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Verfahren zum Herstellen von Flächen mit gespannter Haut Die Erfindung
bezieht sich auf die Herstellung von Flächen mit gespannter Haut, wobei diese Flächen
eben .oder gekrümmt sein können; im letzteren Falle kann eine Krümmung in Längsrichtung
und/oder Querrichtung gegeben sein.
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Es ist bereits ein Verfahren zum Herstellen eines hohlen Metallkörpers
vorgeschlagen worden, der eine vorgespannte Schale umfaßt, auf welche schon bei
der Herstellung, d. h. vor der Beanspruchung während des Gebrauchs, eine Vorspannung
aufgebracht wird, wobei die Schale in Längsrichtung oder sowohl in Längsrichtung
als auch in Querrichtung gekrümmt ist.
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Die nach. diesem Verfahren hergestellte Schale mit gespannter Haut
ergibt sich hauptsächlich dadurch, daß im wesentlichen ebene Streifen mit versteiften
Kanten versehen werden, welche 'die gewünschte Spannung in der Haut hervorrufen,
wenn man den an ihren Kanten versteiften Streifen während des Zusammenbaues auf
einem Baugerüst bzw. einer Schablone durch Verformen eine Krümmung verleiht, woraufhin
die versteiften Kanten benachbarter Streifen in geeigneter Weise miteinander verbunden
werden, um eine konstruktive Einheit zu schaffen.
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Die bei der Herstellung von Flächen mit gespannter Haut gemäß der
vorliegenden Erfindung angewendeten Grundsätze sind im wesentlichen die gleichen
wie bei der Herstellung von Hohlkörpern nach dem in dem obenerwähnten Patent beschriebenen
Verfahren; bei der vorliegenden Erfindung besteht jedoch der charakteristische Unterschied
darin,
daß sämtliche oder einige der versteiften Streifen bereits vor dem Zusammenbau in
mindestens einer Richtung gebogen bzw. gekrümmt werden.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man somit eine Fläche
mit gespannter Haut dadurch, daß man einem versteiften Streifen, der nicht notwendigerweise
an seinen Kanten versteift ist, durch Verformen aus einer ursprünglich gebogenen
Form in eine im wesentlichen ebene Form überführt und daß man den Streifen sicher
an einer geeigneten Rahmenkonstruktion oder einer anderen Konstruktion befestigt,
so daß die Spannung in der Haut des Streifens aufrechterhalten bleibt.
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In manchen Fällen kann man den Streifen diese Krümmung dadurch verleihen,
daß man- einen ebenen Streifen herstellt, der beispielsweise entlang seinen gegenüberliegenden
Kanten mit Versteifungen versehen ist, die mit dem Streifen aus einem Stück bestehen;
und daß man dann den Streifen verformt, um die gewünschte Krümmung- zu erhalten.
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Alternativ wird ein in den meisten Fällen bevorzugtes Verfahren angewendet,
nach welchem man einem ebenen Streifen die gewünschte anfängliche Krümmung dadurch
verleiht, daß man an dem Streifen Versteifungselemente anbringt, die bereits gekrümmt
bzw. gebogen sind.- Die Verwendung derartiger Versteifungen beschränkt sich nicht
auf ihre Anbringung an den Kanten eines Streifens; in den meisten Fällen erweisen
sich zwischen den Streifenkanten angeordnete Versteifungen als zweckmäßig, wenn
nicht sogar als notwendig.
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Die im wesentlichen ebene Gestalt des anfänglich gekrümmten Streifens
kann den Endzustand der Fläche während ihres Gebrauchs darstellen, wie es beispielsweise
dann der Fall ist, wenn die betreffende Fläche einen Teil einer Decke, eines Daches
oder einer Wandkonstruktion bildet, wie man sie bei Wohnwagen (caravan) oder Karosserien
findet, oder wenn es sich um eine Steuerklappe oder. ein ähnliches Bauelement für
ein Flugzeug handelt; man erkennt ohne weiteres, daß sich im wesentlichen ebene
Flächen mit gespannter Haut nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in zahlreichen
Ausführungsformen herstellen lassen.
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Der in der folgenden Beschreibung verwendete Ausdruck »im wesentlichen
eben« bezeichnet auch eine leicht konkav oderkonvex gekrümmte Fläche, wie man sie
unmittelbar durch Verformen eines versteiften Streifens erhält, der ursprünglich
die gleiche oder eine entgegengesetzte Krümmung von größerem oder kleinerem Ausmaß
aufweist.
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Aus dem vorangegangenen ist ersichtlich, daß der ursprünglich gebogene
und versteifte Streifen nicht in im wesentlichen ebener Form gemäß dem oben Gesagten
verwendet zu werden braucht, und tatsächlich kann die im wesentlichen ebene Form
ein Zwischenstadium darstellen, das während der Fortsetzung des Verformungsvorgangs
erreicht wird, in dessen Verlauf eine Fläche mit gespannter Haut erzeugt wird, die
eine erhebliche Krümmung in einer Richtung aufweist, die der Richtung der ursprünglichen
Krümmung entgegengesetzt ist. Beispielsweise kann man eine Anzahl von ebenen rechteckigen
Streifen oder Tafeln, denen man durch Anbringen bereits gekrümmter Versteifungselemente
eine anfängliche konkave Krümmung in Querrichtung verliehen hat, derart verformen,
daß die Streifen bzw. Tafeln über eine im wesentlichen ebene Form hinweg in eine
konvex gekrümmte Form gebracht werden, woraufhin man die in Querrichtung gebogenen
Streifen bzw. Tafeln miteinander verbindet, so daß die Form eines geraden Zylinders
oder eines Teilstücks eines Zylinders entsteht. Ferner ist es möglich, jedem der
Streifen während eines bestimmten Stadiums der Verformung oder nach dem Verformen
oder gegebenenfalls während des gesamten Verformungsvorgangs eine Krümmung in Längsrichtung
zu verleihen; auf diese Weise lassen sich Teile einer Schale mit gespannter Haut
in der Form eines Torpedos oder von anderer allgemein verjüngter Gestalt leicht
herstellen. In manchen Fällen kann ein ursprünglich gekrümmter- einzelner Streifen
bzw. eine Tafel vollständig zu einer Kreisform gebogen werden.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt die Herstellung einer im wesentlichen ebenen Fläche mit
gespannter Haut, z. B. eines Bodens, aus einer anfänglich gekrümmten Tafel; Fig.2
zeigt schematisch das Verformen eines anfänglich gebogenen Streifens zu einer in
entgegengesetzter Richtung gekrümmten Gestalt; Fig. 3 zeigt schematisch, in welcher
Weise zwei anfänglich gekrümmte Streifen mit Rippen zusammengebaut werden können,
welche die Streifen mit gespannter Haut derart festhalten, daß die Streifen eine
im wesentlichen ebene Form beibehalten; Fig. 4 zeigt schematisch, in welcher Weise
man die neutrale Achse eines Streifens verlagern kann, indem man an dem Streifen
Versteifungen anbringt; Fig. 5 zeigt ein Verfahren zum Anbringen versteifter Streifen
an einem Rippenelement; Fig.6 stellt ein verjüngtes Steuerungsteil für ein Flugzeug
dar, wobei dieses Steuerungsteil nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt
ist; Fig.7 dient zur Erläuterung von Maßnahmen, mittels deren man Spannungszuständen
begegnet, die sich bei der Herstellung von Hohlkörpern mit gespannter Haut ergeben;
Fig. 8 ist eine perspektivische Darstellung eines eine gespannte Haut aufweisenden
Flugzeugbauteils, z. B. einer Tragfläche oder einer Leitwerksflosse, das eine Krümmung
sowohl in Längsrichtung als auch in Breitenrichtung aufweist; Fig. 9 bis 13 unter
Einschluß der Fig. 9A, zoA, i: 2A und 13A zeigen verschiedene Stadien der Herstellung
des in Fig.8 dargestellten Bauteils, und die Fig.9A, 1oA, 12A und 13A sind jeweils
Querschnitte
längs der Linien A-A, B-B, C-C und D-D in den Fig. 9, i o, 12 und 13; Fig. I4, 15
und 16 sind schematische Darstellungen, auf die weiter unten Bezug genommen wird;
Fig. 17 zeigt ein Verfahren zum Aufbringen einer zeitweiligen Hilfsbelastung zum
Verlegen der neutralen Achse.
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Bei der in Fig. I dargestellten Bodenkonstruktion sind anfänglich
gebogene Schienen A an einer zuoberst liegenden Tafel B befestigt, wobei sich die
Schienen A gegenüber der Tafel B in Querrichtung oder in Längsrichtung erstrecken.
Wenn sich die Schienen in Querrichtung erstrecken, sieht man in Längsrichtung geradlinige
Kantenversteifungen und Zwischenholme vor; verlaufen die Schienen A dagegen in Längsrichtung,
wie es Fig. I zeigt, sieht man in Querrichtung steife Träger oder Rippen mit flacher
Oberseite sowie gebogene Kantenversteifungen D vor. Die Tafel B mit den an ihr angebrachten
gekrümmten Bauteilen wird derart verformt, daß eine ebene Fläche entsteht, wobei
sich das Ausmaß der ursprünglichen Krümmung E, das gewöhnlich ein Vorformen. der
Schienen und Kantenversteifungen erforderlich macht, nach dem Grad der Verformung
richtet, der erforderlich ist, um die gewünschte Hautspannung hervorzurufen.
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Fig. 2 zeigt schematisch, in welcher Weise sich ein ursprünglich gekrümmter
und versteifter Streifen, wie er bei A dargestellt ist, derart verformen läßt, daß
er nach Durchlaufen der bei B dargestellten, im wesentlichen ebenen Gestalt die
bei C gezeigte entgegengesetzte Krümmung annimmt, woraufhin der Streifen in dieser
Lage befestigt wird. Die in Fig. 2 bei A angedeutete anfängliche Krümmung ruft man
zweckmäßigerweise dadurch hervor, daß man an einem normalerweise ebenen Streifen
I an dessen Unterseite vorgebogene Versteifungselemente 2 von U-förmigem Querschnitt
(s. Fig. 4) durch Nieten, Schweißen, Kleben oder auf eine beliebige andere Weise
befestigt. Normalerweise wird man mehrere parallel zueinander angeordnete Versteifungselemente
dieser Art verwenden. Ferner wird normalerweise ein solches Versteifungselement
in der Nähe jedes Endes des Streifens, insbesondere.in der Nähe jeder Schmalseite,
vorgesehen.
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Durch das Anbringen der Versteifungen 2 an dem Streifen I wird die
neutrale Achse des versteiften Streifens unter die Ebene des Streifens verlegt,
z. B. in die in Fig. 4 angedeutete Lage x-y, während gleichzeitig dem Streifen eine
Krümmung verliehen wird, bei welcher es sich im vorliegenden Fall um eine Krümmung
in Querrichtung handelt. Das Ausmaß der dem Streifen verliehenen anfänglichen Krümmung
bestimmt zusammen mit der Größe der Verschiebung der neutralen Achse weitgehend
die Spannung, welche in der Haut erzeugt wird, wenn der versteifte Streifen in seiner
endgültigen Form eingebaut wird.
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Fig. 3 zeigt ein Beispiel für die Verwendung eines verformten, ursprünglich
gebogenen Streifens in einem im wesentlichen ebenen Zustand. In diesem Fall bilden
zwei derartige Streifen die obere bzw. untere Verkleidung einer Steuerklappe, eines
Querruders, eines Höhenruders oder eines Seitenruders eines Flugzeugs, und die versteiften
Streifen sind aus dem anfänglich gekrümmten Zustand derart verformt, daß sich ihre
Enden treffen und daß die Streifen an mehreren parallelen und nach einer Seite verjüngten
Rippen 3 befestigt werden können, wobei die Rippen 3 flache oder leicht konkave
Auflageflächen a bzw. b aufweisen. Bei dem vorliegenden Beispiel ist es zweckmäßig,
an jedem Streifen I mehrere parallele Versteifungen 2 mit Hilfe von Reihen vor in
gleichmäßigen Abständen vorgesehenen Nieten zu befestigen, wobei man in diesem Stadium
beispielsweise jeden dritten Niet fortläßt. Die einen U-förmigen Querschnitt aufweisenden
Versteifungen 2 an den beiden Streifen nehmen jeweils einen der Flansche einer Rippe
3 von Z-förmigem Querschnitt (s. Fig. 5) auf, und nunmehr bringt man die fortgelassenen
dritten Niete an, um die versteiften Streifen an der Rippe zu befestigen.
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Eine nach dem soeben beschriebenen Verfahren hergestellte Steuerklappe
stellt ein typisches Beispiel für zahlreiche Anwendungsfälle dar, bei denen die
Herstellung einer Fläche mit gespannter Haut den Vorteil bietet, daß man ein erheblich
dünneres Blechmaterial verwenden kann, als es bis jetzt üblich und notwendig war,
so daß sich eine erhebliche Verminderung des Gewichtes des betreffenden Bauteils
ergibt. Bei einer Steuerfläche für ein Flugzeug ist diese Gewichtsersparnis von
besonderem Wert, da eine solche Fläche im allgemeinen unsymmetrisch um eine Achse
drehbar angeordnet ist. Zum Ausgleich der Massen muß das tatsächliche Gewicht des
größeren Teils der Konstruktion künstlich, z. B. mit Hilfe von Bleigewichten, ausgeglichen
werden, so daß jede mögliche Verringerung des Gewichts der Konstruktion von einer
bemerkbaren Verkleinerung der Ausgleichsgewichte begleitet sein kann.
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Fig. 6 zeigt ein abgeändertes Verfahren zum Herstellen einer Konstruktion
mit im wesentlichen ebenen Flächen, beispielsweise einer spitz zulaufenden Steuerfläche
der soeben beschriebenen Art. In diesem Fall gibt man den Tafeln i$ an Stelle der
in Fig. 3 gezeigten Krümmung in "Querrichtung eine anfängliche Krümmung in Längsrichtung,
indem man an den Tafeln die Kantenversteifungen 2B bzw.. 2c anbringt. Ferner bringt
man Querversteifungen 2D an, bevor man die gebogenen Tafeln nach unten zieht, um
sie einem Vorderholm 3,4 anzupassen und sie an letzterem zu befestigen, wobei die
Versteifungen 2c an der Hinterkante der Tafeln I$ unmittelbar miteinander verbunden
werden. Außerdem kann man an den gegenüberliegenden Enden der Konstruktion Diagonalversteifungen
2E vorsehen, um zu verhindern, daß die Versteifungen 2D durch die Spannung in den
Hautflächen verbogen werden. Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel
sind mit Ausnahme des Holms 3,4 sämtliche Bauteile an den Tafeln I$ angebracht,
so daß sämtliche Versteifungen
durch maschinelle Niete an den Tafeln
befestigt werden können, während die Tafeln noch gebogen sind. Nachdem man auf die
versteiften Tafeln geeignete Kräfte aufgebracht hat, um die Tafeln über ihre ganze
Länge mit dem Holm in Berührung zu bringen, befestigt man den Holm 3A mittels weiterer
Niete.
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Fig. 2 zeigt außerdem eine Weiterentwicklung des oben beschriebenen
Verfahrens zum Herstellen von Flächen mit gespannter Haut, wobei der versteifte
Streifen über eine im wesentlichen flache Gestalt B hinweg gebogen wird, bis er
in der bei C angedeuteten Weise entgegengesetzt gekrümmt ist, wobei die teilweise
Spannung der Haut, die sich bei dem Zustand B ergibt, gesteigert und auf den geforderten
vollen Wert gebracht wird.
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Bevor man den versteiften Streifen in die bei C dargestellte Form
bringt, befestigt man an seinen Längskanten Versteifungsteile 2A; dann bringt man
den Streifen I auf eine Zusammenbauvorrichtung und befestigt den nunmehr in Quer-
und Längsrichtung versteiften Streifen an bogenförmigen, in Querrichtung verlaufenden
Rahmenteilen: Derartige streifenförmige Bauteile, die jeweils einen Streifen I mit
daran befestigten Versteifungen 2 und 2A sowie ein zugehöriges Rahmenteil umfassen,
können in der Weise zusammengebaut werden, daß eine Schalenkonstruktion entsteht,
deren Haut gleichmäßig gespannt ist. Das Vorspannen der Haut, die man dadurch erhält,
daß man einen versteiften Streifen aus der Form A in die Form B überführt, bietet
gewisse weitere Vorteile. Bei der Herstellung eines hohlen Körpers 5 mit abgestumpften
Enden 6 und 6A gemäß Fig. 7, wobei dieser Körper einen halbkreisförmigen Querschnitt
besitzt, zeigt es sich beispielsweise, daß in . der Nähe der Enden 6 und 6A die
bei 7 und 7,4 angedeuteten Gebiete vorhanden sind, innerhalb deren die Spannungen
unregelmäßig (diffused) sind, und daß sich die Haut hier in geringem Ausmaß ausbeulen
kann; dieses Ausbeulen verschwindet naturgemäß dann, wenn zwei derartige Körper
miteinander vereinigt werden, um eine vollständige Konstruktion, z. B. den Körper
eines Flugzeugrumpfes, zu bilden. Bei einem Körper von halbkreisförmigem Querschnitt
ist dieses Ausbeulen jedoch dann nicht zu erwarten, wenn die versteiften Streifen
vorher aus dem anfänglich gekrümmten Zustand A in den entgegengesetzt gekrümmten
Zustand C übergeführt worden sind.
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Fig. 8 zeigt ein typisches Flugzeugbauteil mit nur geringer Krümmung
in Längsrichtung. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, in
der Haut eines derartigen Bauteils mit geringer Krümmung in Längsrichtung eine hohe
Spannung hervorzurufen, und hierbei braucht die neutrale Achse nicht tiefer unter
die Hautoberfläche verlegt zu werden, als es durch die Größe und Tiefe der Kantenversteifungsglieder
zur Befriedigung normaler Bedürfnisse erforderlich gemacht wird.
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Gemäß Fig. 9 sind die Kantenversteifungen a beispielsweise durch Walzen
in einer Richtung verformt, die der durch die gewünschte endgültige Form gegebenen
Richtung entgegengesetzt ist, und die Versteifungen sind oberhalb der kanalförmigen
Abschnitte d einer Bauschablone e unterstützt. Von oben betrachtet,
passen sich die kanalförmigen Teile d der Kontur der Streifen b an. Der obere Streifen
b wird zunächst an seinen Enden an den Kantenversteifungen befestigt, während diese
in den Kanälen d der Schablone in ihrer anfänglich gekrümmten Lage gehalten werden
(Fig. Io).
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Entfernt man die Kantenversteifungen a aus den Kanälen d der Schablone
(Fig. i i), zeigen die Kantenversteifungen a das Bestreben, sich geradezurichten,
so daß in der Haut eine geringe Spannung in Sehnenrichtung entsteht, wobei sich
in den Kantenversteifungen a eine entsprechende Druckspannung ergibt.
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Dann wird der Streifen b mit den an den Enden befestigten Versteifungen
a als Ganzes herumgedreht (Fig. 12) und unter Kraftaufwand in eine ebene Schablone
(nicht dargestellt) eingesetzt, um so .die Spannung der Haut zu vergrößern. Nunmehr
wird der Streifen b mit Hilfe von Federklammern (nicht dargestellt) vorübergehend
an den Kantenversteifungen a befestigt und dann der Streifen über die ganze Länge
endgültig mit den Kantenversteifungen a vernietet oder auf andere Weise verbunden.
Nunmehr kann man in Sehnenrichtung verlaufende Rippen f anbringen, um eine Krümmung
in Sehnenrichtung herbeizuführen und aufrechtzuerhalten.
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Die den Streifen b,. die Versteifungen a und die Rippen f umfassende
Anordnung wird jetzt erneut herumgedreht und auf die Oberseite von Formklötzen c
(Fig. 13) gelegt, um der Konstruktion die endgültige Krümmung in Spannweitenrichtung
zu verleihen. Bei der dargestellten bevorzugten Anordnung bringt man an den Formklötzen
c zwei derart zusammengebaute Anordnungen an und zieht sie mit Hilfe der Zwingen
g gleichzeitig zusammen, um die Oberseite und die Unterseite einer Tragfläche, einer
Leitwerksfläche oder einer anderen durchlaufenden Fläche mit gespannter Haut auszubilden.
Dann kann man Versteifungsbleche, Abschlußrippen u. dgl. einbauen, um die Konstruktion
zu vervollständigen, und schließlich die Formklötze c entfernen.
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Vorstehend ist das Verfahren zur Herstellung einer Tragfläche, einer.Leitwerksfläche
od. dgl. mit einer Krümmung sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung beschrieben.
Wenn eine Tragfläche oder eine ähnliche Konstruktion mit gespannter Haut, jedoch
ohne Krümmung in Längsrichtung, hergestellt. werden soll, kann man den Grad der
anfänglichen Krümmung der Kantenversteifungen a (Fig. 9) den Erfordernissen entsprechend
variieren; im übrigen ähnelt die Konstruktion der bereits beschriebenen, mit Ausnahme
der Tatsache, daß die Streifen und die Kante in Längsrichtung eben sind, wie es
Fig. 12 zeigt, bzw. daß die Formklötze c geradlinig verjüngt ausgeführt. sind, wie
es aus Fig. 14 hervorgeht.
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Mit anderen Worten, der Grad der in der Haut erzeugten Spannung richtet
sich nach der Lage der
neutralen Achse und nach dem Grad der hervorgerufenen
Krümmung. Hieraus ergibt sich, daß sich bei beiden Ausführungsformen, d. h. sowohl
bei flacher als auch in Längsrichtung geringfügig gekrümmter Ausführung, bei im
übrigen gleichbleibenden Bedingungen, genau die gleiche Spannung in der Haut hervorrufen
läßt, -wenn das Ausmaß der gesamten Verformung der Kantenversteifungen a vom Beginn
(Fig. 9) bis zum Erreichen der endgültigen Form -genau das gleiche ist. Um bei der
in Fig. 14 dargestellten Anordnung die gleiche Spannung hervorzurufen, wie bei der
in Fig. 8 dargestellten, muß man daher die anfängliche Krümmung der Versteifungen
a (Fig. 9) um einen Betrag vergrößern, der gleich der in Fig. 13 gezeigten Krümmung
in Spannweitenrichtung ist.
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Zwei oder mehr Flächenkonstruktionen mit gespannter Haut, die nach
einem oder mehreren der hier beschriebenen Verfahren hergestellt sind, lassen sich
unmittelbar oder mittelbar miteinander verbinden, um Hohlkörper mit gespannter Haut
von beliebiger geeigneter Querschnittsform zu bilden; der Querschnitt eines solchen
Hohlkörpers kann von geschlossener kreisrunder oder elliptischer Form sein; zu den
ebenfalls möglichen anderen Formen gehört auch die sogenannte »Doppelblasenform«.
Diese Hohlkörper können eine Krümmung in einer oder zwei Richtungen aufweisen, beispielsweise
nur in Querrichtung (z. B. die verschiedenen mit parallelen Wänden versehenen Decks
eines Rumpfes der Doppelblasenform oder einer anderen bzw. ähnlichen Form), oder
nur in Längsrichtung. oder sowohl in Längs- als auch in Querrichtung.
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Die Erfindung sieht ferner die Herstellung eines Hohlkörpers mit gespannter
Haut in der Weise vor, daß teilweise das in dem anfangs erwähnten Patent beschriebene
Bauverfahren und zum anderen Teil das hier beschriebene weiterentwickelte Verfahren
angewendet wird. Ein Beispiel hierfür bildet ein Hohlkörper, z. B. ein Flugzeugrumpf,
der in Fig. 15 wiedergegebenen Form, bei welchem der Mittelabschnitt Y die Form
eines geradwandigen Zylinders aufweist, also nur in Querrichtung gekrümmt ist, während
die Endabschnitte X und Z verjüngt oder torpedoförmig ausgeführt sind und somit
eine Krümmung sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung aufweisen. In diesem
Fall besitzen die Streifen, welche jeweils die Endabschnitte X und Z bilden, anfänglich
eine im wesentlichen ebene Gestalt, wie es in Fig. 16 bei Y1 bzw. Z1 angedeutet
ist; hierbei ist der Streifen b1 mit geraden Abschnitten einer in der Mitte gebogenen
Kantenversteifung a1 verbunden. In den Abschnitten Y1 und Z1 des Streifens wird
die Haut auf eine gewisse Spannung gebracht, indem diese Abschnitte verformt werden,
wenn die Versteifungen a1 durch Aufbringen von Druck gerade gerichtet werden. Gleichzeitig
wird in dem Abschnitt X1 des Streifens, der ursprünglich- in Sehnenrichtung verlief,
eine bemerkbare Hautspannung hervorgerufen. Eine weitere Hautspannung wird in den
Endzonen X und Z des an seinen Kanten versteiften Streifens erzeugt, wenn man .
diesen Zonen eine entgegengesetzte Krümmung verleiht, woraufhin jeweils benachbarte
Streifen miteinander verbunden werden, um eine eine konstruktive Einheit bildende
Schale herzustellen; bei welcher die verwendeten Streifen mit gespannter Haut zwischen
den Enden des Körpers der Schale keine Verbindungsstellen aufweisen.
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In dem anfangs erwähnen Patent wird auf Versuche Bezug genommen, aus
denen hervorgeht, daß eine Schale mit gespannter Haut eine viel höhere Belastung
verträgt, als eine aus vorgeformten Tafeln gebildete Schale; dies führt zu der Annahme,
daß das Ausbeulen vornehmlich auf Druck-bzw. Scherspannungen zurückzuführen ist
und daß diese Erscheinung des Ausbeulens bei Verwendung einer anfänglich unter Zugspannung
stehenden Haut verzögert oder vermieden wird.
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Das bereits erwähnte Patent beschreibt daher Verfahren, die es ermöglichen,
die neutrale Achse eines an seinen Kanten versteiften Streifens von der Hautlinie
des Streifens weg zu verlegen.
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Bei Tragflächen, Leitwerksflächen, Flossen und ähnlichen aerodynamischen
Profilen geringer Krümmung ist es möglich, mit einem unsymmetrischen Querschnitt
zu arbeiten, d. h. die obere bzw. die untere Haut mit unterschiedlichem Krümmungsgrad
auszuführen, um so dazu beizutragen, daß sich die gewünschten Bedingungen ergeben.
Um diese Bedingungen zu erfüllen, muß einerseits die größte Spannung in der oberen
Haut vorgesehen werden, da die Luftkräfte Druckbeanspruchungen hervorrufen, durch
welche die Zugspannung vermindert wird, und andererseits muß man in der unteren
Haut die geringste Spannung vorsehen, da hier die Luftkräfte Zugspannungen hervorrufen,
die sich zu den bereits vorhandenen Spannungen addieren. Obwohl die Tiefe der bei
dem betreffenden Profil verwendeten Scherrippe im allgemeinen ausreichen wird, um
die ungleiche Hautspannung aufrechtzuerhalten, öhne daß sich im statischen Zustand
während des Zusammenbaues Verformungen ergeben, erkennt man, daß es notwendig sein
kann, die neutrale Achse der zu verformenden Tafel ein merkliches Stück unterhalb
der Hautlinie zu verlegen, und zwar in demjenigen Ausmaß, das erforderlich ist,
um für die mit Rücksicht auf die Spannweite und die maximale Dicke gewählte, sich
in Spannweitenrichtung erstreckende Kurve die gewünschte Hautspannung zu erzielen.
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Fig. 17 zeigt als Beispiel die Anwendung dieses Verfahrens bei einer
oberen Haut. Man bringt hierbei an den leicht ausgeführten Kantenversteifungen 2A
der Tafel Ia kräftige Hilfskantenversteifungen 9 an, um die neutrale Achse von x-y
nach x4-y4 zu verlagern. Im ungespannten Zustand wird dann die die obere Haut bildende
Anordnung nach unten auf die vorderen und hinteren Scherrippen io und ioA gezogen,
wobei diese Scherrippen zeitweilig durch die Tragstücke i i und i iA unterstützt
werden. Zusätzlich oder alternativ zu entsprechenden Elementen, die bereits mit
der Tafel iA verbunden worden sind, kann man an den Scherrippen io und ioA gekrümmte
Rippen 12 anbringen. Die
kräftigen Versteifungen 9 werden abgenommen,
nachdem die die obere Haut bildende Anordnung an den Scherrippen befestigt worden
ist. Auf diese Weise ist es möglich, bei jeder beliebigen durch Verformen hervorgerufenen
Krümmung jede beliebige Hautspannung zu erzeugen. Mit anderen Worten, wenn man die
Hautanordnung als einen Balken betrachtet, der über seine Länge in einem gewissen
Ausmaß verformt werden soll, kann man die gewünschten Spannungen dadurch einstellen,
das man Massen hinzufügt, durch welche die neutrale Achse in der gewünschten Richtung
verlagert wird. Die zu diesem Zweck verwendeten Massen können entfernt werden, sobald
der Balken bzw. Träger an einem Bauglied oder einer Konstruktion befestigt worden
ist, deren Steifigkeit und Festigkeit ausreicht, um den verformten Träger unverändert
in seiner Lage zu halten.