структура соединения в слоистом материале, содержащем локальное армирование

Формула изобретения

1. Структура соединения в слоистом материале (1), содержащем металлические слои (3-6) и по меньшей мере один связывающий слой (12), размещенный между металлическими слоями (3-6), причем каждый металлический слой (3-6) состоит из отдельных частей (7, 8) металлического слоя, имеющих пару перекрывающихся краев (9, 10), причем эти пары краев (9, 10) смещены по отношению друг к другу и вместе определяют соединительную область (2), отличающаяся тем, что слоистый материал (1) имеет участок (15), имеющий дополнительный внутренний армирующий металлический слой (16, 16', 16'', 16'''), причем армирующий металлический слой (16, 16', 16'', 16''') содержит две части (17, 18; 17', 18') армирующего металлического слоя с парой перекрывающихся краев (19, 20; 19', 20'; 19'', 20''; 19''', 20'''), при этом пара краев (19, 20; 19', 20'; 19'', 20''; 19''', 20''') расположена вне соединительной области.

2. Структура по п.1, отличающаяся тем, что отдельная часть (7) каждого металлического слоя (3-6) выполнена с изогнутым краем (9) для обеспечения расположения частей (7, 8) металлического слоя, по существу, на одной линии относительно друг друга.

3. Структура по п.2, отличающаяся тем, что часть (17, 18) армирующего металлического слоя выполнена с изгибом (23) над изогнутым краем (9) части (7) металлического слоя для образования изогнутого участка (26).

4. Структура по п.3, отличающаяся тем, что часть (17, 18) армирующего металлического слоя после изогнутого участка (26) изогнута в противоположном направлении в сторону другой соответствующей части (8) металлического слоя для образования второго изогнутого участка (27).

5. Структура по п.4, отличающаяся тем, что часть (17) армирующего металлического слоя выполнена с соответственным изгибом (25) в том же направлении, что изогнутый край (9) части (7) металлического слоя над другой частью (18) армирующего металлического слоя для образования третьего изогнутого участка или изогнутого края (19).

6. Структура по п.5, отличающаяся тем, что часть (7) металлического слоя (6) проходит над участком (27), имеющим изгиб (24) в противоположном направлении в сторону части (17) армирующего металлического слоя с образованием промежутка между краем (9) части (7) металлического слоя и участком (27), так что край (10) другой части (8) металлического слоя (6) проходит в области, в которой образован этот промежуток.

7. Структура по п.6, отличающаяся тем, что часть (8) металлического слоя (6), изогнутая от участка образования промежутка над краем (19) части (17) армирующего металлического слоя, изогнутой в том же направлении, изогнута в противоположном направлении.

8. Структура по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что края (9, 10, 19, 20) частей армирующего металлического слоя в направлении, поперечном к направлению перекрытия краев (9, 10, 19, 20), имеют разные размеры для обеспечения ступенчато изогнутой конструкции (28, 29) металлического слоя (6), накрывающего части (17, 18) армирующего металлического слоя.

9. Структура по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что каждый связывающий слой (12) проходит непрерывно над перекрывающимися краями (9, 10, 19, 20).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к структуре соединения в слоистом материале, содержащем металлические слои и по меньшей мере один связывающий слой, размещенный между металлическими слоями, при этом каждый металлический слой содержит отдельные части металлического слоя, имеющие пару перекрывающихся краев; причем пары краев смещены относительно друг друга и вместе определяют соединительный участок.

Структура соединения этого типа известна и применяется в панелях, ширина которых превышает ширину, в которых произведены металлические слои. Примерами панелей этого типа, помимо прочих, являются обшивочные панели самолетов, например, для обшивки фюзеляжа самолета. В этом виде их применения панели также должны иметь отверстия определенного размера. Причем помимо отверстий для иллюминаторов, это относительно большие отверстия, например для дверей и люков и т.п., в зависимости от соответствующего применения.

Эти отверстия теоретически ослабляют несущую функцию панели. Тем не менее, за счет локального армирования можно обеспечивать необходимые механические свойства панели, такие как жесткость и прочность. Это армирование может быть выполнено в виде балок, но во многих случаях используемое локальное армирование выполнено в виде дополнительных слоев в слоистом материале, в области отверстия.

Эти локальные армирующие слои также выполнены из листового материала, имеющего максимальную ширину, и обычно состоят из того же материала, что и металлические слои в остальном слоистом материале. Листовой материал, который обычно поставляется в рулонах, является чувствительно направленным в отношении его механических свойств, как результат процедуры изготовления. Эта направленная чувствительность, помимо прочего, обуславливается направлением обработки прикаткой, которой подвергается материал. Направление прикатки определяет ориентацию зерен в материале.

При изготовлении панелей из материала этого типа необходимо учитывать ориентацию зерен ввиду требуемых механических свойств панелей. В данном случае это означает, что армирующие слои должны иметь ту же ориентацию зерен, что и металлические слои в слоистом материале. Поэтому в имеющих соединения панелях армирующие слои также должны иметь соединения, поскольку их невозможно размещать в продольном направлении полосы, поперечной к структуре соединения, т.к. тогда ориентация зерен будет неправильной. Эти соединения в армирующих слоях предпочтительно расположены в непосредственной близости к соединениям самого слоистого материала.

Задача изобретения заключается в обеспечении структуры соединения, отвечающей упомянутым требованиям. Эта задача решается за счет того, что слоистый материал имеет секцию стандартной конструкции и секцию, которая содержит дополнительный внутренний армирующий металлический слой, причем этот армирующий металлический слой содержит две части армирующего металлического слоя с парой перекрывающихся краев; причем пара краев расположена снаружи соединительного участка и примыкает к нему.

При помощи структуры соединения в соответствии с настоящим изобретением фиксируется стандартный соединительный участок в слоистом материале, при этом соединение также выполняется вблизи в армирующем слое. Эти соединения можно выполнить разными путями. Часть по меньшей мере одного из металлических слоев предпочтительно имеет изогнутый край, в результате чего части металлического слоя расположены по существу на одной линии относительно друг друга. Эта стандартная конструкция панели, в которой по меньшей мере одна сторона панели полностью плоская, что очень желательно с точки зрения аэродинамики. При этом каждый из других металлических слоев и также армирующий металлический слой имеет изогнутую часть.

Кроме того, в этом случае часть армирующего металлического слоя может быть изогнута над изогнутым краем части металлического слоя и затем может быть изогнута в противоположном направлении к другой, связанной части металлического слоя. Есть два возможных варианта конструкции этого типа, и согласно первому варианту часть армирующего металлического слоя изогнута в том же направлении, что и изогнутый край изогнутой части металлического слоя над другой частью металлического слоя.

В этом случае часть дополнительного металлического слоя проходит по участку, изогнутому в противоположном направлении части армирующего металлического слоя для образования промежутка между краем части металлического слоя и участком, изогнутым в противоположном направлении, части армирующего металлического слоя, таким образом, что край другой части дополнительного металлического слоя проходит до участка, в котором образован этот промежуток. Другая часть металлического слоя изогнута от этого участка, в котором этот промежуток образован, над краем части армирующего металлического слоя, изогнутой в том же направлении и затем изогнутой в противоположном направлении.

Согласно второму варианту осуществления конструкции не изогнутый участок изогнутой части армирующего металлического слоя имеет край, над которым проходит край дополнительной части армирующего металлического слоя.

Армирующий металлический слой формирует относительно большое утолщение на его перекрывающихся краях в центре слоистого материала. Проблема, которая может возникнуть в этом случае, заключается в том, что накрывающий металлический слой должен будет иметь изогнутую часть той же величины, что и толщина перекрывающихся краев армирующего металлического слоя. Но изогнутая часть такой величины является несколько нежелательной, поскольку может вызвать пористость, концентрацию напряжений и локальное отслаивание. Этих неблагоприятных явлений можно избежать в соответствии с настоящим изобретением, если края армирующих частей армирующего металлического слоя в направлении, поперечном к направлению перекрытия краев, будут иметь разные размеры для обеспечения ступенчато изогнутой конструкции металлического слоя, накрывающего части армирующего металлического слоя.

Изобретение далее поясняется более подробно со ссылкой на примеры осуществления изобретения со ссылкой на чертежи, на которых:

Фиг.1 - горизонтальная проекция панели со структурой соединения согласно настоящему изобретению.

Фиг.2 - поперечное сечение структуры соединения по линии II-II.

Фиг.3 - выполненное по линии III-III поперечное сечение структуры соединения, показанной на Фиг.1 и 2.

Фиг.4-6 - альтернативные осуществления структуры соединения согласно Фиг.1-3.

Фиг.7-9, 10-12, 13-15, 16-18, 19-21 и 22-24 - дополнительные альтернативные осуществления.

Фиг.25 и 26 - альтернативные положения частей армирующего металлического слоя.

На Фиг.1 показана горизонтальная проекция панели 1, содержащей структуру соединения 2. Как показано на поперечном сечении Фиг.2, панель состоит из слоистого материала, содержащего четыре металлических слоя 3, 4, 5, 6, каждый из которых выполнен из частей 7, 8 металлического слоя. Эти части 7, 8 металлического слоя имеют перекрывающиеся края 9 и 10 соответственно, прикрепленные друг к другу слоем связующего вещества 11.

Один армированный волокнами пластмассовый связывающий слой 12 расположен в каждом случае между двумя металлическими слоями 3-6. Эти армированные волокном пластмассовые связывающие слои 12 непрерывные и проходят в месте перекрывающихся краев 9, 10. Остальные промежутки заполнены связующим веществом 13.

Согласно горизонтальной проекции на Фиг.1 слоистый материал содержит секцию 14 стандартной конструкции и секцию 15, включающую дополнительный армирующий металлический слой 16. Этот дополнительный армирующий металлический слой 16 содержит две части 17, 18 армирующего металлического слоя с соответствующими перекрывающимися краями 19, 20, соединенными слоем связующего вещества 21.

Как видно на Фиг.2, эти перекрывающиеся края 19, 20 частей 17, 18 армирующего металлического слоя, которые скреплены вместе, находятся снаружи области, в которой скреплены перекрывающиеся края 9, 10 всех частей 7, 8 армирующего металлического слоя.

Кроме того, важно, чтобы части 7 металлического слоя были снабжены изогнутым краем 9 таким образом, что секции 22 смещены относительно соответствующего края 10 другой части 8 металлического слоя. Это означает, что поверхность 30 слоистого материала будет плоской, что особо важно для аэродинамических применений панели. Все металлические слои 3, 4, 5 и 6 имеют секции 22.

Как показано на Фиг.2, армирующий металлический слой 16, в частности, его часть 17 металлического слоя, содержит соответствующую изогнутую секцию 26. Часть 17 армирующего металлического слоя проходит над изогнутым краем 9 металлического слоя 5, за которой следует секция, изогнутая в противоположном направлении, таким образом, что часть 17 армирующего металлического слоя приклеена к части 8 металлического слоя 5 под ним при помощи соответствующего армированного волокном пластмассового связывающего слоя 12 вдоль секции 27. После этого следует имеющий ответные выступы/пазы край 19 части 17 армирующего металлического слоя.

За счет фланцев 24, 25 части 17 армирующего металлического слоя между верхним металлическим слоем 6 и частью 17 армирующего металлического слоя образован промежуток. Образованный таким образом промежуток имеет край 10 части 8 металлического слоя 6.

На Фиг.3 показано поперечное сечение по линии III-III на Фиг.1 и 2, в котором части 17, 18 армирующего металлического слоя имеют разную длину в направлении, параллельном краям 9, 10 и 19, 20 соответственно. Часть 17 армирующего металлического слоя проходит над другой частью 18 и изогнута на протяженности металлического слоя 5 под ней. Преимущество такой конструкции заключается в том, что часть 8 верхнего металлического слоя 6 постепенно изогнута в двух стадиях 28, 29, так что часть 8 металлического слоя не имеет сильно выраженной изогнутой части относительно значительной величины, тем самым противодействуя отслоению и пористости.

Структуру соединения согласно настоящему изобретению можно выполнить во многих разных вариантах, некоторые из которых показаны на чертежах Фиг.4-26, поясняемых ниже.

Вариант согласно Фиг.4-6, на которых показаны виды и поперечные сечения, соответствующие видам и сечениям на Фиг.1-3, является вариантом, в котором в поперечном сечении V-V армирующий металлический слой 18 содержит изогнутый край 19' с проходящим под ним плоским перекрывающимся краем части 17 армирующего металлического слоя. За счет того, что часть 17 армирующего металлического слоя проходит дальше части 18 армирующего металлического слоя, как показано на Фиг.4, ступенчатая последовательность этих перекрытий достигается в поперечном сечении VI-VI.

Вариант согласно Фиг.7-9 в значительной степени идентичен варианту согласно Фиг.1-2, за тем исключением, что здесь часть 18' армирующего металлического слоя проходит дальше части 17' армирующего металлического слоя, что наглядно показано на Фиг.7. Часть 17' армирующего металлического слоя также имеет плоский край 19, подобно варианту согласно Фиг.4-6, причем часть 18' армирующего металлического слоя содержит изогнутый край 20'. В результате этого образуется поперечное сечение IX-IX, в котором часть 18' армирующего металлического слоя изогнута в направлении вниз до металлического слоя 12.

Вариант согласно Фиг.10-12, по существу соответствующий варианту согласно Фиг.7-9, имеет часть 18' армирующего металлического слоя с плоским краем 20, причем часть 17' армирующего металлического слоя в этом случае содержит изогнутый край 19. В результате этого образована ступенчатая конфигурация частей 17', 18' армирующего металлического слоя в поперечном сечении XII-XII.

Вариант согласно Фиг.13-15 отличается от предыдущих вариантов тем, что часть 17' армирующего металлического слоя имеет плоский край 19'', причем часть 18' армирующего металлического слоя содержит относительно длинный изогнутый край 20''. Поэтому эти края 19'', 20'' теперь перекрываются на левой стороне соединительного участка 2, а не на правой стороне этого соединительного участка согласно Фиг.1-12 (показано на Фиг.2, 5, 8, 11 и 14 соответственно).

В варианте согласно Фиг.16-18 часть 18' армирующего металлического слоя изогнута над изогнутым краем 9 металлического слоя 5 в месте 23, затем следует изогнутый участок 26, который приклеен к металлическому слою 6, в частности, к его части 7 металлического слоя. Часть 18' армирующего металлического слоя изогнута в противоположном направлении в месте 24. Изогнутый край 19''' другой части 17' армирующего металлического слоя расположен на крае 20''' части 18' армирующего металлического слоя, и, помимо этого, перекрывающиеся края 19''', 20''' расположены на левой стороне соединительного участка 2.

Вариант согласно Фиг.19-21 по существу соответствует варианту согласно Фиг.13-15, за тем исключением, что в этом случае часть 17 армирующего металлического слоя проходит дальше части 18 армирующего металлического слоя, как показано на горизонтальной проекции Фиг.19.

Таким образом, вариант согласно Фиг.22-24 соответствует варианту согласно Фиг.16-18, в этом случае часть 18 армирующего металлического слоя также проходит не дальше части 17 армирующего металлического слоя.

На Фиг.25 и 26 показан вариант, в котором части 17 и 18 армирующего металлического слоя могут находиться в любом месте в толщине между металлическими слоями 3, 4, 5 и 6.