JP2010525977A - 航空機又は宇宙船における２つの湾曲リブを連結する連結装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、航空機又は宇宙船における２つの湾曲リブ(1,2)を連結する為の連結装置であって、所定の連結区画(6,7)によって前記２つのリブ(1,2)のそれぞれの連結区画(V1,V2)に連結可能な連結部材(5)を備えた連結装置に関し、前記連結部材(5)の少なくとも前記所定連結区画(6,7)は直線状に形成され、前記２つのリブ(1,2)の少なくともそれぞれの連結区画(V1,V2)は、前記連結部材(5)の前記所定連結区画(6,7)のそれぞれの直線状の連結を行う為の直線状に延びる内側ベルト領域(15)を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、航空機又は宇宙船における２つの湾曲リブを連結する為の連結装置に関する。

前記連結装置は、航空機及び宇宙船、特に、球状胴体領域における複数の湾曲リブを連結する為に使用されている。航空機の長手軸に直交する方向に延びるリブ平面においては、例えば、２又は複数のリブ部品が互いに連結されて、この平面における胴体の半径に応じたリブ完成体を形成する。

図５は、２つの湾曲リブ１，２を連結する為の出願人にとっては既知の連結装置の説明図である。適用される航空機又は宇宙船の長手軸は、図示しないが、内側４において紙面に対して直交している。前記リブの各々は、内径Ｒ１，Ｒ２の内側ベルト１４を備えた内側エッジを有している。外側３へ向かう径方向に、前記リブ１，２は外側ベルト１３が始まる所までリブ高さＨ１，Ｈ２に亘って延びている。外側ベルト１３は、ストリンガー９，１１が貫通するリセスを有している。外側ベルト１３上には、航空機又は宇宙船の外板１２が設けられている。前記リブ１，２の各々には、端部における連結領域１５に連結区画Ｖ１，Ｖ２が設けられており、前記連結区画Ｖ１，Ｖ２には、前記２つのリブ１，２が連結されることを可能とする連結部材５が締結部材８によって装着されている。前記連結部材５は、前記リブ１，２の内側ベルトが有する形状と同じ形状を下方エッジに有するように形成されている。

特別に適合される連結部材は、同じ且つ可変のリブ高さで各内径毎に設計され且つ製造されなければならない。このことは、アルミニウムシートから切り出された連結部材と同様に、押出材料の連結部材及びプレートカップリング（ＲＰ＝改質プラスチック）部品にも適用される。

斯かる連結部材の欠点は、部品が多様化すること及び製造コストが高くつくことであり、例えば、プレートカップリング部材（ＲＰ部品）の製造に際しては原材料の塊を改質し、又は、押出カップリングの製造に際しては原材料の塊を延伸する必要があり、まっすぐにする為の費用が掛かることになる。又、アルミニウムシートから連結部材を圧延して切り出す場合には大きな材料ロスを招く。さらに、全ての種類の連結部材において製造に長時間を要する。

さらなる大きな欠点として、内径形状が変形される毎に、内径に適合された新しい連結部材を製造しなければならないという事実が存在する。

前記背景技術に鑑み、本発明の目的は、前述の欠点を解消又は大きく低減する連結装置を提供することである。

本発明によれば、前記目的は請求項１の特徴を備えた連結装置によって達成される。

航空機又は宇宙船における２つの湾曲リブを連結する為の連結装置であって、所定の連結区画を介して前記２つのリブの連結区画に連結可能な連結部材を備えた連結装置が提供される。ここで、前記連結部材の少なくとも前記所定連結区画は直線状に形成され、前記２つのリブの少なくともそれぞれの連結区画は、前記連結部材の前記所定連結区画のそれぞれが直線状の連結を行えるように直線状に延びる内側ベルト領域を有している。

本発明は、リブの直線状連結領域に直線状で且つ製造容易である有利な連結部材が連結されるように前記連結装置が形成されるという効果を有し、これにより、関連する製品コスト及び真っ直ぐにする為の加工コストを大幅に低減できる。

連結される湾曲リブの連結領域が非湾曲の直線状内側ベルト領域として直線状に設計されている為に、航空機又は宇宙船の異なる胴体位置において連結ユニットの同じジオメトリを使うことができる。

本発明の有利な形態及び改良は従属項に規定されている。

好ましい実施の形態においては、連結区画の直線状に延びる内側ベルト領域を内側ベルトの各々の所定内径形状に移行させる移行領域が移行半径を有するように備えられる。この場合、移行半径としては、例えば、１０００ｍｍ以上の比較的大きな半径が選択される。従って、リブ及び連結部材への応力集中が効果的に回避される。

さらなる実施の形態においては、連結されるべき湾曲リブが異なる大きさの内径の内側ベルトを有する場合において、連結区画における直線状に延びる内側ベルト領域が異なる内径の弧状区画のうち大きい内径の弧状区画の接線の区画となるように構成される。低コストで容易に製造可能な直線状の連結区画を有する単純な構造の連結部材を使用することができ、ここで、前記接線は連結区画の中央において航空機又は宇宙船の外板に対して直交方向に延びる垂線に対して所定の角度の方向に延びている。

さらなる実施の形態においては、直線状に延びる内側ベルトが、連結半径の弧状部の接線の区画として形成されるように、連結区画内において構成される。ここで、前記連結半径の弧状部の接線の区画は、連結されるべきリブの内径の値よりも所定値だけ小さい半径を有する。この場合、前記接線は、前記連結区画の中央において航空機又は宇宙船の外板に対して直交する方向に延びる垂線に対して直角な方向に延びる。前記所定値が航空機又は宇宙船に存する湾曲リブを連結する為の全ての装置において同一とされることは特に有効である。この目的の為に、たとえ内径が変化されたとしても、直線状の単純な構造の連結部材を数回に亘って使用することができ、これにより、部品の多様化を大幅に低減できる。

前記連結部材は、所定長さに切断された又は所定長さに切断され且つ機械加工された押出成形体の部材から形成され得る。押出成形体は所定長さへの切断が容易であり、耐疲労合金等の種々の材料で形成できる。これは、押出成形体は厚み及び形状の観点に関し圧延を要することなく所定形状化できるという利点の為に、一定厚みのプレート連結部材の欠点を除去する。

前記連結部材を一定厚みの単純なプレート状エッジ部材として設計することも可能である。

置換形態においては、前記連結部材は圧延される部材として構成され、又は、所定長さに切断される部分と機械加工部分との組み合わせによって形成されるように構成され、これにより、適用範囲を広げることができる。

図１は、航空機又は宇宙船における２つの湾曲リブを連結する本発明に係る装置の第１実施の形態の部分図を示している。 図２は、連結部材を除いた状態の図１に係る連結装置の部分図を示している。 図３ａは、連結部材の例示形態を側面視状態で示している。 図３ｂは、図３ｂに示す連結部材の実施の形態を図３ａのＡ−Ａ線に沿った断面視状態で示している。 図４は、本発明に係る連結装置の第２実施の形態の部分図を示している。 図５は、航空機又は宇宙船における２つの湾曲リブを連結する，当業界の技術常識に係る装置の部分図である。

以下、図面中に模式的な形態として示される例示の実施の形態に基づき本発明を詳細に説明する。
なお、図中の全ての形態において、同一の部材又は同様の機能を奏する部材については、異なる記載が無い限り同一の符号を付している。

当業界の技術状態に応じた連結装置が明細書の導入部分において図５を参照しつつ既に説明されており、基本的な部材は他の図面においても同様に用いられる。

図１は、航空機又は宇宙船における２つの湾曲リブ１，２を連結する為の本発明に係る連結装置の第１実施の形態の部分図を示している。

両リブ１，２の各々は、内径Ｒ１，Ｒ２の内側ベルト１４を有している。この第１実施の形態において、両内径Ｒ１，Ｒ２は実質的に同一とされている。リブ１，２は、連結領域１０におけるそれぞれの端部において連結部材５を介して連結されており、ここで、前記リブ１，２の端部は所定距離を挟んで互いに向かい合うように配設されている。この隙間は連結部材５によって覆われている。

連結領域１０は、２つのストリンガー９，１１の領域に存し、且つ、連結領域長さＶを有している。前記連結領域長さＶは、２つの連結区画Ｖ１及びＶ２に分割される。前記連結領域Ｖにおいて、前記リブ１，２の内側ベルト１４の形状は、内側ベルト領域１５において直線状に延びるように形成される。

詳細は後述するが、連結面６，７（図３参照）を有する連結部材５は、前記連結区画Ｖ１，Ｖ２において、リベット等の締結部材８を介して前記リブ１，２に締結されており、前記２つのリブ１，２の間の連結構造を形成している。連結部材５は、直線状の内側ベルト領域１５に対応して直線状に延びるように構成された下側エッジを有している。

内側ベルト１４の内径Ｒ１，Ｒ２の形状は、移行半径ＲＵを介して直線状の内側ベルト領域１５内に入っている。前記移行半径ＲＵによってリブ１，２及び連結部材５に応力集中が生じることが防止される。移行半径ＲＵは約１０００ｍｍ以上の値から選択される。これは、出願人によって実施された試験によって決定された数値である。

連結されるべき湾曲リブ１，２の端部の連結区画Ｖ１，Ｖ２における直線状の内側ベルト領域１５の例示形状について、図１における本発明に係る連結装置の部分図を連結部材５を除いた状態で示す図２及びいわゆるリブ高さジオメトリの設計を参照しつつ説明する。

連結領域１０におけるリブ高さジオメトリが、２つのストリンガー９，１１の間の中央（ハーフストリンガー距離ＳＡ）において内側ベルト領域１５に対して直角で高さ寸法Ｈに設置される。この目的の為に、ハーフストリンガー距離1/2ＳＡの外板１２との交差点点Iに垂線Ｎが立設され、この交差点Iで内側４へ向かう高さ寸法Ｈが除去される。第１の交差点Ｉから距離Ｈの垂線Ｎの交差IIにおいて、直線Ｇが前記垂線に対して直角に構成される。この直線Ｇが連結領域１０における内側形状領域１５の直線状の形状の基礎を形成する。同時に、直線Ｇは交差点IIで連結半径ＲＶに対する接線となる。

高さ寸法Ｈは、外側ベルトの高さ寸法ＨＡと高さ寸法ＨＢとによって構成される。
Ｈ＝ＨＡ＋ＨＢ

高さ寸法ＨＢは、リブ高さＨ１，２と高さ偏差ＨＤとの合計である。
ＨＢ＝Ｈ１，２＋ＨＤ

高さ偏差ＨＤに関し、数値は航空機又は宇宙船において使用される全ての内径リブ半径に対して同じ寸法が選択される。これによれば、内径に拘わらず、全てのリブ連結装置に同じジオメトリを使うことができ、その結果、全ての連結部材５が同じジオメトリを有し得る。

高さ偏差ＨＤの値は試験によって決定され得る。例えば、出願人は、１２０，１６０及び１９０のリブ高さＨ１，Ｈ２を有する航空機においては高さ偏差ＨＤを８ｍｍと決定している。

高さ偏差ＨＤは、連結半径ＲＶが内径Ｒ１，Ｒ２よりも小径とされる際のその差異の値でもある。

図３ａは連結部材５の例示形態を側面視状態で示しており、図３ｂは図３ａにおけるＡ−Ａ線に沿った連結部材５の断面を示している。

図３ａにおける側面図においては前記連結部材５は単純な矩形状に図示されている。例えば図１及び２に示されるように、横側面は異なる形状を有し得る。

この例示形態に係る連結部材５は、図３ｂに示されるように、リブ１，２の連結区画Ｖ１，Ｖ２に対応したＬ型断面形状を有するように形成されている。連結部材５の連結領域６は、Ｌ型断面形状における長尺脚部を形成しており、高さ寸法ＨＢを有している。この連結面６は、高さＨ１，Ｈ２でのリブに対する連結構造として作用する。第２連結面７が連結部材５のＬ型断面形状における短い脚部を形成し、リブ１，２の連結区画Ｖ１，Ｖ２の直線状のベルト領域１５に対応して長手方向に沿って直線状に形成されている。これは、連結面７の長手軸が連結面６の長手軸に対して平行に延び、両連結面６，７が互いに対して直角であることを意味している。

連結部材５のこの形状によれば、例えば押出形状体から所定長さへの切断を容易に行うことができる。横側面を成形する為の追加の機械加工は、フライス切断等によって行うことができる。しかしながら、連結面７の長手軸に対して平行ではなく傾斜するように構成された上部長手方向エッジの機械加工は、図４に示される形状を製造するように行われる。この場合、連結部材５の初期形状は単純な矩形断面を有し得る。

図４は、２つの湾曲リブ１，２を連結する為の本発明に係る装置の第２実施の形態の部分図を示している。この場合においては、両リブ１，２の内径Ｒ１，Ｒ２は異なる大きさとされており、内径Ｒ２がＲ１より小径とされている。

この場合において、連結区画Ｖ１，Ｖ２のそれぞれの直線状に延びる内径ベルト領域１５は、内径Ｒ１，Ｒ２の弧状区画のうちの大きい方の弧状区画の接線の領域とされている。直線状に延びる内径ベルト領域１５を設計し且つリブ高さジオメトリを生成する為に、図２に示されるように、垂線Ｎが外板１２上の交差点Ｉに立設される。さらに、内径Ｒ１，Ｒ２のうち大きい方の内径（ここではＲ１）を有する弧状区画上に接線が設置され、図４に示す連結装置においては、前記接線は、垂線Ｎに交差点IIIで交差し且つ小さい方の内径Ｒ２の弧状区画にも交差する。２つの交差点I及びIII間の垂線Ｎ上での距離は、高さ寸法Ｈ（図２参照）と同じ成分を有する寸法であるが、その数値は高さ偏差とは異なり得る。２つの交差点I及びIII間の垂線Ｎ上での距離の数値が試験によって決定され、対応する高さ偏差が決まると、接線の方向、即ち、直線状内側形状領域１５の方向が確定される。しかしながら、この接線は、交差点IIIで垂線Ｎに直角ではなく、所定の角度αで交差する。

前記接線が小径側の内径Ｒ２の弧状区画に交差する交差点IVは、移行半径ＲＶで丸められる。この場合において、前記接線が連結区画Ｖ１，Ｖ２の直線状に延びる内側ベルト領域１５を形成する。前記接線が両弧状区画の接線となるように前記接線を選択することも可能である。

本発明は前述した実施の形態に限定されるものではない。

例えば、連結部材５は連結領域１０の両側に連結され得る。

連結部材５は曲げプレート部品の形態をとり得ることができ、第２実施の形態においては特に有効である。さらに、曲げプレート部品は、その直線性の為に、特に有利に容易に製造され得る。

１ 第１リブ
２ 第２リブ
３ 外側
４ 内側
５ 連結部材
６ 第１連結領域
７ 第２連結領域
８ 第１締結部材
９ 第１ストリンガー
１０ 連結領域
１１ 第２ストリンガー
１２ 外板
１３ 外側ベルト
１４ 内側ベルト
１５ 内側ベルト領域
Ｉ，ＩＩ 交差点
Ｇ 直線
Ｈ，ＨＡ，ＨＢ 高さ寸法
ＨＤ 高さ偏差
Ｈ，Ｈ２，Ｈ２’リブ高さ
Ｎ 垂線
Ｒ１，Ｒ２ 内径
ＲＵ 移行内径
ＲＶ 連結内径
ＳＡ ストリンガー間の距離
Ｖ 連結領域長さ
Ｖ１，Ｖ２ 連結区画
α 角度

Claims (8)

1. 連結部材（５）と航空機又は宇宙船における２つの湾曲リブ（１，２）とを有し、前記連結部材（５）が所定の連結区画（６，７）を介して前記２つのリブ（１，２）の連結区画（Ｖ１，Ｖ２）に連結可能とされた連結構造であって、
   前記連結部材（５）の少なくとも前記所定連結区画（６，７）は直線状に形成され、
   前記２つのリブ（１，２）の少なくともそれぞれの連結区画（Ｖ１，Ｖ２）は、前記連結部材（５）の前記所定連結区画（６，７）のそれぞれが直線状の連結を行えるように直線状に延びる内側ベルト領域（１５）を有していることを特徴とする連結構造。
2. 前記連結区画（Ｖ１，Ｖ２）の直線状に延びる内側ベルト領域（１５）の各々が内側ベルト（１４）の内径（Ｒ１，Ｒ２）の形状へ移行する部分は、移行半径（ＲＵ）を有していることを特徴とする請求項１に記載の連結構造。
3. 連結されるべき湾曲リブ（１，２）が異なる大きさの内径の内側ベルト（１４）を有する場合には、前記連結区画（Ｖ１，Ｖ２）における前記直線状に延びる内側ベルト領域（１５）は、前記内側ベルト（１４）における異なる内径（Ｒ１，Ｒ２）の弧状区画のうちの大きい内径の弧状区画の接線の区画を形成し、
   前記接線は、前記連結区画（Ｖ１，Ｖ２）の略中央において前記航空機又は前記宇宙船の外板（１２）に対して直交して延びる垂線（Ｎ）に対して角度（α）の方向に延びていることを特徴とする請求項２に記載の連結構造。
4. 連結されるべき湾曲リブ（１，２）が同じ大きさの内径の内側ベルト（１４）を有する場合には、前記連結区画（Ｖ１，Ｖ２）における前記直線状に延びる内側ベルト領域（１５）は、前記内径（Ｒ１，Ｒ２）の値よりも所定値（ＨＤ）だけ小さい連結半径（ＲＶ）の弧状区画の接線の区画を形成し、
   前記接線は、前記連結区画（Ｖ１，Ｖ２）の中央において前記航空機又は前記宇宙船の外板（１２）に対して直交する垂線（Ｎ）に対して直角に延びていることを特徴とする請求項２に記載の連結構造。
5. 前記所定値（ＨＤ）は、前記航空機又は前記宇宙船に存する連結湾曲リブ（１，２）の全ての連結構造において同じ大きさであることを特徴とする請求項４に記載の連結構造。
6. 前記連結部材（５）の所定の直線状連結区画（６，７）は、互いに対して実質的に直交する方向に延びる複数の面又は互いに対して所定角度に延びる複数の面を有していることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の連結構造。
7. 前記連結部材（５）は、所定長さに切断された及び／又は機械加工された押出成形体の部材によって形成されていることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の連結構造。
8. 前記連結部材（５）は、圧延部品として形成されていることを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の連結構造。

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