[发明专利]用于耦合加强型材元件的方法和结构部件

说明书

技术领域

本发明涉及一种耦合方法，用于耦合加强型材元件，尤其是用于加强航天器或航空器的外壳。本发明还涉及一种具有耦合的加强型材元件的结构部件。 

虽然本发明及本发明所基于的问题是关于在纵向方向上加强航天器机身的具有Ω型材的桁条来进行更加详细的说明，但是也适用于具有腔室或底切的任何加强型材元件。 

背景技术

航天器的机身壳通常由外壳以所谓的轻型化设计来生产，通过作为加强元件的桁条和翼肋的二维结构在内部加强该外壳，其中桁条在航天器的纵向方向上延伸，而翼肋在横切于航天器的纵向方向的方向上延伸。在此之前，已证实适于将航天器的机身划分成若干近似为圆柱形的部分或截锥形的部分，在后续的操作步骤中将这些部分预先组装并接合在一起，以形成航天器的机身。所谓的横向接合连接形成在各部分之间的缝合点处，以耦合相邻部分的外壳板与延伸超出部分边界的桁条，于是航天器机身的稳定性在部分边界以外得到保证。 

为了连接外壳板，例如这些外壳板被允许在部分边界处彼此邻接，并通过所谓的横向肩托、与外壳厚度相当的曲板而连接，其中曲板被设置在紧贴外壳板的外壳的内部，使得曲板延伸超过部分边界，并例如通过铆接的方式与这些外壳板连接。 

类似地，以传统方式设计为具有Z型材或T型材的成形部件的桁条通过被适当改造的横向肩托来耦合。例如，具有两个腿、L形型材的横向肩托被设置成在邻接桁条上延伸超出部分边界，使得型材的两个腿中的一个腿紧贴要被耦合的桁条的型材脚，而另一个腿紧贴垂直延伸的Z型材或T型材的型材腹板(web)。然后例如用传统的铆钉或螺栓连接件将两个腿连接到桁条。这里，通过穿过横向肩托、型材脚和外壳的铆钉来紧固搁置在桁条的型材脚上的腿，而利用仅穿过横向肩托和桁条的型材腹板的铆钉来固定搁置在桁条的竖直型材腹板上的腿。

铝和铝合金已经作为用于外壳、桁条和翼肋的传统材料被使用了数十年。但是，它们正日益被复合纤维材料所替代，尤其是被碳纤维增强塑料（CFRP）所替代，以使得节省相当大的重量。然而在这种情况中，在许多情形下不得不修改设计方法和结构，以便符合与传统的铝材料相当不同的复合纤维材料的特性。 

例如，对于由CFRP生产的航天器的机身，使用具有所谓Ω型材的桁条而不是具有Z型材或T型材的桁条已被证明是合适的，即，使用具有搁置在外壳上的两个型材脚以及布置在两个型材脚之间的凸出部的型材，所述凸出部与外壳位于型材脚之间的部分围成腔室。 

由于从桁条外部不容易进入腔室，所以问题产生了，当耦合这样的桁条时，在Ω型材的一个翼部与设置为紧贴该翼部的横向肩托之间的铆接接合处在桁条的一侧凸出到不可进入的腔室中，在腔室中不能对该铆接接合处进行用于质量控制的检查。另一个问题在于以下事实：当在桁条的翼部钻固定孔时，落入腔室内的碎屑便不能再从腔室中移除。即使要从可接近的桁条的外部来钻这些孔以便修理损坏的铆接接合处，损坏的铆接接合处的一些部分也会不可避免地落入不能进入的腔室中，在飞行期间它们会在腔室中四处翻滚，造成噪声和损坏。 

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于加强型材元件的改进的耦合方法，加强型材元件当被组装时包括不可进入的腔室，所述耦合方法不在腔室中装填废料并允许执行可靠的质量控制。