JP2011500452A - 構造、特に航空機又は宇宙船の胴体構造 - Google Patents

Abstract

本発明は、断面開口部（３；３’）を有する環状スキンセグメント（２；２’）と、前記断面開口部（３；３’）を圧力が漏れないように閉じるための圧力キャップ（４；４’）と、いずれの場合も、前記圧力キャップ（４；４’）と前記環状スキンセグメント（２；２’）を接続し、前記圧力キャップ（４；４’）に作用する荷重を引張荷重として吸収する複数のテンションストラット（７、８、９；７’、８’、９’）とからなる航空機の胴体構造（１；１’）を提供する。これは、有利ことに、前記テンションストラット（７、８、９；７’、８’、９’）は、実質的には曲げモーメントを吸収する必要がないことを意味する。結果として、前記テンションストラットは比較的小さい断面で製造することができ、これは軽量化を含意する。さらに、このようなテンションストラット（７、８、９；７’、８’、９’）は、簡単な方法で製造及び装着ができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、構造に関し、特に航空機又は宇宙船の胴体構造に関する。

本発明、及び本発明の基となる問題はどんな構造にも当てはまるが、航空機の胴体構造に関してこれらを詳細に説明する。

飛行段階において、航空機のキャビンは大気圧よりも高い内圧にさらされる。この理由から、キャビンは、圧力が漏れないように構成されなければならない。したがって、航空機の胴体構造には、その尾部領域に圧力隔壁が設けられている。圧力隔壁を備えたこのような胴体構造は、例えば、ＥＰ０８４７９１６Ｂ１、ＤＥ３９２３８７１Ｃ２又はＥＰ０２１７１１７Ｂ１から知られている。

しかしながら、周知の胴体構造は、組立てに関する、若しくは重量に関する航空機セクターのより厳しい要求を満たしていないことがわかっている。

したがって、特に組立てがより容易で且つ／又は結果として軽量化が図れる、改良された構造の提供が本発明の目的である。

したがって、構造、特に航空機又は宇宙船の胴体構造を提供する。当該構造は、圧力キャップにより、圧力が漏れないような方法で閉じられる開口部を備えたスキン部を有する。さらに、当該構造は、それぞれ前記圧力キャップと前記スキン部を接続し、圧力キャップに作用する荷重を、引張荷重として吸収する複数のテンションストラットを提供する。

本発明の基礎となる目的は、キャビンの圧力と大気圧との圧力差から生じ、圧力キャップに作用する圧力荷重を、引張荷重の形態でスキン部に導入することである。前記テンションストラットは、単に引張応力にさらされるのであり、例えば、曲げ応力にはさられないため、比較的小さい断面で構成することが可能であり、したがって軽量に構成することが可能である。さらに、このようなテンションストラットは、非常に容易に製造することができ、また、前記圧力キャップ又はスキン部との組立てにおいて容易に接続することができる。

本発明の有利な実施形態及び改良形態は、下位クレームに記載される。

本発明の構造の好ましい発展形態によれば、前記スキン部及び前記圧力キャップに、圧力が漏れないような方法で接続されるフォーマが設けられる。前記フォーマは、前記スキン部が前記テンションストラットと連結する領域において、前記スキン部を強化することが好ましい。尚、前記フォーマは、前記スキン部に対して概ね垂直に作用する引張荷重要素を、前記テンションストラットから吸収する。当該構造の耐圧強度は、圧力キャップ、フォーマ、スキン部を圧力が漏れないように接続することにより生じる。前記耐圧強度に起因する荷重は、その殆どが、前記テンションストラットにより、前記圧力キャップから前記スキン部に伝達されることが好ましい。前記圧力キャップ、フォーマ、スキン間の接続領域は、前記圧力キャップに対して小さい表面であり、わずかな圧力荷重を吸収するだけでよいことが好ましいため、簡単な構造とすることができる。したがって、圧力キャップ、スキン部、フォーマ間の接続部に、又はフォーマ自体に、非常に安定した複雑な部分を設ける必要がない。

本発明の構造の好ましい発展形態によれば、前記フォーマと前記圧力キャップとの間に配置され、これらを圧力が漏れないような方法で接続するシールが設けられる。前記圧力キャップのような大きい構成要素は、製造中、公差のばらつきが比較的大きいものとなる傾向がある。一方、前記シールのような比較的小さい構成要素は、製造中、公差のばらつきが比較的小さいものだけとなる傾向がある。したがって、まず前記圧力キャップを製造し、その間に公差のばらつきを考慮し、その後前記シールをぴったりと嵌るような方法で製造して、当該シールにより前記フォーマと前記圧力キャップとの間で公差を補正できるようにする。

本発明の構造のさらに好ましい発展形態によれば、前記フォーマは、前記スキン部に取り付けられる外側ベルトを有する。この取り付けは、例えば、接着剤及び／又はリベットにより行うことができる。前記フォーマは、前記外側ベルトから概ね垂直に、前記スキン部又は胴体バレルの中心軸に向かって径方向に延びるウェブを有するとよい。

本発明の構造のさらに好ましい発展形態によれば、前記フォーマは、前記シールが取り付けられる内側ベルト及び／又はウェブを有する。ウェブは上述のように構成されることが好ましく、相互に間隔をあけて、前記スキン部又は胴体バレルの中心軸周りの周方向に概ね平行に延びる前記内側ベルトと外側ベルトを接続する。例えば、前記フォーマはＣ形断面のフォーマとして構成するほうがよい。前記内側ベルト及び前記外側ベルトは、前記スキン部の縁に対して、及び／又は前記シールの縁又は前記圧力キャップの周縁に対して平行に並んでいることが好ましい。前記外側ベルト及び／又は内側ベルト、及び／又はウェブは、いずれの場合も、前記スキン部及び／又はシールが簡単に取り付けられる、幅広で且つ容易にアクセスできる面を形成することが好ましい。前記シールは、前記スキン部又は胴体バレルの中心軸周りの周方向に、前記内側ベルトに沿って及び／又は前記ウェブに沿って延びていることが好ましく、また、これらの一方又は両方に強固に接着されることが好ましい。

本発明の構造のさらに好ましい発展形態によれば、前記スキン部は環状のスキンセグメントとして構成され、前記開口部は前記環状スキンセグメントの断面開口部として構成され、前記フォーマは環状のフォーマとして構成される。当該構造が航空機又は宇宙船の胴体構造の一部である場合、この発展形態が特に有利である。前記環状フォーマは、前記環状スキンセグメントが、前記テンションストラットに接続されている位置において圧迫されるのを防止するとよい。尚、前記環状フォーマは、前記テンションストラットから又は前記スキンセグメントから、実質的には径方向力のみを吸収する。ここで使用されている「環状スキンセグメント」という語は、胴体バレルを意味するのが好ましいと理解される。

本発明の構造のさらに好ましい発展形態によれば、前記スキン部上で前記フォーマを支持する、少なくとも１つの支持要素が設けられる。前記圧力キャップ又は前記シールは、特に前記内側ベルトの内側で、当該内側ベルトに又は前記ウェブに取り付けられている場合に、圧力差から生じうる曲げモーメントを縦軸周りの前記フォーマに導入する。これらの曲げモーメントは、前記少なくとも１つの支持要素により簡単に和らげることができ、もしそうでなければ、前記フォーマは曲がり始めることもあり得る。

本発明の構造の好ましい発展形態によれば、前記テンションストラットは、いずれの場合も、前記圧力キャップと前記スキン部を直接接続する。「直接」という語は、各テンションストラットは少なくとも２つの取付領域を有し、一方は前記スキン部に支持されてこれに取り付けられ、もう一方は前記圧力キャップに支持されてこれに取り付けられることを意味すると理解される。この取付けは、リベット及び／又は接着剤により行われることが好ましい。尚、間接的な接続に比べて、構成要素の数を減らすことができるとよい。しかしながら、このような間接的な接続も等しく可能であり、以下に示すような別の利点をもたらす。

本発明の構造のさらに好ましい発展形態において、前記テンションストラットは、それぞれ、前記フォーマと前記スキン部との間に延び、少なくともスキン部に取り付けられるスキン側部分を有する。尚、各テンションストラットの前記スキン側部分は、前記スキン部に対して概ね平行に並んでいる。これにより、引張力が前記スキン部へ概ね平行に導入される。前記スキン部は、ちょうどこの方向に、即ちこの平面において、非常に高い強度又は剛性を有するので、薄く構成することができ、この結果、軽量化が可能である。

各テンションストラットは、スキン部のみに接続されるのではなく、フォーマにも、特に前記外側ベルトにも接続されることが好ましい。前記各テンションストラットのスキン側部分、前記フォーマ及び前記スキンは、同じ取付手段によって、特にリベットによって接続されることが好ましい。これは、構成要素をさらに減らせることを含意している。

本発明の構造のさらに好ましい発展形態によれば、前記テンションストラットは、それぞれ、前記スキン側部分に対して斜めであり、前記圧力キャップに向かって延びる部分を有する。前記テンションストラットのスキン側部分と斜め部分との間の角度は、例えば、１００度から１７０度であり、１２０度から１５０度であることが好ましい。前記圧力キャップは、当該圧力キャップとスキン部との間にさらに前記フォーマ及び前記シールを配置するために、圧力が漏れない方法で閉じられる前記スキン部の開口部よりも小さい構造とすることが好ましい。この結果として、前記圧力キャップに取り付けられる、各テンションストラットの圧力キャップ側部分は、前記スキン部に対してある角度で延びるように構成されなければならない。この時引張荷重を前記スキン部に平行に導入できるように、前記テンションストラットは、前記スキン側部分に比べて斜めになっている部分を有するとよい。このように、空間及び力の流れの両方の点で最適化された構造を実現することが可能である。

本発明の構造のさらに好ましい発展形態によれば、前記テンションストラットは、それぞれ、前記斜め部分に隣接し、低圧側で前記圧力キャップに取り付けられる圧力キャップ側部分を有する。「低圧側」という表現は、圧力キャップの両側に作用する２つの圧力の内の低い方の圧力が作用する側を意味すると理解される。航空機において、前記低圧側は、飛行段階において大気圧が支配する側に相当する。これにより、各ストラットの前記スキン側部分に関連して、前記斜め部分に隣接する、各テンションストラットの圧力キャップ側部分を圧力キャップの裏面に係合させる。

本発明の構造のさらに好ましい発展形態によれば、前記テンションストラットは、概ねスプーン形状であり、当該スプーン形状の広幅部分が前記テンションストラットの圧力キャップ側部分を形成する。前記テンションストラットは、前記スプーン形状の広幅部分の領域で、前記圧力キャップにリベット接続されることが好ましい。リベット接続のためにテンションストラットに穴が形成されると、テンションストラットの材料弱体化が生じるが、この発展形態により相殺することができる。

本発明の構造のさらに好ましい発展形態によれば、前記フォーマの外側ベルトは、前記テンションストラットを、前記スキン側部分と前記斜め部分との間の変わり目領域で支持する丸みを備えて構成される。これにより、前記テンションストラットの変わり目領域における引張集中が減少する。

本発明の構造のさらに好ましい発展形態によれば、複数の取付具がそれぞれ、前記スキン部及び／又は前記フォーマに、及び前記圧力キャップに取り付けられており、この場合、各テンションストラットは、いずれの場合も、前記スキン側及び／又はフォーマ側取付具の１つと、いずれの場合も、前記圧力キャップ側取付具の１つとを接続する。各テンションストラットは、一端近くで前記圧力キャップ側取付具に、他端近くで前記スキン側及び／又は前記フォーマ側取付具に、積極的及び／又は非積極的な方法で、特に取り外し可能な方法で接続できることが好ましい。これにより、材料結合による接続に比べて簡単に、前記テンションストラットを前記圧力キャップに、又はスキン部及び／又はフォーマに装着できる。特にメンテナンスのために、簡単に分解することもできる。

本発明の構造のさらに好ましい発展形態によれば、前記テンションストラットは、一端近くで前記スキン側及び／又は前記フォーマ側取付具に、他端近くで前記圧力キャップ側取付具に、関節式に、特にアイボルト接続により連結される。これは、前記圧力キャップと前記フォーマ又は前記スキン部との間の相対的な可動を保証し、このようにして前記圧力キャップと前記フォーマ又は前記スキン部との間に引張が生じるのを避けることができる。さらに、これは、テンションストラットの均一な荷重を促進する。また、これにより、前記テンションストラットをそれぞれの取付具に、より容易に装着ことができる。アイボルト接続を用いる代わりに、例えば、ボール・ソケット接続等を考慮することもできる。

前記テンションストラットは、曲がらないような構造とすることが好ましい。この場合、テンションストラットに曲がりモーメントが導入されず、同時に曲がらないテンションストラットにより、前記圧力キャップが前記フォーマ又は前記スキン部に対して適所に保持されるため、前記テンションストラットが、前記スキン側及び／又は前記フォーマ側取付具、又は前記圧力キャップ側取付具に関節式に接続される場合に特に有利である。

本発明の構造のさらに好ましい発展形態によれば、前記テンションストラットは長さ調節が可能である。したがって、前記テンションストラットは、構造の組み立て中に公差のばらつきを補正するのに用いることもできる。

本発明の構造のさらに好ましい発展形態によれば、前記シールは、弾性を有するように構成され、特にゴムで形成される。これにより、前記シールによって、前記圧力キャップと前記フォーマ及び／又は前記スキン部間での公差補正ができるようになる。

本発明の構造のさらに好ましい発展形態によれば、前記シールは、高圧側及び低圧側を有し、前記高圧側に少なくとも１つの開口部が設けられ、前記フォーマ及び／又は前記スキン部と前記圧力キャップとの間に配置されて円をなすゴムチューブとして構成され、このゴムチューブは、より圧力が漏れないような密閉のために、圧力差によって、前記フォーマ及び／又は前記スキン部と前記圧力キャップとに、より強く押し付けられる。「高圧側」という語は、前記シールの両側に作用する２つの圧力のうち高い方が作用する側を意味すると理解される。「低圧側」という語は、前記シールの両側に作用する２つの圧力のうち低い方が作用する側を意味すると理解される。特に、「低圧側」という語は、外気圧が作用する側を意味すると理解され、「高圧側」という語は、キャビン内の圧力が作用する側を意味すると理解される。

前記ストラットは、横長であることが好ましく、また、円形又は環状の断面を有することが好ましい。さらに、前記テンションストラットは、長さ調節が可能である。前記テンションストラットは、それぞれ、第１ねじ部を備えた第１ストラット部と、第２ねじ部を備えた第２ストラット部を有し、前記２つのねじ部を互いにねじ込んだり緩めたりすることにより、各テンションストラットの長さを調節することができる。

前記圧力キャップは、複合的に湾曲したシェルとして、特に球状部として構成されることが好ましい。これにより、この内部での非常に有利な引張力の分配が生じる。

前記圧力キャップは、寸法において安定した構成要素として、即ち、キャビンの圧力が、航空機又は宇宙船の作動中において、外気圧と同圧又はこれよりも若干低い場合でもその形状を保持するように構成されることが好ましい。後者のケースは、例えば、損傷の結果として、補助エンジン（ＡＰＵ）が圧縮空気を尾部の先端に吹き込むことにより、これが圧力キャップに吹きかかる場合に起こりうる。

前記圧力キャップは、炭素繊維プラスチック材料（ＣＦＲＰ）からなることが好ましい。これは、構造の軽量化の観点から有利である。

前記テンションストラットは、非常に大きな荷重を吸収しなければならないので、チタン、スチール又はＣＦＲＰからなることが好ましい。さらに、前記テンションストラットは、実質的に曲げモーメントを吸収できないように、柔軟に構成することができる。

前記シールは、重量の点で利点をもたらすので、ＣＦＲＰ又はアルミニウム又はアルミニウム合金から形成されることが好ましい。

以下に、添付図面を参照しながら、実施形態に基づき本発明を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態による構造の斜視図である。 図２は、図１の線Ａ−Ａに沿った断面図である。 図３は、図１の斜視図Ｂである。 図４は、本発明のさらなる実施形態による構造の斜視図である。 図５は、図４の図Ｃである。

図中では、別途指示しない限り、同一の参照番号は、同一の又は機能的に同等の構成要素を示す。

以下、本発明の実施形態について、図１〜図３を参照しながら詳細に説明する。

構造１は、航空機の胴体構造として構成される。

この場合には、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸を有する座標系が用いられ、（正の）ｘ方向は、航空機の縦方向、航空機の機首から機尾までを示し、（正の）ｙ方向は、航空機の横方向、航空機の正面視右から左を示し、（正の）ｚ方向は、航空機の垂直方向を示す。

胴体構造１は、環状スキンセグメントとして構成されるスキン部２からなる。前記環状スキンセグメント２は、いわゆる、航空機の胴体バレルの外殻を形成しており、ＣＦＲＰ及び／又はＧＬＡＲＥ（登録商標）及び／又はアルミ合金から形成されることが好ましい。

前記環状スキンセグメント２は、ｙ−ｚ平面で断面開口部として構成される開口部３を有する。前記断面開口部３は、圧力キャップ４により、圧力が漏れないような方法で閉じられる。前記圧力キャップ４は、航空機胴体を、飛行段階中に圧力にさらされるキャビンエリア５と、圧力にさらされず、通常は外気圧が支配する尾部エリア６とに分割する。

前記圧力キャップ４は、前記環状スキンセグメント２の内側に、即ち、前記キャビンエリア５に面する側に、複数のテンションストラット（例えば、参照番号７、８、９で示す）で接続される。前記圧力キャップ４は、前記尾部エリア６方向（即ち、ｘ方向）に湾曲した球状セグメントの形状であることが好ましい。前記圧力キャップ４は、ＣＦＲＰから製造されることが好ましい。

前記テンションストラット７、８、９の構造及び機能について、以下にテンションストラット７の例を用いて説明する。

前記テンションストラット７は、断面の厚みに対する幅の比率が大きい、例えば、２０：１、ことを特徴とする矩形の断面を有するストリップ形状に構成されることが好ましい。これにより、前記ｙ軸周りにおける、テンションストラット７の比較的高い柔軟性が得られる。前記テンションストラット７は、その長手軸に沿った高い安定性のため、チタン又はスチールから形成されることが好ましい。

前記テンションストラット７は、圧力キャップ側部分１４を有し（図３も参照）、この圧力キャップ側部分１４により、前記圧力キャップ４の外側、即ち前記尾部エリア６に面する側で、この圧力キャップ４の環状周縁領域１３に、好ましくはリベット（例えば、参照番号１５で示す）及び／又は接着剤により接続される。尚、前記テンションストラット７は、図１からわかるように、平面視略スプーン形状である。テンションストラット７の圧力キャップ側の端部は、広幅領域１４で前記圧力キャップ４に取り付けられる。

前記テンションストラット７は、前記圧力キャップ側部分１４と反対側のスキン側部分１６で、リベット（例えば、参照番号１７で示す）及び／又は接着剤により前記スキンセグメント２に接続されることが好ましい。前記テンションストラット７のスキンセグメント側部分１６は、前記スキンセグメント２により、概ね平面的に、即ち平行に支持されている。

前記テンションストラット７のスキン側部分１６に隣接しているのは、当該テンションストラット７の前記部分１６に対して斜めになっており、前記スキン側部分１６と前記圧力キャップ側部分１４とをつなぐ部分２１である。前記スキンセグメント側部分１６と前記斜め部分２１との間の角度２２、図２参照、は、おおよそ９０度から１８０度であり、１１０度から１５０度であることが好ましい。

前記胴体構造１は、好ましくは略Ｃ形状の断面を有する環状フォーマとして構成され、前記環状スキンセグメント２の内側に沿って周方向に延びるフォーマ２３も備える。この環状フォーマ２３は、好ましくは前記リベット１７によって前記スキンセグメント２に取り付けられる外側ベルト２４を備えて構成される。この配置において、前記外側ベルト２４は、複数のポケット（例えば、参照番号２５を付す）を備えて構成され、前記テンションストラットのスキン側部分１６がこれを通って延びる。

前記外側ベルト２４に隣接するのは、前記環状スキンセグメント２に対して径方向及び周方向に、また、前記外側ベルト２４に対して角度をなすように延びるウェブ２５である。前記外側ベルト２４と前記ウェブ２５との間に形成されているのは、丸み２６を有する前記環状フォーマ２３であり、この丸み２６によって、前記テンションストラット７が、前記スキン側部分１６と前記斜め部分２１との間の変わり目領域２７で支持されている。前記丸み２６は、３ｍｍから１０ｍｍの範囲内であることが好ましい。内側ベルト３１が、同様に、前記環状フォーマ２３のウェブ２５に対して角度をなして隣接している。前記外側ベルト２４及び前記内側ベルト３１はともに、前記環状スキンセグメント２と概ね同心に構成される。

シール３２の一端が、好ましくはリベット（例えば、参照番号３３を付す）及び／又は接着剤により、前記内側ベルト３１に圧力が漏れない方法で取り付けられる。前記シール３２の他端は、好ましくはリベット（例えば、参照番号３５を付す）及び／又は接着剤により、前記圧力キャップ４の内側、即ち前記尾部エリア６に面する側で、前記圧力キャップ４の環状周縁領域３４に圧力が漏れない方法で取り付けられる。前記環状周縁領域３４は、前記テンションストラット７が取り付けられる前記周縁領域１３よりも、前記圧力キャップ４の中心点からさらに離れて配置される。前記シールは、ＣＦＲＰ及び／又はアルミ合金から形成されることが好ましい。

さらに、アングルとして構成される支持要素（例えば、参照番号３６を付す）が設けられる。アングル３６は、前記環状スキンセグメント２の縦軸（ｘ軸）に沿って、また、これに対して径方向に延びる。アングル３６は、その辺３７が前記環状フォーマ２３に、辺３８がストリンガ４１に接続、好ましくはリベット接続されている。前記ストリンガは、前記スキンセグメント２（ｘ軸）に沿って延びており、これにリベット接続及び／又は強固に接着されている。

この実質的な構造の説明に続けて、図１〜図３に係る構造が基づく作動態様について、以下に簡潔に説明する。

飛行段階中、キャビンエリア５内は、尾部エリア６内の外気圧よりも著しく高い内圧が支配している。断面開口部３の大部分は、圧力キャップ４で閉じられている。尚、強い圧力が前記圧力キャップ４に作用し、その結果として生じる圧力は前記圧力キャップ４に対してｘ方向に作用する。これにより、引張荷重が前記テンションストラット７、８、９に生じ、この引張荷重は、実質的にはテンションストラット７、８、９に沿って作用する。前記テンションストラット７、８、９は、その長手軸に沿って高荷重を受けることはできるが曲げモーメントは実質的には吸収できないように、即ち、ｙ軸周りに柔軟に構成される。丸み２６を有する環状フォーマ２３が構成されているので、変わり目領域２７への局所的な引張力の集中が避けられる。圧力キャップ側部分１４において前記テンションストラット７に導入された荷重は、概ね平行に環状スキンセグメント２に導入され、即ちｘ方向に作用し、前記テンションストラット７のスキン側部分１６における径方向の荷重は前記環状フォーマ２３に吸収され、このようにして前記環状スキンセグメント２の径方向の圧迫が防止される。前記圧力キャップ４と前記環状フォーマ２３との間の領域４２は、当該圧力キャップ４と比べて小さいシール３２によって密閉される。尚、前記シール３２は、これを圧迫する内圧から生じる比較的小さい圧力を吸収するだけでよく、前記圧力キャップ４に作用する大きい圧力を吸収する必要はない。したがって、前記シール３２は比較的薄肉且つ簡単な構造とすることができる。さらに、前記シール３２は、まさに本発明により前記圧力キャップ４と比べて小さく簡単な構造とすることができ、前記圧力キャップ４又は前記環状フォーマ２３の公差のばらつきに容易に対応できるため、前記圧力キャップ４と前記環状フォーマ２３との間で簡単に公差補正をすることができる。

図４は、本発明のさらなる実施形態による構造１’の斜視図である。図５は、図４の拡大図Ｃである。

図１〜図３に係る実施形態と図４及び図５に係る実施形態を区別するために、後者の実施形態の参照番号は、「’」によって識別する。例えば、１と１’のように、図１〜図３に係る実施形態と図４及び図５に係る実施形態との間の、数字部分は同じ参照番号は、同一の構成要素、又は少なくとも機能的には同等の構成要素を示す。

以下、図４及び図５に係る実施形態特有の、この実施形態を図１〜図３に係る実施形態と異ならせる特徴についてのみ詳細に説明する。

各テンションストラット７’〜９’は、テンションストラット７’を基にした例を通じて以下に説明する構造を備える。

前記テンションストラット７’は、一端に留め穴５１ａ’を備えたフォーク状頭部５１’を持ち、他端にはおねじ５２’が設けられている第１ストラット部５０’、図５参照、を有する。前記テンションストラット７’は、さらに、一端に留め穴５４ａ’を備えたフォーク状頭部５４’を持ち、他端にはスリーブ５５’を持つ第２ストラット部５３’を有する。前記スリーブ５５’は、前記第１ストラット部５０’と第２ストラット部５３’との間の積極接続のために前記第１ストラット部５０’のおねじ５２’をねじ込むことがきるめねじ５６’を備えている。

図１〜図３に係る実施形態と異なり、図４及び図５に係る実施形態では、第１取付具６０’、６１’、６２’が圧力キャップ４’の周縁領域１３内に、特に強固な接着及び／又はリベット接続によって取り付けられる。さらに、第２取付具６３’、６４’、６５’がスキン部２’及びウェブ２５’に、特に強固な接着及び／又はリベット接続によって取り付けられる。

前記第１取付具６０’、６１’、６２’は、それぞれ、周縁部１３’に取り付けられる、好ましくは概ね矩形の板部６６’（以下に取付具６０’の例を通じて詳細に説明）と、その辺６８’の１つが前記矩形板部６６’に取り付けられ、前記矩形板部６６’に対して概ね垂直に延びる、概ね三角形状の部分６７’とを有することが好ましく、この三角板部６７’は、前記辺６８’の向かい側に留め穴６９’（図５の留め穴５４ａ’に概ね一致する）を有する。前記取付具６０’は、前記留め穴５４ａ’及び６９ａ’を通したボルトにより、特に取り外し可能に前記テンションストラット７’に接続することができる。

前記第２取付具６３’、６４’及び６５’は、それぞれアングルとして構成されることが好ましく（以下に取付具６３’の例を通じて詳細に説明）、前記スキン部２’に取り付けられる第１側板７４’と、この第１側板７４’に対して実質的に直角に延び、前記フォーマ２３’のウェブ２５’に取り付けられる第２側板７５’を有する。概ね台形形状の板７６’は、いずれの場合も、直立した状態で前記第１及び第２側板７４’、７５’に取り付けられ、また、略中心に留め穴７７’（図５の留め穴５１’に概ね一致する）を有する。前記取付具６３’は、前記留め穴５１’及び７７’を通したボルトにより、特に取り外し可能に前記テンションストラット７’に接続することができる。

図１〜図３に係る実施形態とは異なり、図４及び図５に係る実施形態では、圧力キャップ４’は、概ね垂直方向（Ｚ又はＹ方向）から水平方向（Ｘ方向）に変わるように湾曲するように、周縁部３４’を備えて形成されることが好ましく、図５参照、この周縁領域３４’は、実質的にはＸ方向に延びる輪を形成し、好ましくは胴体バレル形状のスキン部２’の中心軸と一致する中心軸を有することが好ましい。

ゴムチューブとして構成されるシール８３’は、前記周縁部３４’のフォーマ側縁部８２’と前記フォーマ２３’との間に設けられることが好ましい。このシール８３’は、略蹄鉄形状であることが好ましく、その一側が前記ウェブ２５’に支持され、他側が前記縁部８２’を囲む。前記シール８３’は、第１部８４’で、特に強固な接着により前記ウェブ２５’に取り付けられることが好ましい。第２部８５’及び第３部８６’は、前記縁部８２’の周りに係合する。前記シール８３’は、キャビンエリア５’に面する側に、シール８３’の内部８８’と前記キャビンエリア５’を流体的に接続する複数の穴８７’（図５の例を通じて１つのみ示す）を有する。

図４及び図５に係る構造が基づく作動態様について、以下に簡潔に説明する。

第１取付具６０’、６１’及び６２’を、第１装着領域内で圧力キャップ４’に装着することができる。第２取付具６３’、６４’を、第２装着領域内でスキン部２’又はフォーマ２３’に装着することができる。

その後、前記圧力キャップ４’を、テンションストラット７’、８’、９’により前記スキン部２’又は前記フォーマ２３’に接続でき、この場合、複雑なリベット接続又は接着手順は必要ない。代わりに、ボルト（図示せず）を留め穴５４ａ’、６９’、５１ａ’及び７７’に通し、抜け落ちないようにしっかりと留めることにより簡単に接続することができる。前記ボルト（図示せず）によって、前記テンションストラット７の留め穴５１ａ’５４ａ’が、前記第１取付具６０’の留め穴６９’、７７’に、又は第２取付具６３’にヒンジのような方法で接続される。

例えば、前記圧力キャップ４’又は前記スキン部２’のような大きい構成要素の製造中に生じる公差の補正の為に、前記テンションストラット７’、８’、９により接続する前又は後に、おねじとめねじ５２’、５６’を互いにねじ込んだり緩めたりすることにより、前記テンションストラット７’、８’、９’の長さを短くしたり長くしたりできる。

前記テンションストラット７’、８’、９’による接続の前又は後に、前記シール８３’を前記圧力キャップ４’と前記フォーマ２３’との間に導入することができる。

前記シール８３’は、差圧の増加を実際に許容できるように、前記縁部８２’及びウェブ２５’に、例えば密閉するような方法で設けられる。航空機又は宇宙船の作動中に、外気圧より高いキャビン内の圧力が、前記シール８３’を、当該シール８３’の穴８７’により膨張させることで、前記シール８３’は、一側で前記ウェブ２５’に押し付けられ、他側で前記圧力キャップの縁部８２’に押し付けられ、これにより、よりよい密閉効果が達成される。

これまで、好ましい実施形態を基に本発明を説明してきたが、これに限定されず、多くの異なる方法で変更することが可能である。

本発明は、断面開口部を有する環状スキンセグメントと、前記断面開口部を圧力が漏れないように閉じるための圧力キャップと、いずれの場合も、前記圧力キャップと前記スキンセグメントを接続し、圧力キャップに作用する荷重を引張荷重として吸収する複数のテンションストラットからなる、航空機の胴体構造を提供する。これは、有利なことに、前記テンションストラットは、実質的には曲げモーメントを吸収する必要がないことを意味する。結果として、前記テンションストラットは比較的小さい断面で製造することができ、これは軽量化を含意する。さらに、このようなテンションストラットは、簡単な方法で製造及び装着を行うことができる。

１ 構造／胴体構造
２ スキン部／環状スキンセグメント
３ 開口部／断面開口部
４ 圧力キャップ
５ キャビンエリア
６ 尾部エリア
７ テンションストラット
８ テンションストラット
９ テンションストラット
１３ 周縁領域
１４ 圧力キャップ側部分
１５ リベット
１６ スキン側部分
１７ リベット
２１ 斜め部分
２２ 角度
２３ フォーマ／環状フォーマ
２４ 外側ベルト
２５ ウェブ
２６ 丸み
２７ 変わり目部
３１ 内側ベルト
３２ シール
３３ リベット
３４ 周縁領域
３５ リベット
３６ 支持要素／アングル
３７ 辺
３８ 辺
４１ ストリンガ
４２ 領域
５０’ ストラット部
５１’ フォーク状頭部
５１ａ’ 留め穴
５２’ おねじ
５３’ ストラット部
５４’ フォーク状頭部
５４ａ’ 留め穴
５５’ スリーブ
５６’ めねじ
６０’ 第１取付具
６１’ 第１取付具
６２’ 第１取付具
６３’ 第２取付具
６４’ 第２取付具
６５’ 第２取付具
６６’ 矩形板
６７’ 三角板
６８’ 辺
６９’ 留め穴
７４’ 側板
７５’ 側板
７６’ 台形板
７７’ 留め穴
８２’ 縁部
８３’ シール
８４’ 第１部
８５’ 第２部
８６’ 第３部
８７’ 穴
８８’ 内部

Claims (18)

1. 開口部（３；３’）を有するスキン部（２；２’）と、
   前記開口部（３；３’）を圧力が漏れないように閉じるための圧力キャップ（４；４’）と、
   いずれの場合も、前記圧力キャップ（４；４’）と前記スキン部（２；２’）を接続し、前記圧力キャップ（４；４’）に作用する荷重を引張荷重として吸収する複数のテンションストラット（７、８、９；７’、８’、９’）と、
   前記スキン部（２；２’）及び前記圧力キャップ（４；４’）に、圧力が漏れない方法で接続されるフォーマ（２３；２３’）と、
   前記フォーマ（２３；２３’）と前記圧力キャップ（４；４’）との間に配置され、これらを圧力が漏れない方法で接続するシール（３２；３２’）とからなる構造（１；１’）、特に航空機又は宇宙船の胴体構造。
2. 前記フォーマ（２３；２３’）は、前記スキン部（２；２’）に取り付けられる外側ベルト（２４；２４’）を有することを特徴とする請求項１記載の構造。
3. 前記フォーマ（２３；２３’）は、前記シール（３２；３２’）が取り付けられる内側ベルト（３１；３１’）及び／又はウェブ（２５；２５’）を有することを特徴とする請求項１又は２記載の構造。
4. 前記スキン部（２；２’）は、環状スキンセグメントとして構成され、前記開口部は、前記環状スキンセグメントの断面開口部（３；３’）として構成され、前記フォーマ（２３；２３’）は、環状フォーマとして構成されることを特徴とする請求項１乃至３記載のいずれかの構造。
5. 前記スキン部（２）上で前記フォーマ（２３）を支持する、少なくとも１つの支持要素（３６）が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４記載のいずれかの構造。
6. 前記テンションストラット（７、８、９）は、前記圧力キャップ（４）と前記スキン部（２）を直接接続することを特徴とする請求項１乃至５記載のいずれかの構造。
7. 前記テンションストラット（７、８、９）は、それぞれ、前記フォーマ（２３）と前記スキン部（２）との間に延び、前記スキン部（２）に、又は前記スキン部（２）及び前記フォーマ（２３）に取り付けられるスキン側部分（１６）を有することを特徴とする請求項６記載の構造。
8. 前記テンションストラット（７、８、９）は、それぞれ、前記スキン側部分（１６）に対して斜めであり、前記圧力キャップ（４）に向かって延びる部分（２１）を有することを特徴とする請求項７記載の構造。
9. 前記テンションストラット（７、８、９）は、それぞれ、前記斜め部分（２１）につながっており、前記圧力キャップ（４）の低圧側に取り付けられる圧力キャップ側部分（１４）を有することを特徴とする請求項８記載の構造。
10. 前記テンションストラット（７、８、９）は、それぞれ、概ねスプーン形状であり、前記スプーン形状の広幅部分が、各テンションストラット（７、８、９）の前記圧力キャップ側部分（１４）を形成することを特徴とする請求項９記載の構造。
11. 前記フォーマ（２３）の外側ベルト（２４）は、前記テンションストラット（７、８、９）を、前記スキン側部分（１６）と前記斜め部分（２１）との間の変わり目領域（２７）で支持する丸み（２６）を備えて構成されることを特徴とする請求項８乃至１０記載のいずれかの構造。
12. いずれの場合も、複数の取付金具（６３’、６４’、６５’）が前記スキン部（２’）及び／又は前記フォーマ（２３’）に、及び前記圧力キャップ（４’）に取り付けられ、各テンションストラット（７、８、９）は、いずれの場合も、前記スキン側及び／又は前記フォーマ側の取付金具（６３’、６４’、６５’）の１つと、いずれの場合も、前記圧力キャップ側の取付金具（６０’、６１’、６２’）の１つを接続することを特徴とする請求項１乃至４記載のいずれかの構造。
13. 前記テンションストラット（７、８、９）は、特にアイボルト接続（５４ａ’、６９’、５１ａ’、７７’）により、一端は前記スキン側及び／又は前記フォーマ側の取付金具（６３’、６４’、６５’）に、他端は前記圧力キャップ側の取付金具（６０’、６１’、６２’）に、関節式に連結されることを特徴とする請求項１２記載の構造。
14. 前記テンションストラット（７’、８’、９’）は、曲がらないように構成されることを特徴とする請求項１又は請求項１２又は１３記載の構造。
15. 前記テンションストラット（７’、８’、９’）は、長さ調節可能に構成されることを特徴とする請求項１又は請求項１２乃至１４記載のいずれかの構造。
16. 前記テンションストラット（７’、８’、９’）は、それぞれ、第１ねじ部（５２’）を備えた第１ストラット部（５０’）と、第２ねじ部（５６’）を備えた第２ストラット部（５３’）を有し、前記２つのねじ部（５２’、５６’）を互いにねじ込んだり緩めたりすることにより、各テンションストラット（７’、８’、９’）の長さを調節できることを特徴とする請求項１５記載の構造。
17. 前記シール（３２’）は、弾力を有するように、特にゴムから構成されることを特徴とする請求項１乃至１６記載のいずれかの構造。
18. 前記シール（３２’）は、高圧側と低圧側を有して円をなすゴムチューブとして構成され、前記ゴムチューブは、前記高圧側に少なくとも１つの開口部（８７’）が設けられており、前記フォーマ（２３’）及び／又は前記スキン部（２’）と前記圧力キャップ（４’）との間に配置され、より圧力が漏れないように閉じるために、圧力差によって、前記フォーマ（２３’）及び／又は前記スキン部（２’）に、及び前記圧力キャップ（４’）に、より強く押し付けられることを特徴とする請求項１７記載の構造。

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