CN101678889B - 用于连接航空器或航天器的两个弯曲肋的连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于连接航空器或航天器的两个弯曲肋（1、2）的连接装置，具有：连接元件（5），其可以通过预定的连接部（6、7）与两个弯曲肋（1、2）的各个连接部（V1、V2）连接；其中至少连接元件（5）的预定的连接部（6、7）是直线地设计的；并且至少两个弯曲肋（1、2）的各个连接部（V1、V2）中的每一个具有直线延伸的内带区域（15），用于分别直线地连接所述连接元件（5）的预定的连接部（6、7）。

Description

用于连接航空器或航天器的两个弯曲肋的连接装置

技术领域

本发明涉及一种用于连接航空器或航天器的两个弯曲肋的连接装置。

背景技术

这种连接装置用于连接航空器和航天器中的弯曲肋，尤其是用于球形机身区域中。在垂直于航空器的纵向轴线延伸的肋平面中，例如，两个或甚至多个肋部件按照在这个平面中的机身的半径被连接在一起，以形成整个肋。

图5示出申请人已知的用于连接两个弯曲肋1、2的连接装置的图。在一个内侧4上的相关的航空器或航天器的纵向轴线（未示出），垂直于附图平面。每个肋具有带有内带14的内边缘，该内带具有内半径R1、R2。在朝向外侧3的半径向上，肋1、2经其肋高度H1、H2扩展到其外带13的开始处。外带13具有凹部，纵梁10、11延伸穿过该凹部。航空器或航天器的外壳12设置在外带13上。肋1、2中的每一个在它们端部的每一个的连接区域16内设置有连接部V1、V2，通过紧固元件8将连接元件5安装在所述连接部中，该连接元件使得两个肋1、2被连接。连接元件5被的下边缘被设计为具有与肋1、2的内带14相同的轮廓。

对于在相同的和可变的肋高度上的每个内半径，必须设计和制造专门的适合的连接元件。这同时适用于挤压成型材料的板连接（RP=改性塑料）部件和连接元件以及从铝片切割的连接元件。

这种连接元件的缺点是部件的多样性和高的生产成本，例如重整（reforming）用于板连接元件（RP部件）的块（blocks）或拉制用于挤压成型连接的块，跟随而来的是拉直的成本，以及在高材料损耗的情形下铣切铝片连接元件。此外，制造所有连接元件花费长的时间。

另一显著的缺点是存在这样的事实，适合于内半径的新连接元件必须针对每一个修整后的内轮廓进行制造。

发明内容

在这个背景下，本发明的目标是提供连接装置，其消除或显著地减少上述缺点。

根据本发明，通过具有权利要求1的特征的连接装置实现上述目标。

因此，提供一种用连接元件连接航天器或航空器的两个弯曲肋的连接装置，该连接元件可以由预定的连接部连接到两个肋的各个连接部，其中至少连接元件的所述预定连接部是直线设计的，并且其中至少两个肋的各个连接部具有直线延伸的内带区域，用于分别直线地连接所述连接元件的所述预定的连接部。

因此本发明具有以下优点：连接装置设计有肋的直线连接部，用于与直的、容易制造的并且因此有利的连接元件连接，这极大地减少了相关的制造和拉直成本。

由于弯曲肋的连接部的直线设计，将作为非弯曲的、直线的内带区域被连接，连接单元的相同几何形状可以用于航空器或航天器的不同机身位置。

在从属权利要求中可以找到本发明的有利的实施例和改进。

在优选的实施例中，做出了以下设置，使连接部的每个直线延伸的内带区域到具有内半径的每个内带的轮廓的过渡具有过渡半径。在这种情形中，相对较大的半径（例如大于或等于1000mm）被选择作为过渡半径。因而，肋和连接元件中的应力集中被有利地避免。

在另一实施例中，做出了以下设置，在将要被连接的弯曲肋的每个具有内半径尺寸不同的内带的情形中，连接部的直线延伸的内带区域是对于所述内半径的弧形部的较大弧形部的切线的部分。因此，可以使用以低成本能够简单地制造的具有直线连接部的简单连接元件，切线以与垂线成一个角度地延伸，该垂线在连接部的中心处穿过航空器或航天器的外壳垂直地延伸。

在另一实施例中，直线延伸的内带可以构造在连接部分中，使得它被设计为具有连接半径的弧形的切线的部分，该部分具有比将要被连接的肋的内半径的值小特定值的半径。这里这个切线以与在连接部分的中心处穿过航空器或航天器的外壳垂直地延伸的垂线成直角地延伸。对于用于连接航空器或航天器中存在的弯曲肋的所有装置，这种确定的值是相同的是特别有利的。因而，即使内半径是变化的，直线的简单连接元件也可以为此目的被使用好几次，因而相当大程度地减少了部件的多样性。

连接元件可以由被切割成一定长度或被切割成一定长度并被加工的挤压成型件（extruded profile）的各个部分形成。这种挤压成型件易于被切割成一定长度并可以不同形式获得，例如抗疲劳的合金。这消除了具有恒定厚度的板连接元件的缺点，获得了挤压成型件的优点，其被制定尺寸因而事实上它们不必在厚度和形状方面进行铣制（mill）。

还可以将连接元件设计成恒定厚度的简单板边缘部件。

在可替换的实施例，做出了以下设置，连接元件被设计成铣制件，或者它由切割成一定长度的部件和被加工（machined）的部件的组合构成，由此增大其应用范围。

附图说明

在下文将参照附图的示意图中示出的示例性实施例对本发明进行更加详细的说明。

图1示出连接航空器或航天器的两个弯曲肋的本发明的装置的第一示例性实施例的部分视图；

图2示出没有连接元件的根据图1的连接装置的部分视图；

图3a示出连接元件的示例性实施例的侧面图；

图3b示出沿图3b中的线A-A的根据图3b中的连接元件的示例性实施例的横截面图；

图4示出本发明的连接装置的第二示例性实施例的部分视图；和

图5示出根据现有技术的连接航空器或航天器的两个弯曲肋的装置的部分视图。

在附图的所有视图中，如果没有另外说明，相同的或功能类似的元件设置有相同的附图标记。

具体实施方式

在说明书的引序中结合图5，已经对根据现有技术的连接装置进行了说明，基本元件也用于另外的视图中。

图1示出航空器或航天器的两个弯曲肋1、2的本发明的连接装置的第一示例性实施例的部分视图。

肋1、2每一个都具有内半径为R1、R2的内带14。在该第一示例性实施例中，内半径R1、R2基本上具有相同的尺寸。肋1、2通过在连接区域10中的在其端部处的连接元件5被连接，其中肋1、2的端部布置成以一定距离彼此相对。由此形成的间隙由连接元件5覆盖。

连接区域10位于两个纵梁9和11的区域中并且具有连接区域长度V，该连接区域长度V被分成两个连接部V1和V2。在这个连接区域V中两个肋1、2的内带14的轮廓被形成为使得它在内带区域15内直线地延伸。

随后将更详细地说明的连接元件5，在连接部V1、V2中通过紧固件8（例如铆钉）被紧固到肋1、2上，且具有连接表面6、7（见图3），并且因此在两个肋1、2之间形成连接。连接元件5具有下边缘，该下边缘设计成使得它对应于直线内带区域15直线地延伸。

具有内半径R1、R2的内带14的轮廓经由过渡半径RU过渡到直线的内带区域15中。通过过渡半径RU，肋1、2和连接元件5上的应力集中被避免。过渡半径RU被选择为具有约1000mm或更大的值。这是由申请人实施的测试得出的。

结合图2和所谓的肋高度几何形状的设计，其显示出没有连接元件5的根据图1的本发明连接装置的部分视图，描述了将要被连接的弯曲肋1、2的端部上的连接部V1、V2中的直线延伸的内带区域15的示例性设计。

连接区域10中的肋高度几何形状以高度尺寸H与内带区域15成直角地被中心地构建在两个纵梁9、11之间（纵梁距离SA的一半）。为此，垂线N直立在一半纵梁距离1/2SA与外壳12的交点I处，在外壳上高度尺寸H在交点I处朝向内侧4远离。在离开第一交点I距离H的垂线N的交点II处，直线G被以与垂线成直角构建。这个直线G形成连接区域10的内带区域15的直线路线（course）的基准。直线G同时在交点II处相切于连接半径RV。

高度尺寸H由外带的高度尺寸HA和高度尺寸HB组成：

H=HA+HB

高度尺寸HB是肋高度H1,2和高度差HD的和：

HB=H1,2+HD

对于高度差HD，这样的尺寸值被选择，使得其对于用于航空器或航天器的所有内肋半径是相同的尺寸。这样的优点在于，相同的几何形状可以用于所有肋连接装置，而不管其内半径，其结果是所有连接元件5可以具有相同的几何形状。

高度差HD的值可以通过测试来确定。例如，申请人已经确定在具有120、160和190的肋高度H1、H2的航空器中高度差的值HD=8mm。

高度差HD也是连接半径RV比内半径R1、R2小的差值。

图3a示出了示例性连接元件5的侧视图，而图3b示出沿图3a中的线A-A的切割的通过连接元件5的剖面。

图3a中以简单矩形设计显示出连接元件5的侧面图。横向侧也可以具有不同的形状，如图1和图2中示例所示出的。

如图3b中示出的，在这个示例中连接元件5被形成为具有L形横截面，其对应于肋1、2的连接部V1、V2。连接元件5的连接区域6形成L形横截面的长腿并且具有高度尺寸HB。这种连接表面6用于连接至高度H1、H2处的肋。第二连接表面7形成连接元件5的L形横截面的短腿，并且对应于肋1、2的连接部V1、V2的直线内带区域15在纵向方向上被直线地形成。这意味着，连接表面7的纵向轴线平行于连接表面6的纵向轴线延伸，连接表面6和7两者彼此成直角。

连接元件5的这种形状易于切割成一定长度，例如从挤压成型件。此外，用于成形横向侧的加工可以通过铣磨、切割等来进行。然而，也可以构想加工上部纵向边缘，使得上部纵向边缘以一定角度且不平行于连接表面7的纵轴线延伸，用于制造如图4中所示的形状。在这种情况下，连接元件5的初始形状可以具有简单的矩形横截面。

图4示出了用于连接两个弯曲肋1、2的本发明的装置的第二示例性实施例的部分视图。在这种情形中，两个肋的内半径R1、R2具有不同尺寸，内半径R2小于R1。

在这种情形中，连接部V1、V2的各个直线延伸的内带区域15是具有内半径R1、R2的弧形部中的较大的弧形部的切线的部分。为了设计直线延伸的内带区域15和制造肋高度几何形状，垂线N也如图2所示直立在外壳12的交点I处。另外，切线被布置在具有内半径R1和R2中的较大内半径（这里是R1）的弧形部上，在图4中示出的连接装置中，该切线与垂线N在交点III处相交并且与具有较小内半径R2的弧形部相交。在垂线N上两个交点I和II之间的距离是与高度尺寸H具有相同构成（见图2）的尺寸，但是对于高度差该值可以是不同的值。在垂线N上的两个交点I和II之间的距离的值由测试来确定并且因此确定对应的高度差的情况下，切线（也就是直线内带区域15）的方向因此可以被确立。然而，这个切线不与垂线N在交点III处以直角相交，而是以某个角度α相交。

该切线与具有较小内半径R2的弧形部所产生的交点IV通过利用过渡半径RU而圆化（rounded out）。在这种情形中，该切线形成连接部V1、V2的直线地延伸的内带区域15。也可以选择该切线，使得它同时是两个弧形部上的切线。

本发明不限于上面所述的示例性实施例。

例如，也可以设想，连接元件5被连接在连接区域10的两侧上。

连接元件5可以是弯曲的板部件，其在第二示例性实施例中是尤其有利的。而且，由于直线性，弯曲板部件容易制造，这是特别有利的。

附图标记列表

1 第一肋

2 第二肋

3 外侧

4 内侧

5 连接元件

6 第一连接区域

7 第二连接区域

8 第一紧固元件

9 第一纵梁

10 连接区域

11 第二纵梁

12 外壳

13 外带

14 内带

15 内带区域

I、II 交点

G 直线

H、HA、HB 高度尺寸

HD 高度差

H、H2、H2’ 肋高度

N 垂线

R1、R2 内半径

RU 过渡半径

RV 连接半径

SA 纵梁之间的距离

V 连接区域长度

V1、V2 连接部分

α 角度

Claims (8)

1.一种连接装置，包括：连接元件（5）和航空器或航天器的两个弯曲肋（1、2），所述连接元件（5）通过预定的连接部（6、7）连接至所述两个弯曲肋（1、2）的各个连接部（V1、V2），其特征在于，

至少所述两个弯曲肋（1、2）的各个连接部（V1、V2）中的每一个具有沿弯曲肋的长度方向直线延伸的内带区域（15），用于分别直线地连接所述连接元件（5）的所述预定的连接部（6、7）；和

至少所述连接元件（5）的所述预定的连接部（6、7）在弯曲肋的长度方向上是直线设计的。

2.根据权利要求1所述的连接装置，其特征在于，

所述连接部（V1、V2）的每个直线延伸的内带区域（15）至具有内半径（R1，R2）的各个内带（14）的轮廓的过渡具有过渡半径（RU）。

3.根据权利要求2所述的连接装置，其特征在于，

在将要被连接的弯曲肋（1、2）具有各个内带（14）且所述各个内带（14）具有不同尺寸的内半径（R1、R2）的情形中，所述连接部（V1、V2）的各个直线延伸的内带区域（15）形成具有所述内带（14）的内半径（R1、R2）的弧形部中的较大弧形部的切线的部分，其中所述切线以与垂线（N）成角度（α）延伸，所述垂线大约在所述连接部（V1、V2）的中心垂直地穿过所述航空器或航天器的外壳（12）延伸。

4.根据权利要求2所述的连接装置，其特征在于，

在将要被连接的弯曲肋（1、2）具有各个内带（14）且所述各个内带（14）具有相同尺寸的内半径（R1、R2）的情形中，所述连接部（V1、V2）的各个直线延伸的内带区域（15）形成具有比所述内半径（R1、R2）的值小预定值（HD）的连接半径（RV）的弧形部的切线的部分，其中该切线以与垂线（N）成直角地延伸，所述垂线在所述连接部（V1、V2）的中心垂直地穿过所述航空器或太空船的外壳（12）延伸。

5.根据权利要求4所述的连接装置，其特征在于，

所述预定值（HD）在用于连接存在于航空器或航天器中的弯曲肋（1、2）的所有连接装置中具有相同的尺寸。

6.根据前述权利要求中任一项所述的连接装置，其特征在于，

所述连接元件（5）的所述直线设计的预定的连接部（6、7）具有基本上相互垂直地延伸或相互以一个角度延伸的各个表面。

7.根据前述权利要求1-5中任一项所述的连接装置，其特征在于，

所述连接元件（5）由已被切割成一定长度和/或已经被加工的挤压成型件的各个部分形成。

8.根据前述权利要求1-5中任一项所述的连接装置，其特征在于，

所述连接元件（5）被设计成铣制件。

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