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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de B R E V E T D'INTENTION " Perfectionnements à la construction des ailes, fuselages ou autres corps d'appareils aériens ".
Cette invention est relative à la contruction des ailes, fuselages ou autres corps d'aidons ou aéronefs qui comprennent des organes longitudinaux et deux séries d'organes d'entretoise- ment dont la hauteur est plus grande que la largeur, lesquels organes d'entretoisement s'intersectent et interseotent les organes longitudinaux, sont dispos suivant des lignes géodésiques et on% leur plus grande hauteur perpendiculaire au oon-
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tour du corps en tous les points.
Dans les constructions de ce genre, il avait jusqu'ici été considéré comme nécessaire, d'interrompre les organes géodésiques sur les organes longitudinaux de façon que ceux-ci puissent être disposés avec leur axe intersectant l'axe neutre des organes géodésiques et que les deux groupes d'organes puissent être assemblés rigidement et simplement par des plaquesgoussets s'étendant en travers des surfaces coïncidentes des organes longitudinaux et des organes géodésiques ou par d'autres moyens d'assemblage.
Il n'a toutefois pas été possible d'établir et disposer les organes géodésiques de façon à remplir les conditions essentielles sans interrompre ces organes à l'endroit des organes longitudinaux, ce qui présente une importanoe considérable dans la pratique.
Suivant l'invention, les organes géodésiques ne sont pas interrompus au droit des organes longitudinaux et, au contraire, s'étendent sans interruption en regard des endroits où ces derniers doivent être disposés; et les organes d'entretoisement sont percés d'ouvertures propres à permettre aux organes longitudinaux d'être glissés à travers eux, des moyens tels qu'une goupille ou un boulon traversant les organes géodésiques et les organes longitudinaux étant prévus pour fixer ces organes rigidement les uns aux autres.
En disposant les organes géodésiques de cette façon et en les disposant de manière qu'ils continuent sans interruption à l'endroit où ils s'intersectent, on peut faire régner ces organes sur une distance indéterminée autour de la structure géodésique, ce qui permet au constructeur de l'avion d'utiliser pour ces organes les longueurs les plus commodes et d'éviter la nécessité de fabriquer des longueurs de dimensions déterminées à l'avance.
Dans un corps ainsi établi, les organes géodésiques peu-
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vent aller sans interruption d'une des extrémités du corps à l'autre, les deux groupes d'organes géodésiques constituant une structure géodésique de forme circulaire, elliptique ou ovale en section transversale. Une telle structure peut être utilisée en soi pour le fuselage ou partie équivalente de l'avion ou autre véhicule aérien auquel se prête la forme de structure particulière ainsi créée; ou bien on peut l'utiliser conjointement avec des organes rapportés ou accessoires oonvena- bles, tels qu'une surface de profilage, une aile, un plan ou surface de commande ou un autre élément de véhicule aérien en forme d'aile pour lequel la forme d'un corps ainsi établi ne conviendrait pas, en soi.
Par exemple, dans le cas d'une aile, la structure de forme elliptique ainsi établie peut constituer la partie centrale principale de l'aile, le contour de celle-ci étant fixé par le montage, sur l'extérieur de la structure, d' un prolongement en forme de nez ou bord d'attaque et d'un prolongement en forme de bord de fuite, ces prolongements ayant une forme telle qu'ils se raccordent graduellement à ladite structure et, une fois montés, constituent un corps ayant le profil habituel d'une aile.
Une des caractéristiques de cette invention est le fait que les deux séries d'organes d'entretoisement courbes s'éten- dant sans interruption sont combinés avec des organes longitu- dinaux tels que des tubes qui ont une hauteur moindre que les organes géodésiques, ces organes longitudinaux passant à travers des ouvertures desdits organes géodésiques, et des moyens, tels que des goupilles traversant les deux groupes d'organes, sont prévus pour les assembler rigidement les uns aux autres à ltendroit où ils s'intersectent.
Là où un seul organe longitudinal ne suffirait pas pour supporter les charges, on en prévoit deux ou plus de deux disposés côte à opte et, dans ce cas, ces organes longitudinaux seraient fixés les uns aux autres ainsi qu'aux organes géodésiques,
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Des exemples de la coastrnatio'8Ya31s, fuselages ou au- tres corps de ce genre, sont représentés sur les dessins annexés, sur lesquels :
La figure 1 est une wua de côté représentant schématique- ment la disposition des organes géodésiques et des organes longitudinaux dans un mode de réalisation selon l'invention, quelques uns des organes géodésiques ntayant pas été représentés pour la clarté du dessin.
La figure 2 est une coupe par la ligne 2 - 2 de la figure 1.
La figure 3 est une vue schématique représentant l'application dtune structure telle que celle de la figure 1 à une aile ou plan de profil analogue.
La figure 4 est une vue perspective montrant une partie des deux séries d'organes géodésiques et un des organes longitudinaux et représente la disposition prévue à l'endroit où ces organes s'interseotent.
La figure 5 est une vua analogue à la figure 4, mais représente une disposition modifiée des organes géodésiques et des organes longitudinaux.
La figure 6 est une vue en plan des parties des organes géodésiques et d'un organe longitudinal disposé comme représenté sur la figure 5.
Les figures 7, 8 et 9 sont des coupes par les lignes 7-7, 8-8 et 9-9, respectivement, de la figure 6, en regardant dans le sens des flèches.
La figure 10 est une coupe horizontale des parties des organes géodésiques qui interseotent un organe longitudinal tubulaire double, la coupe étant prise par le plan contenant les axes des deux tubes.
La figure 11 est une coupe par la ligne 11-11 de la figure 10, en regardant dans le sens des flèches.
Comme représenté schématiquement sur les figures 1 et 2,
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deux séries d'organes géodésiques désignés respectivement par a et b, s'étendent sans interruption. L'âme desdits organes, qui est perpendiculaire au contour de la structure en tous les points et dont,la fauteur est plus grande que l'épaisseur desdits organes, est découpée à chaque point où l'un des dits organes en interseote un autre, De cette façon, ces organes s'ajustent les uns à l'intérieur des autres de façon que leurs
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axes neutres coïncident et etinteraectent, c'est-à-dire que ces organes ne sont pas posés l'un au-dessus de l'autre.
Les organes géodésiques sont percés d'ouvertures al, b1, respectivement, aux points où les organes longitudinaux qui sont de préférence constitués par des tubes c, doivent être placés, et les tubes o, traversent ces ouvertures. On voit par cette construction que les organes géodésiques peuvent être éta- blis d'une façon continue d'une des extrémités de la structure à l'autre, bien qu'il soit préférable, pour la commodité de la fabrication et du montage, qu'ils soient faits en longueurs convenables, les différentes longueurs étant disposées bout à bout et assemblées de la manière connue à l'aide d'éclisses, dont la forma correspondra bien entendu à celle des organes géodésiques.
Par exemple, comme on le voit sur la figure 3, les sections de nez c1 et de queue c3 sont constituées par de pe- tits tronçons assujettis aux parties supérieures et inférieures par des éolisses c4.Les dites parties principales supérieures et inférieures peuvent être construites et constituées similai- rement. A titre d'alternative, les extrémités des différents tronçons qui doivent être assemblés peuvent être disposées à recouvrement, et l'on peut contrarier la ou les extrémités pour préserver la continuité des organes géodésiques.
Dans toutes ces dispositions, toutefois, la forme finale des organes géodé- siques sera la même, en ce sens que ces organes s'entendront sans Interruption en regard de leurs intersections entre eux et avec les organes longitudinaux.
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une struoture ainsi établie peut être utilisée pour oonstituer le fuselage ou autre corps analogue, les organes géodésiques étant recouvris de tissu ou d'une autre matière de recouvrement.
Dans le cas d'une aile ou d'un corps ayant un profil analogue, la struoture établie comme représenté sur la figure 3 peut être utilisée pour constituer la partie centrale de l'aile qui résiste aux efforts de flexion et de torsion appliqués, la forme d'allé nécessaire étant obtenue par l'addition d'éléments de profilage, constitués de préférence par un prolongement en forme de nez d et par un prolongement en forme de bord de fuite e, prolongements dont la forme est telle qu'ils complètent le contour de l'aile et se raccordent graduellement à la structure principale supportant les charges.
Les organes tubulaires c peuvent interseoter les organes géodésiques a et b aux points où ceux-ci stintersectent, comme cela est représenté sur les figures 1 et 5 à 9 ; ou bien les tubes o peuvent interseoter les organes géodésiques a et b en des points espacés de ceux où ils s'interseotent mutuellement, comme cela est représenté sur la figure 4.
Dans la oonstruotion de la figure 4, les organes géodésiques, ont la forme d'un U en section, l'organe a étant déoou-
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pé ou éohanoré en a2 pour recevoir µ'aile b7 et la moitié b4 alors que l'organe sst découpa ou éahanoré enb" -pour reoevolràlles3e%lamo' de l*8me de l'organe éodési ue t Qhanarure a sépare ar -<5f6i6 l' me l'orgaBegëoaësique conséquent l'aile a5, située dun coté de l'organe gëodësique b, de son prolongement situé de l'autre coté; et il est prévu, pour couvrir cette échancrure et rendre l'aile a5 continue, une plaque formant pont a6 qui s'étend en travers de l'éohanorure et est rivetée à l'aile a de chaque coté de cette échancrure.
De même, l'échancrure b sépare l'aile b5 de l'organe géodésique b de son prolongement situé sur le côté opposé de l'organe géodésique a; et l'on a prévu pour couvrir cette échancrure une plaque formant pont b6 qui s'étend en travers de la dite éohan-
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orure et est rivetée sur l'aile b5 de chaque côté de cette échancrure. Dans cette construction, les ouvertures al et bl pratiquées pour le passage du tube o sont espacées du point d'intersection des organes géodésiques entre eux.
Des renforcements sont prévus au point où chaque tube traverse l'organe géodésique, chaque renforcement consistant en une pièce f de forme telle qutelle embrasse étroitement le tube, son maximum de hauteur étant situé au-dessus et au-dessous du centre du tube et cette hauteur allant en diminuant vers les côtés opposéa du tube, où ils se terminent par des nervures fl destinées à s'ajuster contre l'âme de chaque organe géodésique et à être fixées à la dite âme par des rivets.
Les organes géodésiques sont assujettis au tube, à l'endroit où ils l'interseotent, par une goupille ou boulon g traversant les ailes opposées de l'organe géodésique, les parties supérieure . et inférieure de l'organe de renforcement f et, suivant sont diamètre, le tube c, cette goupille ou boulon g étant muni d'une tête noyée à l'extérieur de la structure et recevant un écrou ou étant rivetée ou sertie sur la surface intérieure de la structure. Le renforcement f empêche les ailes de se déformer lorsqu'on serre l'écrou, du boulon g pu lorsqu'on rive ou élargit l'extrémité de la goupille.
Dans la construction des figures 5 à 9, la disposition est généralement analogue à colle de la figure 4, et les pièces correspondantes sont indiquées par les mêmes référenoes dans ces différentes figures. Toutefois, dans les figures 5 à 9, les échancrures a2, b2 d'un des organes géodésiques qui s'interseotent ont non seulement une forme telle qu'elles puissent recevoir ,les ailes et la moitié de l'âme de l'autre organe géodésique, mais elles ont aussi une forme telle qu'el- les constituent des ouvertures pour le passage du tube!. qui traverse ces échancrures.
Dans cette construction modifiée, au lieu de prévoir un organe de renforcement qui entoure le tube, on a prévu deux pièces d'écartement séparées f2, f3 destinées
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à s'ajuster entre le tube et les organes géodésiques au-dessus et au-dessous du dit tube, la goupille g traversant comme préoédemment le tube, les organes de renforcement et les organes géodésiques.
Dans les constructions particulières décrites et représentées par les figures 4 à 9, les organes longitudinaux sont constitués chacun par un seul tube, mais, comme représenté sur la figure 3, et plus particulièrement sur les figures 10 et 11, ces organes peuvent être composés de plusieurs tubes c, c1, disposés côte à côte. Le nombre de ces tubes juxtaposés peut être augmenté dans certaines sections et diminué dans d'autres sections. Par exemple, on peut prévoir trois tubes dans une section, réduire ce nombre de tubes à deux dans la section suivante et le réduire finalement à un seul dans une section extrême, de façon que le nombre de tubes utilisés varie selon la charge imposée à la structure.
Dans un organe longitudinal tubulaire multiple dont les éléments sont disposés un de chaque côté du point où les deux organes géodésiques s'interseotent, les organes géodésiques sont échancrés comme précédemment décrit de façon qu'ils s'ajustent mutuellement l'un à l'intérieur de l'autre, les parties échancrées des âmes desdits organes, étant prolongées de façon à constituer des ouvertures al, bl pour le passage des tubes, comme dans la construction préoédente, quoique, dans ce cas, les extrémités des âmes a4, b4, soient pliées vers l'intérieur de façon à reposer contre les cotés extérieurs des tubes et à s'étendre l'une vers l'autre; et ces extrémités sont perforées pour recevoir deux boulons gl, g2 qui traversent ces extrémités et les deux tubes.
Une cale h, de forme telle qu'elle s'ajuste entre les deux tubes c, c1, est prévue entre ceux-ci, cette cale présentant des trous hl, h2 pour le passage des boulons gl, g2. La oale h présente aussi un trou central h3 pour le passage d'un boulon g qui traverse ladite cale et qui traverse les organes géodésiques et les piè-
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ces formant ponts à leur point d'intersection.
Les organes longitudinaux ainsi disposes et entretoisés par les organes géodésiques constituent les semelles d'un ou plusieurs longerons propres à supporter les charges de flexion, ces .semelles pouvant ou non être reliées entre elles par des membrures ou autres éléments de liaison directe, qui s'étendent en travers de la structure, en plus des liaisons constituées par les organes géodésiques. Dans le cas d'une aile comme décrit au sujet de la figure 3, les organes longitudinaux disposés dans les parties avant et arrière de la structure géodésique supportent les charges de flexion dues aux forces qui interviennent en raison de la traînée.
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DESCRIPTIVE MEMORY filed in support of a request for B R E V E T INTENT "Improvements in the construction of wings, fuselages or other bodies of aircraft".
This invention relates to the construction of wings, fuselages or other helper or aircraft bodies which comprise longitudinal members and two series of spacer members the height of which is greater than the width, which spacer members the longitudinal members intersect and intersect, are arranged along geodesic lines and their greatest height is perpendicular to the oon-
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around the body at all points.
In constructions of this kind, it had hitherto been considered necessary, to interrupt the geodesic members on the longitudinal members so that the latter can be arranged with their axis intersecting the neutral axis of the geodesic members and that the two groups of members can be assembled rigidly and simply by gusset plates extending across the coincident surfaces of the longitudinal members and the geodesic members or by other assembly means.
However, it was not possible to establish and arrange the geodesic bodies in such a way as to fulfill the essential conditions without interrupting these bodies at the location of the longitudinal members, which is of considerable importance in practice.
According to the invention, the geodesic members are not interrupted in line with the longitudinal members and, on the contrary, extend without interruption opposite the places where the latter must be arranged; and the bracing members are pierced with openings suitable for allowing the longitudinal members to be slid through them, means such as a pin or a bolt passing through the geodesic members and the longitudinal members being provided to fix these members rigidly each other.
By arranging the geodesic bodies in this way and arranging them so that they continue uninterrupted at the point where they intersect, one can make these bodies reign over an indefinite distance around the geodesic structure, which allows the aircraft manufacturer to use the most convenient lengths for these components and to avoid the need to manufacture lengths of dimensions determined in advance.
In a body thus established, the geodesic organs can
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wind go uninterrupted from one end of the body to the other, the two groups of geodesic elements constituting a geodesic structure of circular, elliptical or oval shape in cross section. Such a structure can be used per se for the fuselage or equivalent part of the airplane or other air vehicle to which the particular form of structure thus created lends itself; or it can be used in conjunction with suitable attachments or accessories, such as a profiling surface, a wing, a control plane or surface or some other wing-shaped aerial vehicle element for which the form of a body thus established would not be appropriate, in itself.
For example, in the case of a wing, the elliptical shaped structure thus established may constitute the main central part of the wing, the outline thereof being fixed by mounting, on the outside of the structure, d 'an extension in the form of a nose or leading edge and of an extension in the form of a trailing edge, these extensions having a shape such that they gradually join said structure and, once mounted, constitute a body having the usual wing profile.
One of the features of this invention is the fact that the two series of uninterruptedly extending curved bracing members are combined with longitudinal members such as tubes which have a lower height than the geodesic members. longitudinal members passing through openings of said geodesic members, and means, such as pins passing through the two groups of members, are provided for rigidly assembling them to each other at the place where they intersect.
Where a single longitudinal member would not be sufficient to support the loads, two or more are provided for arranged side by side and, in this case, these longitudinal members would be fixed to each other as well as to the geodesic members,
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Examples of the coastrnatio'8Ya31s, fuselages or the like, are shown in the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 is a side view schematically showing the arrangement of the geodesic members and of the longitudinal members in an embodiment according to the invention, some of the geodesic members not having been shown for the sake of clarity in the drawing.
Figure 2 is a section taken on line 2 - 2 of Figure 1.
Figure 3 is a schematic view showing the application of a structure such as that of Figure 1 to a wing or plane of similar profile.
FIG. 4 is a perspective view showing part of the two series of geodesic members and one of the longitudinal members and shows the arrangement provided at the place where these members intersect.
FIG. 5 is a view similar to FIG. 4, but represents a modified arrangement of the geodesic members and of the longitudinal members.
Figure 6 is a plan view of parts of the geodesic members and of a longitudinal member arranged as shown in Figure 5.
Figures 7, 8 and 9 are sections taken along lines 7-7, 8-8 and 9-9, respectively, of Figure 6, looking in the direction of the arrows.
FIG. 10 is a horizontal section of the parts of the geodesic members which intersect a double tubular longitudinal member, the section being taken by the plane containing the axes of the two tubes.
Figure 11 is a section taken on line 11-11 of Figure 10, looking in the direction of the arrows.
As shown schematically in Figures 1 and 2,
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two series of geodesic bodies designated respectively by a and b, extend without interruption. The core of said members, which is perpendicular to the contour of the structure at all points and whose moulder is greater than the thickness of said members, is cut at each point where one of said members intersects another, In this way, these organs fit inside each other so that their
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neutral axes coincide and interact, that is to say, these organs are not placed one above the other.
The geodesic members are pierced with openings a1, b1, respectively, at the points where the longitudinal members which are preferably constituted by tubes c, are to be placed, and the tubes o, pass through these openings. It can be seen from this construction that the geodesic members can be established in a continuous fashion from one end of the structure to the other, although it is preferable, for the convenience of manufacture and assembly, that 'they are made in suitable lengths, the different lengths being arranged end to end and assembled in the known manner with the aid of fish plates, the shape of which will of course correspond to that of the geodesic bodies.
For example, as seen in Figure 3, the nose c1 and tail sections c3 are made up of small sections secured to the upper and lower parts by c4 wind turbines. Said upper and lower main parts can be constructed and similarly constituted. As an alternative, the ends of the various sections which are to be assembled can be arranged overlapping, and the end or ends can be opposed to preserve the continuity of the geodesic members.
In all these arrangements, however, the final shape of the geodesic elements will be the same, in the sense that these elements will get along without interruption with regard to their intersections with one another and with the longitudinal elements.
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a structure thus established can be used to oonstitute the fuselage or other similar body, the geodesic members being covered with fabric or other covering material.
In the case of a wing or a body having a similar profile, the structure established as shown in figure 3 can be used to constitute the central part of the wing which resists the bending and torsional forces applied, the necessary aisle shape being obtained by the addition of profiling elements, preferably consisting of an extension in the form of a nose d and by an extension in the form of a trailing edge e, extensions of which the shape is such that they complement contour of the wing and gradually merge with the main load-bearing structure.
The tubular members c may intersect the geodesic members a and b at the points where they intersect, as shown in Figures 1 and 5 to 9; or else the tubes o can intersect the geodesic elements a and b at points spaced from those where they mutually intersect, as shown in figure 4.
In the construction of figure 4, the geodesic organs have the shape of a U in section, the organ a being deou-
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pe or éohanoré in a2 to receive µ'wing b7 and half b4 while the organ sst cut out or enlarged inb "-to reoevolràlles3e% lamo 'of the * 8th of the organ eodesi ue t Qhanarure a separates ar - <5f6i6 the me the organBegëoaësique consequently the wing a5, located on one side of the geodesic organ b, of its extension located on the other side; and it is planned, to cover this notch and make the wing a5 continuous, a plate forming bridge a6 which extends across the groove and is riveted to the wing on each side of this notch.
Likewise, the notch b separates the wing b5 from the geodesic unit b from its extension located on the opposite side of the geodesic unit a; and to cover this notch, a plate forming a bridge b6 has been provided which extends across said hole.
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orure and is riveted on the wing b5 on each side of this notch. In this construction, the openings a1 and b1 made for the passage of the tube o are spaced from the point of intersection of the geodesic bodies with one another.
Reinforcements are provided at the point where each tube passes through the geodesic member, each reinforcement consisting of a piece f shaped such that it closely embraces the tube, its maximum height being above and below the center of the tube and this height decreasing towards the opposite sides of the tube, where they end in fl ribs intended to fit against the core of each geodesic member and to be fixed to said core by rivets.
The geodesic bodies are secured to the tube, where they intersect it, by a pin or bolt g crossing the opposite wings of the geodesic body, the upper parts. and lower of the reinforcing member f and, depending on its diameter, the tube c, this pin or bolt g being provided with a head embedded outside the structure and receiving a nut or being riveted or crimped on the surface interior of the structure. The reinforcement f prevents the wings from deforming when tightening the nut, of the bolt g pu when riveting or widening the end of the pin.
In the construction of Figures 5 to 9, the arrangement is generally similar to the glue of Figure 4, and the corresponding parts are indicated by the same references in these different figures. However, in Figures 5 to 9, the notches a2, b2 of one of the geodesic members which intersect not only have a shape such that they can receive, the wings and half of the soul of the other member geodesic, but they also have a shape such that they constitute openings for the passage of the tube !. which crosses these indentations.
In this modified construction, instead of providing a reinforcing member which surrounds the tube, two separate spacers f2, f3 are provided for
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to fit between the tube and the geodesic members above and below said tube, the pin g passing through the tube as before, the reinforcing members and the geodesic members.
In the particular constructions described and represented by FIGS. 4 to 9, the longitudinal members each consist of a single tube, but, as shown in FIG. 3, and more particularly in FIGS. 10 and 11, these members can be composed of several tubes c, c1, arranged side by side. The number of these juxtaposed tubes can be increased in some sections and decreased in other sections. For example, one can provide three tubes in one section, reduce this number of tubes to two in the following section and finally reduce it to one in an extreme section, so that the number of tubes used varies according to the load imposed on the structure.
In a multiple tubular longitudinal member whose elements are arranged one on each side of the point where the two geodesic members intersect, the geodesic members are notched as previously described so that they fit each other inside on the other, the notched parts of the webs of said members, being extended so as to constitute openings a1, bl for the passage of the tubes, as in the previous construction, although, in this case, the ends of the webs a4, b4, are folded inwardly so as to rest against the outer sides of the tubes and extend towards each other; and these ends are perforated to receive two bolts gl, g2 which pass through these ends and the two tubes.
A wedge h, of a shape such that it fits between the two tubes c, c1, is provided between them, this wedge having holes h1, h2 for the passage of the bolts gl, g2. The oale h also has a central hole h3 for the passage of a bolt g which passes through said wedge and which passes through the geodesic bodies and the parts.
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these forming bridges at their point of intersection.
The longitudinal members thus arranged and braced by the geodesic members constitute the flanges of one or more spars suitable for supporting the bending loads, these flanges may or may not be connected to each other by frames or other direct connecting elements, which s 'extend across the structure, in addition to the links formed by the geodesic bodies. In the case of a wing as described with regard to FIG. 3, the longitudinal members arranged in the front and rear parts of the geodesic structure support the bending loads due to the forces which occur due to the drag.