用于轻质结构构件的支撑结构 【技术领域】
本发明涉及用于轻质结构构件的支撑结构以及生产所述支撑结构的方法，所述支撑结构由坚固材料的细长带组成。
背景技术
轻质结构构件，例如应用在航空工业、汽车结构工业或与赛艇有关的结构中的轻质结构构件，通常由两块几乎不能独自支撑载荷的超薄盖板组成，所述盖板形成轻质结构构件的各个外表面和设置在其中的支撑结构。所述支撑结构必须尽可能质量轻，同时尽可能坚固，此外必须在尽量多的点支撑各自没有任何承载能力的盖板。因此，所述支撑结构通常需要制造成空间三维构件。对于现今已知的结构，支撑结构的成本非常高，因此轻质结构构件的成本非常高。
【发明内容】
从现有技术出发，本发明需要解决的任务是提供可以极其简单的用简单结构构件构造的支撑结构以及构造所述支撑结构的方法。
根据本发明，通过下列特征解决所述任务，即支撑结构由坚固材料的细长带组成，每个带具有从其一条纵向边开始的狭缝，所述狭缝的宽度略大于材料的厚度，并且所述狭缝在带的纵向上交替斜向前延伸和斜向后延伸，其中利用狭缝把各个带相互安装在一起，使得各个相互安装在一起的带的纵向相互垂直延伸。
因此根据本发明，三维空间支撑结构由简单的金属板带制造，所述金属板带仅仅需要利用冲压过程设置相应的狭缝。由于狭缝斜向延伸，确保了各个金属板带以相互之间最优的角度延伸，使得对于确定的材料质量能够承受最大的载荷。
为了获得薄盖板的最佳支撑，优选的把狭缝的深度选择为使得相互垂直延伸的带的纵向边与一个表面接触。然后，这是由盖板的轮廓形成的轻质结构构件的表面。就此而论，结合金属板带的相应设计，甚至可以生产弯曲的表面以及管子或型面。
为了实现力的最优分布，特别优选的把狭缝设置成使得狭缝的延长部分与狭缝起始的纵向边大致形成等边三角形。这样，然后由所述金属板带构成的支撑结构包含侧面是等边三角形的最优化的棱锥或者棱台。
为了进一步减轻重量，优选的可以在等边三角形的中心设置圆形剪切孔或冲孔。
优选的，可以通过相互以一定间隔设置与其他狭缝和纵向边形成等边三角形的多个狭缝，使得狭缝和狭缝起始的纵向边也大致形成另一个等边三角形，实现进一步优化力的分布。
然后，优选的可以通过在另一个等边三角形的中心设置圆形冲孔实现进一步减轻重量。
特别优选的生产根据本发明的所述支撑结构的方法在于，首先相互平行放置所有纵向延伸的带，使得带的狭缝位于同一高度，然后把横向延伸的带插入纵向延伸的带的狭缝中。
就此而论，特别优选的，在直线上以一定间隔放置纵向延伸的带，所述间隔与横向延伸的带的狭缝之间的间隔相对应。这样，由于可以使各个带轻易地转动和弯曲，使得制造过程中可以通过带的相应的狭缝把带相互固定在一起，所以使连续生产根据本发明的支撑结构成为可能。
作为上述方法可供替代的选择，还存在一种可能性，即成套放置纵向延伸的带，然后插入横向延伸的带，随后沿着横向延伸的带，把各个纵向延伸的带移动到横向延伸的带的相应的狭缝。
【附图说明】
下面，参考附图中所示的示例实施例更详细的公开本发明。附图示出：
图1根据本发明的用于支撑结构的金属板带的一部分；
图2分解图中在最终安装之前的相应的支撑结构；
图3根据图2完成的支撑结构；
图4根据本发明的用于凸面弯曲的轻质结构构件的金属板带的另一个实施例；
图5相应的具有弯曲表面的轻质结构构件；
图6根据本发明的用于管状轻质结构构件的支撑结构；
图7根据本发明的支撑结构的生产方法，其中成套放置纵向延伸的带；和
图8根据本发明的支撑结构的生产方法，其中在直线上以一定间隔放置纵向延伸的带，所述间隔与横向延伸的带中的狭缝的间距相对应。
【具体实施方式】
图1示出了可以用来生产用于飞机轻质结构构件的支撑结构的金属板带。图1中的金属板带10在其上部纵向边12上有狭缝14，所述狭缝的宽度略大于金属板带10的材料厚度，并且所述狭缝在带10的纵向上交替斜向前和斜向后延伸。这样做，正向或反向的狭缝各自与纵向边12形成大约60°的角α。如果假想把狭缝14延长到带10的对面纵向边16，则形成一连串截去尖端的等边三角形，所述每个三角形分别由纵向边12或16中的一条形成。在每个假想等边三角形的中心设置圆形冲孔20。冲孔用于减少重量。
图2接着示出了如何由多个单独的带10形成平行六面体支撑结构。为此，把每个具有狭缝14的单独的带10插入与其垂直放置的另一个带10上相应的狭缝14中。
然后，图3示出了安装过程的最后结果，其中由于狭缝14各自的角度位置，互相交叉插在一起的带10形成互相分别相距一小段距离的棱台结构，利用连续的带10把各个所述棱台的侧面与各个各自相邻的棱台的侧面相连接。这个结构有最理想的强度。
图4示出了根据本发明的另一个实施例的金属板带110。金属板带110也有直线延伸的纵向边12，所述纵向边同样有在纵向和纵向反向的斜向上以大约60°的角α倾斜的狭缝14。但是这种情况下，对面纵向边116不是直线的而是曲线的或设计成弯曲的，以提供给所述用于弯曲轻质结构构件的支撑结构，例如形成飞机机翼。此外，在狭缝14和其延长部分中显示出垂直安装在带110上的另一个带10。在这种情况下，这些带基本需要以与图1中所示的带10一样的方式设计，但是其中，可以很容易的从图中得出，需要不同的带宽度来适应带110的纵向边116的曲率，以形成精确弯曲的表面。此外，在图4中恰好可以看到，在中心区域通过不同的宽带10延伸的狭缝14如何形成截去尖端的等边三角形。
图5示出了由弯曲带110以及不同宽带的普通直线带10形成用于相应的具有弯曲表面的轻质结构构件的支撑结构100。
最后，图6示出了本发明的用于管状轻质结构构件的支撑结构的另一个实施例，所述支撑结构例如可以用作飞机机身或赛艇船体。为此，把作为翼肋延伸的带210设计成弯曲的。但是，所述带也有根据本发明的在带210的纵向和纵向反向上延伸的狭缝14，所述每个狭缝同样与带210的外侧形成60°的角α。在所述带210中也可以设置相应的冲孔20来减轻重量。然后，为了形成相应的管状支撑结构，各个弯曲带10同样可以与根据本发明图1中所示的普通带10连接。
因此根据本发明，可以用非常少的基本构件制造形状非常复杂的轻质结构支撑结构，所述基本构件即易于生产的带10、110和210。就此而论，带10、110和210可以由任何经慎重选择的坚固材料生产，但是优选由钢、轻合金或塑料生产。可以用所有已知连接技术来实现各个带10、110和210的相互连接或与盖板的连接，例如胶合、钎焊、焊接、铆接、折叠和压接。
根据本发明，完成的轻质结构构件不仅可以由两个盖板和其中的支撑结构构成，还能由多个这样的层构成。
可以以极其简单的方式通过单独的冲压过程利用各自材料的连续带生产带10、110和210。然后根据本发明，仅仅需要把所述带10、110和210相互交叉插在一起，以形成由棱台构成的空间结构，所述空间结构作为支撑结构具有最理想的强度以及尽可能最小的质量。由材料的厚度、每个带10、110和210的插入角度得出狭缝14的优选宽度，所述插入角度与所用材料以及表面和角度的关系相对应，为了连接所述带，需要加宽可能随后用填充材料或垫片填充的狭缝或加入弧形边。
带10、110和210可以穿孔(参见示例实施例中的冲孔20)和形成某种形状来进一步减轻重量。
图7示出了制造根据本发明的支撑结构的特别优选方法。就此而论，首先同时互相平行放置纵向延伸的带10，使得其狭缝位于相同的高度，然后把横向延伸的带10′插入纵向延伸的带10的狭缝中。在图7所示的方法中，首先成套放置纵向延伸的带10。然后，插入横向延伸的带10′，之后沿着所插入的横向延伸的带10′，把纵向延伸的单独的带10移动到横向延伸的带10′中的各个狭缝14′。
图8示出了略加修改的制造根据本发明的支撑结构的方法，其中在直线上以一定间距放置纵向延伸的带10，所述间距与横向延伸的带10′中狭缝14′的间距相对应。然后，同样把横向延伸的带10′插入纵向延伸的带10的狭缝14中。如果之后各个相应的横向延伸的带和纵向延伸的带移动进入其他的带中，于是由于相应的带10、10′的几何形状，必然形成根据本发明的支撑结构。就此而论，这与是选择根据图7的初始结构还是选择根据图8的初始结构是无关的。
很显然，可以用许多其他生产方法由所述的带10组装根据本发明的支撑结构。