DE102008006834A1 - Verbindungsanordnung zum Verbinden zweier Versteifungselemente unterschiedlichen Querschnittprofils für ein Luft- oder Raumfahrzeug, und ein Schalenbauteil - Google Patents
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Abstract
Bei einer Verbindungsanordnung zum Verbinden zweier Versteifungselemente (1, 2) eines Luft- oder Raumfahrzeugs, wobei die Versteifungselemente (1, 2) unterschiedliche Querschnittsprofile mit jeweils zumindest einem Fußabschnitt (3, 4) und zumindest einem Kammabschnitt (5, 6) aufweisen, ist mindestens ein Fußabschnitt-Verbindungselement (7, 7'), welches an einer Seite an die geometrische Form des Fußabschnitts (3) des ersten Versteifungselementes (1) und an der gegenüberliegenden Seite an die geometrische Form des Fußabschnitts (4) des zweiten Versteifungselementes (2) anpassbar und an diesen jeweils fest verbindbar; und mindestens ein Kammabschnitt-Verbindungselement (8, 8'), welches an einer Seite an die geometrische Form des Kammabschnitts (5) des ersten Versteifungselementes (1) und an der gegenüberliegenden Seite an die geometrische Form des Kammabschnitts (6) des zweiten Versteifungselementes (2) anpassbar und an diesen jeweils fest verbindbar. Ein Schalenbauteil mit zumindest zwei Versteifungselementen (1, 2) unterschiedlichen Profilquerschnitts weist die Verbindungsanordnung auf.
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungsanordnung zum Verbinden zweier Versteifungselemente unterschiedlichen Querschnittprofils für ein Luft- oder Raumfahrzeug, und ein Schalenbauteil.
- Obwohl auf beliebige Schalenbauteile anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik nachfolgend mit Bezug auf Faserverbundbauteile, beispielsweise Kohlefaserkunststoff(CFK)-Bauteile, zum Beispiel Hautschalen eines Flugzeugs, näher erläutert.
- Es ist allgemein bekannt, CFK-Hautschalen mit Versteifungselementen, so genannten CFK-Stringern zu versteifen, um den hohen Belastungen im Luft- oder Raumfahrzeugbereich bei möglichst geringem zusätzlichen Gewicht standzuhalten. Dabei werden im Wesentlichen zwei Arten von Stringern unterschieden: T- und Omega-Stringer.
- T-Stringer weisen einen schmalen Kopfabschnitt und einen breiten Fußabschnitt auf. An dem Fußabschnitt sind sie mit der Hautschale verbunden und weisen den Vorteil einer einfachen Herstellbarkeit auf.
- Omega-Stringer weisen in etwa ein Hutprofil auf, wobei dessen Enden als Fußabschnitt mit der Hautschale verbunden sind.
- Die Verwendung von Faserverbundbauteilen ist im Flugzeugbau weit verbreitet. Sie werden zum Beispiel durch Vakuuminfusi onsverfahren zum Einbringen einer Matrix, beispielsweise eines Epoxidharzes, in Faserhalbzeuge und nachfolgendem Härten hergestellt. Infusionsverfahren können gegenüber anderen bekannten Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen, wie beispielsweise dem Prepreg-Verfahren, kostengünstig sein, weil dies die Verwendung von kostengünstigeren Faserhalbzeugen erlaubt.
- Daher sind bei der Herstellung von Schalenbauteilen für den Flugzeugbau versteifende Stringer verschiedener Profilformen derzeit unabdingbar. Auf Grund der statischen Lastanforderungen und dem Bestreben die Strukturen möglichst leicht, fertigungs- und wartungsgerecht zu konstruieren, kann in gewissen Bereichen die Kupplung von unterschiedlichen Stringerprofilformen nötig sein.
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DE 10 2006 008 455 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anbringen eines Verbindungsmittels an einem Stringer. Eine Verbindung von Stringern unterschiedlichen Profils ist nicht angegeben. - Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungsanordnung für Versteifungselemente bereitzustellen, um die oben genannten Nachteile zu beheben bzw. erheblich zu reduzieren.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Schalenbauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst.
- Demgemäß wird eine Verbindungsanordnung zum Verbinden zweier Versteifungselemente eines Luft- oder Raumfahrzeugs bereitgestellt. Die Versteifungselemente besitzen unterschiedliche Querschnittsprofile mit jeweils zumindest einem Fußabschnitt und zumindest einem Kammabschnitt. Die Verbindungsanordnung weist mindestens ein Fußabschnitt-Verbindungselement auf, welches an einer Seite an die geometrische Form des Fußab schnitts des ersten Versteifungselementes und an der gegenüberliegenden Seite an die geometrische Form des Fußabschnitts des zweiten Versteifungselementes anpassbar und an diesen jeweils fest verbindbar ist. Weiterhin besitzt die Verbindungsanordnung mindestens ein Kammabschnitt-Verbindungselement welches an einer Seite an die geometrische Form des Kammabschnitts des ersten Versteifungselementes und an der gegenüberliegenden Seite an die geometrische Form des Kammabschnitts des zweiten Versteifungselementes anpassbar und an diesen jeweils fest verbindbar ist.
- Ferner wird ein Schalenbauteil eines Luft- oder Raumfahrzeugs bereitgestellt. Es weist zumindest zwei Versteifungselementen unterschiedlichen Querschnittprofils auf. Diese Versteifungselemente sind in ihrer Längsrichtung mittels einer oben beschriebenen Verbindungsanordnung verbunden.
- In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der vorliegenden Erfindung.
- Eine grundlegende Idee der Erfindung besteht darin, eine Verbindungsanordnung mit einem Fußabschnitt- und einem Kammabschnitt-Verbindungselement zu schaffen, welche an die unterschiedlichen geometrischen Formen der zu verbindenden Versteifungselemente angepasst sind.
- Somit weist die vorliegende Erfindung gegenüber den eingangs genannten Ansätzen unter anderem den Vorteil auf, dass es in einer Ausführung möglich ist, Versteifungselemente mit unterschiedlichem Querschnittsprofil auch bei Versatz derselben ohne zusätzliche Shims zu koppeln, wobei in einer anderen Ausführung die Möglichkeit besteht, Versteifungselemente mit unterschiedlichen Querschnittsprofil auf einem Schalenbauteil wie auch an einer Verbindungsstelle von Schalenelementen eines Schalenbauteils mit der gleichen Verbindungsanordnung zu koppeln und dabei einen minimalen Teileaufwand aufzuweisen.
- In einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass jeweils ein Fußabschnitt-Verbindungselement und ein Kammabschnitt-Verbindungselement beiderseits der Kammabschnitte der zu verbindenden Versteifungselemente an den korrespondierenden Fußabschnitten und Kammabschnitten verbindbar sind. Diese Verbindung kann zum Beispiel durch Nieten erfolgen.
- Die Fußabschnitt-Verbindungselemente sind in einer Ausführung als L-Profile ausgebildet, können aber auch zum Beispiel Flachmaterial sein. Durch eine von den Kammabschnitt-Verbindungselementen unabhängige Bauweise sind individuelle Anpassungen einfach ausführbar.
- Die Kammabschnitt-Verbindungselemente sind beiderseits der zu verbindenden Kammabschnitte der Versteifungselemente in bevorzugter Ausführung in spiegelbildlicher Ausbildung vorgesehen. Bei seitlich versetzten Versteifungselementen kann der Versatz durch unterschiedliche Höhenanordnungen derselben Kammabschnitt-Verbindungselemente ohne Zwischenlagen bzw. Shims ausgeglichen werden.
- Die Fußabschnitt-Verbindungselemente können beispielsweise für beide Seiten der Verbindungsanordnung aus dem gleichen Profilstab abgelängt werden, wobei keine spiegelbildlichen Ausführung notwendig sind.
- Hierbei weist das Kammabschnitt-Verbindungselement eine Koppelfläche zur Verbindung mit dem ersten Versteifungselement und eine Koppelprofilfläche zur Verbindung mit dem zweiten Versteifungselement auf, wobei die Koppelfläche und die Koppelprofilfläche an Längsverbindungsrändern über einen Verbindungssteg verbunden sind. Dadurch lässt sich das Kammabschnitt-Verbindungselement zum Beispiel in Metallausführung als kostengünstiges Stanzbiegeteil in einem Arbeitsgang gestalten. Aber auch eine Ausführung als Verbundwerkstoffteil in CFK oder dergleichen ist möglich. Bei einem gebogenen Kammabschnitt-Verbindungselement ist es möglich, in Längsrichtung desselben die unterschiedlichen Profile der Versteifungselemente leicht zu kontrollieren, was Wartungs- und Prüfarbeiten hinsichtlich Kontrolle auf Rissbildung erheblich vereinfacht, da keine Demontage von Bauteilen sondern nur ein Inspizieren erforderlich ist.
- Das Fußabschnitt-Verbindungselement ist vorzugsweise als ein L-Profil ausgebildet und kann somit besonders kostengünstig als Stangenware abgelängt werden. Andere Profilformen sind selbstverständlich denkbar. Die Fußabschnitt-Verbindungselemente können beispielsweise für beide Seiten der Verbindungsanordnung aus dem gleichen Profilstab abgelängt werden, wobei keine spiegelbildlichen Ausführung notwendig sind.
- Die Versteifungselemente können zum Beispiel als T-Stringer und Omega-Stringer ausgebildet sein.
- In einer alternativen Ausführung ist es bevorzugt, dass das Kammabschnitt-Verbindungselement zusammen mit einem Fußabschnitt-Verbindungselement einstückig ausgebildet ist. Dabei kann das Fußabschnitt-Verbindungselement als eine Fußkoppelfläche mit der Koppelprofilfläche und/oder mit der Koppelfläche des Kammabschnitt-Verbindungselementes einstückig ausgebildet sein. Dieses ist vor allem bei in Längsrichtung in ihrer Mittelachse fluchtenden Versteifungselementen von Vorteil, da die Teilezahl weiter reduziert ist. Aber auch seitlich versetzte Versteifungselemente sind damit koppelbar, indem zum Toleranzausgleich Shims verwendet werden können.
- Es ist bevorzugt, dass zumindest ein Fußabschnitt der Versteifungselemente an der Verbindungsstelle der Versteifungselemente verbreitert ist. Dadurch wird eine größere Auflagefläche für die Fußabschnitt-Verbindungselemente für eine vorteilhaft große Kraftübertragung und Steifigkeitserhöhung geschaffen.
- Es ist in einer weiteren Ausführung vorgesehen, dass das als Omega-Stringer ausgebildete Versteifungselement an seiner Oberseite im Bereich der Verbindungsanordnung eine in Längsrichtung verlaufende Ausnehmung aufweist, durch welche eine Kontrolle und Inspektion der Versteifungselemente vereinfacht ist.
- Bei einem Schalenbauteil mit zwei mittels einer Querstoßlasche verbundenen Schalenelementen sind an der Verbindungsstelle der Schalenelemente Versteifungselemente unterschiedlichen Profilquerschnitts in ihrer Längsrichtung seitlich versetzt mittels der oben beschriebenen alternativen Verbindungsanordnung verbunden oder mittels einer beschriebenen Verbindungsanordnung mit zusätzlichen Shims für einen Toleranzausgleich verbunden. Dabei sind die Fußabschnitt-Verbindungselemente, ob sie nun separat von oder einstückig mit den Kammabschnitt-Verbindungselementen integral, zum Beispiel als Fußkoppelflächen, ausgebildet sind, mit der Querstoßlasche fest verbunden, wodurch sich die Steifigkeit und Kraftübertragungsfähigkeit der Verbindungsstelle erheblich erhöht.
- Einerseits werden durch die unabhängige Ausführung der Bauelemente der Verbindungsanordnung Shims bei einer versetzten Anordnung der Versteifungselemente eingespart, und andererseits bei der integralen Bauweise, das heißt, dass die Fußabschnitt-Verbindungselemente einstückig mit den Kammabschnitt-Verbindungselementen ausgebildet sind, Bauteile eingespart, Fertigungszeiten jedoch bei jeder Version verringert. Durch die offene Bauweise in Gestalt von zum Beispiel Stanzbiegeteilen und Ausnehmungen Versteifungselementen ist die Inspizierbarkeit durch diese offene Bauweise nicht nur gewährleistet, sondern auch vereinfacht und verkürzt.
- Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren der Zeichnung näher erläutert.
- Von den Figuren zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung zweier Versteifungselemente unterschiedlichen Profilquerschnitts mit Schalenelementen; -
2 ein Ausführungsbeispiel eines Kammabschnitt-Verbindungselementes einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung; -
3 eine schematische perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung mit dem Kammabschnitt-Verbindungselement nach2 für die Versteifungselemente nach1 ; -
4 eine Seitenansicht in Längsrichtung der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung nach3 mit einem zweiten Fußabschnitt-Verbindungselement bei fluchtenden Mittellinien der Versteifungselemente; -
5 die Ansicht nach4 bei seitlich versetzten Mittellinien der Versteifungselemente; -
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Kammabschnitt-Verbindungselementes der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung; -
7 eine schematische perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung mit dem Kammabschnitt-Verbindungselement nach6 für die Versteifungselemente nach1 ; -
8 ein noch weiteres Ausführungsbeispiel des Kamm abschnitt-Verbindungselementes der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung; und -
9 eine schematische perspektivische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung mit dem Kammabschnitt-Verbindungselement nach8 für die Versteifungselemente nach1 bei einem Verbindungsstoß von zwei Schalenelementen. - In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung zweier Versteifungselemente1 ,2 unterschiedlichen Profilquerschnitts mit Mittelachsen15 ,15' , die in ihren Längsrichtungen verlaufen. Die Versteifungselemente1 ,2 sind hier auf Schalenelementen20 ,21 , zum Beispiel eines Schalenbauteils, zu deren Versteifung aufgebracht. Die Schalenelemente20 ,21 sind zum Beispiel Hautschalen für ein Luftfahrzeug und sind aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt, aber auch ein metallischer Werkstoff ist möglich. - Die beiden Versteifungselemente
1 ,2 sind hier am Rand einer Verbindungsstelle der Schalenelemente20 ,21 angeordnet. Die Schalenelemente20 ,21 weisen an dieser Verbindungsstelle Querstoßränder23 ,24 auf, an denen sie bei einer Verbindung aneinander anliegen. Diese Verbindung wird weiter unten erläutert. - Das erste Versteifungselement
1 ist hier als ein T-Stringer mit einem Fußabschnitt3 und einem Kammabschnitt5 ausgebildet. Im Gegensatz dazu weist das zweite Versteifungselement2 einen Hohlprofilquerschnitt mit einem Kammabschnitt6 und Fußabschnitt4 auf und wird in dieser Ausführung auch als Omega-Stringer bezeichnet. Bei der Verbindung der Schalenele mente20 ,21 ist auch eine Verbindung der Versteifungselemente1 ,2 zur Kraftüberleitung und Versteifung notwendig. Die1 zeigt die Versteifungselemente1 ,2 am Rand der Schalenelemente20 ,21 . Es ist aber ebenso möglich, dass die beiden Versteifungselemente1 ,2 unterschiedlichen Profilquerschnitts gemeinsam auf einem Schalenbauteil bzw. einem Schalenelement20 ,21 irgendwo auf deren Fläche angeordnet und miteinander zu verbinden sind. - Zur Verbindung der Versteifungselemente
1 ,2 unterschiedlichen Profilquerschnitts ist es notwendig, sowohl die Fußabschnitte3 ,4 und die Kammabschnitte5 ,6 form- und kraftschlüssig mit einer Verbindungsanordnung zu verbinden. Hierzu weist ein Kammabschnitt-Verbindungselement8 , welches in2 als ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung gezeigt ist. Die2 wird zusammen mit3 erläutert, welche eine schematische perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung mit dem Kammabschnitt-Verbindungselement8 nach2 für die Versteifungselemente1 ,2 nach1 zeigt. - Das Kammabschnitt-Verbindungselement
8 weist eine flache Koppelfläche9 auf, die zu dem Kammabschnitt5 des ersten Versteifungselementes1 , des T-Stringers, korrespondiert. An einem in der2 oben liegenden Längsverbindungsrand11 der Koppelfläche9 ist ein Verbindungssteg13 angeformt, welcher sich über den gesamten Längsverbindungsrad11 ausdehnt, sich weiter darüber hinaus in seiner Längsrichtung erstreckt und mit einem Längsverbindungsrand12 einer Koppelprofilfläche10 verbunden ist. Die Koppelprofilfläche10 korrespondiert in ihrer Gestalt zu der Außenfläche des zweiten Versteifungselementes2 , dem Omega-Stringer. Dabei ist der Verbindungssteg13 in diesem Beispiel jeweils an den Längsrändern11 und12 um ein vorher festgelegtes Maß und einen bestimmten Radius umgebogen, dass eine bestimmte Steifigkeit des Kammabschnitt-Verbindungselementes8 erzielt wird. Das Kammabschnitt- Verbindungselement8 kann aus Metall und/oder Faserverbundwerkstoff hergestellt sein. Aus Metall ist es zum Beispiel als ein Stanzbiegeteil einfach ausführbar. - In
3 sind die beiden Versteifungselemente1 ,2 zum Beispiel auf einem hier nicht dargestellten Schalenelement aufgebracht oder auch an deren Rändern, wie in1 gezeigt ist. Die Mittelachsen15 ,15' der Versteifungselemente1 ,2 sind in einer Linie ausgerichtet und fluchten miteinander. Das Kammabschnitt-Verbindungselement8 ist hier mit der flachen Koppelfläche9 an dem Kammabschnitt5 des T-Stringers1 zum Beispiel mittels Nieten als Kammbefestigung17 fest angebracht. Auf der Seite des Omega-Stringers2 ist die Koppelprofilfläche10 des Kammabschnitt-Verbindungselementes8 in gleicher Weise an dem Kammabschnitt6 des Omega-Stringers2 angebracht. In diesem Beispiel ist auf der anderen Seite der Kammabschnitte5 und6 ein weiteres, spiegelbildliches Kammabschnitt-Verbindungselement8' in gleichem Aufbau und gleicher Weise an den Kammabschnitten5 und6 der zu verbindenden Versteifungselemente1 und2 befestigt. Dieses Ausführungsbeispiel der Kammabschnitt-Verbindungselemente8 ,8' , nämlich, dass die Koppelprofilfläche10 erst ungefähr in der Mitte des Kammabschnitt-Verbindungselementes8 ,8' beginnt, lässt es zu, dass durch die dadurch entstandene Lücke eine Inspektion des Omega-Stringers2 an der Verbindungsstelle einfach möglich ist. Von der anderen Seite des Omega-Stringers2 her ist dieses in diesem Beispiel ebenfalls dadurch ermöglicht, dass das zweite Versteifungselement hier an seiner Oberseite eine Ausnehmung16 in seiner Längsrichtung aufweist. Dadurch ist zum Einen ebenfalls eine einfache Inspektion möglich, und zum Anderen kann der umgebogene Längsverbindungsrand12 hier aufgenommen werden. - Zur Verbindung der Fußabschnitte
3 und4 der Versteifungselemente1 ,2 sind Fußabschnitt-Verbindungselemente7 ,7' vorgesehen, von denen hier nur eins gezeigt ist. Es ist in diesem Beispiel als L-Profil ausgebildet und kann, wie auch das Kammabschnitt-Verbindungselement8 ,8' aus Metall und/oder Faserverbundwerkstoff hergestellt sein. Als ein Profil ist es vorteilhaft einfach als Stangenmaterial ablängbar. An seiner Unterseite liegt es auf den zu verbindenden Fußabschnitte3 ,4 der Versteifungselemente1 ,2 auf und ist mit diesen, zum Beispiel mittels Nieten, in Fußbefestigungen18 fest verbunden. Um eine große Kraftübertragungsfläche zu erhalten, ist der Fußabschnitt3 des T-Stringers1 in diesem Beispiel verbreitert und an den Fußabschnitt des Omega-Stringers2 angepasst. Die Verbreiterung an dieser Verbindungsstelle kann jedoch entsprechend der Ausführung vorher korrespondierend angepasst werden. - In
3 sind die Versteifungselemente1 ,2 mit fluchtenden Mittelachsen15 ,15' ausgerichtet.4 stellt hierzu eine Ansicht der3 in Richtung der Mittelachsen15 ,15' dar. In4 ist auch das in3 nicht dargestellte zweite Fußabschnitt-Verbindungselement7 gezeigt. Diese Anordnung ist symmetrisch zu der Ebene, in welcher die fluchtenden Mittelachse15 ,15' verlaufen. Es ist auch vorstellbar, dass anstelle der jeweils doppelten Verbindungselemente7 ,7' und8 ,8' jeweils nur eines von ihnen (zum Beispiel7 und8' ) oder in einer anderen Kombination zur Anwendung kommen kann. - Bei einem seitlichen Versatz der Mittelachsen
15 ,15' , den5 in einer in Längsrichtung der Mittelachse15 ,15' gezeigten Ansicht der3 im Vergleich zu4 zeigt, kann dieser Versatz mit dem ersten Ausführungsbeispiel des Kammabschnitt-Verbindungselementes8 ,8' der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung vorteilhaft ohne Zwischenlagen, die auch als Shims bezeichnet werden, in einem bestimmten Toleranzbereich dadurch ausgeglichen werden, indem die beiden Kammabschnitt-Verbindungselemente8 ,8' auf der schrägen Außenfläche des Omega-Stringers2 je nach Versatzrichtung entweder nach oben oder nach unten verschoben werden. So ist eine shimfreie Kopplung zwischen den Kammabschnitten5 und6 gewährleistet. - Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Kammabschnitt-Verbindungselementes
8 der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung ist in6 dargestellt, welche im Zusammenhang mit7 erläutert wird.7 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung mit dem Kammabschnitt-Verbindungselement8 nach6 für die Versteifungselemente nach1 . - In diesem Ausführungsbeispiel ist das Fußabschnitt-Verbindungselement
7 in Gestalt einer Fußkoppelfläche14 mit dem Kammabschnitt-Verbindungselement8 einstückig bzw. integral ausgebildet. Hier ist die Fußkoppelfläche14 an einem Längsrand der Koppelprofilfläche10 angebracht, welcher dem Längsverbindungsrand12 gegenüber liegt. Das übrige Kammabschnitt-Verbindungselement8 ist wie das der ersten Ausführung nach2 aufgebaut. Die Fußkoppelfläche14 kann selbstverständlich auch als L-Profil oder dergleichen ausgestaltet sein. - Das spiegelbildliche integrale Kammabschnitt-Verbindungselement
8' ist leicht vorstellbar und in7 angedeutet.7 ist ähnlich der3 aufgebaut und dort schon beschrieben. Der Unterschied zu3 liegt darin, dass die Kammabschnitt-Verbindungselemente8 ,8' integral mit den Fußabschnitt-Verbindungselementen7 ,7' , hier als Fußkoppelflächen14 ,14' ausgeführt sind. Die Fußkoppelflächen14 ,14' sind mit den Fußabschnitten3 ,4 der Versteifungselemente1 ,2 zum Beispiel mit Nieten in Fußbefestigungen18 fest verbunden. - Das integrale Kammabschnitt-Verbindungselement
8 ,8' weist den Vorteil einer geringen Teilezahl gegenüber der ersten Ausführung auf. Bei einem seitlichen Versatz der Mittelachsen15 ,15' der Versteifungselemente1 ,2 sind hier Shims als Zwischenlagen zum Ausgleich zu verwenden. - Es ist in einem noch weiteren Ausführungsbeispiel des Kammabschnitt-Verbindungselementes
8 , welches8 zeigt, auch möglich, dass das Fußabschnitt-Verbindungselement7 integral an der flachen Koppelfläche9 des Kammabschnitt-Verbindungselementes8 angebracht ist. Hierzu gilt das schon im Zusammenhang mit6 und7 beschriebene. -
9 zeigt schließlich ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung mit den Kammabschnitt-Verbindungselementen8 ,8' des Ausführungsbeispiels nach8 in einer Verlängerung der Koppelflächen9 zu9' und somit der mit angeformten Fußkoppelflächen14 ,14' bei einer Verbindungsstelle der Schalenelemente20 ,21 nach1 . Zusätzlich sind die Fußabschnitt-Verbindungselementen7 ,7' zur Verbindung der Fußabschnitte3 und4 vorgesehen, wobei das sonst im Vordergrund befindliche Fußabschnitt-Verbindungselement7 nicht dargestellt ist. - Diese Verbindungsstelle der Schalenelemente
20 ,21 weist eine Querstoßlasche22 auf, die nicht weiter erläutert wird. An dieser Querstoßlasche22 liegen die Versteifungselemente1 ,2 von beiden Seiten an und weisen zwischen sich einen Zwischenraum auf, der von den verlängerten Koppelflächen9' überbrückt ist. Die Kammabschnitt-Verbindungselemente8 ,8' sind wie oben erwähnt mit den korrespondierenden Kammabschnitten5 ,6 der Versteifungselemente1 ,2 verbunden. Die Fußkoppelflächen14 ,14' und die Fußabschnitt-Verbindungselemente7 ,7' sind mit den Fußabschnitten3 ,4 der Versteifungselemente1 ,2 wie oben angegeben in Fußbefestigungen18 fest verbunden. Zusätzlich sind die Fußabschnitt-Verbindungselemente7 ,7' und die Fußkoppelflächen14 ,14' mit ihren Abschnitten, die sich über der Querstoßlasche22 befinden, mit dieser Querstoßlasche22 in Querstoßlaschenbefestigungen19 , zum Beispiel durch Nieten, auch fest verbunden, um so eine besonderes hohe Steifigkeit und Festigkeit der Verbindungsanordnung zu erzielen. - Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorliegend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise kombinierbar und modifizierbar.
- Beispielsweise kann sich die Koppelfläche
9 des Kammabschnitt-Verbindungselementes8 ,8' weiter hinter die Koppelprofilfläche10 erstrecken. Auch diese kann sich weiter vor die Koppelfläche9 ausdehnen, wodurch eine höhere Festigkeit und Steifigkeit erreichbar ist. - Die mit der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung zu verbindenden Versteifungselemente
1 ,2 können an einer beliebigen Stelle auf einem Schalenelement20 ,21 , so auch an einer Verbindungsstelle der Schalenelemente20 ,21 mit oder ohne Querstoßlasche22 angeordnet sein. - Es sind auch andere Profilformen der Versteifungselemente
1 ,2 möglich. - Bei einer Verbindungsanordnung zum Verbinden zweier Versteifungselemente
1 ,2 eines Luft- oder Raumfahrzeugs, wobei die Versteifungselemente1 ,2 unterschiedliche Querschnittsprofile mit jeweils zumindest einem Fußabschnitt3 ,4 und zumindest einem Kammabschnitt5 ,6 aufweisen, ist mindestens ein Fußabschnitt-Verbindungselement7 ,7' , welches an einer Seite an die geometrische Form des Fußabschnitts3 des ersten Versteifungselementes1 und an der gegenüberliegenden Seite an die geometrische Form des Fußabschnitts4 des zweiten Versteifungselementes2 anpassbar und an diesen jeweils fest verbindbar; und mindestens ein Kammabschnitt-Verbindungselement8 ,8' , welches an einer Seite an die geometrische Form des Kammabschnitts5 des ersten Versteifungselementes1 und an der gegenüberliegenden Seite an die geometrische Form des Kammabschnitts6 des zweiten Versteifungselementes2 anpassbar und an diesen jeweils fest verbindbar. - Ein Schalenbauteil mit zumindest zwei Versteifungselementen
1 ,2 unterschiedlichen Profilquerschnitts weist die Verbindungsanordnung auf. -
- 1, 2
- Versteifungselement (T-Stringer, Omega-Stringer)
- 3, 4
- Fußabschnitt
- 5, 6
- Kammabschnitt
- 7, 7'
- Fußabschnitt-Verbindungselement
- 8, 8'
- Kammabschnitt-Verbindungselement
- 9
- Koppelfläche
- 10
- Koppelprofilfläche
- 11
- Längsverbindungsrand Koppelfläche
- 12
- Längsverbindungsrand Koppelprofilfläche
- 13
- Verbindungssteg
- 14
- Fußkoppelfläche
- 15, 15'
- Mittelachse
- 16
- Ausnehmung
- 17
- Kammbefestigung
- 18
- Fußbefestigung
- 19
- Querstoßlaschenbefestigung
- 20, 21
- Schalenelement
- 22
- Querstoßlasche
- 23, 24
- Querstoßrand
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102006008455 A1 [0008]
Claims (17)
- Verbindungsanordnung zum Verbinden zweier Versteifungselemente (
1 ,2 ) eines Luft- oder Raumfahrzeugs, wobei die Versteifungselemente (1 ,2 ) unterschiedliche Querschnittsprofile mit jeweils zumindest einem Fußabschnitt (3 ,4 ) und zumindest einem Kammabschnitt (5 ,6 ) aufweisen, mit: mindestens einem Fußabschnitt-Verbindungselement (7 ,7' ), welches an einer Seite an die geometrische Form des Fußabschnitts (3 ) des ersten Versteifungselementes (1 ) und an der gegenüberliegenden Seite an die geometrische Form des Fußabschnitts (4 ) des zweiten Versteifungselementes (2 ) anpassbar und an diesen jeweils fest verbindbar ist; und mindestens einem Kammabschnitt-Verbindungselement (8 ,8' ), welches an einer Seite an die geometrische Form des Kammabschnitts (5 ) des ersten Versteifungselementes (1 ) und an der gegenüberliegenden Seite an die geometrische Form des Kammabschnitts (6 ) des zweiten Versteifungselementes (2 ) anpassbar und an diesen jeweils fest verbindbar ist. - Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Fußabschnitt-Verbindungselement (
7 ,7' ) und ein Kammabschnitt-Verbindungselement (8 ,8' ) beiderseits der Kammabschnitte (5 ,6 ) der zu verbindenden Versteifungselemente (1 ,2 ) an den korrespondierenden Fußabschnitten (3 ,4 ) und Kammabschnitten (5 ,6 ) verbindbar sind. - Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kammabschnitt-Verbindungselement (
8 ,8' ) eine Koppelfläche (9 ) zur Verbindung mit dem ersten Versteifungselement (1 ) und eine Koppelprofilfläche (10 ) zur Verbindung mit dem zweiten Versteifungselement (2 ) aufweist, wobei die Koppelfläche (9 ) und die Koppelprofilfläche (10 ) an Längsverbindungsrändern (11 ,12 ) über einen Verbindungssteg (13 ) verbunden sind. - Verbindungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fußabschnitt-Verbindungselement (
7 ,7' ) ein L-Profil aufweist. - Verbindungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kammabschnitt-Verbindungselement (
8 ,8' ) zum Verbinden eines Versteifungselementes (1 ) in Form eines T-Stringers und eines Versteifungselementes (1 ) in Form eines Omega-Stringers angepasst ist. - Verbindungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fußabschnitt-Verbindungselement (
7 ,7' ) und das Kammabschnitt-Verbindungselement (8 ,8' ) aus einem Metall- und/oder Verbundwerkstoff ausgebildet sind. - Verbindungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fußabschnitt-Verbindungselement (
7 ,7' ) und das Kammabschnitt-Verbindungselement (8 ,8' ) für Nietverbindungen mit den zu verbindenden Versteifungselementen (1 ,2 ) verbindbar ausgebildet sind. - Verbindungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kammabschnitt-Verbindungselement (
8 ,8' ) zusammen mit einem Fußabschnitt-Verbindungselement (7 ,7' ) einstückig ausgebildet ist. - Verbindungsanordnung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass das Fußabschnitt-Verbindungselement (
7 ,7' ) als eine Fußkoppelfläche (14 ) mit der Koppelprofilfläche (10 ) und/oder mit der Koppelfläche (9 ) des Kammabschnitt-Verbindungselementes (8 ,8' ) einstückig ausgebildet ist. - Schalenbauteil eines Luft- oder Raumfahrzeugs, mit zumindest zwei Versteifungselementen (
1 ,2 ) unterschiedlichen Querschnittprofils, wobei die Versteifungselemente (1 ,2 ) in ihrer Längsrichtung mittels einer Verbindungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche verbunden sind, oder wobei die Versteifungselemente (1 ,2 ) in ihrer Längsrichtung seitlich versetzt mittels einer Verbindungsanordnung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7 verbunden sind, oder mittels einer Verbindungsanordnung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9 mit zusätzlichen Shims für einen Toleranzausgleich verbunden sind. - Schalenbauteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalenbauteil zumindest zwei verbundene Schalenelemente (
20 ,21 ) aufweist. - Schalenbauteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei verbundenen Schalenelemente (
20 ,21 ) mit einer Querstoßlasche (22 ) verbunden sind. - Schalenbauteil nach zumindest einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Versteifungselement (
1 ) ein T-Profil-Stringer ist, und dass das andere Versteifungselement (2 ) ein Omega-Stringer ist. - Schalenbauteil nach zumindest einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Fußabschnitt (
3 ,4 ) der Versteifungselemente (1 ,2 ) an der Verbindungsstelle der Versteifungselemente (1 ,2 ) verbreitert ist. - Schalenbauteil nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das als Omega-Stringer ausgebildete Versteifungselement (
2 ) an seiner Oberseite im Bereich der Verbindungsanordnung eine in Längsrichtung verlaufende Ausnehmung (16 ) aufweist. - Schalenbauteil nach zumindest einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammabschnitt-Verbindungselemente (
8 ,8' ) spiegelbildlich ausgebildet sind. - Schalenbauteil nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei an der Verbindungsstelle der Schalenelemente (
20 ,21 ) mittels der Verbindungsanordnung verbunden angeordnete Versteifungselemente (1 ,2 ) unterschiedlichen Profilquerschnitts die Fußabschnitt-Verbindungselemente (7 ,7' ) und/oder Fußkoppelflächen (14 ) der Kammabschnitt-Verbindungselemente (8 ,8' ) der Verbindungsanordnung mit der Querstoßlasche (22 ) verbunden sind.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: AIRBUS OPERATIONS GMBH, 21129 HAMBURG, DE |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20130801 |