[发明专利]桁架端垫装配

说明书

技术领域

本公开涉及飞行器、宇航飞船、其他交通工具和其他结构，以及尤其是涉及连接两个结构，并将所述两个结构之间的轴向负荷以最小弯曲和剪应力转移到装配中的桁架端垫装配。

背景技术

结构，例如飞行器、土木结构和其他大型结构可以从配件建造，所述配件可以依次从子配件建造。在这样的结构中，在一个配件与毗邻的配件或子配件之间传递大的负荷往往是必要的。例如，飞行器机翼的一个半翼展可以被连接到机身的结构。在机翼由于作用于机翼的向上的空气负荷而向上弯曲时，压应力在机翼上表面中产生，并且张力负荷在机翼下表面中产生。在机翼根据机翼设计被连接到飞行器机身或另一个半翼展的机翼根部，从一个结构到另一个结构转移大的压缩或张力负荷会是必要的。由于本文所述的原因，转移张力负荷比转移压缩负荷更有挑战性。常常被用于传递这些负荷的结构细节或机械设备通常被称为张力夹或张力装配。这类装配的不同类型的示例在图1-4中示出。这类装配的各种组件的维度可以广泛变化。不同的装配类型可以包括如本文所述的相似组件。图1示出了可用于连接结构中的现有技术的角夹100的示例的透视图。角夹100可以包括端垫102。端垫102可以包括形成在所述端垫中的用于接收例如螺栓或其他类型紧固件的紧固件106的开口104。紧固件106可以包括柄部109和头部110。开口104的尺寸被设计防止紧固件106的头部110穿过开口104。端垫102可以是通过类似于在图2B中示出的剪切力和弯曲力或负荷而承载紧固件负荷到任何相邻壁的板。通常，端垫102的形状是大致四边形的，例如是大致长方形的。

紧固件106或螺栓可以将角夹100或其他装配连接到毗邻结构上的配合装配。角夹100或其他装配可以紧靠毗邻结构上的配合装配。紧靠被附连到毗邻结构的配合装配的装配的示例在图14中示出。

本文所述的所有张力夹和装配具有关于它们如何在两个结构之间传递张力负荷的共同的特定特征：张力负荷通过被附连(或整合)到一个结构的装配的壁从所述结构被传递到所述装配，并且这些负荷经由张力紧固件(或多个紧固件)被传递到另一个结构。图2B示出了作用于侧壁上的张力和沟槽张力夹的张力紧固件柄部109。因此，对于一对配合装配，其高度负荷使得端垫弯曲并且两个相邻装配之间的侧壁彼此分开，负载路径可以被描述如下：张力负荷从一个结构行进到一个装配的侧壁中，再行进到该装配的端垫，通过张力螺栓行进到相邻装配的端垫中，接着到达所述相邻装配的侧壁，以及接着到达相邻结构。

角夹100可以包括可以基本垂直于端垫102和基本平行于紧固件106或螺栓的轴线伸出的相邻的壁或侧壁108。包括具有相邻侧壁的四边形端垫102的四个侧面中的三个的装配被称为沟槽装配。包括三个相邻侧壁402、404和406的沟槽装配400的示例在图4中示出。沟槽装配的侧壁406也被称为底面。如果仅在共有拐角中相遇的两个侧面被接合到端垫102，则所述装配被称为角装配。包括两个相邻接合的侧壁302和304的角装配300的示例在图3中示出。如果只有所述四边形的一个侧面被接合到侧壁，则所述装配被称为如图1所述的角夹100。如果四边形端垫102的两个相对侧面每个都接合到侧壁202和204，则所述装配被称为沟槽张力夹。沟槽张力夹200的示例在图2A中被示出，其具有两个相对的侧壁202和204。

基于重量有效性，沟槽张力装配比沟槽装配更有效，沟槽装配进而比角装配更有效，角装配进而比沟槽或角夹更有效。虽然加工成本的确影响沟槽装配和沟槽张力夹的设计，但最小化飞行器的任何结构组件或用于外层空间的结构的重量是非常期望的。这是因为在所述结构的寿命中，交通工具的每个部件的每个重量单位表示具有关联的成本的很大量的燃料。由于重量减轻允许交通工具总重量的减小，因此还可以存在其他的好处或优点，例如像制造和维护成本。参照图1-4描述的装配的设计根据例如轴向负荷、紧固件或螺栓相对于相邻壁的位置以及装配的材料特性等参数产生具有特定重量的部件。因此，存在对能够减轻部件或配件的重量而不牺牲结构完整性或带来高昂的制造或维修成本的装配和其他组件的需要。

此外，如图2B的箭头206所示，来自紧固件106或螺栓的轴向负荷通过夹紧端垫102的紧固件头部110的机构也被传递到如图2B中主要说明的端垫102中。从那里，负荷通过合并的剪切力和弯曲力被传递到侧壁202和204。换句话说，端垫102表现类似于横梁。由于通过弯曲从一个点到另一个点传递的负荷不像通过轴向力传递负荷那么有效，使用弯曲的板传递负荷存在固有的低效率。