肋骨和用于制造这种肋骨的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于加强运输工具、特别是飞行器的机身(2)的肋骨(1)，它具有至少一个与机身(2)的曲率相对应地成形的肋骨元件(3)，所述肋骨元件在朝向机身(2)的侧面(16)上具有空隙(5)，用于穿过运输工具的纵梁(4)，其中，每个肋骨元件(3)一体地由纤维强化的塑料复合材料制成，其中空隙(5)构造成每个肋骨元件(3)的整体形成的凹部(6)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于加强运输工具、特别是飞行器的机身的肋骨/肋材(Spant)。
技术介绍
肋骨是在小艇、舰艇、飞机和其他运输工具中用于加强或强化机身的承载构件，并且看上去构成所述运输工具的“肋部”。通常按均勻的间距在运输工具机身的内侧沿周边安装多个环形的肋骨。在机身的纵向方向上设置纵梁或纵桁，这些纵梁或纵桁横向于肋骨延伸并通过肋骨的相应的空隙。在船舶制造时作为用于肋骨和其他结构元件的材料通常采用木材或钢，而用于飞机的肋骨为了降低总重量主要由铝或其他轻金属制成。在现有技术一方面已知一体的铝肋骨，这种肋骨根据飞机机身的曲率成型。用于通过横向于肋骨延伸的纵梁构成的基础结构的空隙这里通常通过铣削或起个设置到肋骨中。此外，在现有技术中已知两部分式的肋骨，所述肋骨具有一个框架和一个固定在飞机机身上的肋骨底座(见图幻。所述框架这里与肋骨底座相铆接或以另外的方式固定地连接。用于纵梁的空隙这里从肋骨底座上铣出，如后面结合图3所解释的那样。但具有铣削的空隙的肋骨在其制造上是非常复杂的。考虑到构件的高的件数，铣削总是构成制造中很大的成本因素。为了避免铣削空隙，多数情况下使用具有多个铆接的构件的分化的肋骨。这种肋骨由一体的框架、例如C形型材构成，所述框架通过多个固定在框架上的保持锚固件与机身固定相连。所述保持锚固件这里相互间隔地设置，从而在其间隙中形成用于穿过纵梁的空隙。在这种肋骨中，纵梁因此在保持锚固件之间延伸，其中纵梁位于框架的下方，从而在框架本身中不必设置空隙。因此在这种肋骨中甚至不需要铣削出空隙，但不利地需要多个保持锚固件，以便构成用于穿过纵梁的空隙。此外保持锚固件在机身上的固定也是耗时和高成本的。此外在现有技术中在原理上已知，在飞机中使用纤维强化的塑料复合材料用于结构构件。通过使用纤维复合材料降低了飞机的总重量，从而可以明显降低燃料消耗。同时由纤维复合材料制成的构件的突出在于其高强度和刚度以及其小的发生材料疲劳或腐蚀的倾向。在传统的由纤维复合材料制成的肋骨中，用于纵梁或纵桁的空隙和在铝肋骨中一样通过铣削或通过不同的构件形成。在DE 10 2007 030 026 Al中示出一种用于飞行器的结构构件，具有由碳素强化的塑料(CFK)制成的肋骨元件。肋骨元件在朝向机身的侧面上具有对应于飞机机身的内部曲率弯曲的凸缘，所述凸缘用于将肋骨元件固定在机身上。此外，在机身侧还设有多个用于穿过纵梁的空隙。所述空隙在制造过程中通过切割或铣削设置在肋骨元件中。但这里在空隙区域中的凸缘也被除去，从而肋骨元件的制成的凸缘在空隙的区域中被中断。由此，肋骨元件总体上被削弱，因为凸缘对于肋骨元件的刚度或强度是特别重要的。因此在DE 10 2007 030 026 Al中为了提高机械稳定性建议，肋骨元件与横梁元件合并，所述横梁元件横向地将肋骨元件的两个弓形部段连接。但这在结构上是复杂的，其中通过附加的横梁元件不利地提高了飞机的总重量。DE 10 2006 051 457 Al示出一种由纤维强化的塑料复合材料制成的肋骨元件， 具有底座部分或凸缘和用于穿过具有T形轮廓的纵桁的空隙，所述底座部分或凸缘贴靠在飞行器的机身上。在空隙之间的区域中，所述凸缘具有阶梯状变化的厚度，从而凸缘配合精确地符合通过T形纵桁的底座部分形成的阶梯状的基础结构。但这里空隙也通过铣削或切割在肋骨元件中加工出来，从而凸缘也在空隙的区域中中断。因此，在这种肋骨元件中由于铣削的空隙也会对机械稳定性产生不利影响。
技术实现思路
因此本专利技术的目的是，提供一种结构上简单的肋骨，特别是用于飞机的肋骨，所述肋骨同时具有小的重量和特别是在过载情况喜下高的机械稳定性。此外，还应提供一种用于制造这种肋骨的特别经济和高效的方法。这里应避免或至少减少已知肋骨和用于制造肋骨的方法的缺点。所述目的在前面所述类型的肋骨中通过根据权利要求1的特征部分的特征来实现，对于前面所述的方法，通过根据权利要求10的特征部分的特征来实现。通过由纤维强化的塑料复合材料一体地制造肋骨以及将用于穿过纵梁的空隙构造成每个肋骨元件的整体形成(integral)的凹部，可以避免耗时和高成本地铣削空隙。相对于多部分式的肋骨元件，还得到这样的优点，直接提供与基础结构精确匹配的肋骨元件， 而不必将各单个部件相互铆接并在飞机中设置在纵梁上。通过整体地构成凹部最终提供了一种特别稳定和高刚度的肋骨，这种肋骨即使在过载情况下也能满足对其可承载性或机械稳定性的高要求。在一个特别有利的实施形式中，每个肋骨元件具有一个朝向机身的凸缘，其中所述凸缘在空隙的区域内与空隙的轮廓相对应地延伸地设置。以这种方式提供了连贯的凸缘，所述凸缘在空隙的区域内没有中断。在空隙之间的区域中凸缘贴靠在机身上并可以固定、例如铆接在机身上；在凹部的区域内凸缘被拉高，从而凸缘能跟随空隙的轮廓。因此凸缘在肋骨元件的整个长度上跟随基础结构的轮廓，所述基础结构通过机身或纵梁构成。借助于连贯的凸缘可以实现一种特别稳定的肋骨，因为避免了由于在空隙的区域内缺少机身侧的凸缘而降低稳定性。为了提高肋骨元件的刚度，已经证明有利的是，肋骨元件具有基本上T形、I形、Z 形或优选C形的横截面。每个肋骨元件由编结的纤维或纤维束和由塑料组成的基质制成，由此实现了特别稳定的和轻质的肋骨。肋骨元件优选按液体模塑法制造，其中已经证明特别是树脂注塑法或RTW(树脂传递模塑)法和VARTM(真空辅助树脂传递模塑)法是特别合适的。这里将干的纤维置入封闭的模具中，此后将模具抽真空并将液态的树脂必要时在压力下注入。最后通过输入热量使树脂硬化。除此以外，也可以都按预浸渍(预浸渍纤维)法制造肋骨元件。这里将用基质材料进行预浸渍，即已经浸泡的纤维、纤维束或纤维垫施加到芯部上，对其进行排气，并且必要时在高压釜中在压力和热作用下硬化。考虑到肋骨元件在与设置在飞机的内室、特别是客舱或货舱地板中的结构元件的连接部位处提高的载荷，有利的是，每个肋骨元件在背离机身的侧面具有凸出部，用于容纳结构元件。在根据本专利技术的一个特别有利的实施形式中设定，纤维或纤维束形锁合地施加到芯部上，芯部具有对应于每个肋骨元件的空隙的凹入部，以便构成每个肋骨元件的整体形成的凹部。因此纤维，例如碳纤维、玻璃纤维或芳族聚酰胺纤维合并成纤维束或纤维条并紧密地并排定位在芯部上。这里芯部使肋骨元件具有其以后的结构，其方式是，其横截面对应于希望的轮廓几何形状，特别是C形、T形、I形或Z形轮廓，并且芯部此外还具有凹入部，所述凹入部对应于制造完成的肋骨元件的空隙。特别有利的是，纤维束在芯部上相互编结。为此设有专门的编结机，利用所述编结机可以在编结机上将一层或多层优选统一方向的纤维相互编结。当用纤维或编结的纤维束卷绕的芯部基本上在纵向长度的中平面分开时，可以实现一种特别有效和节省成本的用于制造肋骨的方法，由此可以提供两个肋骨元件。据此， 在这种优选的方法中首先制成预成形体(Vorform)，其方式是，将纤维或纤维束施加到芯部上，特别是相互编结地施加到芯部上，接着进行浸渍和硬化。所述预成形体接着被分开，优选在预成形体的中平面处被分开，从而得到两个镜像对称的肋骨元件。这可以有利地在具有基本上正方形的横截面的芯部中应用，其中通过在中平面中将预成形体分开提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.04.16 AT A590/20091.用于加强运输工具、特别是飞行器的机身(2)的肋骨(1)，它具有至少一个与机身 (2)的曲率相对应地成形的肋骨元件(3)，所述肋骨元件在朝向机身O)的侧面(16)上具有空隙(5)，用于穿过运输工具的纵梁G)，其特征在于，每个肋骨元件(3) —体地由纤维强化的塑料复合材料制成，其中空隙( 构造成每个肋骨元件(3)的整体形成的凹部(6)。2.根据权利要求1的肋骨(1)，其特征在于，每个肋骨元件(3)具有一个朝向机身(2) 的凸缘(7)，其中凸缘(7)在空隙(5)的区域内与空隙(5)的轮廓相对应地延伸地设置。3.根据权利要求1或2的肋骨(1)，其特征在于，每个肋骨元件C3)都具有基本上为T 形、I形、Z形或优选C形的横截面。4.根据权利要求1至3之一的肋骨(1)，其特征在于，每个肋骨元件都由编结的纤维或纤维束以及由塑料组成的基质制成。5.根据权利要求1至4之一的肋骨(1)，其特征在于，每个肋骨元件C3)都按液体模塑法制造。6.根据权利要求1至4之一的肋骨(1)，其特征在于，每个肋骨元件C3)都按预浸渍 (预浸渍纤维)法制造。7.根据权利要求1至6之一的肋骨(1)，其特征在于，每个肋骨元件(3)都在背离机身(2)的侧面(13)具有凸出部(18)，用于容纳结构元件(20)。8.根据权利要求1至7之一的肋骨(1)，其特征在于，每个空隙(5)都具有带有基本上梯形底面的棱柱形的形状，其中空隙(5)的棱边优选是倒圆的。9.根据权利要求1至8之一的肋骨(1)，其特征在于，空隙(5)按优选均勻的角间距沿每个肋骨元件(3)的周边设置。10.用于制造由至少一个肋骨元件(3)组成的肋骨(1)的方法，所述肋骨用于加...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·卢茨，
申请(专利权)人：FACC股份公司，
类型：发明
国别省市：