ES2606242T3 - Juntas de empalme para fuselajes compuestos de aeronave y otras estructuras - Google Patents
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Abstract
Una estructura de cubierta que comprende: una primera parte de panel (210a), incluyendo la primera parte de panel: un primer revestimiento (112a); y un primer rigidizador (214a) fijado al primer revestimiento en el que el primer rigidizador incluye una primera parte de brida (226a) directamente fijada al primer revestimiento y una primera parte elevada (224) que se proyecta lejos del primer revestimiento; una segunda parte de panel (210b) situada adyacente a la primera parte de panel, incluyendo la segunda parte de panel: un segundo revestimiento (112b); y un segundo rigidizador (214f) fijado al segundo revestimiento en el que el segundo rigidizador incluye una segunda parte de brida fijada directamente al segundo revestimiento y a una segunda parte elevada que se proyecta lejos del segundo revestimiento; y un conector (230a) que se extiende a través de una primera zona de borde (213a) de la primera parte de panel y una segunda zona de borde (213b) de la segunda parte de panel, en el que una primera parte terminal (232a) del conector se superpone y está fijada a la primera parte de brida del primer rigidizador y el primer revestimiento y en el que la segunda parte terminal (232b) del conector se superpone y está fijada a la segunda parte de brida del segundo rigidizador y el segundo revestimiento para unir la primera parte de panel con la segunda parte de panel.
Description
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DESCRIPCION
Juntas de empalme para fuselajes compuestos de aeronave y otras estructuras Campo tecnico
La siguiente divulgacion se refiere en general a estructuras de cubierta y, mas particularmente, a juntas de empalme para unir secciones de fuselaje compuesto y otras estructuras de cubierta entre sr
Antecedentes
Los elementos estructurales primarios de reactores de pasajeros grandes y otras aeronaves grandes estan normalmente fabricados de metal. Las cubiertas de fuselaje para tales aeronaves, por ejemplo, estan normalmente fabricadas de aleaciones de aluminio de alta resistencia o metales similares. Sin embargo, en un esfuerzo por aumentar las prestaciones, muchos fabricantes de aeronaves estan pasando a utilizar materiales de resina con refuerzo de fibras (es decir, materiales "compuestos") que tienen relaciones de resistencia con respecto a peso relativamente altas. Los materiales compuestos convencionales normalmente incluyen vidrio, carbono o fibras poliaramidas en una matriz de epoxi u otro tipo de resina. El uso de tales materiales para estructuras primarias se ha limitado principalmente a aeronaves mas pequenas, tales como aeronaves de combate, aeronaves privadas de alto rendimiento, y reactores de negocios.
La empresa Raytheon Aircraft Company de Wichita, Kansas emplea un metodo conocido de fabricacion de aeroestructuras de reactores de negocios con materiales compuestos para fabricar los aviones de negocios Premier I y Hawker Horizon. Este metodo implica envolver fibras de carbono alrededor de un mandril rotatorio con un sistema de colocacion de fibras automatizado. El mandril proporciona la forma basica de una seccion de fuselaje longitudinal. Las fibras de carbono se preimpregnan con una resina epoxi termoestable y se aplican sobre el mandril rotatorio en multiples capas para formar un revestimiento interior de la seccion de fuselaje. El revestimiento interior se cubre despues con una capa de nucleo de panal. El sistema de colocacion de fibras aplica despues capas adicionales de fibras de carbono preimpregnadas sobre el nucleo de panal para formar un revestimiento exterior que resulta en una estructura intercalada compuesta.
El fuselaje del Premier I incluye dos secciones de 360 grados formadas de la manera anterior. El fuselaje del Hawker Horizon incluye tres de tales secciones formadas de esta manera. Las dos secciones de 1,78 m (70 pulgadas) de diametro del fuselaje del Premier I se remachan y despues se afianzan entre sf en una junta de empalme circunferencial para formar la estructura de fuselaje completa. El fuselaje mucho mayor del Hawker Horizon, con un diametro de 2,13 m (84 pulgadas) utiliza placas de empalme de aluminio en dos juntas circunferenciales para unir las tres secciones de fuselaje entre sf en una estructura completa.
Para instalar con precision las placas de empalme de aluminio en el fuselaje del Hawker Horizon, Raytheon creo una maquina especial de empalme automatizada. Esta maquina alinea las tres secciones de fuselaje utilizando un sistema de alineacion laser asistido por ordenador, y despues perfora orificios de fijacion a traves de las placas de empalme de aluminio y de la estructura intercalada subyacente. Despues, la maquina examina la calidad del tamano de cada orificio y registra los datos de control del proceso estadfstico de cada orificio. Los cabezales de broca tambien aplican sellante e instalan fijaciones de alta cizalladura en, aproximadamente, 1.800 lugares a lo largo de cada una de las juntas de empalme. (Vease el comunicado de prensa de Raytheon Aircraft en
http://www.beechcraft.de/presse/2000/100900b.htm titulado "RAYTHEON AIRCRAFT'S HAWKER HORIZON REACHES FUSELAGE MILESTONE," 9 de octubre, 2000).
http://www.beechcraft.de/presse/2000/100900b.htm titulado "RAYTHEON AIRCRAFT'S HAWKER HORIZON REACHES FUSELAGE MILESTONE," 9 de octubre, 2000).
El documento US 5 518 208 divulga una estructura de cubierta que comprende un primer y segundo revestimientos de aeronave, y larguerillos delanteros y traseros. Dichos larguerillos estan unidos a elementos de mamparo mediante conectorconectores de empalme de larguerillo para formar un armazon en el que se fijan las placas de empalme del revestimiento. Finalmente, el primer y segundo revestimientos de la aeronave fijaran despues las placas de empalme de revestimiento.
Sumario
La presente invencion se dirige en general a estructuras y metodos para unir secciones de fuselaje compuesto y otros conjuntos de paneles entre sf. En la reivindicacion 1 se describe una estructura de cubierta configurada de acuerdo con un aspecto de la invencion.
En la reivindicacion 32 se describe un metodo para fabricar una estructura de cubierta de acuerdo con otro aspecto de la invencion.
Breve descripcion de los dibujos
La figura 1 es una vista isometrica de una aeronave que tiene un fuselaje compuesto configurado de acuerdo con
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una realizacion de la invencion.
Las figuras 2A-2C ilustran de forma conjunta un metodo para unir una primera seccion de barril de fuselaje a una
segunda seccion de barril de fuselaje de acuerdo con una realizacion de la invencion.
Las figuras 3A-3C ilustran de forma conjunta un metodo para unir la primera seccion de barril de fuselaje con la
segunda seccion de barril de fuselaje en las proximidades de una escotadura de ventana, de acuerdo con otra
realizacion de la invencion
La figura 4 es una vista terminal en seccion transversal de la junta de empalme de la figura 2C tomada
sustancialmente a lo largo de la lmea 4-4 de la figura 2C.
Descripcion detallada
La siguiente divulgacion describe estructuras y metodos para unir secciones de fuselaje compuesto y otros conjuntos de paneles entre st Se exponen ciertos detalles en la siguiente descripcion y en las figuras 1-3C para proporcionar una comprension exhaustiva de varias realizaciones de la invencion. Otros detalles que describen estructuras y sistemas bien conocidos asociados con frecuencia con partes compuestas y con las tecnicas de montaje relacionadas no se exponen en la siguiente divulgacion para evitar el entorpecimiento innecesario de la descripcion de varias realizaciones de la invencion.
Muchos de los detalles, dimensiones, angulos y otras caractensticas mostradas en las figuras son meramente ilustrativos de realizaciones particulares de la invencion. En consecuencia, otras realizaciones pueden tener otros detalles, dimensiones, angulos, y caractensticas sin desviarse del alcance de la presente invencion. Asimismo, pueden emplearse realizaciones adicionales de la invencion sin muchos de los detalles descritos a continuacion.
En las figuras, los numeros de referencia identicos identifican elementos identicos o al menos generalmente similares. Para facilitar la descripcion de cualquier elemento particular, el dfgito o dfgitos mas significativos de cualquier numero de referencia se refieren a la figura en la que primero se presenta el elemento. Por ejemplo, el elemento_106 se presenta primero y se describe en relacion con la figura 1.
La figura 1 es una vista isometrica de una aeronave 100 que tiene un fuselaje 102 compuesto configurado de acuerdo con una realizacion de la invencion. En un aspecto de esta realizacion, el fuselaje 102 incluye una pluralidad de secciones de barril 104 compuesto (identificadas individualmente como secciones de barril 104a-e) unidas entre sf por una pluralidad de juntas de empalme 106 correspondientes (identificadas individualmente como juntas de empalme 106a-f). Cada una de las secciones de barril 104 incluye un revestimiento 112 compuesto (identificado individualmente como revestimientos 112a-112e compuestos) que se extienden 360 grados alrededor de un eje longitudinal 108. En la realizacion ilustrada, cada uno de los revestimientos 112 compuestos puede tener una anchura en seccion transversal de al menos aproximadamente 3,04 m (10 pies) tal como aproximadamente 4,57 m (15 pies) hasta aproximadamente 10,67 m (35 pies). En una realizacion, por ejemplo, los revestimientos 112 compuestos pueden tener una anchura en seccion transversal de aproximadamente 5,48 m (18 pies). A lo largo de toda esta divulgacion, el termino "seccion de barril" se utiliza por comodidad para referirse a cualquier estructura de cubierta que se extiende 360 grados alrededor de un eje. En consecuencia, el termino no esta limitado a estructuras cilmdricas o estructuras que tienen forma de barril, sino que puede incluir estructuras que tienen formas circulares, elfpticas, ovales, ovoides, rectilmeas, conicas u otras formas de seccion transversal. Ademas, en una realizacion, las secciones de barril 104 pueden ser secciones de barril "de una pieza" en las que los revestimientos 112 compuestos son revestimientos "de una pieza" que se extienden de manera continua 360 grados alrededor del eje. Sin embargo, en otras realizaciones, los revestimientos 112 pueden estar formados a partir de dos o mas segmentos de revestimiento empalmados o unidos entre sf de otra forma para formar la seccion de barril de 360 grados.
El fuselaje 102 puede incluir ademas una cabina de pasajeros 103 configurada para albergar una pluralidad de asientos de pasajero 105 que vana en numero desde aproximadamente 50 hasta aproximadamente 700 asientos. Por ejemplo, en la realizacion ilustrada, la cabina de pasajeros 103 puede albergar desde aproximadamente 150 hasta aproximadamente 600 asientos de pasajero 105. En otras realizaciones, la cabina de pasajeros 103 puede estar configurada para albergar mas o menos asientos de pasajero sin desviarse del espmtu o alcance de la presente divulgacion. Cada una de las secciones de barril 104 puede incluir una pluralidad de escotaduras de ventana 140 para proporcionar a los pasajeros sentados en la cabina de pasajeros 103 vistas fuera de la aeronave 100.
Las figuras 2A-2C ilustran de forma conjunta un metodo para unir la primera seccion de barril 104a con la segunda seccion de barril 104b de acuerdo con una realizacion de la invencion. Primero con relacion a la figura 2A, esta vista es una vista isometrica ampliada, parcialmente despiezada que esta orientada hacia fuera en una parte de la segunda junta de empalme 106b desde el interior del fuselaje 102 (figura 1). La parte de la primera seccion de barril 104a ilustrada en la figura 2A incluye una primera parte de panel 210a. La parte de la segunda seccion de barril 104b ilustrada en la figura 2A incluye una segunda parte de panel 210b situada en un alineacion en sentido del borde con la primera parte de panel 210a. En una realizacion, las partes de panel 210 pueden ser al menos generalmente similares en estructura y funcion con respecto a los conjuntos de paneles.
Por ejemplo, la primera parte de panel 210a puede incluir una pluralidad de rigidizadores 214 (identificados
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individualmente como rigidizadores 214a-214e) fijados al primer revestimiento 112a. Cada uno de los rigidizadores 214 puede incluir una parte elevada 224 que se proyecta lejos del primer revestimiento 112a y una pluralidad de partes de brida (identificadas individualmente como primeras partes de brida 226a y segundas partes de brida 226b) fijadas directamente al primer revestimiento 112a. En la realizacion ilustrada, los rigidizadores 214 tienen secciones transversales con forma de sombrero. Sin embargo, en otras realizaciones, los rigidizadores 214 pueden tener otras formas de seccion transversal, incluyendo formas en "L", formas en "T" invertida, formas en "I", etc. En otras realizaciones adicionales, las partes de panel 210 pueden incluir otras caractensticas.
Los rigidizadores 214 pueden situarse en el primer revestimiento 112a de manera que las primeras partes de brida 226a de un rigidizador 214 estan alineadas con las correspondientes segundas partes de brida 226b de un rigidizador 214 adyacente. Alineando las partes de brida 226 de la manera anterior, las partes de brida 226 pueden formar una pluralidad de superficies de soporte 228 al menos aproximadamente continuas (identificadas individualmente como superficies de soporte 228a y 228b) que se extienden entre las partes elevadas 224 de los rigidizadores 214.
La primera parte de panel 210a puede incluir ademas una parte de un elemento de soporte o bastidor 216a. En la realizacion ilustrada, el bastidor 216a es un bastidor de dos piezas que incluye una primera seccion de bastidor 218 y una segunda seccion de bastidor 219. La primera seccion de bastidor 218 puede estar fijada directamente a las superficies de soporte 228 como se describe con detalle en la solicitud de patente estadounidense n.° 10/851.381. En otras realizaciones, la primera seccion de bastidor 218 puede estar fijada a la primera parte de panel 210a utilizando otros metodos. En otras realizaciones adicionales, la primera parte de panel 210a puede incluir partes de otros bastidores compuestas de mas o menos secciones de bastidor. Alternativamente, el bastidor 216a puede omitirse.
La segunda parte de panel 210b puede ser al menos generalmente similar en estructura y funcion a la primera parte de panel 210a descrita anteriormente. En consecuencia, la segunda parte de panel 210b puede incluir una pluralidad de rigidizadores 214 (identificados individualmente como rigidizadores 214f-j) fijados al segundo revestimiento 112b. La segunda parte de panel 210b puede incluir ademas un segundo bastidor 216b que se fija a las partes de brida de los rigidizadores 214 de la manera descrita anteriormente para la primera parte de panel 210a.
A continuacion, con relacion a la figura 2B, una correa 220 alargada esta fijada a una primera zona de borde 213a del primer revestimiento 112a y una segunda zona de borde 213b adyacente del segundo revestimiento 112b. La correa 220 esta fijada al lado interno de los respectivos revestimientos 112 para mantener una superficie aerodinamica, uniforme en el exterior del fuselaje 102 (figura 1). En una realizacion, la correa 220 puede incluir materiales compuestos, tal como grafito-epoxi o un material similar. En otras realizaciones, la correa 220 puede incluir otros materiales, incluyendo materiales metalicos tal como aluminio, titanio, acero, etc. La correa 220 puede estar fijada a los revestimientos 112 con una pluralidad de fijaciones 221 que se extienden por la correa 220 y los revestimientos 112. En otras realizaciones, la correa 220 puede estar afianzada a los revestimientos 112, o afianzada y sujeta a los revestimientos 112. Asimismo, en la realizacion, la correa 220 puede extenderse de manera continua, o al menos aproximadamente de manera continua, alrededor de la junta de empalme 106b. En otras realizaciones, la correa 220 puede estar segmentada alrededor de la junta de empalme 106b. Por ejemplo, en una realizacion, la junta de empalme 106b puede incluir seis segmentos de la correa 220. En otra realizacion, pueden usarse mas (por ejemplo, ocho) o menos segmentos de la correa 220.
En la realizacion ilustrada, la correa 220 puede ser al menos aproximadamente tan gruesa como los revestimientos 112, pero mas gruesa que las partes de brida 226 adyacentes de los rigidizadores 214. Para evitar un escalon entre las superficies adyacentes, las almohadillas en cuna o piezas de relleno 222 (identificadas individualmente como primeras piezas de relleno 222a y segundas piezas de relleno 222b) se situan en las partes de brida 226 adyacentes a la correa 220. En una realizacion, las piezas de relleno 222 pueden incluir materiales compuestos, incluyendo grafito-epoxi o materiales similares. En otra realizacion, las piezas de relleno 222 pueden incluir aluminio y otros metales. En otras realizaciones adicionales, la correa 220, los revestimientos 112 y/o las partes de brida 226 pueden tener otros grosores relativos y/o las piezas de relleno 222 pueden omitirse.
A continuacion, en relacion con la figura 2C, se situan una pluralidad de conectores 230 en la correa 220 y se extienden a traves de la junta de empalme 106b entre los rigidizadores 214. Una primera parte terminal 232a de cada conector 230 se superpone a la primera pieza de relleno 222a correspondiente y a las partes de brida 226 de los rigidizadores 214 adyacentes. De forma similar, una segunda parte terminal 232b de cada conector 230 se superpone a la segunda pieza de relleno 222b correspondiente y a las partes de brida 226 de los rigidizadores 214 adyacentes. En la realizacion ilustrada, cada uno de los conectores 230 tiene un canal o seccion transversal "en forma de U" que incluye una parte de base 234, una primera parte de borde vertical 236a situada hacia un primer lado de la parte de base 234, y una segunda parte de borde vertical 236b situada hacia un segundo lado de la parte de base 234. En otras realizaciones, los conectores 230 pueden tener otras formas de seccion transversal, incluyendo formas en "C", formas en "L", formas de "Pi' invertido, y formas planas, por nombrar unas pocas. Una pluralidad de fijaciones 238 que se extienden a traves de los conectores 230 y las estructuras subyacentes (es decir, las piezas de relleno 222, las partes de brida 226, la correa 220 y los revestimientos 112) fijan los conectores 230 a las estructuras subyacentes para formar una trayectoria de carga estructural a traves de la junta de empalme 106b.
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Los conectorconectores 230, los rigidizadores 214, la correa 220 y los revestimientos 112 pueden incluir materiales compuestos, incluyendo epoxi-grafito y/u otros materiales compuestos adecuados. Por ejemplo, en una realizacion, los revestimientos 112 pueden fabricarse con resina epoxi endurecida y fibras de carbono, por ejemplo, fibras de carbono intermedias de Toray Composites America, Inc. en 19002 50th Avenue East, Tacoma, Washington 98446. En esta realizacion, los revestimientos 112 pueden incluir cinta de fibra preimpregnada con resina (es decir, "impregnada previamente") y capas externas de tejido impregnado previamente. En otra realizacion, la correa 220 y los conectorconectores 230 pueden fabricarse tambien a partir de resina epoxi y fibras de carbono. Los revestimientos 112, la correa 220, los conectorconectores 230 pueden tener laminados cuasi-isotropos, es decir, laminados que tienen un numero igual (o aproximadamente igual) de capas con orientaciones de 0, +45, -45, y 90 grados. Los rigidizadores 214 pueden tener orientaciones de fibras predominantemente axiales. En otras realizaciones, los revestimientos 112, la correa 220, los conectorconectores 230 y los rigidizadores 214 pueden tener otras orientaciones de fibras.
Una ventaja de utilizar materiales compuestos en lugar de metales es que los conectorconectores 230 y las estructuras subyacentes (por ejemplo, los revestimientos 112 y los rigidizadores 214) tendran al menos coeficientes generalmente similares de expansion termica. Como resultado, las fluctuaciones de temperatura experimentadas durante el funcionamiento de la aeronave 100 (figura 1) no haran que se dispare la expansion termica entre los conectorconectores 230 y las estructuras subyacentes, y por consiguiente no induciran una tension significativa en la junta de empalme 106b. Sin embargo, en otras realizaciones, los conectorconectores 230 pueden incluir materiales metalicos tal como aluminio, titanio, acero, etc. El uso de metales puede ser apropiado en aquellas situaciones en las que no se espera que la aeronave experimente grandes fluctuaciones de temperatura en funcionamiento.
Ademas de compuestos y materiales metalicos, en otras realizaciones adicionales, los revestimientos 112, la correa 220, los conectorconectores 230 y los rigidizadores 214, y, combinaciones de los mismos, pueden incluir otros materiales, incluyendo materiales tubridos tales como laminados de fibra/metal. Tales laminados incluyen laminados de fibra de vidrio/aluminio y laminados de grafito reforzados con titanio (Gr/Ti). Un laminado tubrido que incluye capas alternadas de aluminio y fibra de vidrio se denomina "GLARE™". Este laminado puede ofrecer mejores propiedades de fatiga que el aluminio convencional. Un laminado Gr/Ti puede ofrecer ventajas de peso con respecto al aluminio o epoxi-grafito convencional, pero este laminado puede ser tambien mas caro.
Una caractenstica de la junta de empalme 106b ilustrada en la figura 2C es que los conectorconectores 230 se solapan con la correa 220. Una ventaja de esta caractenstica es que proporciona una trayectoria de carga redundante y a prueba de error en el improbable caso de que una fisura u otro defecto estructural se propague a traves de una parte de la correa 220. En tal caso, los conectorconectores 230 pueden llevar solos la carga estructural a traves de la junta de empalme 106b. Ademas, los conectorconectores 230 tambien proporcionan una trayectoria de carga redundante a traves de la junta de empalme 106b desde donde terminan los rigidizadores 214. Asimismo, si se utiliza una correa 220 segmentada, entonces los conectorconectores 230 pueden utilizarse ademas como placas de empalme para segmentos de correa adyacentes. Otra caractenstica de la junta de empalme 106b es que los extremos de los rigidizadores 214 se dejan abiertos. Una ventaja de esta caractenstica es que permite que la humedad producida por la condensacion y otras fuentes escape de los rigidizadores para un drenaje suficiente.
Una caractenstica de los conectores 230 de la realizacion ilustrada son la primera y segunda partes de borde verticales 236a y 236b. Las partes de borde verticales 236 pueden anadir rigidez a los conectores 230, y pueden situarse proximas a las partes elevadas 224 de los rigidizadores 214. Una ventaja de esta configuracion es que puede aumentar la estabilidad de la junta de empalme 216b, especialmente cuando se somete a cargas de compresion.
Otra caractenstica adicional de la realizacion ilustrada es que las partes elevadas 224 de los rigidizadores 214 opuestos no estan empalmadas entre sf a traves de la junta de empalme 106b. Una ventaja de esta caractenstica es que hace que los conectores 230 sean relativamente faciles de instalar porque las partes elevadas 224 no tienen que estar perfectamente alineadas. Mientras que las partes elevadas 224 podnan estar empalmadas entre sf en otras realizaciones, lo mas probable es que hacer eso anadina mas tiempo y coste de fabricacion de la junta de empalme debido a las numerosas consideraciones de alineacion y colocacion de cunas implicadas. Asimismo, empalmar entre sf las partes elevadas 224 podna cerrar los extremos de los rigidizadores 214, impidiendo asf el drenaje de agua suficiente e impidiendo la comprobacion visual de cualquier fijacion situada bajo las partes elevadas 224.
A pesar de que la junta de empalme 106b de la realizacion ilustrada esta construida a partir de un numero de piezas separadas (por ejemplo, la correa 220 y los conectorconectores 230), en otras realizaciones, dos o mas de estas piezas pueden estar integradas en una unica pieza que realice la funcion y/o tenga las caractensticas de dos o mas piezas. Por ejemplo, en otra realizacion, la junta de empalme 106b puede estar al menos parcialmente formada por una unica parte que integra las caractensticas de la correa 220 y los conectorconectores 230. En otra realizacion, la junta de empalme 106b puede incluir una unica parte que integra las caractensticas de la correa 220 y las piezas de relleno 222 adyacentes. A pesar de que las piezas integradas pueden tener las caractensticas de reducir el numero de piezas y/o aumentar la resistencia, utilizar piezas separadas puede tener la ventaja de simplificar la construccion
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de las piezas y/o simplificar los procedimientos de instalacion.
Las figuras 3A-3C ilustran de forma conjunta un metodo para unir la primera seccion de barril 104a a la segunda seccion de barril 104b en las proximidades de una de las escotaduras de ventana 140, de acuerdo con una realizacion de la invencion. Primero con relacion a la figura 3A, esta vista es una vista isometrica ampliada, parcialmente despiezada, orientada hacia fuera en una parte de la segunda junta de empalme 106b alrededor de la escotadura de ventana 140. La parte de la primera parte de barril 104a ilustrada en la figura 3A incluye una tercera parte de panel 310a. La parte de la segunda seccion de barril 104b ilustrada en la figura 3A incluye una cuarta parte de panel 310b situada en alineacion en sentido del borde con la tercera parte de panel 310a. Las partes de panel 310 puede ser, al menos, similares generalmente en estructura y funcion a las partes de panel 210 descritas con detalle anteriormente en relacion con las figuras 2A-2C. Por ejemplo la tercera parte de panel 310a puede incluir una pluralidad de rigidizadores 214 (identificados individualmente como rigidizadores 214k-241m) fijados al primer revestimiento 112a. De forma similar, la cuarta parte de panel 310b puede incluir una pluralidad de rigidizadores 214 (identificados individualmente como rigidizadores 214n-214p) fijados al segundo revestimiento 112b. Sin embargo, en un aspecto de la realizacion ilustrada, la escotadura de ventana 140 esta formada en una tercera zona de borde 313a del primer revestimiento 112a y en una cuarta zona de borde 313b del segundo revestimiento 112b.
A continuacion, con relacion con la figura 3B, una correa 320 alargada esta fijada a la tercera zona de borde 313a del primer revestimiento 112a y a la cuarta zona de borde 313b adyacente del segundo revestimiento 112b. Exceptuando una abertura 324 que se extiende a traves de una parte acampanada de la correa 320, la correa 320 puede ser, al menos, generalmente similar en estructura y funcion a la correa 220 descrita anteriormente con relacion a las figuras 2A-2C. Para la instalacion, la abertura 324 esta alineada con la escotadura de ventana 140 y la correa 320 esta fijada a los revestimientos 122 con una pluralidad de fijaciones 221. En otras realizaciones, la correa 320 puede estar pegada a los revestimientos 112, o pegada y sujeta a los revestimientos 112.
Una caractenstica de la correa 320 es que la abertura 324 se extiende completamente alrededor de la escotadura de ventana 140. Una ventaja de esta caractenstica es que la correa 320 actua como un duplicador de una pieza, proporcionando de ese modo una trayectoria de carga eficiente alrededor de la escotadura de ventana 140. Una ventaja adicional de esta caractenstica es que reduce el numero de partes combinando la caractenstica del duplicador de ventana con la caractenstica de la junta de empalme en una unica pieza integrada.
En la realizacion ilustrada, la correa 320 es mas gruesa que las partes de brida 226 adyacentes de los rigidizadores 214. Para evitar un escalon entre las superficies adyacentes, las primeras piezas de relleno 222a y las segundas piezas de relleno 222b se situan en las partes de brida 226 adyacentes a la correa 320 en aquellas partes de la junta de empalme 106b situadas lejos de la escotadura de ventana 140. Las piezas de relleno 322 mas estrechas (identificadas individualmente como terceras piezas de relleno 322a y cuartas piezas de relleno 322b) se situan en las partes de brida 226 del rigidizador en aquellas areas proximas a la escotadura de ventana 140.
Con relacion a la figura 3C, una pluralidad de conectorconectores 230 se extienden a traves de la junta de empalme 106b en los huecos de los rigidizadores lejos de la escotadura de ventana 140 como se ha descrito anteriormente con relacion a las figuras 2A-2C. Los conectorconectores 330 mas estrechos estan fijados a traves de la junta de empalme 106b de manera similar en los extremos opuestos de la escotadura de ventana 140. Los conectorconectores 330 estrechos de la realizacion ilustrada tienen secciones transversales en forma de "L". Sin embargo, en otras realizaciones los conectorconectores 330 mas estrechos pueden tener otras formas en seccion transversal, incluyendo formas en "U", formas en "C" y formas planas. Un marco de ventana 350 puede sujetarse o fijarse de otra forma a la correa 320 y a cualquier estructura subyacente alrededor de la escotadura de ventana 140. En una realizacion, el marco de ventana 350 puede mecanizarse o formarse de otra forma a partir de un material metalico de alta resistencia, tal como el aluminio. En otras realizaciones, el marco de ventana 350 puede incluir compuestos y/o otros materiales adecuados.
Una caractenstica de las realizaciones descritas anteriormente e ilustradas en las figuras 3A-3C es que la junta de empalme 106b se extiende a traves del medio de la escotadura de ventana 140. Una ventaja de esta caractenstica es que proporciona flexibilidad de diseno. Por ejemplo, esta caractenstica permite seleccionar patrones de ventana y longitudes de la seccion de barril independientemente de la ubicacion del empalme. La figura 4 es una vista terminal en seccion transversal de la junta de empalme 106b tomada sustancialmente a lo largo de la lmea 4-4 de la figura 2C. Esta vista ilustra que, en esta realizacion, los conectorconectores 230 estan situados por encima de la correa 220, y las fijaciones 238 se extienden a traves de los conectorconectores 230, la correa 220, y el revestimiento 112b. Esta vista ilustra ademas que los conectorconectores 230 estan situados entre, pero proximos a, los respectivos rigidizadores 214.
De lo anteriormente mencionado, se apreciara que se han descrito realizaciones espedficas de la invencion en el presente documento con propositos ilustrativos, pero que pueden realizarse varias modificaciones, sin desviarse del alcance de la invencion. Por ejemplo, los aspectos descritos en el contexto de vehfculos particulares, tales como aeronaves, pueden aplicarse igualmente a otros vehfculos, tales como helicopteros, cohetes, embarcaciones, etc. Asimismo, los aspectos descritos en el contexto de realizaciones particulares pueden combinarse o eliminarse en otras realizaciones. En consecuencia, la invencion no esta limitada, excepto por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (43)
- 5101520253035404550556065REIVINDICACIONES1. Una estructura de cubierta que comprende:una primera parte de panel (210a), incluyendo la primera parte de panel: un primer revestimiento (112a); yun primer rigidizador (214a) fijado al primer revestimiento en el que el primer rigidizador incluye una primera parte de brida (226a) directamente fijada al primer revestimiento y una primera parte elevada (224) que se proyecta lejos del primer revestimiento;una segunda parte de panel (210b) situada adyacente a la primera parte de panel, incluyendo la segunda parte de panel:un segundo revestimiento (112b); yun segundo rigidizador (214f) fijado al segundo revestimiento en el que el segundo rigidizador incluye una segunda parte de brida fijada directamente al segundo revestimiento y a una segunda parte elevada que se proyecta lejos del segundo revestimiento; yun conector (230a) que se extiende a traves de una primera zona de borde (213a) de la primera parte de panel y una segunda zona de borde (213b) de la segunda parte de panel, en el que una primera parte terminal (232a) del conector se superpone y esta fijada a la primera parte de brida del primer rigidizador y el primer revestimiento y en el que la segunda parte terminal (232b) del conector se superpone y esta fijada a la segunda parte de brida del segundo rigidizador y el segundo revestimiento para unir la primera parte de panel con la segunda parte de panel.
- 2. La estructura de cubierta segun la reivindicacion 1 en la que el primer rigidizador esta alineado longitudinalmente con el segundo rigidizador.
- 3. La estructura de cubierta de la reivindicacion 1 en la que el primer revestimiento esta situado en alineacion en sentido del borde con el segundo revestimiento.
- 4. La estructura de cubierta segun la reivindicacion 1, que comprende ademas una correa fijada a una primera zona de borde del primer revestimiento y a una segunda zona de borde del segundo revestimiento para empalmar el primer revestimiento al segundo revestimiento.
- 5. La estructura de cubierta segun la reivindicacion 1, que comprende ademas una correa fijada a una primera zona de borde del primer revestimiento y a una segunda zona de borde del segundo revestimiento para empalmar el primer revestimiento al segundo revestimiento, en la que al menos una parte de la correa esta intercalada entre el conector y la primera zona de borde del primer revestimiento y la segunda zona de borde del segundo revestimiento.
- 6. La estructura de cubierta segun la reivindicacion 1 en la que el primer revestimiento es un primer revestimiento compuesto de un fuselaje de la aeronave, y en la que el segundo revestimiento es un segundo revestimiento compuesto del fuselaje de la aeronave.
- 7. La estructura de cubierta segun la reivindicacion 1, en la que:la primera parte de panel incluye ademas:un tercer rigidizador que tiene una tercera parte de brida fijada al primer revestimiento y una tercera parte elevada que se proyecta lejos del primer revestimiento;la segunda parte de panel incluye ademas:un cuarto rigidizador que tiene una cuarta parte de brida fijada al segundo revestimiento y una cuarta parte elevada que se proyecta lejos del segundo revestimiento; yla primera parte terminal del conector se superpone y esta fijada a la primera parte de brida del primer rigidizador y la tercera parte de brida del tercer rigidizador, y en la que la segunda parte terminal del conector se superpone y esta fijada a la segunda parte de brida del segundo rigidizador y la cuarta parte de brida del cuarto rigidizador.
- 8. La estructura de cubierta segun la reivindicacion 7 en la que al menos una de la primera parte de brida del primer rigidizador y la tercera parte de brida del tercer rigidizador se extiende hacia la otra para formar una superficie al menos aproximadamente continua que se extiende entre la primera parte elevada del primer rigidizador y la tercera parte elevada del tercer rigidizador, y en la que la superficie aproximadamente continua esta intercalada entre la primera parte terminal del conector y el primer revestimiento.5101520253035404550556065
- 9. La estructura de cubierta segun la reivindicacion 7 que comprende ademas una correa fijada a una primera zona de borde del primer revestimiento y una segunda zona de borde del segundo revestimiento para empalmar el primer revestimiento al segundo revestimiento, en la que al menos una parte de la correa esta intercalada entre el conector y la primera zona de borde del primer revestimiento y la segunda zona de borde del segundo revestimiento.
- 10. La estructura de cubierta segun la reivindicacion 7 en la que la primera y segunda partes de panel forman una parte exterior de un fuselaje y en la que la estructura de la aeronave comprende ademas:el fuselaje; ymedios para generar una elevacion situada al menos proxima al fuselaje.
- 11. La estructura de cubierta segun la reivindicacion 7 en la que el conector tiene una seccion transversal en forma de "U".
- 12. La estructura de cubierta de la reivindicacion 7 en la que el conector tiene una parte de base y al menos una zona de borde vertical, y en la que la parte de base esta fijada a la primera parte de brida del primer rigidizador, la segunda parte de brida del segundo rigidizador, la tercera parte de brida del tercer rigidizador y la cuarta parte de brida del cuarto rigidizador.
- 13. La estructura de cubierta segun la reivindicacion 7 en la que el conector tiene una parte de base, una primera parte de borde vertical situada hacia un primer lado de la parte de base, y una segunda parte de borde vertical situada hacia un segundo lado de la parte de base, en la que la primera parte de borde vertical esta situada proxima a la primera parte elevada del primer rigidizador y a la segunda parte elevada del segundo rigidizador, y en la que la segunda parte de borde vertical esta situada proxima a la tercera parte elevada del tercer rigidizador y a la cuarta parte elevada del cuarto rigidizador.
- 14. La estructura de cubierta segun la reivindicacion 7 en la que el primer y segundo revestimientos incluyen materiales compuestos.
- 15. La estructura de cubierta segun la reivindicacion 7 en la que el primer y segundo revestimientos y el conector incluyen materiales compuestos.
- 16. La estructura de cubierta segun la reivindicacion 7 en la que al menos el primer y tercer rigidizadores forman conductos cerrados con extremos abiertos.
- 17. La estructura de cubierta segun la reivindicacion 7 en la que el primer revestimiento incluye una primera parte de una escotadura de ventana y el segundo revestimiento incluye una segunda parte de la escotadura de ventana.
- 18. La estructura de cubierta segun la reivindicacion 6, en la que:el fuselaje de la aeronave esta alineado a lo largo de un eje longitudinal,el primer revestimiento compuesto se extiende 360 grados alrededor del eje longitudinal;el segundo revestimiento compuesto se situa adyacente al primer revestimiento compuesto y se extiende 360 grados alrededor del eje longitudinal; yla primera zona de borde de la primera parte de panel incluye una primera zona de borde del primer revestimiento compuesto y la segunda zona de borde de la segunda parte de panel incluye una segunda zona de borde del segundo revestimiento compuesto.
- 19. La estructura de cubierta segun la reivindicacion 18 en la que el primer rigidizador esta alineado longitudinalmente con el segundo rigidizador.
- 20. La estructura de cubierta segun la reivindicacion 18, que comprende ademas: una cabina de pasajeros.
- 21. La estructura de cubierta de la reivindicacion 18 en la que el primer revestimiento compuesto forma al menos parcialmente una seccion de barril que tiene una anchura en seccion transversal de al menos 3,04 m (10 pies) aproximadamente.
- 22. La estructura de cubierta segun la reivindicacion 18 en la que la primera zona de borde del primer revestimiento compuesto incluye una primera parte de una escotadura de ventana, y en la que la segunda zona de borde del segundo revestimiento compuesto incluye una segunda parte de la escotadura de ventana.
- 23. La estructura de cubierta segun la reivindicacion 18 en la que la primera zona de borde del primer revestimiento compuesto incluye una primera parte de una escotadura de ventana, en la que la segunda zona de borde del segundo revestimiento compuesto incluye una segunda parte de la escotadura de ventana, y en la que el fuselaje de5101520253035404550556065la aeronave comprende ademas una correa que tiene una abertura alineada con la escotadura de ventana, estando sujeta la correa a la primera zona de borde del primer revestimiento compuesto y a la segunda zona de borde del segundo revestimiento compuesto.
- 24. La estructura de cubierta segun la reivindicacion 18, comprendiendo ademas la estructura de cubierta:medios de empalme separados de los conectores para fijar una primera zona de borde del primer revestimiento compuesto a una segunda zona de borde del segundo revestimiento compuesto.
- 25. La estructura de cubierta segun la reivindicacion 24, que comprende ademas:terceros medios de rigidizacion situados adyacentes a los primeros medios de rigidizacion para rigidizar el primer revestimiento compuesto; ycuartos medios de rigidizacion situados adyacentes a los segundos medios de rigidizacion para rigidizar el segundo revestimiento compuesto, en la que el medio de adaptacion se extiende a traves de los medios de empalme y conecta estructuralmente el primer y tercer medios de rigidizacion al segundo y cuarto medios de rigidizacion.
- 26. La estructura de cubierta segun la reivindicacion 24 en la que los medios de adaptacion estan fijados a la primera y segunda partes de brida pero no a la primera y segunda partes elevadas.
- 27. La estructura de cubierta segun la reivindicacion 24 en la que el primer revestimiento compuesto forma al menos parcialmente una seccion de barril que tiene una anchura en seccion transversal de al menos 3,04 m (10 pies).
- 28. La estructura de cubierta segun la reivindicacion 1, en la queel primer revestimiento tiene una primera parte de escotadura de borde; yel segundo revestimiento tiene una segunda parte de escotadura de borde, en la que el posicionamiento de la segunda parte de panel adyacente a la primera parte de panel es tal que la primera parte de escotadura de borde esta alineada con la segunda parte de escotadura de borde.
- 29. La estructura de cubierta segun la reivindicacion 28, que comprende ademas una correa fijada a una primera zona de borde del primer revestimiento y una segunda zona de borde del segundo revestimiento para empalmar el primer revestimiento al segundo revestimiento, en la que la correa incluye una abertura alineada con la primera escotadura de la parte de borde y la segunda escotadura de la parte de borde.
- 30. La estructura de cubierta segun la reivindicacion 28, que comprende ademas una correa fijada a una primera zona de borde del primer revestimiento y una segunda zona de borde del segundo revestimiento para empalmar el primer revestimiento al segundo revestimiento, en la que la correa incluye una abertura alineada con la primera escotadura de la parte de borde y la segunda escotadura de la parte de borde, y en la que al menos una parte de la correa esta intercalada entre el conector y la primera zona de borde del primer revestimiento y la segunda zona de borde del segundo revestimiento.
- 31. La estructura de cubierta segun la reivindicacion 28 en la que el primer revestimiento es un primer revestimiento compuesto del fuselaje de una aeronave, en la que el segundo revestimiento es un segundo revestimiento compuesto del fuselaje de la aeronave, y en la que la primera y segunda partes de escotadura de borde forman una escotadura de ventana en el fuselaje de la aeronave.
- 32. Un metodo para fabricar una estructura de cubierta, comprendiendo el metodo:situar un primer revestimiento (112a) compuesto en alineacion en sentido del borde con un segundo revestimiento (112b) compuesto;proporcionar un primer rigidizador (214a), en la que el primer rigidizador incluye una primera parte de brida (226a) y una primera parte elevada (224);proporcionar un segundo rigidizador (214f), en la que el segundo rigidizador incluye una segunda parte de brida y una segunda parte elevada;fijar el primer rigidizador al primer revestimiento compuesto fijando directamente la primera parte de brida al primer revestimiento compuesto, donde la parte elevada del primer rigidizador se proyecta lejos del primer revestimiento compuesto,fijar el segundo rigidizador al segundo revestimiento compuesto fijando directamente la segunda parte de brida al segundo revestimiento compuesto, donde la parte elevada del segundo rigidizador se proyecta lejos del segundo revestimiento compuesto, superponiendo y fijando una primera parte terminal (232a) de un conector (230a) a la primera parte de brida del primer rigidizador y al primer revestimiento compuesto; ysuperponer y fijar una segunda parte terminal (232b) del conector a la segunda parte de brida del segundo rigidizador y al segundo revestimiento compuesto, uniendo de este modo el primer revestimiento compuesto al5101520253035404550556065segundo revestimiento compuesto.
- 33. El metodo segun la reivindicacion 32, que comprende ademas la fijacion de una correa a una primera zona de borde del primer revestimiento compuesto y a una segunda zona de borde del segundo revestimiento compuesto para empalmar el primer y el segundo revestimientos compuestos entre sf antes de fijar el conector.
- 34. El metodo segun la reivindicacion 32, que comprende ademas la fijacion de una correa a una primera zona de borde del primer revestimiento compuesto y a una segunda zona de borde del segundo revestimiento compuesto para empalmar el primer y segundo revestimientos compuestos entre sf antes de fijar el conector, y en el que la fijacion del conector incluye intercalar una parte de la correa entre el conector y la primera zona de borde del primer revestimiento compuesto y la segunda zona de borde del segundo revestimiento compuesto.
- 35. El metodo segun la reivindicacion 32 en el que el primer revestimiento compuesto se extiende 360 grados alrededor de un primer eje, y en el que el segundo revestimiento compuesto se extiende 360 grados alrededor de un segundo eje.
- 36. El metodo segun la reivindicacion 32 en el que fijar un primer extremo de un conector al primer rigidizador y un segundo extremo del conector al segundo rigidizador incluye dejar abiertas partes terminales del primer y segundo rigidizadores para el drenaje del lfquido.
- 37. El metodo segun la reivindicacion 35 para fabricar un fuselaje de aeronave, comprendiendo ademas el metodo:situar el primer revestimiento compuesto adyacente al segundo revestimiento compuesto de manera que el primer y segundo ejes estan al menos aproximadamente alineados.
- 38. El metodo segun la reivindicacion 37, que comprende ademas:fijar al menos un tercer rigidizador al primer revestimiento compuesto; fijar al menos un cuarto rigidizador al segundo revestimiento compuesto; yfijar la primera parte terminal del conector al tercer rigidizador y la segunda parte terminal del conector al cuarto rigidizador.
- 39. El metodo segun la reivindicacion 37, que comprende ademas:fijar al menos un tercer rigidizador al primer revestimiento compuesto de manera que la primera parte de brida del primer rigidizador y una tercera parte de brida del tercer rigidizador forman una primera superficie de soporte al menos aproximadamente continua;fijar al menos un cuarto rigidizador al segundo revestimiento compuesto de manera que la segunda parte de brida del segundo rigidizador y una cuarta parte de brida del cuarto rigidizador forman una segunda superficie de soporte al menos aproximadamente continua, en el que fijar una primera parte terminal de un conector al primer rigidizador incluye fijar la primera parte terminal a la primera superficie de soporte, y en el que fijar una segunda parte terminal del conector al segundo rigidizador incluye fijar la segunda parte terminal a la segunda superficie de soporte.
- 40. El metodo segun la reivindicacion 37 en el que situar el primer revestimiento compuesto de forma adyacente al segundo revestimiento compuesto incluye situar una primera seccion de barril que tiene una primera anchura de aproximadamente 4,57 m (15 pies) o mas con una segunda seccion de barril que tiene una segunda anchura de aproximadamente 4,57 m (15 pies) o mas.
- 41. El metodo segun la reivindicacion 32 para fabricar una estructura de cubierta, en el que:el primer revestimiento tiene una primera parte de escotadura de borde, el segundo revestimiento tiene una segunda parte de escotadura de borde; ysituar el primer revestimiento en alineacion en sentido del borde con el segundo revestimiento, la primera parte de escotadura de borde esta al menos aproximadamente alineada con la segunda parte de escotadura de borde.
- 42. El metodo segun la reivindicacion 41, que comprende ademas fijar una correa a una primera zona de borde del primer revestimiento y una segunda zona de borde del segundo revestimiento para empalmar el primer y segundo revestimientos entre sf, en el que la correa incluye una abertura al menos aproximadamente alineada con la primera y segunda partes de escotadura de borde del primer y segundo revestimientos.
- 43. El metodo segun la reivindicacion 41, que comprende ademas fijar una correa a una primera zona de borde del primer revestimiento y a una segunda zona de borde del segundo revestimiento para empalmar el primer y segundo revestimientos entre sf, en el que la correa incluye una abertura al menos aproximadamente alineada con la primera y segunda partes de escotadura de borde del primer y segundo revestimientos, y en el que fijar el conector incluye intercalar una parte de la correa entre el conector y la primera zona de borde del primer revestimiento y la segundazona de borde del segundo revestimiento.
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