MX2010001859A - Estructura de soporte para componentes estructurales de peso ligero. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a una estructura de soporte para componentes estructurales de peso ligero, que comprende tiras longitudinales (10; 110; 210) de un material sólido, en donde cada tira (10; 110; 210) está provista con muescas (14) desde uno de los lados longitudinales (12) de la misma, el ancho de dichas muescas es en cierta manera más grande que el grosor del material y dichas muescas corren en forma diagonal hacia adelante y en forma diagonal hacia atrás de una manera alternante en la dirección longitudinal de la tira (10; 110; 210), y en donde las tiras individuales (10; 110; 210) se insertan una en la otra por medio de las muescas (14), de manera que las direcciones longitudinales de las tiras (10; 110; 210) insertadas una en la otra se disponen en forma perpendicular entre sí; la invención también se refiere a un método para producir dicha estructura de soporte.

Description

ESTRUCTURA DE SOPORTE PARA COMPONENTES ESTRUCTURALES DE PESO LIGERO MEMORIA DESCRIPTIVA La presente invención se refiere a una estructura de soporte para elementos de construcción de peso ligero, que consiste en tiras alargadas de un material fuerte, así como a un método para la producción de dicha estructura de soporte. Los elementos de construcción de peso ligero, como por ejemplo los que se utilizan en la industria aeronáutica, en la industria de la construcción de vehículos o en conexión con la construcción de yates de carreras, normalmente consisten en dos placas de cubierta extremadamente delgadas que son incapaces de soportar cargas pesadas, que forman la superficie exterior de los elementos de construcción de peso ligero y una estructura de soporte que se ubica entre las mismas. Dicha estructura de soporte tiene que ser lo más ligera posible y al mismo tiempo lo más fuerte posible, y adicionalmente tiene que soportar a las placas de cubierta las cuales, por si mismas, no tienen ninguna capacidad de soportar carga en los mayores puntos posibles. Por lo tanto, dicha estructura de soporte normalmente tiene que producirse como un elemento espacial tridimensional. En lo que se refiere a las construcciones conocidas hasta el momento, estas resultan extremadamente costosas y por lo tanto dichos elementos de construcción de peso ligero son extremadamente costosos. Empezando desde esta técnica anterior, la tarea que será resuelta por la presente invención es proporcionar una estructura de soporte que sea extremadamente simple y que se pueda construir a partir de elementos de construcción simple, así como a un método para construir dicha estructura de soporte. De acuerdo con la invención, esta tarea se resuelve gracias a las características de la estructura de soporte que consisten en tiras alargadas de un material fuerte y en donde cada tira está provista con hendiduras que empiezan desde uno de sus bordes longitudinales, cuyo ancho es ligeramente mayor que el grosor del material y que alternativamente en la dirección longitudinal de la tira se extienden diagonalmente en la dirección hacia adelante y diagonalmente en la dirección hacia atrás, en donde las tiras individuales por medio de las hendiduras se ajustan una en la otra de manera que las direcciones longitudinales de las tiras ajustadas una en la otra se extienden en forma perpendicular entre sí. Por lo tanto, de acuerdo con la invención se produce una estructura de soporte espacial tridimensional a partir de simples tiras de lámina a las cuales únicamente se les tienen que hacer hendiduras correspondientes por medio de un procedimiento de troquelado. Gracias a la extensión diagonal de las hendiduras se asegura que las tiras de lámina de metal individuales se extiendan a un ángulo óptimo una de la otra para hacer posible tomar las cargas máximas para un peso de material definido. Para obtener un soporte óptimo de las placas delgadas de cubierta, es preferible que la profundidad de las hendiduras se elija de tal manera que los lados longitudinales de las tiras que se extienden perpendicularmente entre sí hagan contacto con una superficie. Es entonces la superficie del elemento de construcción de peso ligero que está formada por el contorno de las placas de cubierta. En combinación con un diseño correspondiente de las tiras de lámina de metal, con respecto a esto se puede producir incluso una superficie curva y además tubos o perfiles. Para una distribución óptima de las fuerzas, es especialmente preferible ubicar las hendiduras de tal manera que éstas en su prolongación, junto con el borde longitudinal desde el cual inician, formen aproximadamente un triángulo equilátero. De este modo, la estructura de soporte que se forma con dichas tiras de lámina de metal consiste entonces en pirámides óptimas o troncos de pirámide cuyas caras laterales son triángulos equiláteros. Para ahorrar más en peso, de preferencia se puede proporcionar en el centro del triángulo equilátero un corte o troquelado circular. Una optimización adicional de la distribución de fuerzas de preferencia se puede lograr mediante las características en las que varias hendiduras que forman triángulos equiláteros con otras hendiduras y con el borde longitudinal, se ubican a una distancia tal una de la otra que forman, junto con el borde longitudinal desde el cual se elevan, también, aproximadamente otro triángulo equilátero. Se puede lograr otro ahorro en el peso mediante la característica de que en el centro del triángulo equilátero adicional se proporciona un troquelado circular. Un método especialmente preferido para la producción de dicha estructura de soporte de acuerdo con la invención, consiste en la característica de que las tiras que se extienden en la dirección longitudinal primero se ubican en forma paralela entre sí, de manera que sus hendiduras se ubican a la misma altura y posteriormente las tiras que se extienden en la dirección transversal se insertan en las hendiduras de las tiras que se extienden en la dirección longitudinal. Con respecto a esto, es especialmente preferible ubicar las tiras que se extienden en la dirección longitudinal en alejamiento a distancias que corresponden a las distancias de las hendiduras en las tiras que se extienden en la dirección transversal. De este modo, es posible una producción continua de la estructura de soporte de acuerdo con la invención, debido al hecho de que las respectivas tiras pueden ser volteadas y dobladas fácilmente de manera que, durante su proceso de fabricación, se pueden asegurar una en la otra por medio de sus correspondientes hendiduras. Alternativamente a lo anterior, también existe la posibilidad de ubicar las tiras extendiéndose en la dirección longitudinal en un paquete, y después insertar las tiras extendiéndose en la dirección transversal seguido por el procedimiento en el que las tiras individuales, que se extienden en la dirección longitudinal, son desplazadas a lo largo de las tiras insertadas que se extienden en la dirección transversal, hasta las hendiduras correspondientes provistas en las tiras que se extienden en la dirección transversal. A continuación se describirá la presente invención en forma más detallada haciendo referencia a modalidades ejemplares que se muestran en los dibujos, en los dibujos mostrados: la figura 1 es una sección de la tira de lámina de metal para la estructura de soporte de acuerdo con la invención; la figura 2 es la estructura de soporte correspondientemente antes del montaje final en una vista despiezada; la figura 3 es la estructura de soporte acabada de acuerdo con la figura 2; la figura 4 es una modalidad adicional de una tira de lámina de metal de acuerdo con la invención para un elemento de construcción de peso ligero lenticularmente curvo; la figura 5 es un elemento de construcción de peso ligero correspondiente que tiene una superficie curva; la figura 6 es una estructura de soporte de acuerdo con la invención para un elemento de construcción de peso ligero tubular; la figura 7 es un método para la producción de una estructura de soporte de acuerdo con la invención, en donde las tiras que se extienden en la dirección longitudinal primero se ubican en un paquete y, la figura 8 es un método para la producción de una estructura de soporte de acuerdo con la invención, en la que las tiras que se extienden en la dirección longitudinal, después se ubican a distancias tales en las que corresponden a las distancias de las hendiduras en las tiras de lámina de metal que se extienden en la dirección transversal. La figura 1 muestra una tira de lámina de metal a partir de la cual se puede producir una estructura de soporte para un elemento de construcción de peso ligero plano. Está tira de lámina de metal 10 del dibujo, en su borde longitudinal superior 12 tiene hendiduras 14 cuyo ancho es ligeramente mayor que el grosor del material de la tira de lámina 10, y que alternativamente, en la dirección longitudinal de la tira 10, se extienden diagonalmente hacia adelante y diagonalmente hacia atrás. Al hacerlo, cada una forma junto con el borde longitudinal 12, un ángulo a de aproximadamente 60° en la dirección hacia adelante o en la dirección hacia atrás. Si se prolongan las hendiduras 14 hasta el borde longitudinal opuesto 16 de la tira 10, se forma una serie de triángulos equiláteros que tiene un ápice trunco que forma cada una con uno de los bordes longitudinales 12 o 16, respectivamente. En el centro de cada uno de estos triángulos equiláteros imaginarios se ubica un troquelado circular 20. Éste sirve como un ahorro en el peso.

La figura 2 muestra cómo a partir de una pluralidad de dichas tiras individuales 10, se crea una estructura de soporte paralelepípeda. Con este fin, las tiras individuales 10 con sus hendiduras 14 se insertan cada una en las correspondientes hendiduras 14 provistas en una tira adicional 10 que está ubicada en forma perpendicular a las mismas. La figura 3 muestra entonces el resultado final de estos procedimientos de montaje, en donde las tiras 10 se insertan en forma transversal entre sí debido a la respectiva posición angular de las hendiduras 14 formando una estructura de troncos de una pirámide ubicada a una pequeña distancia con respecto una de la otra, cuyas caras laterales se unen por medio de la tira continua 10 con las caras laterales de cada tronco adyacente respectivo de las pirámides. Esta estructura tiene una longitud óptima. La figura 4 muestra una tira de lámina de metal 110 de acuerdo con otra modalidad de la presente invención. Esta tira de lámina de metal 10 tiene también un borde longitudinal que se extiende en forma recta 12 que también está provisto con las hendiduras 14 inclinándose a un ángulo a de aproximadamente 60° en forma diagonal en la dirección longitudinal, y contra la dirección longitudinal. Sin embargo, el borde longitudinal 116 opuesto en el presente caso, no es recto, sino curvo o está diseñado para proporcionar a dicha estructura de soporte un elemento de construcción de peso ligero curvo, por ejemplo, para formar el ala de un aeroplano. También, aquí en las hendiduras 14 y extendiéndose más allá de las mismas, las tiras adicionales 190 se indican montadas en forma perpendicular a las tiras 110. En el presente caso éstas básicamente tienen que ser diseñadas de la misma manera que la tira 10 que se muestra en la figura 1 , sin embargo, como se puede ver fácilmente en el dibujo, el ancho de la misma tiene que ser diferente en adaptación a la curvatura del borde longitudinal 116 de la tira 110, para formar una superficie correctamente curva. Adicionalmente, en la presente figura 4, se puede ver cómo en el área central las hendiduras 14 prolongadas por las tiras con diferente ancho 10, están formando triángulos equiláteros con un ápice trunco. La figura 5 muestra la estructura de soporte 100 producida a partir de tiras curvas 110, así como con tiras rectas normales 10 de ancho diferente para un elemento de construcción de peso ligero correspondiente que tiene una superficie curva. Finalmente la figura 6 muestra una modalidad de la invención en una estructura de soporte para un elemento de construcción de peso ligero tubular, el cual, por ejemplo, puede servir el fuselaje de un aeroplano, o como el casco de yate de carreras. Con este fin, la tira 210 se extiende en el diseño de la arista. Sin embargo, también está tira tiene las hendiduras 14 de acuerdo con la invención, extendiéndose en la dirección longitudinal y contra la dirección longitudinal de la tira 210, las cuales también forman un ángulo a de 60° con el lado exterior de la tira 210. En está tira 210 también se pueden proporcionar troquelados correspondientes para ahorrar en peso. Para formar una estructura de soporte tubular correspondiente, las tiras curvas individuales 10 se conectan también con las tiras normales 10 de acuerdo con la invención y como se muestra en la figura 1. Por lo tanto, de acuerdo con la invención, se pueden fabricar estructuras de soporte de construcción de peso ligeros con formas complejas a partir de unos cuantos elementos básicos, es decir, las tiras 10; 110; 210 que se pueden producir fácilmente. Las tiras 10; 110; 210 de la presente se pueden producir a partir de cualquier material duro deliberado, sin embargo, de preferencia a partir de acero, aleaciones ligeras o plásticos. La conexión de las tiras individuales 10; 110; 210 entre sí y con las placas de cubierta se puede realizar mediante cualquier técnica de conexión conocida, como con pegamento, soldadura, soldeo, remaches, dobleces, afianzado. De acuerdo con la invención, el elemento de construcción de peso ligero acabado no solamente se puede construir de dos placas de cubierta y una estructura de soporte entre las mismas, sino que también se puede construir con varias capaz. Las tiras 10; 110; 210 se pueden producir de una manera ejemplarmente simple mediante un procedimiento de troquelado singular, a partir de bandas continuas del material respectivo. De acuerdo con la invención, estas tiras 10; 1 0; 210 simplemente se tienen que insertar en sección transversal una en la otra, de manera que se crea una estructura espacial que consiste en troncos de pirámides, que tiene una resistencia óptima como estructura de soporte combinada con el menor peso posible. El ancho preferido de las hendiduras 14 aumenta con el grosor del material y con el ángulo de inserción de las tiras 10; 110; 210, cada una correspondiendo al material utilizado y la relación de la superficie y los ángulos, podría ser necesario hacer más amplias las hendiduras o incluir radios los cuales posiblemente también se podrían llenar después con un material de relleno o con piezas de relleno con el propósito de puentear los mismos. Las tiras 10; 110; 210 que sirven para ahorrar peso, se pueden troquelar (ver el troquelado 20 en las modalidades ejemplares) perforar y/o configurar. La figura 7 muestra un método especialmente preferido para producir una estructura de soporte de acuerdo con la invención. Con relación a la misma, las tiras 10 que se extienden en la dirección longitudinal primero se ubican todas juntas en forma paralela entre sí de manera que las mismas hendiduras se ubiquen a la misma altura, y las tiras 10' se extienden después en la dirección transversal, se insertan en las hendiduras de las tiras 10 que se extienden en la dirección longitudinal. En el método que se muestra en la figura 7, las tiras 10 que se extienden en la dirección longitudinal primero se ubican en un paquete. Después las tiras 10' que se extienden en la dirección transversal son insertadas, y después las tiras individuales 10, que se extienden en la dirección longitudinal, son desplazadas a lo largo de las tiras insertadas 10, extendiéndose en la dirección transversal hasta las respectivas hendiduras 14' en las tiras 10', que se extienden en la dirección transversal. La figura 8 muestra un método ligeramente modificado para producción de una estructura de soporte de acuerdo con la invención, en donde las tiras 10 que se extienden en la dirección longitudinal se ubican en forma recta a las distancias que corresponden a las distancias de las hendiduras 14' en las tiras 10' que se extienden en la dirección transversal. Después las tiras 10' que se extienden en la dirección transversal son insertadas en las hendiduras 14 de las tiras 10 que se extienden en la dirección longitudinal. Si después las respectivas tiras correspondientes que se extienden en la dirección transversal y en la dirección longitudinal son volteada una en la otra, entonces inevitablemente, debido a la forma geométrica de las tiras correspondientes 10, 10', se forma la estricta de soporte de acuerdo con la invención. Esto es independiente de si se ha elegido la configuración de acuerdo con la figura 7 o de acuerdo don la figura 8. Obviamente la estructura de soporte de acuerdo con la invención se puede ensamblar a partir de las tiras descritas 10 mediante muchos otros métodos de producción.

Claims (9)

NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES

1.- Una estructura de soporte para elementos de construcción de peso ligero que consiste en tiras alargadas (10; 110; 210) de un material fuerte, en donde cada tira (10; 110; 210) está provista con hendiduras (14) que parten desde uno de sus bordes longitudinales (12) cuyo ancho es ligeramente mayor que el grosor del material y que alternativamente en la dirección longitudinal (10; 110; 210) se extienden diagonalmente hacia adelante y diagonalmente hacia atrás, y las tiras individuales (10; 110; 210) por medio de las hendiduras (14) se insertan una en la otra de tal manera que las direcciones longitudinales de las hendiduras (10; 110; 210) insertadas una en la otra se extienden en forma perpendicular una a la otra.

2.- La estructura de soporte de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la profundidad de las hendiduras (10; 10; 210) se elige de tal manera que los bordes longitudinales (12, 16) de las tiras (10; 110; 210) ubicadas en forma perpendicular una a la otra constituye una superficie.

3.- La estructura de soporte de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada además porque las hendiduras (14) se ubican de tal manera que las mismas, en la prolongación de las mismas junto con el borde longitudinal (12) a partir del cual empiezan, forman aproximadamente un triángulo equilátero.

4. - La estructura de soporte de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada además porque en el centro del triángulo equilátero se proporciona un troquelado (20).

5. - La estructura de soporte de conformidad con la reivindicación 3 ó 4, caracterizada además porque las diferentes hendiduras (14) que junto con otras hendiduras (14) y con el borde longitudinal (12), a partir del cual inician formando triángulos equiláteros, se ubican una con relación a la otra a una distancia tal que, también junto con el otro borde longitudinal (16) forman otro triángulo equilátero.

6. - La estructura de soporte de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada además porque en el centro del triángulo equilátero adicional se proporciona un troquelado (20).

7.- Un método para la producción de una estructura de soporte como la que se reclama en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde las tiras (10), que se extienden en la dirección longitudinal, primero se ubican todas juntas en forma paralela entré sí de tal manera que las hendiduras (14) se ubiquen en la misma línea y las tiras (10'), que se extienden en la dirección transversal, se inserten después en las hendiduras (14) de las tiras (10) que se extienden en la dirección longitudinal.

8.- El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque las tiras (10), que se extienden en la dirección longitudinal, se ubican inmediatamente en distancias que corresponden a las distancias que hay entre las hendiduras (14') de las tiras (10') que se extienden en la dirección transversal.

9.- El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque las tiras (10) que se extienden en la dirección longitudinal se ubican en un paquete, en donde las tiras (10), que se extienden en la dirección transversal, después son insertadas y entonces las tiras individuales (10), que se extienden en la dirección longitudinal, se desplazan a lo largo de las tiras insertadas (10), que se extienden en la dirección transversal, hasta las correspondientes hendiduras (14) en las tiras (10') que se extienden en la dirección transversal.