-
Die Erfindung betrifft einen länglichen, doppelschaUgen und insbesondere
durch eine Längswand unterteilten Leichtbaukörper, bei dem die hohle Innenschale
jedes Teils mit der zugehörigen Außenschale durch eine den Abstand zwischen den
Schalen ausfüllende Schaummaterialschicht verbunden ist.
-
Derartige Leichtbaukörper werden als Bootsrümpfe, Fahrzeugaufbauten
und Flugzeugtragflächen verwendet. Ihr wesentlicher Vorteil besteht im günstigen
Verhältnis -von- Widerstandsfähigkeit zum Baugewicht.
-
Bei den eingangs geschilderten bekannten Leichtbaukörpern mit lediglich
in Richtung ihrer Längserstreckung verlaufenden Wandungen war die Widerstandsfähigkeit
jedo - ch,im wesentlichen auf Zug-, Druck- und einfache Biegebeanspruchungen
begrenzt. Verwindenden Kräften. konnten diese Baukörper mit ihren naturgemäß relativ
dünnen Wandungen nur geringen Widerstand entgegensetzen, zumal der geringe Elastizitätsmodul
der in erster Linie verwendeten Kunststoffe sich bei Torsionsbeanspruchungen besonders
störend bemerkbar macht. Auf vielen Einsatzgebieten derartiger Leichtbaukörper ist
jedoch die Verwindungssteifigkeit ein zentrales Problem.
-
Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Beibehaltung der Vorteile
bekannter Baukörper deren Verwindungssteifheit zu erhöhen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Innenschale
aus mehreren durchgehend geformten und allseits geschlossenen Zellen besteht, die
in Längsrichtung des Baukörpers mit Abstand voneinander in der gemeinsamen Außenschale
angeordnet sind, wobei die im wesentlichen senkrecht zur Außenschale verlaufenden
Zwischenräume zwischen den Zellen ebenfalls mit Schaummaterial ausgefüllt sind.
-
Die Unterteilung gemäß der Erfindung durch quer verlaufende Zwischenwände,
welche zusammen mit dem zwischen den Schalen angeordneten Schaumstoff die Zellen
nahtlos umschließen, führen nicht nur zu einer Querversteifung des Baukörpers, sondern
sind auch zur überträgung von Schubkräften in der Lage, welche die Verwindung des
Baukörpers um seine Längsachse hervorzurufen suchen.
-
Dabei ist wesentlich, daß es sich erändungsgemäß um Zellen mit glatten
Wandungen ohne scharfe übergänge an Ecken und Kanten handelt, weil anderenfalls
die quer verlaufenden Zwischenwände den entgegengesetzten Einfluß hätten, indem
sie an den übergängen zu den Uängswänden Kerbzonen verringerter Festigkeit bilden
würden. Bei den bekannten Leichtbaukörpern bestanden die Innenschalen aus einzelnen,
mittels Nieten od. dgl. verbundenen Teilen mit entsprechenden Spannungssprüngen
in den Verbindungs- und Kantenbereichen.
-
Vorzugsweise verlaufen die einander zugekehrten Flächen der Zellen
und der Außenschalen parallel zueinander, so daß die dazwischen angeordnete Schaummaterialschicht
gleiche Dicke und damit gleiche Festigkeitseigenschaften besitzt.
-
Die Zellen und/oder die Außenschalen können auf einer die Längswand
verstärkenden bzw. bildenden Zwischenplatte befestigt sein. Die Zwischenplatte
- die ihrerseits wieder aus mehreren Schichten bestehen kann -, bildet dann
gewissermaßen ein i Rückgrat des Baukörpers und erleichtert seine Herstellung.
-
In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 in perspektivischer, auseinandergezogener
Ansicht die die Innenschalen bildenden Zellen des in F i g. 3 im ganzen dargestellten
Schwimmerkörpers eines Wasserflugzeuges, F i g. 2 eine ebenfalls auseinandergezogene
perspektivische Ansicht der Innen- und Außenschalen dieses Schwimmerkörpers, F i
g. 3 eine perspektivische Ansicht des fertigen Schwimmerkörpers, F i
g. 4 einen Querschnitt durch den Schwimmerkörper in F i g. 3 entlang
der Linie 4-4, F i g. 5 bis 8 den F i g. 1 bis 4 entsprechenden
Darstellungen eines abgewandelten Ausführungsbeispiels, F i g. 9 bis 12 den
F i g. 1 bis 4 entsprechende Darstellungen eines weiteren Ausführungsbeispiels,
F ig. 13 eine perspektivische, teilweise aufgebrochene Ansicht des in den
F i g. 5 bis 8 dargestellten Schwimmkörpers und F i
g. 14 einen erfindungsgemäß aufgebauten Bootskörper in perspektivischer Ansicht.
-
Bei der einfachsten Ausführungsform der Erfindung sind die Zellen
der Innenschalen vollkommen unverbunden innerhalb der Außenschalen aufgehängt, ohne
daß zusätzliche Verstärkungen vorgesehen sind. Ein Beispiel für diese Bauweise ist
der in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Flugzeugschwimmer. F i
g. 1 zeigt die Zellen der Innenschalen in ihren entsprechenden Lagen. Die
Zellen sind geschlossen und können in zwei Hälften aus glasfaserverstärktem Kunststoff
hergestellt und danach zusammengeklebt worden sein. Sie haben abgerundete Flächen
an allen Ecken und Winkeln, ihre Wandstärke ist auf die aufzunehmende Belastung
abgestellt. F i g. 2 zeigt die Zellen 1, 2 und 3 in der Lage,
welche sie innerhalb der Außenschalen 4 und 5 einnehmen, deren Außenflächen
der fertigen Form des Schwimmers entsprechen. Die Außenschalen können aus irgendeinem
leicht formbaren Material bestehen, -beispielsweise aus Aluminium, Kunststoff oder
glasfaserverstärktem Kunststoff. Die Schalendicke variiert entsprechend der aufzunehmenden
Belastung.
-
Die Darstellung zeigt die inneren Zellen 1, 2 und
3
miteinander ausgerichtet, jedoch getrennt voneinander, da zwischen den benachbarten
Zellenflächen Platz vorgesehen werden muß, um das leichte Schaummaterial aufzunehmen,
welches als Kern zwischen den Schalen bzw. Zellen vorgesehen ist. In F i
g. 3 ist das fertige Erzeugnis dargestellt, welches sich aus der Vereinigung
der Außenschalen 4 und 5
mit den darin aufgehängten Zellen l# 2 und
3 ergibt. F i g. 4 zeigt einen Querschnitt durch den fertigen Schwimmer-
und macht deutlich, wie die Außenschalen 4 und 5 mit den Zellen der Innenschalen
durch das dazwischenliegende Schaummaterial 6 verbunden sind. Das Schaummaterial
umgibt die Zellen vollständig und hält sie in ihrer Lage; zwischen den Zellen befinden
sich keine Verbindungsstücke und keine Verstärkungsglieder, jedoch ist deren Verwendung
möglich.
-
Das abgewandelte Ausführungsbeispiel gemäß den F i g.
5, 6 und 7 ergibt sich aus dem Vorbeschriebeneu durch eine zusätzliche
Verstärkung. F i g. 5 zeigt die Lagebeziehung zwischen der verstärkenden
Zwischenplatte 7 und den Zellen 8, 9 und 10. Die Zwischenplatte
kann auch aus demselben Material wie
die Außenschalen oder auch
aus Magnesium bestehen und am Umfang verstärkte Kanten haben, um ein größeres Trägheitsmoment
zu erreichen. Eine derartige Zwischenplatte verstärkt die Widerstandskraft gegen
eine Verbiegung des Schwimmkörpers. Sie steht mit dem Schaummaterial in Berührung
und wird dadurch gegenüber Ausknickungen stabilisiert.
-
Die Zellen 8, 9 und 10 gleichen in ihrem Aufbau den
in F i g. 1 dargestellten. F i g. 8 zeigt das leichte Schaummaterial
11 in Verbindung mit den Innenschalen und den Außenschalen. Zwischen den
Außenschalen und dem Schaummaterial 11 kann noch eine Klebstoffschicht vorgesehen
sein, um die Verbindung zu verbessern, was selbstverständlich bei allen Erzeugnissen
dieser Art möglich ist.
-
Eine weitere Abwandlungsmöglichkeit der beschriebenen Grundform besteht
darin, einige der Teile an Stellen miteinander zu befestigen, wo dies baulich vorteilhaft
erscheint. Ein Beispiel für diese Art des Baukörpers ist in den F ig.
9, 10 und 11 gezeigt. Eine Reihe von Zellen 13, 14 und
15 ist an den als Rückgrat ausgebildeten Zwischenplatten 16 und
17 befestigt. Die Platten wirken in Verbindung mit dem zwischen ihnen angeordneten
leichten Schaummaterial 18 als Längswand und bilden gleichzeitig einen Teil
der Zellenflächen. Die Zellen sind mit Flanschen 13', 14' und 15'
versehen, die durch Klebung, Nieten oder Schweißen, je nach dem verwendeten Material,
an den Platten 16 und 17 befestigt sind. Wie F i g. 12 zeigt,
liegt das Schaummaterial zwischen den Zellen 13, 14 und 15 und den
Außenschalen 4 und 5 sowie zwischen den benachbarten Enden der Zellen
13, 14 und 15, wodurch jeweils eine Zelle von der nächsten durch Schotten
getrennt ist.
-
F i g. 13 zeigt eine andere Ansicht eines fertigen Schwimmers
der in den F i g. 5 bis 8 gezeigten Art. Der weggebrochen dargestellte
Teil der Außenschale 5
läßt die Anordnung des leichten Schaummaterials
11
sowie die Kanten der Zellen 9 und 10 erkennen. Auf einem
anderen Abschnitt ist ein Teil der Außenschale und außerdem der darunterliegende
Teil des Schaummaterials 11 weggebrochen, so daß die Zellen 8 und
9 sowie ein Teil der Zwischenplatte 7 sichtbar sind.
-
Die Erfindung läßt sich auch bei andersartigen Baukörpern verwenden,
z. B. bei Wasserfahrzeugen, wie dem in F i g. 14 dargestellten Rennboot.
Das Boot besteht aus den Außenschalen 28, 36 und den inneren Zellen
31, 32, 33,34 und 35, die voneinander und von den Außenschalen durch
das leichte Schaummaterial getrennt sind. Die abgeschlossenen Enden der Zellen bilden
Schottwände. In die Außenschale 28, den Kern aus Schaummaterial
29 und die Innenzelle 30 ist eine Cockpitöffnung eingeschnitten. Eine
zusätzliche Öffnung ist an der Oberseite der Zelle 33
vorgesehen, sie bildet
das Abteil für die Maschine. Die Zelle 31 ist als Brennstoffbehälter ausgebildet.
Die anderen Zellen sind vollständig geschlossen. Diese Bauweise hat für Boote den
zusätzlichen Vorteil, daß das Boot unsinkbar wird. Wegen der sehr großen Stabilität
der Wandungen kann ein derartiges Fahrzeug erheblichen Schlagkräften widerstehen.
Der Zellenaufbau gewährleistet ein Höchstmaß an Sicherheit, da auch bei Beschädigungen
der Außenschale noch die Innenschale das Wasser abhält und dadurch die erforderliche
Schwimmfähigkeit erhält.