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Flugzeugflügel Die Erfindung betrifft hauptsächlich Flugzeugflügel
oder ähnliche Flächen von Luftfahrzeugen, bei denen zur Erreichung einer genügenden
Verdrehsteifigkeit in den Feldern zwischen den Holmen und Rippen Diagonalen angeordnet
sind.
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Die Nachteile der Auskreuzungen nur durch Zugglieder, - beispielsweise
durch Drähte, sind bekannt; man hat daher knicksteife Diagonalen anzuwenden vorgeschlagen
und versucht. Bei kleineren Flügeln macht die Verwendung solcher Diagonalen keine
Schwierigkeiten, weil die Felder nicht groß sind, die Diagonalen also keine großen
Knicklängen haben. Auch konnte man in den Fällen, in denen ganze Felder, z. B. zur
Unterbringung von Brennstoffbehältern, von Diagonalen frei, sein mußten, die Felder
ohne großen Gewichtsaufwand rahmensteif machen. Bei großen Flügeln wird die Knicklänge
der Diagonalen so groß, daß die Stäbe einen infolge des Gewichtes untragbar großen
Querschnitt haben müßten, und auch eine rahmensteife Ausführung wäre viel zu schwer.
Der Konstrukteur wird daher die Diagonalen als Fachwerk oder in bekannter Weise
als Rippen im Dreiecksverband zwischen, vor und hinter den Holmen ausbilden und
darauf verzichten, die zwischen den Holmen und Rippen liegenden Felder für die Unterbringung
von entsprechend großen Lasten auszunutzen, oder er wird -die Diagonalen mit jeder
der eng gesetzten Rippen und mit der Außenhaut verbinden müssen, was konstruktiv
und baulich viel Arbeit macht und auch einen beträchtlichen Gewichtsaufwand zur
Folge hat.
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Fachwerkdiagonalen haben noch einen weiteren Nachteil bei nicht heplankten
Flügeln, bei denen die Rippen eng sitzen müssen. Hier sind sich nämlich die Rippen
und Diagonalen vielfach im Wege, d. h. bei der Konstruktion und beim Bau der Rippen
muß ständig auf den Verlauf der Fachwerkdiagonalen Rücksicht genommen werden, und
umgekehrt; die Rippen können also nicht alle gleich gebaut werden, wie es für die
Verbilligung der Konstruktion und die Einfachheit in der Herstellung und im Aufbau
des Flügels nötig wäre.
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Der Erfindung gemäß werden alle genannten Schwierigkeiten nun dadurch
vermieden, daß die Diagonalstäbe in der einen Längsebene knicksteif ausgebildet,
in der anderen aber durch einzelne Pfosten gegeneinander abgestützt werden. Solche
Diagonalstäbe, die vorzugsweise in der Ober- und Untergurtebene der Holme liegen
und T-Querschnitt besitzen, werden in diesen Ebenen breit, also
ausreichend
knicksteif, gemacht,. haben aber eine nur geringe Steghöhe senkrecht dazu, so daß
sie im Innern des Flügels nur sehr wenig Raum beanspruchen und durch die zwischen.
den Tragrippen vorhandenen Formrippen. leicht hindurchgesteckt werden können. Um
das Ausknicken aus der Ober- bzw. Untergurtebene zu verhindern, werden sie gegeneinander
durch einen oder mehrere Pfosten, je nach der Länge der Stäbe, abgestützt.
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Die Pfosten brauchen an sich an-den Diagonalen nur in einem Punkt,
und zwar gelenkig, angeschlossen zu sein, die Knicklast wird aber noch erhöht, wenn
man den Anschluß, z. B. mittels eines Knotenbleches, biegesteif macht, denn dadurch
erzielt man, wenigstens in der Nähe des Anschlußpunktes, eine Steifrahmenwirküng,
durch die die wirksame Knicklänge des Stabes noch wesentlich herabgesetzt wird.
Die Erfindung erlaubt außerdem noch eine volle Zugänglichkeit des zwischen den Holmen
und Tragrippen vorhandenen Feldes, die in verschiedenen Fällen sehr wertvoll und
sogar erforderlich ist, z. B. für Einziehfahrwerke, Brennstoffbehälter usw., und
die infolge Fehlens von Verbindungen mit den Rippen, der Außenhaut usw. -dadurch
erreicht werden kann, daß die betreffenden Diagönalstäbe wegklappbar angeschlossen
werden. Beim Wegklappen müssen natürlich auch die Stützpunkte, die beispielsweise
statt an einem Pfosten am Behälter u. dgl. liegen können, gelöst werden. In der
Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes in Abb. i die Draufsicht
auf ein Flügelgerüst, in Abb.2 ein Querschnitt durch den Diagonalverband und in
Abo. 3; von der Seite gesehen, der rahmensteife Anschluß des Verbindungspfostens
am oberen Diagonalstab dargestellt. Die Abo. q. bis 7 zeigen das weiter unten geschilderte
Verhalten miteinander verbundener flacher Stäbe.
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Der Flügel nach Abb.'r besteht aus den Holmen ca, den Haupttragrippen
b, den Formrippen c; den Diagonalstäben d und der nicht dargestellten Außenhaut.
Die Diagonalstäbe liegen in den Ebenen der Holmober- und -untergurte und sind in
diesen Ebenen breit ausgebildet (Flanschen e nach Abb. a und 3). In der Mitte
besitzt das Profil einen niedrigen Steg f, der zum Anschluß eines oder mehrerer
Pfosten g dient.
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Das Verhalten doppelt geführter und gegeneinander abgestützter Knickstäbe
ist durch die Eulersche Knickgleichung bestimmt. In dieser Gleichung für die Knicklast
steht die Stablänge im Nenner, und zwar im Quadrat. Dabei darf nicht der Abstand
zwischen Einspann- und Abstützstelle oder zwischen zwei Abstützstellen als Knicklänge
in die Gleichung eingesetzt werden; sondern man muß im allgemeinen mit der gesamten
Stablänge rechnen, da jegliche Verbindung des Stabes mit Rippen, Außenhaut üsw.
fehlt. Die Knicklast ist aber außerdem noch abhängig von der Ausführung des Verbandes
und der Art der Beanspruchung.
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Nach den Abb. q. und 5 sind die Diagonalstäbe dl und d@ durch gelenkig
angeschlossene Pfosten g verbunden. Werden die beiden Stäbe durch gleich große Druckkräfte
belastet (Abo. q.), so ist die Knicklast Pk des Diagonalverbandes doppelt so groß
wie die eines alleinstehenden Stabes, vorausgesetzt, daß beide Stäbe aus gleichem
Baustoff sind und gleichen Querschnitt haben. Wirkt nur auf den Stab d1 eine Druckkraft,
während der andere spannungslos ist, dann ist die Knicklast für den Stab d1 und
damit für den ganzen Diagonalverband doppelt so groß, wie wenn der Stab d1 allein
vorhanden wäre.
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Bei der Beanspruchungsart nach Abb. 5, bei der im Stab d, eine Druck-,
im Stab d2 eine Zugkraft wirkt, kann die Last P1 wesentlich größer sein als die
Summe der Knicklasten der einzelstehenden Stäbe; nur darf die algebraische Summe
der Stabkräfte die Summe der Einzelknicklasten nicht überschreiten, z. B. kann der
Stab d, mit rooo kg Druck belastet werden, wenn der Stab d2 aoo kg Zug hat und wenn
die Einzelknicklast für jeden der beiden Stäbe q.oo kg beträgt. Außerdem darf natürlich
die Proportionalitätsgrenze keines der beiden Stäbe überschritten werden.
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Bei den in Flugzeugflügeln u. dgl. vorkommenden Diagonalverbänden,
bei denen im einen Stab stets eine Druck-, im anderen eine entsprechend große Zugkraft
wirkt, kann für die Berechnung der Knicklast infolge des eben geschilderten Verhaltens
als Knicklänge die Länge _ zwischen Einspannstelle und Pfosten oder zwischen zwei
Pfosten eingesetzt werden, d. h. die Knicklast steigt quadratisch mit der Verringerung
dieser Teillängen. Besonders sicher geht man, wenn man die Diagonalstäbe d und die
Pfosten g nicht wie nach Abb. q, bis 6 gelenkig, sondern wie nach Abb. 7 starr anschließt,
weil dadurch eine Steifrahmenwirkung erzielt und die wirksame Teillänge verringert
wird. Bekanntlich ist die Knicklast von Stäben mit eingespannten, in der Achse geführten
Enden (Abo. 7, Belastungsart nach Abb. 5) viermal so groß wie bei solchen mit freien,
in der Achse geführten Enden (Abo. 5 bzw. 6).
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An Anwendungsmöglichkeiten für die Erfindung sind außer Flugzeugflügeln
hauptsächlich noch Abfangstreben, und Stiele für Flügel, Leitwerksfläch.en u. dgl.
zu erwähnen; es kann aber auch einmal vorkommen, daß
die Erfindung
bei Rümpfen, bei Fahrwerken, bei außerhalb des Rumpfes oder Flügels angeordneten
Triebwerken u. dgl. von Wert ist, weil es bei diesen nicht nur auf geringes Gewicht,
sondern auch wegen des Widerstandes auf eine möglichst geringe Anzahl von Streben
ankommt. Die Diagonalstäbe müssen nicht als T-Profile, sondern können auch als flache
Bänder, als breitstegige U-Profile, Doppel-T-Profile oder auch bei besonders großen
Flügeln als ebene Fachwerke ausgebildet werden. Die Stützpfosten müssen nicht senkrecht
stehen, man kann sie, um anderen Bauteilen besser ausweichen zu können, schief stellen.
Außerdem können zur Abstützung an Stelle besonderer Pfosten andere in den Flügel
eingebaute Teile, z. B. Brennstoffbehälter, die zwischen den Diagonalen liegen,
verwendet werden; die Stützpunkte der Diagonalen liegen an diesen Teilen.