DE2658876A1

DE2658876A1 - Schalenkoerper, beispielsweise tragoder rotorfluegel, in composite-bauweise

Info

Publication number: DE2658876A1
Application number: DE19762658876
Authority: DE
Inventors: Ulrich Prof Dr Huetter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-12-24
Filing date: 1976-12-24
Publication date: 1978-06-29
Also published as: GB1567968A; FR2375033A1; DE2658876B2; SE7714440L; DE2658876C3

Description

Schalenkörper, beispielsweise Trag- oder Rotorflügel, in Composite-Bauweise

Die Erfindung betrifft einen Schalenkörper in Composite-Bauweise, Z^-.B. einen Trag- oder Rotorflügel, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Es kann sich um den Tragflügel eines Plugzeuges oder um den Rotorflügel eines Hubschraubers oder eines Ventilators handeln. Vorzugsweise ist die Erfindung bei den Rotorflügeln von Windenergiekonvertern anwendbar; jedoch kommen auch Anwendungen bei anderen Schalenkörpern in Betracht, z.B. bei stark belasteten stabartigen Hochbau-Stützelementen aus Kunststoff oder aus Beton mit Bewehrung durch hochfeste Langfasern, vorzugsweise feinen Durchmessers.

Der Begriff "Composite-Bauweise" besagt, daß der im wesentlichen selbsttragende Schalenkörper in der bekannten Faser-Matrix-Composite-Technik, z.B. aus faserverstärktem Kunststoff, vorzugsweise in Form von Mehrlagenlaminat, hergestellt ist. Als Werkstoff für das faser- oder bandartige Bewehrungsmaterial kommen z.B. in Frage Glas, Kohlenstoff, Silizlumcarbid oder ähnliche Stoffe, die z.B. in Form von Fasersträngen, Gewebebändern, rechtwinkelig oder diagonal gewebten Matten oder in Form von nicht gewebten Kurzfaserfliesen verwendet werden können. Als Matrix-Werkstoff kommen bevorzugt Polyester- oder Epoxid-Harz in Betracht. Der Schalenkörper kann einstückig hergestellt sein; er kann aber auch aus mehreren Teilschalen zusammengesetzt sein, wie z.B. die Schale einer Muschel aus zwei Hälften besteht. Ein Füllen des Schalenkörpers mit einem spezifisch leichten Füllstoff und/oder ein Verstärken des Schalenkörpers mit Rippen oder sonstigen Stützkörpern kann vorgesehen werden; solche Maßnahmen sind aber für die Erfindung ohne Belang.

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Seit langem versucht man, für derartige Schalenkörper einen möglichst stabilen und zugleich mit vertretbarem Aufwand herstellbaren Anschluß zu finden, um hiermit den Schalenkörper an einem Nachbarbauteil zu befestigen, z.B. einen Tragflügel am Plugzeugrumpf oder einen Rotorflügel an seiner Rotornabe oder zwei Teile eines Rotorflügels aneinander.

Ein bekannter als Rotorflügel ausgebildeter Schalenkörper (US-PS 2 182 812) weist im Bereich seines Anschlußendes einen in den Werkstoff eingebetteten Wulstflansch auf, um den ein Teil des Bewehrungsmaterials schlaufenförmig herumgeführt ist. Das Ziel ist hier, ein zapfenartiges Anschlußende zu bilden, wobei der Zapfen auf seiner Außenumfangsfläche ringförmige Wulste bildet. Der Zapfen wird sodann von einem zweiteiligen, zur Rotornabe gehörenden Bauteil zangenartig eingespannt, wobei der ringförmige Wulst formschlüssig in das genannte Nabenteil eingreift. Für den Querschnitt des Wulstflansches sind rechteckige, dreieckige oder ähnliche Formen mit leicht abgerundeten Ecken vorgesehen.

Diese bekannte Bauweise ist nicht nur aufgrund der mehrteiligen Konstruktion des Nabenteiles, sehr aufwendig. Sie hat vor allem den Nachteil, daß z.B. bei einer Zug- oder Biegebeanspruchung des Rotorflügels in dem faserverstärkten Werkstoff, vor allem im Übergangsbereich zu dem Wulstflansch, außerordentlich hohe Spannungsspitzen auftreten, die unter Umständen zu einem Bruch führen können.

Ein anderer bekannter Schalenkörper (DT-AS 1 045 810) weist einen sogenannten Schlaufenanschluß auf. Hier sind aus dem Bewehrungsmaterial im Anschlußende des Schalenkörpers mehrere Schlaufen geformt, die in ihrer Gesamtheit einen Flansch bilden, mit dem der Schalenkörper an einem Nachbarbauteil befestigbar ist. Hier braucht also das Anschlußende des Schalenkörpers nicht mehr durch eine mehrteilige Nabe umfaßt und eingespannt zu werden. Jedoch hat es sich gezeigt, daß auch hier trotz sorgfältiger Gestaltung des Überganges von der Schale zum Flansch hohe Spannungspitzen auftreten (siehe "Kunststoffe" I963, Seiten 8^1 bis 838, insbesondere Abb. 27).

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schalenkörper nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 derart auszuführen, daß sein Anschluß an ein Nachbarbauteil möglichst einfach herstellbar ist und zugleich hohe Spannungsspitzen mögliehst weitgehend vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch die Anwendung der kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es zur Vermeidung von Spannungsspitzen in dem Schalenmaterial darauf ankommt, daß sich die Bewehrung im Bereich des Anschlußendes des Schalenkörpers möglichst geradlinig, und zwar im wesentlichen in Wirkrichtung der auftretenden Kräfte, z.B. der Fliehkraft, erstrecken muß oder allenfalls nur sehr große Krümmungsradien bilden darf. Deshalb verläuft gemäß der Erfindung das Matrix- und das Bewehrungsmaterial des Schalenkörpers ausgehend vom selbsttragenden Schalenteil ohne wesentliche Richtungsänderung entlang den Seitenflächen des Wulstflansches bis zu dessen Kopfende. Dort ist zur Umlenkung des Bewehrungsmaterials um ca. 18O° ein verhältnismäßig kleiner Krümmungsradius unvermeidbar. Da jedoch aufgrund der etwa tropfenförmigen, also langgestreckten Querschnittsform des Wulstflansches dessen Seitenflächen sehr lang sind, steht eine große Klebe-Verbindungsfläche zwischen dem Schalenmaterial und dem Wulstflansch zur Verfugung.;. Dadurch werden schon an den Seitenflächen die bei einer Belastung des Schalenkörpers im Schalenmaterial auftretenden Kräfte durch Schubspannungen weitgehend abgebaut und in den "Wulstflansch eingeleitet. Durch diese Maßnahme und durch eine gut abgerundete Kopfform wird dafür gesorgt, daß die Spannungen im Schalenmaterial auch im Bereich des Kopfendes des Wulstflansches in erträglichen Grenzen bleiben.

Die sich stetig verjüngende, d. h. im wesentlichen spitz auslaufende Form des Schwanzendes des Wulstflansches ist entscheidend zur Erzielung eines stetigen (sprungfreien) Überganges vom freitragenden Schalenkörperteil zum Bereich des Wulstflansches, wodurch ebenfalls Spannungsspitzen vermieden werden. Es braucht allerdings nicht das gesamte Schwanzende des Wulstflansches aus dem gleichen, vorzugsweise metallischen Werkstoff wie der Hauptteil des Wulstflansches hergestellt zu werden. Vielmehr ■ 809828/036©

kann, soweit es eine Kürzung der genannten seitlichen Kiese-Verbindungsflächen zuläßt, das Schwanzende aus Kunststoff gebildet werden. Mit anderen Worten: Der äußerste Bereich des Schwanzendes des Wulstfiansches kann abgerundet oder abgefast sein, so daß sich dort zwischen dem Schalenmaterial und dem Wulstflansch ein kleiner Zwickel bildet, den man beim Einbetten des Wulstflansches mit Matrix-Werkstoff ausfüllt.

Der Wulstflansch kann eine kreisrunde Form haben, wenn der Schalenkörper ein zapfenartiges Anschlußende aufweisen soll. Jedoch sind auch viele andere Formen ausführbar. So wird es häufig erforderlich sein, den Wulstflansch an die strömungsgünstige Querschnittsform eines Tragflügels oder eines Rotorflügels anzupassen.

Ein wichtiger weiterführender Gedanke der Erfindung befaßt sich mit dem Problem der Verbindung des in den Schalenkörper eingebetteten Wulstflansches mit dem Nachbarbauteil. Würde man wie beim Gegenstand der US-PS 2 182 812 das Anschlußende des erfindungsgemäßen Schalenkörpers.'in einer zweiteiligen Nabe einspannen, so bestünde die Gefahr, daß im Schalenmaterial örtlich sehr hohe Druckbelastungen aufteten. Da der verwendete Schalen-Matrix-Werkstoff meist sehr spröde ist, würden solche Druckstellen örtliche Verspannungen hervorrufen oder Ausgangspunkt von Rissen sein, die unter Umständen zur Zerstörung des Schalenkörpers führen könnten.

Zur Beseitigung dieser Gefahr wird vorgeschlagen, daß der vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff gebildete Wulstflansch durch eine unmittelbare, Zug- und Druckkräfte und somit auch Biegemomente übertragende Verbindung an das Nachbarbauteil anschließbar ist. Dies kann zweckmäßig dadurch erfolgen, daß im oder am Wulstflansch Bohrungen oder Gewindebohrungen vorgesehen werden, in die Schrauben eingesetzt oder eingeschraubt werden können. Es ist hierbei lediglich zu beachten, daß das Bewehrungsmaterial um die Bohrungen herumgeführt werden muß. In ähnlicher V/eise kann der Wulstflansch auch mit angeformten oder angeschweißten Bolzen ausgeführt werden. In jedem Falle können die von der Schale über die genannten großflächigen Klebeflächen in den Wulstflansch eingeleiteten Kräfte von hier unmittelbar über die vorgesehenen Verbindungselemente in das Nachbarbauteil übertragen werden.

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Zur Aufnahme der Verbindungselemente können unmittelbar im Kopfende des Wulstflansches Bohrungen vorgesehen sein, die vorzugsweise als Gewindesacklöcher ausgebildet sind (Anspruch 3). Es können aber auch am Kopfende des Wulstflansches Augen zur Aufnahme der Verbindungselemente vorgesehen werden (Anspruch 4). Solche Augen können in den Wulstflansch auslaufen. Vorzugsweise können die Augen jedoch mehr an der Außenseite des Wulstflansches angeordnet werden, so daß sie zur Aufnahme von durchgehenden Verbindungselementen geeignet sind (Anspruch 5).

Der Wulstflansch kann über seine ganze Erstreckung gleichbleibend die genannte etwa tropfenförmige Querschnittsform aufweisen. Diese Ausführung wird man bevorzugen, wenn es auf eine möglichst stabile Ausführung des Anschlußendes des Schalenkörpers ankommt, d.h. wenn sowohl die Innen- als auch die Außenfläche des Wulstflansches möglichst großflächige Klebeverbindungen bilden sollen. Soll dagegen der Wulstflansch ein möglichst geringes Gewicht aufweisen, so kann er vorzugsweise gemäß -Anspruch 6 ausgebildet sein. Hierbei kann man die Verbindungselemente, z.B. Schrauben, in den durch Leichtwerkstoff aufzufüllenden Raum des Wulstflansches hineinragen lassen, so daß die Schrauben nach dem Auffüllen zusätzlich gesichert sind. Man kann hierbei auch gemäß Anspruch 7 Rippen vorsehen.

Damit man beim Übergang von dem selbsttragenden Schalenteil zum Anschlußende des Schalenkörpers, also im Bereich des Schwanzendes des V/ulstflansches, einen möglichst stetigen Übergang hinsichtlich der Steifigkeit des Schalen- und Wulstflansch-Materials erzielt, können gemäß Anspruch 8 im Wulstflansch Einschnitte vorgesehen werden.

Besonders zweckmäßige Formen und Abmessungen des Wulstflansches sind in den Ansprüchen 9 und 10 angegeben.

Durch einen gemäß den Ansprüchen 11 oder 12 vorgesehenen Außenstützring kann dafür gesorgt werden, daß die Haftung des Bewehrungsmaterials am Wulstflansch, die für den Erfolg der erfindungsgemäßen Maßnahmen von wesentlicher Bedeutung ist, auch bei wech-

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selnden Beanspruchungen dauerhaft erhalten bleibt. Sin solcher Außenstützring wird vorzugsweise ebenfalls in Composite-Bauweise hergestellt. Bei zusammengesetzten Schalenkörpern dient er zugleich zur Sicherung der Verbindung zwischen den Schalenteilen.

Eine zusätzliche Versteifung des Anschlußendes des Flügels kann durch Vorsehen eines Innenstützringes erzielt werden (Anspruch Ein solcher Innenstützring wird zweckmäßig vor der Herstellung des eigentlichen Schalenkörpers gefertigt; epkann ein- oder mehrteilig sein; er kann aus einem metallischen Werkstoff oder in Composite-Bauweise hergestellt sein.

Die im Anspruch 14 angegebene konkave Form der äußeren Seitenfläche des Wulstflansches ist besonders dann vorteilhaft, wenn der oben erwähnte Außenstützring vorgesehen wird. Dieser kann hierbei derart in den konkaven Bereich des Wulstflansches hineingeformt werden, daß ein völlig glatter Verlauf der Schalen-Außenfläche erzielt wird. In der Regel wird es sich aus der konkaven Form der äußeren Wulstflansch-Seitenfläche ergeben, daß sich das Kopfende des Wulstflansches leicht nach außen neigt. Wenn es dagegen erwünscht ist, daß sich das Kopfende des Wulstflansches nach innen neigt, so daß die Außenhaut des Schalenkörpers nach innen gezogen wird, so ist es zweckmäßig, den Wulstflansch gemäß Anspruch 15 zu formen.

Damit der Schalenkörper, besonders wenn es sich um einen verdrehbar gelagerten Rotorflügel handelt, gut zentriert ist, wird im Nachbarbauteil ein zum Anschlußende des Schalenkörpers satt passendes Gegenformstück vorgesehen (Anspruch 16), durch das zweckmäßig die kraftübertragenden Verbindungselemente hindurchgeführt sind. Ein sattes Anpassen dieses Gegenformstückes kann zv/eckmäßig dadurch erzielt werden, daß das Gegenformstück ebenfalls in Composite-Bauweise hergestellt wird (Anspruch 17)> wobei man den Zusammenbau aller Teile, z.B. eines RotorflUgels mit seiner Nabe, durchführt, bevor das Gegenformstück ausgehärtet ist. Hierbei kann bei Bedarf auch noch ein genaues Ausrichten des Rotorflügels vorgenommen werden. Ein.solches Gegenformstück hat auch noch den

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Vorteil, daß Querkräfte besser vom Schalenkörper auf das Nachbarbauteil übertragen werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 18 bis 20 beschrieben.

Ausführungbaspiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben* Darin zeigt:

Fig. 1 den Anschluß eines als Rotorflügel ausgebildeten Schalenkörpers an seiner Nabe im Längsschnitt;

Fig. 2 die Verbindungsstelle zwischen zwei Teilen des Rotorflügels eines Windenergiekonverters;

Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie III-III der Fig. 2, in vergrößertem Mäßstab;

Fig. 4 ein Detail aus Fig. 3 in nochmals vergrößertem Maßstab;

Fig. 5 eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Anschlußform;

Fig. 6 bis 8 verschiedene Ausführungen des Wulstflansches eines Schalenkörpers;

Fig. 9 eine weitere AusführungsVariante des Verbindungssystems zwischen Schalen- und Nabenkörper;

Fig. 9a einen Schnitt nach Linie a-a der Fig. 95

Fig. 10 ein weiteres Beispiel einer Verbindung zwischen zwei Schalenkörpern.

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Der in Fig. 1 gezeigte Rotorflügel umfaßt zwei Schalenhälften II und 12 mit je einer V/ulstflansch-Hälfte 13 und Ik. Der V.'ulstflansch 1.5, 14 ist hier ein Rotationskörper mit einer, schlanken, tropfenartigen Querschnittsform. Der Wulstflansch bildet, weiterhin im Querschnitt gesehen, einen verhältnismäßig dicken Kopf 15; dort ist die Dicke des Wulstflansches am größten. Der Kopf 15 ist gerundet mit einem Radius etwa gleich der halben Kopfdieke. Das innere Ende 16 (oder Schwanzende) ist -spitzauslaufend ausgebildet. Die Übergänge vom Kopf- zum Schwanzende verlaufen stetig, wobei die äußere Seitenfläche 17 konkav geformt ist.

Das Schalenmaterial 16 ist mit seiner normalen Dicke s vom Flügelinneren her um den Wulstflansch I3 herumgeführt und läuft dann auf der Flügelaußenseite allmählich aus, d.h. die Dicke des auslaufenden Schalenlappens I9 geht - beginnend am Schwanzende l6 des Wulstflansches - stetig auf Null zurück.

Ein vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Schale hergestellter und nach dem Zusammenfügen der beiden Schalenteile 11 und 12 um den Flügel gewickelter Außenstützring ist mit 20 bezeichnet. In ähnlicher Weise kann ein Innenstützring 21 vorgesehen werden; dieser kann ebenfalls aus faserverstärktem Kunststoff oder aber auch aus einem metallischen Werkstoff hergestellt sein.

Eine Nabe, in welcher der Flügel verdrehbar gelagert sein möge, ist bei 21a mit strichpunktierten Linien angedeutet. Der Flügel wird durch Schrauben 22 mit einem Lagerflansch 27) verbunden. Für die Schrauben 22 sind im Wulstflansch IJ, 14 Gewindelöcher vorgesehen. Der Lagerflansch 2j5 weist ein zum Flügelende satt passendes Gegenformstück 24 auf.

Der dargestellte Anschluß von der Schale.l8, I9 zu dem Lagerflansch 23 stellt eine zug-, druck-, biege- und torsionsfeste Verbindung dar; sie realisiert Formschluß mit Stützung durch Kraftschluß, wie das bei einem guten Seemannsknoten der Fall ist.

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Die Fig. 2 zeigt ausschnittsweise einen Rotorflügel eines vv'indenergiekonverters, der wegen extremer Länge in zwei Hälften 30 und 31 unterteilt ist. Jede dieser Flügelhälften 30 und 3I ist wiederum aus zwei Halbschalen, z.B. 32 und 33, zusammengesetzt. Die miteinander zu verbindenden Enden der beiden Flügelhälften 30 und 31 weisen beide einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Wulstflansch 34, 35 bzw. 36 auf. In diesem Falle bilden die Wulstflansche, abweichend von dem Beispiel nach Fig. 1, nicht einen Rotationskörper, sondern sind völlig dem Tragflügelprofil angepaßt, (siehe Figur 3).

Zwischen die beiden Flügelenden ist ein Zwischenformstück 40 eingespannt. Das Zusammenspannen der beiden Flügelhälften 30 und 3I erfolgt durch mehrere Schrauben 37 mit gegenläufigen Gewinden. Je zwei Halbschalen 3^ und 35 sind mit Stiften 38 gegeneinander ge sichert.

Jede Flügelhälfte 30 ^und 31 weist wiederum einen Außenstützring 4-1 bzw. 42 auf. Dank der konkav geformten Außenseite der Wulstflansche liegen die Außenstützringe völlig innerhalb der normalen äußeren Flügelbegrenzung. Innenstützringe sind mit 43 und 44 bezeichnet.

Wie besonders aus Fig. 4 ersichtlich ist, müssen die einander zugewandten Stirnflächen der beiden Wulstflanschhälften J>k und 35 unter einem spitzen Winkel angeschnitten werden. Hierdurch kann es erforderlich werden, daß das Schalenmaterial (z.B. 45) auch die Stirnfläche 46 des Wulstflansches 34 bedeckt. Die Klebstoffschieht zwischen den beiden Halbschalen 32 und 33 ist in Fig. 4 mit 47 bezeichnet.

Bei demAusführungsbeispiel nach Fig. 5 ist das in Fig. 1 mit 24 bezeichnete Gegenformstück weggelassen. Statt dessen weisen

die zum Verbinden des Wulstflansches 50 mit dem Lagerflansch 51 dienenden Schrauben 52 einen Bund 53 auf, als Distanzstück zwischen den genannten Teilen 50 und 51· Hierzu muß der Kopf des Wulstflansches 50 etwas breiter ausgeführt werden als bei den bisher beschriebenen Beispielen.

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Die in Pig. 6 in Ansicht dargestellte Wulstflanschhälfte 55 für eine Halbschale eines Schalenkörpers weist an ihrem Schwanzende mehrere etwa gleichmäßig verteilte Einschnitte 56 auf. Am Kopfende sind mehrere Augen 57 angeordnet mit je einer Gewindesackbohrung 58 für die Verschraubung des Wulstflansches mit dem Machbarbauteil. Zur Lagefixierung der einen Wulstflanschhälfte mit der dazugehörenden anderen Wulstflanschhälfte sind zwei Bohrungen 59 für Paßstifte vorgesehen.

Wenn es darauf ankommt, daß die Verschraubung zwischen dem Schalenkörper und dem Nachbarbauteil auf der Seite des Schalenkör- ί pers zugänglich bleibt, können gemäß Fig. 7 an die Aussenseite des Wulstflansches 60 Augen 6l für Durchgangsschrauben (angedeutet bei 62 mit strichpunktierten Linien) vorgesehen werden.

Die Fig. 8 zeigt im Querschnitt einen zusammengesetzten Wulstflansch. Er umfaßt ein Kopfteil 65 mit durchgehenden Gewindelöchern 66 und ein das Schwanzende und die innere Seitenfläche 67 bildendes Wandteil 68. Kopf-und Wandteil sind miteinander verschweißt. Zur Versteifung kann zwischen je zwei Gewindelöchern 66 eine Rippe 69 angeschweißt werden. Das Ende einer mit einem Schlitz versehenen Schraube ist bei 70 mit strichpunktierten Linien angedeutet. Man kann solche Schrauben schon vor dem Formen der Schale in den Wulstflansch 65, 66 einschrauben und danach die Räume zwischen den Rippen 69 mit Kunststoff ausfüllen, wodurch zugleich die Schrauben 70 gesichert werden. Einen gemäß Fig. 8 geformten Wulstflansch kann man auch durch Gießen herstellen.

Die Fig. 9 zeigt ein Beispiel für den Anschluß eines Schalenkörpers 71 an seinem Nachbarbauteil (Lagerring 72), bei dem keines der beiden Enden der Spannbolzen 73 zugänglich ist. Ein solcher Fall liegt in der Regel auch dann vor, wenn es sich gemäß Fig. 2 oder Fig. 10 um das Verbinden zweier aneinander anstoßender Flügelteile handelt. Die beiden Enden der Spannbolzen 73 weisen gegenläufige Gewinde auf. Der Durchmesser des mittleren Bereichs des Spannbolzens ist geringfügig größer als der Gewinde-Außendurchmesser. Dort ist mit zwei Paßfedern "Jk ein zum Anziehen des

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opannbolzens 73 dienender Stellring oder Gleitnutring j6 rr.it Außensechskant drehfest, jedoch axial verschiebbar angeordnet. Der. Wulstflansch ist mit "7.5, ein Gegenformstück mit 77 und ein Zwischenring mit JE bezeichnet. Ein Wälzlager zur verdrehbaren Lagerung des Schalenkörpers 71 ist bei 79 angedeutet. Der Gleitnutring 76 muß deshalb axial auf dem Spannbolzen 73 verschiebbar sein, weil er bei angezogenem Spannbolzen sowohl am Gegenformstück 77 als auch am Zwischenring 78 fest anliegen muß, so daß alle Teile in: festem Kontakt zueinander stehen, und weil nie genau vorausbestimmt werden kann, welche Lage hierbei der Gleitnutring 76 relativ zum Spannbolzen einnehmen wird. Bei dieser Konstruktion ist der Gleitnutring 73 zugleich ein Distanzstüek zwischen den zu verbindenden Teilen Jl, 75* 77 einerseits und 72, 78 andererseits.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 10 sind dagegen als Distanzstücke Zwischenformkorper 80 vorgesehen, die an die Form der Anschlußenden der beiden miteinander zu verbindenden Schalenkörper 8l und 82 angepaßt sind. Die zunächst für die Spannbolzen 83 freibleibenden Zwischenräume werden nach beendetem Zusammenbau mit Kunststoff ausgefüllt. Das Besondere der in Fig. 10 gezeigten Bauweise besteht im Gegensatz zu Fig. 2 darin, daß die Kopfenden der Wulstflansche 84 und 85 von der glatten Profilaußenkontur aus nach innen geneigt sind und daß die äußeren Seitenflächen 88 bzw. 89 der Wulstflansche ausgehend vom Kopfende zunächst konvex und anschließend konkav geformt sind. Daran kann sich, wie in Fig. 10 gezeigt, noch einmal ein schwach konkav geformtes Stück bis zum Schwanzende hin anschließen. Dementsprechend weisen die gegenüberliegenden inneren Seitenflächen zunächst, vom Kopfende ausgehend, eine konkave, dann eine konvexe und gegebenenfalls schließlich eine konkave Form auf. Dadurch können an jedem Wulstflansch 84 bzw. 85 zwei Innenstutzringe 91* 92bzw. 93» 9^ angeordnet werden und dazu - wie in Fig. 2 - je ein Außenstützring 95 bzw. 96. Die letzteren sind wiederum genau an die Profilaußenkontur angepaßt.

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Claims

Patentansprüche

1. Schalenkörper, z.B. Trag- oder Rotorflügel, in Composite-Bauweise, d.h. hergestellt aus einem mit faser- oder bandartigem Bewehrungsmaterial (Pasersträngen, Gewebebändern od.dgl.) verstärkten Werkstoff, vorzugsweise Kunststoff, mit einem im Be-

. reich eines Anschlußendes, mit dem der Schalenkörper an einem Nachbarbauteil (z.B. Rumpf, Nabe oder andere Schalenkörperhälfte) befestigbar ist, in den Werkstoff eingebetteten Wulstflansch, um den wenigstens ein Teil des Bewehrungsmaterials schlaufenförmig herumgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wulstflansch (13, 14; 34, 35, 36; 50; 55; 60; 65, 68; 75; 84, 85) einen etwa tropfenförmigen Querschnitt aufweist, der an seinem dem Nachbarbauteil (23; 3I; 5I; 72; 82) zugewandten Ende ("Kopfende" 15) einen abgerundeten Kopf bildet und der ein dem Kopfende entgegengesetztes,. sich stetig verjüngendes Schwanzende (l6) aufweist.

2. Schalenkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine unmittelbare Zug- und Druckkräfte übertragende Verbindung (22; 37; 52; 62; 73; 83) vom Wulstflansch zum Nachbarbauteil vorgesehen ist.

3. Schalenkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar im Kopfende des Wulstflansches (I3, 14; 34, 35.» 36; 50; 55J 65; 75i 84, 85) Bohrungen zur Aufnahme von Verbindungselementen vorgesehen sind.

4. Schalenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfende des Wulstflansches (55; 60) Augen (57 J 61) zur Aufnahme von Verbindungselementen aufweist.

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ORIGINAL INSPECTED

5. Schalenkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

an der Außenseite des Wulstflansches (6o) Augen (6l) zur Aufnahme von durchgehenden Verbindungselementen (62) angesetzt sind.

6. Schalenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wulstflansch ein vorzugsweise metallisches Kopfteil (65) und ein sich entlang einer seitlichen Begrenzung, vorzugsweise der inneren Begrenzung (67) erstreckendes und das Schwanzende des Wulstflansches umfassendes, ebenfalls vorzugsweise metallisches Wandteil (66) aufweist und durch einen spezifisch leichten Werkstoff zur vollständigen, im Querschnitt etwa tropfenförmigen Gestalt ergänzt ist.

7. Schalenkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wulstflansch (65, 68) in den Bereichen zwischen den Bohrungen (66) für die Verbindungselemente (70) Rippen (69) aufweist, in deren Beceich der Wulstflansch die vollständige, im Querschnitt etwa tropfenförmige Gestalt aufweist.

δ. Schalenkörper nach einem der Arsprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wulstflansch (55) mehrere verteilt angeordnete und vom Schwänzende in Richtung zum Kopfende sich erstrekkende Einschnitte (56) aufweist.

9. Schalenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Wulstflansches seine größte Dicke im Bereich des Kopfendes (15) aufweist, von wo aus die Dicke zum Schwanzende (l6) hin kontinuierlich abnimmt.

10. Schalenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der größten Dicke und der Länge des Querschnittes des Wulstflansches etwa 1:1,5 bis 1:8, vorzugsweise 1:3 bis 1:5, beträgt.

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11. Schalenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Übergangsbereich vom Wulstflansch.(13* 14) zur selbsttragenden Schale (18, 19) als Außenstützring eine Zugbandage (20) vorgesehen ist, die vorzugsweise aus dem gleichen Werkstoff wie die Schale hergestellt ist.

12. Schalenkörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen der Zugbandage (20) parallel und /oder geneigt zu Achsnormalebenen verlaufen.

13» Schaienkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Übergangsbereich vom Wulstflansch (13* 1^) zur selbsttragenden Schale (15, 19) ein Innenstützring (Druckbandage 21) angeordnet ist.

14. Schalenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis I3, dadurch gekennzeichnet, daß am Wulstflansch (I3* 14) - im Querschnitt gesehen - zumindest ein wesentlicher Teil der äußeren Seitenfläche (17) konkav geformt ist.

15· Schalenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 13* dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Seitenfläche (88, 89) des Wulstflansches (84, 85) - im Querschnitt gesehen - ausgehend vom Kopfende zunächst konvex und anschließend konkav geformt ist.

16. Schalenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 15* dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Anschlußende mit dem Wulstflansch (13, 14, 34, 35* 75; 84) und dem Nachbarbauteil (23; 31; 72, 78; 82) ein zum Anschlußende satt passendes Formstück (24; 40; 77; 80) angeordnet ist.

17. Schalenkörper nach Anspruch l6, dadurch gekennzeichnet, daß das Formstück in Composite-Bauweise hergestellt ist.

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Ιδ. Schalenkörperj der aus mehreren, vorzugsweise zwei Teilschalen zusammengesetzt ist, nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Wulst flansch (IJ, 14; J)K₃ 35j 55) entsprechend den Teilschalen mehrteilig ausgebildet ist, und daß die Wulstflansch-Teile mit Hilfe von Stiften (j56), Nocken, Schrauben od.dgl. formschlüssig ineinander eingreifen.

19· Schalenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 1δ, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks besserer Haftung zwischen dem Composite-Schalenmaterial und dem vorzugsweise metallischen Wulstflansch dieser eine aufgerauhte Oberfläche aufweist.

20. Schalenkörper nach einem der Ansprüche 2 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungselemente vom Wulstflansch (75) zum Nachbarbauteil (72, 78) Spannbolzen (73) vorgesehen sind, deren Enden gegenläufige Gewinde aufweisen, wobei im mittleren Bereich jedes Spannbolzens ein auf ihm drehfest, jedoch axial verschiebbar angeordneter Stellring (76) vorgesehen ist.

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