。航空器或航 天器的外殼12設置在外帶13上。肋1、 2中的每一個在它們端部的每一 個的連接區域16內設置有連接部V1、 V2，通過緊固元件8將連接元件5 安裝在所述連接部中，該連接元件使得兩個肋1、 2被連接。連接元件5 被的下邊緣被設計為具有與肋1、 2的內帶14相同的輪廓。
對於在相同的和可變的肋高度上的每個內半徑，必須設計和製造專門 的適合的連接元件。這同時適用於擠壓成型材料的板連接(RP-改性塑料) 部件和連接元件以及從鋁片切割的連接元件。
這種連接元件的缺點是部件的多樣性和高的生產成本，例如重整 (reforming)用於板連接元件(RP部件)的塊(blocks)或拉制用於擠壓 成型連接的塊，跟隨而來的是拉直的成本，以及在高材料損耗的情形下銑 切鋁片連接元件。此外，製造所有連接元件花費長的時間。
另一顯著的缺點是存在這樣的事實，適合於內半徑的新連接元件必須 針對每一個修整後的內輪廓進行製造。

發明內容
在這個背景下，本發明的目標是提供連接裝置，其消除或顯著地減少 上述缺點。
根據本發明，通過具有權利要求l的特徵的連接裝置實現上述目標。 因此，提供一種用連接元件連接太空飛行器或航空器的兩個彎曲肋的連接 裝置，該連接元件可以由預定的連接部連接到兩個肋的各個連接部，其中 至少連接元件的所述預定連接部是直線設計的，並且其中至少兩個肋的各 個連接部具有直線延伸的內帶區域，用於分別直線地連接所述連接元件的 所述預定的連接部。
因此本發明具有以下優點連接裝置設計有肋的直線連接部，用於與 直的、容易製造的並且因此有利的連接元件連接，這極大地減少了相關的 製造和拉直成本。
由於彎曲肋的連接部的直線設計，將作為非彎曲的、直線的內帶區域 被連接，連接單元的相同幾何形狀可以用於航空器或太空飛行器的不同機身位 置。
在從屬權利要求中可以找到本發明的有利的實施例和改進。 在優選的實施例中，做出了以下設置，使連接部的每個直線延伸的內 帶區域到具有內半徑的每個內帶的輪廓的過渡具有過渡半徑。在這種情形
中，相對較大的半徑(例如大於或等於1000mm)被選擇作為過渡半徑。 因而，肋和連接元件中的應力集中被有利地避免。
在另一實施例中，做出了以下設置，在將要被連接的彎曲肋的每個具 有內半徑尺寸不同的內帶的情形中，連接部的直線延伸的內帶區域是對於 所述內半徑的弧形部的較大弧形部的切線的部分。因此，可以使用以低成 本能夠簡單地製造的具有直線連接部的簡單連接元件，切線以與垂線成一 個角度地延伸，該垂線在連接部的中心處穿過航空器或太空飛行器的外殼垂直 地延伸。
在另一實施例中，直線延伸的內帶可以構造在連接部分中，使得它被 設計為具有連接半徑的弧形的切線的部分，該部分具有比將要被連接的肋 的內半徑的值小特定值的半徑。這裡這個切線以與在連接部分的中心處穿過航空器或太空飛行器的外殼垂直地延伸的垂線成直角地延伸。對於用於連接 航空器或太空飛行器中存在的彎曲肋的所有裝置，這種確定的值是相同的是特 別有利的。因而，即使內半徑是變化的，直線的簡單連接元件也可以為此 目的被使用好幾次，因而相當大程度地減少了部件的多樣性。
連接元件可以由被切割成一定長度或被切割成一定長度並被加工的
擠壓成型件(extruded profile)的各個部分形成。這種擠壓成型件易於被 切割成一定長度並可以不同形式獲得，例如抗疲勞的合金。這消除了具有 恆定厚度的板連接元件的缺點，獲得了擠壓成型件的優點，其被制定尺寸 因而事實上它們不必在厚度和形狀方面進行銑制(mill)。 還可以將連接元件設計成恆定厚度的簡單板邊緣部件。 在可替換的實施例，做出了以下設置，連接元件被設計成銑製件，或 者它由切割成一定長度的部件和被加工(machined)的部件的組合構成， 由此增大其應用範圍。


在下文將參照附圖的示意圖中示出的示例性實施例對本發明進行更 加詳細的說明。
圖l示出連接航空器或太空飛行器的兩個彎曲肋的本發明的裝置的第一示 例性實施例的部分視圖2示出沒有連接元件的根據圖1的連接裝置的部分視圖； 圖3a示出連接元件的示例性實施例的側面圖3b示出沿圖3b中的線A-A的根據圖3b中的連接元件的示例性實
施例的橫截面圖4示出本發明的連接裝置的第二示例性實施例的部分視圖；和
圖5示出根據現有技術的連接航空器或太空飛行器的兩個彎曲肋的裝置的
部分視圖。
在附圖的所有視圖中，如果沒有另外說明，相同的或功能類似的元件 設置有相同的附圖標記。
具體實施方式
在說明書的引序中結合圖5，已經對根據現有技術的連接裝置進行了 說明，基本元件也用於另外的視圖中。
圖1示出航空器或太空飛行器的兩個彎曲肋1、 2的本發明的連接裝置的 第 一示例性實施例的部分視圖。
肋1、 2每一個都具有內半徑為Rl、 R2的內帶14。在該第一示例性 實施例中，內半徑R1、 R2基本上具有相同的尺寸。肋1、 2通過在連接區 域10中的在其端部處的連接元件5被連接，其中肋1、 2的端部布置成以 一定距離彼此相對。由此形成的間隙由連接元件5覆蓋。
連接區域10位於兩個縱梁9和11的區域中並且具有連接區域長度V， 該連接區域長度V被分成兩個連接部VI和V2。在這個連接區域V中兩 個肋1、 2的內帶14的輪廓被形成為使得它在內帶區域15內直線地延伸。
隨後將更詳細地說明的連接元件5，在連接部V1、 V2中通過緊固件 8 (例如鉚釘)被緊固到肋1、 2上，且具有連接表面6、 7 (見圖3)，並 且因此在兩個肋1、 2之間形成連接。連接元件5具有下邊緣，該下邊緣 設計成使得它對應於直線內帶區域15直線地延伸。
具有內半徑Rl、 R2的內帶14的輪廓經由過渡半徑RU過渡到直線的 內帶區域15中。通過過渡半徑RU，肋l、 2和連接元件5上的應力集中 被避免。過渡半徑RU被選擇為具有約1000mm或更大的值。這是由申請 人實施的測試得出的。
結合圖2和所謂的肋高度幾何形狀的設計，其顯示出沒有連接元件5 的根據圖1的本發明連接裝置的部分視圖，描述了將要被連接的彎曲肋1、 2的端部上的連接部VI、 V2中的直線延伸的內帶區域15的示例性設計。
連接區域10中的肋高度幾何形狀以高度尺寸H與內帶區域15成直角 地被中心地構建在兩個縱梁9、 11之間(縱梁距離SA的一半)。為此，垂 線N直立在一半縱梁距離KSA與外殼12的交點I處，在外殼上高度尺寸 H在交點I處朝向內側4遠離。在離開第一交點I距離H的垂線N的交點 II處，直線G被以與垂線成直角構建。這個直線G形成連接區域10的內 輪廓區域15的直線路線(course)的基準。直線G同時在交點II處相切 於連接半徑RV。
高度尺寸H由外帶的高度尺寸HA和高度尺寸HB組成H = HA + HB 高度尺寸HB是肋高度Hl，2和高度差HD的和
formula see original document page 8
對於高度差HD，這樣的尺寸值被選擇，使得其對於用於航空器或航 天器的所有內肋半徑是相同的尺寸。這樣的優點在於，相同的幾何形狀可 以用於所有肋連接裝置，而不管其內半徑，其結果是所有連接元件5可以 具有相同的幾何形狀。
高度差HD的值可以通過測試來確定。例如，申請人已經確定在具有 120、 160和190的肋高度H1、 H2的航空器中高度差的值HD二8mm。
高度差HD也是連接半徑RV比內半徑R1、 R2小的差值。
圖3a示出了示例性連接元件5的側視圖，而圖3示出沿圖3b中的線 A-A的切割的通過連接元件5的剖面。
圖3a中以簡單矩形設計顯示出連接元件5的側面圖。橫向側也可以具 有不同的形狀，如圖1和圖2中示例所示出的。
如圖3b中示出的，在這個示例中連接元件5被形成為具有L形橫截 面，其對應於肋l、 2的連接部V1、 V2。連接元件5的連接區域6形成L 形橫截面的長腿並且具有高度尺寸HB。這種連接表面6用於連接至高度 Hl、 H2處的肋。第二連接表面7形成連接元件5的L形橫截面的短腿， 並且對應於肋l、 2的連接部V1、 V2的直線內帶區域15在縱向方向上被 直線地形成。這意味著，連接表面7的縱向軸線平行於連接表面6的縱向 軸線延伸，連接表面6和7兩者彼此成直角。
連接元件5的這種形狀易於切割成一定長度，例如從擠壓成型件。此 外，用於成形橫向側的加工可以通過銑磨、切割等來進行。然而，也可以 構想加工上部縱向邊緣，使得上部縱向邊緣以一定角度且不平行於連接表 面7的縱軸線延伸，用於製造如圖4中所示的形狀。在這種情況下，連接 元件5的初始形狀可以具有簡單的矩形橫截面。
圖4示出了用於連接兩個彎曲肋1、 2的本發明的裝置的第二示例性 實施例的部分視圖。在這種情形中，兩個肋的內半徑R1、 R2具有不同尺 寸，內半徑R2小於R1。
在這種情形中，連接部VI、 V2的各個直線延伸的內帶區域15是具有
8內半徑R1、 R2的弧形部中的較大的弧形部的切線的部分。為了設計直線 延伸的內帶區域15和製造肋高度幾何形狀，垂線N也如圖2所示直立在 外殼12的交點I處。另外，切線被布置在具有內半徑R1和R2中的較大 內半徑(這裡是R1)的弧形部上，在圖4中示出的連接裝置中，該切線 與垂線N在交點III處相交並且與具有較小內半徑R2的弧形部相交。在 垂線N上兩個交點I和II之間的距離是與高度尺寸H具有相同構成(見 圖2)的尺寸，但是對於高度差該值可以是不同的值。在垂線N上的兩個 交點I和II之間的距離的值由測試來確定並且因此確定對應的高度差的情 況下，切線(也就是直線內輪廓區域15)的方向因此可以被確立。然而， 這個切線不與垂線N在交點III處以直角相交，而是以某個角度a相交。
該切線與具有較小內半徑R2的弧形部所產生的交點IV通過利用過渡 半徑RV而圓化(rounded out)。在這種情形中，該切線形成連接部V1、 V2的直線地延伸的內帶區域15。也可以選擇該切線，使得它同時是兩個 弧形部上的切線。
本發明不限於上面所述的示例性實施例。
例如，也可以設想，連接元件5被連接在連接區域10的兩側上。 連接元件5可以是彎曲的板部件，其在第二示例性實施例中是尤其有 利的。而且，由於直線性，彎曲板部件容易製造，這是特別有利的。附圖標記列表 1第一肋
2第二肋
4內側
5連接元件
6第一連接區域
7第二連接區域
8第一緊固元件
9第一縱梁
10連接區域
11第二縱梁
12外殼
13外帶
14內帶
15內帶區域
I、 II交點
G直線
H、 HA、 HB高度尺寸 HD高度差 H、 H2、 H2'肋高度 N垂線
Rl、 R2內半徑 RU過渡半徑 RV連接半徑 SA縱梁之間的距離 V連接區域長度 VI、 V2連接部分 a角度
權利要求
1.一種用於連接航空器或太空飛行器的兩個彎曲肋(1、2)的連接裝置，包括連接元件(5)，其通過預定的連接部(6、7)連接至所述兩個彎曲肋(1、2)的各個連接部(V1、V2)，其特徵在於，至少所述連接元件(5)的所述預定的連接部(6、7)是直線地設計的；並且至少所述兩個彎曲肋(1、2)的各個連接部(V1、V2)中的每一個具有直線延伸的內帶區域(15)，用於分別直線地連接所述連接元件(5)的所述預定的連接部(6、7)。
2. 根據權利要求1所述的連接裝置，其特徵在於，所述連接部(Vl、 V2)的每個直線延伸的內帶區域(15)至具有內 半徑(Rl， R2)的各個內帶(14)的輪廓的過渡具有過渡半徑(RU)。
3. 根據權利要求2所述的連接裝置，其特徵在於， 在將要被連接的彎曲肋(1、 2)具有各個內帶(14)且所述各個內帶(14)具有不同尺寸的內半徑(Rl、 R2)的情形中，所述連接部(Vl、 V2)的各個直線延伸的內帶區域(15)形成具有所述內帶(14)的內半徑(Rl、 R2)的弧形部中的較大弧形部的切線的部分，其中所述切線以與垂 線(N)成角度(a)延伸，所述垂線大約在所述連接部(Vl、 V2)的中 心垂直地穿過所述航空器或太空飛行器的外殼(12)延伸。
4. 根據權利要求2所述的連接裝置，其特徵在於， 在將要被連接的彎曲肋(1、 2)具有各個內帶(14)且所述各個內帶(14)具有相同尺寸的內半徑(Rl、 R2)的情形中，所述連接部(Vl、 V2)的各個直線延伸的內帶區域(15)形成具有比所述內半徑(Rl、 R2) 的值小預定值(HD)的連接半徑(RV)的弧形部的切線的部分，其中該 切線以與垂線(N)成直角地延伸，所述垂線在所述連接部(VI、 V2)的 中心垂直地穿過所述航空器或太空船的外殼(12)延伸。
5. 根據權利要求4所述的連接裝置，其特徵在於，所述值(HD)在用於連接存在於航空器或太空飛行器中的彎曲肋(1、 2)的所有連接裝置中具有相同的尺寸。
6. 根據前述權利要求中至少一項所述的連接裝置，其特徵在於，所述連接元件(5)的所述預定的直線設計的連接部(6、 7)具有基 本上相互垂直地延伸或相互以一個角度延伸的各個表面。
7. 根據前述權利要求中至少一項所述的連接裝置，其特徵在於， 所述連接元件(5)由己被切割成一定長度和/或已經被加工的擠壓成型件的各個部分形成。
8. 根據前述權利要求中至少一項所述的連接裝置，其特徵在於， 所述連接元件(5)被設計成銑製件。
全文摘要
本發明涉及一種用於連接航空器或太空飛行器的兩個彎曲肋(1、2)的連接裝置，具有連接元件(5)，其可以通過預定的連接部(6、7)與兩個彎曲肋(1、2)的各個連接部(V1、V2)連接；其中至少連接元件(5)的預定的連接部(6、7)是直線地設計的；並且至少兩個彎曲肋(1、2)的各個連接部(Vi、V2)中的每一個具有直線延伸的內帶區域(15)，用於分別直線地連接所述連接元件(5)的預定的連接部(6、7)。
文檔編號B64C1/00GK101678889SQ200880014191
公開日2010年3月24日 申請日期2008年5月2日 優先權日2007年5月4日
發明者卡斯藤·保羅, 馬克·施姆勒 申請人:空中巴士運營有限公司