Viga de material compuesto (41, 51, 61) que comprende un alma (21) y dos alas (17,

19), en la que el alma (21) tiene un perfil en forma corrugada, con partes alineadas (23, 22) en dos planos paralelos (27, 25) en dirección longitudinal y partes inclinadas (29) entre ellos, estando la viga de material compuesto caracterizada porque también comprende un primer elemento (33) en forma de C y un segundo elemento (43, 53, 63) en forma de viga, cada uno de los cuales tiene almas (35, 45, 55, 65) unidas a las partes paralelas (23, 22) del alma corrugada en un plano (27, 25) que comprende el alma (21) corrugada entre ellos, y estando las cabezas (37, 39; 47, 49; 57, 59; 67, 69) de dichos elementos primero y segundo unidos a una o dos alas sencillas (7, 9) adicionales o unidos entre ellos para formar las alas (17, 19) de la viga

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a una viga de material compuesto con el alma en forma corrugada.

Una aplicación preferida de la viga de material compuesto según la invención es en el fuselaje de una aeronave. 5

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las ventajas de las corrugaciones se conocen ampliamente en el campo de las estructuras, principalmente en aplicaciones civiles. Durante muchos años se han utilizado vigas corrugadas metálicas para mejorar la eficiencia y ahorrar peso. Las corrugas trapezoidales en el alma permiten almas más delgadas y / o evitan la necesidad de largueros. Diferentes estudios (Masami Hamada –1994–, C. L. Chan & Y. A. Khalid –2002–) concluyeron que existe 10 una reducción en el peso del alma de alrededor del 10% al utilizar una corrugación.

En lo que a dichas ondulaciones aplicadas a vigas de materiales compuestos se refiere, se deben tener en cuenta diversos factores. Un diseño apropiado intenta proporcionar continuidad en los pliegues del alma hacia las alas. En un alma corrugada, esto implica que la cinta o tejido, cerca de las alas, ha de seguir el camino de la corrugación, además del pliegue, para unirse al ala. Todas las tecnologías de materiales compuestos tienen 15 limitaciones en cuanto al radio mínimo efectivo que se puede conseguir. Así, a menos que los radios (y, por tanto, la corrugación) sean lo suficientemente grandes, con lo cual se pierde efectividad en el alma, no se podrán conseguir curvaturas ajustadas.

Las Solicitudes de Patente US 2004/0040252 y US 6,520,706 describen vigas de materiales compuestos con almas de forma sinusoidal en las que se utilizan partes adicionales para unir el alma a las alas. Esto aumenta 20 considerablemente el coste total de la viga, ya que la fabricación de estas partes adicionales y los costes de instalación no son despreciables. El documento de patente DE 10351444 A describe una viga de material compuesto según el preámbulo de la reivindicación 1.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La viga de material compuesto según la invención comprende: 25

- un alma que tiene un perfil en forma corrugada, con partes alineadas en dos planos paralelos en dirección longitudinal y partes inclinadas entre ellos;

- dos alas;

- un primer elemento en forma de C y un segundo elemento en forma de viga, cada uno de los cuales tiene almas unidas a las partes paralelas del alma corrugada en un plano que comprende el alma corrugada entre ellos, 30 estando las cabezas de dichos elementos primero y segundo unidas a una o dos alas sencillas adicionales o unidas entre ellos para formar las alas de la viga.

Este diseño resuelve el problema de la unión de un alma de forma corrugada a las alas, evitando las restricciones en la fabricación al doblar los pliegues mixtos del alma hacia las alas.

Una ventaja de esta invención es que la viga es rentable económicamente y capaz de ahorrar peso en 35 comparación con las vigas de alma recta.

Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la descripción detallada que sigue de una realización ilustrativa del objeto de la invención en relación a las figuras adjuntas.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La Figura 1 muestra una vista en perspectiva de una viga de material compuesto en forma de I según una 40 primera realización de la invención.

La Figura 2 muestra una sección transversal de una viga de material compuesto según una primera realización de la invención.

La Figura 3 muestra una sección transversal de una viga de material compuesto en forma de C según una segunda realización de la invención. 45

La Figura 4 muestra una sección transversal de una viga de material compuesto en forma de J según una tercera realización de la invención.

Las Figuras 5a y 5b muestran una vista esquemática en planta de dos almas corrugadas diferentes.

La Figura 6 muestra el alma de la viga de material compuesto de la Figura 1 incluyendo extensiones horizontales.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Y REALIZACIONES PREFERIDAS

En una primera realización de esta invención, la viga 41 tiene un perfil en forma de I y comprende los siguientes elementos: un alma corrugada 21, dos alas 7, 9 y dos elementos en forma de C 33, 43. Además, para los 5 procesos de fabricación, se pueden precisar otros elementos, tales como adhesivo 26 adecuado para temperatura, para la interfaz entre el alma 21 y las alas 7, 9 (en una forma similar a las construcciones tipo sándwich), y carga.

El alma 21 tiene un perfil en forma corrugada con partes alineadas 22, 23 en dos planos paralelos 25, 27 en dirección longitudinal y partes inclinadas 29 entre ellos.

El elemento 33 en forma de C comprende un alma 35 y cabezas 37, 39. De forma similar, el elemento 43 10 en forma de C comprende un alma 45 y cabezas 47, 49. Ambos elementos 33, 43 apuntan hacia fuera y están situados cada uno en un lado del alma corrugada 13.

El alma 35 del elemento 33 en forma de C está unida (co-curada, co-unida o unida de forma secundaria dependiendo del proceso de fabricación) a las partes alineadas 23 del alma 21 en el plano 27 y sus cabezas 37, 39 están unidas (co-curadas, co-unidas o unidas de forma secundaria dependiendo del proceso de fabricación) a las 15 alas 7, 9 para formar las alas 17, 19 de la viga.

De forma similar, el alma 45 del elemento 43 en forma de C está unida a las partes alineadas 22 del alma 21 en el plano 25 y sus cabezas 47, 49 están unidas a las alas 7, 9 para formar las alas 17, 19 de la viga.

Este diseño resuelve el problema de la unión del alma corrugada 13 a las alas 7, 9 en una viga de material compuesto de forma económicamente rentable. Además, el alma corrugada 21 pretende estabilizar toda el alma. 20 Una corrugación de forma trapezoidal da soporte a las almas 35, 45 de los elementos 33, 43 en forma de C evitando así pandeos y la necesidad de largueros adicionales o de un alma más gruesa.

En principio, esta invención cubre cualquier ángulo posible que pudieran presentar las partes inclinadas 29 con las partes alineadas 22 y 23, según muestran las Figuras 5a y 5b. En otras palabras, los ángulos del alma trapezoidal 21 se entienden como cualquier ángulo que haga posible el diseño de un alma corrugada con partes 25 alineadas como se ha descrito. Un diseño adecuado tendrá este ángulo en consideración para obtener la combinación preferida de rigidez, resistencia, peso y practicidad de fabricación.

Por otro lado, la función de los elementos en forma de C es doble: transferir la carga de un ala a la otra y unir el alma 21 a las alas 7, 9.

Como se muestra en la Figura 6, el alma 21 de forma corrugada comprende extensiones horizontales 28 30 en las citadas partes alineadas 22, 23 con el fin de reforzar la unión del alma 21 a las alas 7, 9 así como la unión del alma 21 a los elementos en forma de C 33, 43.

En una segunda realización de esta invención, la viga 51 tiene un perfil en forma de C y comprende los siguientes elementos: un alma corrugada 21 y dos elementos en forma de C 33, 53.

El elemento en forma de C 33 comprende un alma 35 y cabezas 37, 39. De forma similar, el elemento en 35 forma de C 53 comprende un alma 55 y cabezas, 59. Ambos elementos, 33, 53, están dispuestos paralelamente cada uno en un lado del alma corrugada 21.

Las almas 35, 55 de los dos elementos en forma de C 33, 53 están unidas (co-curadas, co-unidas o unidas de forma secundaria dependiendo del proceso de fabricación) a las partes alineadas 23, 22 del alma 21 en los planos 27, 25 y sus cabezas 37, 57; 39, 59 están unidas (co-curadas, co-unidas o unidas de forma secundaria 40 dependiendo del proceso de fabricación) para formar las alas 17, 19 de la viga.

En una tercera realización de esta invención, la viga 61 tiene un perfil en forma de J y comprende los siguientes elementos: un alma corrugada 21, un ala 9, un elemento en forma de C 33 y un elemento en forma de Z 63.

El elemento en forma de C 33 comprende un alma 35 y cabezas 37, 39. De forma similar, el elemento en 45 forma de Z 63 comprende un alma 65 y cabezas 67, 69. Ambos elementos, 33, 63, están dispuestos cada uno en un lado del alma corrugada 21.

Las...

1. Viga de material compuesto (41, 51, 61) que comprende un alma (21) y dos alas (17, 19), en la que el alma (21) tiene un perfil en forma corrugada, con partes alineadas (23, 22) en dos planos paralelos (27, 25) en dirección longitudinal y partes inclinadas (29) entre ellos, estando la viga de material compuesto caracterizada porque también comprende un primer elemento (33) en forma de C y un segundo elemento (43, 53, 63) en forma de viga, cada uno de los cuales tiene almas (35, 45, 55, 65) unidas a las partes paralelas (23, 22) del alma corrugada 5 en un plano (27, 25) que comprende el alma (21) corrugada entre ellos, y estando las cabezas (37, 39; 47, 49; 57, 59; 67, 69) de dichos elementos primero y segundo unidos a una o dos alas sencillas (7, 9) adicionales o unidos entre ellos para formar las alas (17, 19) de la viga.

2. Viga de material compuesto (41) según la reivindicación 1, en la que el citado segundo elemento es un elemento en forma de C (43), está dispuesto de forma simétrica al primer elemento (33) con respecto al alma (21) 10 de la viga, y cuyas cabezas (37, 39; 47, 49) están unidas a alas sencillas (7, 9) adicionales para formar las alas (17, 19) de la viga.

3. Viga de material compuesto (51) según la reivindicación 1, en la que el citado segundo elemento es un elemento en forma de C (53), el cual está dispuesto de forma paralela al primer elemento (33), y en la que las cabezas (37, 39) del primer elemento (33) están unidas a las cabezas (57, 59) del segundo elemento (53) para 15 formar las alas (17, 19) de la viga.

4. Viga de material compuesto (61) según la reivindicación 1, en la que el citado segundo elemento es un elemento en forma de Z (63), y en la que la cabeza superior (37) del primer elemento (33) está unido a la cabeza superior (67) del segundo elemento (63) para formar el ala superior (17) de la viga y las cabezas inferiores (39, 69) de ambos elementos (33, 63) están unidos a un ala sencilla (9) adicional para formar el ala inferior (19) de la viga. 20

5. Viga de material compuesto (41, 51, 61) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que su alma (21) tiene forma trapezoidal con cualquier ángulo posible entre las partes inclinadas (29) y las partes alineadas (22, 23).

6. Viga de material compuesto (41, 51, 61) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que su alma (21) comprende extensiones horizontales (28) en las citadas partes paralelas alineadas (22, 23) para ser 25 unidas a las alas (17, 19).