CONSTRUCCIÓN DE PESO LIGERO CON UNA ESTRUCTURA DE APOYO DE DIVISIÓN FRACTAL.

Construcción de peso ligero (LBK) con una estructura de apoyo (FSS1,

FSS2, FSS3) constituida periódicamente de forma regular y que refuerza mecánicamente su revestimiento superficial (AH), con una división fractal de la estructura de apoyo (FSS1, FSS2, FSS3) en al menos dos planos fractales (FE1, FE2), caracterizada por transiciones fluidas integradas entre los planos fractales (FE1, FE2)

La invención se refiere a una construcción de peso ligero de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Las construcciones de peso ligero siguen una filosofía de construcción, que tiene como objetivo un ahorro máximo de peso con una estabilidad óptima. Los motivos para la construcción de peso ligero pueden ser de diferente naturaleza. Un argumento principal para la construcción de peso ligero es el ahorro de materias primas tanto el la fabricación de los productos como también en su utilización. En vehículos y aviones, con una construcción de peso ligero consecuente, se requiere una potencia de accionamiento más reducida para las mismas propiedades de marcha o de vuelo. Por lo demás, se reduce el consumo de combustible y se mejora la relación de peso entre el medio de transporte y la carga. De esta manera, el aparato total, la fuente de accionamiento y la reserva de combustible se pueden dimensionar más pequeños. La construcción de peso ligero es muy significativa para la fabricación de vehículos, para la construcción de aviones y en la construcción aeroespacial. Especialmente en la construcción aeroespacial cada kilogramo transportado cuesta miles de euros, en los que se pueden conseguir grandes ahorros a través de la construcción de peso ligero. También en la construcción de edificios, sobre todo en la industria de la construcción de naves de producción, de naves de montaje y de naves de almacenamiento, la construcción de peso ligero representa una alternativa de coste favorable y muy flexible. Los materiales metálicos de construcción de peso ligero son, por ejemplo, aluminio, magnesio, aceros de alta resistencia y titanio. Además, los plásticos, los materiales de madera y los materiales de papel y los materiales compuestos de fibras se consideran como materiales clásicos de la construcción de peso ligero. En los últimos años, los plásticos y especialmente los materiales compuestos de plásticos y fibras han adquirido mucha importancia. Debido a sus altas rigideces y resistencias específicas, son materiales atractivos para la construcción de peso ligero. Ofrecen una multitud de nuevas posibilidades de procesamiento y de configuración.

La construcción de peso ligero trata de conseguir el objetivo de la construcción de peso ligero a través de medidas constructivas, En primer término, se pretende un aprovechamiento lo más uniforme posible del volumen del material. Así, por ejemplo, los componentes solicitados a flexión son sustituidos por soluciones sándwich o armazones. En principio, se trata de construir con pared lo más fina posible. Sin embargo, esto eleva el peligro del fallo de la estabilidad (flexión, pandeo), lo que hace necesario un análisis mecánico exacto. Las fuerzas en las construcciones de peso ligero deberían conducirse directamente. En el caso de construcciones complejas, deben reducirse al mínimo especialmente las tensiones de entalladura. Los soportes de armazones con barras puramente de tracción y compresión representan estructuras óptimas a este respecto.

ESTADO DE LA TÉCNCIA

Una construcción de peso ligero con dos revestimientos superficiales, entre los que se extienden bandas de metal, que se extienden onduladas o bien en forma de semi-panal de abejas, como nervaduras de apoyo de una estructura de apoyo, se conoce a partir de documento US 2022/0108349 A1. El documento DE 10 2004 025 667 A1 publica una estructura de apoyo para construcciones de peso ligero en tipo de construcción de varias capas, en el que unas nervaduras de apoyo están dispuestas desplazadas a modo de muro como rectángulos cerrados y están rellenas con un material de relleno. Se conoce a partir del documento DE 10 2004 031 823 A1 una placa de construcción de peso ligero, en la que se definen varias zonas de nervaduras de apoyo onduladas de forma diferente. Se conocen a partir del documentote 101 19 020 A1 estructuras de panal de abejas curvadas con estructuras de apoyo de diferentes características. En los documentos DE 100 22 742 A1, DE 100 37 589 A1 y DE 203 19 426 U1 se definen estructuras de apoyo con un desarrollo en forma de tronco de pirámide: El documento DE 100 37 589 A1 muestra la estructura de apoyo en forma de tronco de pirámide para una configuración de una construcción de peso ligero en forma de una cúpula de peso ligero.

Se conoce a partir del documento EP 0 618 842 B1 un cuerpo de panal de abejas con una estructura interna, que es retenida por una estructura de apoyo. El cuerpo de panal de abejas puede estar dispuesto en un tubo. La estructura de apoyo puede estar constituida por chapas onduladas con diferentes radios, que están colocadas superpuestas. Un componente de peso ligero de cuerpo hueco se publica en el documento DE 198 48 516 A1. La construcción de peso ligero en forma de bandejas presenta un espacio interior. Las nervaduras de apoyo que se extienden en forma de rejilla se encuentran en la pared entre las dos superficies.

Una construcción de peso ligero con una estructura de apoyo que se puede constituir periódicamente de forma regular y que refuerza mecánicamente su revestimiento superficial se describe en el documento DE 100 47 753 A1, en el que la estructura de apoyo en esta construcción de peso ligero conocida, está constituida por nervaduras de apoyo dispuestas en forma de estrella. La construcción de peso ligero está configurada en forma de tubo y dispone de un espacio interior útil. La estructura de apoyo está dispuesta sobre el lado exterior del tubo entre un revestimiento superficial interior y un revestimiento superficial exterior, que sirve como revestimiento exterior. Para el revestimiento exterior, para el revestimiento interior y para las nervaduras de apoyo se pueden utilizar espesores de pared relativamente reducidos, de manera que existe una construcción de peso muy ligero, que presenta, sin embargo, a pesar de todo una resistencia alta en virtud de la estructura de apoyo compleja. En los puntos de cruce de ángulo agudo de las nervaduras de apoyo resultan, sin embargo, en la estructura de apoyo conocida cargas mecánicas altas debido a la acción de entalladura y, por lo tanto, debido a los picos de tensión. Además, entre las nervaduras de apoyo individuales existen zonas triangulares sin apoyo adicional, de manera que sobre estos lugares no podrían actuar fuerzas de presión mayores. En este caso, solamente serviría como ayuda un incremento de los espesores de la pared y de las nervaduras de apoyo, lo que no va, sin embargo, en el sentido de ahorro de material en las construcciones de peso ligero.

El documento U5 2002/104288 A1 publica una construcción de peso ligero con las características del preámbulo de la reivindicación 1.

PLANTEAMIENTO DEL COMETIDO

El cometido de la presente invención se puede ver, por lo tanto, en desarrollar la construcción de peso ligero, partiendo de la construcción de peso ligero del tipo indicado al principio con una estructura de apoyo constituida periódicamente de forma regular y que refuerza mecánicamente su revestimiento exterior, de tal forma que se consigue tanto un ahorro de material como también una fiabilidad elevada del sistema con relación al parámetro de resistencia a la presión de cuerpos huecos y elementos de obturación y de acoplamiento. La combinación de los parámetros de fiabilidad del sistema, ahorro del material y resistencia a la presión tiene una importancia especial, por ejemplo, en construcciones de peso ligero en forma de aviones, cascos de buques y submarinos así como, por ejemplo, en mamparos de aire de aviones y cúpulas luminosas. La solución de acuerdo con la invención de este cometido se puede deducir a partir de la reivindicación principal. Los desarrollos ventajosos de la invención se indican en las reivindicaciones dependientes y se explican en detalle a continuación con relación a la invención.

La construcción de peso ligero de acuerdo con la invención se caracteriza, en principio, por una división fractal de la estructura de apoyo en varios, al menos dos planos fractales, en la que el desarrollo del contorno de apoyo se repite en sí mismo al menos todavía otra vez. El número de las repeticiones de similitud propia, que se reducen, en general, en cada caso en una dimensión, indica el número de los planos fractales. Entre los planos están las transiciones fluidas e integradas. Como ventajas esenciales de la utilización de una estructura de apoyo fractal se pueden considerar que se evitan con seguridad picos de tensión de entalladura a través de las transiciones fluidas directas (en dirección-z) entre las estructuras integradas en los diferentes planos fractales de la estructura... [Seguir leyendo]

1. Construcción de peso ligero (LBK) con una estructura de apoyo (FSS1, FSS2, FSS3) constituida periódicamente de forma regular y que refuerza mecánicamente su revestimiento superficial (AH), con una división fractal de la estructura de apoyo (FSS1, FSS2, FSS3) en al menos dos planos fractales (FE1, FE2), caracterizada por transiciones fluidas integradas entre los planos fractales (FE1, FE2).

2. Construcción de peso ligero de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por una disposición de la estructura de apoyo (FSS1, FSS2, FSS3) sobre el lado exterior y/o sobre el lado interior del revestimiento superficial de la construcción de peso ligero (LBK).

3. Construcción de peso ligero de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada por una constitución de la estructura de apoyo de nervaduras de apoyo (SR) con un desarrollo fractal.

4. Construcción de peso ligero de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada por un desarrollo fractal de las nervaduras de apoyo (SR) de acuerdo con el prototipo de amonitas o microalgas.

5. Construcción de peso ligero de acuerdo con la reivindicación 3 ó 4, caracterizada por una superposición de las nervaduras de apoyo (SR) que se extienden fractales con un desarrollo en forma de meandro de las nervaduras de apoyo (SR).

6. Construcción de peso ligero de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada por un desarrollo asimétrico en forma de meandro de las nervaduras de apoyo (SR).

7. Construcción de peso ligero de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada por un desarrollo cerrado de las nervaduras de apoyo (SR).

8. Construcción de peso ligero de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada por un desarrollo (WB) en forma de panal de abejas de las nervaduras de apoyo (SR).

9. Construcción de peso ligero de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada por una combinación de la estructura de apoyo (FSS1, FSS2, FSS3) de división fractal con una estructura de apoyo (NFS) no dividida fractal.

10. Construcción de peso ligero de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada por una abertura (DB) sencilla o múltiple, que sirve para el paso de fluidos, de la estructura de apoyo (FSS1, FSS2, FSS3).

11. Construcción de peso ligero de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada por una configuración del revestimiento superficial como revestimiento exterior (AH).

12. Construcción de peso ligero de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada por un espacio interior (NI) útil.

13. Construcción de peso ligero de acuerdo con una de las reivindicaciones 11 ó 12, caracterizada por una configuración como tubo (RO).

14. Construcción de peso ligero de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizada por una disposición de la estructura de apoyo (FSS1) en el tubo (RO) y una superposición de las nervaduras de apoyo (SR) que se extienden de forma fractal con una configuración como un plano radial vuelto axialmente o como varios planos radiales planos.

15. Construcción de peso ligero de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada por una configuración en forma de placa.

16. Construcción de peso ligero de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizada por una configuración de la configuración en forma de placa como tabique resistente a la presión.