DE102005038849A1

DE102005038849A1 - Stützstruktur für einen Flügel

Info

Publication number: DE102005038849A1
Application number: DE102005038849A
Authority: DE
Inventors: Christian MÄNZ
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2005-08-17
Filing date: 2005-08-17
Publication date: 2007-02-22
Also published as: CN101242992B; RU2408497C2; EP1915291B1; WO2007020069A1; US8205834B2; EP1915291A1; CA2616929A1; JP2009504494A; US20100170995A1; RU2008109925A; BRPI0614427A2; CN101242992A; JP5055280B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stützstruktur für ein Flugzeug, die ein oder mehrere Stabelemente und ein oder mehrere Knotenelemente umfasst, wobei zumindest ein Stabelement einen Übergangsbereich aufweist, der mit zumindest einem Knotenelement in Eingriff bringbar ist. Wenn der Übergangsbereich des Stabelements mit dem zumindest einen Knotenelement in Eingriff steht, erfolgt zwischen dem Stabelement und dem Knotenelement eine zentrische Kraftübertragung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen das technische Gebiet der Statik. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Stützstruktur, ein Anschlusselement, ein Knotenelement für eine Stützstruktur, einen Flügel, ein Verfahren zur Kraftübertragung zwischen einem Stabelement und einem Knotenelement, ein Verfahren zur Herstellung eines Anschlusselements, die Verwendung einer Stützstruktur in einem Flugzeug und ein Flugzeug mit einer Stützstruktur.

Bei Flugzeugen werden hoch belastete Fachwerke aus U- oder Doppel-T-Profilen aufgebaut. Auch Stäbe mit Rechteckprofilen kommen häufig zum Einsatz z.B. in den unteren Rippen. des A380 Seitenleitwerk-Mittelkastens. Mit derartigen Profilen lassen sich zwar hoch belastbare Fachwerke konstruieren, allerdings müssen diese Stäbe dann verhältnismäßig massiv ausgebildet sein. Dadurch erhöht sich das Gewicht, das für ein hoch belastbares Fachwerk anfällt. Bei relativ geringen Lasten kommen so genannte SARMA-Stangen zum Einsatz. Beispielsweise finden SARMA-Stangen für Fußbodenträger Verwendung. SARMA-Stangen sind jedoch aufgrund ihrer zu geringen Auslegung für hoch belastete Fachwerke nicht geeignet.

Rohrverbindungssysteme sind aus den Druckschriften DE 199 21 690 B4 , DE 20 2004 015 883 U1 , DE 199 20 427 A1 , DE 37 21 092 C2 und DE 20 2004 015 047 U1 bekannt.

Der kritische Lastfall für eine Strebe/Stab in einem Fachwerk ist in aller Regel das Knicken unter Druckbelastung, da aufgrund der momentfreien Auslegung von Fachwerken innerhalb einer Fachwerkkonstruktion überwiegend Zug- bzw. Druckkräfte anzutreffen sind. Trotz entsprechender Kraftverteilung und Kraftableitung auf das gesamte Fachwerk können jedoch in einzelnen Streben, insbesondere bei einer hohen wirkenden Gesamtkraft, hohe Einzeldruckkräfte wirken.

Gerade an den so genannten Fachwerkknotenpunkten, d.h. an den Enden der Fachwerkstäbe, müssen aufwendige und schwere Anschlüsse zum Einsatz kommen.

Bei Flugzeugen sind die Mittelkästen von Flugzeugflügeln während des Fluges in aller Regel hohen Belastungen ausgesetzt. Insbesondere müssen die Mittelkästen aus Luftlasten resultierende Querkraftbeanspruchungen und die zugehörigen Biegebeanspruchungen sicher in den Flugzeugrumpf ableiten. Da die Mittelkästen in aller Regel zwei sich gegenüber liegende Seitenflächen aufweisen, führt die Biegebelastung, der ein Mittelkasten unterworfen wird, zu einer Druckbelastung in der einen Seitenfläche und zu einer Zugbelastung in der anderen Seitenfläche senkrecht zu einer Bodenplatte, an welcher der Mittelkasten befestigt ist. Die Mittelkästen sind als Kastenträger ausgebildet. D.h. die Konstruktion eines Mittelkastens besteht aus Schalen, die durch Holme, Rippen und Stringer verstärkt sind. Mittels dieser Bauteile soll eine örtliche Aussteifung der Mittelkästen erreicht werden. Zur Aufnahme der auf die Mittelkästen wirkenden hohen Kräfte müssen jedoch die Holme, Rippen bzw. Stringer massiv, d.h. hoch gewichtig dimensioniert werden.

Zur Aufnahme hoher Kräfte sind üblicherweise viele Großbauteile erforderlich. Dadurch entstehen zum einen Nachteile im Falle von Produktionsfehlern, da die Großbauteile mit hohem Aufwand repariert werden müssen. Andererseits ist es jedoch insbesondere mit Rippen nicht möglich, eine eingeleitete Last wie beispielsweise durch Druck- bzw. Zugkräfte entstehende Lasten bei Flugmanövern eines Flugzeuges, auf dem kürzesten Weg zum Rumpfanschluss zu führen. Eine bekannte Konstruktion einer Stützstruktur für einen Mittelkasten umfassend Holme, Rippen und Stringer erreicht somit nur mit einem entsprechend hohen Gewicht eine hohe Festigkeit.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine bessere Stützstruktur für ein Flugzeug anzugeben.

Demgemäss wird eine Stützstruktur für ein Flugzeug, ein Anschlusselement für eine Stützstruktur, ein Knotenelement für eine Stützstruktur, ein Flügel, umfassend eine Stützstruktur, ein Verfahren zur Kraftübertragung zwischen einem Stabelement und einem Knotenelement, eine Verwendung einer Stützstruktur in einem Flugzeug und ein Flugzeug mit einer Stützstruktur mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen angegeben.

Unter einer Kraft soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung sowohl eine Zug- als auch eine Druckkraft zu verstehen sein.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Stützstruktur für ein Flugzeug angegeben, wobei die Stützstruktur zumindest ein Stabelement und zumindest ein Knotenelement umfasst. Dabei weist das zumindest eine Stabelement einen Übergangsbereich auf, der mit dem zumindest einen Knotenelement zumindest teilweise überlappend in Eingriff gebracht werden kann. Der Übergangsbereich des zumindest einen Stabelements ist dabei derart ausgebildet, dass wenn der Übergangsbereich mit dem zumindest einem Knotenelement in Eingriff steht, eine Kraft zwischen dem zumindest einem Stabelement und dem zumindest einem Knotenelement zentrisch übertragen wird.

Ein sich teilweise überlappender Anschluss kann für die symmetrische oder zentrische Einleitung einer Kraft in das Knotenelement hilfreich sein. Ein zweischnittiger Anschluss weist beispielsweise zwei Flächen auf, die beidseitig plan an einem Knotenelement anliegen. Dadurch kann eine Kraft symmetrisch in das Knotenelement eingeleitet werden.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Anschlusselement für eine Stützstruktur mit einem Grundkörper angegeben. Der Grundkörper weist ein erstes Ende auf, das an ein Stabelement angeschlossen werden kann. Darüber hinaus weist der Grundkörper des Anschlusselements ein zweites Ende auf, das mit einem Knotenelement zumindest teilweise überlappend in Eingriff gebracht werden kann. Der Grundkörper des Anschlusselements ist dabei derart ausgebildet, dass wenn der Grundkörper des Anschlusselements mit dem Knotenelement in Eingriff steht, eine Kraft zwischen dem Stabelement und dem Knotenelement zentrisch übertragen wird. In Eingriff stehen bedeutet, dabei, dass Bereiche mittels eines Verbindungs- oder Anschlusselement verbunden sind.

Gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Knotenelement für eine Stützstruktur angegeben. Das Knotenelement umfasst zumindest eine Befestigungsfläche bzw. einen Befestigungsbereich. Dabei ist die Befestigungsfläche ausgebildet, um von einem Übergangsbereich eines Stabelements zumindest teilweise überlappend aufgenommen zu werden. Mit anderen Worten kann der Übergangsbereich eines Stabelements teilweise das Knotenelement überlappen oder beflanken.

Ferner wird gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Flügel angegeben, der eine Stützstruktur, ein Anschlusselement und/oder ein Knotenelement umfasst.

Flügel bedeutet im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung jede Art eines Flügels. Insbesondere handelt es sich jedoch um einen Flugzeugflügel, wobei der Begriff Flugzeugflügel breit auszulegen ist. Insbesondere sind unter einem Flugzeugflügel Tragflächen, Höhenleitwerke sowie Seitenleitwerke zu verstehen. Beispielhaft für einen Flugzeugflügel sei hier der Aufbau eines Seitenleitwerks angegeben. Ein Seitenleitwerk umfasst einen Nasenbereich, einen tragenden Mittelkasten, einen Endkasten sowie ein Ruder.

Darüber hinaus wird gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Kraftübertragung zwischen einem Stabelement und einem Knotenelement mittels eines Anschlusselements angegeben. Dazu wird zunächst ein Stabelement an ein erstes Ende eines Grundkörpers des Anschlusselements angeschlossen. Außerdem wird an einem zweiten Ende des Grundkörpers des Anschlusselements ein Knotenelement zumindest teilweise überlappend angeschlossen, danach wird zwischen dem Stabelement und dem Knotenelement zentrisch eine Kraft übertragen bzw. ausgetauscht. Die Übertragung der Kraft kann dabei sowohl von dem Stabelement in das Knotenelement als auch von dem Knotenelement in das Stabelement erfolgen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Verwendung einer Stützstruktur in einem Flugzeug angegeben.

Gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Flugzeug mit einer Stützstruktur angegeben.

Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt eine zentrische Kraftübertragung zwischen Stabelement und Knotenelement. Das bedeutet in anderen Worten, dass die Übertragung einer Kraft entlang einer Kraftwirkungslinie erfolgt, wobei die Kraftwirkungslinie durch die Mittelebenen bzw. Mittellinien, Symmetrielinien oder ebenen bzw. Schwerpunktlinien oder -ebenen aller bei der Verteilung der Kraft beteiligten Komponenten verläuft. D.h., dass, falls beispielsweise die Kraft entlang eines Rohres, eines Formstücks und eines Knotenpunktes übertragen wird, die Wirklinie der übertragenen Kraft durch die Mittelebene des Knotenpunkts, die Mittellinie des Formstücks und die Mittellinie des Rohres verläuft. Vorteilhaft kann so eine Kraftverteilung erfolgen, die momentfrei sein kann. Ein Moment kann entstehen, wenn eine Kraft in einem bestimmten Abstand von einer Mittelebene oder Mittellinie angreift. Der Abstand wirkt dabei als Hebel, der eine Einprägung eines Momentes bewirken kann.

Erfolgt folglich die Wirkung bzw. der Verlauf einer Kraft genau auf der Mittelebene bzw. verläuft die Wirklinie einer zu übertragenden Kraft durch die Mittelebene der Komponenten, so kann kein Moment entstehen, so dass dadurch keine Zusatzbelastungen durch Biegungen erzeugtwerden. Vorteilhaft kann somit der Verlauf einer Kraft im Wesentlichen vorherbestimmt werden. Mit diesem Wissen des Kraftverlaufes kann eine Konstruktion, beispielsweise ein Flügel oder ein Element eines Flügels, besser dimensioniert werden. Außerdem können Klemmkräfte vermieden werden.

Neben den bei einem exzentrischen Anschluss auftretenden Biegemomente können mittels zentrischer Kraftübertragung die ebenfalls bei einem exzentrischen Anschluss auftretenden Momente vermieden werden. Momente könnten entstehen, wenn Bauteile exzentrisch d.h. mit einem Abstand von der Mittelebene einer anderen Komponente angebracht werden. Zusatzbelastungen durch Biegung können durch einen vollständigen symmetrischen Aufbau jedoch vermieden werden. Momentenfrei bedeutet außerdem, dass beispielsweise keine Momente übertragen werden. Der Aufbau von zusätzlichen Spannungen kann somit beispielsweise vermieden werden.

Beispielsweise kann durch das Vorsehen eines Übergangsbereichs an einem Stabelement eine Mittellinie des Stabelements mit einer Mittellinie eines Knotenelements in Linie gebracht und gehalten werden. Der Übergangsbereich des Stabelements kann derart mit einem Knotenelement in Eingriff gebracht werden, dass die Mittellinie des Stabelements einschließlich der Mittellinie des Übergangsbereichs mit der Mittellinie oder Mittelebene eines Knotenelements fluchten.

Handelt es sich beispielsweise um eine rechteckige bzw. quaderförmige Form eines Knotenelements, so verläuft deren Mittellinie bzw. Schwerpunktlinie bzw. Mittelebene in der Mitte zweier Begrenzungsflächen des quaderförmigen Knotenelements. Beispielsweise kann eine Mittellinie eines Stabes auch auf den Schwerpunkt eines Knotenelements oder Knotenblechs ausgerichtet sein.

Mittels eines Übergangsbereichs an dem Stabelement lässt sich das Stabelement bzw. die Mittellinie des Stabelements derart über der Mittellinie des Knotenelements positionieren, dass eine gedachte Fortsetzung der Mittellinie des Stabelements die Mittellinie bzw.

Mittelebene des Knotenelements trifft. Ein ein Moment begründender Abstand von der Mittelebene bzw. Mittellinie ist nicht vorhanden. Die Krafteinleitung einer entlang des Stabelements in Richtung des Knotenelement wirkenden Kraft kann somit momentenfrei, d.h. ohne der Entstehung eines Moments, vollständig in das Knotenelement eingeleitet werden.

Biegemomente in dem oder auf das Knotenelement können somit vermieden werden. Die Kraft kann sich folglich symmetrisch um die Mittellinie oder Mittelebene des Knotenelements weiter ausbreiten. Bei dieser Kraftausbreitung können ebenfalls Momente vermieden werden, weil Kräfte entweder direkt auf die Mittellinie wirken oder weil sich Momente, die durch von der Mittellinie beabstandet wirkende Kräfte auftreten, gegenseitig und symmetrisch aufheben.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist der Übergangsbereich des Stabelements bzw. Stützelements oder Strebe ein erstes Ende mit einer ersten Querschnittsform und ein zweites Ende mit einer zweiten Querschnittsform auf. Die erste und zweite Querschnittsform können sich dabei unterscheiden.

Der Übergangsbereich kann folglich dazu dienen, einen Übergang zwischen der ersten Querschnittsform und der zweiten Querschnittsform auszubilden. Ein solcher Übergang kann vorteilhaft sein, da beispielsweise das Stabelement eine aus statischen Gründen vorteilhafte Querschnittsform aufweisen kann, während es mit einem anderen Element, das eine andere Querschnittsform aufweisen kann, verbunden werden soll.

Der Übergangsbereich kann direkt in oder an das Stabelement angrenzen. Außerdem kann der Übergangsbereich durch Umformung eines Endbereiches des Stabelementes hergestellt werden. Somit kann der Übergangsbereich integraler Bestandteil des Stabelements sein.

Ferner ist es möglich, dass der Übergangsbereich mittels eines Aufsatzes, eines Anschlusses, einer Fortsetzung, eines Adapters oder einer anderen Anpasseinheit an einem Ende des Stabelements angebracht ist. Der Übergangsbereich sollte dabei statischen Anforderungen genügen. Er soll für eine optimale und zentrische Kraftübertragung zwischen Stabelement und einem an dem Stabelement anzubringenden weiteren Element ausgebildet sein.

Der Übergangsbereich soll eine momentfreie Übertragung zwischen Stabelement und einem am Stabelement angebrachten weiteren Bauteils ermöglichen. Vorteilhaft ist der Übergangsbereich wie das Stabelement selbst symmetrisch aufgebaut.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist der Übergangsbereich eine im Wesentlichen runde Querschnittsform auf. Das Stabelement kann beispielsweise als Stange ausgebildet sein. Dabei kann die Stange aus Vollmaterial aufgebaut sein. Weist der Übergangsbereich ein rundes Ende auf, so kann eine optimale Einleitung einer Kraft von dem Stabelement in den Übergangsbereich erfolgen.

Der Übergangsbereich kann aus einem Ende des Stabelements geformt werden. Dabei kann vermieden werden, dass für den Übergangsbereich ein weiteres Bauteil bzw. Element benötigt wird. Ein Stabelement kann bereits mit einem entsprechenden Übergangsbereich gefertigt werden. Vorteilhaft lassen sich dadurch Inhomogenitäten bzw. Kontaktstellen vermeiden bzw. reduzieren.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist das zumindest eine Stabelement eine im Wesentlichen rohrförmige Querschnittsform auf. Es kann insbesondere vorteilhaft für eine Stützkonstruktion sein, ein dünnwandiges Rohr mit einem möglichst großen Durchmesser für den Anschluss an einem Fachwerkknotenpunkt zu verwenden. Ein großer Rohrdurchmesser führt zu kleinen Schlankheitsgraden und diese bringen wiederum höhere zulässige Spannungen mit sich, wodurch eine bessere Materialausnutzung ermöglicht wird.

Ein dünnwandiges Rohr soll bei einem geringen Eigengewicht eine große Last F aufnehmen können. Der Vorteil eines dünnwandigen Rohres wird im folgenden erläutert. Zunächst ist eine zu übertragende Kraft F, für die ein Stabelement ausgelegt werden soll und eine Stablänge 1 als gegeben anzusehen.

Das Gewicht eines Rohrprofils beträgt: G = V × ρV ist das Volumen des Rohrprofils und ρ die spezifische Masse des Materials aus dem das Rohrprofil hergestellt ist. A ist der Querschnitt, auf den die Kraft F einwirkt und σ die mechanische (Knick-)Spannung.

Mit V = A × 1 und der für die Kraft F erforderliche Fläche

und einsetzen der Eulerschen

Das Gewicht nimmt somit ab, wenn ein Material mit einem großen Elastizitätsmodul E und mit einer geringen spezifischen Masse ρ gewählt wird.

Außerdem kann das Gewicht über eine Verringerung des geometrischen Parameter des Schlankheitsgrades λ reduziert werden.

Mit der Formel für den Schlankheitsgrad

zeigt sich, dass sich das Flächenträgheitsmoment zweiter Ordnung I_y bei einer Verringerung des Schlankheitsgrades λ vergrößert.

Da für ein dünnwandiges Rohr mit dem mittleren rohrdurchmesser d_m und der Wandstärke s näherungsweise bei

, also beispielsweise im Bereich von 0,05 bis 0,1, gilt:

Es kann daran gesehen werden, dass d_m vergrößert werden sollte, um bei einer vorgegebenen Fläche A ein großes I_y zu erzielen. Um dabei die Bedingung für ein dünnwandiges Rohr

nicht zu verletzen sollte folglich die Wandstärke s klein gewählt werden.

Dabei sollte jedoch berücksichtigt werden, dass bei einer zu kleinen Wahl der Wandstärke s lokales Beulen auftreten kann. Folglich sollte eine gewisse Mindest-Wandstärke berücksichtigt werden, um ein Bauteilversagen zu verhindern.

Ausserdem sollten für σ im plastischen Bereich niedrigere Werte eingesetzt werden, als sie der Eulerschen Knickgleichung entsprechen.

Beispielsweise werden Rohre und somit auch deren Übergangsbereiche für Druck- bzw. Zuglasten in einer Größenordnung von 20 bis 30 Tonnen bzw. von 15 bis 50 Tonnen Belastung ausgelegt.

Belastungen in dieser Größenordnung können beispielsweise auftreten, wenn Rohre als Stabelemente in Stützkonstruktionen für ein Seitenleitwerk eingesetzt werden. Bei Flugmanövern können Kräfte auf die Außenfläche eines Seitenleitwerks wirken, die von der Stützstruktur abgetragen werden sollen. Dabei kann die Flächenlast so hoch sein, dass die Belastung in den einzelnen Rohren bzw. die aus der Flächenlast in den Rohren als Druck- bzw. Zuglast wirkende Kraft die angegebenen Größenordnungen aufweisen kann.

Auch können Kräfte durch Böen, die auf ein stehendes Flugzeug, insbesondere auf das Seitenleitwerk eines stehenden Flugzeugs bzw. einen Flugzeugflügel, wirken entsprechende Kräfte hervorrufen. Die Angaben der zulässigen Kräfte können als Obergrenzen bei der Dimensionierung entsprechender Stäbe, Stabelemente oder Rohre für Stützkonstruktionen verwendet werden. Es können auch Auslegungen für höhere Kräfte vorgenommen werden.

Vorteilhaft kann die Verwendung einer Stützstruktur in einem Flugzeug zu einer Gewichtsreduzierung bei der Konstruktion beitragen. Ein Flugzeug mit einer Stützstruktur kann bei einem geringen Gewicht eine hohe Stabilität aufweisen.

Materialien die für die Fertigung von Rohren bzw. Stabelemente eingesetzt werden können, sind beispielsweise CFK oder Metalle wie Titan.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das zweite Ende des Übergangsbereiches im Wesentlichen flächig ausgebildet. Dabei kann eine flächige Ausbildung beispielsweise eine symmetrische Abflachung eines Rohres bedeuten. Bei der symmetrischen Abflachung eines Rohres kann sich das flächige Ende des Übergangsbereiches aufweiten bzw. verbreitern. Folglich kann ein Übergangsbereich für ein rohrförmiges Stabelement einen kontinuierlichen Verlauf von rohrförmig in linienförmig aufweisen. Solch eine Form ist näherungsweise ähnlich zu der Form einer Tube.

Eine flächige Ausformung eines Endbereichs eines Rohres kann eine Anbringung, eines Rohres an einem quaderförmigen bzw. flächigen Anschlussstück ermöglichen. Dabei kann der flächige Teil des Übergangsbereichs formschlüssig an dem flächigen Bereich eines Anschlussstückes angebracht werden. Es lässt sich durch diese Ausgestaltung eine gleichförmige Kraftübertragung erreichen. Auch kann die flächige Form Vorteile bei Befestigungsmethoden aufweisen. So lassen sich beispielsweise Niete oder Schrauben besser an flächigen Bereichen anbringen. Aber auch Verklebungen sind bei flächigen Bereichen möglich. Die Befestigung erfolgt dabei im Wesentlichen spannungsfrei.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist das zweite Ende des Übergangsbereichs eine Schnabel- oder Klammerform auf. Schnabelförmig bedeutet dabei, dass zwei Flächen sich im Wesentlichen parallel durch einen Abstand beabstandet gegenüber liegen. Der Abstand kann beispielsweise eine Ausnehmung beispielsweise in Form einer Fräsung in einem Material sein. Ein schnabelförmiger Übergangsbereich weist eine Symmetrie auf. Beispielsweise kann mittels eines schnabelförmig ausgebildeten Übergangsbereichs eine Steckverbindung hergestellt werden.

Dabei kann in den Abstand bzw. Spalt zwischen den beiden ebenen Bereichen ein weiteres Element gesteckt werden. Handelt es sich bei diesem zweiten Element ebenfalls um ein flächiges also beispielsweise ein quaderförmiges Objekt, so kann ein passgenauer Anschluss zwischen den beiden Elementen hergestellt werden. Eine passgenaue Verbindung kann, gleichfalls wie ein symmetrischer Aufbau, die Entstehung von Biegemomenten durch Unsymmetrien bzw. Inhomogenitäten vermeiden.

Mittels eines passgenauen Anschlusses können Klemmkräfte vermieden werden. Ein passgenauer Anschluss vermeidet ungewollte Abstände, die mittels Biegung des Materials beim Einbau ausgeglichen werden. Passgenau anliegende Elemente können ohne Spalte gekoppelt werden. Es können so bei hochbelasteten Bauteilen zusätzliche Spannungskräfte, die beim Klemmen entstehen könnten (Klemmkräfte), vermieden werden. So können Aspekte der Gewichtsreduzierung durch gute Werkstoffausnutzung berücksichtigt werden. Die Vermeidung von Spannungskonzentrationen kann den Einsatz von Faserverbundwerkstoffen ermöglichen.

Ein flächiges Ende eines Übergangsbereiches bzw. eine verbreiterte Fläche des Übergangsbereiches kann eine verbesserte Befestigungsmöglichkeit eines Anschlusselements bedeuten. Beispielsweise können an größeren Flächen mehr Befestigungselemente wie beispielsweise Niete oder Schrauben angebracht werden bzw. können Nieten oder Schrauben ausbruchssicherer angebracht werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Übergangsbereich eines Stabelements als Anschlusselement insbesondere als Rohranschluss ausgebildet. Das Anschlusselement ist dabei von dem Stabelement trennbar ausgestaltet. D.h. das Stabelement kann beispielsweise unabhängig von dem Anschlusselement bzw. Übergangsbereich gefertigt werden. Auch kann sich das Material von Stabelement und Anschlusselement unterscheiden. Daher kann ein Anschlusselement ein abnehmbarer Übergangsbereich eines Stabelements sein.

Es ist folglich möglich, Stabelemente und Anschlusselemente als Normteile zu fertigen und abhängig von dem jeweils benötigten Anschluss ein entsprechendes Anschlusselement, das einen entsprechenden Übergangsbereich zur zentrischen Einleitung einer Zug- oder Druckkraft ermöglicht, zu verwenden.

Eine trennbare Ausbildung des Übergangsbereichs bedeutet, dass das Stabelement keinen Übergangsbereich aufweisen muss. Das Anschlusselement ist an oder in dem Stabelement befestigbar und somit auch austauschbar. Normteile können beispielsweise in bestimmten Durchmessern bzw. Längen hergestellt werden. Wie bei einem Baukasten können beliebige Stabelemente ohne Übergangsbereich bzw. mit Übergangsbereich mit entsprechenden Anschlusselementen kombiniert bzw. ergänzt oder auch angepasst werden.

Die Verwendung von Normteilen kann Vorteile bei der Lagerung bzw. der Anzahl der zu bevorratenden Teile bringen. Außerdem ist es möglich, dass beispielsweise der Übergangsbereich und das Stabelement aus unterschiedlichen Materialien gefertigt werden können. Damit lassen sich verschiedene Anforderungen an die Belastbarkeit der Übergangsbereiche bzw. der Bereiche zur Überleitung einer Kraft von einer Querschnittsform in die andere Querschnittsform erzielen. Auch können bei Materialfehlern jeweils nur die Einzelteile ausgetauscht werden.

Wegen der wenigen aber gleichen Elemente ist bei einer Serienfertigung, die die Verwendung von Normteilen ermöglicht, eine einfache Herstellung und eine große Stückzahl möglich. Beispielsweise lassen sich Anschlusselemente an jedem Ende eines Rohres anbringen. Es ist folglich auch möglich, bei einem nicht achsensymmetrischen Anschlusselement einen um die Längsachse gedrehten Einbau des Anschlusselements an einem Ende eines Rohres bzw. am anderen Ende eines Rohres herzustellen. Eine solche Drehung von beispielsweise 90 Grad kann bei einem Einbau an unterschiedlichen Positionen vorteilhaft sein. Die Drehung kann um die Längsachse des Rohres erfolgen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Anschlusselement einteilig hergestellt. Beispielsweise kann eine einteilige Herstellung Vorteile bei der Fertigung bringen. Außerdem können beispielsweise bei rohrförmigen Stabelementen Anschlusselemente teilweise mittels Drehverfahren hergestellt werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Anschlusselement mehrteilig, beispielsweise zweiteilig, ausgebildet. Eine zweiteilige Ausbildung des Anschlusselements kann Vorteile bei der Befestigung des Anschlusselements an dem Stabelement bringen. Beispielsweise können zweiteilige Anschlusselemente schalenförmig ausgebildet sein. D.h. es können zwei Halbschalen an die Enden eines Rohres angebracht werden. Folglich lässt sich jede Halbschale alleine und unabhängig von der anderen Halbschale an der Außen- oder Innenwand eines Rohres anbringen.

Somit können passgenaue, d.h. mit möglichst wenig Leerraum erstellte Anbringungen durchgeführt werden. Ein Leerraum kann entstehen, wenn eine Schaleninnenseite nicht an der Rohraußenseite anlieget. Passgenaue Anbringungen der Halbschalen an der Innen- oder der Außenwand des Rohres können Vorteile bezüglich der Stabilität einer derartigen Verbindung bringen. Biegemomente oder Scherkräfte können somit vermieden werden.

Trennbar ausgebildete Anschlusselemente können beispielsweise sowohl an einer Außenseite bzw. -wand oder Innenwand oder -seite eines Rohres formschlüssig bzw. passgenau angebracht werden.

Das Anschlusselement bzw. der Anschluss kann zwei identische Formstücke umfassen, die aus Faserverbundwerkstoffen wie beispielsweise CFK oder aus Metall (Blech, ferner gefräst) hergestellt sind. Zur Berücksichtigung von Fertigungstoleranzen kann der Anschluss sowohl außen wie auch innen am Rohr bzw. Stabelement erfolgen. Die Formstücke können eine Kontur aufweisen, die eine kontinuierliche Fertigung, ähnlich der eines Profils, ermöglichen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das zumindest eine Knotenelement ausgebildet, um mit dem Übergangsbereich bzw. einem Ende des Anschlusselements des zumindest einen Stabelements in Eingriff zu gelangen. Das bedeutet, dass ein Befestigungselement oder Knotenelement und insbesondere dessen Form an die Form des Übergangsbereiches eines Stabelements angepasst ist. Eine Anpassung der Form ermöglicht es, eine möglichst passgenaue bzw. formschlüssige Verbindung herzustellen. Dadurch können Biegemomente und Inhomogenitäten vermieden werden.

Wegen der passgenauen Form liegt ein Knotenelement mit einem Übergangsbereich in direktem Kontakt, sodass bei einem Einbau Spannungen, beispielsweise durch Druck, vermieden werden können. D.h. würden zwei Elemente insbesondere ein Knotenelement und ein Übergangsbereich eines Stabelements bzw. eines Anschlusselements nicht passgenau sein, so würde möglicherweise bei einem Einbau durch einen Druck das Bauteil in die entsprechende Form gedrückt werden, wodurch Spannungen entstehen könnten.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist das zumindest eine Knotenelement eine Befestigungsfläche auf. Außerdem weist das Knotenelement eine Bezugsfläche auf, wobei die Bezugsfläche und die Befestigungsfläche derart verbunden sind, dass eine Raumrichtung für ein anschließbares Stabelement vorgegeben werden kann.

Beispielsweise können die Befestigungsfläche und die Bezugsfläche steg- oder blechartig ausgestaltet sein. Die Bleche können unterschiedliche Winkel zueinander aufweisen. Die Bezugsfläche kann an einer Montagefläche wie beispielsweise einer Rippe oder einem Stringer oder Spant befestigt werden.

Somit kann die Bezugsfläche parallel zu der Montagefläche verlaufen. Aufgrund des Winkels zwischen Bezugs- und Befestigungsfläche kann die Befestigungsfläche einen Winkel in Bezug auf auf die Montagefläche aufweisen. Die Form der Befestigungsfläche kann derart an die Form eines Übergangsbereiches bzw. eines Anschlusselements angepasst sein, dass bei der Montage, beispielsweise eines schnabelförmigen Endbereiches, eines entsprechenden Anschlusselementes bzw. eines Übergangsbereiches, der Winkel zwischen Anschlusselement bzw. Rohr eines Stabelements dem Winkel zwischen Befestigungsfläche und Bezugsfläche entspricht.

Es können somit spezielle Anschlusspunkte bzw. Knotenpunkte mit Winkeln für Stützstrukturen mit einem regelmäßigen Aufbau hergestellt werden. Diese Stützstrukturen können fachwerkartig aufgebaut sein. Mittels der Winkel zwischen Befestigungsfläche und Bezugsfläche bzw. des entsprechenden Winkels zwischen Stabelement und Bezugsfläche bzw. Stabelement und Montagefläche können somit optimierte Kraftverläufe erzielt werden. Eine Befestigungsfläche kann aber auch integraler Bestandteil eines Rumpfelements, einer Rippe, eines Stringers oder eines Spants sein.

Handelt es sich beispielsweise bei dem Knotenelement um einen L-Träger, dann weist der Winkel zwischen Befestigungs- und Bezugsfläche einen Winkel von 90° auf.

Unterschiedliche Wandstärken können beispielsweise bei CFK-Fertigung mit nur wenigen, z.B. zwei, Legeformen und Variation der Wandstärke hergestellt werden. Eine Variation der Wandstärke kann durch Änderung der Lagenzahl erfolgen, und es können alle denkbaren Lastgrößen mittels Variation der Materialstärke bzw. Lagenzahl abgedeckt werden.

Ein Knotenelement kann außer aus CFK auch aus Aluminium oder Stahl oder jedem anderem im Flugzeugbau üblichen Material gefertigt sein.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei einem Knotenelement um ein Flugzeugrahmenelement. Unter einem Flugzeugrahmenelement sind beispielsweise Holme, Stringer, Spanten oder Rippen zu verstehen. Flugzeugrahmenelemente geben dem Rahmen eines Flugzeuges eine Festigkeit. Sie können aber auch der Aufnahme von Kräften beispielsweise von Kräften, die von Anbauteilen eingeleitet werden, dienen. Beispiele für Anbauteile sind ein Seitenleitwerk oder ein Flügel bzw. eine Stützstruktur eines Seitenleitwerks.

Bei Flugzeugrahmenelementen, die als Knotenelemente ausgebildet sind, müssen keine separaten Knotenelemente verwendet werden.

Viele Fortbildungen der Erfindung wurden Bezug nehmend auf die Stützstruktur beschrieben. Diese Ausgestaltungen gelten auch für das Anschlusselement, für das Knotenelement, für den Flügel und für das Verfahren zur Kraftübertragung zwischen einem Stabelement und einem Knotenelement.

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 zeigt eine Draufsicht auf ein Anschlusselement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine schematische Anordnung zweier Stabelemente an einem Knotenelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine weitere schematische Anordnung zweier Stabelemente an einem Knotenelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine schematische Ansicht eines Knotenelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt eine weitere schematische Anordnung zweier Stabelemente an einem Knotenelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt eine schematische Anordnung von vier Stabelementen an einem Knotenelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt die schematische Anordnung eines Knotenelements mit vier Stabelementen an einem Rahmenelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt eine vergrößerte schematische Anordnung eines Knotenelements mit vier Stabelementen an einem Rahmenelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt einen perspektivischen Querschnitt durch einen Flügel mit einer Stützstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
10 zeigt einen weiteren perspektivischen Querschnitt durch einen Flügel mit einer Stützstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
11 zeigt den perspektivischen Querschnitt von 10 ohne Innenhaut.
12 zeigt eine perspektivische Seitenansicht eines Flügel mit einer Stützstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
13 zeigt die perspektivische Seitenansicht von 12 ohne Innenhaut.
14 zeigt einen weiteren perspektivischen Querschnitt durch einen Flügel mit einer Stützstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
15 zeigt eine Teilfrontansicht auf einen Schnitt durch ein Seitenleitwerk gemäß einem Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung
16 zeigt eine Sicht auf die Unterseite eines Rohrprofils gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
17 zeigt eine Draufsicht auf ein Rohrprofil gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
18 zeigt das Flussdiagramm eines Verfahrens zum Stützen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
19 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines Anschlusselements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In 1 ist die Draufsicht auf ein Anschlusselement 9 zu sehen. Das Anschlusselement 9 bildet den Übergang von einem runden Querschnitt 34 auf einen schmalen rechteckigen Querschnitt 30. Das Anschlusselement 9 weist an der runden Seite 34 bzw. an der Rohraufnahme 34 eine Öffnung zur Aufname eines Rohres auf. Im unbefestigten Zustand kann ein eingestecktes Rohr bzw. Stabelement in dem Aufnahmebereich bzw. Befestigungsbereich 14 verschoben werden. Alternativ kann der Aufnahmebereich 14 auch in ein Rohr eingesteckt werden. Ein in den Befestigungsbereich 14 eingeschobenes Rohr kann im unbefestigten Zustand entlang der Mittellinie 17 verschoben bzw. um die Mittellinie 17 gedreht werden. Durch das Verschieben des Rohres in den Befestigungsbereich 14 ist ein Toleranzausgleich möglich, d.h. eine Gesamtlänge, gebildet aus der Länge des Anschlusselements 9 entlang der Mittellinie 17 und der Länge eines eingesteckten Rohres, kann entsprechend den Anforderungen variiert werden.
Auf der Rohrseite 14 können zur Befestigung Blindniete verwendet werden. Mittels Niete können hohe Lasten von dem Anschlussstück 9 aufgenommen werden. Vorzugsweise werden die Niete in vorgesehenen Nietbereichen 16 angebracht. Der Übergang zwischen dem runden Ende 34 und dem rechteckigen Ende 30 des Anschlussstücks erfolgt kontinuierlich. An dem rechteckigen Ende 30 des Anschlussstücks 9 ist ein flacher Bereich 13 ausgebildet.
Dieser flache oder flächige Bereich 13 dient der Aufnahme bzw. der Anbringung von Verbindungselementen wie beispielsweise Niete oder Schrauben. Alternativ kann dieser Bereich insbesondere der entsprechende Bereich der Fläche innerhalb des Spaltes 35, auch als Klebefläche verwendet werden, um das Anschlussstück mit einem Knotenelement zu verkleben. Das Knotenelement wird dazu in den Spalt 35 eingeschoben.
Dabei ist der flächige Bereich 13 schnabelförmig ausgebildet. Der Spalt 35 kann zur Aufnahme eines Knotenelements etwas gedehnt werden. Das Einführen des Knotenelements in den Spalt wird dadurch erleichtert. Durch die Vergrößerung des Spaltabstandes entsteht eine Rückstellkraft. Wenn das Knotenelement an der gewünschten Position ist, wird es von den flächigen Bereichen 13, die gegen die Öffnung des Spaltes arbeiten, fixiert.
Die ausgedehnte flächige Form 13 bietet Platz für Niete. Eine Vernietung erfolgt in vorgegebenen Bereichen 15, die berücksichtigen, dass bei einer Vernietung die Materialbeanspruchung des flachen Endes 13 nicht zu hoch wird. Der Spalt 35 spannt zusammen mit der längeren Kante des rechteckförmigen Querschnitts 30 eine Symmetrieebene für das Anschlussstück 9 auf. Gemäß dieser Ebene kann das Anschlussstück 9 geteilt werden.
Nach der Teilung erhält man zwei identische schalenförmige Formstücke. Diese Formstücke können sowohl aus Faserverbundwerkstoff als auch aus Metall oder beispielsweise aus einem Blech hergestellt werden. Durch eine Variation der Wandstärke 18 können unterschiedlichste Lastgrößen bzw. Belastungen des Anschlussstücks bzw. Rohranschluss 9 abgetragen werden. Dazu wird beispielsweise die Lagenzahl bei der Herstellung mittels CFK (Faserverbundwerkstoff) geändert. Mit beispielsweise zwei Legeformen und einer Variation der Wandstärke durch Änderung der Lagenzahl können unterschiedlichste Lastgrößen abgetragen werden.
Der symmetrische Aufbau des Anschlusselements 9 bzw. des Formteils bzw. der Ober- und Unterschale 9 ermöglicht eine momentenfreie Kraftübertragung zwischen dem runden Querschnitt 34 und dem rechteckigen Querschnitt 30 entlang der Mittellinie 17. Die Mittellinie 17 verbindet dabei die Mittelpunkte bzw. Schwerpunkte der runden Querschnittsfläche 34 und der rechteckförmigen Querschnittsfläche 30.
In den Spalt 35 kann ein Knotenelement wie beispielsweise ein Blech, das eine mit dem rechteckförmigen Querschnitt 30 korrespondierende Form hat, eingeschoben werden. Im eingeschobenen Zustand kann das Anschlussstück 9 bzw. die Formteilober- bzw. Unterseite 9 mit dem Knotenelement mittels im flachen Bereich 13 angebrachten Nieten befestigt werden. Es ist somit eine zentrische Krafteinleitung entlang der Mittellinie 17 in das Knotenelement möglich.
Das Formteil 9 kann um die Mittellinie 17 gedreht werden. Das Formteil 9 bzw. die Schalenteile 9 können an jedem Ende eines entsprechenden Rohrs angebracht werden. Durch Drehen der Formteile um die Mittellinie 17 können die mittels der flächigen Seite 13 beschriebenen Ebenen zweier sich gegenüber liegender, d.h. an jeweils einem anderen Ende des Rohres befindlichen Formteile 9 gegenseitig verdreht werden. Damit ist es möglich, Abweichungen der Winkel der Knotenelemente zu korrigieren.
Die 2 zeigt die Anordnung zweier Stabelemente 36 an einem Knotenelement 37. Ein Stabelement 36 weist ein Rohrelement 8 und ein Anschlusselement 9 auf. Das Anschlusselement 9 ist aus zwei Formteilen 20 zusammengesetzt und an einem Ende des Rohrelements 8 befestigt. Die zwei Formstücke 20 entsprechen dem Anschlusselement 9, das einen Übergangsbereich von einem runden Querschnitt auf einen rechteckigen Querschnitt ermöglicht.
Für den Übergang ist der Spalt 35 durch das gesamte Anschlusselement fortgeführt, wodurch die beiden Schalen 20 entstehen. Die beiden Schalen 20 sind identische Formstücke des Anschlusselements 9. Mittels des Abstands 37 lässt sich eine formschlüssige bzw. passgenaue Anschmiegung der Innenseite der Formstücke 20 an der Außenseite des Rohrelements 8 erreichen. Die Formteile 20 werden mittels Niete, insbesondere mittels Blindniete, mit dem Endbereich des Rohrelements 8 vernietet.
Im Bild ist die Einleitung einer Kraft F auf die Querschnittsflächen des Rohrelements 8 auf die runde bzw. kreis- insbesondere rohrförmige Querschnittsfläche des Rohrs 8 dargestellt. Aufgrund des achsensymmetrischen Aufbaus des Rohrelements 8 wirkt die Kraft F entlang einer Längsachse an einer gedachten Mittellinie 17 bzw. Symmetrieachse des Rohrelements 8. Tatsächlich erfolgt die Kraftausbreitung in der Wand des Rohrelements 8. Aufgrund der Dimensionierung mit einem möglichst großen Durchmesser lässt sich ein geringer Schlankheitsgrad dieses Rohrelements 8 erreichen. Die Mittellinie 17 verläuft im Bereich des Anschlusselements 9 in der Symmetrieebene des Anschlusselements 9.
Die beiden formidentischen Formteile 20 des Anschlussstücks 9 weisen entlang des Spaltes 37 und 35 eine Symmetrieebene auf. Die Mittellinie 17 verläuft auch durch die Symmetrieebene des Anschlussstücks 9. Aufgrund des symmetrischen Aufbaus sowohl des Rohrelements als auch des Anschlussstücks 9 wirken auf beiden Seiten der Symmetrieebene des Anschlussstücks 9 gleichartige Kräfte, sodass keine Momente entstehen.
Der Kraftverlauf erfolgt ebenfalls symmetrisch zu der Mittellinie 17. Die Mittellinie 17 findet ihre Fortsetzung in dem von den beiden Formteilen 20 des Anschlussstücks 9 umfassten Befestigungselement 19 des Knotenelements 38. Folglich wird in das Befestigungselement 19 des Knotenelements 38 eine Kraft symmetrisch und frei von Momenten eingeleitet. Die beiden Stabelemente 36 weisen innerhalb einer durch das blech- bzw. flächen- bzw. rechteckförmige Befestigungselement 19 einen Winkel 39 zueinander auf. Mittels dieses Winkels 39 lassen sich Stab- bzw. Fachwerkkonstruktionen zur Aufnahme von Kräften in bestimmten Richtungen erzeugen.
Mittels Niete (in 2 nicht gezeigt) sind die flächigen Endbereiche der Formteile 20 des Anschlusselements 9 an dem Befestigungsblech 19 befestigt. Das Befestigungsblech 19 weist wiederum gegenüber einer Bodenplatte 21 einen Winkel 22 auf. Mittels des Winkels 22 lässt sich wiederum ein Winkel der Stabelemente 36 bezogen auf die Bodenfläche 21 einstellen. Beispielsweise kann das Knotenelement 38 ein Rahmenbauteil eines Flugzeugrahmens sein. Somit lassen sich Kräfte, die beispielsweise aus einem Flugzeuganbau abgeleitet werden, gezielt in eine Flugzeugrahmenkonstruktion einleiten bzw. ausleiten.
Durch den vollständig symmetrischen Aufbau wird ein exzentrischer Anschluss vermieden, wodurch keine Zusatzbelastung durch Biegung erzeugt werden. Die Wirklinie der übertragenen Kraft F verläuft durch die Mittelebene des Knotenpunktes 38 bzw. des Befestigungselements 19, die Mittellinie der Formstücke 20 und die Mittellinie 17 der Rohrelemente 8. Durch Verschieben des Rohrelements 8 bzw. des Befestigungselemets 19 in den Formstücken 20 um einen Abstand L kann ein Toleranzausgleich und ein Längenausgleich erzielt werden.
Mittels der Bodenplatte 21 kann das Knotenelement 38 beispielsweise an einem Rahmenelement angebracht werden. Das Knotenelement 38 kann aber auch integraler Bestandteil eines in einem Stück gefertigten Rahmenbauteils sein.
Das Rohrelement 8 weist einen runden Querschnitt auf. Der Innenbereich 28 ist dabei im Wesentlichen hohl, und die Stabilität wird u.a. von der Wandstärke 29 des Rohres 8 und dem Rohrdurchmesser bestimmt.
3 zeigt eine weitere schematische Anordnung zweier Stabelemente 36 an einem Knotenelement 38. Auf dem Bild ist die Wandstärke 42 des Anschlusselements bzw. des Formteils 20 zu erkennen. Die Materialdicke 42 bzw. die Anzahl der Lagen 42, bei einer Herstellung mit einem Verbundwerkstoff beeinflussen die Belastbarkeit des Formteils 20. Je dicker die Wandstärke ist, desto belastbarer ist das Anschlusselement 9. Die Position möglicher Anbringungsstellen von Niete ist mit den Niet-Mittellinien (15, 16) angedeutet.
4 zeigt eine schematische Ansicht eines Knotenelements 38 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das in 4 dargestellte Knotenelement weist ein Bodenflächenelement 21 und zwei Befestigungselemente 19 auf, die mittels eines Zwischenstücks an der Bodenplatte angebracht sind. Durch die Lage der Befestigungselemente 19 zueinander und der Lage in Bezug auf das Bodenflächenelement 21 lässt sich eine Raumrichtung der anzuschließenden Stabelemente bestimmen. Die Lage und Raumrichtung wird von den Winkeln der Flächen 19, 21 untereinander bestimmt.
5 zeigt eine weitere schematische Anordnung zweier Stabelemente an einem Knotenelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Bodenelement 21 liegt an dem Rahmenbauteil 3 plan an. Die Bodenfläche 21 kann dabei als Befestigungsfläche dienen. Sie kann beispielsweise Niete oder Schrauben aufnehmen, um eine Verbindung zum Rahmenbauteil 3 herzustellen. Die Bodenfläche 21 kann aber beispielsweise auch an das Rahmenbauteil 3 geklebt sein.
Die beiden Stabelemente 36 sind an den Befestigungselementen 19 angebracht. Der Winkel, den die Stabelemente zwischen der Bodenfläche 21 und dem Stabelement 36 aufweisen, wird von den Winkeln zwischen Befestigungselement 19 und Bodenplatte 21 bzw. zwischen den Befestigungselementen 19 untereinander bestimmt.
Die 6 zeigt vier Stabelemente 23, 24, 25 und 26, die an einem Knotenelement 27 angeordnet sind. Das Knotenelement 27 weist wiederum eine Bodenplatte auf. Mittels der in 3 gezeigten Anordnung ist es möglich eine auf die Bodenplatte des Knotenelements 27 wirkende Kraft auf die vier Stützen bzw. Stabelemente 23, 24, 25 und 26 zu verteilen. Auch kann eine Kraft aus den Stützen in das Knotenelement 27 eingeleitet werden.
Die Stabelemente 23, 24, 25, 26 weisen wiederum Rohrelemente 8 und Anschlusselemente 9 auf. Die Anschlusselemente 9 sind an einem Ende des Rohrelements 8 befestigt. Das andere gegenüber liegende Ende ist in der in 6 gezeigten Anordnung offen dargestellt. An dem jeweils offenen Ende des Rohrelements 8 der Stabelemente 23, 24, 25 und 26 können jedoch beispielsweise weitere Rohranschlüsse, Anschlusselemente, Stabelemente 23, 24, 25, 26 oder Knotenelemente angeschlossen sein. Es lassen sich somit räumliche Fachwerke aus den einzelnen Komponenten Stabelement 23, 24, 25, 26, Rohrelement 8, Anschlusselement 9 und Knotenelement zusammenstellen. Die Winkel der einzelnen Stabelemente untereinander sind beispielsweise von den von den Stabelementen aufzunehmenden Lasten abhängig.
Die 7 zeigt die Anordnung der 6 an einem Rahmenelement 3 angeordnet. In der 4 ist ein L-Trägerelement 3 gezeigt, das als Basis zur Aufnahme des Knotenelements 27 dient. Das Rahmenelement 3 verstärkt die Seitenfläche 5.
Die 8 zeigt eine vergrößerte schematische Anordnung eines Knotenelements 27 mit vier Stabelementen 23, 24, 25, 26 an einem Rahmenelement 3. Es ist zu sehen, dass die Bodenfläche des Knotenelements 27 plan an einer Bodenfläche des L-förmigen Rahmenelements 3 anliegt.
Die 9 zeigt einen Querschnitt durch einen Flugzeugflügel, der eine Stützstruktur 7 gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist. Zu sehen ist insbesondere eine vom Betrachter aus gesehen hintere Seitenfläche 5 eines Mittelkastens eines Flugzeugflügels. Wie der Form und Orientierung der Seitenfläche 5 entnommen werden kann, handelt es sich hierbei um eine Seitenfläche 5 eines Mittelkastens für das Seitenleitwerk eines Flugzeugs. Die Seitenfläche 5 umfasst eine vom Betrachter aus gesehene hintere Außenhaut 1 sowie eine vordere Innenhaut 2. Die Außenhaut 1 und die Innenhaut 2 sind voneinander in einem Abstand s voneinander beabstandet. Zwischen der Außenhaut 1 und der Innenhaut 2 sind mehrere Abstandshalter, Rahmenbauteile oder U-Profile 3 angeordnet, deren jeweiligen Stege eine Höhe von s aufweisen. Somit beabstanden die Abstandshalter 3 die Innenhaut 2 und die Außenhaut 1 voneinander, welche über hier nicht dargestellte Blindniete an den Abstandshaltern genietet sind. Zwar kann sich die Befestigung unter Verwendung von Blindniete als besonders vorteilhaft erweisen, jedoch können die Außen- bzw. Innenhaut 1, 2 auch anderweitig an den Abstandshaltern befestigt werden, beispielsweise mittels Klebeverbindungen.
Wie der 9 ferner entnommen werden kann, erstreckt sich die Innenhaut 2 nicht über die volle Höhe der Außenhaut 1. Vielmehr erstreckt sich die Innenhaut 2 nur über eine Höhe h, in welcher die Momentenbeanspruchung in Folge von einer Luftlast besonders groß ist, wie dies durch die Momentenpfeilsymbole M angedeutet ist. Die großen Momentenbeanspruchungen liegen insbesondere im Wurzelbereich nahe des Rumpfanschlusses 4 des Mittelkastens vor, sodass es ausreicht, die Innenhaut 2 nur in diesem Bereich anzuordnen, welcher je nach Flugzeugtyp und -größe 10% bis 50% der gesamten Flügellänge ausmachen kann.
Zur weiteren Kraftableitung bzw. -aufnahme ist der 9 zu entnehmen, dass an den jeweiligen Abstandshaltern bzw. Rahmenprofilen 3 Knotenpunkte 10 bzw. Knotenelemente 10 angeordnet sind. Zusammen mit den Anschlussstücken 9 und den Rohrelementen 8 bilden sie eine Stützstruktur 7, die fachwerkartig aufgebaut ist. Mittels der Struktur 7 werden die Momente in zug- und Druckkräfte entlang der Stäbe aufgeteilt und sowohl auf die, in der 9 nicht sichtbare der Seitenfläche 5 gegenüber liegende Seitenfläche des Seitenleitwerk übertragen. Ähnlich wird auch ein Teil der Kräfte dem Anschlussbereich 4 insbesondere dem Flugzeugrumpf 6 in Form von Druck- bzw. Zugkräften zugeführt.
Vorteilhaft erfolgt eine Aufteilung der Momente bzw. der Kräfte auf das Seitenleitwerk nicht nur durch die Außenhaut bzw. die Strebenbauteile 3 sondern wird von der gesamten Stützstruktur 7 abgeführt. In vorteilhafter Art und Weise kann somit eine Seitenfläche 5 bzw. Rahmenbauteile zur Versteifung eines Flügels bzw. Seitenleitwerks 3 geringer dimensioniert werden.
Da im Wurzelbereich nahe des Rumpfanschlusses 4 des Mittelkastens die großen Momentenbeanspruchungen vorliegen, können in vorteilhafter Weise in einem unteren Bereich, d.h. in einem nahe dem Flugzeugrumpf 6 liegenden Bereich der Stützstruktur 7 besonders belastbar gefertigte Stabelemente 8 bzw. Anschlusselemente 9 eingesetzt werden. Sowohl Innen- 2 als auch Außenhaut 1 können Kräfte und Momente über einen Beschlag oder Winkel im Bereich des Rumpfabschlusses 4 an den Rumpf 6 abführen.
Zu sehen ist, dass sich aufgrund der Verbindung der Stabelemente 8 Knotenpunkte sowohl an der Seitenfläche 5 als auch auf einer der Seitenfläche 5 gegenüber liegenden Seite bilden. An diesen Stellen wäre die gegenüber liegende Seitenfläche angeordnet, die entsprechend der Seitenfläche 5 in entgegen gesetzter Richtung wirkende Kräfte aufnimmt.
Eine unterschiedliche Druckbelastung auf die beiden Seitenflächen 5 kann beispielsweise daher rühren, dass mit dem Flugzeug von dem nur ein Teilbereich des Rumpfes 6 gezeichnet ist, eine Kurve geflogen wird. Zum Fliegen einer Kurve würde das Seitenruder 11 sowohl in die Zeichenebene hinein als auch aus der Zeichenebene heraus bewegt. Die Bewegung des Seitenruders 11 wird mittels Ruderbeschlägen 12 gesteuert. Durch Veränderung der Position des Seitenruders 11 entstehen Druck- bzw. Sogkräfte in von einem Seitenleitwerk bekannter Art und Weise. Mittels der Stützstruktur lassen sich derartige Kräfte verteilen und Mittelkästen von Flügeln stabil ausgestalten. Eine Stützstruktur 7 entsprechend der Anordnung in 4 ermöglicht nicht nur eine stabile sondern auch eine leichte Gestaltung eines Flügels insbesondere eines Seitenleitwerks eines Flugzeugs.
Mittels der angegebenen Stützstruktur 7 lässt sich eine Übertragbarkeit sehr hoher Kräfte aufgrund von einem geringen Schlankheitsgrad der Stabelemente und einer hohen Anzahl von Niete ermöglichen. Außerdem kann zur Einpassung einer Stützstruktur in einen Mittelkasten ein entsprechender Toleranzausgleich über die in ein Anschlusselement eintauchende Tiefe eines Rohrelements erfolgen. Durch Einspanneffekte kann eine Reduzierung der wirksamen Knicklänge von Stabelementen erreicht werden. Außerdem kann eine Spannungskonzentration vermieden werden.
Beispiele für mögliche Rahmenelemente 3 sind bei dem Airbus A 380 die SLW-Mittelkastenrippen 1-7. Darüber hinaus gibt es jedoch vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. Die Einsatzmöglichkeit einer Stützstruktur 7 ist nicht nur auf Mittelkästen von Flugzeugflügeln beschränkt. Es lassen sich vielfältige Einsatzmöglichkeiten angeben. Beispielsweise können auch Fußbodenunterbaukonstruktionen insbesondere für Flugzeugfußböden mittels einer Stützstruktur gebildet werden.
Die 10 zeigt einen weiteren perspektivischen Querschnitt durch einen Flügel mit einer Stützstruktur 7. Die gewählte Perspektive lässt erkennen, dass die Endpunkte der Rohre 8, die ebenfalls Anschlusselemente 9 aufweisen, eine Ebene gegenüber der Innen- 2 bzw. Außenhaut 1 bilden. Mit entsprechenden Knotenelementen 10, lässt sich an diesen Knotenpunkten ebenfalls eine Seitenfläche 5 ggf. mit Innen- 2 und Außenhaut 1 anbringen.
Die 11 zeigt den perspektivischen Querschnitt der 10 ohne Innenhaut. Es ist zu erkennen, dass sich die U-Profile 3 auch über den in 10 von der Innenhaut 2 verdeckten Bereich erstrecken.
Die 12 bis 14 zeigen weitere perspektivische Darstellungen eines Flügels, insbesondere eines Seitenleitwerks. Den entsprechenden Darstellungen lässt sich der Aufbau eines Seitenleitwerks und eines Ruders entnehmen. Zu sehen ist, wie das Seitenruder 11 mit den Ruderbeschlägen 12 an dem Seitenleitwerk gehalten wird. Durch das Seitenruder 11 entsteht ein zusätzliches Gewicht, das von der Stützstruktur 7, Innen- 2 bzw. Außenhaut 1 und Beschlag 4 getragen werden muss.
15 zeigt eine schematisierte Teilfrontansicht auf einen Schnitt durch ein Seitenleitwerk eines Flugzeugs. Dem Seitenleitwerk wird eine Flächenstruktur durch zwei Seitenflächen 5 verliehen, die in die Zeichenebene hinein verlaufen. Die beiden Seitenflächen 5 bilden eine Schale um das Fachwerk 7. An den Seitenflächen 5 kann, bei einer Bewegung des Flugzeuges aus der Zeichenebene heraus, Luft vorbeiströmen. In der 15 sind zwei Seitenflächen 5, die eine Außenhaut 1 bilden, gezeigt. Die Seitenflächen 5 sind an den Knotenpunkten 10 mit dem Fachwerk 7 verbunden. Dadurch bestimmen die Knotenpunkte 10 die Form des Seitenleitwerks. Das Fachwerk 7 wird mit den Seitenflächen 5 überzogen, sodass das Fachwerk 7 als Gerüst für die Seitenflächen 5 verwendet werden kann. Das Fachwerk 7 stützt die Seitenflächen 5.
In der 15 sind zwei einzelne Seitenflächen 5 gezeigt, die an den Seiten des Fachwerks 7 angeordnet sind. Die Außenhaut 1 kann jedoch auch als ein zusammenhängendes Element ausgeführt sein, wobei der im Bild offen dargestellte obere Bereich des Seitenleitwerks geschlossen und auch von der Außenhaut 1 bedeckt wird.
Zwischen den beiden Flächen 5 wird im Wesentlichen ein Hohlraum ausgebildet, der das Fachwerk 7 beinhaltet. Daher lässt sich ein leichtes Seitenleitwerk aufbauen. Kräfte, die auf die Seitenflächen 5 in die Richtung des Hohlraums wirken, werden über das Fachwerk 7 im Inneren des Seitenleitwerks geradlinig in den Rumpf 6 des Flugzeugs geleitet. Zur Krafteinleitung der mittels des Fachwerks 7 von den Seitenflächen 5 abgeführten Kräfte in den Rumpf des Flugzeuges sind sowohl das Fachwerk 7 als auch die Seitenflächen 5 mit dem Rumpf 6 des Flugzeuges verbunden. Die Verbindung kann beispielsweise mittels in der 15 nicht gezeigter Nietverbindungen hergestellt werden.
Es ist jedoch auch möglich, dass das Fachwerk 7 nur mit den Seitenflächen 5 verbunden ist, ohne dass das Fachwerk einen direkten Kontakt zum Rumpf 6 hat. Dann erfolgt die Krafteinleitung in den Rumpf über das Fachwerk 7 und die Seitenfläche 5.
Die 16 zeigt eine Sicht auf die Unterseite eines Rohrprofils gemäß der vorliegenden Erfindung. Das in der 16 dargestellte Rohrprofil 31 bzw. Blechumformteil 31 bzw. CFK/GFK-Gelege 31 ist das Halbzeug 31 aus dem die Anschlusselemente 9, insbesondere die Formstücke 20, hergestellt werden können. Es handelt sich bei dem Halbzeug 31 um ein Profil, welches aus einem Rohr durch mittges Durchtrennen des Rohres gewonnen werden kann. In äquidistanten Abständen wird, wie in 19 näher beschrieben wird, eine Abflachung vorgenommen. Das dargestellte Rohrelement weist bereits die Schalenform auf.
Das Halbzeug 31 weist eine lange und eine kurze Seite auf. Die kurze Seite bestimmt die Breite des Halbzeugs 31. Im Bereich der Abflachungen 41 weist das Halbzeug 31 eine größere Breite als im Bereich des rohrförmigen bzw. halbrohrförmigen Bereichs 40 auf. Mit den gestrichelten Linien 32 und 33 sind potentielle Trennstellen gekennzeichnet. Diese Trennstellen wiederholen sich in gleichen Abständen alternierend. Wird das Halbzeug an den Trennstellen 32 und 33 durchtrennt, erhält man ein Formstück eines Anschlusselement 9 Aus dem Halbzeug 31 der 16 können 8 Formstücke für die Anschlusselemente 9 gewonnen werden.
17 zeigt die Draufsicht auf das Halbzeug 31 der 16. Anhand des schalenförmigen Aufbaus des Querschnittes lassen sich die Formteile 20 eines mehrteiligen Aufbaus des Anschlusselements 9 erkennen. Auch diese weisen den Übergang zwischen rohr- bzw. halbrohrförmigem 40 und flachem 41 Ende auf. Durch das Zertrennen, wie entsprechend in 16 beschrieben, lassen sich die Formbauteile 20 herstellen. Das Verfahren zum Herstellen der Formteile 20 wird in 19 beschrieben.
18 erläutert ein Verfahren zur Kraftübertragung zwischen einem Stabelement und einem Knotenelement mittels eines Anschlusselements. Das Verfahren umfasst die Schritte S1-S5. Bei der Durchführung des Verfahrens wird nach Verlassen des Ruhezustands S1 im Schritt S2 ein Stabelement an einem ersten Ende des Grundkörpers eines Anschlusselements angeschlossen. In einem nächsten Schritt S3 wird an einem zweiten Ende des Grundkörpers des Anschlusselements ein Knotenelement zuminest teilweise überlappend angeschlossen. Die Reihenfolge der Schritte S2 und S3 kann beliebig vertauscht werden. In einem Schritt S4 wird schließlich eine Kraft zwischen dem Stabelement und dem Knotenelement zentrisch übertragen, sodass keine Momente entstehen. Nach erfolgter Übertragung der Kraft gelangt man wiederum in Schritt S5 in einen Ruhezustand.
Die 19 zeigt das Flussdiagramm für ein Verfahren zur Herstellung eines Anschlusselements. Dabei umfasst das Verfahren zunächst den Schritt S11, in welchem ein Rohr bereitgestellt wird. In Schritt S12 wird sodann ein Teil des Rohrs in regelmäßigen Abständen symmetrisch geplättet. Das Rohr wird derart verformt, dass nach Schritt S12, der iterativ beliebig wiederholt werden kann, ein Rohrprofil mit rohrförmigen und geplätteten Bereichen vorliegt.
In Schritt S13 erfolgt abwechselnd ein äquidistantes Zertrennen bzw. Abschneiden von Anschlusselementen von dem Rohrprofil. Das Zertrennen bzw. Abschneiden erfolgt sowohl an den geplätteten als auch rohrförmigen Stellen. Das Abschneiden erfolgt senkrecht zu einer Achse, die durch die Längsrichtung des Rohrprofils vorgegeben wird. In dem folgenden Schritt S14 wird ein Anschlusselement mit einem ersten Ende mit rundem Querschnitt und einem zweiten flachen Ende mit einem rechteckigen Querschnitt bereitgestellt.
In Schritt S15 wird schließlich ein Aufnahmebereich symmetrisch in einer Ebene parallel zu dem flachen Ende in das flache Ende des Anschlusselements gefräst. Dieser Aufnahmebereich dient der Aufnahme eines Knotenelements. Danach wird das Anschlusselement in eine Ebene parallel zu dem flachen Ende des Anschlusselements mittig zerteilt (S16). Mittig bedeutet dabei bezogen auf den Durchmesser des runden Endes des Anschlusselements.
Mit Erreichen des Endzustands S17 liegen zumindest ein Anschlusselement bzw. zumindest zwei symmetrische Formteile vor.
Die Anschlusselement-Formteile können auch aus einem Verbundwerkstoff wie GFK oder CFK hergestellt werden. In dem sog. Legeverfahren wird dabei entweder eine Positiv- oder Negativ-Form des Profils bereitgestellt. Da bei einem Anschlusselement eine möglichst genaue Innenabmessung erreicht werden soll wird hier das Herstellverfahren mit der Positiv-Form näher erläutert.
Der Verbundwerkstoff wird in Lagen auf die Positiv Form in Lagen der gewünschten Dicke aufgelegt. Zur Vermeidung von einer Blasenbildung wird der Verbundwerkstoff mittels Vakuum auf die Form gezogen. Zur Verstärkung des Vakuums wird das Verbundmaterial mit einer luftundurchlässigen Folie umgeben.
So kann ein Halbschalen-Profil hergestellt werden, von dem die einzelnen Halbschalen abgetrennt werden können.
Alternativ kann das Anschlusselement mit dem Blechumform- bzw. Streckziehverfahren aus Blech hergestellt werden. Dazu wird ein entsprechend strukturiertes Blech auf eine Positiv-Form des Profils aufgelegt und mit einem Druck beaufschlagt, wodurch das Blech die Form des Profils annimmt. Mit dem Halbschalen-Profil wird wie oben beschrieben weiter verfahren.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine" oder „ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Stützstruktur für ein Flugzeug, umfassend: zumindest ein Stabelement (36); und zumindest ein Knotenelement (38); wobei das zumindest eine Stabelement (36) einen Übergangsbereich (9) aufweist; wobei der Übergangsbereich (9) mit dem zumindest einen Knotenelement (38) zumindest teilweise überlappend in Eingriff bringbar ist; wobei der Übergangsbereich (9) des zumindest einem Stabelements (36) derart ausgebildet ist, dass, wenn der Übergangsbereich (9) mit dem zumindest einem Knotenelement (38) im Eingriff steht, eine Kraft zwischen dem zumindest einem Stabelement (36) und dem zumindest einem Knotenelement (38) zentrisch übertragen wird.
Stützstruktur nach Anspruch 1; wobei der Übergangsbereich (9) ein erstes Ende (14) mit einer ersten Querschnittsform aufweist; wobei der Übergangsbereich (9) ein zweites Ende (13) mit einer zweiten Querschnittsform aufweist; wobei sich die erste und zweite Querschnittsform unterscheiden.
Stützstruktur nach Anspruch 2, wobei das erste Ende (14) des Übergangsbereichs (9) eine im Wesentlichen runde Querschnittsform (34) aufweist.
Stützstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das zumindest eine Stabelement (36) eine im Wesentlichen rohrförmige Querschnittsform (28) aufweist.
Stützstruktur nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das zweite Ende (13) des Übergangsbereichs (9) im Wesentlichen flächig ausgebildet ist.
Stützstruktur nach Anspruch 5, wobei das zweite Ende (14) des Übergangsbereich (9) schnabelförmig ausgebildet ist.
Stützstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Übergangsbereich (9) als Anschlusselement (9) ausgebildet ist; und wobei das Anschlusselement (9) von dem zumindest einen Stabelement (36) trennbar ausgebildet ist.
Stützstruktur nach Anspruch 7 wobei das Anschlusselement (9) einteilig ausgebildet ist.
Stützstruktur nach Anspruch 7, wobei das Anschlusselement (20) mehrteilig ausgebildet ist.
Stützstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das zumindest eine Knotenelement (38) ausgebildet ist, um mit dem Übergangsbereich (9) des zumindest einen Stabelements (36) in Eingriff zu gelangen.
Stützstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das zumindest eine Knotenelement (38) zumindest ein Befestigungselement (19) aufweist; und wobei das zumindest eine Knotenelement (38) eine Bezugsfläche (21) aufweist; wobei das zumindest eine Befestigungselement (19) derart mit der Bezugsfläche (21) verbunden ist, dass mittels des Befestigungselements (19) eine Raumrichtung (22, 39) für das zumindest eine Stabelement (36) vorgebbar ist.
Stützstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Knotenelement (38) ein Flugzeugrahmenelement (3) ist.
Anschlusselement für eine Stützstruktur, umfassend: einen Grundkörper; wobei der Grundkörper ein erstes Ende (14) aufweist; wobei das erste Ende (14) an ein Stabelement (8) anschließbar ist; wobei der Grundkörper ein zweites Ende (13) aufweist; wobei das zweite Ende (13) mit einem Knotenelement (38) zumindest teilweise überlappend in Eingriff bringbar ist; wobei der Grundkörper derart ausgebildet ist, dass wenn das Anschlusselement (9) mit dem Knotenelement (38) im Eingriff steht, eine Kraft zwischen dem Stabelement (36) und dem Knotenelement (38) zentrisch übertragen wird.
Anschlusselement nach Anspruch 13, wobei das erste Ende des Anschlusselements (9) eine erste Querschnittsform (34) aufweist; wobei das zweite Ende des Anschlusselements eine zweite Querschnittsform (30) aufweist; wobei sich die erste Querschittsform (34) und die zweite (30) Querschnittsform unterscheiden.
Anschlusselement nach Anspruch 13 oder 14, wobei das erste Ende (14) des Anschlusselements (9) ausgebildet ist, so dass daran ein Stabelement (8) mit einer im Wesentlichen runden Querschnittsform anschließbar ist.
Anschlusselement nach einem der Ansprüche 13 bis 14, wobei das erste Ende (14) des Anschlusselements (9) ausgebildet ist, so dass daran ein Stabelement (8) mit einer im Wesentlichen rohrförmigen Querschnittsform anschließbar ist.
Anschlusselement nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei das zweite Ende (13) des Anschlusselements flächig ausgebildet ist.
Anschlusselement nach Anspruch 17, wobei das zweite Ende (13) des Anschlusselements schnabelförmig ausgebildet ist.
Anschlusselement nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei das Anschlusselement (9) einteilig ausgebildet ist.
Anschlusselement nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei das Anschlusselement (20) mehrteilig ausgebildet ist.
Knotenelement für eine Stützstruktur, umfassend: zumindest ein Befestigungselement (19); wobei das Befestigungselement (19) ausgebildet ist, um mit einem Anschlusselement (20) und/oder mit einem Übergangsbereich eines Stabelements (36) zumindest teilweise überlappend in Eingriff zu gelangen.
Knotenelement nach Anspruch 21, ferner aufweisend: eine Bezugsfläche (21); wobei die zumindest eine Befestigungsfläche (19) derart mit der Bezugsfläche (21) verbunden ist, dass mittels des Befestigungselements eine Raumrichtung (22) für ein anschließbares Stabelement (36) und/oder Anschlusselement (9) vorgebbar ist.
Knotenelement nach Anspruch 21 oder 22, wobei das Knotenelement (38) ein Flugzeugrahmenelement (3) ist.
Flügel umfassend eine Stützstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 12, ein Anschlusselement (9) nach einem der Ansprüche 13 bis 20 und/oder einem Knotenelement (38) nach einem der Ansprüche 21 bis 23.
Verfahren zur Kraftübertragung zwischen einem Stabelement und einem Knotenelement mittels eines Anschlusselements, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Anschließen des Stabelements an einem ersten Ende des Grundkörpers des Anschlusselements; zumindest teilweise überlappendes Anschließen des Knotenelements an einem zweiten Ende des Grundkörpers des Anschlusselements; zentrisches Übertragen der Kraft zwischen dem Stabelement und dem Knotenelement.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei das Verfahren ferner die Schritte umfasst: Aufnehmen einer Kraft, die in einem ersten Querschnitt wirkt; Umleiten der Kraft, zum zentrischen Einleiten der Kraft in einen zweiten Querschnitt; zentrisches Einleiten der Kraft in einen zweiten Querschnitt; wobei sich der erste Querschnitt von dem zweiten Querschnitt unterscheidet.
Das Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, ferner umfassend den Schritt: Aufnehmen der Kraft an einem runden Querschnitt.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, ferner umfassend den Schritt: Aufnehmen der Kraft an einem rohrförmigen Querschnitt.
Verwendung einer Stützstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 12 in einem Flugzeug.
Flugzeug mit einer Stützstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 12.