Несущая структура для элементов облегченной конструкции

НЕСУЩАЯ СТРУКТУРА ДЛЯ ЭЛЕМЕНТОВ ОБЛЕГЧЕННОЙ КОНСТРУКЦИИ Несущая структура для элементов облегченной конструкции, которая состоит из удлиненных полос (10; 110; 210) прочного материала, в которой каждая полоса (10; 110; 210) с одной из ее продольных сторон (12) снабжена надрезами (14), ширина которых немного больше толщины материала и которые проходят попеременно в продольном направлении полосы (10; 110; 210) наклонно вперед и наклонно назад, и отдельные полосы (10; 110; 210) посредством надрезов (14) вставлены друг в друга так, что продольные направления вставленных друг в друга полос (10; 110; 210) соответственно расположены перпендикулярно друг к другу, а также способ изготовления такой несущей структуры. 016550 Настоящее изобретение относится к несущей структуре для элементов облегченной конструкции,которая состоит из удлиненных полос прочного материала, а также к способу изготовления такой несущей конструкции. Элементы облегченной конструкции, которые используются, например, в воздухоплавании, автомобилестроении или при строительстве спортивных яхт, обычно состоят из двух очень тонких и самостоятельно практически не способных нести нагрузку облицовочных плит, которые задают соответствующую наружную поверхность элемента облегченной конструкции, и расположенной между ними несущей структуры. Эта несущая структура должна быть по возможности легкой и одновременно по возможности прочной и, кроме того, усиливать не способные самостоятельно нести нагрузку облицовочные плиты по возможности в большом количестве точек. Поэтому обычно такая несущая структура должна изготовляться в виде пространственного, то есть трехмерного, элемента. При известных на данный момент конструкциях это является чрезвычайно затратным, поэтому такие элементы облегченной конструкции очень дорогостоящие. Из публикации US 5157892 известна несущая структура для элементов облегченной конструкции,которая состоит из удлиненных полос прочного материала, причем каждая полоса с одной из ее продольных сторон снабжена надрезами, ширина которых превышает толщину материала, и отдельные полосы посредством надрезов вставлены друг в друга так, что продольные направления вставленных друг в друга полос расположены соответственно перпендикулярно друг к другу. Исходя из уровня техники, в частности решения по US 5157892, задача настоящего изобретения заключается в повышении нагрузочной способности несущей структуры, по возможности, без увеличения ее веса при обеспечении простоты ее сборки из простых конструктивных элементов, а также в разработке способа для сооружения такой несущей структуры. Согласно изобретению эта задача решена в несущей структуре для элементов облегченной конструкции, которая состоит из удлиненных полос прочного материала, причем каждая полоса с одной из ее продольных сторон снабжена надрезами, ширина которых превышает толщину материала. Отдельные полосы посредством надрезов вставлены друг в друга так, что продольные направления вставленных друг в друга полос расположены соответственно перпендикулярно друг к другу. Указанная задача решена за счет того, что надрезы в продольном направлении полосы проходят попеременно наклонно вперед и наклонно назад. То есть согласно изобретению изготавливают трехмерную пространственную несущую конструкцию из простых металлических полос, которые только необходимо снабдить соответствующими шлицами (щелями) путем высечки. За счет наклонного прохождения шлицев обеспечивается, что отдельные металлические полосы располагаются под оптимальным углом друг к другу для того, чтобы они для определенного веса материала могли воспринимать максимальную нагрузку. Для того чтобы получить оптимальное усиление тонких облицовочных плит или пластин, предпочтительно выбирать глубину надрезов или ширину полос так, чтобы продольные стороны расположенных перпендикулярно друг к другу полос образовывали заданную поверхность. Эта поверхность является поверхностью элемента облегченной конструкции, которая образуется позднее за счет контура облицовочных плит. При этом при соответствующей форме металлических полос может быть изготовлена также и изогнутая поверхность, или даже трубы или профили. Для оптимального распределения сил особо предпочтительно располагать надрезы так, чтобы они в своем удлинении вместе с продольной стороной, на которой они начинаются, образуют примерно равносторонний треугольник. Таким образом, возникающая из таких металлических полос несущая структура состоит из оптимальных пирамид или усеченных пирамид, боковые поверхности которых являются равносторонними треугольниками. Для дальнейшей экономии веса предпочтительным образом в центре равностороннего треугольника может быть выполнена высечка круглой формы. Дальнейшей оптимизации распределения сил можно достичь предпочтительным образом за счет того, что надрезы, которые образуют в своем удлинении равносторонние треугольники с другими надрезами и с продольной стороной, из которой они выходят, находятся на таком расстоянии друг от друга,что они вместе с другой продольной стороной также образуют другой приблизительно равносторонний треугольник. Дальнейшая экономия веса может быть предпочтительным образом достигнута за счет того, что в центре другого равностороннего треугольника выполнена высечка круглой формы. Особо предпочтительный способ изготовления такой предлагаемой несущей структуры основывается на том, что сначала все проходящие в продольном направлении полосы располагают таким образом,что их надрезы располагаются на одной высоте, и проходящие в поперечном направлении полосы вставляют в надрезы проходящих в продольном направлении полос. Является особенно предпочтительным размещать проходящие в продольном направлении полосы сразу на расстояниях, которые соответствуют расстояниям между надрезами проходящих в поперечном направлении полос. Таким образом также можно реализовать непрерывное изготовление предлагаемых несущих структур, так как соответствующие полосы могут быть легко скручены и изогнуты настолько,-1 016550 что в ходе этого процесса производства они могут фиксироваться в своих соответствующих надрезах. Альтернативно также существует возможность расположить пакетом проходящие в продольном направлении полосы, затем вставить проходящие в поперечном направлении полосы и вслед за этим сместить отдельные, проходящие в поперечном направлении полосы вдоль вставленных, проходящих в поперечном направлении полос до соответствующих надрезов в проходящих в поперечном направлении полосах. Далее данное изобретение будет пояснено со ссылкой на представленные на чертеже примеры осуществления. Показано на фиг. 1 - участок металлической полосы для предлагаемой несущей структуры; фиг. 2 - соответствующая несущая структура перед окончательным монтажом в виде покомпонентного изображения с пространственным разделением; фиг. 3 - готовая несущая структура фиг. 2; фиг. 4 - еще одна форма осуществления предлагаемой металлической полосы для овально выпуклого элемента облегченной конструкции; фиг. 5 - соответствующий элемент облегченной конструкции с выпуклой поверхностью; фиг. 6 - предлагаемая несущая структура для выполненного в форме трубы элемента облегченной конструкции; фиг. 7 - способ изготовления предлагаемой несущей структуры, при этом проходящие в продольном направлении полосы сначала располагаю пакетом, и фиг. 8 - способ изготовления предлагаемой несущей структуры, в котором проходящие в продольном направлении полосы в данном случае располагают на таких расстояниях, которые соответствуют расстояниям надрезов в проходящих в поперечном направлении полосах. На фиг. 1 показана металлическая полоса, из которой может быть изготовлена предлагаемая несущая структура для плоского элемента облегченной конструкции. Эта металлическая полоса 10 имеет на своей верхней на изображении продольной стороне 12 надрезы 14, ширина которых немного больше толщины материала металлической полосы 10, и которые проходят попеременно в продольном направлении полосы 10 наклонно вперед и наклонно назад. При этом они образуют с продольной стороной 12 соответственно угол в 60 вперед или назад. Если мысленно продлить надрезы 14 до противоположной продольной стороны 16 полосы 10, то они образуют последовательность равносторонних треугольников с усеченной вершиной треугольника, которая образована соответственно одной из продольных сторон 12 или же 16. В центре каждой из этих мысленно представленных равносторонних треугольников расположена выполненная в форме круга высечка 20. Она служит для экономии веса. Далее на фиг. 2 показано, как из нескольких таких отдельных полос 10 возникает прямоугольная несущая структура. Для этой цели отдельные полосы 10 своими надрезами 14 соответственно вставляются в соответствующие надрезы 15 в другой, расположенной перпендикулярно к ней полосе 10. Далее на фиг. 3 показан конечный результат этих монтажных работ, вставленные крестообразно друг в друга полосы 10 в силу соответствующего углового положения надрезов 14 образуют структуру из соответственно расположенных рядом с другом на незначительном расстоянии друг от друга усеченных пирамид, боковые поверхности которых соединены соответственно посредством непрерывной полосы 10 с боковыми поверхностями соответственно расположенных рядом усеченных пирамид. Эта структура имеет оптимальную прочность. На фиг. 4 показана металлическая полоса 110 согласно другой форме осуществления данного изобретения. Эта металлическая полоса 110 также имеет проходящую прямо продольную сторону 12, в которой опять же выполнены надрезы 14, имеющие наклон в продольном направлении и против продольного направления на уголв 60. Однако противоположная продольная сторона 116 в данном случае не прямая, а выполнена выпуклой или же изогнутой для того, чтобы таким образом образовать несущую структуру для выпуклого элемента облегченной конструкции, например несущую поверхность для самолета. Кроме того, здесь в надрезах 14 и выходя из них уже показаны другие полосы 10, которые должны быть прикреплены перпендикулярно к полосе 110. В данном случае их хотя и следует выполнять так же,как показанные на фиг. 1 полосы 10, однако на чертеже можно легко распознать, что их ширина должна быть различной для согласования с выпуклостью продольной стороны 116 полосы 110 для того, чтобы корректно образовывать выпуклую поверхность. Кроме того, на данной фиг. 4 хорошо видно, как в центральной области удлиненные различными широкими полосами 10 надрезы 14 образуют равносторонние треугольники с усеченной вершиной. На фиг. 5 показана несущая структура 110 для соответствующего элемента облегченной конструкции с выпуклой поверхностью, изготовленная из выпуклых полос 110 и из обычных прямых полос 10 различной ширины. Наконец, на фиг. 6 показана еще одна форма осуществления изобретения в виде несущей структуры для выполненного в форме трубы элемента облегченной конструкции, который может служить, например, в качестве фюзеляжа самолета или корпуса спортивной яхты. Для этой цели проходящая в виде шпангоута полоса 210 выполнена изогнутой. Однако также и эта полоса имеет проходящие в продольном-2 016550 направлении и против продольного направления полосы 210 предлагаемые надрезы 14, которые опять же образуют уголв 60 с наружной стороной полосы. Также и в этой полосе 210 могут быть предусмотрены соответствующие высечки 20 для снижения веса. Для образования соответствующей несущей структуры в форме трубы отдельные изогнутые полосы 210 снова соединяют с обычными предлагаемыми полосами 10, как показано на фиг. 1. То есть согласно изобретению можно изготавливать несущие структуры облегченной конструкции очень сложной конструкции из небольшого количества очень легко изготовляемых основных элементов полос 10; 110; 210. При этом полосы 10; 110; 210 могут быть выполнены из любого прочного материала,однако предпочтительным образом из стали, легкого металла или пластика. Соединение отдельных полос 10; 110; 210 между собой и с облицовочными плитами может быть осуществлено посредством всех известных техник соединения, таких как склеивание, спаивание, сварка, соединение заклепками, фальцовка и зажим (пуклевка). Согласно изобретению готовый элемент облегченной конструкции может быть сооружен не только из двух облицовочных плит и несущей структуры между ними, но также из нескольких таких слоев. Полосы 10; 110; 210 могут быть простым способом изготовлены за один-единственный процесс высечки из непрерывных лент соответствующего материала. Согласно изобретению эти полосы 10; 110; 210 остается только вставить крест-накрест друг в друга, так что возникает состоящая из усеченных пирамид пространственная структура, которая имеет оптимальную прочность в качестве несущей структуры с минимально возможным весом. Предпочтительную ширину надрезов 14 получают из толщины материала и угла стыковки полос 10; 110; 210. В зависимости от использованного материала и соотношения площадей и угла может потребоваться увеличить ширину надрезов или выполнить радиусы, которые при необходимости могут быть затем перекрыты наполнителем или проставками. В полосах 10; 110; 210 для дальнейшего снижения веса могут быть выполнены отверстия (см. высечки 20 в примерах осуществления), перфорация и/или профилирование. На фиг. 7 показан особо предпочтительный способ изготовления предлагаемой несущей структуры. При этом сначала все проходящие в продольном направлении полосы 10 располагаются таким образом,что их надрезы располагаются на одной высоте, и проходящие в поперечном направлении полосы 10' вставляются в надрезы проходящих в продольном направлении полос 10. В представленном на фиг. 7 способе проходящие в продольном направлении полосы 10 располагаются при этом сначала пакетом. Затем вставляются проходящие в поперечном направлении полосы 10', и затем отдельные, проходящие в продольном направлении полосы 10 смещаются вдоль вставленных проходящих в поперечном направлении полос 10' до соответствующих надрезов 14' в проходящих в поперечном направлении полосах 10'. На фиг. 8 показан слегка модифицированный способ изготовления предлагаемой несущей структуры, в котором проходящие в продольном направлении полосы 10 сразу располагаются на расстояниях,которые соответствуют расстояниям надрезов 14' в проходящих в поперечном направлении полосах 10'. Затем, в свою очередь, проходящие в поперечном направлении полосы 10' вставляют в надрезы 14 проходящих в продольном направлении полос 10. Когда затем соответственно проходящие в поперечном и продольном направлении полосы, вставляются друг в друга, то принудительно в силу геометрической формы соответствующих полос 10, 10' образуется предлагаемая несущая структура. При этом это не зависит от того, была ли выбрана начальная конфигурация согласно фиг. 7 или 8. Само собой разумеется, предлагаемая несущая структура может быть собрана из описанных полос 10 также и многими другими способами изготовления. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Несущая структура для элементов облегченной конструкции, которая состоит из удлиненных полос (10; 110; 210) прочного материала, причем каждая полоса (10; 110; 210) с одной из ее продольных сторон (12) снабжена надрезами (14), ширина которых превышает толщину материала, и отдельные полосы (10; 110; 210) посредством надрезов (14) вставлены друг в друга так, что продольные направления вставленных друг в друга полос (10; 110; 210) расположены соответственно перпендикулярно друг к другу, отличающаяся тем, что надрезы (14) в продольном направлении полосы (10; 110; 210) проходят попеременно наклонно вперед и наклонно назад. 2. Несущая структура по п.1, отличающаяся тем, что глубина надрезов (14) или ширина полос (10) выбрана так, что продольные стороны (12, 16) расположенных перпендикулярно друг к другу полос (10; 110; 210) образуют заданную поверхность. 3. Несущая структура по п.1 или 2, отличающаяся тем, что надрезы (14) расположены так, что они в своем удлинении вместе с продольной стороной (12), на которой они начинаются, образуют приблизительно равносторонний треугольник. 4. Несущая структура по п.3, отличающаяся тем, что в центре равностороннего треугольника выполнена высечка (20). 5. Несущая структура по п.3 или 4, отличающаяся тем, что надрезы (14), которые образуют в своем удлинении равносторонние треугольники с другими надрезами (14) и с продольной стороной (12), из-3 016550 которой они выходят, находятся на таком расстоянии друг от друга, что они вместе с другой продольной стороной (16) также образуют другой приблизительно равносторонний треугольник. 6. Несущая структура по п.5, отличающаяся тем, что в центре другого равностороннего треугольника выполнена высечка (20). 7. Способ изготовления несущей структуры по одному из пп.1-6, характеризующийся тем, что сначала все проходящие в продольном направлении полосы (10) располагают таким образом, что их надрезы(14) располагаются на одной высоте, а затем проходящие в поперечном направлении полосы (10') вставляют в надрезы (14) проходящих в продольном направлении полос (10). 8. Способ по п.7, характеризующийся тем, что проходящие в продольном направлении полосы (10) сразу размещают на расстояниях, которые соответствуют расстояниям между надрезами (14') проходящих в поперечном направлении полос (10'). 9. Способ по п.7, характеризующийся тем, что проходящие в продольном направлении полосы (10) располагают пакетом, затем вставляют проходящие в поперечном направлении полосы (10') и вслед за этим смещают отдельные, проходящие в поперечном направлении полосы (10) вдоль вставленных, проходящих в поперечном направлении полос (10') до соответствующих надрезов (14') в проходящих в поперечном направлении полосах (10').