МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ БАЛКА Советский патент 1929 года по МПК B64C3/22 

При конструировании летательных аппаратов приходится считаться с большими размерами их отдельных частей, как-то: фюзеляжа, крыльев и т.п.при обязательном условии их относительной легкости, благодаря чему получаются тонкостенные ребра и листы, представляющие недостаточно большое сопротивление как сжатию, так и сминанию, что, в свою очередь, вызывает затруднения при их сборке. Особенно трудно защитить от сминания листы наружной обшивки, имеющие большую площадь и предназначенные для передачи поперечных напряжений, вызываемых изгибающими и скручивающими моментами. Для укрепления системы обычно прибегают к приемам, вызывающим или нежелательное увеличение веса, или недостатки с точки зрения аэродинамики.

Предлагаемая металлическая балка, служащая в частности для корпуса самолета, предназначается для устранения этих недостатков путем образования в листовых стенках балки диагональных складок, работающих на растяжение, для передачи на обшивку действующих на балку поперечных сил при нормальной нагрузке.

Для достижения этой цели стенки балки, согласно изобретению, построены из тонких листов, усиленных работающими на сжатие ребрами, расположенными в направлении, поперечном к поясам и находящимися друг от друга на расстоянии, равном приблизительно от одной восьмой до трех четвертей высоты балки.

На чертеже представлены формы осуществления изобретения, при чем фиг. 1-3 изображают лодкообразный фюзеляж гидросамолета в боковом виде, в горизонтальном разрезе по линии II-II и в поперечном разрезе по линии III-III на фиг. 1; фиг. 4 - вид части крыла сверху при удаленной обшивке; фиг. 5 - разрез по линии V-V на фиг. 4; фиг. 6 и 7 - шпангоуты; фиг. 8 - разрез по линии VIII-VIII на фиг. 6; фиг. 9-11 изображают стенку полого тела, применяемого в качестве фюзеляжа, поплавка и т.п. и имеющего приблизительно круглое сечение, а именно, - фиг. 9 представляет поперечное сечение, фиг. 10 - разрез по линии X-X на фиг. 9 и фиг. 11 - разрез по по линии XI-XI на фиг. 9.

Корпусом а (фиг. 1) гидросамолета является предлагаемая балка, которая состоит из верхних угловых лонжеронов b, скуловых лонжеронов с и килевого лонжерона d, соединенных между собою тонкими металлическими листами е. С внутренней стороны обшивки е находятся вставленные между лонжеронами и расположенные сравнительно близко друг от друга ребра ƒ, работающие на сжатие, и перегородки ƒ′. Листы плоских стенок при нагрузке ложатся диагонально направленными складками, составляющими, смотря по местным условиям, угол от 35 до 50° с поясами b, с. Таким образом, в общем случае, каждая из непрерывно друг за другом следующих складок g пересекает несколько шпангоутов ƒ, служащих в качестве сжимаемых ребер, как показано на фиг. 1. Благодаря узким расстояниям между шпангоутами, давление воды, действующее на каждый скуловой лонжерон со стороны днища, передается обшивке во многих точках, вследствие чего в лонжеронах получаются сравнительно небольшие изгибающие усилия.

На фиг. 4 и 5 показано применение изобретения к крылу летательного аппарата. Средняя его часть состоит из двух продольных сплошных стенок i, соединенных между собою поперечными связывающими перегородками j, расположенными на сравнительно больших расстояниях друг от друга. Продольные и поперечные балки перекрыты наружной обшивкой, прикрепленной к поясам этих балок. Обшивка состоит из тонких листов m, на которых лежат ребра n, расположенные в небольшом числе между каждыми двумя стенками j параллельно этим стенкам и жестко скрепленные с продольными стенками i. Показанная на фиг. 4 точками и штрихами линия g изображает диагональную складку, получающуюся от растяжения и пересекающую несколько ребер n. В отношении балки из листового металла - безразлично, лежат ли ребра на внутренней или на наружной стороне обшивки. Для удобства сборки они располагаются не так, как показано на чертеже, а с нижней стороны верхней и нижней обшивки.

Фиг. 6 и 8 изображают плоскую балку из листового металла, образующую нижнюю часть шпангоутов с прямолинейными поясами о, р, при чем нижний пояс р имеет в середине изгиб, чтобы образовать покатые днища. Оба пояса и в данном случае соединены тонкой листовой стенкой q и большим числом поперечно расположенных ребер r, работающих на сжатие. Некоторые из них образуют пару ребер, из которых одно находится на верхней, другое - на нижней стороне обшивки.

Нижняя часть шпангоутов, согласно фиг. 7, имеет отчасти прямые, отчасти криволинейные пояса S, S′, при чем средняя часть шпангоута, ограниченная прямолинейными поясами, представляет собою форму из ребер, а часть шпангоута, находящаяся над криволинейной частью пояса, снабжена тонкостенным листом и близко друг к другу расположенными сжимаемыми ребрами r.

Изогнутая, работающая на изгиб балка, изображенная на фиг. 9-11, представляет собою полое тело, обшивка которого состоит из тонкого листового металла t. С внутренней стороны обшивки имеются расположенные близко друг к другу кольцеобразные ребра u, работающие на сжатие и пересекаемые продольными лонжеронами υ, υ′, образующими собою пояса рассматриваемой балки. Некоторые единичные стержни u′ предназначены специально для предохранения лонжеронов от прогибания и, поэтому, имеют усиленное сечение.

1. Металлическая балка со стенками из листового металла, в частности для корпуса гидросамолета, характеризующаяся тем, что, в целях образования в листовых стенках балки диагональных складок, работающих на растяжение, для передачи на обшивку действующих на балку поперечных сил при нормальной нагрузке, стенки балки построены из тонких листов е (фиг. 1-3), усиленных работающими на сжатие ребрами ƒ, для чего ребра расположены в поперечном к поясам направлении и на расстоянии друг от друга приблизительно от до высоты балки и, кроме того, балка может быть усилена перегородками ƒ′ обычной конструкции.

2. Применение охарактеризованной в п. 1 балки к устройству крыла самолета, состоящее в том, что лежащие на листовой обшивке m (фиг. 4 и 5) ребра n расположены параллельно перегородкам j плоской балки крыла и жестко скреплены со стенками i этой балки.

3. Применение охарактеризованной в п. 1 балки к устройству нижней части шпангоутов поплавка гидросамолета, состоящее в том, что листовые стенки q (фиг. 6 и 8) с работающими на сжатие ребрами r соединяют пояса о и р шпангоутов, каковые ребра расположены с одной или с обеих сторон стенки.

4. Применение охарактеризованной в п. 1 балки к устройству нижней части криволинейных шпангоутов, состоящее в том, что средняя часть их, ограниченная прямыми поясами S (фиг. 7), выполнена в виде фермы обычного устройства, тогда как криволинейная часть поясов S′ покрыта листовой обшивкой с работающими на сжатие ребрами r.

5. Применение охарактеризованной в п. 1 балки к устройству балки овального сечения, состоящее в том, что обшивка t из тонких листов (фиг. 9-11) усилена работающими на сжатие кольцеобразными ребрами u, пересеченными продольными лонжеронами υ и υ′, при чем часть ребер u′, предназначенная для предохранения лонжеронов от прогибания, имеет усиленное сечение.