结构件、用于制造结构件的方法、包括结构件的用于交通工具的增压机身技术

本发明专利技术描述了一种结构件(1)，其包括由纤维复合材料制成的主体(2)、多个第一增强件(11)和多个第二增强件(12)，其中主体(2)形成为具有外周边缘(3)和顶点(4)的圆顶体，其中第一增强件(11)与主体(2)连接并在每种情况下具有相对于第一平面(E1)的凹形曲率轨迹，其中第二增强件(12)与主体(2)连接并且也在每种情况下具有相对于第二平面(E2)的凹形曲率轨迹。本发明专利技术还描述了一种用于制造结构件的方法和交通工具的包括结构件的增压机身。

Structural member, method for manufacturing structural members, and pressurized airframe comprising a structural member for use in a vehicle

The invention relates to a structure (1), comprises a body made of fiber composite materials (2), a plurality of first reinforcement (11) and second (12), wherein the reinforcement body (2) is formed with a peripheral edge (3) and (4) the dome of vertex the body, a reinforcing member (11) and (2) the main connection and in each case with respect to the first plane (E1) of the concave curvature of trajectory, of which second (12) and the main reinforcement (2) and also with respect to second connected plane in each case (E2). Curvature of track. The invention also describes a method for manufacturing a structural member and a pressurized airframe comprising a structural member of the vehicle.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种结构件、一种用于制造结构件的方法以及一种包括结构件的用于交通工具(特别是航空器或航天器)的增压机身。
技术介绍
交通工具、特别是航空器的增压机身具有尽可能耐压的构造。形成细长的主体结构，其在至少一个端部被结构件以耐压的方式密封。US2015/0037541公开了航空器机身的耐压舱壁，该耐压舱壁形成为基本球形的圆顶，其具有外周且包括沿外周的两点之间的短程线延伸超出圆顶的加强带。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种在低的构件重量下具有高的机械承载能力并且能够以简单且有效的方式制造的结构件，以及一种用于制造这种结构件的方法。本专利技术的目的还在于提供一种包括这种结构件的增压机身，以及指出这种结构件在交通工具的增压机身中的用途。这些目的在各情况下是通过具有权利要求1的特征的结构件、具有权利要求11的特征的方法、具有权利要求16的特征的增压机身和根据权利要求17的结构件在交通工具的增压机身中的用途来实现的。引用独立权利要求的从属权利要求给出了有利的实施方式和改进。根据本专利技术的第一方面，提供一种结构件，其包括由纤维复合材料形成的主体、多个第一增强件和多个第二增强件。主体形成为具有外周边缘和顶点的圆顶体。第一增强件与主体连接并在每种情况下在位于外周边缘上的第一对点的两个点之间延伸，从而在构件外周方向上被间隔开，使得所述第一增强件在每种情况下具有相对于第一平面的凹形曲率轨迹，所述第一平面在顶点处引出的第一曲率方向上延伸并穿过所述第一曲率方向和顶点的曲率中心点。第二增强件与主体连接并在每种情况下在位于外周边缘的第二对点的两个点之间延伸，从而在构件外周方向上被间隔开，使得所述第二增强件具有相对于第二平面的凹形曲率轨迹，所述第二平面在顶点处引出的第二曲率方向上延伸并穿过所述第二曲率方向和顶点的曲率中心点。如上所述，将增强件布置为使得它们相对于第一平面或第二平面凹形地延伸的优点在于，在主体的区域的给定的最大表面积由增强件且可选地由主体的外周边缘界定的情况下，在主体的边缘区域中也可以实现具有较大表面积的区域。因此，整体上使得区域均不超出最大表面积所需的增强件的数量被减少。同时，机械负载因此更均匀地分布遍及多个第一增强件和多个第二增强件中的单独的增强件。因此，根据本专利技术的结构件在低重量下具有特别高的机械稳定性。区域主要可以由以下部件中的一个或多个界定：第一增强件、第二增强件、主体的外周边缘。可选地，下面将更详细讨论的存在的顶点增强件由第一增强件或第二增强件形成。增强件或增强条通常形成为细长部件，例如可以具有梯形、矩形、半圆形、椭圆形、V形、T形或类似的横截面。例如，主体的顶点可以由主体的形成主体的圆顶形状的其中一个表面的矩心设置。还可想到将顶点限定为主体的形成主体的圆顶形状的其中一个表面的、与主体的质量中心之间具有最小间距的点。此外，顶点还可被选择为主体的形成主体的圆顶形状的表面的、这些表面在此处具有最大或最小曲率的那些点之一。特别地，顶点可以位于主体的对称平面与主体的形成主体的圆顶形状的其中一个表面的交叉线上。特别优选地，定点可位于主体的对称平面与主体的形成主体的圆顶形状的其中一个表面的第二交叉线的交叉点上。主体可以优选地具有至少一个对称平面。在这种情况下，第一平面和/或第二平面有利地与对称平面中的一个相同。这产生特别有利于结构件的机械稳定性的结构。此外，可以使由多个第一增强件中的一个形成的第一顶点增强件被设置为延伸穿过主体的顶点，并且使多个第二增强件中的一个形成的第二顶点增强件被设置为延伸穿过主体的顶点。结果，实现了结构件的特别高的机械稳定性。第一曲率方向可以是在顶点处引出的第一主曲率方向，并且第二曲率方向可以是在顶点处引出的第二主曲率方向。特别地，可以使第一增强件和第二增强件被设置为在每种情况下具有相对于第一平面和第二平面的凹形曲率轨迹，使得在每种情况下由两个第二增强件和两个第一增强件界定的、结构件的多个区域中的两个在每种情况下具有彼此相差至多15％、优选地至多10％并且尤其优选地至多5％的表面积。在这种表面积彼此相差的情况下，可以通过给定了尺寸的结构件和给定了最大允许表面积的区域来使用最小数量的增强件，由此实现极低的部件重量。第一增强件和第二增强件优选在每种情况下由至少一个纤维复合条形成。特别地，可以使多个第一增强件或第二增强件中的一个第一增强件或第二增强件被设置为由多个被称为纤维束的相互搁置的纤维复合条形成。例如，可以彼此上下堆叠高达80个纤维束。纤维束通常宽度在1.5mm和20mm之间的范围内，优选在5mm和18mm之间的范围内，特别优选在10mm和15mm之间的范围内。例如，结构件可以在增强件的区域中具有2mm和8mm之间的范围内的厚度，并且例如在没有增强件的区域中具有1.5mm和5mm之间的厚度。在上述范围内，产生机械性能良好的重量特别轻的结构件。主体优选具有至少两个纤维复合材料层。在这种情况下，特别地可以使主体的纤维复合材料层被设置为在每种情况下由在条纵向方向上延伸的多个纤维复合条形成，第一纤维复合材料层的纤维复合条的条纵向方向相对于相邻纤维复合材料层的纤维复合条的条纵向方向倾斜地或垂直地、大体上横向地延伸。此外，可以使增强件被设置为至少部分地嵌在两个纤维复合材料层之间。作为此的替代，增强件可以设置在主体的第一表面和/或第二表面上。第一表面和第二表面朝向彼此相反的方向定向。其中一个表面优选为凸形弯曲，另一表面为凹形弯曲，例如，由此限定圆顶形或大致圆顶的主体。特别地，结构件可以具有外周终端部，该外周终端部沿主体的外周边缘延伸并与主体的外周边缘连接，使得主体的外周边缘相对于所述外周终端部的宽度位于外周终端部内，使外周终端部形成结构件的边缘。如果主体的外周边缘位于外周终端部内，则结构件可有利地形成为在外周终端部的区域内具有恒定的厚度。因此，在增强件的区域和无增强件的区域中产生的结构件的不同厚度通过外周终端部补偿。结构件因此容易固定在主体结构上，特别是固定在增压机身上。根据本专利技术，还提供一种用于制造结构件的方法。特别地，所述方法具有如下步骤：通过以下步骤来形成半成品结构的步骤：-在工具部件的轮廓表面上铺设纤维复合材料半成品的步骤，所述纤维复合材料半成品包括用基质材料预浸渍的纤维层，所述轮廓表面的表面轨迹使得纤维复合材料半成品形成具有外周边缘和顶点的圆顶主体结构；-在纤维复合材料上铺设多个第一增强件的步骤，使得所述第一增强件在每种情况下在位于外周边缘中的第一对点的两个点之间延伸，从而在构件外周方向上被间隔开，使得所述第一增强件在每种情况下具有相对于第一平面的凹形曲率轨迹，所述第一平面在顶点处引出的第一曲率方向上延伸并穿过所述第一曲率方向的曲率中心点；以及-在纤维复合材料上铺设多个第二增强件的步骤，使得所述第二增强件在每种情况下在位于外周边缘中的第二对点的两个点之间延伸，从而在构件外周方向上被间隔开，使得所述第二增强件具有相对于第二平面的凹形曲率轨迹，所述第二平面在顶点处引出的第二曲率方向上延伸并穿过所述第二曲率方向的曲率中心点；以及-在施加压力的情况下加热半成品结构的步骤，并且从而硬化基质材料，以由纤维复合材料半成品形成主体，并使第一增强件和第二增强件与主体连接。在该方法中还可以设置在形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构件(1)，其包括由纤维复合材料形成的主体(2)、多个第一增强件(11)和多个第二增强件(12)；其中主体(2)形成为具有外周边缘(3)和顶点(4)的圆顶体；其中第一增强件(11)与主体(2)连接并在每种情况下在位于外周边缘(3)上的第一对点的两个点(PA1，PE1)之间延伸，从而在构件外周方向(U1)上被间隔开，使得所述第一增强件在每种情况下具有相对于第一平面(E1)的凹形曲率轨迹，所述第一平面在顶点(4)处引出的第一曲率方向(K1)上延伸并穿过所述第一曲率方向和顶点(4)的曲率中心点(M1)；并且其中第二增强件(12)与主体(2)连接并在每种情况下在位于外周边缘(3)中的第二对点的两个点(PA2，PE2)之间延伸，从而在构件外周方向(U1)上被间隔开，使得所述第二增强件在每种情况下具有相对于第二平面(E2)的凹形曲率轨迹，所述第二平面在顶点(4)处引出的第二曲率方向(K2)上延伸并穿过所述第二曲率方向和顶点(4)的曲率中心点(M2)。

【技术特征摘要】
2016.03.10 DE 102016002844.01.一种结构件(1)，其包括由纤维复合材料形成的主体(2)、多个第一增强件(11)和多个第二增强件(12)；其中主体(2)形成为具有外周边缘(3)和顶点(4)的圆顶体；其中第一增强件(11)与主体(2)连接并在每种情况下在位于外周边缘(3)上的第一对点的两个点(PA1，PE1)之间延伸，从而在构件外周方向(U1)上被间隔开，使得所述第一增强件在每种情况下具有相对于第一平面(E1)的凹形曲率轨迹，所述第一平面在顶点(4)处引出的第一曲率方向(K1)上延伸并穿过所述第一曲率方向和顶点(4)的曲率中心点(M1)；并且其中第二增强件(12)与主体(2)连接并在每种情况下在位于外周边缘(3)中的第二对点的两个点(PA2，PE2)之间延伸，从而在构件外周方向(U1)上被间隔开，使得所述第二增强件在每种情况下具有相对于第二平面(E2)的凹形曲率轨迹，所述第二平面在顶点(4)处引出的第二曲率方向(K2)上延伸并穿过所述第二曲率方向和顶点(4)的曲率中心点(M2)。2.根据权利要求1所述的结构件(1)，其中，由多个第一增强件(11)中的一个形成的第一顶点增强件(13)延伸穿过主体(2)的顶点(4)，并且由多个第二增强件(12)中的一个形成的第二顶点增强件(14)延伸穿过主体(2)的顶点(4)。3.根据权利要求1或2所述的结构件(1)，其中，第一曲率方向(K1)是在顶点(4)处引出的第一主曲率方向，并且第二曲率方向(K2)是在顶点(4)处引出的第二主曲率方向。4.根据前述权利要求中任一项所述的结构件(1)，其中，第一增强件(11)和第二增强件(12)在每种情况下具有相对于第一平面(E1)和第二平面(E2)的凹形曲率轨迹，使得在每种情况下由两个第二增强件和两个第一增强件在每种情况下界定的结构件(1)的多个区域(15)中的两个在每种情况下具有彼此偏离至多15％、优选地至多10％、特别地优选至多5％的表面积。5.根据前述权利要求中任一项所述的结构件(1)，其中，第一增强件(11)和第二增强件(12)在每种情况下由至少一个纤维复合条(7)形成。6.根据前述权利要求中任一项所述的结构件(1)，其中，主体(2)具有至少两个纤维复合材料层(8)。7.根据权利要求6所述的结构件(1)，其中，主体(2)的纤维复合材料层(8)在每种情况下由在条纵向方向上延伸的多个纤维复合条(7)形成，其中第一纤维复合材料层(18)的纤维复合条(7)的条纵向方向(L18)相对于相邻的纤维复合材料层(19)的纤维复合条的条纵向方向(L19)倾斜地延伸。8.根据权利要求6或7所述的结构件(1)，其中，增强件(11，12)至少部分地嵌在两个纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷纳尔德·普福，约亨·朔勒，伯恩哈德·赫尔格，托马斯·德雷克斯尔，
申请(专利权)人：高级航空技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE