DE705293C - Versteifung von zwei sich durchdringenden Teilschalen fuer Flugzeuge - Google Patents

Description

Vorliegende Erfindung bezieht sieh auf Schalenbauteile für Flugzeuge und betrifft eine neuartige Versteifung zweier sich durchdringender Körper, beispielsweise eines mit einer großen Längsaussparung versehenen Rumpfes an der Durchdringungsstelle mit dem Flügel.

Ein Flugzeugrumpf mit sehr langem, in Flugrichtung verlaufendem Ausschnitt stellt im Querschnitt gesehen eine Teilschale mit offenem, beispielsweise hufeisenförmigem Querschnitt dar. Derartige Teilschalen sind ohne geeignete Versteifungen unstabil und werden z. B. durch ein Drehmoment um die Flugzeugquerachse stark verformt. Es mußte daher der den Rumpf durchdringende Flügel bisher an der Durchdringungsstelle als Vollschale ausgeführt werden, bildete also ein Fundament mit geschlossenem Rechteckquer -

ao schnitt. Dieser geschlossene Fundamentquerschnitt ist namentlich bei Schwimmerflugzeugen für die Beherrschung der Kräftewirkung aus einseitigen Bug- oder Hecklandungen notwendig. Dabei wird das Flügeldrehmoment auf der Erregerseite (in Abb. 1 Flügelbackbordseite) durch den Flügel weitergeleitet, bis der Gleichgewichtszustand durch das Rumpfdrehmoment in Verbindung mit dem Flügelsteuerborddrehmoment hergestellt ist. Ähnliches gilt für die Kräftewirkung bei einseitigem Stoß auf das Fahrwerk von Landflugzeugen.

Vorstehende Ausführung der Flügelrumpfdurchdringung mit durchgehender Flügelvollschale hat den Nachteil, daß der Innenraum des Rumpfes an der Durchdringungsstelle größtenteils durch den Flügel eingenommen wird und für die Unterbringung von Ausrüstungsteilen, Geräten usw. nicht verfügbar ist.

Führt man nun zur Schaffung von freiem Raum im Rumpf den Flügel an der Durch-

dringungsstelle ebenfalls als unten offene Teilschale aus mit einseitig offenem rechteckförmigem Querschnitt, so ergibt sich eine große Unstabilität für das Bauganze. Die Folge davon ist, daß sich die Rumpfschale beispielsweise unter Einwirkung eines Kräftepaares P, a, wie in Abb. 2 angedeutet, in der Längsrichtung verschiebt. Dabei werden dir ursprünglich ebenen Querschnitte der Rumpf ίο teilschale verwölbt.

Es ist ferner eine Konstruktion eine? Schalenrumpfes bekannt, dessen Rumpfbeplankung von den Stegen der Flügelholme durchdrungen wird. An den Durchdringungsstellen ist der Rumpf durch Ringspante versteift, die untereinander durch Rohre in bestimmtem Abstand gehalten werden. Dabei reichen die Stege der Flügelholme nur bis zur Innenkante der Ringspante, der Innen 2t) raum des Rumpfes an der Ansatzstelle des Flügels bleibt also frei zur Aufnahme von Lasten. Bei Vorhandensein einer größeren Längsaiissparung im Rumpf bilden die Ringspante jedoch keine ausreichende Verstei- «5 fung der Rumpfschale. Bei Einwirkung von Verdrehkräften auf die Flügel verschieben sich die beiden an den Seiten der Aussparung liegenden Rumpfteile gegeneinander, und die Rumpfspante verwölben sich. Um dieser Verwölbung zu begegnen, wird vorgeschlagen, etwa halbmondförmige Kasten spante im Rumpf einzubauen, welche die oben angeführte Bewegung völlig ausschalten und die Rumpfquerschnitte zwingt, ohne Vcrwölbung eben zu bleiben. Als Bauelemente für einen solchen Kastenspant dienen z. B. zwei bereits vorhandene Spanten, der zwischen ihnen liegende Streifen der Rumpfhaut und eine zweite an der Innenseite der Spanten anzuordnende Wand, welche die beiden Spanten und die darüberliegende Haut zu einem hufeisenförmigen Kastenbauteil mit Rechteckquerschnitt ergänzt. Diese Wand kann als Vollwand mit einzelnen Ausschnitten zur is Durchführung von Gestänge, Kabeln. Rohrleitungen usw. oder als gitterförmiges Stabwerk ausgeführt sein. Der Kastenspant kann auch aus einem Spant, einem Streifen der Außenhaut und einer zweiten Wand gebildet sein, welche die Außenhaut mit der Innenkante des Spantes verbindet, so daß ein Kastenspant mit dreieckigem Querschnitt entsteht.

Durch Einbau eines oder mehrerer derartiger Kastenspante in eine der beiden Teilschalen wird Stabilität des Gesamtaufbaues von Rumpf- und Flügelteilschale erreicht. Derartige Durchdringungen zweier Teilschalen treten auch bei anderen Aufgaben 6u in der Flugzeuggestaltung auf. Die Kasten spante werden zweckmäßigerweise in der Nähe, etwa zu beiden Seiten der Durchdringungsstelle in dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel im Rumpf angeordnet.

Die Kastenspante können als Kraftstoffbehälter oder als schwimmfähige Luftkästen ausgebildet sein.

Die Zeichnung" veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung.

Abb. ι zeigt ein Schwimmerflugzeug in schematischcr Darstellung. Es ist 1 der als Teilschale ausgebildete Rumpf mit länglichem Ausschnitt 2 an der L'nterseite. Der Rumpf wird von dem ebenfalls als Tcilschale ausgebildeten Flügel 3 durchdrungen. Es sind 4 die zu beiden Seiten der Durchdringungsstelle im Rumpf 1 eingebauten Kastenspante. Die beiden Schwimmer 5 sind mittels Streben ό mit dem Flügel verbunden. Bei ein seitiger Landung, /.. B. wenn zuerst der Bug des Backbordschwimmers die Wasseroberfläche berührt, wirkt eine Kraft/³,, im Abstand c von der Flügehnitte auf den Schwimmer. Das Drehmoment P_n., c wird durch die Streben 6 auf den Flügel übertragen.

Abb. 2 zeigt schematisch eine unvcrsteiftc Rumpfteilschale 7 mit den auf sie wirkenden Kräftepaaren. Auf der einen Seite, die mit der Kante S-g abschließt, wirkt das Kräftepaar P, α in Rumpflängsrichtung, welches hervorgerufen wird durch das auf den Flügel übertragene Schwimmermoment P_w, c; auf der Gegenseite mit der Abschlußkante ι ο-11 wirkt das Reaktionsmoment P', a' ebenfalls in Rumpf!ängsrichtung. Unter der Wirkung »5 der Kräftepaare erfährt die Rumpfteilschale die dargestellte Verschiebung. Die Kante ι ο-11 verschiebt sich nach 10'-11', die Kante 8-9 nach 8'-g'. Desgleichen verwölben sich die ursprünglich ebenen Endquerschnitte 10-8 und 11-9 in die neue Lage io'-8' und U'-9'.

Abb. 3 zeigt die gleiche Rumpfteilschalc 7. versteift durch einen Kastenspant 12, 13, 14. 15. Es sind 13 und 14 zwei ebene Spanten an der Innenseite der Rumpfteilschale 7, 15 der zwischen den Spanten 13 und 14 liegende Streifen der Außenhaut. Zwischen den Innenkanten der Spanten 13 und 14 liegt eine Wand 12, welche die Teile 13, 14 und 15 zu no dem hufeisenförmigen Kastenspant mit Rechteckquerschnitt ergänzt.

Abb. 4 und 5 zeigen schematisch zwei weitere Ausführungsformen der Erfindung.

Abb. 4 zeigt einen Kastenspant 16 mit dem in der Mitte des vollen Rumpfquerschnittes angebrachten Flügel 17. An der l'nterseite trägt der Rumpf einen langen Ausschnitt 18.

Abb. 5 zeigt schematisch· einen Querschnitt durch die Flügelrumpfdurchdringiing eines Schulterdeckcrs. Es ist 19 der Kastenspant,

der an seinem oberen Teil den Flügel 20 trägt und bei 21 einen langen seitlichen Ausschnitt besitzt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Versteifung von zwei sich durchdringenden, je als Teilschale ausgebildeten Flugzeugbauteilen, beispielsweise einem Schalenrumpf mit großer Längsaussparung an der Unterseite und dem als unten offene Teilschale ausgebildeten Flügel durch in der Nähe der Durchdringungsstelle angeordnete Spante, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer der Teilschalen angeordnete Spante als Kastenspante mit Hohl querschnitt ausgeführt sind.

2. Versteifung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kastenspante als Kraftstoffbehälter oder schwimmfähige Luftkästen ausgebildet sind.

3. Versteifung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kastenspante Ausschnitte zur Durchführung von Kabeln, Rohren, Gestänge usw. aufweisen.

H ierzu 1 Blatt Zeichnungen