CN101932506B - 用于航空器或空间飞行器的装置 - Google Patents

Abstract

公开一种用于连接航空器或空间飞行器的两个加强件(1，2)的连接装置。所述加强件(1，2)具有不同的横断面，带有至少一个底脚部分(3，4)和至少一个梳齿部分(5，6)。在所述连接装置中，至少一个底脚部分连接件(7，7’)在一侧能适配于第一加强件(1)的底脚部分(3)的几何形状，在相对的一侧能适配于第二加强件(2)的底脚部分(4)的几何形状，并且可被固定地连接到所述底脚部分上。此外，至少一个梳齿部分连接件(8，8’)在一侧能适配于第一加强件(1)的梳齿部分(5)的几何形状，在相对的一侧能适配于第二加强件(2)的梳齿部分(6)的几何形状，并且可固定地连接到所述梳齿部分上。包括至少两个具有不同横断面的加强件(1，2)的壳体组件装备上述连接装置。

Description

用于航空器或空间飞行器的装置

技术领域

本发明涉及一种航空器或空间飞行器的用于连接两个具有不同横断面的加强件的连接装置以及一种壳体组件。

背景技术

虽然本发明及其所基于的问题可以应用于任何壳体组件，但在下文中，将就纤维复合组件对本发明及其所基于的问题进行详细的描述，例如碳纤维增强塑料(CFRP)组件，譬如航空器的外壳。

为了在尽可能低地增加附加重量的同时抵抗在航空器或空间飞行器扇区(sector)中产生的高应力，使用称之为CFRP纵向加强肋的加强件来加强CFRP外壳是广为人知的。在这方面，基本上区分为两种类型的纵向加强肋：T型纵向加强肋和Ω型纵向加强肋。

T型纵向加强肋具有窄的头部部分和宽的底脚部分。T型纵向加强肋以底脚部分连接到所述外壳并具有制造简单的优点。

Ω型纵向加强肋具有近似帽形的剖面，其端部作为底脚部分连接所述外壳。

纤维复合组件在航空器构造中广泛使用。纤维复合组件例如通过将基质(例如环氧树脂)引入纤维半成品中的真空注入法以及随后的固化来制造。与其它已知的制造纤维复合组件的方法(例如预浸料坯法)相比，注入法具有成本优势，因为注入法允许使用更便宜的纤维半成品。

因此，具有不同剖面形状的增强纵向加强肋当前在航空器构造的壳体组件的制造过程中是不可或缺的。为了静负荷规范并试图尽可能轻地制造所述结构，遵照制造要求和容易维护的要求，必须在某些区域将不同剖面形状的纵向加强肋连接到一起。

DE102006008455A1描述一种用于将连接装置附接到纵向加强肋上的方法和装置。该文件没有提及连接不同剖面的纵向加强肋。

相对于上述背景技术，本发明的目的在于提供一种用于加强件的连接装置，以克服或显著减小上述缺点。

发明内容

根据本发明，此目的通过具有如下特征的用于航空器或空间飞行器的装置来实现：一种用于航空器或空间飞行器的装置，包括：航空器或空间飞行器的壳体组件；T形纵向加强肋，其中所述T形纵向加强肋包括底脚部分和梳齿部分；Ω形纵向加强肋，其中所述Ω形纵向加强肋包括带梳齿部分和底脚部分的空心的横断面；其中所述T形纵向加强肋和所述Ω形纵向加强肋被应用于所述壳体组件或所述壳体组件的边缘；连接装置，其中所述连接装置沿着所述T形纵向加强肋和所述Ω形纵向加强肋的纵向方向连接所述T形纵向加强肋和所述Ω形纵向加强肋，所述连接装置包括：至少一个底脚部分连接件，所述至少一个底脚部分连接件刚性地连接到所述T形纵向加强肋的底脚部分和所述Ω形纵向加强肋的底脚部分，其中所述至少一个底脚部分连接件适于具有与所述T形纵向加强肋的底脚部分的几何形状对应的形状，并且适于在另一端具有与所述Ω形纵向加强肋的底脚部分的几何形状对应的形状；和两个梳齿部分连接件，每个梳齿部分连接件刚性地连接到所述T形纵向加强肋的梳齿部分和所述Ω形纵向加强肋的梳齿部分，其中所述两个梳齿部分连接件各自适于在一端具有与所述T形纵向加强肋的梳齿部分的几何形状对应的形状，并且各自适于在另一端具有与所述Ω形纵向加强肋的梳齿部分的几何形状对应的形状；其中所述T形纵向加强肋的中心轴关于所述Ω形纵向加强肋的中心轴横向偏置，并且其中一个梳齿部分连接件关于另一个梳齿部分连接件在所述Ω形纵向加强肋的倾斜的外表面上向上或向下移动以便补偿偏置或者其中所述T形纵向加强肋的中心轴与所述Ω形纵向加强肋的中心轴互相对准。

根据本发明，提供一种用于连接航空器或空间飞行器的两个加强件的连接装置。所述加强件具有不同的横断面，且在每种情况下，带有至少一个底脚部分和至少一个梳齿部分。所述连接装置具有至少一个底脚部分连接件，所述底脚部分连接件在一侧能适配于第一加强件的底脚部分的几何形状，而在相对的一侧能适配于第二加强件的底脚部分的几何形状，并且在每种情况下能刚性地连接到所述第一和第二加强件的底脚部分。此外，所述连接装置具有至少一个梳齿部分连接件，所述梳齿部分连接件在一侧能适配于第一加强件的梳齿部分的几何形状，而在相对的一侧能适配于第二加强件的梳齿部分的几何形状，并且在每种情况下能刚性地连接到所述第一和第二加强件的梳齿部分。

还提供一种航空器或空间飞行器的壳体组件。所述壳体组件具有至少两个具不同横断面的加强件。所述加强件通过上述连接装置沿它们的纵向方向连接。

本发明的有利的实施例和改进将在从属权利要求中提供。

本发明的一个基本的想法在于提供一种具有底脚部分连接件和梳齿部分连接件的连接装置，所述底脚部分连接件和所述梳齿部分连接件适配于待被连接的所述加强件的不同几何形状。

因此，本发明与开始提到的方法相比具有优势，其中，在一个实施例中，能够在没有附加的垫片的情况下联接带有不同横断面的加强件，甚至当它们偏置时；而在另一个实施例中，能够将带有不同横断面的加强件用相同的连接装置联接到壳体组件上，以及联接到壳体组件的壳体元件的连接点处，这样做时具有最少的部件费用。

一优选实施例规定，相应的底脚部分连接件和梳齿部分连接件能在待被连接的所述加强件的所述梳齿部分的两侧连接到所述相应的底脚部分和梳齿部分上。所述连接可通过例如铆接来完成。

在一个实施例中，所述底脚部分连接件被成形为L形轮廓的部件，但也可以是例如平坦的材料。它可以通过一种与所述梳齿部分连接件无关的构造方法容易地进行单独的适配。

在一优选实施例中，所述梳齿部分连接件按照镜像对称配置提供在所述加强件的待被连接的所述梳齿部分的两侧。当所述加强件横向偏置时，所述偏置可在没有中间层或垫片的情况下通过相同梳齿部分连接件的不同高度布置而被平衡。

所述底脚部分连接件可由相同的例如用于所述连接装置两侧的异型钢材切割成段，在这种情况下镜像对称配置不是必须的。

在这方面，所述梳齿部分连接件具有用于连接到所述第一加强件的联接表面，并具有用于连接到所述第二加强件的联接成型表面，而且所述联接表面和所述联接成型表面沿着纵向连接边缘通过连接腹板相连接。因此，如果所述梳齿部分连接件由例如金属制造，则它可在一个操作中被形成为经济的冲压弯曲部件。然而，还可能将所述梳齿部分连接件配置为CFRP或类似物制成的复合材料部件。在弯曲的梳齿部分连接件情况下，可以沿所述弯曲的梳齿部分连接件的纵向方向容易地检查所述加强件的不同轮廓，因为所述组件不需要拆除而只是被检查，从而大大地简化了关于裂缝形成检查的维护和测试过程。

所述底脚部分连接件优选地被成形为L形轮廓的部件，并因而能以特别经济的方式被切割成条状的段。其它的轮廓形状当然也是可以想到的。所述底脚部分连接件可由相同的例如用于所述连接装置两侧的异型钢材切割成段，在这种情况下镜像对称配置不是必须的。

所述加强件可被成形为例如T形纵向加强肋和Ω形纵向加强肋。

在一备选的实施例中，优选所述梳齿部分连接件与底脚部分连接件整体成形。在这方面，所述底脚部分连接件可以作为底脚联接表面与所述梳齿部分连接件的所述联接成型表面和/或所述联接表面整体成形。在其中心轴沿纵向对准加强件的情况下，这是特别地有利的，因为部件的数量进一步地减少。然而，由于垫片可以用于容差补偿，横向偏置的加强件也可以被联接。

优选所述加强件的至少一个底脚部分在所述加强件的连接点处被加宽。这为所述底脚部分连接件提供相对较大的接触表面，以有利地达到较高程度的力传递并增加刚度。

另一个实施例规定，被成形为Ω型纵向加强肋的所述加强件在所述连接装置的区域中具有在其上侧沿纵向方向延伸的切口，从而简化了所述加强件的检查和检验。

在带有通过横向对接搭板接合到一起的两个壳体元件的壳体组件的情况下，具有不同的横断面并沿其纵向横向偏置的加强件在所述壳体元件的所述连接点处通过上文所述备选的所述连接装置连接，或者依靠使用用于容差补偿的附加垫片的所述连接装置连接。在这方面，例如作为底脚联接表面的所述底脚部分连接件(无论是与所述梳齿部分连接件分开地配置还是与其整体地配置为一体)被刚性地连接到所述横向对接搭板上，从而显著地提高所述连接点的刚度和力传递性能。

一方面，所述连接装置的结构元件的单独设置可节省所述加强件被偏置布置处的垫片；另一方面，对于整体方式的结构，换句话说当所述底脚部分连接件与所述梳齿部分连接件整体配置时，组件的数量减少，然而在两种方式中制造时间均缩短。例如冲压弯曲部件和在所述加强件中的切口形式的打开结构，不仅使执行检查成为可能，还能更简单并更快地执行所述检查。

附图说明

下文中，基于与下述附图相关的实施例对本发明进行详细地描述，其中：

图1是具有壳体元件的具有不同的横断面的两个加强件的示意图；

图2表示一根据本发明的连接装置的梳齿部分连接件的实施例；

图3是用于根据图1的加强件的，具有根据图2的梳齿部分连接件的，根据本发明的连接装置第一实施例的示意性透视图；

图4是带有第二底脚部分连接件的，所述加强件的中心线被对准的，根据图3的本发明连接装置沿纵向的侧视图；

图5是根据图4的视图，其中加强件的中心线被横向偏置；

图6表示根据本发明的连接装置的梳齿部分连接件的另一实施例；

图7是用于根据图1的加强件的，具有根据图6的梳齿部分连接件的，根据本发明的连接装置第二实施例的示意性透视图；

图8表示根据本发明的连接装置的梳齿部分连接件的又一实施例；以及

图9是用于带有连接接合两个壳体元件的根据图1的加强件的，具有根据图8的梳齿部分连接件的，根据本发明的连接装置第三实施例的示意性透视图。

具体实施方式

在附图中，相同的附图标记代表相同的或功能上相同的组件，除非有其它指示。

图1是具有不同的横断面的两个加强件1，2的示意图，所述加强件1，2带有沿其纵向延伸的中心轴15，15’。加强件1，2在此被应用于例如壳体组件的壳体元件20，21上以对其进行加强。壳体元件20，21(例如航空器的外壳体)由纤维复合材料制造，虽然也可使用金属材料。

在这种情况下，两个加强件1，2被布置在壳体元件20，21的连接点的边缘上。在此连接点处，壳体元件20，21具有连接时互相倚靠的横向接合边缘23，24。该连接将在下文中进一步描述。

第一加强件1在这里被配置为带有底脚部分3和梳齿部分5的T形纵向加强肋。与此相反，第二加强件2具有带梳齿部分6和底脚部分4的空心的横断面，这种配置也被称为Ω型纵向加强肋。当壳体元件20，21结合到一起时，为了加固和传递力，所述加强件1，2也必须被连接。图1表示在壳体元件20，21的边缘上的加强件1，2。然而，具有不同的横断面的两个加强件1，2也可布置在壳体组件或壳体元件20，21表面的任何位置上，并被接合到一起。

为了将具有不同横断面的加强件1，2接合到一起，底脚部分3，4以及梳齿部分5，6必须用连接装置进行正负连接。这作为根据本发明的连接装置的一个实施例，通过图2所示的梳齿部分连接件8表示。图2将与图3一起描述，图3是用于根据图1的加强件1，2的，具有根据图2的梳齿部分连接件8的，本发明连接装置第一实施例的示意性透视图。

梳齿部分连接件8具有对应于第一加强件1(所述T型纵向加强肋)的梳齿部分5的平坦的联接表面9。连接腹板13整体地形成在联接表面9的纵向连接边缘11(位于图2上部)上并在整个纵向连接边缘11的范围内延伸，所述连接腹板进一步还沿其纵向延伸并连接到联接成型表面10的纵向连接边缘12上。联接成型表面10的形状对应于第二加强件2(Ω型纵向加强肋)的外表面。在本例中，连接腹板13在每种情况下以预先确定的程度和特定的半径沿纵向边缘11和12弯曲，从而获得梳齿部分连接件8的特定刚度。梳齿部分连接件8可由金属和/或纤维复合材料制造，由金属制造的可作为例如冲压弯曲部件容易地被制造。

在图3中，两个加强件1，2被应用于例如壳体元件(未示出)或其边缘，如图1所示。加强件1，2的中心轴15，15’定向在一条线上并互相对准。梳齿部分连接件8例如通过作为梳齿附件17的铆接以其平坦联接表面9被固定地安装在T型纵向加强肋1的梳齿部分5上。在Ω型纵向加强肋2一侧，梳齿部分连接件8的联接成型表面10以相同的方式附接到Ω型纵向加强肋2的梳齿部分6上。本例中，在梳齿部分5和6的另一侧，另一个镜像对称的梳齿部分连接件8’以相同的结构和相同的方式附接到待被连接的加强件1和2的梳齿部分5和6上。梳齿部分连接件8，8’的该实施例，即大约只从梳齿部分连接件8，8’的中心开始的联接成型表面10，使其可以在连接点处通过形成在该处的缝隙容易地检查Ω型纵向加强肋。从Ω型纵向加强肋2的另一侧，本实施例的所述第二加强件还可以具有沿其纵向方向且位于其上侧的切口16。因此，一方面可进行简单的检查，另一方面弯曲的纵向连接边缘12可以在此进行调节。

底脚部分连接件7，7’(此处只示出一个)被提供用于连接加强件1，2的底脚部分3和4。所述底脚部分连接件7，7’在本例中被配置为L型成型部件(profiled part)，并且与梳齿部分连接件8，8’一样可由金属和/或纤维复合材料制造。作为成型部件，所述底脚部分连接件可有利地简单切割成段而作为条状材料。在其较低侧，所述底脚部分连接件支撑在加强件1，2的底脚部分3，4上，并通过底脚附件18例如通过铆接与其刚性地连接。为了获得较大的力传递表面，T型纵向加强肋1的底脚部分3在本例中被加宽并适配于Ω型纵向加强肋2的所述底脚部分。然而，在该连接点处的所述加宽能以根据所述配置的相应方式预先地被适配。

在图3中，加强件1，2被对准的中心轴15，15’导向。在这方面，图4是图3沿中心轴15，15’方向的视图。图4还表示图3中未示出的第二个底脚部分连接件7。这种布置相对对准的中心轴15，15’所在的平面是对称的。可想到的是，还可以使用相应的仅一个连接件(例如7和8’)或以不同的组合使用双连接件，来代替每种情况下使用双连接件7，7’和8，8’。

当图3中的中心轴15，15’相对图4存在横向偏置时，如图5中沿中心轴15，15’的纵向方向的视图所示，该偏置可有利地不带有中间层(也称为垫片)而在特定的容许范围内通过根据本发明连接装置第一实施例的梳齿部分连接件8，8’而被补偿，两个梳齿部分连接件8，8’可在Ω型纵向加强肋2的倾斜的外表面上根据偏置方向向上或向下移动。因此，梳齿部分5和6之间的无垫片联接得以确保。

图6表示根据本发明的连接装置的梳齿部分连接件8的另一个实施例，图6将结合图7进行描述。图7是用于根据图1的加强件的，具有根据图6的梳齿部分连接件的，根据本发明的连接装置第二实施例的示意性透视图。

在该实施例中，底脚联接表面14形式的底脚部分连接单元7配置为一件式或与梳齿部分连接件8整体配置。在这种情况下，底脚联接表面14被附接到联接成型表面10的与纵向连接边缘12相对的纵向边缘上。梳齿部分连接件8的剩余部分以与根据图2的第一实施例相同的方式构成。当然，底脚联接表面14还可以配置为L型成型部件或类似的结构。

镜像对称的整体式梳齿部分连接件8’是容易想到的并且在图7中示出。图7示出类似于图3的结构，并且已经在那里描述。图7与图3的区别在于梳齿部分连接件8，8’与底脚部分连接件7，7’整体地配置(此处为底脚联接表面14，14’)。底脚联接表面14，14’用底脚附件18例如通过铆接被刚性地连接到加强件1，2的底脚部分3，4。

整体式梳齿部分连接件8，8’与所述第一实施例相比具有部件数量较少的优点。当加强件1，2的中心轴15，15’具有横向偏置时，使用垫片作为中间层以用于补偿。

如图8所示在梳齿部分连接件8的又一实施例中，作为底脚部分连接件7还可以整体地附接到梳齿部分连接件8的平坦的联接表面9上。对此的描述已经结合图6和7给出。

最后，图9表示带有根据图8实施例的梳齿部分连接件8，8’的根据本发明连接装置的第三实施例，该梳齿部分连接件的联接表面9，9’和整体形成的底脚联接表面14，14’在根据图1的壳体元件20，21的连接点处延长。此外，底脚部分连接件7，7’被提供用于连接底脚部分3和4，另外，在前面的底脚部分连接件7未在图中示出。

壳体元件20，21的该连接点具有未被更详细地描述的横向对接搭板22。该横向对接搭板22的两侧倚靠有加强件1，2，所述两个加强件之间具有通过延长的联接表面9’桥接(bridged)的间隙。如上所述，梳齿部分连接件8，8’连接到加强件1，2的相应梳齿部分5，6上。

如上所述，底脚联接表面14，14’和底脚部分连接件7，7’通过底脚附件18刚性地连接到加强件1，2的底部部分3，4上。此外，底脚部分连接件7，7’和底脚联接表面14，14’同样通过它们位于横向对接搭板22上面的部分用横向对接搭板附件19(例如通过铆接)刚性地连接到该横向对接搭板22上，以使所述连接装置达到特别高的刚度和强度。

虽然在此基于优选实施例对本发明进行了描述，但本发明不限于此，而是可以按照许多不同的方式组合和修改。

例如，梳齿部分连接件8，8’的联接表面9可进一步延长到联接成型表面10之后。联接成型表面10同样可以进一步延长到联接表面9之前，其结果是可以获得更高的强度和刚度。

拟使用本发明的连接装置进行连接的加强件可以安排在壳体元件20，21上的任意位置，因而也可以安排在两壳体元件20，21的连接点处，带或者不带横向对接搭板22。

加强件1，2还可以采用其它成型部件形状。

在用于连接航空器或空间飞行器的两个加强件1，2的连接装置中，加强件1，2具有不同的横断面，且在每种情况下，带有至少一个底脚部分3，4和至少一个梳齿部分5，6；有至少一个底脚部分连接件7，7’，其在一侧能适配于第一加强件1的底脚部分3的几何形状，在相对的一侧能适配于第二加强件2的底脚部分4的几何形状，并且在每种情况下能刚性地连接到所述底部部分；至少一个梳齿部分连接件8，8’，其在一侧能适配于第一加强件1的梳齿部分5的几何形状，在相对的一侧能适配于第二加强件2的梳齿部分6的几何形状，并且在每种情况能刚性地连接到所述梳齿部分。所述连接装置具有壳体组件，所述壳体组件带有至少两个具有不同的横断面的加强件1，2。

附图标记清单

1，2       加强件(T形纵向加强肋，Ω形纵向加强肋)

3，4       底脚部分

5，6      梳齿部分

7，7’     底脚部分连接件

8，8’     梳齿部分连接件

9          联接表面

10         联接成型表面

11         联接表面的纵向连接边缘

12         联接成型表面的纵向连接边缘

13         连接腹板

14         底脚联接表面

15，15’   中心轴

16         切口

17         梳齿附件

18         底脚附件

19         横向对接搭板附件

20，21     壳体元件

22         横向对接搭板

23，24     横向对接边缘

Claims (8)

1.一种用于航空器或空间飞行器的装置，包括：

航空器或空间飞行器的壳体组件(20，21)；

T形纵向加强肋(1)，其中所述T形纵向加强肋(1)包括底脚部分(3)和梳齿部分(5)；

Ω形纵向加强肋(2)，其中所述Ω形纵向加强肋(2)包括带梳齿部分(6)和底脚部分(4)的空心的横断面；

其中所述T形纵向加强肋(1)和所述Ω形纵向加强肋(2)被应用于所述壳体组件(20，21)或所述壳体组件(20，21)的边缘；

连接装置，其中所述连接装置沿着所述T形纵向加强肋(1)和所述Ω形纵向加强肋(2)的纵向方向连接所述T形纵向加强肋(1)和所述Ω形纵向加强肋(2)，所述连接装置包括：

至少一个底脚部分连接件(7，7’)，所述至少一个底脚部分连接件刚性地连接到所述T形纵向加强肋(1)的底脚部分(3)和所述Ω形纵向加强肋(2)的底脚部分(4)，其中所述至少一个底脚部分连接件适于具有与所述T形纵向加强肋(1)的底脚部分(3)的几何形状对应的形状，并且适于在另一端具有与所述Ω形纵向加强肋(2)的底脚部分(4)的几何形状对应的形状；和

两个梳齿部分连接件(8，8’)，每个梳齿部分连接件刚性地连接到所述T形纵向加强肋(1)的梳齿部分(5)和所述Ω形纵向加强肋(2)的梳齿部分(6)，其中所述两个梳齿部分连接件(8，8’)各自适于在一端具有与所述T形纵向加强肋(1)的梳齿部分(5)的几何形状对应的形状，并且各自适于在另一端具有与所述Ω形纵向加强肋(2)的梳齿部分(6)的几何形状对应的形状；

其中所述T形纵向加强肋(1)的中心轴(15)关于所述Ω形纵向加强肋(2)的中心轴(15’)横向偏置，并且其中一个梳齿部分连接件关于另一个梳齿部分连接件在所述Ω形纵向加强肋的倾斜的外表面上向上或向下移动以便补偿偏置或者其中所述T形纵向加强肋(1)的中心轴(15)与所述Ω形纵向加强肋(2)的中心轴(15’)互相对准。

2.根据权利要求1所述的用于航空器或空间飞行器的装置，其特征在于，所述壳体组件具有至少两个相连接的壳体元件(20，21)。

3.根据权利要求2所述的用于航空器或空间飞行器的装置，其特征在于，所述至少两个相连接的壳体元件(20，21)通过横向对接搭板(22)连接。

4.根据权利要求1所述的用于航空器或空间飞行器的装置，其特征在于，所述T形纵向加强肋(1)和所述Ω形纵向加强肋(2)的至少一个底脚部分(3，4)在所述T形纵向加强肋(1)和所述Ω形纵向加强肋(2)的连接点处被加宽。

5.根据权利要求1所述的用于航空器或空间飞行器的装置，其特征在于，所述Ω形纵向加强肋(2)在所述连接装置的区域中具有在其上侧沿所述纵向方向延伸的附加切口(16)。

6.根据权利要求1所述的用于航空器或空间飞行器的装置，其特征在于，所述梳齿部分连接件(8，8’)被配置为围绕所述T形纵向加强肋(1)和所述Ω形纵向加强肋(2)的对准的中心轴(15，15’)镜像对称。

7.根据权利要求1所述的用于航空器或空间飞行器的装置，其特征在于，所述底脚部分连接件(7，7’)和所述梳齿部分连接件(8，8’)由金属和/或复合材料形成。

8.根据权利要求1所述的用于航空器或空间飞行器的装置，其特征在于，所述底脚部分连接件(7，7’)和所述梳齿部分连接件(8，8’)被成形为使得它们能通过铆接接合被连接到所述T形纵向加强肋(1)和所述Ω形纵向加强肋(2)。

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