-
Träger mit gleichem Widerstandsmoment für den Flugzeugbau Gegenstand
der Erfindung ist eine neuartige Ausbildung eines Trägers mit gleichem Widerstandsmoment,
insbesondere zum Bau von Tragflügeln u. dgl. Flugzeugteilen.
-
Die Tragflügel von Flugzeugen bestehen im allgemeinen aus einem oder
mehreren auf Biegung beanspruchten Trägern, den sogenannten Flügelholmen, an denen
die Spanten befestigt sind, während das Ganze von der Bespannung umkleidet wird,
die das gewünschte Stromlinienprofil aufweist.
-
Die Flügelholme bestehen gewöhnlich aus Gitter-oder Vollstegträgern.
-
Da die Querschnitte der Gurten den Spannungen verhältnisgleich sich
ändern müssen, um bei gegebener Flächenbelastung ein Kleinstgewicht zu erhalten,
gelangte man bisher zu Gurtquerschnitten komplizierten Umrisses, deren Bearbeitung
dadurch erschwert wurde. Die einfachste Ausführung eines Trägers gleichen Widerstandsmomentes
würde darin bestehe, die bei ortsfesten Eisenbauwerken übliche Bauweise zu wählen,
d. h. die Anzahl der den Gurt bildenden Bleche in Abhängigkeit vom Biegungsmoment
abzustufen. Die Erfahrung hat jedoch gelehrt, daß eine solche Lösung sich im Flugzeugbau
nicht bewährt, denn zur Herabsetzung des Gewichtes auf einen Kleinstwert müßte man
die Gurte aus so dünnen Blechen zusammensetzen, daß diese zwischen den einzelnen
Nieten einknicken würden.
-
Man hat diesem Übelstand dadurch abgeholfen, daß der Gurt aus viertelkreisförmigen
Walzprofilen zusammengesetzt wird, die knickfest sind und je nach der erforderlichen
Festigkeit in verschiedener Anzahl ineinandergeschoben werden. Jedoch stößt man
in diesem Fall auf Schwierigkeiten in der Beschaffung der Walzprofile und der Umständlichkeit
der
Befestigungsmittel der Flügelbespannung auf dem Trägergurt.
-
Endlich hat man Träger mit gleichem Widerstandsmoment für den Flugzeugbau
aus Metallprofilen verschiedener Form gebildet, auf die ein den Trägersteg bildendes
Blech aufgenietet wurde, wobei der Gurtquerschnitt dadurch geändert wurde, daß das
Profil auf mehreren Flächen bearbeitet wurde. Dennoch stößt man auch hier auf ernste
technische Schwierigkeiten, denn infolge der Profilform ist die Bearbeitung umständlich,
macht einen, großen Aufwand an Bearbeitungsvorrichtungen nötig und erfordert eine
große Anzahl verschiedener Profile, deren jedes der Krümmung des Flügelquerschnittes
an der Befestigungsstelle der Bespannung auf dem Träger angepaßt sein muß.
-
Die Erfindung hat zum Ziel, diesen Übelständen in weitgehendem Maße
abzuhelfen. Zu diesem Zweck besteht der Träger erfindungsgemäß aus Gurten rechteckiger
Querschnittsform und aus einem Steg, der an seinen Rändern auf der ganzen Länge
in einem solchen Winkel umgebogen ist, daß er durch beliebige, an sich bekannte
Mittel parallel zur Bespannung unmittelbar an den Gurten befestigt werden kann,
wobei die Veränderung der Gurtquerschnittsfläche längs des Trägers durch Verjüngung
des rechteckigen Querschnittes der Höhe nach, der Breite nach oder gleichzeitig
der Höhe und der Breite nach erfolgt, wobei der B'iegungswinkel der Stegränder der
Krümmung des Flügelquerschnittes an der Stelle, wo die Bespannung sich auf den Träger
legt, angepaßt ist.
-
Diese Anordnung ermöglicht, die Vorteile der oben beschriebenen Träger
mit Profilgurten auszunutzen, ohne deren Bearbeitungsschwierigkeiten oder die Schwierigkeiten
der Beschaffung einer großen Anzahl von Profilen gemäß dem Umriß des Flügelprofils
aufzuweisen, da die Änderungen dieses Profils lediglich zu Änderungen des Knickwinkels
des Steges führen, was auf der Presse mit Leichtigkeit auszuführen ist.
-
Die spanabhebende Bearbeitung des Gurtes kann sogar sehr vermindert,
wenn nicht fortgelassen werden, wenn die normalen rechteckigen Walzprofile zweckmäßig
zersägt werden oder wenn man auch Walzerzeugnisse veränderlicher Dicke verwendet,
die im Handel zu finden sind. Auf jeden Fall ermöglicht das eine oder andere Verfahren,
den Abfall auf einen Kleinstwert herabzusetzen, so daß er i oder 2 % des Gewichtes
des ursprünglichen Walzstabes nicht überschreitet.
-
Abb. i zeigt schematisch einen Tragflügel im Schnitt quer zur Längsachse
des Flugzeugs; Abb. 2 ist ein Schnitt durch den Tragflügel parallel zur Längsachse
des Flugzeugs; Abb. 3 stellt in größerem Maßstab einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen
Träger dar; Abb.4 und 5 zeigen zwei aufeinanderfolgende Stufen der Zersägung eines
rechteckigen Walzstabes zur Gewinnung der Trägergurten; Abb.6 bis 8 sind je nach
den Linien 6-6 von Abb.4 und 7-7, 8-8 von Abb. 5 geführte Schnitte, und Abb. 9 bis
13, zeigen im Schnitt entsprechend Abb. 3 verschiedene Abänderungsmöglichkeiten
der Erfindung.
-
In Abb. i, die schematisch einen Flügelholm darstellt, bezeichnet
i den Flugzeugrumpf und 2 den Flügelholm, der aus einem Vollblechsteg 3 besteht,
welcher mit einem Obergurt 4 und einem Untergurt 5 versehen ist. Da die Biegungsmomente
sich von der Flügelwurzel bis zur Flügelspitze stufenlos ändern, besteht die Aufgabe
darin, den Querschnitt der Gurte verhältnisgleich zu ändern.
-
Aus Abb. 2 geht außerdem hervor, daß die Außenflächen der Gurte4 und
5 mit der Ebene des Steges3 Winkel a und ß einschließen müssen, die sich nicht nur
mit dem durch die Bespannung 6 dargestellten Flügelprofil, sondern auch von einem
Punkt zum anderen in der Längsrichtung des Trägers 2 ändern.
-
Die erfindungsgemäße Bauweise eines Trägers mit gleichem Widerstandsmoment
ermöglicht die Lösung dieser Aufgabe in einfacher und billiger Weise.
-
In Abb. 3 ist ersichtlich, daß der Träger in folgender Weise ausgebildet
ist: i. Die Gurte4 und 5 haben rechteckige Querschnittsform; 2. das die Gurte verbindende
Stegblech 3 ist an seinen Rändern der ganzen Länge nach in entsprechendem Winkel
umgebogen, wobei die umgebogenen Teile mit 7 und 8 bezeichnet sind; 3. die Gurte
sind auf den umgebogenen Teilen 7, 8 des Steges unmittelbar durch an sich bekannte
Verbindungselemente, wie Niete 9, Verschweißung, Schrauben od. dgl., befestigt;
4. die Veränderung des Gurtquerschnittes erfolgt durch Verjüngung des Anfangsquerschnittes
a, b, c, d in Höhen- oder gleichzeitig in Höhen- und Breitenrichtung; 5.
die Knickwinkel a, ß der Stegblechränder des Holms sind dem Umriß des Flügelprofils
(Abb. 2) angepaßt.
-
Abb.4 bis 7 erläutern eine billige Herstellungsweise der Gurte. Es
wird von einem Rohwalzflach-Stab mit dem Querschnitt c, d, e, f (Abb. 6)
ausgegangen, der in der Dickenausdehnung nach einer schrägen Linie g, h (Abb.4)
derart zersägt wird, daß er in zwei Hälften A und B zerfällt, deren
Querschnitt je von einem Größtwert a, b, d, c bis zu einem Kleinstwert
a, b, e, f (Abb. 6) abnimmt. Hierauf werden die beiden Hälften
A und B je nach einer Linie i, b (Abb. 5) zersägt, wodurch man den
Gurt 4 erhäjt, der entweder rohgewalzt und -gesägt verwendet oder nötigenfalls einer
geringen Nachbearbeitung unterworfen werden kann, die jedenfalls infolge der Einfachheit
der Gurtform mit Leichtigkeit auszuführen ist. Der schraffierte Teil C stellt den
Abfall dar, der praktisch nur einen sehr geringen Anteil der ursprünglich aufgewendeten
Metalle ausmacht.
-
Gegebenenfalls kann das Zersägen auf die zweite Stufe beschränkt werden,
wenn man von auf den Markt gebrachten Flachwalzprofilen veränderlicher Dicke ausgeht.
-
Beim Ausführungsbeispiel nach Abb.9 hat die Innenfläche des Gurtes
einen der Dicke e des Steges 3 entsprechenden Absatz io, so daß die Innenfläche
des umgebogenen Stegrandes 7 mit der
Gurtinnenfläche bündig abschließt.
Diese Anordnung ermöglicht eine einfachere Formgebung der gegebenenfalls vorhandenen
Stegversteifungsbleche i i, die gleichzeitig zur Verspreizung der Gurte dienen können
und deren umgebogene Ränder bei 12, 13, 1.4 sichtbar sind.
-
Nach einem anderen in Abb. io dargestellten Ausführungsbeispiel hat
die Außenseite des Gurtes ebenfalls einen Absatz 15, der ermöglicht, den Nietkopf
9 im Innern des Flügelumrisses unterzubringen.
-
Beim Ausführungsbeispiel nach Abb. I I legt sich der umgebogene
Rand 7 der Stegbleche in den Absatz i j5 der Außenseite des Gurtes, wobei dieser
Absatz die Dicke e des Stegblechs hat, so daß die Außenfläche des umgebogenen Stegblechrandes
7 mit der Außenfläche des Gurtes 4 in der dem Flügelprofil entsprechenden Fläche
gelegen ist.
-
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel (Abb. 12) ist die Höhe e des
Absatzes 16 derart gewählt, daß der umgebogene Rand 7 und der Kopf des zur Verbindung
des Gurtes 4 mit dem umgebogenen Rand 7 des Stegblechs dienenden Niets 9 innerhalb
des Flügelprofils untergebracht werden können.
-
Endlich stellt Abb. 13 eine weitere Möglichkeit dar, den umgebogenen
Rand 7 in eine Ausnehmung 17 von der Dicke e einzuführen, die in der Dickenmitte
des Gurtes 4 vorgesehen ist. Es ist zu beachten, daß die im obenstellenden beschriebenen
Anordnungen die Ausführung von in Längsrichtung gebogenen Flügelholmen, wie z. 13.
der in Abb. i dargestellten, erleichtern.