PT2185774E - Estrutura de suporte para componentes construtivos leves - Google Patents
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Description
ΡΕ2185774 1
DESCRIÇÃO "ESTRUTURA DE SUPORTE PARA COMPONENTES CONSTRUTIVOS LEVES" O presente invento diz respeito a uma estrutura de suporte para componentes construtivos leves que consistem em tiras alongadas de um material resistente, bem como a processos para a produção de uma tal estrutura de suporte.
Os elementos construtivos leves, tais como os utilizados, por exemplo, na aeronáutica ou na construção de iates de competição, são em geral compostos, cada um, por duas placas de cobertura muito finas, elas mesmas quase incapazes de suportar cargas, placas de cobertura essas que, em conjunto, constituem a superfície externa desse elemento construtivo, e por uma estrutura de suporte disposta entre elas. Esta estrutura de suporte deve ser o mais leve e ao mesmo tempo o mais resistente possível, além de servir de apoio no maior número de locais possível às placas de cobertura incapazes, afinal, de suportar elas próprias cargas. Em consequência, uma tal estrutura de suporte tem de ser produzida enquanto elemento tridimensional. Este requisito torna as construções conhecidas à data extraordinariamente complexas do ponto de vista técnico, pelo que tais elementos construtivos leves são extremamente dispendiosos . 2 ΡΕ2185774
Em US 5,157,892 A já foi dada a conhecer uma estrutura de suporte para elementos construtivos leves composta por tiras alongadas de um material resistente, em que um dos lados longitudinais de cada tira foi provido de entalhes cuja largura é ligeiramente superior à espessura do material e em que, por intermédio destes entalhes, as tiras individuais se encontram encaixadas umas nas outras de modo a que as direcções longitudinais de quaisquer duas tiras encaixadas uma na outra sejam sempre perpendiculares entre si.
Em GB 929 494 A foi dada a conhecer uma outra estrutura de suporte. Nesta instância da técnica anterior, as tiras são providas ao longo da sua direcção longitudinal de entalhes cuja inclinação é alternadamente aguda e grave no que respeita à mesma. No entanto, estes entalhes acolhem perfis em forma de 'V', e não tiras, constituindo linguetas de bloqueio destinadas aos mesmos.
Em DE 25 26 14 Al é dada a conhecer uma outra estrutura de suporte. Esta estrutura de suporte é contudo composta inteiramente por perfis em forma de 'V' unidos entre si por via de tais entalhes. É por conseguinte impossível um especialista da técnica servir-se deste documento como incentivo para utilizar tais entalhes numa estrutura de suporte composta por tiras alongadas.
Em DE 199 22 295 Cl é dada a conhecer uma estrutura de suporte semelhante à anterior. No entanto, esta es- 3 ΡΕ2185774 trutura consiste numa peça única, ou seja, não foi prevista a presença de quaisquer entalhes no sentido dado ao termo no presente invento.
Subjazia ao presente invento a tarefa de, partindo deste estádio de desenvolvimento da técnica, conceber uma estrutura de suporte que pudesse ser muito facilmente construída a partir de elementos construtivos simples, bem como indicar processos para a construção de uma tal estrutura de suporte.
De acordo com o invento, este objectivo foi alcançado na medida em que os entalhes se estendem ao longo da tira com inclinações ora agudas ora graves no que respeita à direcção longitudinal da mesma.
De acordo com o invento é então produzida uma estrutura de suporte tridimensional a partir de tiras de chapa obrigatoriamente providas das respectivas fendas, as quais são produzidos com recurso a um simples processo de punção. A disposição inclinada das fendas assegura que as tiras de chapa individuais formam entre si ângulos que optimizam a sua capacidade de suportarem a carga máxima de material com um determinado peso.
Para que possa ser alcançado um suporte óptimo das placas de cobertura delgadas é preferido que a profundidade dos entalhes seja de molde a que os lados maiores das tiras perpendiculares umas às outras contactem uma su- 4 ΡΕ2185774 perfície. Esta é então a superfície externa do elemento construtivo leve, a qual é reproduzida pelas placas de cobertura. Caso as tiras de chapa sejam configuradas nesse sentido, também podem ser produzidos não só superfícies curvas como inclusive tubos e perfis.
Para que seja óptima a distribuição de forças é particularmente preferido que os entalhes sejam dispostos de modo a que, juntamente com o lado maior da tira, o seu prolongamento forme aproximadamente um triângulo equilátero. Deste modo, a estrutura de suporte composta por estas tiras de chapa consiste em pirâmides integrais ou truncadas cujas faces laterais consistem em triângulos equiláteros.
No centro de cada triângulo equilátero pode ser puncionado um recorte circular de modo a permitir reduzir ainda mais o peso da estrutura.
De preferência, a distribuição de forças é alvo de uma nova optimização mediante o espaçamento dos diferentes entalhes — que, juntamente com outros entalhes e com o lado maior da tira do qual partem, formam triângulos equiláteros — de modo a que, em conjunto com o outro lado maior, formem também outros triângulos aproximadamente equiláteros.
No centro destes outros triângulos equiláteros podem igualmente ser puncionados recortes circulares a fim de reduzir ainda mais o peso da estrutura. 5 ΡΕ2185774
Um processo especialmente vantajoso para a produção de uma tal estrutura de suporte de acordo com o invento baseia-se, em primeiro lugar, na disposição em paralelo das tiras segundo a direcção longitudinal da mesma de modo a que os respectivos entalhes se situem à mesma altura e, em segundo lugar, no subsequente encaixe das tiras dispostas segundo a direcção transversal da estrutura nos entalhes das tiras dispostas longitudinalmente. É neste caso particularmente preferido que as tiras dispostas segundo a direcção longitudinal da estrutura estejam situadas a distâncias umas das outras que correspondam às distâncias entre os entalhes das tiras dispostas segundo a direcção transversal da estrutura. Torna-se deste modo possivel pôr em prática um processo continuo de produção das estruturas de suporte de acordo com o invento, uma vez que as respectivas tiras podem, no decurso deste processo de produção, ser facilmente torcidas ou curvadas a ponto de engatarem umas nas outras por intermédio dos respectivos entalhes.
Também se dispõe da possibilidade alternativa de agrupar num pacote as tiras dispostas segundo a direcção longitudinal da estrutura, de, subsequentemente, encaixar nelas as tiras dispostas segundo a direcção transversal da estrutura e de, finalmente, deslocar as tiras longitudinais individuais ao longo das tiras transversais nelas encaixadas até que as primeiras alcancem os entalhes de que as segundas são providas, onde serão encaixadas. 6 ΡΕ2185774
Em seguida descrever-se-á em mais pormenor presente invento, para o que se recorrerá aos exemplos de execução representados nos desenhos anexos. Nestes são mostrados :
Figura 1 um segmento de uma tira de chapa destinada a uma estrutura de suporte de acordo com o invento; Figura 2 numa vista explodida, a estrutura de suporte correspondente, antes de completamente finalizada; Figura 3 a estrutura de suporte representda na Figura 2, uma vez finalizada; Figura 4 uma outra forma de execução de uma tira de chapa de acordo com o invento destinada a um elemento construtivo leve dotado de uma curvatura lenticu-lar ; Figura 5 um elemento construtivo leve correspondente, cuja superfície externa é curva; Figura 6 uma estrutura de suporte de acordo com o invento destinada a um elemento construtivo leve tubular; Figura 7 um processo para a produção de uma estrutura de suporte de acordo com o invento em que as tiras dispostas segundo a direcção longitudinal são primeiramente agrupadas num pacote; e 7 ΡΕ2185774
Figura 8 um processo para a produção de uma estrutura de suporte de acordo com o invento em que as tiras dispostas segundo a direcção longitudinal da estrutura são de imediato colocadas a distâncias umas das outras que correspondem às distâncias entre os entalhes de que são providas as tiras dispostas segundo a direcção transversal da estrutura .
Na Figura 1 é mostrada uma tira de chapa a partir da qual pode ser produzida uma estrutura de suporte de acordo com o invento para um elemento construtivo leve. 0 que na figura é o lado maior superior 12 desta tira 10 de chapa é provido de entalhes 14, cuja largura é ligeiramente superior à espessura da chapa a partir da qual é obtida a tira 10, entalhes esses que se encontram dispostos ao longo da tira de modo a formarem ângulos alternadamente agudos e graves com a direcção longitudinal da mesma. O valor absoluto do ângulo α que formam com o lado maior superior 12 da tira é em qualquer dos casos 60°. Se forem imaginaria-mente prolongados até ao lado maior inferior 16 da tira 10, os entalhes 14 formam, juntamente com um dos lados maiores superior 12 ou inferior 16 da tira, uma sequência de triângulos equiláteros cujos vértices superior ou inferior foram truncados. No centro de cada um destes triângulos equiláteros imaginários foi puncionado um recorte circular 20, cuja finalidade é contribuir para a redução do peso da estrutura. ΡΕ2185774
Na Figura 2 é então mostrado como a partir de diversas destas tiras individuais 10 pode ser obtida uma estrutura de suporte paralelipédica. Para este efeito, as tiras individuais 10 providas dos respectivos entalhes 14 são encaixadas nos entalhes 14 correspondentes de outras tiras 10 dispostas perpendicularmente às primeiras.
Na Figura 3 é mostrado o resultado final desta operação de montagem. As tiras 10 encaixadas umas nas outras de modo a ficarem cruzadas constituem em virtude da posição angular dos entalhes 14 uma estrutura composta por pirâmides truncadas dispostas a uma distância ínfima umas das outras cujas faces laterais se encontram ligadas às faces laterais das pirâmides truncadas vizinhas por intermédio da tira continua 10.
Na Figura 4 é mostrada uma outra forma de execução de uma tira de chapa 110 de acordo com o presente invento. Esta tira 110 exibe igualmente um lado maior recti-líneo 12 no qual também foram executados ao longo da sua direcção longitudinal entalhes 14 oblíquos correspondentes a ângulos α medidos segundo aquela direcção num e noutro dos seus sentidos cujo valor absoluto é 60°. Neste caso, o lado maior 116 oposto ao lado 12 não é rectilíneo mas curvado de modo a que a tira possa ser utilizada na produção de uma estrutura de suporte destinada a um elemento construtivo leve arqueado, por exemplo um aerofólio de um avião. Na figura é também sugerida a presença, nos entalhes 14 e projectando-se para fora dos mesmos, das outras tiras 9 ΡΕ2185774 10 a ser aplicadas verticalmente sobre as tiras 110. No caso presente, estas terão de ser configuradas como a tira 10 representada na Figura 1, embora — como pode ser facilmente reconhecido no desenho — a sua largura tenha de des-viar-se da largura da tira 10 em conformidade com a curvatura do lado maior 116 da tira 110 para que seja obtida uma superfície externa com a curvatura correcta. Na Figura 4 é ainda claramente visível que, na zona intermédia da tira, os entalhes 14 prolongados por via das tiras 10 de largura variável dão forma a triângulos equiláteros truncados.
Na Figura 5 é mostrada a estrutura de suporte 100 produzida a partir de tiras curvas 110 e de tiras normais 10 de largura variável, a qual se destina a um elemento construtivo leve com uma superfície externa arqueada.
Finalmente, na Figura 6 é mostrada uma outra forma de execução do invento sob a forma de uma estrutura de suporte para um elemento construtivo leve tubular destinado, por exemplo, a servir de fuselagem a um avião ou de casco a um iate de competição. Para este efeito a tira 210 que funciona como nervura foi configurada de modo a ser curvada. No entanto, esta tira 210 também exibe, ao longo da sua direcção longitudinal, os entalhes oblíquos 14 de acordo com o invento, os quais voltam a formar ângulos α com um valor absoluto de 60° medidos segundo aquela direcção num e noutro dos seus sentidos. Também nesta tira 210 pode ter sido prevista a presença dos recortes circulares 20 destinados contribuir para a redução do peso da estru- ίο ΡΕ2185774 tura. Para produzir uma estrutura de suporte tubular, as tiras curvadas 210 individuais são então acopladas a tiras normais 10 de acordo com o invento como as representadas na Figura 1. E por conseguinte possível produzir estruturas de suporte muito complexas para elementos construtivos leves a partir de alguns elementos básicos, as tiras 10, 110 e 210. Estas tiras 10, 110 e 210 podem ser produzidas a partir de qualquer material resistente, sendo-o contudo preferencialmente a partir de aço, um metal leve ou plástico. A junção entre as tiras 10, 110 e 210 individuais e as placas de cobertura pode ser efectuada mediante qualquer uma das técnicas conhecidas tais como colagem, soldadura, brasagem, rebitagem, encastramento ("clinching" em inglês).
De acordo com o invento, o elemento construtivo leve finalizado pode ser composto, não apenas por duas placas de cobertura entre as quais se encontra uma estrutura de suporte, como também por vários estratos análogos a este.
As tiras 10, 110 e 210 podem ser produzidas a partir de tiras contínuas de qualquer um dos materiais referidos simplesmente por intermédio de um único processo de punção. De acordo com o invento, estas tiras 10, 110 e 210 apenas têm de ser encaixadas umas nas outras de modo a ficarem cruzadas, sendo então obtida uma estrutura tridimensional composta por pirâmides truncadas, estrutura essa 11 ΡΕ2185774 que possui uma resistência óptima ao mesmo tempo que o seu peso é minimo. A largura preferida dos entalhes 14 é calculada a partir da espessura do material constituinte das tiras 10, 110 e 210 e do ângulo de encaixe das mesmas. Consoante o material utilizado e a relação entre as superfícies e os ângulos pode revelar-se necessário um alargamento dos entalhes ou um arredondamento dos mesmos, eventualmente preenchido numa etapa posterior com recurso a um material ou peça de enchimento.
As tiras 10, 110 e 210 podem ser furadas (vd. os recortes circulares 20 nos exemplos de execução) e/ou perfiladas de modo a serem menos pesadas.
Na Figura 7 é mostrado um processo particularmente preferido de produção da estrutura de suporte de acordo com o invento. Neste processo começa por se alinhar paralelamente as tiras 10 dispostas segundo a direcção longitudinal da estrutura de modo a que os respectivos entalhes se situem todos à mesma altura. Em seguida encaixa-se nos entalhes das tiras 10 longitudinalmente dispostas as tiras 10' dispostas segundo a direcção transversal da estrutura. No processo representado na Figura 7, as tiras 10 dispostas segundo a direcção longitudinal da estrutura começam por ser agrupadas num pacote. Em seguida, as tiras 10' dispostas segundo a direcção transversal da estrutura são encaixadas dos entalhes das primeiras e, subsequentemente, as tiras 10 longitudinalmente dispostas individuais são deslocadas ao longo das tiras 10' dispostas transver- 12 ΡΕ2185774 salmente até alcançarem os entalhes 14' de que as mesmas são providas.
Na Figura 8 é mostrado um processo ligeiramente modificado de produção da estrutura de suporte de acordo com o invento, no qual as tiras 10 dispostas segundo a di-recção longitudinal da estrutura são desde logo colocadas a distâncias entre si que correspondem às distâncias entre os entalhes 14' das tiras 10' dispostas segundo a direcção transversal da estrutura. Em seguida, as tiras 10' dispostas segundo a direcção transversal da estrutura são novamente encaixadas nos entalhes 14 das tiras 10 dispostas longitudinalmente. Dada a geometria das tiras 10 e 10', quando subsequentemente se desloca umas no sentido das outras as tiras dispostas segundo as direcções transversal e longitudinal da estrutura forma-se necessariamente a estrutura de suporte de acordo com o invento. Este resultado é independente de ser escolhida uma configuração inicial como a representada na Figura 7 ou como a representada na Figura
Como é evidente, a estrutura de suporte de acordo com o invento pode ser montada a partir das tiras 10 des 13 ΡΕ2185774 critas em conformidade com muitos outros processos de produção.
Lisboa, 29 de Março de 2011
Claims (9)
- ΡΕ2185774 1 REIVINDICAÇÕES 1. Estrutura de suporte para materiais construtivos leves composta por tiras alongadas (10; 110; 210) de um material resistente, em que um dos lados maiores (12) de cada uma das tiras (10; 110; 210) é provido de entalhes (14) cuja largura é ligeiramente superior à espessura do material que as constitui, e em que as tiras (10; 110; 210) individuais se encontram encaixadas umas nas outras de modo a que as direcções longitudinais das tiras (10; 110; 210) encaixadas umas nas outras sejam perpendiculares entre si, caracterizada por os entalhes (14) oblíquos em relação à direcção longitudinal da tira (10; 110; 210) exibam ao longo da mesma inclinações alternadamente agudas e graves.
- 2. Estrutura de suporte de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a profundidade dos entalhes (10, 110, 210) ser seleccionada de modo a que os lados maiores (12, 16) das tiras (10; 110; 210) perpendiculares entre si contactem uma superfície.
- 3. Estrutura de suporte de acordo com a reivindicação 1 ou a reivindicação 2, caracterizada por os entalhes (14) estarem dispostos de modo a que os seus prolongamentos formem, em conjunto com o lado maior (12) do qual partem, triângulos aproximadamente equiláteros.
- 4. Estrutura de suporte de acordo com a reivin- 2 ΡΕ2185774 dicação 1, caracterizada por no centro do triângulo equilátero ter sido puncionado um recorte circular (20).
- 5. Estrutura de suporte de acordo com a reivindicação 3 ou a reivindicação 4, caracterizada por os diversos entalhes (14) que, juntamente com outros entalhes (14) e com o lado maior (12) da tira do qual partem, formam triângulos equiláteros estarem situados a uma distância uns dos outros tal que formam, juntamente com o outro lado maior (16) da tira, outros triângulos aproximadamente equiláteros .
- 6. Estrutura de suporte de acordo com a reivindicação 5, caracterizada por no centro destes outros triângulos equiláteros terem sido puncionados recortes circulares (20) .
- 7. Processo para a produção de uma estrutura de suporte de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, carac-terizado por as tiras (10) dispostas segundo a direcção longitudinal da estrutura começarem por ser dispostas em paralelo de modo a que os respectivos entalhes (14) se situem todos à mesma altura, após o que as tiras (10') dispostas segundo a direcção transversal da estrutura são encaixadas nos entalhes (14) das tiras dispostas segundo a direcção longitudinal da estrutura.
- 8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por as tiras (10) dispostas segundo a direc- 3 ΡΕ2185774 ção longitudinal da estrutura serem desde logo colocadas a distâncias umas das outras que correspondem às distâncias uns dos outros dos entalhes (14') exibidos pelas tiras (10') dispostas segundo a direcção transversal da estrutura .
- 9. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por as tiras (10) dispostas segundo a direcção longitudinal da estrutura serem agrupadas num pacote, por as tiras (10') dispostas segundo a direcção transversal da estrutura serem em seguida encaixadas nas primeiras e por as tiras (10) dispostas segundo a direcção longitudinal da estrutura individuais serem subsequentemente deslocadas ao longo das tiras (10') dispostas segundo a direcção transversal da estrutura já encaixadas até alcançarem os entalhes (14') de que as estas são providas. Lisboa, 29 de Março de 2011 ΡΕ2185774 1/8ΡΕ2185774 2/840 ζο # f^2 ΡΕ2185774 3/8ΡΕ2185774 4/8ΡΕ2185774 5/8ΡΕ2185774 6/8ΡΕ2185774 7/88/8 ΡΕ21857741 ΡΕ2185774 DOCUMENTOS CITADOS NA DESCRIÇÃO Esta lista de documentos citados pelo requerente foi estabelecida exclusivamente para informação do leitor e não é parte integrante do documento de patente europeia. Foi organizada com o maior cuidado; o IEP não assume contudo qualquer responsabilidade por eventuais erros ou omissões. Documentos de patente citados na descrição - US 5157892 A - GB 929495 A - DE 2526114 Al DE 19922295 Cl
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