ПОЛОЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОЕ ТЕЛО ДЛЯ КОРПУСОВ И ДРУГИХ ЧАСТЕЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ Советский патент 1928 года по МПК B64C1/22 

Изобретение касается изготовления таких пустотелых частей, которые должны, как, например, в корпусах азропланов, соединять незначительный вес с большой прочностью и в которых представляется желательным по возможности увеличивать размеры внутренних полостей. В особенности изобретение касается постройки и сборки целых корпусов из отдельных простых составных частей.

Такого вида корпуса уже известны и состоят из остова, образованного из продольных ребер, поддерживаемых жестким кольцом, и покрытого обшивкой, придающей остову нужную форму. Для большей прочности остова отдельные панели и звенья, поддерживающие кольца, часто усиливаются еще раскосами и проволочными тягами.

Такая конструкция обладает большими недостатками, так как сборка остова, так же, как и могущая иметь место затяжка, требуют значительной затраты времени. Установленные для увеличения жесткости части сильно уменьшают полезное свободное пространство. Последующая обшивка обусловливает значительное увеличение веса.

Цель предлагаемого изобретения - устранить вышеприведенные недостатки, имеющие особенное значение при постройке пустотелых частей более значительных размеров, а также уменьшить время изготовления, вес готового корпуса и число идущих в дело составных частей. Изобретением предусматривается увеличение прочности всего сооружения и полезной величины внутреннего пространства и однородность отдельных составных частей всего корпуса.

Эти цели достигаются в изобретении тем, что жесткость достигается самой обшивкой, поэтому создание особого жесткого остова, достаточно прочного в отдельности, без обшивки, становится излишним.

Согласно изобретению, предлагаемое полое металлическое тело для корпусов и других частей летательных аппаратов состоит из наружной обшивки, прикрепленной к шпангоутам, при чем, для достижения приблизительно одинаковой прочности как наружной обшивки, так и шпангоутов по отношению к действию внешних сил, жесткость жестяной обшивки увеличивается идущими в углы продольными ребрами углового профиля, которые вместе с жестяной обшивкой образуют трубчатые профили; кроме того, жестяная обшивка прикрепляется к шпангоутам, которые вместе с жестяной обшивкой частично также образуют пустотелые профили.

На чертеже представлены формы выполнения изобретения, при чем фиг. 1 изображает в схематическом виде продольный разрез средней части остова летательной машины; фиг. 2 - поперечный разрез по 2-2 фиг. 1 в увеличенном масштабе; фиг. 3, 4 и 5 - каждый профильный стержень в перспективном виде; фиг. 6 и 7 - угловое соединение-вид и поперечное соединение; фиг. 8 и 9 - поперечный и продольный разрез поплавка с перегородкой; фиг. 10 - внешний продольный разрез, отчасти средний вертикальный разрез остова летательной машины другой формы выполнения; фиг. 11 - поперечное сечение по 11-11 фиг. 10; фиг. 12 - разрез несущего верхнего крыла по 12-12 фиг. 13; фиг. 13 - разрез, перпендикулярный к направлению крыла; фиг. 14 и 15 - два соответствующих фиг. 12 и 13 изображения, немного иначе сконструированного несущего верхнего крыла; фиг. 16 - дальнейшую форму выполнения в продольном разрезе по средней части остова летательной машины; фиг. 17 - поперечный разрез по 17-17 фиг. 16; фиг. 18 - дальнейшую форму, представляющую развитие формы выполнения в том же виде, как фиг. 16; фиг. 19 - поперечное сечение по 19-19 фиг. 18.

Основная форма остова летательной машины приблизительно похожа на четырехгранную пирамиду. Обшивку соответственно образует жестяной кожух A (фиг. 1), поперечное сечение которого имеет вид четырехугольника со слегка выгнутыми наружу боками а¹ и со скошенными углами а². Вдоль соответствующих углам а² ребер проложены внутри обшивки открытые профильные стержни В, коих фланцы b¹ прилегают к поверхности обшивки и соединены с ней, например, заклепками, образуя полые продольные профили.

На определенных расстояниях в корпусе размещены перпендикулярно продольной оси остова поясные сдвоенные шпангоуты С и D. В развернутом состоянии они имеют U-образный профиль с сравнительно широкой полкой и обладают скошенными в наружную сторону, в остальном прямоугольными, фланцами с¹ и с². В собранном виде они прилегают фланцами с¹ к поверхности а¹ жестяного кожуха, а направленные внутрь фланцы с² служат для взаимного скрепления двух соседних листов жести. Склепыванием фланцев с² получается, следовательно, профильный поясок с желобчатым поперечным сечением. После соединения, например, склепыванием, профильного пояска с обшивкой они образуют полый кольцевой профиль. Расположенные между каждыми двумя шпангоутами С опорные части усилены полками d² и снабжены у края фланцами d¹, помощью которых они также прикрепляются к обшивке, чтобы участвовать в ее усилении.

Вместо сдвоенных, можно употреблять ординарные открытые профили с расположенными в одной плоскости фланцами, ибо они также допускают легковыполнимое соединение с жестяной обшивкой, образуя полое поперечное сечение высокой прочности. Это особенно удобно, когда они образуют стык отдельных звеньев жести обшивки, так как последние тогда легче соединяются в общее тело большего сопротивления. Продольные и поперечные профильные ребра могут быть, при желании, вместе соединены в узловых точках. Некоторые профили показаны на фиг. 3-9. В этих профилях профильный стержень имеет заостренное или снабженное закругленными углами U-образное поперечное сечение, которое простирается над свободными ребрами фланцев, лежащих по обе стороны стержня, и переходит там снова во внешние фланцы. Эти внешние фланцы направлены кнаружи от плоскости отгибания симметрично к средней плоскости первоначального U-образного профиля и служат для прикрепления профиля. В то время как внешние фланцы служат, главным образом, для примыкания к стенкам, расположенные между ними и верхним основанием внутренние фланцы образуют шпангоуты, решетчатые конструкции, узлы и т.п., находящиеся в перпендикулярных к стенкам плоскостях.

Указанная конструкция особенно пригодна при применении ее для поплавков, лодок и корпусов летательных машин, так. как здесь главную роль играют легкость и прочность; так у поплавков для гидролетательных машин внешние фланцы профильных стержней могут быть расположены одновременно в средней плоскости и в плоскостях, перпендикулярных к ней, и, вследствие своего соединения со стенками плавающего тела, образуют замкнутые полые профили особо высокой прочности. Так как внешние фланцы охватывают широкие плоские части стенки плавательного тела, то профильные стержни и при большой высоте обеспечены от бокового изгиба, так же, как, с другой стороны, стенные полки, охваченные внешними фланцами, хорошо усиливаются профильными стержнями.

Если ожидаемые напряжения плавательного тела будут особенно значительны, тогда снабжают внешнюю стенку с одной стороны поперечными, а с другой стороны продольными шпангоутами. Вследствие особой формы профильных стержней, можно осуществить соединение шпангоутных рядов со стенкой плавательного тела без швов, необходимых при многочисленных точках перекрещивания при устройстве продольных и поперечных шпангоутов в одной плоскости.

В выполнениях по фиг. 3 и 4 основная полка е, внутренние фланцы f и внешние фланцы g образуют одну сплошную общую связь. Как показано на фиг. 5, можно отдельные связи (именно внутренние фланцы) снабжать вырезами, чтобы достигнуть дальнейшего уменьшения веса. В угловом скреплении по фиг. 6 и 7 взаимно примыкают два профильных стержня О и Р, срезанных на концах под углом в 45°, так что они образуют стороны прямого угла. Двуслойная угловая накладка Q охватывает U-образный профиль и склепана с внутренними фланцами. Внешние фланцы g, лежащие на внешних сторонах угла, соприкасаются со стенкой R, с которой они также склепаны. В замкнутом со всех сторон поплавке по фиг. 8 и 9 часть Е образует огибающую кругом внешнюю стенку обшивки. Внутренний об′ем разделен перегородками F на различные отделения; прикрепленные к внешней оболочке Е поперечные шпангоуты g, H и I прилегают к ней, как это видно из фиг. 6 и 7. Угловые соединения укрепляются на одной стороне накладкой K, соединяющей примыкающие друг к другу внутренние фланцы f, на другой стороне на месте накладки устроена перегородка F. Для большего укрепления всего целого проложены от середины верхнего шпангоута g к свободным углам перегородок три диагональных шпангоута L, склепанные с перегородкой F помощью внешних фланцев g, а с нижними накладками K помощью основной полки e. По нижней поверхности обшивки Е проложены на внешней стороне продольные шпангоуты М, прикрепленные к стенке внешними фланцами g. В качестве диагональных шпангоутов L можно было применить и другие профили, например, обыкновенные U-образные профили.

В устройстве, согласно фиг. 10-15, достигается непрерывное перекрещивание поддерживающих продольных и поперечных шпангоутов тем, что открытые сами по себе продольные шпангоутные профили проложены по одной стороне общей обшивки, а поперечные - по другой стороне и они этой обшивкой скрепляются.

В корпусе летательной машины по фиг. 10 и 11 к обшивке А приклепываются изнутри шпангоутные ребра (пояса) С и снаружи - шпангоутные стержни 8. Внутренние пояса так же, как и внешние стержни, в поперечном сечении имеют U-образную или желобчатую форму с направленными наружу фланцами. Как видно из фиг. 10, не все продольные шпангоуты должны быть проложены во всю длину корпуса, а именно, достаточно, чтобы промежуточные стержни были уложены в местах наибольших напряжений.

В крыле по фиг. 12 и 13 проложено по внутренней поверхности обшивки А большое число открытых профильных стержней В в направлении обыкновенно укладываемых ланжеронов. Аналогичные стержни Т проложены по внешней стороне обшивки А в плоскости нервюр. Соединением тех и других с обшивкою образуется вполне прочное тело из поперечных шпангоутов Т и продольных шпангоутов, так что полученное крыло само поддерживается без особых ланжеронов. При очень больших размерах крыльев можно продольные, расположенные один под другим, шпангоуты В соединять еще связью и в виде рамы.

Крыло по фиг. 14 и 15 отличается от вышеописанного тем, что продольные шпангоуты В расположены снаружи, а поперечные T - изнутри общей обшивки. Видимая по фиг. 14 связь u необязательна, но она повышает при больших крыльях прочность.

В форме выполнения по фиг. 16 и 17 для поперечного укрепления прочного, но гибкого самого по себе и податливого жестяного кожуха употребляют ряд шпангоутных поясов хотя и легких, но особенно крепкой формы.

Корпус летательного тела состоит из сплошного кожуха А, имеющего для поперечного усиления шпангоутные пояса, расположенные на определенных расстояниях. Каждый шпангоутный пояс состоит из двух U-образных профильных стержней С′′, которые концентрически расположены один внутри другого и открытые стороны которых взаимно отвернуты. Оба профильных стержня взаимно соединены целым рядом стержней h, расположенных с обеих сторон между фланцами. Внешний профильный стержень прочно соединен с жесткой обшивкой корпуска и образует с ней трубкообразный замкнутый пояс.

Сопротивляемость конструкции должна быть так велика, что можно жестяную обшивку, служащую в качестве внешней оболочки, снабдить, на участках между шпангоутными поясками большими вырезками К, не нарушая прочности всей конструкции. Края выемок усилены обвязками V из двух II-образных профильных, обхватывающих друг друга стержней, фланцы которых лежат; в лобовой поверхности обвязки.

Для повышения прочности жестяной стенки в тех местах, где она особенно напрягается, эти выемки не делаются, и в некоторых случаях стенка может быть еще усилена. Так, где, например, в стенке, должен быть установлен пулемет, там косо поставленный шпангоутный пояс соединяется с соседним шпангоутным поясом при помощи вспомогательных стержней X, при чем никаких выемок в трапецоидных участках между шпангоутами не делается. Устройство для расположения пулемета состоит из полого кругового пояса W, который, подобно обвязке V, образован соединением двух II-образных профилей, соединенных фланцами различных размеров.

В конструкции, изображенной на фиг. 18 и 19 в боковом поле, расположенном между поясами С, С⁴ из обшивки А вырезана большая прямоугольная выемка, при чем края обшивки немного загнуты внутрь у краев выемки и охватывает опоясывающую обвязку V, состоящую из гнутой трубки. С внутренней стороны трубки V снабжены отверстиями v¹, расположенными против заклепочного ряда, которые, помимо облегчения веса, облегчают производство заклепывания и прикрепление к трубке V внутренней оболочки из ткани v².

Так как верхнее укрепление должно одновременно служить и опорой для прикрепленного вращающегося пулемета, то для обвязки избран сдвоенный изогнутый круговой полый пояс W. Оба стержня имеют II-образный профиль, и один стержень с большими размерами фланцев охватывает и покрывает другой, с меньшими размерами фланцев. Фланцы лежат в лобовых поверхностях опоясывающей обвязки и направлены наружу; основные полки расположены перпендикулярно к плоскости выемки. Больший II-образный стержень снабжен на внутренних фланцах отверстиями w², облегчающими осуществление многорядного склепывания наружных фланцев.

Нижнее укрепление Y служит, кроме своей собственной цели, еще для включения просвета Z. Оно состоит из особого рода углового пояса, у которого открытый корытообразный профиль охватывается угловым профилем с приблизительно прямоугольными сторонами. Для удобного склепывания многорядным швом с внешней обшивкой А, основная полка U-образного профиля снабжена отверстиями y². Сторона углового профиля у, не склепанная с внешней обшивкой, образует сужинный книзу усеченный конус, в который вкладывается прозрачный диск Z, который еще обеспечен угловыми подпорками y³. Укрепление Y, так же, как и боковое укрепление V, может укрепить верхний участок жестяного корпуса и служить опорой для пулемета. При достаточной величине корпуса такое основание может быть любой замкнутой формы и может служить бруствером для передвигания пулемета. Чтобы получить вполне гладкую наружную обшивку корпуса, целесообразно выемки жестяноной обшивки, укрепленные обвязками и не служащие ни для каких особых целей, перекрывать оболочкой из легкой, но воздухонепроницаемой ткани.

1. Полое металлическое тело для корпусов и других частей летательных аппаратов, состоящее из внешней обшивки, укрепленной на шпангоутах, характеризующееся тем, что, в целях приблизительно равного распределения сопротивления внешним силам между обшивкой и шпангоутами, листовая обшивка А (фиг. 1 и 2) усилена расположенными по углам продольными ребрами В уголкового профиля, образующими с обшивкой трубчатые профили, и, кроме того, скреплена шпангоутами С и D, часть коих также образует с ней полые профили.

2. Применение охарактеризованного в п. 1 полого тела к устройству поплавков для гидросамолетов, для чего листовая обшивка Е (фиг. 8 и 9) поплавка усилена внутренними поперечными G-Н и внешними продольными М и G ребрами коробчатого профиля (фиг. 3-5), образующими с обшивкой полые ребра, в дополнение к каковым креплениям, листовая поперечная перегородка F также усилена подобными же профилями.

3. Видоизменение охарактеризованного в п. 1 полого тела, отличающееся тем, что листовая обшивка А (фиг. 10 и 11) усилена полыми ребрами С не только с внутренней стороны, но и с внешней при помощи продольных полых ребер S.

4. Применение охарактеризованного в п. 3 полого тела к устройству крыльев летательного аппарата, для чего листовая обшивка А (фиг. 12-13) крыла усилена с наружной стороны поперечными полыми ребрами T, а с внутренней стороны - такими же продольными ребрами В, при чем крыло может быть усилено внутренними связями U, или же наоборот, обшивка А крыла (фиг. 14-15) снаружи снабжена продольными ребрами В, а с внутренней стороны - поперечными ребрами Т.

5. Видоизменение охарактеризованного в п. 1 полого тела, отличающееся тем, что шпангоуты, служащие для укрепления внешней обшивки А (фиг. 16 и 17), составлены из двух взаимно жестко соединенных своими полками поясов С′′ П-образного профиля так, что внешний пояс образует с обшивкой замкнутую трубку, каковые пояса могут быть усилены наружными скрепами h, при чем - при наличии в поле выреза K - обшивка склепана вдоль краев выреза с кольцевыми обвязками, образующими замкнутый полый профиль V.

6. Видоизменение охарактеризованного в п.п. 1 и 5 полого тела, отличающееся тем, что обвязка (фиг. 18 и 19), склепанная с краями выреза, образована изогнутой трубкой V, при чем лист обшивки загнут внутрь или же обвязка образована полым круговым поясом W, составленным из двух П-образных профилей с фланцами различного размера.