DE952596C

DE952596C - Process for producing surfaces with stretched skin

Info

Publication number: DE952596C
Application number: DEH21005A
Authority: DE
Inventors: Lionel Charles Heal
Original assignee: HIONEL CHARLES HEAL
Current assignee: HIONEL CHARLES HEAL
Priority date: 1954-07-30
Filing date: 1954-07-30
Publication date: 1956-11-15

Description

Verfahren zum Herstellen von Flächen mit gespannter Haut Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Flächen mit gespannter Haut, wobei diese Flächen eben .oder gekrümmt sein können; im letzteren Falle kann eine Krümmung in Längsrichtung und/oder Querrichtung gegeben sein.Method of making surfaces with tensioned skin. The invention refers to the manufacture of surfaces with tensioned skin, being these surfaces flat or curved; in the latter case a curvature in the longitudinal direction can be used and / or transverse direction.

Es ist bereits ein Verfahren zum Herstellen eines hohlen Metallkörpers vorgeschlagen worden, der eine vorgespannte Schale umfaßt, auf welche schon bei der Herstellung, d. h. vor der Beanspruchung während des Gebrauchs, eine Vorspannung aufgebracht wird, wobei die Schale in Längsrichtung oder sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung gekrümmt ist.It is already a method of manufacturing a hollow metal body has been proposed, which includes a prestressed shell, on which already at the manufacture, d. H. prior to the stress during use, a preload is applied with the shell lengthways or both lengthways and is curved in the transverse direction.

Die nach. diesem Verfahren hergestellte Schale mit gespannter Haut ergibt sich hauptsächlich dadurch, daß im wesentlichen ebene Streifen mit versteiften Kanten versehen werden, welche 'die gewünschte Spannung in der Haut hervorrufen, wenn man den an ihren Kanten versteiften Streifen während des Zusammenbaues auf einem Baugerüst bzw. einer Schablone durch Verformen eine Krümmung verleiht, woraufhin die versteiften Kanten benachbarter Streifen in geeigneter Weise miteinander verbunden werden, um eine konstruktive Einheit zu schaffen.The after. shell made with this method with stretched skin results mainly from the fact that essentially flat strips also stiffened Edges are provided, which 'cause the desired tension in the skin, if you open the strip stiffened at its edges during assembly gives a scaffolding or a template a curvature by deforming, whereupon the stiffened edges of adjacent strips connected together in a suitable manner to create a constructive unit.

Die bei der Herstellung von Flächen mit gespannter Haut gemäß der vorliegenden Erfindung angewendeten Grundsätze sind im wesentlichen die gleichen wie bei der Herstellung von Hohlkörpern nach dem in dem obenerwähnten Patent beschriebenen Verfahren; bei der vorliegenden Erfindung besteht jedoch der charakteristische Unterschied darin, daß sämtliche oder einige der versteiften Streifen bereits vor dem Zusammenbau in mindestens einer Richtung gebogen bzw. gekrümmt werden.The production of surfaces with tensioned skin according to the The principles employed in the present invention are essentially the same as in the manufacture of hollow bodies according to that described in the above-mentioned patent Procedure; however, there is a characteristic difference in the present invention in this, that all or some of the stiffened strips are already in place prior to assembly be bent or curved in at least one direction.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man somit eine Fläche mit gespannter Haut dadurch, daß man einem versteiften Streifen, der nicht notwendigerweise an seinen Kanten versteift ist, durch Verformen aus einer ursprünglich gebogenen Form in eine im wesentlichen ebene Form überführt und daß man den Streifen sicher an einer geeigneten Rahmenkonstruktion oder einer anderen Konstruktion befestigt, so daß die Spannung in der Haut des Streifens aufrechterhalten bleibt.According to the method according to the invention, a surface is thus obtained with tense skin by having a stiffened strip that is not necessarily is stiffened at its edges by deforming from an originally curved one Form converted into a substantially planar form and that you can secure the strip attached to a suitable frame construction or other construction, so that tension is maintained in the skin of the strip.

In manchen Fällen kann man den Streifen diese Krümmung dadurch verleihen, daß man- einen ebenen Streifen herstellt, der beispielsweise entlang seinen gegenüberliegenden Kanten mit Versteifungen versehen ist, die mit dem Streifen aus einem Stück bestehen; und daß man dann den Streifen verformt, um die gewünschte Krümmung- zu erhalten.In some cases the strips can be given this curvature by that a flat strip is produced, for example along its opposite sides Edges are provided with stiffeners that are made in one piece with the strip; and then deforming the strip to obtain the desired curvature.

Alternativ wird ein in den meisten Fällen bevorzugtes Verfahren angewendet, nach welchem man einem ebenen Streifen die gewünschte anfängliche Krümmung dadurch verleiht, daß man an dem Streifen Versteifungselemente anbringt, die bereits gekrümmt bzw. gebogen sind.- Die Verwendung derartiger Versteifungen beschränkt sich nicht auf ihre Anbringung an den Kanten eines Streifens; in den meisten Fällen erweisen sich zwischen den Streifenkanten angeordnete Versteifungen als zweckmäßig, wenn nicht sogar als notwendig.Alternatively, a method that is preferred in most cases is used, after which a flat strip creates the desired initial curvature gives that one attaches stiffening elements to the strip, which are already curved or are curved. The use of such stiffeners is not limited their attachment to the edges of a strip; turn out to be in most cases stiffeners arranged between the strip edges are useful if not even as necessary.

Die im wesentlichen ebene Gestalt des anfänglich gekrümmten Streifens kann den Endzustand der Fläche während ihres Gebrauchs darstellen, wie es beispielsweise dann der Fall ist, wenn die betreffende Fläche einen Teil einer Decke, eines Daches oder einer Wandkonstruktion bildet, wie man sie bei Wohnwagen (caravan) oder Karosserien findet, oder wenn es sich um eine Steuerklappe oder. ein ähnliches Bauelement für ein Flugzeug handelt; man erkennt ohne weiteres, daß sich im wesentlichen ebene Flächen mit gespannter Haut nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in zahlreichen Ausführungsformen herstellen lassen.The substantially planar shape of the initially curved strip can represent the final state of the surface during its use, such as for example then is the case when the area in question is part of a ceiling, a roof or a wall construction, as is the case with caravans or car bodies finds, or if it is a control flap or. a similar component for an aircraft is trading; one recognizes without further ado that it is essentially plane Areas with tense skin after the method according to the invention in numerous Let manufacture embodiments.

Der in der folgenden Beschreibung verwendete Ausdruck »im wesentlichen eben« bezeichnet auch eine leicht konkav oderkonvex gekrümmte Fläche, wie man sie unmittelbar durch Verformen eines versteiften Streifens erhält, der ursprünglich die gleiche oder eine entgegengesetzte Krümmung von größerem oder kleinerem Ausmaß aufweist.The term "essentially" used in the following description flat «also denotes a slightly concave or convex curved surface, as it is obtained directly by deforming a stiffened strip that was originally the same or opposite curvature to a greater or lesser extent having.

Aus dem vorangegangenen ist ersichtlich, daß der ursprünglich gebogene und versteifte Streifen nicht in im wesentlichen ebener Form gemäß dem oben Gesagten verwendet zu werden braucht, und tatsächlich kann die im wesentlichen ebene Form ein Zwischenstadium darstellen, das während der Fortsetzung des Verformungsvorgangs erreicht wird, in dessen Verlauf eine Fläche mit gespannter Haut erzeugt wird, die eine erhebliche Krümmung in einer Richtung aufweist, die der Richtung der ursprünglichen Krümmung entgegengesetzt ist. Beispielsweise kann man eine Anzahl von ebenen rechteckigen Streifen oder Tafeln, denen man durch Anbringen bereits gekrümmter Versteifungselemente eine anfängliche konkave Krümmung in Querrichtung verliehen hat, derart verformen, daß die Streifen bzw. Tafeln über eine im wesentlichen ebene Form hinweg in eine konvex gekrümmte Form gebracht werden, woraufhin man die in Querrichtung gebogenen Streifen bzw. Tafeln miteinander verbindet, so daß die Form eines geraden Zylinders oder eines Teilstücks eines Zylinders entsteht. Ferner ist es möglich, jedem der Streifen während eines bestimmten Stadiums der Verformung oder nach dem Verformen oder gegebenenfalls während des gesamten Verformungsvorgangs eine Krümmung in Längsrichtung zu verleihen; auf diese Weise lassen sich Teile einer Schale mit gespannter Haut in der Form eines Torpedos oder von anderer allgemein verjüngter Gestalt leicht herstellen. In manchen Fällen kann ein ursprünglich gekrümmter- einzelner Streifen bzw. eine Tafel vollständig zu einer Kreisform gebogen werden.From the foregoing it can be seen that the originally curved and stiffened strips not in a substantially planar shape in accordance with the above needs to be used, and in fact can be the substantially planar shape represent an intermediate stage that occurs during the continuation of the deformation process is achieved, in the course of which a surface with taut skin is created, which has a significant curvature in a direction that is the same as that of the original Curvature is opposite. For example, one can have a number of flat rectangular ones Strips or panels, which can be obtained by attaching already curved stiffening elements has given an initial concave curvature in the transverse direction, deform in such a way that that the strips or panels over a substantially planar shape away into a convex curved shape can be brought, whereupon one curved in the transverse direction Strips or panels connects together so that the shape of a straight cylinder or part of a cylinder. It is also possible for each of the Stripes during a certain stage of deformation or after deformation or possibly a curvature in the longitudinal direction during the entire deformation process to rent; In this way, parts of a shell with stretched skin can be removed in the shape of a torpedo or other generally tapered shape easily produce. In some cases an originally curved single strip or a panel can be bent completely into a circular shape.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to schematic drawings explained in more detail using several exemplary embodiments.

Fig. 1 zeigt die Herstellung einer im wesentlichen ebenen Fläche mit gespannter Haut, z. B. eines Bodens, aus einer anfänglich gekrümmten Tafel; Fig.2 zeigt schematisch das Verformen eines anfänglich gebogenen Streifens zu einer in entgegengesetzter Richtung gekrümmten Gestalt; Fig. 3 zeigt schematisch, in welcher Weise zwei anfänglich gekrümmte Streifen mit Rippen zusammengebaut werden können, welche die Streifen mit gespannter Haut derart festhalten, daß die Streifen eine im wesentlichen ebene Form beibehalten; Fig. 4 zeigt schematisch, in welcher Weise man die neutrale Achse eines Streifens verlagern kann, indem man an dem Streifen Versteifungen anbringt; Fig. 5 zeigt ein Verfahren zum Anbringen versteifter Streifen an einem Rippenelement; Fig.6 stellt ein verjüngtes Steuerungsteil für ein Flugzeug dar, wobei dieses Steuerungsteil nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist; Fig.7 dient zur Erläuterung von Maßnahmen, mittels deren man Spannungszuständen begegnet, die sich bei der Herstellung von Hohlkörpern mit gespannter Haut ergeben; Fig. 8 ist eine perspektivische Darstellung eines eine gespannte Haut aufweisenden Flugzeugbauteils, z. B. einer Tragfläche oder einer Leitwerksflosse, das eine Krümmung sowohl in Längsrichtung als auch in Breitenrichtung aufweist; Fig. 9 bis 13 unter Einschluß der Fig. 9A, zoA, i: 2A und 13A zeigen verschiedene Stadien der Herstellung des in Fig.8 dargestellten Bauteils, und die Fig.9A, 1oA, 12A und 13A sind jeweils Querschnitte längs der Linien A-A, B-B, C-C und D-D in den Fig. 9, i o, 12 und 13; Fig. I4, 15 und 16 sind schematische Darstellungen, auf die weiter unten Bezug genommen wird; Fig. 17 zeigt ein Verfahren zum Aufbringen einer zeitweiligen Hilfsbelastung zum Verlegen der neutralen Achse.Fig. 1 shows the production of a substantially flat surface with tight skin, e.g. B. a floor, from an initially curved panel; Fig. 2 shows schematically the deformation of an initially bent strip into an in opposite direction curved shape; Fig. 3 shows schematically in which Way two initially curved strips with ribs can be assembled, which hold the strips with the skin taut in such a way that the strips have a Maintain a substantially flat shape; Fig. 4 shows schematically in what way one can shift the neutral axis of a strip by moving on the strip Attaching stiffeners; Figure 5 shows a method of applying stiffened strips on a rib member; 6 shows a tapered control part for an aircraft represents, this control part produced by the method according to the invention is; 7 serves to explain measures by means of which one can create stress states encountered, which result in the production of hollow bodies with stretched skin; Figure 8 is a perspective view of a skin having a tensioned skin Aircraft component, e.g. B. a wing or a tail fin that has a curvature has both in the longitudinal direction and in the width direction; 9 to 13 below Inclusion of Figures 9A, zoA, i: 2A and 13A show various stages of manufacture of the component shown in Fig. 8, and Figs. 9A, 10A, 12A and 13A are respectively Cross-sections along lines A-A, B-B, C-C and D-D in Figures 9, 10, 12 and 13; Fig. I4, 15 and Fig. 16 are schematic illustrations referred to below; Fig. 17 shows a method of applying temporary auxiliary loading for Relocating the neutral axis.

Bei der in Fig. I dargestellten Bodenkonstruktion sind anfänglich gebogene Schienen A an einer zuoberst liegenden Tafel B befestigt, wobei sich die Schienen A gegenüber der Tafel B in Querrichtung oder in Längsrichtung erstrecken. Wenn sich die Schienen in Querrichtung erstrecken, sieht man in Längsrichtung geradlinige Kantenversteifungen und Zwischenholme vor; verlaufen die Schienen A dagegen in Längsrichtung, wie es Fig. I zeigt, sieht man in Querrichtung steife Träger oder Rippen mit flacher Oberseite sowie gebogene Kantenversteifungen D vor. Die Tafel B mit den an ihr angebrachten gekrümmten Bauteilen wird derart verformt, daß eine ebene Fläche entsteht, wobei sich das Ausmaß der ursprünglichen Krümmung E, das gewöhnlich ein Vorformen. der Schienen und Kantenversteifungen erforderlich macht, nach dem Grad der Verformung richtet, der erforderlich ist, um die gewünschte Hautspannung hervorzurufen.In the floor construction shown in Fig. I are initial curved rails A attached to an uppermost panel B, with the Rails A extend transversely or lengthways across from panel B. If the rails extend in the transverse direction, one sees rectilinear ones in the longitudinal direction Edge stiffeners and intermediate spars in front; if the rails A run in the longitudinal direction, As FIG. I shows, one sees stiff girders or ribs with flat ones in the transverse direction Top and curved edge stiffeners D in front. Panel B with the ones attached to it curved components is deformed in such a way that a flat surface is created, wherein the extent of the original curvature E, which is usually a pre-forming. the Rails and edge stiffeners required, according to the degree of deformation that is necessary to produce the desired skin tension.

Fig. 2 zeigt schematisch, in welcher Weise sich ein ursprünglich gekrümmter und versteifter Streifen, wie er bei A dargestellt ist, derart verformen läßt, daß er nach Durchlaufen der bei B dargestellten, im wesentlichen ebenen Gestalt die bei C gezeigte entgegengesetzte Krümmung annimmt, woraufhin der Streifen in dieser Lage befestigt wird. Die in Fig. 2 bei A angedeutete anfängliche Krümmung ruft man zweckmäßigerweise dadurch hervor, daß man an einem normalerweise ebenen Streifen I an dessen Unterseite vorgebogene Versteifungselemente 2 von U-förmigem Querschnitt (s. Fig. 4) durch Nieten, Schweißen, Kleben oder auf eine beliebige andere Weise befestigt. Normalerweise wird man mehrere parallel zueinander angeordnete Versteifungselemente dieser Art verwenden. Ferner wird normalerweise ein solches Versteifungselement in der Nähe jedes Endes des Streifens, insbesondere.in der Nähe jeder Schmalseite, vorgesehen.Fig. 2 shows schematically in which way an originally curved and stiffened strip, as shown at A, can be deformed in such a way that after going through the essentially flat shape shown at B assumes the opposite curvature shown at C, whereupon the strip in this Location is attached. The initial curvature indicated at A in FIG. 2 is called expediently characterized by the fact that one is on a normally flat strip I on its underside pre-bent stiffening elements 2 of U-shaped cross-section (see Fig. 4) by riveting, welding, gluing or in any other way attached. Usually you will have several stiffening elements arranged parallel to one another use this type. Furthermore, such a stiffening element is normally used near each end of the strip, especially near each narrow side, intended.

Durch das Anbringen der Versteifungen 2 an dem Streifen I wird die neutrale Achse des versteiften Streifens unter die Ebene des Streifens verlegt, z. B. in die in Fig. 4 angedeutete Lage x-y, während gleichzeitig dem Streifen eine Krümmung verliehen wird, bei welcher es sich im vorliegenden Fall um eine Krümmung in Querrichtung handelt. Das Ausmaß der dem Streifen verliehenen anfänglichen Krümmung bestimmt zusammen mit der Größe der Verschiebung der neutralen Achse weitgehend die Spannung, welche in der Haut erzeugt wird, wenn der versteifte Streifen in seiner endgültigen Form eingebaut wird.By attaching the stiffeners 2 to the strip I, the neutral axis of the stiffened strip moved below the plane of the strip, z. B. in the indicated in Fig. 4 position x-y, while at the same time the strip a Curvature is given, which in the present case is a curvature acts in the transverse direction. The amount of initial curvature imparted to the strip largely determined together with the amount of displacement of the neutral axis the tension created in the skin when the stiffened strip is in its final shape is incorporated.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel für die Verwendung eines verformten, ursprünglich gebogenen Streifens in einem im wesentlichen ebenen Zustand. In diesem Fall bilden zwei derartige Streifen die obere bzw. untere Verkleidung einer Steuerklappe, eines Querruders, eines Höhenruders oder eines Seitenruders eines Flugzeugs, und die versteiften Streifen sind aus dem anfänglich gekrümmten Zustand derart verformt, daß sich ihre Enden treffen und daß die Streifen an mehreren parallelen und nach einer Seite verjüngten Rippen 3 befestigt werden können, wobei die Rippen 3 flache oder leicht konkave Auflageflächen a bzw. b aufweisen. Bei dem vorliegenden Beispiel ist es zweckmäßig, an jedem Streifen I mehrere parallele Versteifungen 2 mit Hilfe von Reihen vor in gleichmäßigen Abständen vorgesehenen Nieten zu befestigen, wobei man in diesem Stadium beispielsweise jeden dritten Niet fortläßt. Die einen U-förmigen Querschnitt aufweisenden Versteifungen 2 an den beiden Streifen nehmen jeweils einen der Flansche einer Rippe 3 von Z-förmigem Querschnitt (s. Fig. 5) auf, und nunmehr bringt man die fortgelassenen dritten Niete an, um die versteiften Streifen an der Rippe zu befestigen.Fig. 3 shows an example of the use of a deformed, originally bent strip in a substantially flat condition. In this case make up two such strips the upper and lower panels of a control flap, one Ailerons, an elevator or a rudder of an airplane, and the stiffened Strips are deformed from the initially curved state in such a way that their Meet ends and that the strips tapered at several parallel and to one side Ribs 3 can be attached, the ribs 3 being flat or slightly concave Have support surfaces a and b. In the present example it is useful to on each strip I several parallel stiffeners 2 with the help of rows in front of Evenly spaced rivets provided, one being at this stage for example omits every third rivet. Those having a U-shaped cross section Stiffeners 2 on the two strips each take one of the flanges of a rib 3 of Z-shaped cross-section (see Fig. 5), and now you bring the omitted third rivet to secure the stiffened strips to the rib.

Eine nach dem soeben beschriebenen Verfahren hergestellte Steuerklappe stellt ein typisches Beispiel für zahlreiche Anwendungsfälle dar, bei denen die Herstellung einer Fläche mit gespannter Haut den Vorteil bietet, daß man ein erheblich dünneres Blechmaterial verwenden kann, als es bis jetzt üblich und notwendig war, so daß sich eine erhebliche Verminderung des Gewichtes des betreffenden Bauteils ergibt. Bei einer Steuerfläche für ein Flugzeug ist diese Gewichtsersparnis von besonderem Wert, da eine solche Fläche im allgemeinen unsymmetrisch um eine Achse drehbar angeordnet ist. Zum Ausgleich der Massen muß das tatsächliche Gewicht des größeren Teils der Konstruktion künstlich, z. B. mit Hilfe von Bleigewichten, ausgeglichen werden, so daß jede mögliche Verringerung des Gewichts der Konstruktion von einer bemerkbaren Verkleinerung der Ausgleichsgewichte begleitet sein kann.A control flap manufactured according to the method just described is a typical example of numerous use cases where the Producing an area with taut skin has the advantage that you can have a considerably can use thinner sheet metal than has been customary and necessary up to now, so that there is a considerable reduction in the weight of the component in question results. In the case of a control surface for an aircraft, this weight saving is of particular value, since such a surface is generally asymmetrical about an axis is rotatably arranged. To balance the masses, the actual weight of the larger part of the construction artificially, e.g. B. with the help of lead weights, balanced so that every possible reduction in the weight of the construction of one noticeable reduction in the counterweights may be accompanied.

Fig. 6 zeigt ein abgeändertes Verfahren zum Herstellen einer Konstruktion mit im wesentlichen ebenen Flächen, beispielsweise einer spitz zulaufenden Steuerfläche der soeben beschriebenen Art. In diesem Fall gibt man den Tafeln i$ an Stelle der in Fig. 3 gezeigten Krümmung in "Querrichtung eine anfängliche Krümmung in Längsrichtung, indem man an den Tafeln die Kantenversteifungen 2B bzw.. 2c anbringt. Ferner bringt man Querversteifungen 2D an, bevor man die gebogenen Tafeln nach unten zieht, um sie einem Vorderholm 3,4 anzupassen und sie an letzterem zu befestigen, wobei die Versteifungen 2c an der Hinterkante der Tafeln I$ unmittelbar miteinander verbunden werden. Außerdem kann man an den gegenüberliegenden Enden der Konstruktion Diagonalversteifungen 2E vorsehen, um zu verhindern, daß die Versteifungen 2D durch die Spannung in den Hautflächen verbogen werden. Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind mit Ausnahme des Holms 3,4 sämtliche Bauteile an den Tafeln I$ angebracht, so daß sämtliche Versteifungen durch maschinelle Niete an den Tafeln befestigt werden können, während die Tafeln noch gebogen sind. Nachdem man auf die versteiften Tafeln geeignete Kräfte aufgebracht hat, um die Tafeln über ihre ganze Länge mit dem Holm in Berührung zu bringen, befestigt man den Holm 3A mittels weiterer Niete.Figure 6 shows a modified method of making a structure with essentially flat surfaces, for example a tapered control surface of the type just described. In this case, the tables are given i $ in place of the In Fig. 3 shown curvature in "transverse direction an initial curvature in the longitudinal direction, by attaching the edge stiffeners 2B or 2c to the panels. Further brings 2D transverse stiffeners are attached before pulling the curved panels downwards adapt them to a front spar 3.4 and attach them to the latter, with the Stiffeners 2c on the rear edge of the panels I $ are directly connected to one another will. In addition, diagonal stiffeners can be used at the opposite ends of the construction 2E to prevent the stiffeners 2D from being caused by the tension in the Skin surfaces are bent. In the embodiment shown in FIG With the exception of the spar 3, 4, all components are attached to the panels I $, so that all stiffeners by machine riveting on the panels can be attached while the panels are still curved. After going to the stiffened panels has applied appropriate forces to the panels over their whole To bring length in contact with the spar, one fastened the spar 3A by means of further Rivet.

Fig. 2 zeigt außerdem eine Weiterentwicklung des oben beschriebenen Verfahrens zum Herstellen von Flächen mit gespannter Haut, wobei der versteifte Streifen über eine im wesentlichen flache Gestalt B hinweg gebogen wird, bis er in der bei C angedeuteten Weise entgegengesetzt gekrümmt ist, wobei die teilweise Spannung der Haut, die sich bei dem Zustand B ergibt, gesteigert und auf den geforderten vollen Wert gebracht wird.Fig. 2 also shows a further development of that described above Method for producing surfaces with tensioned skin, the stiffened Strip is bent over a substantially flat shape B away until it is oppositely curved in the manner indicated at C, the partial Tension of the skin, which results in condition B, increased and to the required level full value is brought.

Bevor man den versteiften Streifen in die bei C dargestellte Form bringt, befestigt man an seinen Längskanten Versteifungsteile 2A; dann bringt man den Streifen I auf eine Zusammenbauvorrichtung und befestigt den nunmehr in Quer- und Längsrichtung versteiften Streifen an bogenförmigen, in Querrichtung verlaufenden Rahmenteilen: Derartige streifenförmige Bauteile, die jeweils einen Streifen I mit daran befestigten Versteifungen 2 und 2A sowie ein zugehöriges Rahmenteil umfassen, können in der Weise zusammengebaut werden, daß eine Schalenkonstruktion entsteht, deren Haut gleichmäßig gespannt ist. Das Vorspannen der Haut, die man dadurch erhält, daß man einen versteiften Streifen aus der Form A in die Form B überführt, bietet gewisse weitere Vorteile. Bei der Herstellung eines hohlen Körpers 5 mit abgestumpften Enden 6 und 6A gemäß Fig. 7, wobei dieser Körper einen halbkreisförmigen Querschnitt besitzt, zeigt es sich beispielsweise, daß in . der Nähe der Enden 6 und 6A die bei 7 und 7,4 angedeuteten Gebiete vorhanden sind, innerhalb deren die Spannungen unregelmäßig (diffused) sind, und daß sich die Haut hier in geringem Ausmaß ausbeulen kann; dieses Ausbeulen verschwindet naturgemäß dann, wenn zwei derartige Körper miteinander vereinigt werden, um eine vollständige Konstruktion, z. B. den Körper eines Flugzeugrumpfes, zu bilden. Bei einem Körper von halbkreisförmigem Querschnitt ist dieses Ausbeulen jedoch dann nicht zu erwarten, wenn die versteiften Streifen vorher aus dem anfänglich gekrümmten Zustand A in den entgegengesetzt gekrümmten Zustand C übergeführt worden sind.Before turning the stiffened strip into the shape shown at C. brings one attached to its longitudinal edges stiffening parts 2A; then you bring the strip I on an assembly device and fastened the now in transverse and longitudinally stiffened strips on arcuate transverse ones Frame parts: Such strip-shaped components, each with a strip I include stiffeners 2 and 2A attached to it as well as an associated frame part, can be assembled in such a way that a shell structure is created, whose skin is evenly stretched. The tightening of the skin that is obtained by that one transfers a stiffened strip from the form A to the form B, offers certain other advantages. When making a hollow body 5 with truncated Ends 6 and 6A according to FIG. 7, this body having a semicircular cross-section possesses, it turns out, for example, that in. near the ends 6 and 6A the areas indicated at 7 and 7.4 are present within which the stresses are irregular (diffused), and that the skin bulges here to a small extent can; this bulging naturally disappears when two such bodies be combined to form a complete structure, e.g. B. the body an aircraft fuselage. For a body with a semicircular cross-section However, this bulging is not to be expected if the stiffened strips beforehand from the initially curved state A to the oppositely curved state State C have been transferred.

Fig. 8 zeigt ein typisches Flugzeugbauteil mit nur geringer Krümmung in Längsrichtung. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, in der Haut eines derartigen Bauteils mit geringer Krümmung in Längsrichtung eine hohe Spannung hervorzurufen, und hierbei braucht die neutrale Achse nicht tiefer unter die Hautoberfläche verlegt zu werden, als es durch die Größe und Tiefe der Kantenversteifungsglieder zur Befriedigung normaler Bedürfnisse erforderlich gemacht wird.8 shows a typical aircraft component with only a slight curvature longitudinal. With the help of the method according to the invention, it is possible in the skin of such a component with little curvature in the longitudinal direction has a high Cause tension, and here the neutral axis does not need to go deeper the skin surface getting laid as it is due to the size and depth of the edge stiffeners is made necessary for the satisfaction of normal needs.

Gemäß Fig. 9 sind die Kantenversteifungen a beispielsweise durch Walzen in einer Richtung verformt, die der durch die gewünschte endgültige Form gegebenen Richtung entgegengesetzt ist, und die Versteifungen sind oberhalb der kanalförmigen Abschnitte d einer Bauschablone e unterstützt. Von oben betrachtet, passen sich die kanalförmigen Teile d der Kontur der Streifen b an. Der obere Streifen b wird zunächst an seinen Enden an den Kantenversteifungen befestigt, während diese in den Kanälen d der Schablone in ihrer anfänglich gekrümmten Lage gehalten werden (Fig. Io).According to FIG. 9, the edge stiffeners a are deformed, for example by rolling, in a direction which is opposite to the direction given by the desired final shape, and the stiffeners are supported above the channel-shaped sections d of a construction template e . Viewed from above, the channel-shaped parts d adapt to the contour of the strips b. The upper strip b is first attached at its ends to the edge stiffeners, while these are held in their initially curved position in the channels d of the template (Fig. Io).

Entfernt man die Kantenversteifungen a aus den Kanälen d der Schablone (Fig. i i), zeigen die Kantenversteifungen a das Bestreben, sich geradezurichten, so daß in der Haut eine geringe Spannung in Sehnenrichtung entsteht, wobei sich in den Kantenversteifungen a eine entsprechende Druckspannung ergibt.Remove the edge stiffeners a from the channels d of the template (Fig. I i), the edge stiffeners show a tendency to straighten out, so that there is little tension in the skin in the direction of the tendons, whereby a corresponding compressive stress results in the edge stiffeners a.

Dann wird der Streifen b mit den an den Enden befestigten Versteifungen a als Ganzes herumgedreht (Fig. 12) und unter Kraftaufwand in eine ebene Schablone (nicht dargestellt) eingesetzt, um so .die Spannung der Haut zu vergrößern. Nunmehr wird der Streifen b mit Hilfe von Federklammern (nicht dargestellt) vorübergehend an den Kantenversteifungen a befestigt und dann der Streifen über die ganze Länge endgültig mit den Kantenversteifungen a vernietet oder auf andere Weise verbunden. Nunmehr kann man in Sehnenrichtung verlaufende Rippen f anbringen, um eine Krümmung in Sehnenrichtung herbeizuführen und aufrechtzuerhalten.Then the strip b with the stiffeners attached to the ends a turned around as a whole (Fig. 12) and with effort in a flat template (not shown) used in order to increase the tension on the skin. Now the strip b is temporarily removed with the aid of spring clips (not shown) attached to the edge stiffeners a and then the strip over the entire length finally riveted or otherwise connected to the edge stiffeners a. Ribs f running in the direction of the chord can now be attached to form a curvature to bring about and maintain in the direction of the tendons.

Die den Streifen b,. die Versteifungen a und die Rippen f umfassende Anordnung wird jetzt erneut herumgedreht und auf die Oberseite von Formklötzen c (Fig. 13) gelegt, um der Konstruktion die endgültige Krümmung in Spannweitenrichtung zu verleihen. Bei der dargestellten bevorzugten Anordnung bringt man an den Formklötzen c zwei derart zusammengebaute Anordnungen an und zieht sie mit Hilfe der Zwingen g gleichzeitig zusammen, um die Oberseite und die Unterseite einer Tragfläche, einer Leitwerksfläche oder einer anderen durchlaufenden Fläche mit gespannter Haut auszubilden. Dann kann man Versteifungsbleche, Abschlußrippen u. dgl. einbauen, um die Konstruktion zu vervollständigen, und schließlich die Formklötze c entfernen.Which the strip b ,. the stiffeners a and the ribs f encompassing The arrangement is now turned around again and placed on top of form blocks c (Fig. 13) to give the construction the final curvature in the spanwise direction to rent. In the preferred arrangement shown, the mold blocks are attached c attach two assemblies assembled in this way and pull them with the help of the clamps g together at the same time to make the top and bottom of an airfoil, one Train the tail surface or any other continuous surface with a taut skin. Then you can install stiffening plates, end ribs and the like to the structure to complete, and finally remove the mold blocks c.

Vorstehend ist das Verfahren zur Herstellung einer Tragfläche, einer.Leitwerksfläche od. dgl. mit einer Krümmung sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung beschrieben. Wenn eine Tragfläche oder eine ähnliche Konstruktion mit gespannter Haut, jedoch ohne Krümmung in Längsrichtung, hergestellt. werden soll, kann man den Grad der anfänglichen Krümmung der Kantenversteifungen a (Fig. 9) den Erfordernissen entsprechend variieren; im übrigen ähnelt die Konstruktion der bereits beschriebenen, mit Ausnahme der Tatsache, daß die Streifen und die Kante in Längsrichtung eben sind, wie es Fig. 12 zeigt, bzw. daß die Formklötze c geradlinig verjüngt ausgeführt. sind, wie es aus Fig. 14 hervorgeht.The above is the method for producing an airfoil, a control surface od. The like. Described with a curvature both in the longitudinal direction and in the transverse direction. If an aerofoil or similar construction with a taut skin, however without curvature in the longitudinal direction. you can choose the degree of initial curvature of the edge stiffeners a (Fig. 9) according to the requirements vary; otherwise the construction is similar to that already described, with one exception the fact that the strips and the edge are flat lengthways, as is Fig. 12 shows, or that the form blocks c designed tapered in a straight line. are like it appears from FIG. 14.

Mit anderen Worten, der Grad der in der Haut erzeugten Spannung richtet sich nach der Lage der neutralen Achse und nach dem Grad der hervorgerufenen Krümmung. Hieraus ergibt sich, daß sich bei beiden Ausführungsformen, d. h. sowohl bei flacher als auch in Längsrichtung geringfügig gekrümmter Ausführung, bei im übrigen gleichbleibenden Bedingungen, genau die gleiche Spannung in der Haut hervorrufen läßt, -wenn das Ausmaß der gesamten Verformung der Kantenversteifungen a vom Beginn (Fig. 9) bis zum Erreichen der endgültigen Form -genau das gleiche ist. Um bei der in Fig. 14 dargestellten Anordnung die gleiche Spannung hervorzurufen, wie bei der in Fig. 8 dargestellten, muß man daher die anfängliche Krümmung der Versteifungen a (Fig. 9) um einen Betrag vergrößern, der gleich der in Fig. 13 gezeigten Krümmung in Spannweitenrichtung ist.In other words, the level of tension created in the skin is directed depending on the location of the neutral axis and according to the degree of evoked Curvature. It follows that in both embodiments, d. H. as well as in the flat version as well as slightly curved in the longitudinal direction, in the case of im other constant conditions, produce exactly the same tension in the skin lets -if the extent of the total deformation of the edge stiffeners a from the beginning (Fig. 9) until the final shape is reached -exactly the same. To at the 14 to produce the same voltage as the arrangement shown in FIG As shown in Fig. 8, one must therefore measure the initial curvature of the stiffeners Increase a (FIG. 9) by an amount equal to the curvature shown in FIG. 13 is in the spanwise direction.

Zwei oder mehr Flächenkonstruktionen mit gespannter Haut, die nach einem oder mehreren der hier beschriebenen Verfahren hergestellt sind, lassen sich unmittelbar oder mittelbar miteinander verbinden, um Hohlkörper mit gespannter Haut von beliebiger geeigneter Querschnittsform zu bilden; der Querschnitt eines solchen Hohlkörpers kann von geschlossener kreisrunder oder elliptischer Form sein; zu den ebenfalls möglichen anderen Formen gehört auch die sogenannte »Doppelblasenform«. Diese Hohlkörper können eine Krümmung in einer oder zwei Richtungen aufweisen, beispielsweise nur in Querrichtung (z. B. die verschiedenen mit parallelen Wänden versehenen Decks eines Rumpfes der Doppelblasenform oder einer anderen bzw. ähnlichen Form), oder nur in Längsrichtung. oder sowohl in Längs- als auch in Querrichtung.Two or more surface structures with taut skin that follow one or more of the processes described here can be produced Connect directly or indirectly to each other to create hollow bodies with taut skin of any suitable cross-sectional shape; the cross section of such Hollow body can be of closed circular or elliptical shape; to the The so-called "double bubble shape" also belongs to other possible forms. These hollow bodies can have a curvature in one or two directions, for example transverse only (e.g. the various parallel-walled decks a trunk of the double bladder shape or another or similar shape), or lengthways only. or both lengthways and crossways.

Die Erfindung sieht ferner die Herstellung eines Hohlkörpers mit gespannter Haut in der Weise vor, daß teilweise das in dem anfangs erwähnten Patent beschriebene Bauverfahren und zum anderen Teil das hier beschriebene weiterentwickelte Verfahren angewendet wird. Ein Beispiel hierfür bildet ein Hohlkörper, z. B. ein Flugzeugrumpf, der in Fig. 15 wiedergegebenen Form, bei welchem der Mittelabschnitt Y die Form eines geradwandigen Zylinders aufweist, also nur in Querrichtung gekrümmt ist, während die Endabschnitte X und Z verjüngt oder torpedoförmig ausgeführt sind und somit eine Krümmung sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung aufweisen. In diesem Fall besitzen die Streifen, welche jeweils die Endabschnitte X und Z bilden, anfänglich eine im wesentlichen ebene Gestalt, wie es in Fig. 16 bei Y1 bzw. Z1 angedeutet ist; hierbei ist der Streifen b1 mit geraden Abschnitten einer in der Mitte gebogenen Kantenversteifung a1 verbunden. In den Abschnitten Y1 und Z1 des Streifens wird die Haut auf eine gewisse Spannung gebracht, indem diese Abschnitte verformt werden, wenn die Versteifungen a1 durch Aufbringen von Druck gerade gerichtet werden. Gleichzeitig wird in dem Abschnitt X1 des Streifens, der ursprünglich- in Sehnenrichtung verlief, eine bemerkbare Hautspannung hervorgerufen. Eine weitere Hautspannung wird in den Endzonen X und Z des an seinen Kanten versteiften Streifens erzeugt, wenn man . diesen Zonen eine entgegengesetzte Krümmung verleiht, woraufhin jeweils benachbarte Streifen miteinander verbunden werden, um eine eine konstruktive Einheit bildende Schale herzustellen; bei welcher die verwendeten Streifen mit gespannter Haut zwischen den Enden des Körpers der Schale keine Verbindungsstellen aufweisen.The invention also provides for the production of a hollow body with a clamped Skin in such a way that in part that described in the initially mentioned patent Construction process and, on the other hand, the further developed process described here is applied. An example of this is a hollow body, e.g. B. an aircraft fuselage, 15, in which the central portion Y has the shape has a straight-walled cylinder, so it is curved only in the transverse direction, while the end sections X and Z are tapered or torpedo-shaped and thus have a curvature both in the longitudinal direction and in the transverse direction. In this In this case, the strips which form the end sections X and Z, respectively, initially have an essentially flat shape, as indicated in FIG. 16 at Y1 or Z1 is; here the strip b1 with straight sections is one that is bent in the middle Edge reinforcement a1 connected. In sections Y1 and Z1 of the strip will be the skin is tensioned by deforming these sections, when the stiffeners a1 are straightened by applying pressure. Simultaneously is in the section X1 of the strip, which originally ran in the direction of the chord, caused noticeable skin tension. Another skin tension is created in the End zones X and Z of the strip stiffened at its edges are produced when one. gives these zones an opposite curvature, whereupon each adjacent one Strips are connected to one another to form a structural unit Making bowl; in which the strips used with taut skin between the ends of the body of the shell have no joints.

In dem anfangs erwähnen Patent wird auf Versuche Bezug genommen, aus denen hervorgeht, daß eine Schale mit gespannter Haut eine viel höhere Belastung verträgt, als eine aus vorgeformten Tafeln gebildete Schale; dies führt zu der Annahme, daß das Ausbeulen vornehmlich auf Druck-bzw. Scherspannungen zurückzuführen ist und daß diese Erscheinung des Ausbeulens bei Verwendung einer anfänglich unter Zugspannung stehenden Haut verzögert oder vermieden wird.In the patent mentioned at the beginning, reference is made to tests from which show that a peel with taut skin carries a much higher burden tolerated as a shell formed from preformed panels; this leads to the assumption that the bulging is mainly due to pressure or. Shear stress is due and that this bulging phenomenon using an initially under tension standing skin is delayed or avoided.

Das bereits erwähnte Patent beschreibt daher Verfahren, die es ermöglichen, die neutrale Achse eines an seinen Kanten versteiften Streifens von der Hautlinie des Streifens weg zu verlegen.The aforementioned patent therefore describes processes that make it possible to the neutral axis of a strip stiffened at its edges from the skin line away from the strip.

Bei Tragflächen, Leitwerksflächen, Flossen und ähnlichen aerodynamischen Profilen geringer Krümmung ist es möglich, mit einem unsymmetrischen Querschnitt zu arbeiten, d. h. die obere bzw. die untere Haut mit unterschiedlichem Krümmungsgrad auszuführen, um so dazu beizutragen, daß sich die gewünschten Bedingungen ergeben. Um diese Bedingungen zu erfüllen, muß einerseits die größte Spannung in der oberen Haut vorgesehen werden, da die Luftkräfte Druckbeanspruchungen hervorrufen, durch welche die Zugspannung vermindert wird, und andererseits muß man in der unteren Haut die geringste Spannung vorsehen, da hier die Luftkräfte Zugspannungen hervorrufen, die sich zu den bereits vorhandenen Spannungen addieren. Obwohl die Tiefe der bei dem betreffenden Profil verwendeten Scherrippe im allgemeinen ausreichen wird, um die ungleiche Hautspannung aufrechtzuerhalten, öhne daß sich im statischen Zustand während des Zusammenbaues Verformungen ergeben, erkennt man, daß es notwendig sein kann, die neutrale Achse der zu verformenden Tafel ein merkliches Stück unterhalb der Hautlinie zu verlegen, und zwar in demjenigen Ausmaß, das erforderlich ist, um für die mit Rücksicht auf die Spannweite und die maximale Dicke gewählte, sich in Spannweitenrichtung erstreckende Kurve die gewünschte Hautspannung zu erzielen.For wings, tail surfaces, fins and similar aerodynamic Profiles of low curvature can be made with an asymmetrical cross-section to work, d. H. the upper and lower skin with different degrees of curvature so as to help produce the desired conditions. In order to meet these conditions, on the one hand, the greatest tension must be in the upper Skin should be provided, as the air forces cause pressure loads through which the tension is reduced, and on the other hand one must in the lower Provide the least amount of tension on the skin, as the forces of the air cause tensile stress here, which add up to the existing tensions. Although the depth of the at the relevant profile used shear rib is generally sufficient to to maintain the uneven skin tension without being in a static state If deformations occur during assembly, it is recognized that it may be necessary can, the neutral axis of the sheet to be deformed a noticeable distance below to the skin line to the extent necessary to be chosen with regard to the span and the maximum thickness curve extending in the spanwise direction to achieve the desired skin tension.

Fig. 17 zeigt als Beispiel die Anwendung dieses Verfahrens bei einer oberen Haut. Man bringt hierbei an den leicht ausgeführten Kantenversteifungen 2A der Tafel Ia kräftige Hilfskantenversteifungen 9 an, um die neutrale Achse von x-y nach x4-y4 zu verlagern. Im ungespannten Zustand wird dann die die obere Haut bildende Anordnung nach unten auf die vorderen und hinteren Scherrippen io und ioA gezogen, wobei diese Scherrippen zeitweilig durch die Tragstücke i i und i iA unterstützt werden. Zusätzlich oder alternativ zu entsprechenden Elementen, die bereits mit der Tafel iA verbunden worden sind, kann man an den Scherrippen io und ioA gekrümmte Rippen 12 anbringen. Die kräftigen Versteifungen 9 werden abgenommen, nachdem die die obere Haut bildende Anordnung an den Scherrippen befestigt worden ist. Auf diese Weise ist es möglich, bei jeder beliebigen durch Verformen hervorgerufenen Krümmung jede beliebige Hautspannung zu erzeugen. Mit anderen Worten, wenn man die Hautanordnung als einen Balken betrachtet, der über seine Länge in einem gewissen Ausmaß verformt werden soll, kann man die gewünschten Spannungen dadurch einstellen, das man Massen hinzufügt, durch welche die neutrale Achse in der gewünschten Richtung verlagert wird. Die zu diesem Zweck verwendeten Massen können entfernt werden, sobald der Balken bzw. Träger an einem Bauglied oder einer Konstruktion befestigt worden ist, deren Steifigkeit und Festigkeit ausreicht, um den verformten Träger unverändert in seiner Lage zu halten.FIG. 17 shows, as an example, the application of this method to a upper skin. One brings here to the slightly executed edge stiffeners 2A Table Ia shows strong auxiliary edge stiffeners 9 around the neutral axis of x-y to move to x4-y4. In the relaxed state, the upper skin is then formed Arrangement drawn down on the anterior and posterior shear ribs io and ioA, whereby these shear ribs are temporarily supported by the support pieces i i and i iA will. In addition or as an alternative to corresponding elements that are already included with the table iA have been connected, one can see curved at the shear ribs io and ioA Attach ribs 12. the strong stiffeners 9 are removed, after the upper skin assembly has been attached to the shear ribs is. In this way it is possible at any one caused by deformation Curvature to produce any skin tension. In other words, if you have the Skin arrangement is considered to be a bar extending along its length to some extent The extent to which it is to be deformed, the desired stresses can be set by adding masses through which the neutral axis goes in the desired direction is relocated. The masses used for this purpose can be removed as soon as the beam has been attached to a member or structure whose rigidity and strength are sufficient to keep the deformed beam unchanged to keep in its position.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Method for producing a surface with tensioned Skin, characterized in that a stiffened strip by deforming an initially curved shape is brought into a substantially planar shape and that of the deformed strip on a frame or other structure is attached in such a way that - the skin tension is maintained in the strip.

2. Method for producing a surface with taut skin, characterized in that that is a stiffened strip by .deforming from an initially curved state is converted into a state curved in the opposite direction, wherein this strip passes through an intermediate state in which it essentially is flat, and that this deformed strip on a frame or other construction is attached in such a way that skin tension is maintained in the strip.

3. Process according to Claim 1 or 2, characterized in that the 'gives initial curvature by making a flat strip that goes with the associated stiffeners forms a whole, and the strip then by deforming gives the desired curvature.

4. The method according to claim I or 2, characterized in that the initial curvature of the strip by attaching pre-curved stiffeners on the strip.

5. The method according to claims I and 4, characterized through operations that serve to create at least two stiffening elements, d. H. at least one stiffening element for each side edge of the surface, by bending to bring the curved stiffening elements into the same curved shape To help them maintain their original curvature, use a strip to be arranged opposite these stiffening elements in the direction of the chord and the opposite Ends of the strip at the corresponding opposite ends of the pinned to fasten curved stiffening elements, the stiffening elements held to allow them to give in to their striving to straighten themselves out, whereby the skin receives a certain tension in the longitudinal direction, and as a result in the Stiffening elements each caused the same compressive stresses in the longitudinal direction the partially tensioned strip along the stiffening elements on the latter to attach the strip together with the stiffening elements attached to it to bring it into an essentially flat shape by exertion of force in order to tension the skin increase in the longitudinal direction of the strip, as well as on the the strip and the Stiffening elements comprising arrangement to fasten transverse rib elements to to maintain the skin tension created in the surface.

6. Procedure for Making a hollow body with a curvature in one or two directions, for example only in the transverse direction, only in the longitudinal direction, or both in the longitudinal direction and in the transverse direction, characterized in that the two or more surfaces with tensioned Skin, each of which is produced according to one of claims i to 5, directly or indirectly connected to each other.