Cuaderna y procedimiento para la fabricación de una cuaderna semejante.

Cuaderna (1) para el refuerzo del fuselaje (2) de un vehículo,

en particular de una aeronave, con al menos unelemento de cuaderna (3) curvado con entalladuras (5) para el paso de largueros (4) del vehículo en el lado (16)previsto para el apoyo en el fuselaje (2), en la que cada elemento de cuaderna (3) presenta una brida (7) previstapárale apoyo en el fuselaje (2), en la que cada elemento de cuaderna (3) está fabricado en una pieza a partir dematerial compuesto plástico reforzado con fibras y las entalladuras (5) están configuradas como escotadura (6) integralde cada elemento de cuaderna (3), en la que cada elemento de cuaderna (3) está fabricado de fibras o haces de fibrastrenzados y una matriz de plástico, caracterizada porque la brida (7) está dispuesta en la zona de una entalladura (5)discurriendo conforme al contorno de la entalladura (5).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/AT2010/000107.

Solicitante: FACC AG.

Nacionalidad solicitante: Austria.

Dirección: Fischerstrasse 9 4910 Ried im Innkreis AUSTRIA.

Inventor/es: LUTZ, ANDREAS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B64C1/06 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B64 AERONAVES; AVIACION; ASTRONAUTICA.B64C AEROPLANOS; HELICOPTEROS (vehículos de colchón de aire B60V). › B64C 1/00 Fuselajes; Características estructurales comunes a fuselajes, alas, superficies estabilizadoras o similares (características aerodinámicas comunes a fuselajes, alas, superficies estabilizadoras o similares B64C 23/00; instalaciones de la cabina de vuelo B64D). › Cuadernas; Larguerillos; Largueros.

PDF original: ES-2435473_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Cuaderna y procedimiento para la fabricación de una cuaderna semejante La invención se refiere a una cuaderna para el refuerzo del fuselaje de un vehículo, en particular de una aeronave, según el preámbulo de la reivindicación 1.

Además, la invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de una cuaderna compuesta de al menos un elemento de cuaderna según el preámbulo de la reivindicación 8.

Las cuadernas son componentes de soporte para el refuerzo o rigidización del fuselaje en barcas, barcos, aviones y otros vehículos y forman gráficamente los “nervios” del vehículo. Habitualmente se monta una multiplicidad de cuadernas anulares a distancias regulares periféricamente en el lado interior del fuselaje del vehiculo. En la dirección longitudinal del fuselaje está previstos largueros o stringer, que discurren transversalmente a las cuadernas y pasan a través de entalladuras correspondientes de las cuadernas. Mientras que en la construcción de barcos con frecuencia se usa madera o acero como material para las cuadernas y otros elementos estructurales, las cuadernas para aviones están elaboradas la mayoría de las veces de aluminio u otros metales ligeros con vistas a una reducción del peso total.

En el estado de la técnica se conocen, por un lado, cuadernas de aluminio en una pieza que están realizadas conforme a la curvatura del fuselaje del avión. Las entalladuras para la subestructura, las cuales se conforman debido a los largueros que discurren transversalmente a las cuadernas, se prevén en este caso habitualmente mediante fresado o corte en las cuadernas.

Además, en el estado de la técnica se conocen cuadernas en dos partes con un marco y un pie de cuaderna fijado en el fuselaje del avión (véase la fig. 3) . El marco se remacha en este caso con el pie de cuaderna o conecta de forma fija de otra manera. Las entalladuras para los largueros se fresan en este caso del pie de cuaderna, según se ve también a continuación en relación con la fig. 3.

No obstante, las cuadernas con entalladuras fresadas son muy costosas en su fabricación. El fresado representa en cualquier caso un factor de costes considerable en la fabricación con vistas a números de piezas elevados de los componentes.

Para evitar el fresado de las entalladuras se usan a menudo cuadernas diferenciales con varios componentes remachados. Tales cuadernas se componen de un marco en una pieza, por ejemplo, un perfil en C que está conectado de forma fija con el fuselaje a través de una multiplicidad de anclajes de sujeción fijados en el marco. Los anclajes de sujeción están dispuestos en este caso espaciados unos de otros, de modo que los espacios intermedios forman entalladuras para el paso de los largueros. En estas cuadernas los largueros discurren luego entre los anclajes de sujeción, llegando a descansar los largueros por debajo del marco, de modo que en el marco mismo no se deben prever entalladuras. Por consiguiente en tales cuadernas no se necesita un fresado de las entalladuras, sin embargo, se necesitan de forma desventajosa una multiplicidad de anclajes de sujeción a fin de configurar las entalladuras para el paso de los largueros. La fijación de los anclajes de sujeción en el marco es además costosa y requiere mucho tiempo.

Además, en el estado de la técnica ya se conoce en principio usar materiales compuestos plásticos reforzados con fibras para los componentes estructurales en aviones. Mediante el uso de materiales compuestos de fibras se reduce el peso total del avión, de modo que se puede disminuir considerablemente el consumo de combustible. Al mismo tiempo los componentes fabricados a partir de materiales compuestos de fibras se destacan por su elevada dureza y rigidez, así como su baja tendencia a la fatiga del material o a la corrosión.

En cuadernas convencionales de materiales compuestos de fibras, las entalladuras para largueros o stringer, como en el caso de las cuadernas de aluminio, se generan por fresado o por un modo constructivo diferencial.

En el documento DE 10 2007 030 026 A1 se muestra un componente estructural para una aeronave con un elemento de cuaderna de plástico reforzado con fibras de carbono (CFK) . El elemento de cuaderna presenta en el lado dirigido al fuselaje una brida curvada conforme a la curvatura interior del fuselaje del avión, que sirve para la fijación del elemento de cuaderna en el fuselaje. Además, en el lado del fuselaje está prevista una multiplicidad de entalladuras para el paso de largueros. Estas entalladuras se prevén en procesos de fabricación por corte o fresado en el elemento de cuaderna. En este caso también se quita por supuesto la brida en la zona de las entalladuras, de modo que la brida del elemento de cuaderna terminado está interrumpida en la zona de las entalladuras. De este modo se debilita en conjunto el elemento de cuaderna ya que la brida tiene una importancia especial para la rigidez o dureza del elemento de cuaderna. En el documento DE 10 2007 030 026 A1, para el aumento de la estabilidad mecánica se propone por ello unir el elemento de cuaderna con un elemento de soporte transversal que conecta entre sí transversalmente dos secciones de arco del elemento de cuaderna. No obstante, esto es costoso constructivamente aumentándose de forma desventajosa el peso total del avión debido a los elementos de soporte transversales adicionales.

El documento DE 10 2006 051 457 A1 muestra un elemento de cuaderna de material compuesto plástico reforzado con fibras con una sección de pie o brida, que se apoya en el fuselaje de una aeronave, y entalladuras para el paso de los stringers con perfil en forma de T. En las zonas entre las entalladuras la brida presenta un espesor modificado de forma escalonada, de modo que la brida sigue con exactitud de ajuste la subestructura escalonada formada por las secciones de pie de los stringers en T. Sin embargo, también aquí las entalladuras se incorporan por fresado o corte en el elemento de cuaderna, de modo que de nuevo la brida está interrumpida en la zona de las entalladuras. Luego en este elemento de cuaderna también se menoscaba la estabilidad mecánica mediante las entalladuras fresadas.

El objetivo de la presente invención es crear debido a ello una cuaderna sencilla constructivamente, en particular para aviones, que combine bajo peso y elevada estabilidad mecánica, en particular en caso de sobrecarga. Además, se debe crear un procedimiento especialmente económico y eficiente para la fabricación de una cuaderna semejante. Se deben evitar en este caso o al menos reducir las desventajas de las cuadernas conocidas y de los procedimientos para la fabricación de las cuadernas.

Esto se consigue en el caso de la cuaderna del tipo aludido al inicio mediante las características según la parte característica de la reivindicación 1 así como, en lo que se refiere al procedimiento mencionado al inicio, mediante las características según la parte característica de la reivindicación 8.

En tanto que la cuaderna está fabricada en una pieza de material compuesto plástico reforzado con fibras y las entalladuras para el paso de los largueros están configuradas como escotadura integral de cada elemento de cuaderna, se puede evitar el fresado costoso y que requiere tiempo de las entalladuras. Además, frente a los elementos de cuaderna en varias partes se produce la ventaja de que se pone a disposición directamente un elemento de cuaderna adaptado exactamente a la subestructura sin la necesidad de remachar entre sí las partes individuales y orientarlas en el avión sobre los largueros. Mediante la configuración integral de la escotadura se pone a disposición finalmente una cuaderna especialmente estable y rígida que satisface los elevados requisitos de capacidad de carga o estabilidad mecánica, también en caso de sobrecarga. Cada elemento de cuaderna presenta en este caso una brida prevista para el apoyo en el fuselaje, estando dispuesta la brida en la zona de una entalladura discurriendo conforme al contorno de la entalladura. De esta manera se proporciona una brida continua que no está interrumpida en la zona de las entalladuras. En las zonas entre las entalladuras la brida está en contacto con el fuselaje y se puede fijar, por ejemplo remachar, en éste; en las zonas de las entalladuras la brida se sube de modo que la brida sigue al contorno de las entalladuras. Luego sobre toda la extensión del elemento de cuaderna la brida sigue al contorno de la subestructura que se forma por el armazón o los largueros. Con la ayuda de la brida continua se puede obtener una cuaderna especialmente estable dado que se evita una reducción de la estabilidad debido a la falta de la brida del lado del fuselaje en la zona de las entalladuras.

Para el aumento... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Cuaderna (1) para el refuerzo del fuselaje (2) de un vehículo, en particular de una aeronave, con al menos un elemento de cuaderna (3) curvado con entalladuras (5) para el paso de largueros (4) del vehículo en el lado (16) previsto para el apoyo en el fuselaje (2) , en la que cada elemento de cuaderna (3) presenta una brida (7) prevista párale apoyo en el fuselaje (2) , en la que cada elemento de cuaderna (3) está fabricado en una pieza a partir de material compuesto plástico reforzado con fibras y las entalladuras (5) están configuradas como escotadura (6) integral de cada elemento de cuaderna (3) , en la que cada elemento de cuaderna (3) está fabricado de fibras o haces de fibras trenzados y una matriz de plástico, caracterizada porque la brida (7) está dispuesta en la zona de una entalladura (5) discurriendo conforme al contorno de la entalladura (5) .

2. Cuaderna (1) según la reivindicación 1, caracterizada porque cada elemento de cuaderna (3) presenta una sección transversal esencialmente en forma de T, en forma de I, en forma de Z o preferentemente en forma de C.

3. Cuaderna (1) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque cada elemento de cuaderna (3) está fabricado en un procedimiento de moldeo líquido.

4. Cuaderna (1) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque cada elemento de cuaderna (3) está fabricado en el procedimiento PREPREG (fibras preimpregnadas) .

5. Cuaderna (1) según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque cada elemento de cuaderna (3) presenta en el lado (13) opuesto a la brida (7) abombamientos (18) para la recepción de elementos estructurales (20) .

6. Cuaderna (1) según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque cada entalladura (5) presenta la forma de un prisma con superficie base esencialmente trapezoidal, estando redondeados preferentemente los bordes de la entalladura (5) .

7. Cuaderna (1) según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el entalladuras (5) están dispuestas a distancias angulares preferentemente regulares a lo largo de la circunferencia de cada elemento de cuaderna (3) .

8. Procedimiento para la fabricación de una cuaderna (1) compuesta de al menos un elemento de cuaderna (3) para el refuerzo del fuselaje de un vehículo, en particular de una aeronave, en el que cada elemento de cuaderna (3) se conforma correspondientemente con una curvatura y en el lado (16) previsto para el apoyo en el fuselaje (2) se prevén entalladuras (5) para el paso de largueros (4) , en el que cada elemento de cuaderna (3) presenta una brida (7) prevista para el apoyo en el fuselaje (2) , caracterizado porque la brida (7) discurre en la zona de una entalladura (5) conforme al contorno de la entalladura (5) , conformándose cada elemento de cuaderna (3) en una pieza a partir de un material compuesto plástico reforzado con fibras y configurándose las entalladuras (5) como escotadura (6) integral de cada elemento de cuaderna (3) , aplicándose las fibras o haces de fibras sobre un núcleo en arrastre de forma, y el núcleo presenta, para la configuración de la escotadura (6) integral de cada elemento de cuaderna (3) , indentaciones conforme a las entalladuras (5) de cada elemento de cuaderna (3) y las fibras o haces de fibras se entrelazan entre sí sobre el núcleo.

9. Procedimiento para la fabricación de una cuaderna (1) según la reivindicación 8, caracterizado porque cada elemento de cuaderna (3) se conforma como perfil en T, perfil en I, perfil en Z o preferentemente perfil en C.

10. Procedimiento para la fabricación de una cuaderna (1) según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque para la configuración del material compuesto plástico reforzado con fibras, las fibras se impregnan con un material matricial de plástico.

11. Procedimiento para la fabricación de una cuaderna (1) según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque el material compuesto plástico con fibras aplicado sobre el núcleo se desairea finalmente y se endurece bajo la presión y el calor.

12. Procedimiento para la fabricación de una cuaderna (1) según una de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque el núcleo envuelto con las fibras o haces de fibras entrelazados se divide esencialmente en un plano central de su extensión longitudinal, de modo que se ponen a disposición dos elementos de cuaderna (3) .

13. Procedimiento para la fabricación de una cuaderna (1) según una de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado porque el núcleo presenta una sección transversal esencialmente cuadrada.

14. Procedimiento para la fabricación de una cuaderna (1) según una de las reivindicaciones 8 a 13, caracterizado porque el núcleo se retira finalmente.


 

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