DE1176424B - Kerbfreie Verbindung von Integralbauteilen - Google Patents

Description

• Kerbfreie Verbindung von Integralbauteilen Im Leichtbau, insbesondere der Flugkörper, war früher die Konstruktion aus Blechhäuten, versteift durch aufgenietete oder gepunktete Blechprofile, üblich. Dieser Bauweise haften verschiedene Nachteile an, wie schlechte Form- und Oberflächengüte, hoher Fertigungs- und Gewichtsaufwand und insbesondere schlechte Betriebsfestigkeit.
• Zur Vermeidung dieser Mängel wurden »Integralbauweisen« entwickelt, bei der große Träger oder Schalen aus einem Stück mit allen Versteifungen gegossen, gepreßt oder im Gesenk geschmiedet werden. Besonders große versteifte Leichtmetallschalen werden im Gesenk in hydraulischen Pressen hergestellt, die gegenwärtig bis zu 50 000 t Druck aufbringen.
• Die Integralbauweise mit sehr großen Einheiten erwies sich jedoch insofern als nachteilig, als der Aufwand für Riesenpressen und -gesenke zu groß wird, die Umstellung in der Fertigung selbst bei kleinen Änderungen schwerfällt und teuer wird und insbesondere die Reparatur bei Verletzung eines solchen Riesenbauteiles äußerst hohe Schwierigkeiten und Kosten bereitet.
• Daher wurde in neuerer Zeit eine Bauweise entwickelt, bei der die Integralbauteile in der Längsrichtung, d. h.. der Richtung der größten Längsspannung, unterteilt' sind, und zwar beispielsweise bei den Flugzeug-Traeflügel-Schalen in Streifen, die in der Strangpresse oder im Gesenk oder auf andere Weise »integral«° hergestellt werden, d. h. als organische Einheit vorn Haut und Versteifungen und möglichst auch Anschlüssen.
• A b b. 1 zeigt schematisch ein Beispiel für diese Integralbauweise mit Streifenunterteilung ähnlich einer Ausführung, die von einem bekannten Flugzeugwerk für den Tragflügel eines Flugzeugs entwickelt und ausgeführt wurde.
• Die Gesamtschale ist in Streifen 1, 2, 3 ttswunterteilt. Platte 1 mit dem Flansch 4 und Platte 2 mit dem Flansch 5 überdecken sich und werden durch die Niete 6 und 7 verbunden, deren Außenköpfe 7 versenkt sind.
• Der Vorteil dieser Lösung liegt darin, daß ein Dauerbruchschaden der Schale immer zunächst auf den von einem Anriß betroffenen Streifen eingeschränkt bleibt, der Schaden bei guter Wartung rechtzeitig entdeckt und die beschädigte Bahn ausgewechselt wird.
• Der Nachteil dieser Lösung liegt darin, daß die Überlappungsstreifen keine hohe Betriebsfestigkeit besitzen, weil sie durch Bohrungen und Kräftekonzentrationen sehr ungünstig beansprucht sind und die Einschnitte und Wandstärkenverringerungen an der überlappung zusätzliche Verschlechterungen der Dauerfestigkeit bringen.
• Die Hauptzugbeanspruchung der Streifen liegt in Streifenlängsrichtung, und die Störungsstellen der Überlappung und Vernietung sind den maximalen Spannungen voll ausgesetzt. Der Erfindungsgedanke ist daher, die Kerbwirkung an den Längsbahnen der Überlappung und Nietung zu vermeiden.
• Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zwecks kerbfreier Verbindung von Integralbauteilen, wie Platten, Schalen oder Bändern, an abgewinkelten Stegen oder Flanschen von abgewinkelten Stegen oder überlappungsstreifen durch Nietung, Verbolzung, Verschraubung, Punktschweißung u. dgl. das Material der abgewinkelten Stege oder der Flansche von abgewinkelten Stegen oder der Überlappungsstreifen in der hochbeanspruchten Längsrichtung zwischen den Verbindungsstellen der zu fügenden Bauteile derart durch Aussparungen unterbrochen ist, daß nur wellenförmige Anschlußlappen stehenbleiben, die der übertragüng der Anschlußkräfte dienen, aber von der Hauptlängsspannungen der zu verbindenden Bauteile entlastet sind.
• Zur Verbindung von zwei Konstruktionsteilen ist es bekannt, ein drittes Bauelement zu verwenden, das aus einem sinusförmigen Blechstreifen besteht. Solche dünnen Blechbügel können aber keineswegs Schubflüsse übertragen, ohne sich in unzulässiger Weise zu deformieren. Bei Verwendung solcher sinusförmiger Blechstreifen für eine Nietverbindung von Platten oder Schalenteilen würden solche Teile unter voller Längszugspannung stehen und Kerbspannungsspitzen an den Nietlöchern in voller Höhe auftreten.
• Zur kerbfreien Verbindung zweier Platten, Schalen od. dgl. ebensowenig brauchbar ist eine weiter bekannte, schnell herstellbare und leicht lösbare Stumpfnahtverbindung für Feinbleche durch an den beiden miteinander zu verbindenden Blechrändern schwenkbar angebrachte Verriegelungsglieder, welche auf zwei schubkraftübertragenden unelastischen gitterförmigen oder gitterartig angeordneten Trägerstreifen angeordnet sind, die an den beiden zu verbindenden Blechrändern befestigt sind.
• Es sind auch überlappende Verbindungen bekannt, bei denen Lappen des einen Bauteils auf den anderen Bauteil übergreifen, jedoch ohne daß dieser andere Teil in der Weise durch Aussparungen von Längsspannungen entlastet ist, daß diese abgebaut und somit Kerbspannungen vermieden sind.
• Die weiteren A b b. 2 bis 7 erläutern die Erfindung an Beispielen.
• Nach A b b. 2 liegen die Platten 8 und 9 an den abgewinkelten Stegen 10 und 11 gut aneinander. Diese Stege laufen über die Plattenlängen nicht durch, sondern sind so ausgespart, daß nur wellenförmige Lappen 12 übrigblieben, die mit Nietlöchern für die Nietung oder Verbolzung 13 versehen sind.
• A b b. 3 a und 3 b zeigen Varianten 14 und 15 zu den Anschlußlappen 12 gemäß A b b. 2 mit zwei bzw. drei Nieten oder Bolzen.
• A b b. 4 zeigt an einem Beispiel die Möglichkeit, den Stoß in an sich bekannter Weise abzudichten, wenn ein aus den Streifen gebauter Kasten, beispielsweise zur Kraftstoffaufnahme, dicht sein soll. Zur Dichtung 16 dient beispielsweise ein Gummistrang, der durch das Anziehen der Verschraubung in die Längskanäle eingepreßt wird, oder eine Füllung von zähflüssigem Dichtungsmittel, das mit einer Spritze in den Kanal nach der Verschraubung eingebracht wird.
• A b b. 5 zeigt eine Variation der Plattenverbindung nach der A b b. 2 bzw. 4 durch eine Folge von lappenförmigen Flanschen 17 und 18 von abgewinkelten Stegen 17', und 18', wobei die Flansche parallel zur Außenhaut liegen.
• A b b. 6 zeigt eine Variation zur Ausführungsform nach A b b. 5. Die Stege 19' und 20', die die lappenförmigen Anschlußflansche 19 und 20 tragen, liegen satt gegeneinander an und können, wie auch hier gezeigt wird, in an sich bekannter Weise in Kanälen 21 abgedichtet werden.
• A b b. 7 zeigt eine Verbindung durch Oberlappungsstreifen, wobei diese erfindungsgemäß durch neben den Aussparungen stehengebliebene Anschlußlappen 22 und 23 erfolgt. Um aus aerodynamischen Gründen eine einheitliche glatte Oberfläche der Platten od. dgl. auf der von Verrippungen freien Außenseite zu erzielen, sind besondere Abdecklappen 24 an dem Fügeteil mit den inneren Anschlußlappen 23 vorgesehen, wobei die Welle der Abdecklappen in die äußeren Abdecktappen 22 einschmiegt.
• Im Gegensatz zum Bekannten ist aber bei der Oberlappungsverbindung nach A b b. 7 kein durchlaufender überlappungsstreifen vorhanden, sondern es sind an dem Bauteil links in der Figur zwei Gruppen von durch Aussparungen getrennten Lappen 23 und 24 vorhanden, die in der Länge des Anschlusses und der Höhe des Bleches versetzt sind, so daß einerseits kein durchlaufender Streifen vorhanden ist, andererseits jedoch die Außenseite der Schale keine wellenförmigen Ausschnitte aufweist.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Kerbfreie Verbindung von Integralbauteilen, wie Platten, Schalen oder Bändern, an abgewinkelten Stegen oder Flanschen von abgewinkelten Stegen oder überlappungsstreifen durch Nietung, Verbolzung, Verschraubung, Punktschweißung u. dgl., d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Material der abgewinkelten Stege (10, 11) oder der Flansche (17, 18; 19, 20) von abgewinkelten Stegen (17', I8', 19". 20') oder der überlappungsstreifen (22, 23) in der hochbeanspruchten Längsrichtung zwischen den Verbindungsstellen der zu fügenden Bauteile derart durch Aussparungen unterbrochen ist, daß nur wellenförmige Anschlußlappen stehenbleiben, die der Übertragung der Anschlußkräfte dienen, aber von den Hauptlängsspannungen der zu verbindenen Bauteile entlastet sind.
2. 2. Verbindung durch Oberlappungsstreifen nach Anspruch], dadurch gekennzeichnet, daß eine einheitliche glatte Oberfläche der Platten u. dgl. an den Verbindungsstellen durch besondere Abdecklappen (24) an dem Fügeteil mit den inneren Anschlußlappen (23) hergestellt ist, wobei die Welle der Abdecklappen sich in die äußeren Anschlußlappen (22) einschmiegt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 701683; österreichische Patentschrift Nr. 176 077; schweizerische Patentschriften Nr. 329 133, 302 653; französische Patentschriften Nr. 1 132 530, 553991.