CN103118940B - 具有至少一个主负荷承载蒙皮外壳和联接该主负荷承载蒙皮外壳的支撑结构的结构件以及具有这种结构件的流动体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及结构件,包括至少一个主负荷承载覆盖外壳和用于固定该覆盖外壳的托架结构,其中覆盖外壳设计成夹层的形式,由内蒙皮部、外蒙皮部以及位于两者之间并以平面的方式相互联接该内外蒙皮部的芯层构成,托架结构由至少一个板状联接件构成,该板状联接件延伸在内外蒙皮部之间并横跨它们,同时该板状联接件沿基准纵向联接至覆盖外壳。为了将覆盖外壳支撑在托架结构上,联接件位于托架结构外部,并且固定在内蒙皮部上并以平面的方式靠在上面,在覆盖外壳中至少提供一个沿基准纵向延伸的型材支撑件,以在板状联接件的联接区域形成加强部分。型材支撑件联接至内蒙皮部和外蒙皮部以在覆盖外壳遭受损伤时稳定覆盖外壳,因此从外部提供了支撑。
Description
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2010年7月20日提交的德国专利申请DE 10 2010 027 696.0、DE 10 2010 027 695.2、DE 10 2010 031 688.1、DE 10 2010 031 690.3以及美国临时专利申请No.61/365,857、61/365,882、61/365,873、61/365,863的优先权。通过引用,上述专利申请公开的内容包括在本专利申请中。
技术领域
本发明涉及一种具有至少一个主负荷承载蒙皮外壳和联接该主负荷承载蒙皮外壳的支撑结构的结构件以及具有这种结构件的流动体
背景技术
从美国专利No.6,291,049中可知一种夹层结构的蒙皮板,为了稳定该蒙皮板,销形加强元件插入其中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有至少一个主负荷承载蒙皮外壳和联接该主负荷承载蒙皮外壳的支撑结构的结构件以及具有这种结构件的流动体,其被设计成可容忍损伤,同时为适合吸收大应力的轻量结构。
根据本发明的一个方面,提供了一种具有至少一个主负荷承载蒙皮外壳和联接该主负荷承载蒙皮外壳的支撑结构的结构件。蒙皮外壳构建成夹层组件,包括内蒙皮部、外蒙皮部以及位于两者之间并二维地联接内蒙皮部和外蒙皮部的剪力吸收芯层。进一步,支撑结构由板状联接件构成,该板状联接件在蒙皮外壳之间穿过蒙皮外壳延伸,并沿基准纵向与蒙皮外壳联接,其中板状联接件设置在支撑结构外部以层状方式支撑蒙皮外壳。特别地,在蒙皮外壳中至少设置一个型材托架,其沿基准纵向延伸以在板状联接件的联接区域中形成加强部,其中至少一个型材托架联接至内蒙皮部和外蒙皮部以在损伤发生的情况下稳定蒙皮外壳,因此从外部相互支撑了内蒙皮部和外蒙皮部。特别的,在蒙皮外壳的厚度方向,联接件设置在支撑结构的外部以支撑蒙皮外壳,并联接至内蒙皮部以临近内蒙皮部。就这一点而言,特别的,当在蒙皮外壳二维扩展的俯视图中看时,在联接区域至少设置一个型材托架。可选择或附加地,沿着基准方向或肋装置的纵向,在板状联接件的联接区域一体形成有多个加强元件。
根据本发明的解决方案,联接组件以这种方式设置在蒙皮外壳中,即联接组件位于蒙皮外壳外部并二维地靠在内蒙皮部之上,这种设置带来内蒙皮部和外蒙皮部保持完好的优势。这使得生产具有连续内蒙皮部和外蒙皮部的蒙皮外壳成为可能,反过来这也使得借助于树脂渗透加工或湿法加工(流动体复合成型加工)生产蒙皮外壳成为可能。
在这种设置中,由于粘合剂二维地提供粘合力,粘附联接元件至蒙皮外壳的联接元件二维地固定在内蒙皮部,因此联接元件固定在蒙皮外壳。作为这种设置的一种替代或补充,联接元件和蒙皮外壳可以通过紧固件联接至内蒙皮部,紧固件特别是例如铆钉(盲孔铆钉、锁紧螺栓等),特别的,紧固件可以固定成使得他们彼此之间整齐的分隔开来形成至少两行,这两行彼此平行延伸。
特别地,在联接区域,联接组件靠着的内蒙皮部比联接区域旁边的内蒙皮部包含更大的材料厚度。根据本发明的一个实施例,这种在二维范围内的增厚是在一定区域内的,该区域从联接区域的边界偏离最大值是蒙皮外壳厚度的十倍。这种在厚度上的增加能够通过在这个二维延伸区域的芯层和/或内蒙皮部的表面设置更多的层来实现,该内蒙皮部的表面面向蒙皮外壳的外部。
根据本发明支撑组件的一个实施例,沿基准纵向,在板状联接组件的联接区域内一体形成有多个加强元件。
根据本发明支撑组件的一个实施例,至少一些加强元件是以这种方式设置在芯层中,即在每个实例中它们的端部至少部分穿透内蒙皮部和/或外蒙皮部,特别的,其中在每个实例中内蒙皮部和外蒙皮部包括多层,并且至少部分加强元件穿透至少第一层。
一般来说,“蒙皮外壳”在本文中是指根据本发明设计成夹层外壳的外壳组件,其可以是弯曲的或者不弯曲的。
根据本发明又一方面,提供了一种具有至少一个主负荷承载蒙皮外壳和联接该主负荷承载蒙皮外壳的支撑结构的结构件,其中蒙皮外壳形成夹层,包括内蒙皮部、外蒙皮部以及位于两者之间并二维地联接内蒙皮部和外蒙皮部的剪力吸收芯层,其中支撑结构包括至少一个板状联接件,该板状联接件在蒙皮外壳之间并穿过蒙皮外壳延伸,并沿基准纵向与蒙皮外壳联接,用于支撑蒙皮外壳在支撑结构之上的联接元件位于支撑结构外部,二维地靠在内蒙皮部上,并固定至所述蒙皮部分。在这种设置中,沿着基准纵向,在板状联接组件的联接区域内一体形成有多个加强元件。此外,至少一些加强元件以这种方式设置在芯层,即在每个实例中,它们的端部至少部分伸出内蒙皮部和/或外蒙皮部。
根据本发明的解决方案,联接组件以这种方式设置在蒙皮外壳中,即联接组件位于蒙皮外壳外部并二维地靠在内蒙皮部之上,这种设置带来内蒙皮部和外蒙皮部保持完好的优势。这使得生产具有连续内蒙皮部和外蒙皮部的蒙皮外壳成为可能,反过来这也使得借助于树脂渗透加工或湿法加工(流动体复合成型加工)生产蒙皮外壳成为可能。
在这种设置中,粘附前述联接元件至蒙皮外壳的联接元件二维地固定在内蒙皮部。作为这种设置的一种替代或补充,联接元件和蒙皮外壳可以通过紧固件联接至内蒙皮部,紧固件特别是例如铆钉,特别的,联接元件是可以粘贴的,使得他们彼此之间整齐的分隔开来形成至少两行,这两行彼此平行延伸。
特别地,在联接区域,联接组件靠着的内蒙皮部比联接区域旁边的内蒙皮部包含更大的材料厚度。根据本发明的一个实施例,这种在二维范围内的增厚是在一定区域内的,该区域从联接区域的边界偏离最大值是蒙皮外壳厚度的十倍。这种在厚度上的增加能够通过在这个二维延伸区域的芯层和/或内蒙皮部的表面设置更多的层来实现,该内蒙皮部的表面面向蒙皮外壳的外部。
根据本发明结构件的一个实施例,在每个实例中内蒙皮部和外蒙皮部包括多层,其中加强元件至少穿透内蒙皮部和外蒙皮部的第一层。
根据本发明结构件的一个实施例,在蒙皮外壳中设置至少一个型材托架,该型材托架沿基准纵向延伸以在板状联接件的联接区域中形成加强部,该型材托架与内蒙皮部和外蒙皮部联接以在所述蒙皮外壳发生损伤的情况下稳定蒙皮外壳,因此从外部提供相互支撑。在根据本发明的实施例中,支撑结构具体包括至少一个肋装置,该肋装置在蒙皮外壳之间并穿过蒙皮外壳延伸,并沿泪装置的基准纵向与蒙皮外壳联接以层状方式支撑蒙皮外壳在支撑结构上。支撑结构包括:在肋装置纵向延伸并形成翼缘组件的板状联接件,该板状联接件与蒙皮外壳的内蒙皮部的联接区域(例如,以层状方式)以及跟在翼缘组件后面的肋相联接,并在肋装置的基准纵向从蒙皮外壳中伸出。就这一点而言,沿肋装置的纵向并沿着蒙皮外壳部分的横向端部,在中间区域一体形成有加强元件或加强装置。
根据本发明的实施例,用于安置加强装置的中间区域从芯层端部边缘延伸至距离最大是蒙皮外壳在芯层端部边缘处厚度的十倍的范围。
根据本发明的实施例,多个加强元件一个在一个旁边地设置在横过肋装置纵向的范围内,所述多个加强元件沿着加强型材并沿着肋装置的纵向设置。特别地,仅在两个最远的托架之间或者三个最远的托架之间,设置多个加强元件或者加强装置。
进一步,至少提供一个加强型材托架,所述加强型材托架由两个型材板和支撑肋构成,其中一个型材板与内蒙皮部联接,另一个型材板与外蒙皮部联接,所述支撑肋联接所述两个型材板,该加强型材托架的剖面横截面是双T形的剖面横截面。在界定联接区域的边缘部分中,在每个实例中一个在一个旁边地设置有两个加强型材托架,在这两个加强型材托架之间,加强元件插入在芯层中。特别的,插入加强元件使得一个加强元件的端部至少部分地穿透位于内蒙皮部的型材板和位于外蒙皮部的型材板,型材板是一个设置在一个旁边的加强型材托架的一部分。就这一点而言,在前述各成对的加强元件中,加强元件可以具有X形的定向。
可选择地或可补充地,提供至少一个加强型材托架,其由两个型材板和两个支撑肋构成,其中两个型材板中的一个与内蒙皮部联接,另一个与外蒙皮部联接,其中加强型材托架的剖面横截面是盒形剖面横截面。插入加强元件使得一个加强元件的端部至少部分地穿透位于内蒙皮部的型材板和位于外蒙皮部的型材板,型材板是同一个加强型材托架的一部分。就这一点而言,在前述各成对的加强元件中,加强元件可以具有X形的定向。
根据本发明的实施例,沿着至少一个加强型材托架,在肋装置的纵向一体形成有多个加强元件,其在推力负荷吸收芯层的厚度方向穿透推力负荷吸收芯层的至少85%,以改善蒙皮外壳在外部边缘部分的抗裂力。
根据本发明的实施例,至少部分加强元件是以这种方式设置在芯层中,即它们的端部至少部分穿透内蒙皮部和/或外蒙皮部。就这一点而言,特别的,在每个实例中内蒙皮部和外蒙皮部包括多层,其中加强元件穿透内蒙皮部和外蒙皮部的至少第一层。
根据本发明,提供一种用于结构件的主负荷承载蒙皮外壳。蒙皮外壳设计成夹层,包括内蒙皮部、外蒙皮部以及位于两者之间并二维地联接内蒙皮部和外蒙皮部的剪力吸收芯层。根据本发明,为了改变芯层中的剪应力,蒙皮外壳包括多个设置在中间区域的加强装置,其中加强装置由设置在蒙皮外壳中的连续空间元件中的至少两个加强元件的组合构成,在空间元件中加强元件在中间区域的纵向一个跟着一个设置,其中加强元件的组合在最大偏离不超过10度范围内,加强装置在每个实例中相对于蒙皮外壳的厚度方向具有相同的定向,并且加强元件的定向相对于蒙皮外壳的又一座标方向是轮转的。
就这一点而言,特别的,加强元件的定向可以以这种方式提供,即在各加强元件的纵向和蒙皮外壳在该位置处的厚度方向之间的夹角在45度和10度范围之间。
在根据本发明的实施例中,提供了加强元件,大体上,在蒙皮外壳中提供的加强元件或部分加强元件在每个实例中设置成加强元件的集合,其中沿基准纵向或肋装置的纵向,体积元件一个跟着一个设置,其中体积元件的每个集合在每个实例中包括至少两个加强元件的组合,在每个实例中它们的定向从蒙皮外壳的厚度方向偏离最大不超过30度,并且它们在体积元件的中心轴线周围以规则的或不规则的方式设置。体积元件是蒙皮外壳中虚构的体积元件,选择其用于说明加强元件的设置,该体积元件遍及蒙皮外壳的整个厚度,特别的,具有长方体形状。在这种情况下,特别的,体积元件的中心轴线是沿着蒙皮外壳厚度方向延伸的中心轴线或对称轴线,它联接了长方体横截面的重心。
根据本发明的实施例,在基准纵向,特别是在肋装置的纵向,加强元件一个跟着一个设置,其中每个加强元件包括成对的加强元件,当在蒙皮外壳的纵向扩展方向看时,每对加强装置中的加强元件以这种方式相互定向,即加强元件形成X形的加强装置。就这一点而言,加强装置的配置可以设置在纵向延伸加强区域,该区域沿基准纵向,特别是肋装置的纵向,或沿用于固定肋装置或托架元件的联接区域延伸,其中加强区域宽度的最大值时蒙皮外壳在该区域厚度的十倍。
加强元件可以设计成至少部分是销形的。作为一种替代或补充,加强元件包括板状设计。在这种设置中,加强装置的板状加强元件可以设计成相互啮合的。
根据本发明又一方面,提供了一种具有至少一个主负荷承载或主承载蒙皮外壳和联接该蒙皮外壳的支撑结构的结构件。蒙皮外壳设计成夹层,包括内蒙皮部、外蒙皮部以及位于两者之间的剪力吸收芯层,特别的,该芯层以层状方式联接内蒙皮部和外蒙皮部。支撑结构包括至少两个支撑元件和至少一个肋装置,每个支撑元件沿结构件的纵向延伸,肋装置在所述支撑元件之间并横过所述支撑元件延伸,沿着它们的纵向联接至蒙皮外壳,以二维支撑蒙皮外壳在支撑结构上。肋装置包括:在蒙皮外壳横向伸出蒙皮外壳的肋,和跟在肋后面的翼缘组件,该翼缘组件沿肋装置的纵向二维联接至蒙皮外壳。根据本发明,在蒙皮外壳中,沿着横过肋装置纵向延伸的蒙皮外壳部,设置有加强型材,该加强型材或加强装置从外部联接翼缘组件和外蒙皮部,以在蒙皮外壳受到损伤的情况下稳定蒙皮外壳。更进一步,在两个中间区域或加强区域中一体形成有加强装置,该区域在肋装置纵向延伸并沿着蒙皮外壳部分的横向端部。它们特别设计成伸出芯层的加强部件,其中加强装置至少设置在沿着肋装置纵向的某些部分,也就是说,在肋装置的纵向一个位于一个旁边。
根据实施例,为了改变芯层中的剪应力,蒙皮外壳包括多个设置在中间区域的加强装置,该加强装置在每个实例中由设置在蒙皮外壳中的连续空间元件中的至少两个加强元件的组合构成。在这种设置中,加强装置在中间区域的纵向一个跟着一个设置。加强元件的组合在最大偏离不超过10度范围内,加强装置在每个实例中相对于蒙皮外壳的厚度方向具有相同的定向,并且加强元件的定向相对于蒙皮外壳的又一座标方向是轮转的。
关于这一点更进一步的,特别的,加强元件的定向在45度和10度的角度范围之间,其中这些角度的值由各加强元件的纵向和蒙皮外壳在该位置处的厚度方向之间的角度大小限定。当从肋装置的纵向看时,加强装置一个跟着一个设置,在每个实例中由成对的加强元件构成,其中每对加强装置中的加强元件以这种方式相互定向,即加强元件相互之间形成X形的加强装置,当从蒙皮外壳的纵向扩展看时。更进一步,作为加强装置,加强元件至少部分是板状设计,在每个实例中在肋装置的纵向延伸,在这种设置中,特别的,在每个实例中当在肋装置的纵向看时,至少两个X形的板状加强元件设置成相互啮合的。
根据本发明的实施例,在每个实例中,加强装置由成对的加强元件构成,当在蒙皮外壳的纵向扩展方向看时,每对加强装置中的加强元件以这种方式相互定向,即加强元件形成X形的加强装置。
加强元件至少是销形设计和/或至少一端是针状设计的。可选择的或可补充的,加强元件可以是板状设计。更进一步,至少加强元件的一端在每个实例中包括脚状加宽部。在这种设置中,板状设计的加强元件可以设置成相互啮合的。
剪力吸收芯层包括芯层加强区域,该芯层加强区域在某些部分在横过剪力吸收芯层纵向扩展的方向延伸并穿过所述芯层,其中加强区域包括可以提供至少是剪力吸收芯层刚度的两倍的材料。特别的,芯层加强区域包括树脂,例如,环氧树脂。结构件可以以这种方式设计,即在每个实例中多个加强元件伸出芯层加强区域。
根据本发明,提供了具有结构件的流动体。其中结构件是根据上述任一实施例设计的结构件。
根据本发明又一方面,提供了用于流动体结构件的主负荷承载蒙皮外壳,其中蒙皮外壳构建成夹层,包括内蒙皮部、外蒙皮部以及位于两者之间的剪力吸收芯层,其中该剪力吸收芯层以层状方式联接内蒙皮部和外蒙皮部,其中剪力吸收芯层包括多个在泡沫层纵向扩展一个设置在一个旁边的芯层部分,藉由横过所述芯层纵向并穿过所述芯层延伸的芯层加强区域,每个实例中该芯层部在接触侧相互联接。在这种设置中,芯层加强区域可以包括树脂。
根据又一实施例,沿着芯层加强区域的围绕区域,多个芯层加强区域一体形成在蒙皮外壳加强装置的剪力吸收芯层中。在这种设置中,安置加强装置的围绕区域在芯层加强区域的两侧可以延伸距离最大是蒙皮外壳在芯层加强区域各位置厚度的两位的距离。
在这种设置中,特别的,加强装置在芯层加强区域纵向一个跟着一个设置,在每个实例中由至少两个加强元件的组合构成,该加强元件在每个实例中具有最大偏离10度,相对于蒙皮外壳的厚度方向它们具有相同的定向,加强元件的定向相对于蒙皮外壳的又一坐标方向是轮转的。进一步在这方面,特别的,加强元件的定向在45度和10度夹角范围之间,其中这些角度值由各加强元件纵向和蒙皮外壳在该位置处厚度方向之间的夹角大小界定。
特别的,加强装置在芯层加强区域的纵向一个跟着一个设置,每个加强装置包括成对的加强元件,其中每对加强装置中的加强元件以这种方式相互定向,即当在蒙皮外壳的纵向扩展方向看时,加强元件相互形成X形的加强装置。加强装置,至少部分,包括销形设计。更进一步,在每个实例中多个加强元件伸出加强区域。
根据本发明上述方面提供的流动体的结构件具有至少一个主负荷承载蒙皮外壳和用于连接该蒙皮外壳的支撑结构以及由芯层部分构成的蒙皮外壳,其在每个实例中由芯层加强区域在对接侧相互联接,特别的,提供结构件与利用肋装置的组合,沿着横过肋装置纵向延伸的蒙皮外壳部分,加强型材设置其中。在这种设置中,加强元件的设置和设计可以根据上述任一示范实施例设计。
根据本发明,更进一步,提供了具有结构件的流动体,其中结构件设计成根据上述任一示范实施例的主承载结构件。
更进一步,根据本发明提供了具有至少一个这种上述主负荷承载蒙皮外壳和用于连接该蒙皮外壳的支撑结构的流动体的结构件。在这种结构件中,支撑结构包括至少两个支撑元件和至少一个肋装置,每个支撑元件沿着结构件的纵向延伸,肋装置在所述支撑元件之间并横过所述支撑元件延伸,沿着它们的纵向联接至蒙皮外壳,以二维支撑蒙皮外壳在支撑结构上,特别的,所述支撑结构包括本文中提到的特征。
根据本发明也提供了具有结构件的流动体,该结构件是主负荷承载结构件,根据上述一个或多个特征设计。
在本文中“流动体”是指周围有流体流动的主体,该主体因此包括流动表面,特别的该流动表面形成承受流动的载体的外面部分。特别的,流动体是可以承受流动的主体,航空动力学主体。在本文中,一般来说,航空动力学主体可以是运输工具的一部分,特别的,是飞行器的一部分。运输工具可以是陆上车辆,因此航空动力学主体可以是扰流器。此外,流动可以是液体性流动,流动体是船舶的船体或主体或者它们的一部分。
根据本发明一个示范实施例,根据本发明的蒙皮外壳是飞行器元件外壳的一部分,例如,尾翼的方向舵,特别的,升降舵或垂直尾翼,和升降舵翅或垂直尾翼翅或垂直尾翼舵,机翼、控制襟翼或高升程襟翼、前翼、机身,换句话说,一般来说,航空动力学主体。在本文中,预定最大的力量是以假定速度以最大的重量碰撞飞行器的主体,即流动速度。根据本发明提供的蒙皮外壳,在确保飞行器的适航性下,损伤是可以接受的。
根据本发明提供了具有蒙皮外壳的流动体的结构件和流动体的蒙皮外壳,其中蒙皮外壳以这种方式一体形成在结构件中,即所述蒙皮外壳形成流动表面,同时也是流动体的主负荷承载元件。
根据本发明结构件或作为主负荷承载结构部件的流动体的结构件的蒙皮外壳。在本文中“主承载”或“主负荷承载”是指结构件或其中的元件或蒙皮外壳,该结构件根据它的负荷作为外力在流动体中吸收、传递主负荷的结果。因此流动体的主负荷承载元件被设计的效果是,在假定的外部最大力产生的情况下,所述元件仍然保持完好并在一个位置继续传递最小的负荷。针对这个效果,根据本发明提供的蒙皮外壳是“损坏容忍”零件或“损坏容忍”组件,因为当预定的外部最大力产生时,对蒙皮外壳的损坏是可以容忍的;然而,损坏不能达到流动体作为整体不再执行它的流动功能这种程度。
在本发明不同方面和/或在本发明示范实施例和本发明各方面,各蒙皮外壳中的加强装置,一般说来,根据本文陈述的示范实施例设计。各方向或纵向,各应用中蒙皮外壳的加强装置沿着该方向设置,取决于蒙皮外壳的定向和设计的区域,在各应用中该区域被加强,在本文中也指中间区域或加强区域。
特别的,各纵向可以是一个区域的方向,通过该区域吸收剪应力,因此防止在芯层裂纹形成得以实现。特别的,作为各纵向或路线,根据本发明加强装置沿着该方向设置:在联接或固定蒙皮外壳至肋装置的情况下,该方向是肋装置的纵向;在芯层部分包括芯层加强区域的情况下,该方向是加强区域或它们中的一部分的纵向或纵路线;在蒙皮外壳具有外部边缘部分,该外部边缘部分具有不包括芯层的联接区域,该方向是指沿着联接区域或该区域的一部分的路线,或沿着联接区域纵向。根据本发明提供的加强装置以这种方式实现,即加强装置沿着蒙皮部分被加强的拉长区域或加强区域设置,在该方向的纵向一个跟着一个,以防止蒙皮部分剪应力的传递。加强区域或加强区域的纵向可以是直的或者弯曲的。
一般说来,为了改变剪应力,在本发明的不同方面和/或示范实施例和本发明的变形中,蒙皮外壳在芯层包括多个设置在蒙皮外壳中间区域的加强装置,该中间区域沿着蒙皮外壳的二维扩展延伸。就这一点而言,加强装置在每个实例中由至少两个加强零件的组合构成,加强零件设置在蒙皮外壳的连续空间单元中,其中加强元件一个跟着一个设置在中间区域或被加强区域的纵向,加强元件的组合,在偏离最大不超过10度的范围内,加强装置在每个实例中相对于蒙皮外壳的厚度方向具有相同的定向,相对于蒙皮外壳的又一坐标方向,加强元件的定向是轮转的。就这一点而言,加强元件的排列一般以这种方式提供,各加强元件的纵向和蒙皮外壳在该位置处的厚度方向之间的夹角介于70度和0度范围之间。根据本发明的应用,特别的,加强元件的纵向定向介于45度和10度的角度范围之间。另外的坐标方向是在蒙皮外壳平面纵向扩展延伸的两个坐标方向,换句话说,是蒙皮外壳的纵向和蒙皮外壳的横向。在这种设置中,附加的,至少一个又一加强元件设置在体积元件中,该又一加强元件排列成在体积元件中平行于另一加强元件。作为一种替代或补充,一般来说,另外多个加强元件也可以设置在体积元件中。加强元件尤其可以一个跟着一个设置在肋装置的纵向,每个加强装置包括成对的加强元件,当在蒙皮外壳纵向扩展方向看时,每对加强装置的加强元件以这种方式相互定向,及加强装置形成X形的加强装置。加强元件特别设计成至少部分是销形的。
更进一步,一般来说,在连续体积元件中提供有数目可变的的销形加强元件,它们设置在蒙皮外壳的各连续体积元件中,例如,在第一体积元件有两个加强元件,在随后第二体积元件中有四个加强元件,在随后第三个体积元件中有三个加强元件。体积元件是虚拟的区域,它们的边界以这种方式界定,在所述区域中设置或包括加强元件的各种设置。特别的,体积元件定义成长方体或立方体的形状。体积元件在各自的纵向一个位于一个后面,并具有不同的大小。当在纵向看时,当体积元件的加强元件与各邻近的其他体积元件内部啮合时,体积元件可以重叠。特别的,体积元件的排列以这种方式提供,即体积元件的中心轴线或对称轴线具有与蒙皮外壳纵轴相同的定向,该纵轴在每个实例中与加强元件的排列有关。换句话说,特别的,在与加强元件排列有关的直纵向的情况下,加强元件具有相同的定向,所述体积元件包括相互平行的中心轴线或对称轴线,当蒙皮外壳的各有关纵轴以直线延伸。
根据本发明,“蒙皮外壳的厚度方向”是指蒙皮外壳在各位置处内蒙皮部域外蒙皮部之间最短分割线的方向。
在本文中,加强元件“依据蒙皮外壳又一座标方向的轮转设置”是指依据蒙皮外壳又一座标方向的加强元件的设置是轮转的。当在空间看时,这也意味着具有预定定向的加强元件沿着缸套规则地或不规则地分布,该缸套绕蒙皮外壳的厚度坐标延伸,例如,该厚度坐标穿过体积元件的几何中心延伸。在只有两个加强元件的情况下,导致上面提及的以X形方式配置的所述加强元件。
根据本发明,“蒙皮外壳的纵向扩展”指蒙皮外壳中心平面的局部定向,在每个实例中,该局部或覆盖所述蒙皮外壳全部部分的纵向扩展可以是弯曲的或不弯曲的。
“加强元件的定向”指加强元件纵轴的方向。加强元件的纵轴可以是对称轴,在加强元件的对称轴是弯曲设计的情况下,加强元件的纵向穿过在纵向最前面点和最后面点的弦。纵向由加强元件的最长的长度。
根据本发明,“有关加强装置的蒙皮外壳的纵轴”指各中间区域的纵向。
根据设计并配置加强元件的一个实施例,在至少一个体积元件或所有体积元件中沿着蒙皮外壳的纵轴,在每个实例中设置有成对的加强元件或两个加强元件,该纵轴在每个实例中与加强元件的设置有关,加强元件以这种方式相互定向,即加强元件在每个实例中以X形方式配置,当在蒙皮外壳的纵轴看时,该纵轴在每个实例中与加强元件的设置有关。
根据本发明,“蒙皮外壳的纵向扩展”指一个方向或一个二维区域,该区域位于由蒙皮外壳横向和蒙皮外壳纵向在各位置界定的平面中。
特别的,加强元件可以是销形或条状设计。
更进一步,加强元件可以是板状设计。在这种设置中,特别的,在每个实例中至少两个板状加强元件设置成相互啮合的,当从中间区域的纵向看时该加强元件是X形的。更进一步,在这种设置中,特别的,板状加强元件在它的宽度方向延伸,特别的,在中间区域的纵向或蒙皮外壳的纵轴,该纵轴在每个实例中与加强元件的设置有关。
下面参照附图描述本发明的示范实施例。
附图说明
图1a是作为根据本发明流动体示例的结构件或垂直尾翼一部分的概略俯视图,其具有支撑元件和在所述支撑元件之间延伸的肋,然而,在流动体中未示出为预期用途提供的蒙皮外壳,其中概略地指出根据本发明提供的加强装置的中间区域或加强区域的位置;
图1b是根据图1a中流动体的剖视图,沿图1a中线V2-V2并以图1a中两个箭头所示的观察方向;
图2是虚拟体积元件的概略剖视图,该虚拟体积元件作为蒙皮外壳中间区域的一部分,该虚拟体积元件包括加强装置的实施例,该加强装置包括轮状设置在体积元件中的加强元件;
图3a是图1a和1b中流动体的区域S3的剖视图,沿图1a和1b中线V3-V3并以两个箭头所示的观察方向形成,根据本发明,该概略的剖视图涉及具有T形肋装置的支撑结构和蒙皮外壳的组合,根据本发明的一个示范实施例,蒙皮外壳包括内蒙皮部、外蒙皮部和位于两者之间的推力负荷吸收芯层;
图3b是用于根据图3a结构件的加强型材横截面形状的第一实施例图;
图3c是用于根据图3a结构件的加强型材横截面形状的第二实施例图;
图4a是图1a和1b中流动体的区域S3的剖视图,沿图1a和1b中线V3-V3并以两个箭头所示的观察方向形成,根据本发明,该概略的剖视图涉及具有T形肋装置的支撑结构和蒙皮外壳的组合,该蒙皮外壳具有内蒙皮部、外蒙皮部和位于两者之间的推力负荷吸收芯层,其中支撑结构至蒙皮外壳的联接是根据本发明又一示范实施例实现的;
图4b是图1a和1b中流动体的区域S3的剖视图,沿图1a和1b中线V3-V3并以两个箭头所示的观察方向形成,根据本发明,该概略的剖视图涉及具有T形肋装置的支撑结构和蒙皮外壳的组合,该蒙皮外壳具有内蒙皮部、外蒙皮部和位于两者之间的推力负荷吸收芯层,其中支撑结构至蒙皮外壳的联接是根据本发明另一示范实施例实现的;
图4c是根据本发明紧固装置的紧固件的实施例的图,该紧固装置的紧固件用紧固件的方式联接支撑结构的联接元件至蒙皮外壳;
图5a是蒙皮外壳的蒙皮外壳剖面中联接区域的示范实施例的横截面图,该联接区域具有加强型材元件,位于肋装置之上,其中在蒙皮外壳两个加强型材元件之间一体形成有根据本发明的加强装置,该加强装置相互以X形的方式设置;
图5b是蒙皮外壳的蒙皮外壳剖面中联接区域的又一示范实施例的横截面图,该联接区域具有多个加强型材元件,位于肋装置之上,其中在蒙皮外壳加强型材元件的旁边一体形成有根据本发明的加强装置,该加强装置相互以X形的方式设置;
图5c是蒙皮外壳的蒙皮外壳剖面中联接区域的另一示范实施例的横截面图,该联接区域位于肋装置之上,其中在蒙皮外壳中一体形成有多个根据本发明的加强装置,该加强装置相互以X形的方式设置;
图6a是根据本发明蒙皮外壳的第一实施例的立体俯视图,其具有概略示出的支撑结构,其中在蒙皮外壳的阐述中,概略地示出在蒙皮外壳的推力负荷吸收芯层中的加强区域或联接区域;
图6b是根据本发明蒙皮外壳的第二实施例的立体俯视图,其具有根据图6a概略示出的支撑结构,在该实施例中,在蒙皮外壳的推力负荷吸收芯层中的加强区域或联接区域与图6a中的加强区域或联接区域是不相同的;
图7是根据图7中蒙皮外壳一个区域的第一示范实施例的横截面图,该区域由图6中的“A”指示,该区域包括树脂联接区域和位于本文联接区域中的肋装置加强型材的装置的实施例
图8是根据图6a或6b中蒙皮外壳一个区域的第二示范实施例的横截面图,该区域由图6a和6b中的“A”指示,该区域包括树脂联接区域和位于本文联接区域中的肋装置加强型材的装置的又一实施例
图9是蒙皮外壳的横截面的剖面,其中包含一排加强装置,每个加强装置包括具有两个相互以X形方式设置的加强元件的装置,其中在图9中示出了加强装置的加强元件
图10a是蒙皮外壳的横截面的剖面,其中包含两排加强装置,它们并排地延伸,每个加强装置包括具有两个相互以X形方式设置的加强元件的装置,其中在图10a中示出了加强装置中的两个加强元件
图10b是蒙皮外壳的横截面的剖面,其中包含两排加强装置,它们并排延伸,每个加强装置包括具有两个相互以X形方式设置的加强元件的装置,其中在图10a中示出了加强装置中的两个加强元件,其中加强装置以这种方式设置,即在加强装置扩展的纵向看时,不同加强装置的加强元件相啮合或互锁,并且相互以拉链的方式设置
图11是具有剪力吸收联接区域的蒙皮外壳的一个区域的横截面图,其中不包括芯层,该剪力吸收联接区域包括内蒙皮部、外蒙皮部和单块中间层,其中在部分蒙皮外壳延伸的联接区域,肋装置加强型材插入在剪力吸收芯层,和
图12是根据图11的蒙皮外壳区域剖面的俯视图
具体实施方式
根据本发明提供的蒙皮外壳B或蒙皮板是流动体(特别是,空气动力体)的主承载或主负荷承载包层组件或蒙皮组件。图1a示出了一个结构件1或者垂直稳定器的一个区段的概略俯视图,其作为根据本发明的流动体或空气动力体的一个示例。结构件1包括支撑结构T和围绕支撑结构T并联接至所述支撑结构T的蒙皮外壳。根据本发明,蒙皮外壳B设计成夹层结构,包括内蒙皮部11、外蒙皮部12和位于两者之间的推力负荷吸收芯层13,或是位于两者之间的推力负荷吸收泡沫芯层。在每个实例中,内蒙皮部11和外蒙皮部12可以包括玻璃纤维或碳基材料,特别地,可以是复合纤维塑料。在每个实例中,内蒙皮部11和外蒙皮部12延伸遍及蒙皮外壳B。根据其位置和方向,“内蒙皮部11”是指位于蒙皮外壳B内部的蒙皮部,因此其面向被蒙皮外壳B覆盖的结构件1或流动体的内部或内部空间。在将结构件1应用到流动体中时,“外蒙皮部12”面向流动,在预期使用中,在流动体上产生该流动。
图1b示出沿图1a中线V2-V2的剖面,同时示出流动体1的一部分,其包括两个互相隔开的蒙皮外壳B,其中第一蒙皮外壳B1和第二蒙皮外壳B2沿着彼此相互延伸,并在相互隔开。它们的外表面形成了流动体1的流动表面。例如,流动体1可以是垂直尾翼的一部分、或者是方向舵、或者是机翼的一部分、或者是控制襟翼的一部分。在流动体1作为垂直尾翼或方向舵的设计中,蒙皮外壳B1、B2的外部最好设计成相互轴向对称的。在流动体1作为机翼或控制襟翼的设计中,蒙皮外壳B1、B2的外部可以设计成相互轴对称的或者相互不对称的。特别的,在将流动体1用在飞行器上,飞行器在预期使用中假定产生主流动的流动方向U,例如第一蒙皮外壳B1的外部形成吸力面,第二蒙皮外壳B2的外部形成流动体的压力面。
图1b仅示出一部分流动体1,当从宽度方向或弦向B-S看时,该部分由边缘侧或边缘端部件R1、R2所界定,而边缘侧或边缘端部件R1、R2由在纵向L-S上延伸的支撑元件5或6构成。肋或肋装置R以这样一种方式安装在支撑元件5、6上,即它们在支撑元件5和6之间延伸,并相互隔开。肋或肋装置R用作蒙皮外壳元件B1或B2的刚度加强元件。在它们位于结构件1宽度方向B-S的端部,蒙皮外壳元件B1或B2设计成边缘区域60,例如,其在某些部分不包括由泡沫构成的芯层13,该蒙皮外壳元件B1或B2参照图11和12描述。当在结构件1的宽度方向B-S看时,在蒙皮外壳元件B1或B2上,一个跟着一个,可以设置一个或者几个蒙皮外壳元件B1或B2,特别的,其中在每个实例中,两个蒙皮外壳元件B1或B2固定至支撑元件5、6。可选择的,在相对于厚度方向D-S的各侧或一侧上的蒙皮外壳元件B1、B2由超过两个的支撑元件5、6所保持。在这种设置中,流动体1包括超过两个的支撑元件5、6,它们在宽度方向B-S上相互分开延伸,每个蒙皮外壳元件B1或B2在两个支撑元件5、6之间延伸并覆盖至少一个另一支撑元件,这两个支撑元件5、6就宽度方向而言是外部支撑元件。
在每个实例中,内蒙皮部11和外蒙皮部12可以由玻璃纤维或碳基材料制成,特别的,可以是复合纤维塑料。内蒙皮部11和外蒙皮部12都遍及蒙皮外壳B延伸。一般来说,在本发明或本发明的不同方面中,推力负荷吸收芯层13可以设计成实心芯或者是泡沫芯。在芯层是实心芯的实施例中,芯层可以包括塑料,特别的,可以包括聚乙烯和/或聚丁烯。作为一种替代或补充,芯层可以包括丙烯酸玻璃。在芯层是泡沫芯的实施例中,芯层可以包括PVC泡沫或泡沫状的丙烯酸玻璃。根据本发明,为了改变芯层中的剪应力,在蒙皮外壳B中一体形成了几个加强元件和/或加强装置10,在每个实例中,在芯层的厚度方向,加强装置10至少在推力负荷吸收芯层伸出85%,以改善蒙皮外壳B的抗裂力(图1a中未示出)。
一般来说,在本发明或本发明的不同方面中,推力负荷吸收芯层13可以设计成实心芯或者是泡沫芯。在芯层是实心芯的实施例中,芯层可以包括塑料,特别的,可以包括聚乙烯和/或聚丁烯。作为一种替代或补充,芯层可以包括丙烯酸玻璃。在芯层是泡沫芯的实施例中,芯层可以包括PVC泡沫或泡沫状的丙烯酸玻璃。
特别的,支撑结构T可以包括(图1a和图1b):至少两个支撑元件或支撑型材5,6和/或至少一个肋装置R,每个支撑元件或支撑型材沿着结构件1的纵向L-S在另一个的旁边延伸,并在结构件1的弦向或横向B-S上隔开,肋装置R延伸在所述支撑元件之间并横跨所述支撑元件,同时肋装置R沿着它们的纵向L-R联接至蒙皮外壳B,以将蒙皮外壳B二维地支撑在支撑结构T上。肋装置R的加强肋的宽度在结构件1的弦向T-S上延伸。在结构件1的纵向L-S上,在每个实例中,支撑元件5、6可以联接至端部E1或E2。特别的,支撑元件5、6可以是纵向刚度元件或纵向部件或翼梁。例如,如果流动体是飞行器部件,那么支撑元件5、6可以是机身、机翼、垂直尾翼、控制襟翼或者水平尾翼的纵向部件或翼梁。支撑结构T的每个肋装置R或几个肋装置R中的至少一个肋装置R包括:沿肋纵向L-R二维地联接至蒙皮外壳的凸缘组件22,以及在所述凸缘组件22的横向或弦向Q-R,从凸缘组件22或从蒙皮外壳B伸出的肋21。在肋装置R的宽度方向B-R,凸缘组件22延伸到长度L14,肋装置R横跨纵向L-R延伸。肋21和凸缘组件22可以制造成一个零件。特别的,在每个实例中,肋21和凸缘组件22分别地或者一起地制成一个由复合纤维塑料制造的组件。在图1a和1b中,画出了涉及蒙皮外壳的坐标系,由蒙皮外壳的纵向L-B、蒙皮外壳的横向为B-B、以及蒙皮外壳的厚度方向D-B为轴线。
图1a也示出了泡沫芯的中间区域或区域,该区域利用根据本发明提供的加强装置10来加固。
由于为了形成流动体的外部,蒙皮外壳B被固定在支撑结构T上并且因而对产生流动体周围的流动是必要的,所以所述的蒙皮外壳B是结构件1的主负荷承载结构部分。
特别的,根据本发明的主负荷承载蒙皮外壳B可以用于生产这种结构件1。由于为了形成流动体的外部,蒙皮外壳B被固定在支撑结构T上,并且因而对产生流动体周围的流动是必要的,在这个过程中吸收了由空气产生的外力,在预定程度上补偿了物体碰撞蒙皮外壳B时的影响,所述蒙皮外壳B是结构件1的主负荷承载结构元件。在由物体碰撞所述蒙皮外壳B造成的影响的补偿中,根据本发明的蒙皮外壳B确保在碰撞后,所述蒙皮外壳B整体说来仍然是稳定,其整体继续吸收与流量有关的力。
图3a示出了根据本发明的T形肋装置R和蒙皮外壳22的组合的实施例,根据本发明,蒙皮外壳22包括内蒙皮部11、外蒙皮部12,以及位于两者之间的推力负荷吸收芯层13。图3a示出图1a和1b中流动体1的区域S3的剖视图,该区域S3沿图1a和1b中线V3-V3并以两个箭头所示的观察方向形成,根据本发明,该概略的剖视图涉及具有T形肋装置的支撑结构和蒙皮外壳B的组合。根据本发明的示范实施例,就流动体1而言的蒙皮外壳B包括内蒙皮部11、外蒙皮部12,以及位于两者之间的推力负荷吸收芯层13。根据本发明,在芯层13中,肋装置R的横向上可插入加强装置10或肋设置加强型材元件。一般来说,支撑结构T也可以包括支撑装置,即只有一个肋21而没有板形联接件22,或者可以是只包括板形联接件22的支撑装置。根据本发明,在这种装置中,在蒙皮外壳B中沿着蒙皮外壳部插入或一体形成了一个或者几个型材托架或肋装置加强型材元件V0,该蒙皮外壳部横跨肋装置的纵向L-R延伸,该蒙皮外壳部形成了支撑结构T的联接区域14,换句话说,例如,形成了支撑元件5、6和/或蒙皮外壳B上的肋装置R的连接区域14。例如,为了在所述蒙皮外壳B的支撑元件5、6的联接区域或者支撑装置或肋装置R的联接区域加固蒙皮外壳B,型材托架设置成支撑元件加强型材托架或支撑元件加强型材元件或肋装置加强型材托架或支撑元件加强型材元件。当在蒙皮外壳B的厚度方向D-B看时,联接区域14是蒙皮外壳B中这样的区域,它的二维延伸区域覆盖或与由面向蒙皮外壳B的侧面界定的支撑结构T或支撑元件5、6或支撑装置或肋装置R的区域相交,或者是在该区域的界限内,各支撑结构T依靠在蒙皮外壳B上。示出的带有肋装置R的实施例中,支撑结构T面向蒙皮外壳B的侧面,是肋装置R的凸缘组件面向蒙皮外壳B的侧面。型材托架V0使凸缘组件22或内蒙皮部11和外蒙皮部12相互联接,在遭遇外部损伤时稳定蒙皮外壳B。
至少一个型材托架V0或若干型材托架V0可以设计成细长的或板状的加强型材托架。在这种设置中,型材托架V0可以在基准纵向延伸,该基准纵向定位为各支撑结构T的纵向扩展方向。根据图1a支撑元件的纵向扩展因此沿着蒙皮外壳B的边缘区域延伸,该边缘区域靠在蒙皮外壳B的邻近的边缘区域,使得在这个方面,型材托架V0的基准纵向沿着蒙皮外壳B的边缘区域延伸。支撑装置或肋装置R的基准纵向在前述的纵向延伸方向延伸,特别的,沿着支撑装置方向或肋装置的纵向L-R,例如,与支撑装置方向或肋装置的纵向L-R平行,或与之斜交。如果提供几个型材托架V0时,特别的,当在基准纵向看时,在示范实施例中它是肋装置的纵向L-R,几个型材托架V0设置成并排的,并且并排地延伸。
在这种设置中,基准纵向是要用型材托架V0加固的或者是在有负荷的情况下需要稳定的区域扩展的方向。特别的,要被加固或稳定的区域可以是支撑结构T的联接区域,例如是支撑元件5、6或肋装置R的联接区域。特别的,联接区域可以是翼缘组件22和蒙皮外壳B的联接区域。通过提供型材托架V0,芯层13的裂纹形成被阻止或局部地停止,芯层13的裂纹形成是由于芯层13中的主应力,该主应力由作用于该区域的外部负荷造成。通过计算以及大量的实验,证明了根据本发明的这些解决方法的积极效果。
在本文中“肋装置的纵向L-R”是指沿着蒙皮外壳B纵向延伸并沿着肋21纵向延伸的方向。特别的,如果提供几个肋,肋装置的纵向L-R可以沿着这些肋中的一个或者是主肋延伸。“肋装置的横向Q-R”是指垂直于肋装置的纵向L-R并横过蒙皮外壳B的纵向扩展方向所延伸的方向,即宽度方向,换句话说,是肋21的主扩展方向。图3a也示出肋装置的宽度方向B-R,它定向为垂直于肋装置的纵向L-R,并垂直于肋装置的横向Q-R。
在具有联接至蒙皮板的支撑结构T的本发明这个实施例中,联接其至蒙皮外壳的联接元件22可以是二维地联接至内蒙皮部的。作为一种替代或补充,联接元件和蒙皮外壳可以由紧固件联接至内蒙皮部,特别的例如,铆钉,如图4a、4b、4c所示。
在图3a所示的示范实施例中,当在肋的宽度方向B-R看时,几个肋装置加强型材元件V0设置成一个接着另一个,或者当在肋装置的纵向L-R看时,几个肋装置加强剖面元件V0设置成一个在另一个旁边。图3a示出肋装置R的实施例,其中肋装置加强型材元件V0分布遍及凸缘组件22和蒙皮外壳B的整个联接区域。图3a所示,在肋装置R示范实施例的横截面,当在肋装置的纵向L-R看时,总共10个肋装置加强型材元件V0设置成一个位于另一个旁边。在图3a中,当在肋装置的纵向L-R看时,外部的加强型材托架V0由附图标记V1,V3或者V2,V4标出。一般来说,特别的,肋装置型材元件V0分布成在凸缘组件22的整个区域或者凸缘组件22的部分区域均匀地间隔开。
在图3b示出的加强型材托架V0的实施例中,所述加强型材托架(附图标记VA)可以包括两个型材板VA-1,VA-2以及支撑肋VA-3,其中一个型材板与内蒙皮部11联接,另一个型材板与外蒙皮部12联接,支撑肋VA-3联接两个型材板,使得它的型材横截面是双T形的型材横截面。
在图3c示出的加强型材托架V0的实施例中,后者(附图标记VB)可以以这种方式设计,其中加强型材托架的型材横截面是盒形的型材横截面。在这种设置中,加强型材托架VB可以包括两个型材板VB-1,VB-2和两个支撑肋VB-3,VB-4,其中一个型材板与内蒙皮部11联接,另一个型材板与外蒙皮部12联接,支撑肋联接两个型材板使其形成盒形的横截面。
图4a示出图1a和1b中流动体的区域S3的剖视图,其沿着图1a和1b中的线V3-V3并以两个箭头所示的观察视角形成,根据本发明,该概略的剖视图涉及具有T形肋装置的支撑结构和蒙皮外壳B的组合,蒙皮外壳B具有内蒙皮部11,外蒙皮部12,以及位于两者之间的推力负荷吸收芯层13,在这种设置中,用紧固件16将联接元件22和蒙皮外壳B联接至内蒙皮部11。作为示例,用位置线15a和15b示出紧固件16的位置。特别的,当在由纵向L-B和厚度方向D-B定义的平面中看时,在肋21旁边,紧固件16使得联接元件22和外蒙皮部12相互联接,特别的,在每个实例中,紧固件16可以形成在宽度方向B-B延伸的至少一行紧固件16。特别的,这些多行紧固件也可以相互平行的延伸。各行紧固件也可以由整齐的相互分开的紧固件16形成。
特别地,参考根据图4a的实施例示出,在联接区域14的范围内,在内蒙皮部11和外蒙皮部12之间无需设置根据图3a实施例类型的型材托架。可以提供紧固件16的设置,以将联接元件22连接至外蒙皮部12,其设置参考根据图4a的示范实施例。
作为根据本发明使用的紧固件16的示例,图4c示出铆钉,其将联接元件22紧固至外蒙皮部。
特别地,在联接区域,联接元件22所抵靠的内蒙皮部包括比联接区域旁边的内蒙皮部更大的材料厚度。根据本发明的一个实施例,这种在二维方面的增厚是在一定区域内的,该区域从联接区域的边缘轮廓线偏离最大是蒙皮外壳厚度的十倍。这种厚度的增加可以通过在这个二维延伸区域的芯层和/或内蒙皮部的表面设置更多的层来实现,内蒙皮部的表面面向蒙皮外壳的外部。
根据图4a,在蒙皮外壳B和支撑元件5、6和/或蒙皮外壳B上的肋装置R的组合的实施例中,在蒙皮外壳B的联接区域14以及可选择地在联接区域14旁边的宽度方向B-R,设置了加强元件10a,10b,或加强装置10,特别的是根据本发明提供的类型和/或本文中描述的类型。在这种设置中,当在肋装置的宽度方向B-R看时,加强元件10a、10b或加强装置10设置成一行,或在支撑元件的宽度方向和/或在肋装置的纵向L-R或在支撑元件的纵向,并排地设置。在这种情况下,如图4a所示,在每个实例中,成对的加强元件10a、10b也可以以X形配置的方式一体形成在蒙皮外壳B内。一般来说,加强元件在蒙皮外壳B的厚度方向延伸或与该方向斜交,在这种设置中,加强元件可以以这种方式设置在芯层13中,其中它们的端部F1与内蒙皮部11和外蒙皮部12隔开,或它们端部F1中的一个与内蒙皮部11和外蒙皮部12隔开,或加强元件以这种方式设置,即在每个实例中它们使得内蒙皮部11和外蒙皮部12相互联接,换句话说,部分穿透内蒙皮部11和/或外蒙皮部12。在每个实例中,内蒙皮部51和/或外蒙皮部52可以包括多个蒙皮层,和/或至少部分加强装置10、10a、10b、10c、10d;10e、10f以这种方式设置,即它们的端部F1或它们端部F1中的一个伸出内蒙皮部51和/或外蒙皮部52,在每个实例中,至少伸出第一蒙皮层。一般来说,加强元件至少部分伸出推力负荷吸收芯层13。
通过沿着肋装置R设置加强装置10的方法,在肋装置R区域对蒙皮外壳B的损伤(例如推力负荷吸收芯层13中裂纹形式的损伤)可以不转移,或者可以转移到缩小的范围至蒙皮外壳B上在肋装置R旁边延伸的二维延伸区域中。更进一步,相反地,通过沿着肋装置R设置加强装置10,在蒙皮外壳B的二维延伸区域(在肋装置R旁边延伸的区域)中对蒙皮外壳B的损伤(例如推力负荷吸收芯层13中裂纹形式的损伤)可以不转移,或者可以转移到缩小的范围至蒙皮外壳B上位于肋装置R区域中的区域。
根据本发明结构件1的一个示范实施例,在肋装置R的肋装置加强型材元件V0中至少设置一个加强装置10,当在肋装置的纵向L-R看时,肋装置R一个位于一个旁边。根据图3a中示出的示范实施例,当在肋装置的横向Q-R看时,在外部的肋装置加强型材元件V1、V3之间或V2、V4之间,设置了根据本发明的加强装置10。在肋装置的纵向L-R上,这种元件组合可以一个接着一个的多次提供。更进一步,每个实例中,在几个肋装置加强元件之间,换句话说,例如在两个、三个或四个外部的肋装置加强元件之间,在每个实例中,至少设置一个根据本发明的加强装置10。在这种设置中,也可以设置加强装置10和各相关的肋装置加强元件,使得在肋装置的横向Q-R上看时它们相互偏离。在这些示范实施例中,这些元件组合优选地重复出现,在肋装置的纵向L-R上一个位于一个后面,并在蒙皮外壳B中分布,遍及肋装置R的长度。
根据本发明在蒙皮外壳B和肋装置R的组合中,在蒙皮外壳中设置加强元件和/或至少一个加强装置10以替代根据这里描述的一种类型的肋装置加强型材元件V0是可能的。
图3a示意地示出在泡沫芯13中的裂纹形成:物体F1以冲量F碰撞蒙皮外壳B。这在泡沫芯13上导致裂纹,由附图标记F3和F4示出。
在根据本发明提供的蒙皮外壳B的实施例中,一般来说,加强装置10在每个实例中包括至少一个加强元件。在这种设置中,加强元件可以设计成螺柱形加强元件包括,例如,圆形或矩形的横截面形状。
加强装置10在每个实例中包括至少一个加强元件10a、10b、10c、10d、10e、10f。特别的,这种加强元件10a、10b、10c、10d、10e、10f可以设计成细长的和/或板型的零件。特别的,这种加强元件10a、10b、10c、10d、10e、10f可以是销形的。在图2、5a、5b、9、10a、10b中,分别示出的加强元件10a、10b、10c、10d、10e、10f包括附图标记10a、10b、10e或10f。
根据本发明,在图5c中所示,根据蒙皮外壳B,支撑元件5、6和/或蒙皮外壳B上的肋装置R的组合的又一个实施例,在蒙皮外壳B的联接区域14以及可选择地在联接区域14旁边的宽度方向B,设置加强元件10a、10b、10c、10d、10e、10f或加强装置10,特别的,设置根据本发明提供的类型和/或本文中描述的类型的加强元件。特别的,在这种设置中,在联接区域14中没有插入型材元件(图5c)。在这种设置中,加强元件10a、10b、10c、10d、10e、10f或加强装置10可以在肋装置的宽度方向B-R上设置成一行,或者在支撑元件的宽度方向一个在一个旁边设置成一行,和/或在肋装置的纵向L-R或在支撑元件的纵向设置成一行。在这些实例中,如图5c所示,成对的加强元件10a、10b、10c、10d、10e、10f在每个实例中可能以X形配置的方式一体形成在蒙皮外壳B中。
一般来说,加强元件在蒙皮外壳B的厚度方向延伸或与该方向斜交,在这种设置中加强元件可以以这种方式设置在芯层13中,即它们的端部F1与内蒙皮部11和外蒙皮部12隔开,或它们端部F1中的一个与内蒙皮部11和外蒙皮部12隔开,或加强元件以这种方式设置,即在每个实例中它们与内蒙皮部11和外蒙皮部12相互联接,换句话说,部分穿透内蒙皮部11和/或外蒙皮部12。内蒙皮部51和/或外蒙皮部52在每个实例中可以包括多个蒙皮层,和/或至少部分加强装置10、10a、10b、10c、10d;10e、10f以这种方式设置,即它们的端部F1或它们端部F1中的一个伸出内蒙皮部51和/或外蒙皮部52,在每个实例中至少伸出第一蒙皮层。一般来说,加强元件至少部分伸出推力负荷吸收芯层13。
特别的,加强元件可以以这种方式位于蒙皮外壳B中,即在各加强元件的纵向和蒙皮外壳在该位置处的厚度方向之间的角在45度到10度之间。
一般来说,当在基准纵向看时,根据本发明提供的加强装置10可以一个跟着一个设置,在示范实施例中示出的该基准纵向是肋装置的纵向L-R。更进一步,当横跨基准纵向或肋装置的纵向L-R看时,加强元件V也可以一个跟着一个设置。在这种设置中,加强装置10可以设置成多行加强装置10,它们一个在一个旁边延伸。这些加强装置10的行也可以设置成相互啮合或互锁(图10b),它们在基准纵向或肋装置的纵向L-R上重叠,其中加强装置10也可以在基准纵向或肋装置的纵向L-R上相互隔开设置。特别的,几行加强元件可以一行在一行的旁边延伸。
加强装置10或加强元件的基准方向是区域的扩展方向,在有负荷的情况下该区域由多个加强装置10或加强区域加固或稳定。下面,这个区域也指加强区域或中间区域Z。特别的,被加固或稳定的区域,例如,可以在支撑元件的联接区域旁边延伸,或在支撑元件的联接区域内延伸和/或沿着支撑元件(例如是肋装置)的联接区域,或沿着边缘区域延伸,因此被加固或稳定的区域可以是从连接区域或边缘区域至蒙皮外壳B扩展的二维区域的过渡区域,其中在该区域由芯层13中该区域的主应力导致的芯层13中的裂纹形成可以被阻止或者局部地停止。通过计算以及大量的实验,证明了根据本发明的这些解决方法的积极效果。
在图3a所示的将蒙皮外壳B固定至肋装置R的示范实施例中,以及图5a、5b、9、10a和10b所示的加强元件的示范实施例中,前者在每个实例中由点划线示意地示出,其中在剖视图中,用实线标示位于横截面的加强元件,而用点划线标示位于剖面的加强元件,该剖面与这个剖面隔开。
一般来说,加强元件或加强装置可以沿着上述的基准纵向一个接着一个设置,设置成一行或者设置成一行在一行旁边的多行。在图3a示出的示范实施例中,沿着上述的基准纵向,例如肋装置的纵向L-R,加强元件一个接着一个设置。在这种设置中,销形零件可以设置成相互偏离的,当以直线看时一个接着一个,或者在肋装置的纵向L-R,也就是,在横过蒙皮外壳B的纵向扩展方向上,它们相互隔开。
更进一步,在图3a的这个示范实施例中,加强元件10a、10b设置在蒙皮外壳B的两个横向区域Z1、Z2中,加强元件10a、10b在肋装置的纵向L-R延伸,并且沿着蒙皮外壳部14的横向端部横向延伸,以及在蒙皮外壳B的纵向扩展方向延伸,在每个实例中,所述加强元件10a、10b具有横跨肋装置的纵向L-R延伸的宽度。
作为一种替代或补充,加强元件10a、10b插入加强区域,该加强元件10a、10b在芯层13中位于蒙皮外壳部14内并横向沿着蒙皮外壳部14的横向端旁边。在图3a中,这些加强元件由附图标记V3和V4标示。
一般来说,为了影响剪应力并避免芯层13中的裂纹形成,根据本发明蒙皮外壳B的实施例可以包括多个加强元件,它们设置在蒙皮外壳B的至少一个加强区域或中间区域Z,或者根据本发明定义的加强装置10设置在蒙皮外壳B的至少一个加强区域或中间区域Z,该加强装置10在每个实例中包括至少两个加强元件,它们设置在蒙皮外壳B的相邻体积元件V中(图2)。蒙皮外壳B中至少一个中间区域Z是以这样的方式选择其尺寸和位置,即在给定的应用情况下,基于外部载荷,该中间区域Z稳定整个蒙皮外壳B,由于这些载荷,在各中间区域Z中的剪应力增加,由于加强元件的出现,导致在该中间区域Z的内芯层13中不会形成裂纹,或阻止了裂纹的形成。在这种设置中,至少一个中间区域Z的位置和尺寸以及其中设置的加强元件的类型优选地以这种方式选择,即不仅在该中间区域Z中,并且在该中间区域Z外部,在蒙皮外壳B的芯层13形成裂纹的危险达到最小。在这种设置中,至少一个中间区域Z的位置和尺寸取决于其应用情况,换句话说,利用相关的假定外部载荷情况来设计整个结构件和蒙皮外壳B。
根据本发明的一个实施例,加强装置10的加强元件可以设置成组。在这种设置中,特别的,加强装置10的加强元件10a、10b、10c、10d或10e、10f在每个实例中在蒙皮外壳B的几个体积元件V的一个中设置成组(图2),一般来说,其中每组加强元件10a、10b、10c、10d或10e、10f在每个实例中包括虚拟的体积元件V,其在每个实例中包括至少两个加强元件10a、10b、10c、10d或10e、10f的组合。因此在每个实例中,在蒙皮外壳B的相邻体积元件V中设置了成组的加强元件。前述的成组的加强元件10a、10b、10c、10d或10e、10f在每个实例中,在蒙皮外壳B中具有类似的位置或方向,并且在偏离最大不超过30度的每个实例中,相对于蒙皮外壳B的厚度方向D-B它们具有相同的方向。特别的,更进一步,相对于蒙皮外壳B另一坐标方向L-B、B-B,成组的加强元件的定向是轮转的。
一组轮转定向的四个加强元件10a、10b、10c、10d的一个示例示于图2中。图2以具有边线K的长方体的方式示出这种虚拟体积元件V的示范实施例。供参考,图2也示出中间区域Z的纵向L-Z,以及具有坐标轴L-B、Q-B和D-B的蒙皮外壳的坐标系。特别的,在中间区域Z的纵向L-Z上,加强装置10一个跟着一个设置。在根据图2的示范实施例中,示出的加强装置10包括四个加强元件10a、10b、10c、10d的组合,在偏离最大不超过10度的每个实例中,前述加强元件就蒙皮外壳B的厚度方向D-B而言具有相同的方位,并且其中依据蒙皮外壳B坐标方向L-B、B-B的加强元件的定向是轮转的。
在这种设置中,一般来说,根据本发明的加强装置10或多个加强装置10位于假想线上,该假想线沿着基准线,也就是与基准线或肋装置的纵向L-R平行或具有一定角度的方向延伸,和/或相互偏离,当横跨肋的纵向L-R看时。
在特殊情况下,一组加强元件可以包括两个加强元件10e、10f,当从上述基准纵向看时,它们相互之间以大致X形的方式设置。在蒙皮外壳B的这个实施例中,至少部分加强装置10包括加强元件10a、10b、10c、10d;10e、10f,这些加强元件是成对的,当在蒙皮外壳B的纵向扩展方向看时,它们包括X形的定向。在这样一组X形加强元件中,两个加强元件可以设置成在相互隔开或相互抵靠或以十字形结构插入蒙皮外壳B。例如,几对加强装置10相互之间以这种方式定向,即从肋装置的纵向L-R看时,在每个实例中,这些加强装置对中的一对形成X型配置装置,每对加强装置位于两个侧面Z1、Z2中的一个。
加强装置10可以用不同的方法设计、构建。根据本发明的示范实施例,加强装置10包括销形加强元件10e、10f的多个组合,当从肋装置的纵向L-R看时,它们一个位于一个后面,其中每对加强元件10e、10f设置在根据本发明的体积元件V中。插入蒙皮外壳B或一个区域中的部分或全部加强元件可以是销形设计。更进一步,在加强元件端部的一端或者两端,加强元件在每个实例中包括脚状的加宽部或钩,其被用于在蒙皮外壳B内定位和/或空间粘贴或锚固。加强元件的这种设计带来了有益效果,其中当承受外部动力损伤时,各加强元件仍然固定在蒙皮外壳B中。
作为这种设计的替代,加强装置可以包括板状加强元件的多个组合(图中未示出),板状加强元件在每个实例中在内蒙皮部11和外蒙皮部12之间的第一纵向扩展区延伸,并穿过位于内外蒙皮部11、12之间的推力负荷吸收芯层13。在它们的纵向,板状加强元件对齐成垂直于第一纵向扩展区,这些板状加强元件在肋装置的纵向L-R延伸。
特别的,在这种设置中,前述各成对加强元件中销形或板状的加强元件10e、10f可以相互抵靠。此外,特别的,前述各成对加强元件中销形或板状加强元件10e、10f可以在肋装置的纵向L-R上相互隔开。根据一个示范实施例,在这种设置中,在每个实例中,一对前述加强元件的销形或板状加强元件10e、10f之间的距离在各位置最大是蒙皮外壳B的厚度的1.5倍。
在加强装置设计成板状加强元件时,当从肋装置的纵向L-R看时,两个或者几个加强元件在每个实例中也可以设置成互相啮合或互锁。
在根据本发明的加强装置10的实施例中,加强装置10或多个加强装置10也可以延伸贯穿内蒙皮部11和外蒙皮部12,或在每个实例中由端部固定在所述的内蒙皮部11和外蒙皮部12。作为一种替代或补充,通过它们面向蒙皮部的各端部,加强装置10或多个加强装置10可以抵靠在内蒙皮部11和外蒙皮部12上,或者在每个实例中离所述内外蒙皮部11、12一定距离。
一般来说,至少部分加强装置10;10a、10b、10c、10d;10e、10f以这种方式设置在蒙皮外壳B中,即如图5a、5b、7、8、9、10a、10b和11所示,在每个实例中它们的端部F1至少部分伸出内蒙皮部11和/或外蒙皮部12。内蒙皮部11或51(图11)和/或外蒙皮部12或52(图11)在每个实例中可以包括多个蒙皮层(图中未示出)。特别的,在这种设置中,至少部分加强装置10a、10b、10c、10d是以这种方式设置在蒙皮外壳B中的,即在每个实例中它们的端部F1至少部分伸出内蒙皮部11或51和/或外蒙皮部12或52。
根据本发明,一般来说,加强元件包括金属材料和/或非金属材料,尤其是,纤维复合塑料材料。碳、玻璃纤维、石英、凯夫拉而纤维和/或陶瓷可以用作非金属材料。
根据本发明结构件的又一实施例,通过几个推力负荷吸收芯层部33a联接的方式,该推力负荷吸收芯层部33a在推力负荷吸收芯层33或泡沫层的纵向扩展一个设置在一个旁边,推力负荷吸收芯层13包括至少一个芯层加强区37,优选地包括多个芯层加强区37(图6a)。每个芯层加强区37在芯层的纵向L-V延伸(图6b),横跨并穿透推力负荷吸收芯层13的纵向扩展,在这个过程中,每个芯层加强区37在内蒙皮部11和外蒙皮部12之间延伸。图6a和6b示出根据本发明结构件的示范实施例,其中点划线示出单个推力负荷吸收芯层部33a的边缘线或芯层加强区37的路线。在根据图6a和6b的结构件的实施例中,芯层加强区37的路线以这样的方式提供,即形成矩形的推力负荷吸收芯层部33,或相反地,芯层包括由芯层加强区37相互联接的芯层部33a。特别的,在这种设置中,芯层加强区37与内蒙皮部11和外蒙皮部12相联接,使得芯层加强区37与内蒙皮部11和外蒙皮部12相联接。
根据蒙皮外壳B的一个实施例,芯层加强区37的厚度17a介于蒙皮外壳在该位置处的宽度的0.1倍至2.0倍之间,其中厚度的测量垂直于蒙皮外壳的纵向扩展。
通过将加强装置10插入芯层加强区37,可以更有效地防止或停止对蒙皮外壳B的损伤从芯层加强区37的一侧传递至芯层加强区37的另一侧,特别的,该损伤以在推力负荷吸收芯层的裂纹的形式。
加强区包括提供至少是推力负荷吸收芯层13刚度的两倍的材料。在这种设置中,特别的,芯层加强区37可以包括树脂。
根据本发明,在具有肋装置R的蒙皮外壳B的实施例中,根据本发明一个实施例设计并沿着肋装置的纵向L-R一个位于一个之后的几个加强元件10,在每个实例中至少伸出一个芯层加强区37。特别的,芯层加强区37可以沿着肋装置的纵向L-R,沿着肋装置R的一个区域或沿着肋装置R的整个长度,在它的纵向延伸。在这种设置中,芯层加强区37可以与肋装置的纵向L-R平行或具有一定角度地延伸。特别的,至少在沿肋装置纵向L-R延伸的两个横向区域Z1、Z2中的一个中,提供至少一个具有加强装置设置其上的芯层加强区37。
根据本发明的实施例的多个加强装置10可以设置在这个加强区37上。图7示出示范实施例,其中装置或以X形方式配置的成对加强元件10或10e、10f伸出芯层加强区37,其中在每个实例中加强元件10e、10f的中心部位于芯层加强区17中。在图7中,以X形方式配置的两个所述加强元件由附图标记10e和10f标示。特别的,多个以X形方式配置的加强元件10在作为基准纵向的芯层加强区37的纵向一个接一个设置,即一个跟着一个或相互依靠和/或在空间上相互分开。
根据本发明,作为一种替代或补充,沿着肋装置的纵向L-R,并沿着芯层加强区域37的纵向,以X形方式配置的10-1、10-2一个接着一个设置,其中在芯层加强区域37的两侧,以X形方式配置的10-1、10-2设置成一个位于一个后面。图8示出示范实施例,其中在相同的位置上,在芯层加强区域17的纵向,并在该方向的反向,每个实例中设置了以X形方式配置的加强元件10或一对10-1、10-2加强元件10。特别的,在这里指定的加强元件的以X形方式配置的装置在各基准纵向上相互隔开,使得在图7、图8和图9、10a和10b中,分别示出的成对加强装置中的一个加强装置包括虚线,用以表明这个加强装置位于各绘画平面的后面。在图8中,两个以X形方式配置的所述加强元件用附图标记10e和10f标示。在图8的图示中,芯层加强区域37的纵向从图8的观察者向绘画面垂直地延伸,第一X形配置10-1位于左手侧,第二X形配置10-2位于芯层加强区域37的右手侧。在示出的示范实施例中,加强元件的端部伸出芯层加强区37的某一区域,在每个实例中该端部位于芯层加强区域37。可选择的,以X形方式配置的加强元件也可以位于加强区域的旁边,也就是位于距加强区域一定距离的位置。在示范实施例中,面向芯层加强区域37的外端部位于最大距离是蒙皮外壳B在该位置处的单个厚度的位置。在不同的示范实施例中,当从芯层加强区域37的纵向看时,以X形方式配置的10-1、10-2可选择的位于芯层加强区域37的一侧,以及相反的另一侧。
特别的,在以X形方式配置的两个加强元件中,在每个实例中,特别的,两个加强元件10、10f相互依靠或者两个加强元件10e、10f在它们各自的中间部分相互联接。因此,例如,加强元件10e、10f中的一个可以包括接收装置,例如孔,利用该接收装置可以容纳另一加强元件。在这种设置中,特别的,两个加强元件10e、10f可以以这种方式联接,即它们非旋转地相互联接以吸收在推力负荷吸收芯层13产生的剪力和/或阻止或防止在推力负荷吸收芯层产生的裂纹。参考图7和8描述的本发明的示范实施例导致对推力负荷吸收芯层13的任何损伤,如果这种损伤产生在芯层加强区域37的第一侧,该损伤不会通过芯层加强区域37转移至位于第一侧反面的第二侧。
一般来说,为本发明的不同方面配置和/或设计加强装置可以是相同的。一般来说,至少部分加强装置10;10a、10b、10c、10d;10e、10f以这种方式设置在芯层的端部区域56,即它们的端部F1在每个实例中至少部分地伸出内蒙皮部11和/或外蒙皮部12,如图5a、5b、7、8、9、10a、10b和11所示。内蒙皮部11或51(图6a至10b)和/或外蒙皮部12或52(图6a至10b)在每个实例中包括多层蒙皮层(图中未示出)。特别的,在这种设置中,至少部分加强装置10a、10b、10c、10d以这种方式设置在蒙皮外壳B中,即它们的端部F1在每个实例中至少部分地伸出内蒙皮部11或51和/或外蒙皮部12或52。
作为一种替代或补充,几个加强元件10;10a、10b、10c、10d;10e、10f在每个实例中至少部分地伸出加强区域37。特别的,在这种装置中,在每个实例中加强元件的一个端部F2伸出加强区域37或者插入所述的加强区域37(图4a、5a-5c和8)。
如图9、10a和10b所示,无论蒙皮外壳B具有或不具有加强区域37,沿基准纵向设置多个加强装置,其中每个加强装置可以由一组加强元件10a、10b构成,特别的,该加强元件包括以X形的配置。在这种设置中,以X形方式配置的多对加强元件可以在基准纵向一个跟着一个设置(图9)。如图10a和10b所示,也可以设置多行这种加强装置10,当横跨基准纵向看时,其中加强装置的行是一个设置在一个旁边的。图10b示出这些一个设置在一个旁边的行,加强装置10-1、10-2可以以这种方式设置,即当从基准纵向看时,它们的端部集中在加强元件的纵向扩展并相互重叠。
根据本发明的一个方面提供了具有结构件的流动体,该结构件根据一个描述的实施例。根据本发明,结构件是主负荷承载结构部件,因此蒙皮外壳和肋装置是主负荷承载结构件。
本发明的又一方面涉及蒙皮外壳B的区域,该区域在肋装置R之间二维地延伸,下面参考图6a和6b中的示范实施例进行描述。相应地,提供了流动体的结构件1和联接各蒙皮外壳B的支撑结构T,其中流动体具有至少一个蒙皮外壳B以形成在结构件1外部的流表面,其中蒙皮外壳B-如上所述参考图1a至5c描述-构建成夹层,包括内蒙皮部31、外蒙皮部32和位于两者之间的推力负荷吸收芯层33或泡沫层,所述层使内蒙皮部31和外蒙皮部32二维地相互联接(图7、8)。在这种设置中,位于内蒙皮部31和外蒙皮部32之间并在支撑元件T和肋装置R之间延伸的推力负荷吸收芯层33,包括多个推力负荷吸收芯层部33a,其在推力负荷吸收芯层33或泡沫层的纵向一个设置在一个的旁边。通过芯层加强区域37,推力负荷吸收芯层部33a在接触侧相互联接,该推力负荷吸收芯层部33a在它的纵向L-V上延伸(图6a、6b),横跨推力负荷吸收芯层33并穿过所述的芯层加强区域37。
芯层加强区域37在蒙皮外壳B的纵向扩展延伸,因此芯层部33a可以以不同的方法提供。对应于在蒙皮外壳B纵向扩展的芯层加强区域37路线,在根据图6a的实施例中,芯层部33a以象棋盘的方式设置,在根据图6b的实施例中,当与象棋盘设置方式相比时,芯层部33a在纵向设置成相互偏离的。一般来说,芯层加强区域37以这种方式延伸,当在蒙皮外壳B的纵向扩展看时,它们伸入以长方体形状提供的芯层部33a的横向边缘或拐角。
在这种设置中,芯层加强区域37可以在内蒙皮部31和外蒙皮部32之间延伸。特别的,在这种设置中,芯层加强区域37联接至内蒙皮部31和外蒙皮部32,使得芯层加强区域37联接至内蒙皮部31和外蒙皮部32。特别的,芯层加强区37包括可以提供至少是芯层加强区域37刚度的两倍的材料。根据蒙皮外壳B的一个实施例,芯层加强区37的厚度17a介于蒙皮外壳B在该位置的宽度的0.1倍至2.0倍之间,其中厚度的测量垂直于蒙皮外壳的纵向扩展。
特别的,芯层加强区域37可以包括树脂。图6a-6b示出根据本发明结构件的示范实施例,其中虚线表明单个推力负荷吸收芯层部33a的边缘线或芯层加强区域37的路线。
在本文中,特别的,支撑结构T包括至少两个支撑元件5、6(图6a-6b中未示出)和至少一个肋装置R,该支撑元件在每个实例中沿结构件1的纵向L-S延伸,该肋装置R联接至蒙皮外壳B以在支撑结构T上二维地支撑蒙皮外壳B(图1a、1b)。
特别的,肋装置R就其横截面而言是T形的。根据本发明肋装置R的示范实施例示于图2中,包括肋21和跟随所述肋21的凸缘组件22,该凸缘元件22联接至蒙皮外壳B的表面区域,并依附于所述表面区域。凸缘组件22的长度在肋装置的纵向L-R延伸,凸缘组件22的宽度在肋装置的横向Q-R延伸,其中肋21在肋装置的宽度方向B-R,从凸缘组件22伸出,该宽度方向是垂直于肋装置的纵向L-R并垂直于肋装置的横向Q-R定向的(图3a)。
特别的,可以根据参照图1a和2所描述的示范实施例来设计支撑元件5、6。在根据图6a-6b的结构件的实施例中,以这种方式提供芯层加强区域37的路线使得形成矩形的推力负荷吸收芯层部33a。特别的,在这种设置中提供了多个芯层加强区域37-1、37-2、37-3,它们沿着肋装置的纵向L-R延伸。特别的,在这种设置中,依据“沿着”的含义,在肋装置纵向L-R延伸的芯层加强区域37-1、37-2、37-3的方向之间,相对于肋装置的局部纵向L-R或肋装置R的纵向方向产生了最大不超过30度的局部角度偏离。芯层加强区域37可以是弯曲的或是直的。在图6a-6b中示出了芯层的推力负荷吸收纵向L-V,作为示例,其仅涉及一个芯层加强区域37。更进一步,提供了横过芯层加强区域37-1、37-2、37-3延伸的芯层加强区域37-4,该芯层加强区域37-1、37-2、37-3在肋装置的纵向L-R延伸。因此,特别的,为了形成蒙皮外壳B,推力负荷吸收芯层部33a
根据本发明结构件的一个示范实施例,在推力负荷吸收芯层33,沿着蒙皮外壳B的多个芯层加强区域37的围绕区域Z,一体形成了根据本发明的加强装置(例如,在图7中,这种围绕区域或中间区域包括附图标记Z)。在这种设置中,在加强区域芯层的纵向L-V或者沿着中间区域Z的纵向,加强元件和/或加强装置10一个设置在一个之后。在这种设置中,在蒙皮外壳B中,例如其在每个实例中在两个肋装置R之间延伸,沿着芯层加强区域37并在芯层加强区域37的两侧,加强装置10一体形成在蒙皮外壳B的推力负荷吸收芯层33中。一般来说,加强装置10的围绕区域Z在芯层加强区域37的两侧可以沿着它的纵向扩展延伸,并在芯层加强区域37的各个位置延伸至最大是蒙皮外壳B厚度的两倍的距离。
加强装置10和芯层加强区域33可以一体形成在蒙皮外壳B中,参照图2和图3a如上所述,因此相同的附图标记用于具有相似功能的元件。在图7和8中,示出了沿着芯层加强区域37,一个设置在一个旁边的加强装置10的两个实施例。示于图7和图8中的加强装置10以及它们设置的实施例的实施类似于图2或图3a中示出的加强装置10以及它们的设置。加强装置10或加强元件的设计或配置可以参考图3a-3c和图4a-4c实施例所述的方式提供。
在本文中,特别的,根据本发明,按照本发明一实施例构建的多个加强元件10,它们沿着加强区域的纵向L-V一个位于一个旁边,在每个实例中它们伸出芯层加强区域37。图8示出示范实施例,其中以X形方式配置的装置或一对加强元件10e、10f伸出芯层加强区域37,其中在每个实例中加强元件10的中间部位位于芯层加强区域37内。作为一种替代或补充,当在芯层的加强区域纵向L-V看时,加强元件10也可以位于芯层加强区域37的旁边。在图7和8中,两个以X形方式配置的所述加强元件由附图标记10e和10f标示。特别的,在芯层加强区域17的纵向,多个以X形方式配置的加强元件10一个跟着一个设置,并且相互跟随或者相互隔开。
作为上述的一种替代或补充,根据本发明,沿着肋装置的纵向L-R,并沿着芯层加强区域37的纵向,设置了一个跟着一个的以X形方式配置的10-1、10-2,其中,在芯层加强区域37的两侧,设置了一个跟着一个的以X形方式配置的10-1、10-2。图8示出实施例,其中在相同位置,在芯层加强区域37的纵向以及相互相反的方向,在每个实例中设置了加强元件10的以X形方式配置的装置或一对10-1、10-2。在图8中,两个以X形方式配置的所述加强元件由附图标记10e和10f标示。在图8的图示中,芯层加强区域17的纵向L-V从图8中的观察者垂直于图面延伸,具有位于左手侧的第一X形装置10-1,和位于芯层加强区域37右手侧的第二X形装置10-2。在示出的示范实施例中,加强元件的端部伸出芯层加强区域37的某一区域,在每个实例中这些端部位于加强元件的芯层加强区域37。可选择的,以X形方式配置的所述加强元件也可以位于加强区域的旁边,也就是说,与加强区域相距一定的距离。在示范实施例中,面向芯层加强区域37的外端部位于最大距离是蒙皮外壳B在该位置处的厚度的位置。在这些不同的示范实施例中,以X形方式配置的10-1、10-2可选择的位于芯层加强区域37的一侧和相反的另一侧,当在芯层加强区域37的纵向看时。
参照图7至图10b描述的示范实施例导致对推力负荷吸收芯层33的任何损伤,如果这种损伤产生在芯层加强区域37的第一侧,该损伤不会通过芯层加强区域37转移至位于第一侧反面的第二侧。
本发明的另一方面涉及结构件1的主负荷承载蒙皮外壳B,该蒙皮外壳B在它的二维延伸内部区域50中,以如上参考图1a至5c和图7所述的方式构建成夹层组件。下面参考图9和10a-10b描述本发明的这个方面,在蒙皮外壳B的内部区域50示出:构建成夹层组件的蒙皮外壳B,具有内蒙皮部51、外蒙皮部52和位于两者之间的推力负荷吸收芯层53,其二维地联接内蒙皮部51和外蒙皮部52。这种结构件的特性如上所述。在图9和10的图示中,示出的实施例的某些构成部件和零件包括附图标记,根据特定的功能或特性,这些附图标记与之前图示中使用的附图标记相同。
具有外边缘部60的蒙皮外壳B设计成固定在支撑元件上,该外边缘部60具有外边缘61,该外边缘61包括:不包含芯层的联接区域63,该联接区域63沿着外边缘61延伸,并具有内蒙皮部51、外蒙皮部52和位于两者之间的单块中间层65。在外边缘部60内设有过渡区域62,当从内部区域50看时,推力负荷吸收芯层63在该过渡区域62终止,也就是说,推力负荷吸收芯层53的外边缘55位于该过渡区域62或延伸至该过渡区域62。图8和图9的对比示出,边缘61或边缘55沿着结构件1的纵向L-S延伸,联接区域63从内部区域50向结构件1的宽度方向B-S延伸。在过渡区域62中设有区域66,在该区域66中,在外边缘61的方向上,单块中间层的厚度逐渐减少以减小蒙皮外壳的横截面厚度。
根据本发明,沿着蒙皮外壳B的外边缘部60,加强装置10一体形成在芯层的端部区域56,并伸出推力负荷吸收芯层53。
参考图4a、5a-5c或7、8设计所述加强装置。特别的,在这种设置中使用以X形方式配置的加强元件10e、10f。在图9中,在结构件1的宽度方向B-S上设置有一个跟着一个的两个以X形方式配置的10-1和10-2。一般来说,当在结构件1的宽度方向B-S看时,至少设置一个加强元件10,特别的,至少设置一个以X形方式配置的加强元件10。优选地,在结构件1的纵向L-S,换句话说,沿着推力负荷吸收芯层33的边缘55,设置有多个加强装置10或10-1和/或10-2。
作为上述的一种替代或补充,根据本发明,沿着肋装置的纵向L-R,并沿着芯层加强区域17的纵向,设置了一个跟着一个的以X形方式配置的10-1、10-2,其中,在芯层加强区域17的两侧,设置了一个跟着一个的以X形方式配置的10-1、10-2。图5a-5c示出实施例,其中在相同位置,在芯层加强区域17的纵向以及相互相反的方向,在每个实例中设置了加强元件10的以X形方式配置的装置或一对10-1、10-2。在图10a中,两个以X形方式配置的所述加强元件由附图标记10e和10f标示。在图9的图示中,芯层加强区域17的纵向L-V从图9中的观察者垂直于图面延伸,具有位于左手侧的第一X形装置10-1,和位于芯层加强区域17右手侧的第二X形装置10-2。在示出的示范实施例中,加强元件的端部伸出芯层加强区域17的某一区域,在每个实例中这些端部位于加强元件的芯层加强区域17。可选择的,以X形方式配置的所述加强元件也可以位于加强区域的旁边,也就是说,与加强区域相距一定的距离。在示范实施例中,面向芯层加强区域17的外端部位于最大距离是蒙皮外壳B在该位置处的厚度的位置。在这些不同的示范实施例中,以X形方式配置的10-1、10-2可选择的位于芯层加强区域17的一侧和相反的另一侧,当在芯层加强区域37的纵向看时。
特别的,每个实例中,在以X形方式配置的两个加强元件中,两个加强元件10e、10f相互抵靠,或两个加强元件10e、10f在它们各自的中间部分相互联接。因此,例如,加强元件10e、10f中的一个包括接收装置,例如孔,通过该接收装置可以容纳另一加强元件。在这种设置中,特别的,两个加强元件10e、10f可以以这种方式联接,即它们非旋转地相互联接以吸收在推力负荷吸收芯层产生的剪应力。
参照图3a、4a和3c描述的示范实施例导致对推力负荷吸收芯层13的任何损伤,如果这种损伤产生在芯层加强区域17的第一侧,该损伤不会通过芯层加强区域17转移至位于第一侧反面的第二侧。
特别的,根据本发明这个方面的蒙皮外壳B由支撑结构T接收,并如图1a、1b和2或图5a、5b、5c所述固定在所述支撑结构T上。特别的,在本发明的这个方面,参考图1a、1b如上所述,蒙皮外壳B在支撑元件5、6和肋装置R之间延伸。可选择地,作为一种替代或者补充,推力负荷吸收芯层53包括多个推力负荷吸收芯层部(图9或10a、b中未示出),它们在推力负荷吸收芯层53的纵向扩展一个设置在一个旁边,如图3a至8所述。在这种设置中,参照图6a和6b所述,在每个实例中,推力负荷吸收芯层部通过芯层加强区域37在接触侧相互联接,该推力负荷吸收芯层部在加强区域的纵向L-V延伸,横过推力负荷吸收芯层33或63并穿过所述芯层加强区域37。
根据本发明,更进一步,当从内部区域60看时,在不包括芯层的推力负荷吸收联接区域63的前面设有中间区域62,其中推力负荷吸收芯层53的厚度在边缘55的方向上连续减小,而至少在推力负荷吸收芯层53面向外蒙皮部52的一侧和外蒙皮部52之间,或在推力负荷吸收芯层53面向内蒙皮部51的一侧和内蒙皮部51之间形成单块中间层65的楔形部。特别的,在这个示范实施例中,沿着蒙皮外壳B的外部边缘部分30,在芯层的端部区域56中一体形成有根据示范实施例中描述的加强装置10;10e、10f,其中加强装置10;10e、10f伸出推力负荷吸收芯层,并部分地伸出单块中间层65的两个楔形部。
加强装置的芯层的端部区域56从芯层端部的边缘延伸至最大距离是蒙皮外壳在芯层端部边缘处的厚度的四倍的位置。
一般来说,加强元件和/或加强装置的配置和/或设计在本发明的不同方面可以是相同的。
Claims (21)
1.具有至少一个主负荷承载蒙皮外壳(B)和用于固定该蒙皮外壳的支撑结构(T)的结构件(1),
其中所述蒙皮外壳(B)形成夹层,所述夹层由内蒙皮部(11)、外蒙皮部(12)以及位于两者之间并以层叠方式联接所述内蒙皮部(11)和外蒙皮部(12)的芯层构成,
其特征在于:
所述支撑结构(T)包括板状联接件,所述板状联接件在所述蒙皮外壳(B)之间并横跨所述蒙皮外壳(B)延伸,并沿基准纵向(L-R)与所述蒙皮外壳(B)联接,其中板状联接件设置在所述支撑结构(T)的外部以支撑所述蒙皮外壳(B),并联接至所述内蒙皮部(11)以临近所述内蒙皮部(11),
在蒙皮外壳(B)中设置至少一个型材托架(V0;V1、V2、V3、V4),其沿基准纵向(L-R)延伸以在所述板状联接件的联接区域(14)中形成加强部,其中所述至少一个型材托架(V0;V1、V2、V3、V4)联接至所述内蒙皮部(11)和所述外蒙皮部(12),以在蒙皮外壳发生损坏的情况下稳定蒙皮外壳(B),因此从外部相互支撑了所述内蒙皮部(11)和所述外蒙皮部(12),
沿着所述基准纵向(L-R),在所述板状联接件的联接区域(14)中一体形成有多个加强元件(10;10a、10b、10c、10d;10e、10f),
所述加强元件(10;10a、10b、10c、10d;10e、10f)一体形成在沿着所述基准纵向(L-R)并沿着所述联接区域(14)的横向端部的中间区域,用于设置所述加强元件(10;10a、10b、10c、10d;10e、10f)的所述中间区域在从所述芯层端部边缘至最大距离是蒙皮外壳(B)厚度的十倍的区域内延伸,
至少部分所述加强元件(10a、10b、10c、10d;10e、10f)是销形设计的或者是针状设计的。
2.根据权利要求1所述的结构件(1),其特征在于:至少一些加强元件(10;10a、10b、10c、10d;10e、10f)设置在所述芯层,使得它们的端部至少部分地穿入至少所述内蒙皮部(11)和/或所述外蒙皮部(12)。
3.根据权利要求2所述的结构件(1),其特征在于:所述内蒙皮部(11)和所述外蒙皮部(12)分别包括多层,并且至少部分加强元件穿透至少第一层。
4.根据权利要求1或2所述的结构件(1),其特征在于:所述支撑结构(T)包括至少一个肋装置(R),该肋装置在所述蒙皮外壳之间并横跨所述蒙皮外壳延伸,并沿所述基准纵向(L-R)与所述蒙皮外壳(B)联接以层叠方式将所述蒙皮外壳(B)支撑在所述支撑结构(T)上,其中所述支撑结构(T)包括:所述板状联接件和肋(21),所述板状联接件在所述基准纵向(L-R)延伸并形成为与蒙皮外壳的内蒙皮部(11)的联接区域(14)相联接的凸缘组件,所述肋(21)形成在所述凸缘组件上并在所述基准纵向(L-R)从蒙皮外壳(B)中突出。
5.根据权利要求1或2所述的结构件(1),其特征在于:将自身联接到所述蒙皮外壳(B)的所述板状联接件通过粘结剂以层叠方式与所述内蒙皮部粘结,或通过紧固件联接至所述内蒙皮部。
6.根据权利要求5所述的结构件(1),其特征在于:所述紧固件为铆钉。
7.根据权利要求1或2所述的结构件(1),其特征在于:多个加强元件(10;10a、10b、10c、10d;10e、10f)并排地设置在横跨所述基准纵向(L-R)的区域内,并且所述多个加强元件(10;10a、10b、10c、10d;10e、10f)沿着所述型材托架并沿着所述基准纵向(L-R)设置。
8.根据权利要求1或2所述的结构件(1),其特征在于:所述型材托架为加强型材托架(V0),所述加强型材托架(V0)由两个型材板和支撑肋构成,其中一个型材板与所述内蒙皮部(11)联接,另一个型材板与所述外蒙皮部(12)联接,所述支撑肋联接所述两个型材板,该加强型材托架(V0)的横截面是双T形的横截面。
9.根据权利要求8所述的结构件(1),其特征在于:在界定联接区域(14)的边缘部分中,并排地设置有两个加强型材托架(V0),在这两个加强型材托架之间,加强元件插入在所述芯层中。
10.根据权利要求9所述的结构件(1),其特征在于:插入所述加强元件(10;10a、10b、10c、10d;10e、10f)使得各个所述加强元件(10;10a、10b、10c、10d;10e、10f)的端部至少部分地穿入位于所述内蒙皮部(11)的型材板和位于所述外蒙皮部(12)的型材板,所述型材板是并排设置的加强型材托架(V0)的一部分。
11.根据权利要求1或2所述的结构件(1),其特征在于:所述型材托架为加强型材托架,其由两个型材板和两个支撑肋构成,所述两个型材板中的一个与所述内蒙皮部(11)联接,另一个与所述外蒙皮部(12)联接,其中所述加强型材托架的剖面横截面是盒形剖面横截面。
12.根据权利要求11所述的结构件(1),其特征在于:插入所述加强元件使得各个所述加强元件的端部至少部分地穿透位于所述内蒙皮部(11)的型材板和位于所述外蒙皮部(12)的型材板,所述型材板是同一个加强型材托架(V0)的一部分。
13.根据权利要求1或2所述的结构件(1),其特征在于:所述型材托架为加强型材托架,沿着至少一个加强型材托架(V0),在所述基准纵向(L-R)一体形成多个所述加强元件(10;10a、10b、10c、10d;10e、10f),其在所述芯层的厚度方向穿透所述芯层的至少85%,以改善蒙皮外壳(B)在外部边缘部分的抗裂力。
14.根据权利要求1或2所述的结构件(1),其特征在于:在所述蒙皮外壳(B)中的所述加强元件(10;10a、10b、10c、10d;10e、10f)作为加强装置,设置成多组加强元件,这些组位于所述蒙皮外壳(B)的体积组件(V)中,其中所述体积组件(V)沿着所述基准纵向(L-R)一个跟着一个设置,其中每组体积组件(V)包括至少两个加强元件(10a、10b、10c、10d;10e、10f)的组合件,它们的定向从蒙皮外壳(B)的厚度方向(D-B)偏离最大不超过30度,并且它们围绕体积组件(V)的中心轴线以规则的或不规则的方式设置。
15.根据权利要求14所述的结构件(1),其特征在于:至少部分所述加强装置包括成对的所述加强元件(10;10a、10b、10c、10d;10e、10f),当从所述蒙皮外壳(B)外部边缘部分的纵向扩展方向看时,所述加强装置的成对加强元件包括X形的定向。
16.根据权利要求1或2所述的结构件(1),其特征在于:各加强元件的纵向与蒙皮外壳在所述各加强元件的位置处的厚度方向之间的夹角在45度和10度的范围之间。
17.根据权利要求16所述的结构件(1),其特征在于:所述加强元件的一端包括脚状的加宽部。
18.根据权利要求1或2所述的结构件(1),其特征在于:所述芯层包括加强区域(37),该加强区域(37)沿着所述基准纵向(L-R)在两个中间区域(Z1、Z2)中的一个中间区域延伸,横跨并穿过所述芯层的纵向,其中加强区域包括提供至少两倍于芯层刚度的材料。
19.根据权利要求18所述的结构件(1),其特征在于:所述加强区域(37)包括树脂。
20.根据权利要求18所述的结构件(1),其特征在于:所述多个加强元件的每一个至少部分伸入所述加强区域(37)。
21.具有根据权利要求1所述的结构件(1)的流动体,其中所述结构件的主负荷承载蒙皮外壳(B)是所述流动体的蒙皮。
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