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Versteifungsprofil, insbesondere für Flügel und Leitwerke von Flugzeugen
Die Erfindung erstreckt sich auf eine neuartige Gestaltung von Versteifungsprofilen
mit A-förmigem Querschnitt und veränderlicher Höhe, die hauptsächlich als Rippenprofile
für "Flügel und Leitwerke von Flugzeugen geeignet sind.
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Es ist bereits bekannt, für diesen Zweck Versteifungsprofile mit A-förmigem
Querschnitt zu verwenden, die, mit ihrer offenen Seite an der Außenwand liegend,
mit dem Hautblech verbunden werden. Die Drehsteifigkeit der so gebildeten Hohlprofile
jerhöht dabei die Knickfestigkeit der Versteifungsprofile selbst gegen Wegdrehen
sowie die kritische Schubspannung der Beplankung. Derartige Profile werden meistens
in großen Längen durch Walzen oder Ziehen aus :einem ebenen Blechstreifen hergestellt
und der jeweiligen Profilaußenforn durch nachträgliches Krümmen angepaßt. Bei dieser
Ari der Fertigung behalten die Vers:eifungsprofile praktisch auf ihrer ganzen Länge
einen gleichbleibenden Querschnitt, der zwar für die Verbindung sehr erwünscht ist,
aber wegen der schlechten Anpassung des Trägheitsmomentes ,an die .örtlichen Biegemomente
,eine unbefriedigende Werkstoffausnutzurig ergibt. Es sind deshalb auch schon Versteifungsprofile,
mit A-förmigem Querschnitt vorgeschlaen worden, die eine veränderliche Bauhöhe über
die Profillänge aufweisen, aber zur erleichterten Herstellung mit gleichbleibendem
Winkel zwischen den divergierenden Schenkeln des A-Profils ausgeführt sind. Bei
derartigen Versteifungsprofilen ist wohl eine bessere Gewichtsausnutzung erreicht
als bei den A-Profile-n gleichbleibender Höhe, dafür bietet aber ihre Verbindung
mit der Außenhaut erhebliche Schwierigkeiten, da bei ihnen die ,au der Beplankung
anliegenden Schenkelenden nicht mehr gerade und parallel zueinander, sondern
gekrümmt
verlaufen, so daß eine durchlaufende Maschinennietung oder -schtveißting nicht angewandt
werden kann.
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Gemäß der Erfindung werden nun insbesondere für Flügel und Leitwerke
von Flugzeugen geeignete Versteifungsprofile mit A-förmigem Querschnitt und veränderlicher
Höhe derart ausgebildet, daß die Profilschenkel an der Übergangsstelle in die Anschlußflanschen
über die Profillänge gleichbleibenden Abstand voneinander aufweisen. Eine solche
Ausgestaltung ergibt die Möglichkeit, die durch bessere Werkstoffausnutzung bedingte
Gewichtsersparnis gegenüber Versteifungsprofilen mit gleichbleibender Bauhöhe in
vorteilhafter Weise mit der wirtschaftlichsten Verbindungsmöglichkeit durch Maschinennietung
oder -schweißung zu vereinigen und bedeutet deshalb einen erheblichen technischen
Fortschritt für die Gestaltung leistungsfähiger und schnell zu fertigender Flugzeuge.
Der gleichmäßige Abstand zwischen den Profilschenkelenden kann dabei grundsätzlich
auf mehrere verschiedene Arten erzielt werden, die jedoch auch gemeinsam angewandt
werden können. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird z. B. der von den beiden
Schenkeln des A-Profils eingeschlossene Winkel und bz«-. oder die Länge der Schenkelentsprechend
der veränderlichen Profilhöhe über die Profillänge stetig verändert, während der
gekrümmte Profilteil zwischen den beiden Schenkeln einen gleichbleibenden Krü:mmungsradius
.aufweist, was für die Herstellung der Werkzeuge zur Anfertigung der Versteifungsprofile
besonders vorteilhaft ist.
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Es kann jedoch auch der Profilrücken über die Profillänge mit veränderlichem
Radius ausgeführt werden, wobei die Profilschenkelenden an der übergangsstelle in
die Anschlußflanschen einen gleichbleibenden Winkel einschließen können, der die
Führung des Versteifungsprofils bei der M.aschinennietung oder -schweißung wesentlich
erleichtert. Ferner können tlic Profilseiten--wände zur Erleichterung der Anfertigung
im Profilquerschnitt über die ganze Profilhöhe gewölbt ausgebildet-sein.
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In der Zeichnun g sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung in
vier Abbildungen dargestellt. Im einzelnen zeigen hierin Abb. i und 2 Aufriß und
Grundriß eines Versteifungsprofils, Abb.3 und ,4 Schnitte entsprechend der Linie
A-B in Abb. i und 2 durch zwei Versteifungsprofile mit verschiedenartigem Querschnittsverlauf
über die Profillänge.
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Das in Abb. i in Seitenansicht dargestellte Versteifungsprofil i mit
A-förmigem Querschnitt besitzt infolge seiner entsprechend der Außenform! des anzuschließenden
Hautblechs d. gekrümmten Flanschen 2 und 3 über seine Länge veränderliche Höhe.
Der Profilrücken kann dabei entweder, wie dargestellt, gerade oder ,aber konvex
oder konkav gekrümmt - verlaufen. Bei gleichbleibendem Scheitelkrümmungsradius und
Beibehaltung des in den Abb. 3 und d. im Mittelschnitt veranschaulichten Winkels
a" zwischen den beiden Schenkeln 5 und 6 des A-Profils würden die Flanschen 2 und
3 an diesen Schenkeln im Gru.ndrißetwa den in Abb.2 gestrichelt eingetragenen und
mit 2' und 3' bezeichneten Verlauf nehmen. Da das Versteifungsprofil in dieser Form
in höchstem Maße ungeeignet wäre für jede maschinell herzustellende Verbindung mit
dem Anschlußbauteil 4., ist beispielsweise durch eine der in den Abb.3 und q. dargestellten
Maßnahmen das Versteifungsprofil so gestaltet worden, daß die Profilschenkel an
der offenen Seite des A-Profils über die Profillänäe einen mit a bezeichneten gleichbleibenden
Abstand voneinander aufweisen.
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Nach dem- Ausführungsbeispiel der Abb. 3 wird dabei -der parallele
Verlauf der Anschlußflanschen 2 und 3 durch Veränderung des von den Schenkeln 5
und 6 eingeschlossenen Winkels zwischen den Grenzen a, an der höchsten Stelle des
Profils und a, am Profilende gewährleistet, wobei der Krümmungsradius r. des Profilscheitelbogens
über die Profillänge gleichbleibt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Abb..l wird dagegen der gleichbleibende
Abstand a zwischen den Schenkeln 5 und 6 des A-Profils gerade durch Veränderung
des Scheitelkrümmungsradius zwischen den Werten und r, erzielt, während die Anfangsrichtungen
der Profilschenkel .an den i'bergangsstellen zu den Flanschen 2 und 3 über die Profillänge
einen gleichbleibenden Winkel a" miteinander bilden. Zur Erleichterung der Profilherstellung
können die Profilschenkel 5 i und 6 auch über die ganze Profilhöhe gewölbt sein,
wie durch die eingestrichelten Linien angedeutet ist.