ES2251270B1 - Sistema de ensamblaje del fuselaje de aeronaves. - Google Patents
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Abstract
Sistema de ensamblaje del fuselaje de aeronaves, según el cual se forman dos semi-estructuras (1 y 2) que se forman sobre respectivos soportes (7 y 8), en los cuales se sujetan las correspondientes cuadernas (3), para incluir a través de ellas los larguerillos (4), determinando en cada caso el conjunto de las cuadernas (3) y los larguerillos (4) un armazón estructural sobre el que se incorpora y se fija por remachado el respectivo recubrimiento (5), para la unión posterior de las dos semi-estructuras (1 y 2) sobre un asiento fijo (15), sobre el cual se voltea la semi-estructura inferior (1) desde los soportes (7), llevándose después la semi-estructura superior (2) desde los soportes (8) hasta su ensamblaje con la semi-estructura (1).
Description
Sistema de ensamblaje del fuselaje de
aeronaves.
El objeto de la presente invención se refiere a
un sistema de ensamblaje para la realización constructiva del
fuselaje de aeronaves, caracterizando el procedimiento del montaje
constructivo de dicho ensamblaje, así como la estructuración de los
elementos que se utilizan en dicho montaje.
Las estructuras del fuselaje de las aeronaves se
construyen en general mediante la unión de unos grandes paños
formados previamente mediante el ensamblaje y remachado de los
elementos componentes respectivos; realizándose la formación de
dichos paños en un montaje de los elementos componentes sobre unos
útiles de sustentación y posicionamiento; mientras que la unión de
los paños se realiza mediante disposición de los mismos en soportes
de acoplamiento, para el remachado de unión de dichos paños.
Dicha forma de construcción requiere unos útiles
de ensamblaje muy complejos, voluminosos, de alto costo y con los
cuales, sin embargo, la precisión no resulta perfecta, debido a la
movilidad de los elementos que los componen; siendo además
necesarios unos medios de control muy costosos, por ejemplo mediante
soportes motorizados y láseres de control, ya que se deben ajustar
los posicionamientos en un sistema espacial de movimientos para el
acoplamiento de los elementos componentes del montaje.
Por otra parte, es sabido que en el sector
aeronáutico se requiere de estructuras de poco peso, por lo que es
necesario emplear materiales ligeros, los cuales deben ser a la vez
indeformables y resistentes.
Para ello se viene recurriendo, cada vez más, al
empleo de los materiales denominados "composites", formados por
compuestos poliméricos, siendo generalmente el más usado la fibra
de carbono. Solucionado el problema del material, resulta además
importante la formación de elementos estructurales que optimicen la
relación entre el peso, el costo y la capacidad de resistencia,
para la construcción de estructuras que ofrezcan estas
cualidades.
De acuerdo con todo ello, según la invención se
propone un sistema que incluye un procedimiento constructivo, con
el cual se logra la realización de las estructuras de los fuselajes
de aeronaves de una forma mucho más ventajosa que con la práctica
convencional de utilización de soportes móviles que requieren
sofisticados controles de posicionamiento.
Dicho procedimiento de la invención se basa en
la formación de, preferentemente, dos
semi-estructuras del fuselaje a construir, en las
que los propios elementos convencionales de la composición de
dichas semi-estructuras se constituyen en armazón
soporte de las mismas.
De acuerdo con la presente invención, mediante
unas particulares cuadernas ó "frames", unos larguerillos ó
"stringers" y un recubrimiento ó "skin", se constituyen
tales semi-estructuras, para la unión posterior de
ambas semi-estructuras mediante unos elementos
denominados largueros, con los que se determina a la vez la
sustentación del suelo que ha de disponerse, en el interior del
fuselaje.
La formación de cada una de las
semi-estructuras, según el procedimiento
preconizado, comprende la disposición de las cuadernas
correspondientes, en sujeción por sus extremos, sobre unos soportes
fijos, en los que los amarres de las cuadernas determinan
exactamente el posicionamiento relativo de las mismas según
corresponde a la estructura.
Una vez dispuestas las cuadernas en los soportes
fijos, se pasan a través de ellas los larguerillos de la
estructura, estableciéndose la sujeción entre unos y otras mediante
clips que se remachan a ambas partes, resultando así formado un
esqueleto que constituye el armazón soporte de la
semi-estructura.
Las cuadernas poseen unas aberturas que se
corresponden con la forma del contorno exterior de los
larguerillos, de manera que éstos resultan posicionados sin más,
según les corresponde, mediante la inserción a través de las
cuadernas.
Sobre el esqueleto armazón se incorpora después
el recubrimiento estructural correspondiente, el cual se fija por
remachados sobre las cuadernas y los larguerillos.
De acuerdo con la invención, el armazón de las
propias semi-estructuras, formado por las cuadernas
y los larguerillos, se constituye en útil de ensamblaje para la
incorporación posterior del recubrimiento, eliminando así la
necesidad de contar con los útiles de ensamblaje de las soluciones
conocidas, que son de gran voluminosidad, elevado costo y
específicos para los diferentes fuselajes.
Se obtiene por otro lado una solución
constructiva en la que el amarre sobre los soportes fijos y el
ensamblaje de los propios elementos componentes determina el
posicionamiento preciso de estos elementos componentes, sin
necesidad de controles de movimiento espacial.
Una vez formadas las dos
semi-estructuras, se coloca la
semi-estructura inferior sobre un asiento fijo,
llevándose sobre ella a la semi-estructura superior,
para la unión de las mismas por los extremos de las respectivas
cuadernas mediante los largueros estructurales. Los bordes de los
recubrimientos de ambas semi-estructuras quedan
solapados, uniéndose dichos bordes finalmente por remachado.
El procedimiento constructivo de las estructuras
de los fuselajes resulta de esta manera sencillo y rápido,
permitiendo un gran rendimiento de producción, con la ventaja de que
no se emplean útiles de ensamblaje, lo que simplifica y economiza la
instalación, consiguiéndose además una precisión prácticamente
absoluta, sin las tolerancias de error de los soportes de
posicionamiento móviles que se utilizan en los procedimientos
convencionales empleados para la misma aplicación.
El sistema de la invención se refiere también a
la formación de los elementos estructurales que se emplean en la
construcción de las mencionadas estructuras de los fuselajes, para
lograr las características de ligereza y resistencia
necesarias.
En este sentido, las cuadernas del armazón
estructural y los largueros de unión de las
semi-estructuras se forman por un cuerpo de fibra de
carbono, con unos casquillos sobre los extremos del mismo para los
amarres de sujeción de la pieza correspondiente en la aplicación
constructiva de las estructuras de los fuselajes, estableciéndose
todo el conjunto cubierto por una envolvente exterior formada por
fibras de carbono continuas según la dirección longitudinal del
conjunto.
De esta forma se obtienen unos elementos
estructurales capaces de soportar grandes esfuerzos de
tracción, de compresión y transversales, optimizando la relación entre la resistencia y el peso, ya que también resultan muy ligeros.
tracción, de compresión y transversales, optimizando la relación entre la resistencia y el peso, ya que también resultan muy ligeros.
Con todo ello, el sistema de la invención
resulta ciertamente de unas características muy ventajosas,
adquiriendo vida propia y carácter preferente respecto de los
sistemas conocidos, para la función a la que se halla destinado del
ensamblaje de construcción del fuselaje de aeronaves.
La figura 1 muestra en perspectiva una cuaderna
de semi-estructura superior para la construcción de
fuselajes según la invención.
La figura 2 es la perspectiva de una cuaderna de
semi-estructura inferior para la construcción de
fuselajes según la invención.
La figura 3 es una perspectiva de un larguero de
unión de las cuadernas de las semi-estructuras
superior e inferior según la invención.
La figura 4 es una perspectiva en fase de
montaje de la unión entre una cuaderna de
semi-estructura superior y una cuaderna de
semi-estructura inferior, mediante un larguero de
unión, según el sistema preconizado.
La figura 5 es un detalle en perspectiva
ampliada del extremo de una cuaderna.
La figura 6 es un ejemplo de un elemento
estructural formado según la realización constructiva de la
invención.
Las figuras 7 a 16 muestran en una perspectiva
de la instalación correspondiente sucesivas fases del
procedimiento constructivo de la realización de un fuselaje, según
el sistema de la invención.
La figura 17 es una vista en corte transversal
de la estructura de un fuselaje realizado según el sistema de la
invención.
La figura 18 es una vista lateral de un tramo de
estructura de fuselaje como la de la figura anterior.
La figura 19 es un detalle ampliado en
perspectiva de una unión entre los elementos componentes de una
estructura de fuselaje según la invención.
Las figuras 20 y 21 son sendos detalles
respectivamente en sección longitudinal y en sección transversal
según la dirección de la cuaderna correspondiente de la unión de la
figura 19.
La figura 22 es un detalle de la zona XXII
indicada con un círculo en la figura 7.
La figura 23 es un detalle ampliado de la zona
de unión entre las semi-estructuras superior e
inferior del fuselaje formado de la figura 16.
La figura 24 es un detalle ampliado de la zona
XXIV indicada con un círculo en la figura 17.
El objeto de la presente invención es un sistema
de ensamblaje para la formación constructiva del fuselaje de
aeronaves, según el cual los fuselajes se forman mediante dos
semi-estructuras (1 y 2), cada una de la cuales se
ensambla de manera independiente con los elementos que son
convencionales en la composición de este tipo de estructuras, es
decir cuadernas (3), larguerillos (4) y un recubrimiento (5),
uniéndose luego esas dos semi-estructuras (1 y 2)
incorporando en la unión unos elementos (6) denominados largueros,
con los que se determina a la vez la sustentación del suelo que ha
de disponerse en el interior del fuselaje formado.
Dicho sistema de la invención comprende un
procedimiento constructivo, según el cual las
semi-estructuras (1 y 2) se forman sobre unos
correspondientes soportes fijos (7 y 8), de manera que primero se
ensambla la semi-estructura inferior (1),
incorporando y sujetando las cuadernas (3) correspondientes de un
modo sucesivo sobre los soportes (7) de formación de dicha
semi-estructura (1), corno muestran las figuras 7 y
8.
La sujeción de las cuadernas (3) sobre los
soportes (7) se establece mediante amarre de los extremos de dichas
cuadernas (3), por medio de bulones (9), en anclajes (10) de los
soportes (7), como representa la figura 22, quedando las cuadernas
(3) alojadas además en unos encajes (11) separados de los puntos
de amarre, con lo cual el posicionamiento de las mencionadas
cuadernas (3) resulta totalmente fijo, s pudiendo establecerse la
colocación de las mismas con absoluta precisión.
Una vez dispuestas todas las cuadernas (3) sobre
los soportes (7), se disponen a través de ellas los larguerillos
(4), como muestra la figura 9, con lo cual resulta un esqueleto que
constituye el armazón estructural para la incorporación del
correspondiente recubrimiento (5).
Las cuadernas (3) poseen unas aberturas (12) que
se corresponden con la forma del contorno exterior de los
larguerillos (4), por ejemplo en forma "T", de manera que el
posicionamiento de los mencionados larguerillos (4) solo requiere
la inclusión de los mismos por las correspondientes aberturas (12)
de las sucesivas cuadernas (3), con lo cual quedan situados sin
más según la posición exacta que les correspon-
de.
de.
Entre los larguerillos (4) y las cuadernas (3)
se establece una fijación por medio de unos clips (13), los cuales
se remachan sobre ambos elementos, como muestran las figuras 19, 20
y 21, con lo cual el conjunto queda solidario, resultando asegurada
la posición de los larguerillos (4) en su disposición sobre las
cuadernas (3).
Una vez formado el esqueleto del armazón
estructural compuesto por las cuadernas (3) y los larguerillos (4),
se dispone sobre ese conjunto el recubrimiento (5) correspondiente
y mediante un cabezal (14) automático se procede a remachar dicho
recubrimiento (5) sobre el mencionado conjunto del armazón
estructural, como muestra la figura 10.
Mientras se realiza el remachado del
recubrimiento (5) de la semi-estructura (1)
anterior, se comienza a realizar el ensamblaje de la
semi-estructura (2) sobre los soportes (8)
destinados para ello, en la misma forma que se ha descrito para la
semi-estructura (1), de manera que cuando el
remachado del recubrimiento (5) de la
semi-estructura (1) termina, puede estar ya
ensamblado el armazón estructural de la
semi-estructura (2) sobre los correspondientes
soportes (8), como muestra la figura 11.
A continuación se coloca el recubrimiento (5)
correspondiente sobre el armazón estructural de la
semi-estructura (2), y el cabezal de remachado (14)
se desplaza hacia el lugar de la formación de dicha
semi-estructura (2), mientras que el conjunto
formado de la semi-estructura (1) se desamarra de
los soportes (7) volteándose hasta un asiento fijo (15) en forma de
cuna, tal como representa la figura 12.
Una vez así, entre los extremos de las cuadernas
(3) de la semi-estructura (1) dispuesta sobre el
asiento (15) se colocan los largueros (6) que correspondan,
mientras que en la semi-estructura (2) se lleva a
cabo el remachado de su recubrimiento (5) sobre el armazón
estructural, como representa la figura 13.
Cuando termina el remachado del recubrimiento
(5) de la semi-estructura (2), el cabezal de
remachado (14) se retira de la posición de dicha
semi-estructura (2), como representa la figura 14 y
entonces la semi-estructura (2) formada se desamarra
de los soportes (8), llevándola hacia la
semi-estructura (1) colocada sobre el asiento (15),
como representa la figura 15.
A continuación se unen las dos
semi-estructuras (1 y 2), como muestra la figura 16,
estableciéndose para ello un amarre a su vez de los extremos de las
cuadernas (3) de la semi-estructura (2) sobre los
largueros (6) dispuestos anteriormente en la
semi-estructura (1), tal como muestra la figura
23.
En la unión de las dos
semi-estructuras (1 y 2), los bordes (5.1 y 5.2) de
los respectivos recubrimientos (5) de las mismas quedan solapados,
como muestra la figura 4, realizándose una fijación por remachados
(16) entre dichos bordes (5.1 y 5.2) de los recubrimientos (5), con
lo cual el conjunto de las dos semi-estructuras (1
y 2) queda en una unidad perfectamente solidaria, con la superficie
exterior prácticamente continua, como muestran las figuras 17 y
18.
Este procedimiento de la invención utiliza por
lo tanto unos soportes fijos (7 y 8) para el ensamblaje
constructivo de las semi-estructuras (1 y 2), de
manera que la colocación de las piezas componentes se logra con
una total precisión, sin necesidad de controles de movimiento
espacial; utilizándose además el propio armazón estructural de las
estructuras (1 y 2) coma útil de ensamblaje para la incorporación
del recubrimiento (5) respectivo, sin necesidad de soportes
motorizados de difícil control como se utilizan en los sistemas
convencionales.
Para la realización del procedimiento
constructivo indicado, las cuadernas (3) de formación del armazón
estructural de las semi-estructuras (1 y 2)
incorporan en los extremos casquillos (17) para establecer los
amarres del montaje sobre los soportes (7 u 8) correspondientes, así
como para los amarres de unión con respecto a los largueros (6) en
el ensamblaje de las dos semi-estructuras (1 y 2);
yendo provistos los largueros (6) a su vez con correspondientes
casquillos (17) para los mencionados amarres de unión en relación
con las cuadernas (3).
El sistema de la invención se refiere también a
la formación de los elementos estructurales que se emplean en la
construcción de las semi-estructuras (1 y 2), para
lograr una buena relación de peso y resistencia.
En ese sentido, particularmente las cuadernas
(3) y los largueros (6) se forman por elementos estructurales
constituidos, como representa la figura 6, por un cuerpo (18)
formado de fibra de carbono, incorporando asociados en los extremos
los casquillos (17) para la sujeción de la pieza en los amarres de
aplicación constructiva de los fuselajes.
El cuerpo (18) puede ser de cualquier forma,
pero preferentemente se prevé de una configuración de sección en
doble "T", con lo cual se obtiene una gran resistencia a los
esfuerzos longitudinales y transversales con un volumen de material
componente muy reducido.
El conjunto del cuerpo (18) y los casquillos
(17) se dispone cubierto con una envolvente exterior (19),
constituida por un complejo de fibras de carbono continuas
orientadas en la dirección longitudinal del conjunto. Los
casquillos (17) incorporan sobre sí mismos una envoltura (20) de
fibra de carbono, la cual facilita la integración solidaria de
dichos casquillos (17) en el conjunto del elemento estructural,
lográndose unas piezas de muy elevada resistencia con un peso
proporcionalmente muy pequeño.
Claims (8)
1. Sistema de ensamblaje del fuselaje de
aeronaves, del tipo de fuselajes que se forman por unas grandes
estructuras independientes que se conforman sobre unos útiles de
ensamblaje, constituyéndose dichas estructuras por un conjunto de
cuadernas (3), larguerillos (4) y un recubrimiento (5), con
incorporación de unos largueros (6) para determinar la sustentación
de un suelo en el interior del fuselaje, caracterizado
porque según la invención se forman dos
semi-estructuras (1 y 2), las cuales se conforman
sobre unos correspondientes soportes fijos (7 y 8), sujetándose
las cuadernas (3) respectivas sobre los soportes (7 y 8)
correspondientes, para incluir a través del conjunto de las
cuadernas (3) así dispuestas los larguerillos (4), determinando el
conjunto ensamblado de las cuadernas (3) y los larguerillos (4) un
armazón estructural sobre el que se incorpora y se fija por
remachado el respectivo recubrimiento (5), para la unión de las dos
semi-estructuras (1 y 2), mediante el volteo de
semi-estructura inferior (1) desde los soportes (7)
a un asiento fijo (15) y el traslado de la
semi-estructura superior (2) desde los soportes (8)
hasta el ensamblaje con la semi-estructura (1).
2. Sistema de ensamblaje del fuselaje de
aeronaves, en todo de acuerdo con la primera reivindicación,
caracterizado porque en la formación constructiva de las
semi-estructuras (1 y 2) el armazón compuesto en
cada caso por las correspondientes cuadernas (3) y larguerillos (4)
se constituye por sí mismo en útil de ensamblaje para la
incorporación y fijación por remachado del recubrimiento (5)
respectivo.
3. Sistema de ensamblaje del fuselaje de
aeronaves, en todo de acuerdo con la primera reivindicación,
caracterizado porque en la formación del armazón de las
semi-estructuras (1 y 2), las cuadernas (3) se
constituyen en guías de posicionamiento de los larguerillos (4)
mediante unas aberturas (12) que poseen las cuadernas (3) en
correspondencia con la forma del contorno de los larguerillos (4),
a través de las cuales se insertan los larguerillos (4).
4. Sistema de ensamblaje del fuselaje de
aeronaves, en todo de acuerdo con la primera reivindicación,
caracterizado porque al menos una parte de las operaciones
de la formación de la semi-estructura (2) sobre los
soportes (8) se realiza a la vez que la formación de la
semi-estructura (1) sobre los soportes
(7).
(7).
5. Sistema de ensamblaje del fuselaje de
aeronaves, en todo de acuerdo con la primera reivindicación,
caracterizado porque los largueros (6) se amarran sobre los
extremos de las cuadernas (3) de la semi-estructura
(1) cuando ésta se halla colocada sobre el asiento (15),
amarrándose después a dichos largueros (6) los extremos de las
cuadernas (3) de la semi-estructura (2) cuando ésta
se lleva a la posición de ensamblaje sobre la primera
semi-estructura (1).
6. Sistema de ensamblaje del fuselaje de
aeronaves, en todo de acuerdo con la primera reivindicación,
caracterizado porque particularmente las cuadernas (3) y los
largueros (6) se constituyen por una formación de elemento
estructural que comprende un cuerpo (18) de fibra de carbono,
incorporando asociados en los extremos los casquillos (17) para la
sujeción de la pieza en los amarres de la aplicación constructiva
de los fuselajes, disponiéndose cubierto el conjunto de dicho
cuerpo (18) y los casquillos (17) con una envolvente exterior (19)
formada por un complejo de fibras de carbono continuas orientas en
la dirección longitudinal del conjunto.
7. Sistema de ensamblaje del fuselaje de
aeronaves, en todo de acuerdo con la sexta reivindicación,
caracterizado porque los casquillos (17) van provistos en sí
mismos con una envoltura (20) de fibra de carbono, la cual facilita
la integración solidaria de dichos casquillos (17) en el conjunto
del elemento estructural.
8. Sistema de ensamblaje del fuselaje de
aeronaves, en todo de acuerdo con la sexta reivindicación,
caracterizado porque el cuerpo (18) de los elementos
estructurales se prevé preferentemente de una configuración de
sección en doble "T".
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20060416 Kind code of ref document: A1 |
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| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2251270B1 Country of ref document: ES |
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| FA2A | Application withdrawn |
Effective date: 20071221 |