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Gebiet der Technik
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Verbund-Verbindung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 (
US 4 845 915 ),
die zur Integrierung in eine Sandwich-Platte ausgestaltet ist, so
dass sie die Montage mindestens eines äußeren Elements an dieser Platte
gestattet.
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Insbesondere
ist die Verbund-Verbindung der Erfindung derart gestaltet, dass
sie die Übertragung
von hohen statischen und/oder dynamischen Kräften zwischen einer Sandwich-Platte
und einem oder mehreren an dieser Platte verankerten Elementen gestattet.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Sandwich-Platte, in die eine oder mehrere
Verbund-Verbindungen dieses Typs integriert sind.
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Die
Erfindung kommt vorzugsweise in der Luftfahrt- und Raumfahrtindustrie
zur Anwendung. Sie kann aber auch auf anderen technischen Gebieten
eingesetzt werden, ohne über
den Rahmen der Erfindung hinauszugehen.
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Stand der Technik
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Sandwich-Platten
werden in zahlreichen Industrien hauptsächlich wegen ihrer Leichtigkeit
und ihrer großen
Steifigkeit bzw. Starrheit, insbesondere bei Biegung, verwendet.
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Eine
Sandwich-Platte ist aus einer zelligen Seele und zwei auf beiden
Seiten von dieser angeordneten Verkleidungsschichten gebildet. Die
zellige Seele weist allgemein die Form einer Bienenwabenstruktur
oder einer Schaumstoffstruktur auf. Diese Konfiguration ergibt eine
erhebliche Gewichtszunahme in Bezug auf eine homogene Struktur der
gleichen Steifigkeit bzw. Starrheit. Je nach der vorgesehenen Anwendung
sind die Überzugsschichten
und die zellige Seele metallisch und/oder aus Verbundstoffen und/oder
synthetisch.
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In
der Luftfahrtindustrie ist es bekannt, Sandwich-Platten einzusetzen, um beispielsweise
Böden von
Kabinen, innere Trennwände
und Tragwerkelemente herzustellen. Solche Platten werden auch in der
Raumfahrtindustrie verwendet, bei der die Gewichtsminderung unerlässlich ist.
Hierbei werden während
der Abhebephasen starke Kräfte
auf die Strukturen übertragen.
Außerdem
sind hohe thermische Belastungen aufgrund der hohen Temperaturgradienten,
die zwischen den Schattenseiten und den Sonnenseiten bestehen, vorhanden.
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Übrigens
ist bekannt, dass ein Verbundmaterial, das teilweise aus Harz gebildet
ist, im Raum in seiner Struktur vorhandenes Wasser abgibt, was dazu
führt,
Verschiebungen hervorzurufen, welche die Position der an der Platte
angebrachten Instrumente oder Ausrüstungsgegenstände modifizieren können.
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Wenn
irgendein äußeres Element
an der Sandwich-Platte angebracht ist, muss die Verbindung derart
realisiert sein, dass auf die Verkleidungen und auf die Seele der
Platte Kräfte
aller Art übertragen
werden können,
ohne einen Bruch oder permanente Verformungen hervorzurufen. Außerdem muss
die Lebensdauer der Verbindung mit der für die Platte gewünschten
Lebensdauer kompatibel sein.
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Um
eine solche Verbindung herzustellen, besteht eine bekannte Lösung darin,
in die Platte ein monolithisches Teil beliebiger Form, meistens
aus Metall, einzubringen. Dieses eingebrachte Teil, das für gewöhnlich als "Insert" bezeichnet wird,
ist so dimensioniert, dass es die Kräfte aufnimmt und die Spannungen
bzw. Belastungen zur Platte hin verteilt.
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Die
für gewöhnlich eingesetzten
Inserts zur Herstellung der Verbindung zwischen einem äußeren Element
und einer Sandwich-Platte können
entweder durch die Platte von einer Seite zur anderen hindurchgehen
oder aber nicht durchgehend sein. In letzterem Fall wird der Einsatz
im allgemeinen vor dem Verkleben der Verkleidungen an der zelligen Seele
in die Platte eingegliedert. Wenn der Insert die Platte durchsetzt,
ist er allgemein in einer in mindestens eine der Verkleidungen und
in die Seele der Platte eingearbeiteten Ausnehmung angeordnet. Die Verankerung
des Inserts in der Ausnehmung wird dabei durch ein verfestigtes
Material, beispielsweise ein Harz oder eine Schaumstoffschicht,
gewährleistet. Als
Beispiele beziehen sich die Dokumente
US-A-5 240 543 ,
US-A-5 378 099 ,
FR-A-1 243 582 ,
FR-A-1 132 264 und
FR-A-2 452 021 auf verschiedene
Insert-Typen, die
eine Sandwich-Platte vollständig durchsetzen.
Wenn diese klassische Technik eingesetzt wird, können die mechanischen Leistungsfaktoren
der Inserts optimiert werden, indem diesen eine Außenkontur
verliehen wird, an der das Harz hängen bleibt. Außerdem berücksichtigen
die Dimensionen der Ausnehmung, in der das Insert untergebracht
ist, die Form desselben sowie die über die Verbindungsstelle übertragenen
Kräfte.
So werden die Umfänge der
Ausnehmung und des Inserts als Funktion der Scherkräfte gewählt, die über die
Grenzfläche
zwischen dem Insert und der Platte übertragen werden müssen, damit
das Niveau der Kräfte
bzw. Belastungen für
die verwendeten Materialien akzeptabel bleibt.
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Diese
herkömmliche
Verbindungstechnik weist jedoch eine bestimmte Anzahl von Nachteilen auf.
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So
führt die
Berücksichtigung
der verschiedenen soeben angegebenen Parameter im allgemeinen dazu,
Inserts relativ großer
Dimensionen zu verwenden, deren Masse zusätzlich zu derjenigen des Befestigungsharzes
das Gewicht der Sandwich-Platte
erheblich vermehrt. Diese Erscheinung ist besonders kritisch, wenn
in einen einzigen Insert mehrere Befestigungspunkte integriert sind.
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Übrigens
weist die von dem Insert gebildete Zone physikalische Eigenschaften
auf, die sich von denjenigen der restlichen Sandwich-Platte unterscheiden.
Die so gebildete Diskontinuität
erzeugt eine Verzerrung bzw. Verwerfung in den Verformungen der
Platte, insbesondere in dem Fall, in dem diese Wärmebeanspruchungen unterworfen
ist. Diese Diskontinuität
ist besonders im Fall eines monolithischen Einsatzes großer Dimension
kritisch.
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Übrigens
sind Sandwich-Platten bekannt, deren zellige Seele aus nebeneinander
angeordneten, rohrförmigen
Zellen gebildet sind, welche aus verdrallten Fasersträngen gebildet
sind, wie das Dokument "Composite
Air Frame Structure",
veröffentlicht
im September 1995, S. 270 und 271, zeigt. Bei einer solchen Platte
sind die Zellen Seite an Seite in der Längsrichtung angeordnet, das
heißt
parallel zu den Überzugsschichten
der Platte, und sie bilden die gesamte Seele der Platte. Eine gemäß diesem
Dokument hergestellte Platte ist nicht in der Lage, eine gleichmäßig auf
ihrer ganzen Oberfläche
verteilte Last aufzunehmen.
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Abriss der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist eine Verbund-Verbindung, deren originelle Konfiguration
es gestattet, die progressive Übertragung
von Kräften
zwischen einem relativ starren äußeren Element
und der zelligen, im wesentlichen weniger starren bzw. steifen, Seele
einer Sandwich-Platte sicherzustellen, wobei eine große dimensionale
Stabilität
bei Vorhandensein von thermischen und/oder hygroskopischen Belastungen
bereitgestellt wird.
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Gemäß der Erfindung
wird dieses Ergebnis mittels einer Verbund-Verbindung für die Montage mindestens
eines äußeren Elements
an einer Sandwich-Platte erhalten, die eine zellig geformte Seele und
zwei Verkleidungsschichten, welche auf beiden Seiten derselben angeordnet
sind, aufweist, wobei das Verbindungsteil dadurch gekennzeichnet
ist, dass es mehrere rohrförmige,
nebeneinander angeordnete Elementarzellen aufweist, die in der Richtung
der Dicke der Platte im Innern einer in der Seele der Sandwich-Platte
ausgebildeten Ausnehmung ausgerichtet werden können, sowie mindestens eine Krafteinwirkungszelle,
in die mindestens ein starres Teil zur Befestigung des äußeren Elements
aufgenommen ist, wobei jede Krafteinwirkungszelle von einem Umfangsrand
der Verbindungsstelle in allen Richtungen durch mindestens eine
rohrförmige
Elementarzelle getrennt ist.
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Bei
einer so gestalteten Verbund-Verbindung ist es möglich, den Schnitt und die
Größe der rohrförmigen Zellen,
ihre Anzahl sowie die Dicke und die Ausrichtung der Wände als Funktion
der Intensität und
der Ausrichtung der Kräfte,
die zwischen dem starren Teil und der zelligen Seele der Platte übertragen
werden müssen,
zu gestalten, damit beispielsweise die Steifigkeit bzw. Starrheit
der Verbindungsstelle progressiv zwischen dem starren Teil und der Seele
der Platte evoluiert. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Monoblock-Insert, der unter
den gleichen Bedingungen verwendet wird, wird das Verbund-Verbindungsteil
gemäß der Erfindung
in eine Ausnehmung eingebracht, die im wesentlichen die gleichen
Dimensionen aufweist. Infolgedessen ist das starre Teil, das insbesondere
metallisch sein kann, viel kleiner und damit wesentlich leichter
als ein herkömmlicher
Insert. Die Verbund-Verbindung gemäß der Erfindung liefert also
eine Gewichtseinsparung, die je nach Anwendung etwa 50 Prozent erreichen
kann.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfasst jede der elementaren rohrförmigen Zellen eine Verbundwand,
die aus verdrallten Fasersträngen
und aus Harz gebildet ist. Die elementaren rohrförmigen Zellen, welche den Großteil des Verbund-Verbindungsteils
bilden, können
also ausgehend von einer in sich stabilen Materialkombination hergestellt
werden (Fasern, beispielsweise aus Kohlenstoff, die thermisch stabil
sind, und Harz, das hinsichtlich der Wasseraufnahme stabil ist). Übrigens sind
die Folgen einer eventuellen Desorption im Vakuum sehr gering, da
die Verbindung ein sehr geringes Harzvolumen in Bezug auf das Faservolumen enthält, und
ein Harz mit hoher hygroskopischer Stabilität gewählt werden kann. Das auf diese
Weise hergestellte Verbund-Verbindungsteil weist also eine dimensionale
Stabilität
auf, die weit über
derjenigen eines herkömmlichen
Inserts liegt.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind die nebeneinander angeordneten rohrförmigen Elementarzellen
durch Trennwände
getrennt, von denen jede zwei miteinander durch Harz verbundene
Verbundwände
umfasst. Um zu diesem Ergebnis zu gelangen, kann die Verbindungsstelle unter
Verwendung der Gießtechnik
durch Harzübertragung
oder RTM-Technik ("Resin
Transfer Molding")
hergestellt werden. Dabei werden den rohrförmigen Elementarzellen entsprechende
Vorformen aus Trockenfasern in eine Form gegeben. Die Verbindung
bzw. das Verbindungsteil wird durch Einspritzen eines Harzes unter
Druck in die Form und anschließendes
Polymerisieren dieses Harzes erhalten.
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Um
eine wirksame Übertragung
von Kräften sicherzustellen,
sind die Trennwände
der nebeneinander angeordneten rohrförmigen Elementarzellen in mindestens
zwei unterschiedlichen Kraftübertragungsrichtungen
ausgerichtet.
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Vorzugsweise
bilden die Trennwände
der nebeneinander angeordneten rohrförmigen Elementarzellen Ebenen,
die senkrecht zu den Verkleidungsschichten der Sandwich-Platte angeordnet
werden können.
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In
einer speziellen, nicht einschränkenden Ausführungsform
der Erfindung weisen zumindest bestimmte rohrförmige Elementarzellen einen
quadratischen Querschnitt auf.
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In
diesem Fall können
die rohrförmigen
Elementarzellen quadratischen Querschnitts, von denen eine Diagonale
durch eine Krafteinwirkungszelle hindurchgeht, eine Innenwand aufweisen,
die nach der Diagonale ausgerichtet ist. Das starre Teil, das aus Metall
sein kann, oder aus irgendeinem anderen geeigneten Material hergestellt
sein kann, ist vorzugsweise mit der Krafteinwirkungszelle durch
Harz verbunden. Wenn das Verbindungsteil gemäß der RTM-Technik hergestellt
ist, wird dabei das starre Teil beim Gießen in die Verbindungsstelle
integriert.
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Das äußere Element
kann an dem starren Teil entweder direkt oder über ein Verbindungsteil irgendeiner
geeigneten Form befestigt sein. In allen Fällen kann das starre Teil insbesondere
eine Befestigungsloch aufweisen, welches in einer Längsrichtung
in Bezug auf die Krafteinwirkungszelle ausgerichtet ist.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf eine Sandwich-Platte, die eine oder mehrere dieser
Verbund-Verbindungen enthält.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Im
folgenden werden anhand eines nicht einschränkenden Beispiels verschiedene
Ausführungsformen
der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben,
in denen zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht,
die separat eine Verbund-Verbindung bzw. ein Verbund-Verbindungsteil
gemäß der Erfindung
darstellt,
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2 eine Draufsicht im Schnitt,
welche eine weitere Ausführungsform
eines Verbund-Verbindungsteils gemäß der Erfindung darstellt,
das in eine Sandwich-Platte integriert ist, wobei die obere Verkleidung
der Platte absichtlich weggelassen ist,
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3 eine Schnittansicht nach
der Linie III-III der 2,
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4 eine Draufsicht im Schnitt
zur Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Verbund-Verbindungsteils
gemäß der Erfindung,
und
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5 eine Schnittansicht ähnlich der 3 zur Darstellung der Anwendung
eines Verbindungsteils zwischen dem starren Teil des Einsatzes und dem äußeren Element.
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Detaillierte Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung
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In 1 ist als Beispiel eine
erste Ausführungsform
eines Verbund-Verbindungsteils gemäß der Erfindung dargestellt.
Dieses Verbund-Verbindungsteil, das allgemein durch die Bezugsziffer 10 bezeichnet
ist, umfasst mehrere rohrförmige
Elementarzellen 12, die parallel zueinander derart nebeneinander
angeordnet sind, dass sie eine Platte gleichmäßiger Dicke bilden, in der
die rohrförmige
Elementarzellen 12 senkrecht zur Ebene der Platte ausgerichtet
sind. Wie aus dem folgenden besser verständlich ist, hängen die
Form und die Abmessungen der aus den nebeneinander angeordneten
rohrförmigen Elementarzellen
gebildeten Platte von der Anzahl und der Anordnung der in der Verbindung 10 vorgesehenen
Verankerungspunkte ab.
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Jede
der rohrförmigen
Elementarzellen 12 weist die Form eines Rohrstücks auf,
dessen Länge der
Dicke der Platte entspricht, und dessen Querschnitt in der dargestellten
Ausführungsform
quadratisch ist.
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In
der Praxis werden die rohrförmige
Elementarzellen 12 bildenden Rohrstücke aus einer trockenen rohrförmigen Vorform
hergestellt, die durch Verdrallen von Fasersträngen auf einem Dorn erhalten
wird, dessen Querschnitt komplementär zu demjenigen der rohrförmigen Elementarzellen 12 ist.
Der Querschnitt dieses Dorns ist also in der in 1 dargestellten Ausführungsform quadratisch. Die
so erhaltene rohrförmige
Vorform wird anschließend
in Stücke
gleicher Länge
aufgeschnitten, deren Länge gleich
der Dicke der herzustellenden Platte ist.
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Während einer
späteren
Phase der Herstellung des Verbund-Verbindungsteils 10 werden
die Rohrstücke
Seite an Seite in die Ausnehmung einer Form gegeben. Diese Ausnehmung
weist die Form des herzustellenden Verbund-Verbindungsteils 10 auf.
Auflösbare
oder demontierbare Kerne werden im Innern der Rohrstücke beim
Verdrallungsprozess angeordnet. Eventuell kann ein Kern nach dem
Verdrallungsvorgang eingebracht oder ersetzt werden. Übrigens
ist ein starres Teil 14 an der Stelle jedes der Rohrstücke 12 oder
im Innern derselben an den Stellen angebracht, die als Verankerungspunkt
dienen sollen. Die Zellen, welche die starren Teile 14 in
dem Verbund-Verbindungsteil enthalten, werden als Krafteinwirkungszellen" "cellules d'introduction d'effort" bezeichnet und im folgenden Text mit
der Bezugsziffer 12a versehen. Jede Krafteinwirkungszelle 12a kann
also durch ein dieser Zelle eigenes Rohrstück begrenzt sein, oder durch
die Wände
der benachbarten Rohrstücke.
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Die
Form wird anschließend
geschlossen, und ein Harz wird unter Druck in deren Inneres gemäß der RTM-Technik
eingespritzt. Das Einspritzen unter Druck des Harzes bewirkt, die
Wände der
aus verdrallten Fasersträngen
gebildeten Rohrstücke
zu durchtränken.
Das Harz wird anschließend
polymerisiert und danach wird die Form geöffnet und das Verbund-Ver bindungsteil 10 aus
dieser entnommen.
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In
dem so hergestellten Verbund-Verbindungsteil 10 wird die
Verbundwand 13 jeder der rohrförmigen Elementarzellen 12 aus
verdrallten Fasersträngen
und aus Harz gebildet. Außerdem
werden die nebeneinander angeordneten rohrförmigen Elementarzellen 12 durch
Trennwände
getrennt, von denen jede zwei durch Harz miteinander verbundene Verbundwände 13 aufweist.
Wie aus 1 klar hervorgeht,
wird das Verbund-Verbindungsteil 10 so
hergestellt, dass die Trennwände
der nebeneinander angeordneten rohrförmigen Elementarzellen 12 in
zwei unterschiedlichen Kraftübertragungsrichtungen
ausgerichtet sind, die zueinander sowie zur Ebene der Platte orthogonal
sind.
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Es
ist anzumerken, dass diese spezielle Ausrichtung der die Zellen 12 trennenden
Wände sich aus
dem quadratischen Querschnitt dieser Zellen ergibt. Die Verwendung
von Zellen, welche unterschiedliche Querschnitte aufweisen, beispielsweise in
Rauten oder Dreieckform, ergäbe
unterschiedliche Ausrichtungen der Trennwände dieser Zellen.
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Es
ist auch anzumerken, dass das Verbund-Verbindungsteil gemäß der Erfindung
rohrförmige
Elementarzellen 12 aufweisen kann, die zumindest zwei unterschiedliche
Querschnitte in dem gesamten Verbindungsteil aufweisen können.
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Wie
insbesondere 1 zeigt,
ist jede der Krafteinwirkungszellen 12a in dem Verbund-Verbindungsteil 10 derart
angeordnet, dass diese Zelle 12a von den Umfangsrändern des
Verbindungsteils getrennt sowie von anderen Krafteinwirkungszellen 12a durch
mindestens eine rohrförmige
Elementarzelle 12 in allen Richtungen getrennt ist. Anders
ausgedrückt,
ist jede der Krafteinwirkungszellen 12a in allen Richtungen
von mindestens einer rohrförmigen Elementarzelle 12 umgeben,
die kein starres Teil 14 aufweist. Diese Eigenschaft ermöglicht es,
sicherzugehen, dass die auf das Verbindungsteil 10 über irgendeines
der starren Teile 14 einwirkende Kraft über zumindest eine rohrförmige Elementarzelle 12 verläuft, bevor
sie auf die Sandwich-Platte übertragen wird,
in die das Verbund-Verbindungsteil 10 inte griert werden
soll.
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Jedes
der starren Teile 14 weist eine äußerlich komplementäre Form
zu derjenigen der Krafteinwirkungszelle 12a auf, in der
dieses Teil aufgenommen worden ist. Wenn die starren Teile 14 in
die Krafteinwirkungszellen 12a vor der Anwendung der RTM-Technik,
wie vorher beschrieben wurde, eingesetzt werden, werden die starren
Teile 14 mit den Wänden
der Krafteinwirkungszelle 12a durch das in die Form eingespritzte
Harz verbunden.
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In
einer Variante könnend
die starren Teile 14 auch nach der Herstellung der Platte
in die Krafteinwirkungszellen 12a eingebracht werden. Sie
werden dabei beispielsweise durch Verkleben oder irgendein anderes
Mittel, das eine wirksame und sichere Übertragung von Kräften garantiert,
in den Krafteinwirkungszellen befestigt.
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In
der als Beispiel in 1 dargestellten Ausführungsform
umfasst das Verbund-Verbindungsteil 10 sechs Kraftübertragungspunkte,
die durch sechs Krafteinwirkungszellen 12a verkörpert sind,
von denen jede ein starres Teil 14 enthält. Genauer gesagt, sind vier
starre Teile vorgesehen, um die Befestigung eines äußeren Elements
an der oberen Oberfläche
des Verbindungsteils, in 1 betrachtet,
zu gewährleisten.
Die beiden anderen starren Teile 14 sind bzw. werden vorgesehen,
um als Verankerung für
ein weiteres äußeres Element
zu dienen, das an der Unterseite des Verbindungsteils befestigt
wird. Je nach der vorgesehenen Anwendung kann die Anzahl der an
ein- und demselben Verbindungsteil 10 zu befestigenden
Elemente sowie die Anzahl der starren Teile 14 beliebige
Zahlen über oder
gleich 1 sein. So veranschaulichen die 2 und 3 den
Fall, bei dem das Verbindungsteil 10 ein einziges starres
Teil 14 umfasst.
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In
den in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen
umfasst jedes der starren Teile 14 ein Befestigungsloch 16,
das in Bezug auf die das starre Teil enthaltende Krafteinwirkungszelle 12a in Längsrichtung
ausgerichtet ist. Meistens ist das Befestigungsloch 16 geöffnet, um
im Raumfahrtbereich Gewicht einzusparen und das Einschließen einer Luftblase
zu vermeiden. An einem Ende des Lochs 16 kann das starre
Teil 14 eventuell einen Flansch bzw. Kragen 14a aufweisen,
der an der Platte entsprechenden Fläche vorsteht und an den Enden
der benachbarten rohrförmigen
Elementarzellen 12 anliegt.
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Das
geschlossene Ende jedes der starren Teile 14 berührt die
gegenüberliegende
Fläche
der Platte. Vorteilhafterweise ist das in jedes der starren Teile 14 eingebrachte
Blindbefestigungsloch 16 ein Gewindeloch, in das eine zur
Befestigung des äußeren Elements
vorgesehene Schraubspindel eingeschraubt werden kann.
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Es
ist anzumerken, dass als Variante die starren Teile 14,
die zur Befestigung eines äußeren Elements
vorgesehen sind, eine unterschiedliche Konfiguration aufweisen können, ohne über den Rahmen
der Erfindung hinauszugehen. So kann nur als Beispiel jedes starre
Teil, statt ein Befestigungsloch aufzuweisen, mit einer Schraubenspindel
versehen sein, die an der Seite der Platte vorsteht, an der das äußere Element
befestigt werden soll.
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Wie
insbesondere in den 2 und 3 dargestellt ist, ist das
Verbund-Verbindungsteil 10 gemäß der Erfindung zur Integrierung
in eine Sandwich-Platte 18 herkömmlicher Konzeption vorgesehen,
um die Montage mindestens eines äußeren Elements
an dieser Platte zu gestatten.
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Auf
herkömmliche
Weise umfasst die Sandwich-Platte 18 eine zellige Seele 20 und
zwei auf jeder Seite der zelligen Seele 20 angeordnete
Verkleidungsschichten 22. Die Seele 20 der Sandwich-Platte 18 weist
meistens eine Bienenwabenstruktur auf, wie sie in den 2 und 3 dargestellt ist. Es kann sich aber
auch um einen Schaumstoff mit geschlossenen oder offenen Zellen
handeln. Die bei der Zusammensetzung der Seele 20 und der
Verkleidungen der Sandwich-Platte 18 beteiligten Materialien
können
metallische und/oder Verbundmaterialien und/oder synthetische Materialien
je nach der beabsichtigten Anwendung sein.
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Wie
aus 3 am besten hervorgeht,
ist die Dicke der das Verbund-Verbindungsteil 10 bildenden Platte
gleich der Dicke der zelligen Seele 20 der Sandwich-Platte 18,
in welche das Verbindungsteil integriert werden soll.
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Um
das Verbund-Verbindungsteil 10 in der Sandwich-Platte 18 anzubringen,
wird in die Seele 20 eine Ausnehmung 24 eingebracht,
welche eine komplementäre
Form zu der des Verbindungsteils 10 aufweist, bevor die
Verkleidungen 18 angebracht werden. Anschließend wird
das Verbund-Verbindungsteil 10 in
die Ausnehmung 24 eingesetzt, wonach die Verkleidungen 20 derart
angebracht werden, dass letztere das Verbindungsteil 10 mit
Ausnahme der Flansche bzw.
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Krägen 14a der
starren Teile 14 gänzlich
bedecken. Genauer gesagt wird das Verbindungsteil 10 an
die Verkleidungen 22 geklebt und es wird eine Schaumstoffschicht
oder ein Harz zwischen das Verbindungsteil und die Seele 20 eingespritzt,
sobald die Platte fertiggestellt ist.
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Wenn
die Integrierung des Verbund-Verbindungsteils 10 abgeschlossen
ist, sind die rohrförmigen
Elementarzellen 12 derselben senkrecht zu den Überzugsschichten 22 der
Sandwich-Platte 18 ausgerichtet.
Ebenso verhält
es sich für
die Befestigungslöcher 16,
die in den Teilen 14 ausgebildet sind. Infolgedessen werden
beim Befestigen eines beliebigen äußeren Elements an den starren
Teilen 14, beispielsweise mittels Schrauben, die auf das äußere Element
einwirkenden Kräfte über das
Verbund-Verbindungsteil 10 mittels der die rohrförmigen Elementarzellen 12 des
Verbindungsteils trennenden Trennwände auf die Platte übertragen.
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Es
versteht sich, dass im Vergleich mit einem herkömmlichen Verbindungsteil, der
einen Monoblock-Insert verwendet, eine wirksame und sichere Übertragung
von Kräften
gewährleistet
wird, und gleichzeitig eine erhebliche Verringerung der Masse des
Verbindungsteils erreicht wird, indem den rohrförmigen Elementarzellen des
Verbund-Verbindungsteils 10 sowie den Trennwänden dieser
Zellen Formen und Dimensionen gegeben werden, die den zu übertragenden
Kräften
angepasst sind. Genauer gesagt kann die Masse des Verbund-Verbindungsteils gemäß der Erfindung
etwa die Hälfte
der Masse eines Monoblock-Verbindungsteils des Standes der Technik
betragen. Übrigens
ist das Verbindungsteil gemäß der Erfindung
aufgrund der Tatsache, dass der Großteil des Verbund-Verbindungsteils
gemäß der Erfindung
nicht metallisch ist (nur die starren Teile 14 können eventuell
metallisch sein), und der Tatsache, dass es ein geringes Harzvolumen
im Vergleich zu dem Faservolumen enthält, und dass es möglich ist,
ein Harz zu wählen,
das eine große
hygroskopische Stabilität
aufweist, gegenüber
Wärmebeanspruchungen
fast unempfindlich. Es weist also eine große dimensionale Stabilität auf, wenn
die Anwendung hohe thermische und/oder hygroskopische Belastungen
auferlegt, wie dies insbesondere auf dem Gebiet der Raumfahrt der
Fall ist.
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Wie
bereits angedeutet wurde, kann sich die Anzahl der in das Verbund-Verbindungsteil 10 integrierten
starren Teile 14 sowie die Form zumindest einiger der rohrförmigen Elementarzellen 12 sich
von den in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen
beschriebenen unterscheiden.
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So
ist in 4 der Fall eines
ein einziges starres, in seinem Zentrum angeordnetes Teil 14 aufweisenden
Verbund-Verbindungsteils
dargestellt. Wenn der Großteil
der rohrförmigen
Elementarzellen 12 einen quadratischen Querschnitt aufweist,
umfassen außerdem
diejenigen, deren Diagonale durch die Krafteinwirkungszelle 12a hindurchgeht,
und die durch die Bezugsziffer 12' in 4 bezeichnet
sind, eine innere Trennwand 26, die nach dieser Diagonale ausgerichtet
ist.
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Übrigens
kann gemäß der Darstellung
in 5 das äußere Element
nicht direkt am Verbund-Verbindungsteil 10 befestigt werden,
sondern über
ein Verbindungsstück 28 an
diesem angebracht werden. Dieses Verbindungsstück wird hierbei an dem/den
starren Teil(en) 14 des Verbund-Verbindungsteils 10, beispielsweise
mittels Schrauben befestigt. Das äußere Element, das im einzelnen
aus einer Verbindungsstange (nicht dargestellt) bestehen kann, die
in einer in Bezug auf die Ebene der Sandwich-Platte 18 geneigten
Richtung ausgerichtet ist, ist hierbei an dem Verbindungsstück 28 durch
irgendein geeignetes Mittel, wie beispiels weise durch Verschrauben
befestigt.
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In
diesem Fall ist anzumerken, dass das Verbindungsstück 28 eine
dem Verbund-Verbindungsteil 10 vergleichbare Struktur aufweisen
kann, wie in 5 dargestellt
ist.