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Lösbarer Anschluß für Flugzeugflügel Die Erfindung bezieht sich auf
einen lösbaren Anschluß für Flugzeugflügel o. dgl., bei dem außer den die Gurtkräfte
übertragenden, als längs belastete Spannschraubenverbindungen ausgebildeten Beschlägen
in der Stoßfuge des Flügels bzw. seines Trägers besondere Beschlagteile oder Beschläge
zur Übertragung der auftretenden Querkräfte angeordnet sind.
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Bei einer bekannten Anordnung dieser. Art stecken die Spannschrauben
der Gurtkraft-und Querkraftbeschläge in konsolartig geformten Hülsen, von denen
die zur Übertragung der Querkräfte. bestimmten auf je einem besonderen geteilten
schrägen oder senkrecht stehenden Pfosten befestigt sind.
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Die bekannte Anordnung zwingt zu einer genauen Herstellung des Anschlußverbandes.
Hierbei müssen nicht nur die zugehörigen Hülsen der Gurtlängsverbindungen einander
genau und in genau paralleler Richtung gegenüberliegen, damit die Verbindungsbolzen
überhaupt eingezogen werden können, sondern es ist außerdem noch erforderlich, daß
gleichzeitig die Querkraftverbindungen ebenso genau zueinander liegen und alle Stirnflächen
gleichmäßig und gleichzeitig einander berühren. Ohne Anpassung vor dem Zusammenbau
ist das nicht erreichbar, und es ist sonach eine Austauschbarkeit auf dieser Konstruktionsgrundlage
nicht möglich. Jedenfalls sind Arbeitsaufwand und Kosten unverhältnismäßig hoch.
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Man hat daher bis jetzt einfachere Anschlüsse angewendet, z. B. gewöhnliche
Flansche mit einer großen Anzahl längs belasteter Schrauben, die mit ihrer Längs-
und Querfestigkeit Längs- und Querkräfte sowie Drehmomente gleichzeitig übertragen.
Hierbei sind jedoch die Genauigkeitsanforderungen
nicht weniger
hoch, und um diesen --Nachteil zu vermeiden, hat man versucht, die. Querkräfte durch
Reibung zu übertragen, was jedoch grundsätzlich unbefriedigend ist. Ferner werden
Flanschanschlüsse wegen ihrer vielen Verbindungsglieder schwer und teuer, und ihr
An- und Abbau ist besonders zeitraubend und kostspielig.
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Um die Zahl der Verbindungsglieder einzuschränken, hat man kugelgelenkartig
ausgebildete und längs belastete Gurtkraftbeschläge verwendet, bei denen sich kleine
Maßungenauigkeiten mittels einer Überwurfmutter durch seitliches Hineinziehen der
Kugel in ihre Pfanne ausgleichen lassen. Der Mangel hoher Fertigungsgenauigkeit
wird damit jedoch mir geringfügig abgeschwächt, zumal unerwünschte Zusatzspannungen
nicht vermeidbar sind.
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Es besteht aber ein Bedürfnis dafür, die Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit
herabsetzen zu können, insbesondere im neuzeitlichen Flugzeugbau, der die Austauschbarkeit
der Flugzeugteile für die Reihenherstellung von Flugzeugen gleichen Baumusters so
weitgehend verlangt, daß die nachher zusammenzubauenden einzelnen Flugzeugteile
sich von verschiedenen Erzeugern und gegebenenfalls an verschiedenen Orten herstellen
lassen.
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Der Erfolg wird mit einer nur kleinen Anzahl von Gurtkraft- und Querkraftbeschlägen
gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Gurtkraftbeschläge für ihre senkrecht
zur Stoßfuge sitzenden Spannschrauben übertrieben große Schraubenlöcher aufweisen,
in denen die Schrauben bei innerhalb zugelassener Höchstwerte liegenden Maßabweichungen
der zu verbindenden Werkstücke nicht zum kraftübertragenden Anliegen kommen, und
daß die Ouerkraftbeschlagteile oder -beschläge so ausgebildet und angeordnet sind,
daß durch ihren Anzug die Maßabweichungen wenigstens teilweise ausgeglichen werden.
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Für die erfindungsgemäßen Anschlüsse können ausreichend große Maßabweichungen
zugelassen werden, um die einzelnen später zusammenzubauenden Werkstücke in verschiedenen
Herstellerbetrieben oder verschiedenen Orten fertigen lassen zu können. Fertigurig
und Zusammenbau werden wesentlich erleichtert und verbilligt, während man zugleich
auch die Ungenauigkeiten beherrscht, die nachträglich, beispielsweise während des
Zusammenbaues durch Niet-, Schweißarbeiten o. dgl.; entstehen können. Man kann allen
zu stellenden Anforderungen in einfachster Weise dadurch nachkommen, daß man die
Weite der Schraubenlöcher auf Grund der erfahrungsgemäß vorkommenden Maßabweichungen
wählt. Während die übertrieben großen Schraubenlöcher der Gurtkraftbeschläge vor
allen Dingen den Zusammenbau der Werkstücke erleichtern, geben die nuerkraftbeschläge
die Möglichkeit, die ursprünglich vorhandenen oder etwa nachträglich entstandenen
Maßabeichungen wenigstens teilweise auszugleichen bzw. sich ihnen anzupassen. Die
Querkraftbeschläge können bloße Beschlagteile sein, die an bestimmten Gurtkraftbeschlägen
angreifen,- oder sie können wie bei dem eingangs beschriebenen bekannten Anschluß
ebenfalls längs belastete Spannschraubenverbindungen sein, sind aber unmittelbar
an der betreffen=den Anschlußwand befestigt und mit übertrieben großen Schraubenlöchern
versehen. Sie wirken in beiden Fällen in der Stoßebene der Werkstücke bzw. parallel
zu ihr.
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Bei einstellbaren Lagerungen für Flugzeugteile, wie bei einem Ruderlager
o. dgl., ist die Verwendung übertrieben großer Schraubenlöcher bekannt, jedoch unter
abweichenden Bedingungen. Ein Anschlußflansch hat auf seines= Unterseite zwei senkrecht
zueinander liegende Verzahnungen, und die Gegenfläche des anzuschließenden Bauteiles
ist ebenso ausgebildet. Mit den Verzahnungen wird die Einstellung bewirkt, und beide
Teile werden mit durch reichlich große Löcher gesteckten --Schrauben verbünden.
Die Verbindung hat sehr erhebliche Nachteile, die ihre Verwendung für den Erfindungszweck
ausschließen.
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Die Genauigkeit der Einstellung hängt von der Feinheit der Verzahnung
ab, die aber nicht beliebig klein gehalten werden können, weil mit der abnehmenden
Zahngröße die übertragbare Querkraftgröße sinkt. Ferner beschränkt die Einstellmöglichkeit
sich auf zwei zueinander senkrechte Richtungen. Lagenverbesserungen, die eine gegenseitige
Verdrehung der miteinander zu verbindenden Teile erfordern, können mithin nicht
vorgenommen werden. Demgegenüber besteht bei dem Gegenstande der Erfindung keine
Beschränkung: insbesondere lassen auch Winkelfehler sich unter Verdrehung der anzuschließenden
Flugzeugbauteile gegeneinander ausgleichen.
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Erfindungsgemäß kann man den Gurtkraftbeschlägen eine ebenso große
oder in an sich bekannter Weise eine kleinere Anzahl von Ouerkraftbeschlägen bzw.
-beschlagteilen zuordnen. Vorzugsweise werden in den An- i schlußverband mindestens
zwei Querkraftbeschlagteile oder -beschlage eingeschaltet.
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Bei Aufnahme von waagerechten und senkrechten Querkräften (ohne Drehmoment)
ordnet man die beiden Ouerkraftbeschläge i bzw. -beschlagteile in den zwei senkrecht
zueinander stehenden Wirkungslinien dieser
Querkräfte an, wobei
sie sich unter Umständen in der Ecke, in der -diese beiden Wirkungslinien zusammenstoßen,
zu einem Schellenbeschlag zusammenfassen lassen.
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Bei Aufnahme eines Drehmomentes (ohne Querkräfte) werden die beiden
Querkraftbeschläge in zwei parallelen Linien im gegenseitigen Abstand wirkend angeordnet.
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Bei Aufnahme eines Drehmomentes und einer Querkraft in einer Richtung
ordnet man die beiden Querkraftbeschläge in Parallelen im Abstande wirkend so an,
daß diese Parallelen ihrerseits der Querkraftrichtung parallel sind.
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Sind die Gurtkraftbeschläge auf den Ecken des Anschlußquerschnittes
angeordnet und an zwei sich diagonal gegenüberliegenden Ecken mit Querkraftschellen
ausgerüstet, so werden nicht nur Querkräfte in beiden Richten und Drehmomente übertragen,
sondern die Querkräfte werden auch in alle Holmiseiten eingeleitet, was zu Gewichts-
und Kostenersparnissen führt.
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Wenn es bei Kasten- oder Rohrholmen und in anderen Fällen auf Platzersparnis
ankommt, eignet sich besonders der Anschluß mit bloßen Querkraftbeschlagteilen,
bei dem die Gurtkraftbeschläge auf ihrer Stoßseite feste oder angeflanschte und
mit übertrieben großen Schraubenlöchern versehene Zapfen besitzen, die mit ihren
Stirnflächen aneinanderliegen und außen von Schellen o. dgl. umschlossen sind.
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Vor dem endgültigen festen Gegeneinanderschrauben der Zapfen kann
man mit den Schellen bei weichem Flügeltragwerk beachtliche Maßungenauigkeiten ausgleichen.
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Für ein den Ausgleich von Maßabweichungen erschwerendes steifes Flügeltragwerk
ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß an einem der beiden mit Querkraftschellen ausgerüsteten
Gurtkraftbeschlüge die Zapfen angeflanscht und mit Paßstiften in ihrer Lage gehalten
sind. Dieser Gurtleraftbeschlag ermöglicht es, seine Zapfen nach Erledigung aller
Zusammenbauarbeiten mittels Lehre in die endgültige Lage zu bringen und dann mit
Paßstiften zu befestigen.
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Die längs belasteten Querkraftbeschläge mit übertrieben großen Schraubenlöchern
haben dieselben Passungsvorteile wie die Gurtkraftbeschläge, namentlich wenn die
Hälften jener mit Abstand voneinander angeordnet sind und ihre Spannschraube in
der Lücke zwei Muttern zur Aufnahme der Druckkräfte trägt,. ihre Stirnflächen also
nicht aneinanderliegen, sondern die Druckkräfte über die Muttern auf die Schraube
übertragen.
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Enthält der Anschlußverband, insbesondere bei Verdrehungsbeanspruchung
je Wand der zu verbindenden Werkstücke, einen solchen Querkraftbeschlag, so werden
die Querkräfte entsprechend gleichmäßig in alle Holmwände eingeleitet, so daß sich
oft eine überlegene Werkstoffausnutzung mit Gewichtsersparnis erzielen läßt. In
solchen Fällen kann es sich empfehlen, durch Fertigung aus einem Stück oder durch
Nietung, Schweißung o. dgl. sämtliche Beschläge mittels den Anschlußquerschnitt
flanschartig umfassender Fortsätze zu einem als Vorrichtung für die Fertigung des
Trägers o. dgl. verwendbaren Rahmen zu verbinden, um Vorrichtungskosten und Bauzeit
zu sparen.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielswei-se an einem vierseitigen
Kastenholm erläutert, selbstverständlich läßt sie sich auch bei anderen Holmquerschnitten,
und zwar zur Verbindung eines Innenflügels mit einem Außenflügel oder für die Verbindung
eines Innenflügels mit denn Rumpf oder auch für andere Flugzeugteile, wie Leitwerke
usw., anwenden. Es zeigen: Abb. i einen Innenflügelaüßenflügelanschluß mit Schellen
o. dgl. als Querkraftbechlagteile, Abb. 2 bis 4. Einzelheiten dazu, Abb. 5 einen
ebensolchenRumpfinnenflügelanschluß, Abb. 6 und 7 eine Stirnansicht und einen Grundriß
eines Anschlusses mit längs belasteten, als Spannschraubenverbindung ausgebildeten
Querkraftbeschlägen.
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Der Innenflügel i und der Außenflügel :2 tragen an ihren Ecken 3,
a, 5, 6 je einen Beschlag 7, dessen Befestigungslappen beispielsweise mit den- Holmendkanten
bündig liegen. Jeder Beschlag 7 hat auf der Stoßseite einen Zäpfen 8, und zwar bestehen
nach Abb. i diese Zapfen an mehreren Ecken, z. B. q. und 5, mit den Beschlägen 7
aus einem Stück, während sie an der Ecke 3 durch je einen quadratisch gezeichneten
Flansch an ihrem Beschlag befestigt sind. Die Flanschform kann beliebig sein; Abb.
2 (links unten) und Abb: 4. zeigen ovale Flansche 8', 8".
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Die Beschläge 7 und ihre Zapfen 8 haben für die zur Aufnahme der Längs-
oder Gurtkräfte bestimmten Schrauben io übertrieben große Bohrungen 9 und gegebenenfalls
übertrieben große Muttern, siehe insbesondere Abb. i. Die Schrauben io werden endgültig
mit so kräftiger Vorspannung angezogen, daß die Zapfenstirnseiten für die L ängskraftübertragung
fest zusammengepreßt sind. Wenn man beispielsweise gemäß der Abb. 2 auf ein oder
mehrere Zapfenpaare 8 die Schellen i i, 12 oder gleichwertige Hilfsmittel aufsetzt,
sind die Schrauben io; die sich durch die übertrieben großen Löcher 9 leicht einbringen
lassen, noch nicht fest ' angezogen. Zuerst zieht man die Schellen i i, i2 fest
an, um
etwaige Maßabweichungen auszugleichen, «-as mit dem großen
Schraubenspiel bei weichen Tragkörpern über Eck leicht möglich ist, und setzt dann
die Schrauben Io unter ihre volle Längsspannung.
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Von den in Abb. 2 an den Ecken 3 und 5 mit Schellen i i und 12 versehenen
Zapfen 8 sind die der Ecke 3 zwecks Anpassung an Maßabweichungen bei steifen Flügelträgern
angeflanscht und die der Ecke 5 fest. Die Ecken sind in Abb.3 und d. vergrößert
und in Richtung der Pfeile A und H gesehen dargestellt. Der Abstand
a der Mittelpunkte der Außenkreise der Zapfen 8 ist das einzige mittels Lehre genau
einzuhaltende Maß.
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Ein lösbarer Anschluß mit Schellen für die Verbindung eines Innenflügelträgers
i' mit einem Rumpfträger 2' ist in Abb. 5 veranschaulicht. Die Schrauben Io nehmen
hier die Auflagerkräfte auf, und bei der vorgesehenen Anordnung der Querkraftschellen
13, 14 ist der Abstand b das einzige genau einzuhaltende Maß. Der Einfachheit halber
sind beide Zapfenpaare bei 13 und 1¢ fest angedeutet, während man vorzugsweise eine
derselben anflanschen wird.
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Die Stirnansicht eines Anschlusses, bei dem zur Aufnahme der Querkräfte
mehrere als längs belastete Spannschraubenverbindungen ausgebildete Beschläge 15,
16, 17, 18 mit übertrieben großen Schraubenlöchern vorgesehen sind, ist in Abb.
6 wiedergegeben. Sechs Gurtkraftbeschläge I9 a, I9 b, I9 c, I9 d, i9 e, I9 f sind
je zur Hälfte am Obergurt und Untergurt des Kastenträgers 2o angeordnet, während
die Querkraftbeschläge 15 bis 18 auf alle vier Holmwände verteilt sind. Für waagerechte
und senkrechte Querkräfte sowie Drehmomente genügen an sich schon drei Beschläge.
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Ein Beispiel eines Querkraftbeschlages ist im Grundriß (Abb.7) angedeutet.
Die Beschlaghälften 17' und 17" sind kragarm- oder konsolartig ausgebildet, und
der in die übertrieben großen Schraubenlöcher eingelegte Bolzen 21 nimmt die Querkräfte
als Längskräfte auf. Die einander zugekehrten Stirnflächen der Konsole 17', 17"
könnten sich ebenso berühren und fest aufeinandergezogen sein wie die Zapfen 8 in
:ebb. i bis 5. Vorzugsweise «-erden jedoch die Beschlaghälften 17', 17" mit Abstand
voneinander angeordnet, und ihre Schraube 21 trägt in der Lücke zwei Muttern 22'.
Die Querkräfte werden dabei nicht unmittelbar, sondern mittels der einstellbaren
Muttern 22' und 22" über die Schraubenbolzen -21 übertragen. Damit ist eine Anpassungsmöglichkeit
an alle vorkommenden Maßabweichungen geschaffen.
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Etwa in den Bohrungen der zusammengehörenden Beschlaghälften, wie
17', 17", beim Zusammenbau eintretende Richtungsfehler können nur klein sein. Um
sie ebenfalls auszugleichen, d. h. die Muttern 22', 22" nicht schief zu den Auflagerflächen
stehenzulassen, können für alle Muttern ballige Unterlegscheiben vorgesehen sein.
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Bei dem Anschluß nach Abb. 6 und 7 ist eine genaue Einhaltung von
festgelegten Lehrenmaßen nicht erforderlich. Die Austauschbarkeit wird dadurch in
so hohem Maße gewährleistet, daß die Fertigung der Einzelwerkstücke und ihr Zusammenbau
hinsichtlich Zeit- und Arbeitsaufwand die erreichbar geringsten Anforderungen stellen.
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In Abb. 6 und 7 haben die Beschläge 15 bis 18 und i g keine bloßen
Befestigungsklappen, sondern sie sind mittels den Trägerquerschnitt flanschähnlich
umfassender Winkelfortsätze 23, 2.I, 25 miteinander verbunden. Die Gurtkraftbeschläge
I9a, I9b, I9c und der Querkraftbeschlag 17 bilden mit ihren Fortsätzen 23 beispielsweise
ein auf dem Obergurt des Trägers 2o liegendes U-förmiges Rahmenstück, und ein ähnliches
Rahmenstück 25-I9f-25-15-25-I9e-25-I9d-25 umfaßt den Untergurt, Ständer 2a.' und
24" mit den Querkraftbeschlägen 16 und 18 verbinden die beiden Rahmenstücke. Der
ganze Rahmen kann als Vorrichtung für die Trägerfertigung verwendet werden. Eine
ähnliche Gestaltung ist gemäß Abb. 2 auch bei Schellen o. dgl. möglich.
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Im Sinne der Erfindung kann man auch bei dem Beispiel nach Abb. 7
die Gurt- und Querkraftbeschläge miteinander vereinigen, indem man z. B. die Konsole
17' und 17" an den Eckbeschlägen,i g anordnet, wobei sich die Schrauben in verschiedenen
Ebenen kreuzen.