ES2227981T3 - Pared de estructuras aeronauticas. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UNA PARED PARTICULARMENTE PARA ESTRUCTURAS AERODINAMICAS TALES COMO DEPOSITOS ESTANCOS. ESTA PARED SE CARACTERIZA PORQUE LAS ZONAS DE ENLACE (5) SON ZONAS DE ENLACE DISCONTINUAS Y PORQUE LAS PARTES DE AL MENOS UNA PLACA SITUADA ENTRE LAS ZONAS DE ENLACE DISCONTINUAS (5) ESTAN BOMBEADAS PARA PROPORCIONAR A LA PARED UN ASPECTO ACOLCHADO. LA INVENCION SE PUEDE UTILIZAR PARTICULARMENTE PARA ESTRUCTURAS AERONAUTICAS.

Description

Pared para estructuras aeronáuticas.

La presente invención se refiere a una pared metálica o no metálica, especialmente para estructuras aeronáuticas tales como depósitos estancos, y a un depósito realizado con una pared de esa clase. US-A-2.144.945 muestra una pared y un depósito con las características del preámbulo de la reivindicación 1 y también de la reivindicación 12.

Se aprecia actualmente una necesidad creciente, especialmente para la realización de depósitos paralelepipédicos, particularmente en el campo aeronáutico, de elementos de pared que tengan una rigidez importante en varias direcciones diferentes. Para satisfacer a estas exigencias, es conocido utilizar chapas reforzadas con perfiles, por ejemplo, en forma de \Omega, dispuestas paralelamente o en configuración cruzada.

Estas paredes presentan el inconveniente mayor de que su espesor es importante, lo cual disminuye el espacio útil cuando se trata de depósitos construidos por acoplamiento de tales paredes, y de que éstas presentan cuando menos una resistencia mecánica insuficiente cuando se ven expuestas a fuertes tensiones a causa de la discontinuidad de su momento de inercia, ocasionada por la alternancia de los perfiles y de la superficie de la base lisa.

La presente invención tiene por objeto proponer una pared que palia los inconvenientes de las paredes conocidas.

Para alcanzar dicho objetivo, la pared según la invención comprende las características de la reivindicación 1.

Según una característica de la invención, las zonas de enlace se realizan por soldadura por puntos, por ultrasonidos, encolado, soldadura continua, remachada y análoga.

Según una característica de la invención, los bordes de las placas se unen para formar zonas de fijación de la pared a una estructura de soporte.

Según otra característica de la invención, la rigidez de la pared es variable por la selección del número y las separaciones de las zonas de enlace y/o la selección del grado de abombado de las placas.

Según otra característica de la invención, el espacio entre las paredes se llena de un producto de propiedades específicas, tal como un producto térmicamente o acústicamente aislante o inflamable o mecánicamente favorable.

El procedimiento para la realización de una pared de esta clase se caracteriza porque el alabeado de las placas entre los puntos de enlace se obtiene por inyección entre las placas de un fluido a presión.

Según otra característica de la invención, el enlace de las placas se realiza principalmente por soldadura por puntos, ultrasonidos, encolado, soldadura continua o remachado.

La invención se comprenderá mejor y otros fines, características, detalles y ventajas de ésta aparecerán más claramente en la descripción explicativa que seguirá con referencia a los dibujos esquemáticos anexos, que se dan únicamente a título de ejemplo ilustrativo de un modo de realización de la invención y en los cuales:

La figura 1 muestra un depósito realizado a partir de paredes metálicas según la presente invención.

La figura 2 es una vista en sección de una pared según la invención antes de la operación de inflado.

La figura 3a y 3b son vistas similares a la figura 2, pero muestran la pared en estado "inflado" en dos versiones de realización.

La figura 4 muestra unas curvas que ilustran la deformación de una pared según la invención y la de una pared conocida en función de la presión de deformación ejercida sobre la pared.

Las figuras 5A, B y C ilustran una pared según la invención respectivamente, en una vista en alzado y en sección y el dispositivo de medida utilizado para la obtención de la curva I representada en la figura 4.

Las figuras 6A, B y C son vistas similares a las de la figura 5 de una pared conocida, para la obtención de la curva II de la figura 4.

La figura 1 muestra, a título de ejemplo, un depósito paralelepipédico realizado por acoplamiento de paredes 1 según la invención. Como se ve ya en las figuras y más particularmente en las figuras 2 y 3a y 3b, una pared según la invención se realiza por superposición de dos placas, por ejemplo, de chapa de aleación de aluminio 2 y 3 unidas una a otra en zonas de enlace 5, representadas en los dibujos en forma de puntos, por ejemplo, de soldadura y cuyos bordes van soldados de manera estanca a modo que se obtengan unos bordes 6 que permitan el montaje de las paredes en una estructura de soporte. Después se deforma las placas, ventajosamente por inyección de un fluido, ventajosamente de un líquido a presión, en el espacio delimitado entre las placas, de manera que las partes situadas entre las zonas de enlace 5 resulten alabeadas. Se obtiene así una estructura de doble pared "alveolada" o "acolchonada". El grado de alabeo, es decir, la separación máxima de las dos placas 2 y 3 entre los puntos de enlace, es variable por la variación de la presión del fluido inyectado y del utillaje de formación empleado. Debe entenderse que el reparto y la disposición de las zonas de enlace en la superficie de la pared compuesta son igualmente variables.

Las paredes compuestas según la invención pueden realizarse en la forma de unas placas planas o alabeadas. Basta a este fin colocar las placas superpuestas preformadas, a raíz del "inflado", en una forma en que el espacio interno es curvilíneo de manera correspondiente y está delimitado por unas caras separadas una de otra una distancia igual al espesor deseado de la pared.

Como muestran las figuras 3A y 3B, sólo una de las dos placas o bien ambas pueden estar deformadas y presentar partes alabeadas.

La figura 4 indica, a título de comparación, las propiedades mecánicas de una pared compuesta alabeada según la invención tal como la representada esquemáticamente en las figuras 5A y 5B con las de una pared clásica del tipo representado en las figuras 6A y 6B, es decir, constituida por una placa metálica sobre la cual se han aplicado unos perfiles de sección en forma de \Omega designada con la referencia 8.

La figura 4 muestra las deformaciones de las placas en función de las tensiones mecánicas ejercidas sobre aquéllas. Los dispositivos de medida utilizados a este fin se muestran en las figuras 5C y 6C. Estos dispositivos son ciertamente idénticos. La placa según la invención lleva la referencia 1 (figura 5C) y la placa clásica la referencia 1' (figura 6C). En estos dispositivos de medida, las paredes se insertan a lo largo de sus cuatro lados y se ejerce una presión sobre la superficie de cada pared probeta 1, 1'. A este fin, el espacio por debajo de la pared se realiza en forma de una cámara de presión 10 y se introduce fluido a presión en esa cámara a través de la abertura 11. Se mide entonces el desplazamiento de las paredes en su parte central, indicada con el número 12, con ayuda de un aparato de medida esquemáticamente representado con el número 13. En la figura 4, los valores S del desplazamiento se indican en ordenadas y la presión P en abscisas. La curva I representa el desplazamiento de la pared 1 según la invención y la curva II los de la pared clásica 1'. La pared 1 según la invención presenta un espesor e (figura 5B) igual al 80% del espesor e' de la pared clásica. Las dimensiones de las probetas 1 y 1' son de 300 mm x 300 mm.

La figura 4 muestra que a pesar de esa diferencia importante a nivel de los espesores, la pared alveolada según la invención presenta una rigidez netamente superior (cerca de un 50%) a la de la pared clásica. Además, mientras que la ruptura de la pared clásica se produce a una presión de unos 1,2 bars, la pared según la invención resiste aún a valores de 2 bars, conservando siempre la curva un comportamiento lineal. Esta diferencia sorprendente en cuanto a los comportamientos de las dos paredes puede explicarse por el hecho de que la pared compuesta según la invención está desprovista de discontinuidades bruscas en su superficie, mientras que, en el caso de la pared clásica, los perfiles en \Omega producen discontinuidades flagrantes del momento de inercia en la superficie de la pared.

De cuanto antecede se deduce que las características mecánicas de una pared compuesta según la invención son netamente superiores a las de las paredes clásicas. Dado que, para tener unas rigideces similares, la pared alveolada según la invención puede tener un espesor mucho más reducido que el de una pared clásica, la utilización de paredes según la invención, por ejemplo, para la realización de depósitos, resulta muy ventajosa. En efecto, para unas dimensiones exteriores idénticas, el depósito realizado a partir de paredes según la invención tendrá un volumen útil sensiblemente superior al de un depósito formado por paredes clásicas.

Debe entenderse que la ventaja de las paredes según la invención no se limita a unos depósitos estructurales estancos, sino que es válida en todos los dominios que impliquen el empleo de paredes estancas, mecánicamente resistentes bajo el efecto de fuertes solicitaciones mecánicas, a la vez que se asegure un volumen mínimo. La posibilidad de llenar el espacio interno de la pared según la invención con un producto apropiado permite realizar unas paredes, por ejemplo, térmicamente o acústicamente aislantes, ininflamables o mecánicamente reforzadas. El producto de relleno podría ser, por ejemplo, un material elástico incompresible. Por otra parte, la posibilidad de modificar la disposición de los puntos de soldadura y el grado de alabeado de las placas, las paredes según la invención son adaptables a condiciones de aplicación específicas.

Debe entenderse que las placas podrían realizarse a base de todos los materiales apropiados, metálicos o no metálicos, y que las zonas de enlace podrían obtenerse según cualquier procedimiento adecuado, por ejemplo, por soldadura por puntos, ultrasonidos, encolado, soldadura continua, remachada y análoga.

Conviene observar que el acoplamiento de las dos placas por encolado presenta la ventaja de que se obtiene así una verdadera estructura de doble pared, particularmente adecuada para la fabricación de depósitos que requieran, para satisfacer las exigencias de seguridad, dos envolventes independientes. Así se utiliza en los aviones unos depósitos aeronáuticos que comportan una vejiga interna que contiene el líquido, la cual está suspendida en una envolvente externa acoplada a la estructura del avión y apoyada sobre un suelo. El espacio comprendido entre la vejiga y la envolvente externa comunica con el exterior a fin de que, en caso de producirse una rendija, las fugas que puedan ocasionarse se evacuen hacia el exterior. Esa estructura pesada, voluminosa y relativamente difícil y lenta de montar puede substituirse por un depósito cuyas paredes estén formadas por paredes según la invención, hechas con enlaces por encolado. En efecto, en este caso, cada placa queda independiente y una formación de rendijas en la pared interna queda limitada a ésta y las posibles fugas pasan al espacio comprendido entre las dos placas, del que podrían ser evacuadas hacia el exterior. Otra ventaja del enlace por encolado reside en el hecho de que la cola se sitúa en el plano medio de la pared, donde las tensiones son mínimas e incluso casi nulas.

Por otra parte, para que las zonas de enlace no sean mecánicamente demasiado solicitadas a raíz de la deformación de las placas por inyección de un líquido a presión, se prensan las zonas de enlace entre dos vástagos prensores 15, como se indica esquemáticamente en la figura 3AA. Ese mantenimiento de las zonas de enlace a raíz de la formación de la estructura acolchonada se utiliza de preferencia también en el caso del montaje de las placas por soldadura.

Conviene observar todavía que las placas pueden realizarse a base de materiales homogéneos o heterogéneos y que las líneas medias de distribución de los puntos de enlace pueden tener cualquier forma geométrica adecuada y deseada, tal como la circular o la lineal. En cuanto al inflado, éste puede efectuarse a la temperatura ambiente o después de un calentamiento de las placas.

Claims (12)

1. Pared (1), especialmente para estructuras aeronáuticas, tales como un depósito estanco, que comprende dos placas (2, 3) superpuestas que están unidas en zonas de enlace (5) en lugares determinados distribuidos en la superficie de las placas (2, 3) formando zonas de enlace discontinuas (5), estando alabeadas por lo menos ciertas partes de como mínimo una placa (2) situadas entre las zonas de enlace (5), caracterizada porque todas las partes de por lo menos una placa (2), situadas entre las zonas de enlace discontinuas (5) están alabeadas de manera que la distancia entre las dos placas (2, 3) aumenta progresivamente a partir de una zona de enlace (5), en dirección de cada zona de enlace adyacente (5), con un valor de separación máximo en la parte media entre los pares de zonas de enlace adyacentes (5) para conferir a la pared (1) un aspecto acolchonado.

2. Pared (1) según la reivindicación 1, caracterizada porque las zonas de enlace (5) son zonas de enlace por soldadura por puntos, ultrasonidos, encolado, soldadura continua, remachado y análogo.

3. Pared (1) según la reivindicación 2, caracterizada porque las zonas de enlace (5) son puntos de enlace ventajosamente circulares.

4. Pared (1) según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque las líneas medias de distribución de las zonas de enlace (5) presentan una forma cualquiera principalmente circular o lineal.

5. Pared (1) según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque los bordes (6) están unidos, ventajosamente para formar unos bordes de fijación de la pared sobre una estructura de soporte.

6. Pared (1) según una de las reivindicaciones 1 ó 5, caracterizada porque la rigidez de la pared (1) es variable por la selección de la disposición de las zonas de enlace (5).

7. Pared (1) según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque la rigidez de la pared (1) es variable por la selección del grado de alabeo de las placas (2, 3).

8. Pared (1) según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el espacio interno de la pared (1) entre las placas (2 y 3) se llena de un producto tal como un producto térmicamente o acústicamente aislante, ininflamable o de propiedades mecánicas deseadas.

9. Pared (1) según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque las placas (2, 3) son metálicas o no metálicas.

10. Pared (1) según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque las placas (2, 3) son de materiales homogéneos o heterogéneos.

11. Pared (1) según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque las partes entre las zonas de enlace (5) de las dos placas (2, 3) están alabeadas.

12. Depósito, especialmente aeronáutico del tipo que comporta una primera envolvente situada en el interior de una segunda envolvente y un espacio entre las dos envolventes, estando formada cada envolvente por una placa (2, 3) y estando las placas (2, 3) unidas en zonas de enlace (5) en unos emplazamientos determinados distribuidos de manera discontinua por la superficie de las placas (2, 3) y estando alabeadas por lo menos ciertas partes de cómo mínimo una placa (2) situada entre dos zonas de enlace (5) adyacente, caracterizado porque todas las partes entre las zonas de enlace (5) adyacentes están alabeadas de manera que la distancia entre las dos placas (2, 3) aumenta progresivamente a partir de una zona de enlace (5) en dirección de cada zona de enlace (5) adyacente hasta un valor máximo en la parte media entre estos pares de zonas de enlace (5) para conferir a la pared (1) así formada un aspecto acolchonado, y porque el espacio comprendido entre las dos envolventes constituye un espacio continuo alrededor de las zonas de enlace (5), pudiendo comunicar con el exterior para la evacuación de fugas que hayan atravesado la envolvente interna.