DE102014103179B3

DE102014103179B3 - Kupplung zur Verbindung zweier Stringer benachbarter Rumpfsektionen

Info

Publication number: DE102014103179B3
Application number: DE102014103179.2A
Authority: DE
Inventors: Robert Alexander Goehlich; Kai Fink
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2014-03-10
Filing date: 2014-03-10
Publication date: 2015-08-06
Anticipated expiration: 2034-03-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplung (10) zur Verbindung zweier Stringer (20, 30) benachbarter Rumpfsektionen (2, 3) eines Flugkörpers (4), ein Montagesortiment (100) mit solchen Kupplungen (10), ein Verbindungssystem (1020) zur Verbindung zweier benachbarter Rumpfsektionen (2, 3) eines Flugkörpers (4), einen Flugkörper (4) mit einer solchen Kupplung (10) und ein Verfahren zur Verbindung zweier Stringer (20, 30) benachbarter Rumpfsektionen (2, 3) eines Flugkörpers (4). Ein Flugkörper kann dabei ein Flugzeug, ein Hubschrauber, eine Trägerrakete, eine Raumfähre, ein Booster einer Trägerrakete, ein Satellit, eine Drohne, ein Raumstationsmodul oder ähnliches sein. Die Kupplung (10) zur Verbindung zweier Stringer (20, 30) benachbarter Rumpfsektionen (2, 3) eines Flugkörpers (4) umfasst einen länglichen Kupplungskörper (11). Der längliche Kupplungskörper (11) umfasst ein erstes Endteil (12) zur Verbindung mit einem ersten Stringer (20), ein zweites Endteil (13) zur Verbindung mit einem zweiten Stringer (30), und ein Mittelteil (14), welches sich zwischen dem ersten und dem zweiten Endteil (12, 13) befindet. Die Form des Kupplungskörpers (11) ist zum Anliegen an den Stringer (20, 30) angepasst, und der Kupplungskörper ist einstückig.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine Kupplung zur Verbindung zweier Stringer benachbarter Rumpfsektionen eines Flugkörpers, ein Montagesortiment mit solchen Kupplungen, ein Verbindungssystem zur Verbindung zweier benachbarter Rumpfsektionen eines Flugkörpers, einen Flugkörper mit einer solchen Kupplung und ein Verfahren zur Verbindung zweier Stringer benachbarter Rumpfsektionen eines Luft- oder Raumfahrzeuges.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Flugzeugrümpfe werden durch das Aneinanderfügen mehrerer vorgefertigter, im Wesentlichen tonnenförmiger Rumpfsektionen hergestellt. Die Rumpfsektionen sind mit einer Vielzahl von hintereinander angeordneten Ringspanten gebildet, die mit der Rumpfzellenhaut beplankt sind. Die Rumpfsektionen sind mit Längsversteifungselementen, insbesondere mit so genannten Stringer ausgesteift, die im Wesentlichen zur Längsachse der Rumpfsektion verlaufen. Die Stringer sind z. B. gleichmäßig zueinander beabstandet über den Umfang hinweg verteilt auf einer Innenseite der Rumpfzellenhaut angeordnet.
Stringer können mit diversen Querschnitten vorliegen, z. B. L-Stringer, T-Stringer, Z-Stringer, C-Stringer oder Omega-Stringer. Omega-Stringer weisen einen sog. Kammabschnitt und zwei Fußabschnitte auf, welche sich an jeweils gegenüberliegende Enden des Kammabschnitts anschließen. Der Kammabschnitt ist dabei üblicherweise im Querschnitt trapezförmig oder in etwa halbkreisförmig ausgebildet. Aufgrund dieses Aufbaus eignen sich Omega-Stringer besonders gut, um Rumpfschalen zu versteifen und gegen ein Knicken derselben auszusteifen.
Zum Zusammenfügen von Rumpfsektionen werden Stringerkupplungen für Stoßverbindungen zwischen den einzelnen Stringern eingesetzt. Die Stringerkupplungen dienen der Überbrückung des Spantprofils zur Gewährleistung eines durchgängigen Stringerverlaufes in Längsrichtung des Rumpfes.
DE 10 2008 002 117 A1 offenbart einen Verbund mit einem Omega-Stringer, welcher einen Kammabschnitt und ein Anschlusselement aufweist, welches an seinem einen Ende mit dem Kammabschnitt des Omega-Stringers verbunden und an seinem anderen Ende mit einem Standardkupplungselement verbindbar ist.
DE 10 2007 055 233 A1 offenbart eine Kupplungsvorrichtung mit einem länglichen Mittelabschnitt zur Kupplung zweier zu verbindender Rumpfzellenhäute, einem Steg zur Kupplung eines Ringspants und einer Vielzahl von sich beidseitig vom Mittelabschnitt erstreckenden rippenartigen Stringerkupplungsteilen zur Kupplung von Stringern.
US 8 302 909 B2 offenbart einen durch Zusammenbauen an einer Umfangsverbindung hergestellten Flugzeugrumpf mit mindestens zwei Abschnitten, wobei jeder Abschnitt eine Schicht und mindestens ein Element zumindest einer Versteifung umfasst.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung kann darin liegen, eine Kupplung zur Verbindung zweier Stringer benachbarter Rumpfsektionen eines Flugkörpers vorzuschlagen, welche besonders gut, und insbesondere besonders schnell, flexibel und einfach zu montieren ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kupplung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein entsprechendes Montagesortiment, ein Verbindungssystem, einen Flugkörper und ein Verfahren zum Verbindung zweier Stringer. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
Die Kupplung zur Verbindung zweier Stringer benachbarter Rumpfsektionen eines Flugkörpers umfasst einen länglichen Kupplungskörper. Ein Flugkörper kann dabei ein Flugzeug, ein Hubschrauber, eine Trägerrakete, eine Raumfähre, ein Booster einer Trägerrakete, ein Satellit, ein Raumstationsmodul, eine Drohne oder ähnliches sein. Die Kupplung ist aber auch z. B. zur Verbindung einzelner Zylindersegmente eines Windradturms geeignet.
Der längliche Kupplungskörper umfasst ein erstes Endteil zur Verbindung mit einem ersten Stringer, ein zweites Endteil zur Verbindung mit einem zweiten Stringer, und ein Mittelteil, welches sich zwischen dem ersten und dem zweiten Endteil befindet. Ein Stringer ist ein Längsversteifungselement, welches in Längsrichtung in tonnenförmigen Rumpfsektionen eingesetzt werden kann. Stringer können mit diversen Querschnitten vorliegen, z. B. L-Stringer, T-Stringer, Z-Stringer, C-Stringer, Omega-Stringer; Kombinationen davon oder ähnliches sein. Der Querschnitt weist dementsprechend ungefähr die Form des genannten Buchstabens auf.
Die Form des Kupplungskörpers ist zum Anliegen an den Stringer angepasst, das heißt, die Form des Kupplungskörpers ist an die Form der Stringer angepasst. Der Kupplungskörper ist einstückig, das heißt er besteht nur aus einem Teil, in anderen Worten, er umfasst nicht mehrere Teile.
Eine solche Kupplung kann im Vergleich zu früheren Kupplungen besonders gut, das heißt besonders schnell, flexibel und einfach zwischen zwei Stringer montieren werden. Die Ergonomie bei der Montage kann verbessert und die Montagezeit, insbesondere in der sog. Final Assembly Line (FAL), kann verkürzt werden. Weiterhin ist es möglich, die Größe, das Gewicht und die inneren Spannungen der Kupplung im Vergleich zu früheren Kupplungen zu verringern. Auch wird der Kraftfluss in Längsrichtung durch die Stringer durch die durchgehende Verbindung anhand der erfindungsgemäßen Kupplung verbessert. Zusätzlich ist es nicht mehr nötig bei der Montage zu bohren, sodass z. B. bei Faserverbundwerkstoffen eine Staubentstehung vermieden werden kann.
Da die Form der erfindungsgemäßen Kupplung an die Form der Stringer angepasst ist, bleibt z. B. bei Omega-Stringer ein durchgängiger Hohl- oder Innenraum in Längsrichtung der Rumpfsektionen erhalten. Durch diesen Hohl- oder Innenraum können Systemleitungen verlaufen, wie z. B. elektrische Leitungen oder Leitungen für flüssige oder gasförmige Medien. Die Leitungen können Kabel, Wasserleitungen, Hydraulik- und Pneumatikleitungen, Treibstoffleitungen oder ähnliches sein. Solche Leitungen sind im Stringer sehr gut geschützt, z. B. gegen äußere Einflüsse oder andere Systemleitungen. Weiterhin kann der Hohl- oder Innenraum selbst als Systemleitung eingesetzt werden, z. B. als Frischluftleitung bzw. Klimaleitung bei einem Flugzeug oder als Treibstoffleitung bei einem Booster.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Form des Kupplungskörpers angepasst, um an der Außenseite der Stringer anzuliegen. Mit der Außenseite der Stringer ist die äußere Wandung des Stringers gemeint, in anderen Worten die Wand des Stringers in Richtung des Innenraums des Flugkörperrumpfs.
In einer anderen Ausführungsform ist die Form des Kupplungskörpers angepasst, um an der Innenseite der Stringer anzuliegen. Mit der Innenseite der Stringer ist die innere Wandung des Stringers gemeint, in anderen Worten die Wand des Stringers, die den Hohl- oder Innenraums des Stringers umgibt.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Kupplungskörper einen aushärtbaren Schaum, der expandierbar sein kann, vorzugsweise durch die Anwendung von Wärme.
Der Kupplungskörper kann eine Anpassung an einen Positionsunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Stringer in einer, zwei oder drei Ebenen ermöglichen, das heißt die Kupplung kann eine Verschiebung der Stringer zueinander in allen drei möglichen Richtungen einzeln oder gleichzeitig ausgleichen. In anderen Worten, es kann ausgeglichen werden, wenn die ersten und zweiten Stringer (z. B. aufgrund von Herstellungs- oder Montagetoleranzen) in der Längsrichtung nicht zueinander passen, also z. B. zu kurz sind. Es kann ausgeglichen werden, wenn die Stringer nicht miteinander fluchten, also lateral oder seitlich zueinander verschoben sind. Weiterhin kann ausgeglichen werden, wenn die Stringer nicht dieselbe Höhe bzw. Dicke aufweisen. Die Kupplung ist auch anpassbar an Unterschiede in der Geometrie der Stringer.
Das Mittelteil der Kupplung kann einen spitzen Winkel zur Längsrichtung mindestens eines Endteils aufweisen, um so an eine vom ersten Stringer unterschiedliche Position des zweiten Stringers anpassbar zu sein. In anderen Worten, das Mittelteil und mindestens eines der Endteile der Kupplung sind nicht fluchtend miteinander ausgerichtet, sondern schief zu einander. Der Winkel zwischen der Längsrichtung des Mittelteils und der Längsrichtung des mindestens einen Endteils kann zwischen ungefähr 0 und 40° betragen, bevorzugt zwischen ungefähr 1 und 30°, und weiter bevorzugt zwischen ungefähr 2 und 20°. Die Kupplung ist damit sehr gut geeignet, um Herstellungs- oder Montagetoleranzen, Positionsunterschiede der Stringer oder andere Abweichungen auszugleichen.
Ebenso kann der Kupplungskörper oder mindestens ein Endteil flexibel sein, um an einen Positionsunterschied des ersten Stringers relativ zum zweiten Stringer anpassbar zu sein. Bevorzugt ist der Kupplungskörper oder mindestens ein Endteil nicht oder nur teilweise ausgehärtet, wird in diesem Zustand zum Anliegen an den Stringer angepasst, und dann weiter oder vollständig ausgehärtet. Der Kupplungskörper kann ausgelegt sein, um an einen Positionsunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Stringer zwischen ungefähr 0,1 mm und 10 cm, bevorzugt zwischen ungefähr 0,3 mm und 5 cm und weiter bevorzugt zwischen ungefähr 0,5 mm und 2 cm anpassbar zu sein. Die Kupplung ist damit sehr gut geeignet, um Herstellungs- oder Montagetoleranzen, Positionsunterschiede der Stringer oder andere Abweichungen auszugleichen.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Montagesortiment aus mehreren solchen Kupplungen, wobei sich die Kupplungen in ihren Dimensionen unterscheiden. Auf diese Weise wird einem Benutzer ein ganzer Satz unterschiedlicher Kupplungen bereitgestellt, sodass er vor Ort, also in dem zu montierenden Rumpfabschnitt, die für ein bestimmtes Stringerpaar passende Kupplung aussuchen und montieren kann. Der Satz unterschiedlicher Kupplungen ist bevorzugt so zusammengestellt, dass er eine Anpassung an einen Positionsunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Stringer in einer, zwei oder drei Ebenen und/oder zwischen ungefähr 0,1 mm und 10 cm, bevorzugt zwischen ungefähr 0,3 mm und 5 cm und weiter bevorzugt zwischen ungefähr 0,5 mm und 2 cm ermöglicht.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verbindungssystem zur Verbindung zweier benachbarter Rumpfsektionen eines Flugkörpers mit einem Stringer und einer solchen Kupplung, wobei die Kupplung an dem Stringer vormontiert ist. In anderen Worten, es wird ein Stringer bereitgestellt, auf dem bereits die Kupplung vormontiert ist. Vorteilhafterweise steht die Kupplung dabei über den Stringer in seiner Längsrichtung hervor.
Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Flugkörper mit mehreren solcher Kupplungen und ein Verfahren zur Verbindung zweier Stringer benachbarter Rumpfsektionen eines Flugkörpers. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte (nicht zwingend in dieser Reihenfolge): Bereitstellen eines ersten Stringers, Vormontieren einer erfindungsgemäßen Kupplung an einem ersten Stringer, Montieren des ersten Stringers mit der Kupplung in einer Rumpfsektion eines Luft- oder Raumfahrzeuges, und Verbinden der Kupplung mit einem zweiten Stringer. Vorteilhafterweise können die Schritte des Bereitstellens und des Vormontierens außerhalb einer Rumpfsektion bzw. eines Flugkörpers stattfinden.
Ist die Form des Kupplungskörpers angepasst, um an der Außenseite der Stringer anzuliegen, so kann der Kupplungskörper schlicht auf den Stringer aufgelegt werden. Ist die Form des Kupplungskörpers angepasst, um an der Innenseite der Stringer anzuliegen, so kann der Kupplungskörper in den Stringer eingelegt werden und z. B. mithilfe einer aufblasbaren Vorrichtung (Ballon) oder einer anderen mechanischen Vorrichtung, wie z. B. einer Spreizzange an den Stringer angedrückt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich und in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammensetzung in den einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbezügen. In den Figuren stehen weiterhin gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Objekte.
1 zeigt ein Flugzeug in einer schematischen Darstellung.
2 zeigt einen Booster einer Trägerrakete in einer schematischen Darstellung.
3 zeigt zwei Rumpfsektionen in einer schematischen Darstellung.
4 zeigt eine schematische Darstellung zweier Stringer.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Omega-Stringers im Querschnitt.
6 den Aufbau der 5 in einer Draufsicht.
7 zeigt eine weitere schematische Darstellung des Omega-Stringers im Querschnitt.
8 zeigt den Aufbau der 7 in einer Draufsicht.
9 zeigt eine weitere schematische Darstellung des Omega-Stringers im Querschnitt.
10 zeigt den Aufbau der 9 in einer Draufsicht.
11 zeigt eine schematische Darstellung zweier Stringer mit einer sie verbindenden Kupplung.
12 zeigt eine schematische Darstellung zweier Omega-Stringer ohne und mit einer sie verbindenden Kupplung in der Draufsicht.
13 zeigt zwei Rumpfsektionen in einer weiteren schematischen Darstellung.
14 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines Omega-Stringers im Querschnitt.
15 zeigt ein Montagesortiment aus mehreren Kupplungen.
16 zeigt ein Verfahren zur Verbindung zweier Stringer benachbarter Rumpfsektionen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EXEMPLARISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 und 2 zeigen schematische Darstellungen zweier Flugkörper 4 gemäß der Erfindung. Die Rümpfe solcher Flugkörper werden durch das Aneinanderfügen mehrerer vorgefertigter, im Wesentlichen tonnenförmiger Rumpfsektionen 2, 3 hergestellt. 1 zeigt ein Flugzeug und 2 zeigt einen Booster einer Trägerrakete, wobei jeweils ein Schnitt durch benachbarte Rumpfsektionen 2, 3 der Flugkörper eingezeichnet ist.
3 zeigt eine schematische Darstellung zweier solcher benachbarter Rumpfsektionen 2, 3 vor dem Aneinanderfügen. Beide Rumpfsektionen 2, 3 weisen Längsversteifungselemente bzw. Stringer 20, 30 auf. Zum Zusammenfügen von Rumpfsektionen 2, 3 werden Kupplungen 10 für Stoßverbindungen zwischen den einzelnen Stringern 20, 30 eingesetzt. Bei einer ersten der beiden Rumpfsektionen 2, 3 sind solche Kupplungen 10 an den Stringern 20, 30 vormontiert. Die Kupplungen 10 weisen einen Kupplungskörper 11 auf und stehen über die Stringer 20 hervor. Die beiden Rumpfsektionen 2, 3 werden bei der Montage aufeinander zu bewegt, bis die hervorstehenden Kupplungen 10 der ersten Rumpfsektion 2 über die Stringer 30 der bisher kupplungslosen zweiten Rumpfsektion 3 ragen. Dann werden die Kupplungen 10 mit den Stringern 30 der zweiten Rumpfsektion 3 verbunden. Ein System aus Stringer 20 mit vormontierter Kupplung 10 wird als Verbindungssystem 1020 zur Verbindung zweier benachbarter Rumpfsektionen 2, 3 eines Flugkörpers 4 bezeichnet.
4 zeigt eine schematische Darstellung zweier Stringer 20, 30 ohne eine sie verbindende Kupplung. Stringer 20, 30 können mit diversen Querschnitten vorliegen, hier sind sog. Omega-Stringer 20, 30 gezeigt. Die Omega-Stringer 20, 30 weisen einen Kammabschnitt 21, 31 und zwei Fußabschnitte 22, 32 auf, welche sich an jeweils gegenüberliegende Enden des Kammabschnitts 21, 31 anschließen. Der Kammabschnitt 21, 31 ist dabei ungefähr halbkreisförmig ausgebildet.
5 zeigt eine schematische Darstellung des Omega-Stringers 20 im Querschnitt. Die Omega-Form mit dem Kammabschnitt 21 und den zwei Fußabschnitten 22 ist deutlich zu erkennen. Die Kupplung 10 liegt auf dem Stringer 20, wobei die Form der Kupplung 10 an die Form des Stringers 20 angepasst ist. Die Form oder Kontur des Kupplungskörpers 11 ist angepasst, um an der Außenseite der Stringer 20, 30 anzuliegen, und der Kupplungskörper 11 ist einstückig, das heißt er besteht nur aus einem Teil und umfasst nicht mehrere Teile. Die Länge des Kupplungskörpers 11 ist angepasst, um den Abstand zwischen den beiden Stringern 20, 30 zu überdecken und die Enden der beiden Stringer 20, 30 zu überlappen. Die Breite des Kupplungskörpers 11 ist an die Breite der Stringer 20, 30 angepasst.
Der Omega-Stringer 20 weist einen durchgängigen Hohl- oder Innenraum 23 in Längsrichtung der Rumpfsektionen 2, 3 auf, durch den Systemleitungen (nicht gezeigt) verlaufen können. Die Systemleitungen können elektrische Leitungen oder Leitungen für flüssige oder gasförmige Medien sein.
6 zeigt den Aufbau der 5 in einer Draufsicht. Zwei Stringer 20, 30 sind durch die Kupplung 10 verbunden, wobei die Kupplung 10 zwischen und auf den beiden Stringern 20, 30 liegt. Die Kupplung 10 umfasst den länglichen Kupplungskörper 11 mit einem ersten Endteil 12 zur Verbindung mit einem ersten Stringer 20 und einem zweiten Endteil 13 zur Verbindung mit einem zweiten Stringer 30. Die Kupplung 10 umfasst weiterhin ein Mittelteil 14, welches sich zwischen dem ersten und dem zweiten Endteil 13 befindet. Die Form des Kupplungskörpers 11 ist zum Anliegen an den Stringern 20, 30 angepasst, und der Kupplungskörper 11 ist einstückig, das heißt er besteht nur aus einem Teil und umfasst nicht mehrere Teile. Die Form oder Kontur des Kupplungskörpers 11 ist angepasst, um an der Außenseite der Stringer 20, 30 anzuliegen. Die Länge des Kupplungskörpers 11 ist angepasst, um den Abstand zwischen den beiden Stringern 20, 30 zu überdecken und die Enden der beiden Stringer 20, 30 zu überlappen. Die Breite des Kupplungskörpers 11 ist an die Breite der Stringer 20, 30 angepasst.
7 zeigt eine weitere schematische Darstellung des Omega-Stringers im Querschnitt, wobei im Unterschied zur 5 die Kupplung 10 unter dem Stringer 20 liegt. Die Form der Kupplung 10 ist wieder einstückig und an die Form des Stringers angepasst.
8 zeigt den Aufbau der 7 in einer Draufsicht. Zwei Stringer 20, 30 sind durch die Kupplung 10 verbunden, wobei die Kupplung 10 zwischen und unter den beiden Stringern 20, 30 liegt. Die Form oder Kontur des Kupplungskörpers 11 ist angepasst, um an der Innenseite der Stringer 20, 30 anzuliegen. Die Länge des Kupplungskörpers 11 ist angepasst, um den Abstand zwischen den beiden Stringern 20, 30 zu überdecken und die Enden der beiden Stringer 20, 30 zu überlappen. Der Überlappungsbereich liegt hier unter den Stringern 20, 30 und ist daher in der Fig. nicht sichtbar. Die Breite des Kupplungskörpers 11 ist an die Breite der Stringer 20, 30 angepasst.
9 zeigt eine weitere schematische Darstellung des Omega-Stringers im Querschnitt, wobei im Unterschied zur 7 der Kupplungskörper 11 einen aushärtbaren Schaum umfasst, der unter dem Stringer 20 liegt. Der Schaum ist z. B. durch Hitzeeinwirkung expandierbar und liegt dann an den Stringern 20, 30 an.
10 zeigt den Aufbau der 9 in einer Draufsicht. Zwei Stringer 20, 30 sind durch die Kupplung 10 verbunden, wobei die Kupplung 10 zwischen und unter den beiden Stringern 20, 30 liegt. Der Kupplungskörper 11 umfasst einen aushärtbaren Schaum, der durch Hitzeeinwirkung expandiert ist und daher an den Stringern 20, 30 anliegt. Dadurch ist die Form oder Kontur des Kupplungskörpers 11 automatisch angepasst, um an der Innenseite der Stringer 20, 30 anzuliegen. Die Länge des Kupplungskörpers 11 ist erneut angepasst, um den Abstand zwischen den beiden Stringern 20, 30 zu überdecken und die Enden der beiden Stringer 20, 30 zu überlappen. Der Überlappungsbereich liegt hier unter den Stringern 20, 30 und ist daher in der Fig. nicht sichtbar. Die Breite des Kupplungskörpers 11 ist erneut an die Breite der Stringer 20, 30 angepasst.
11 zeigt eine schematische Darstellung zweier Stringer 20, 30 mit einer sie verbindenden Kupplung 10. Die Kupplung 10 ist hier abstrakt mit einem rechteckigen Querschnitt dargestellt, um die Funktionsweise zu verdeutlichen. Diese abstrakte Form der Kupplung 10 ist anwendbar für alle genannten Stringerformen, wie z. B. L-Stringer, T-Stringer, Z-Stringer, C-Stringer oder Omega-Stringer. Wie gezeigt, kann der Kupplungskörper 11 eine Anpassung an einen Positionsunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Stringer 20, 30 ermöglichen. Dazu weist das Mittelteil 14 des Kupplungskörpers 11 einen spitzen Winkel α zur Längsrichtung der Endteile 12, 13 auf. Der Positionsunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Stringer 20, 30 kann in einer, zwei oder drei Ebenen gleichzeitig liegen und ausgeglichen werden. Das heißt, die Kupplung 10 kann eine Verschiebung der Stringer 20, 30 zueinander in allen drei möglichen Richtungen einzeln oder gleichzeitig ausgleichen. In anderen Worten, es kann ausgeglichen werden, wenn die ersten und zweiten Stringer 20, 30 in der Längsrichtung nicht zueinander passen, nicht miteinander fluchten und/oder nicht dieselbe Höhe bzw. Dicke aufweisen. Die Kupplung 10 ist auch anpassbar an Unterschiede in der Geometrie der Stringer.
Wie in der 11 gezeigt, kann der Winkel α des Mittelteils 14 des Kupplungskörpers 11 zur Längsrichtung der Endteile 12, 13 zwischen ungefähr α₁ = 1 bis 30°, zwischen ungefähr α₂ = 0 bis 40° und zwischen ungefähr α₃ = 2 bis 20° liegen. Die Kupplung 10 ist damit sehr gut geeignet, um Herstellungs- oder Montagetoleranzen, Positionsunterschiede der Stringer 20, 30 oder andere Abweichungen auszugleichen.
12 zeigt eine schematische Darstellung zweier Omega-Stringer 20, 30 ohne und mit einer sie verbindenden Kupplung 10 in der Draufsicht. 12 zeigt auch den Positionsunterschied zwischen den beiden Stringern 20, 30, der durch die Kupplung 10 ausgeglichen wird. Die beiden Stringer 20, 30 fluchten nicht miteinander, d. h. sie sind seitlich bzw. lateral zueinander versetzt. Der Kupplungskörper 11 kann ausgelegt sein, um an einen Positionsunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Stringer 20, 30 zwischen ungefähr 0,1 mm und 10 cm, bevorzugt zwischen ungefähr 0,3 mm und 5 cm und weiter bevorzugt zwischen ungefähr 0,5 mm und 2 cm anpassbar zu sein.
13 zeigt zwei Rumpfsektionen 2, 3 in einer weiteren schematischen Darstellung. 14 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines Omega-Stringers 20 im Querschnitt. Im Gegensatz zu den Darstellungen in den 3 und 5 liegt die Kupplung 10 nicht im Inneren des Flugkörpers, sondern auf seiner Außenhaut. Von innen nach außen betrachtet, liegen die Stringer 20, 30 auf den Rumpfsektionen 2, 3 und die Kupplung 10 ist außen an den Rumpfsektionen 2, 3 befestigt. Die Form des Kupplungskörpers 11 ist also angepasst, um an der Außenseite des Flugkörpers fluchtend mit den Stringern 20, 30 anzuliegen. Die Kupplung 10 weist die Omega-Form zur Versteifung auf. Diese Anordnung gleicht Positionsunterschiede zwischen den Stringern 20, 30 besonders einfach und ohne eine Anpassung des Kupplungskörpers 11 aus, da die Kupplung 10 an der Außenseite des Flugkörpers befestigt wird.
15 zeigt ein Montagesortiment 100 aus mehreren Kupplungen 10, wobei sich die Kupplungen 10 in ihren Dimensionen unterscheiden. Auf diese Weise wird einem Benutzer ein ganzer Satz unterschiedlicher Kupplungen 10 bereitgestellt, sodass er vor Ort, also in dem zu montierenden Rumpfabschnitt, die für ein bestimmtes Stringerpaar passende Kupplung 10 aussuchen und montieren kann. Der Satz unterschiedlicher Kupplungen 10 ist beispielhaft so zusammengestellt, dass er eine Anpassung an einen Positionsunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Stringer 20, 30 in einer, zwei oder drei Ebenen und/oder zwischen ungefähr 0,5 mm und 1 mm ermöglicht.
Eine Anpassung an einen Positionsunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Stringer 20, 30 ist auch möglich, indem der Kupplungskörper 11 oder mindestens ein Endteil 12; 13 flexibel ist, um an den Positionsunterschied anpassbar zu sein. Bevorzugt ist der Kupplungskörper 11 oder das Endteil 12, 13 nicht oder nur teilweise ausgehärtet, wird in diesem Zustand zum Anliegen an den Stringer 20, 30 angepasst, und dann weiter oder vollständig ausgehärtet.
16 zeigt ein Verfahren zur Verbindung zweier Stringer 20, 30 benachbarter Rumpfsektionen 2, 3 eines Flugkörpers 4, mit den folgenden Schritten: S1, Bereitstellen eines ersten Stringers, S2, Vormontieren einer Kupplung 10 an dem ersten Stringer, S3, Montieren des ersten Stringers mit der Kupplung 10 in einer Rumpfsektion eines Flugzeugs, und S4, Verbinden der Kuppelung mit einem zweiten Stringer. Ist die Form des Kupplungskörpers 11 angepasst, um an der Außenseite der Stringer 20, 30 anzuliegen, so kann der Kupplungskörper 11 schlicht auf die Stringer 20, 30 aufgelegt werden. Ist die Form des Kupplungskörpers 11 angepasst, um an der Innenseite der Stringer 20, 30 anzuliegen, so kann der Kupplungskörper 11 in die Stringer 20, 30 eingelegt werden und z. B. mithilfe einer aufblasbaren Vorrichtung (Ballon oder ähnlichem) an die Stringer 20, 30 angedrückt werden.

Claims

Eine Kupplung (10) zur Verbindung zweier Stringer (20, 30) benachbarter Rumpfsektionen (2, 3) eines Flugkörpers (4), umfassend einen länglichen Kupplungskörper (11) mit – einem ersten Endteil (12) zur Verbindung mit einem ersten Stringer (20), – einem zweiten Endteil (13) zur Verbindung mit einem zweiten Stringer (30), und – einem Mittelteil (14), welches sich zwischen dem ersten Endteil (12) und dem zweiten Endteil (13) befindet, wobei die Form des Kupplungskörpers (11) zum Anliegen an den Stringern (20, 30) angepasst ist, und der Kupplungskörper (11) einstückig ist, und wobei der Kupplungskörper (11) einen aushärtbaren Schaum umfasst.
Kupplung (10) nach Anspruch 1, wobei die Form des Kupplungskörpers (11) angepasst ist, um an der Außenseite der Stringer (20, 30) anzuliegen.
Kupplung (10) nach Anspruch 1, wobei die Form des Kupplungskörpers (11) angepasst ist, um an der Innenseite der Stringer (20, 30) anzuliegen.
Kupplung (10) nach Anspruch 1, wobei der aushärtbare Schaum expandierbar ist.
Kupplung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Mittelteil (14) einen spitzen Winkel α zur Längsrichtung mindestens eines Endteils (12, 13) aufweist, um an eine vom ersten Stringer (20) unterschiedliche Position des zweiten Stringers (30) anpassbar zu sein.
Kupplung (10) nach dem vorherigen Anspruch, wobei der Winkel α zwischen der Längsrichtung des Mittelteils (14) und der Längsrichtung des mindestens einen Endteils (12, 13) zwischen 0 und 40° beträgt.
Kupplung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Kupplungskörper (11) oder mindestens ein Endteil (12; 13) flexibel ist, um an einen Positionsunterschied des ersten Stringers (20) relativ zum zweiten Stringer (30) anpassbar zu sein.
Kupplung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Kupplungskörper (11) ausgelegt ist, um an einen Positionsunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Stringer (20, 30) zwischen 0,1 mm und 10 cm anpassbar zu sein.
Kupplung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Kupplungskörper (11) eine Anpassung an einen Positionsunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Stringer (20, 30) in einer, zwei oder drei Ebenen ermöglicht.
Ein Montagesortiment (100), umfassend mehrere Kupplungen (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich die Kupplungen (10) in ihren Dimensionen unterscheiden, sodass eine Anpassung an einen Positionsunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Stringer (20, 30) in einer, zwei oder drei Ebenen und/oder zwischen 0,1 mm und 10 cm ermöglicht wird.
Ein Verbindungssystem (1020) zur Verbindung zweier benachbarter Rumpfsektionen (2, 3) eines Flugkörpers (4), umfassend einen Stringer (20) und eine Kupplung (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Kupplung (10) an dem Stringer (20) vormontiert ist.
Verbindungssystem (1020) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Kupplung (10) über den Stringer (20) in seiner Längsrichtung hervorsteht.
Ein Flugkörper (4) umfassend mehrere Kupplungen (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche.
Ein Verfahren zur Verbindung zweier Stringer (20, 30) benachbarter Rumpfsektionen (2, 3) eines Flugkörpers (4), umfassend: – Bereitstellen eines ersten Stringers (20), – Vormontieren einer Kupplung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 an dem ersten Stringer (20), – Montieren des ersten Stringers (20) mit der Kupplung (10) in einer Rumpfsektion (2; 3) eines Flugkörpers (4), und – Verbinden der Kupplung (10) mit einem zweiten Stringer (30).