(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンクを製造するための壁構造であって、
その表面上に間隔を開けて分布するように配置された個々の接続点において互いに接続された、重ね合わせられた２枚のプレートを備え、
前記２枚のプレートのうちの少なくとも一方が各接続点の間で外側に膨らみ、
各接続点から放射する方向における前記２枚のプレート間の離間距離は、各接続点から隣接する接続点に向かうに連れて、隣接する一対の接続点の間の中間点における離間距離の最大値へと連続的に増加し、
前記壁がマトラッセ織り状の外観を有していることを特徴とする壁構造。
【請求項２】
前記プレートが、溶接、接着剤、ろう付け材料のうちの１つにより、前記接続点において接続されることを特徴とする請求項１に記載した壁構造。
【請求項３】
前記２枚のプレートは、支持構造物上に前記壁を固定するための固定縁部としての、連続的に接続された縁部を有していることを特徴とする請求項１に記載した壁構造。
【請求項４】
前記２枚のプレートが、金属材料および非金属材料のグループから選択されることを特徴とする請求項１に記載した壁構造。
【請求項５】
前記２枚のプレートが、同質および異質な材料のグループから選択されることを特徴とする請求項４に記載した壁構造。
【請求項６】
第２の空間の内側において閉じている第１の空間と、前記第１および第２の空間の間の第３の空間とを備えるタンクであって、
前記タンクの壁構造は、前記第１，第２および第３の空間を画成するとともに、その表面上に間隔を開けて分布するように配置された個々の接続点において互いに接続されて重ね合わせられた２枚のプレートを有し、
前記２枚のプレートのうちの少なくとも一方が各接続点の間で外側に膨らみ、
各接続点から放射する方向における前記２枚のプレート間の離間距離は、各接続点から隣接する接続点に向かうに連れて、隣接する一対の接続点の間の中間点における離間距離の最大値へと連続的に増加し、
前記壁構造は、マトラッセ織り状の外観を有しており、
前記２枚のプレートの一方の内側に前記第１の空間が画成されて流体を収容し、
前記２枚のプレート一方の外側に前記第２の空間が画成され、
前記第３の空間は、前記２枚のプレートの間に配置されて前記第１の空間から漏出した流体を集め、そこに到達した漏れた流体を排出するために前記タンクの外側に連通していることを特徴とするタンク。
【請求項７】
前記２枚のプレートの両方が、一対の接続点の間で外側に膨らんでいることを特徴とする請求項１に記載した壁構造。
【請求項８】
壁を備えるタンクであって、
前記壁は、その表面上に間隔を開けつつ分布して配置された個々の接続点において互いに接続されるとともに、それらの間に加圧流体を注入するとマトラッセ織り状の外観を生じるように膨張可能な、重ね合わせられた２枚の平坦なプレートを有しており、
前記２枚のプレートの少なくとも１枚が加圧流体を注入すると外側に膨らみ、
各接続点から放射する方向における前記２枚のプレートの間の離間距離は、各接続点から隣接する接続点に向かうに連れて、隣接する一対の接続点の間の中間点における離間距離の最大値へと連続的に増加し、
前記壁は、マトラッセ織り状の外観を有しており、
機械的ストレスに対する変更可能な抵抗力が、前記接続点の配列の位置および前記加圧流体の圧力によって決定されるように構成されていることを特徴とするタンク。
【請求項９】
前記２枚のプレートの両方が、一組の接続点の間で外側に膨らんでいることを特徴とする請求項６に記載したタンク。
【請求項１０】
２枚のプレートのうちの一方だけが、一組の接続点の間で外側に膨らんであることを特徴とする請求項１に記載した壁構造。
【請求項１１】
２枚のプレートのうちの一方だけが、一組の接続点の間で外側に膨らんでいることを特徴とする請求項６に記載したタンク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に密閉タンクのような航空機用構造のための、金属製若しくは非金属性の壁およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、航空機の分野において、複数の異なる方向に顕著な剛性を有する壁要素を備えた平行六面体タンクの生産の必要性が増加している。
【０００３】
この要求を満たすために、平行に若しくは交差して配置される断面形状Ω字形の部材によって補強された板材を用いることは公知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところがこれらの壁は顕著な厚みを有するという主な欠点を有しており、このような壁を組立ててタンクを製造すると、その有効容積が減少してしまう。
またこれらの壁は、補強部材と平面部とが交互に配置されることに起因する慣性モーメントの不連続性によって、大きな外力が加えられると不充分な機械的強度を呈するという欠点をも有している。
【０００５】
そこで本発明の目的は、従来の壁が有する欠点を解消し、厚みが薄く、かつ充分な機械的強度を有する壁とその製造方法およびそれを用いたタンクを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係る壁は互いに接合される一対のプレートを備えるとともに、これらのプレートはそれらの表面上に分布する予め定められた接合領域において互いに接合され、かつ少なくとも一方のプレートの前記接合領域間に位置する部分が外側に膨らまされることを特徴とする。
【０００７】
本発明の一つの特徴によれば、前記接合領域はスポット溶接、超音波溶接、接着、リベット締め、ろう付け等によって形成される。
【０００８】
本発明の一つの特徴によれば、前記プレートの縁部が互いに接合されて、本発明の壁を固定するための領域を形成する。
【０００９】
本発明の他の特徴によれば、壁の剛性は、接合領域間のスペースの数と間隔の選択および／またはプレートの膨らみの度合いの選択によって変更できる。
【００１０】
本発明のさらに他の特徴によれば、一対のプレート間の内側空間は、特定の性質、例えば熱的若しくは音響的な絶縁性、不燃性、または機械的に好適な特性を有した物質で充てんされる。
【００１１】
また本発明に係るこのような壁の製造方法は、プレート間の内側空間内に加圧流体を注入することによって、プレートの接合領域同士間に位置する部分を外側に膨らませることを特徴とする。
【００１２】
本発明の他の特徴によれば、プレートの接合は、スポット溶接、超音波溶接、接着、ろう付け、リベット締め等によって行われる。
【００１３】
本発明の更なる特徴および効果は、本発明を限定しない実施形態として添付の図面に描かれた、そのいくつかの好適な実施形態の詳細な説明によって明らかになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る壁とその製造方法およびそれを用いたタンクの一実施形態を、図１乃至図１１を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図面を参照すると、図１は、本発明に係る壁および組み立てによって製造される平行六面体タンクの一実施形態を示している。
【００１６】
図１乃至図４に示したように、本発明に係る壁１は、互いに重ね合わされる一対のアルミニウム合金製のプレート２，３を、図中に点として示される接合領域５において、例えばスポット溶接によって接合することによって製造される。
そして、これらのプレート２，３の縁部は互いに液密にハンダ付けされて縁部６を形成し、支持構造の壁への取付けを可能としている。
【００１７】
次いでプレート２，３は、それらの間に形成される内側空間内に有利には加圧流体、典型的には加圧された液体を注入することによって変形させられ、接合領域５間に位置する部分が外側に膨らまされる。
これにより、「蜂の巣状」若しくは「マトラッセ織り状」の二重壁構造が得られる。
【００１８】
膨らみの度合い、すなわち接合領域５間におけるプレート２，３の最大限の間隔は、注入する流体の圧力および製造に用いる設備によって変更可能である。
明らかに、二重壁の表面上にある接合領域の分布若しくは配置もまた変更可能である。
【００１９】
本発明に係る二重壁は、平板状若しくは湾曲状に製造することもできる。湾曲した壁を製造する際に「膨らませ」るときには、予め形成されかつ互いに重ね合わされたプレートを、必要に応じて湾曲し、かつ必要とする厚さに等しい距離だけ間隔を開けた二つの面によって境界を定められた内側空間内に位置決めすれば良い。
【００２０】
図３および図４に示したように、一対のプレートの一方若しくは両方を変形させて、外側に膨らませた部分を形成することができる。
【００２１】
図５は、例えば図６および図７に示した本発明に係る蜂の巣状の壁１と、図９および図１０に示したタイプの従来の壁１’、すなわち金属プレートから製造されかつ符号８で示された断面形状Ω字形の補強部材が付加された壁との機械的性質の比較を示している。
【００２２】
図５は、両壁１，１’上に負荷される機械的な外力に対する両壁１，１’の変形量を示している。この目的のために用いられる測定装置１３は、図８および図１１に示されている。各測定装置１３は明らかに同一である。
【００２３】
本発明に係る壁は図６に符号１で示され、かつ従来の壁は図９に符号１’で示されている。
前記測定装置１３においては、両壁１，１’はそれらの４つの縁部が容器内に組み付けられ、かつ圧力が両壁１、１’の表面上に負荷される。この目的のために、両壁１，１’の下側空間は圧力チャンバ１０として形成され、かつ加圧流体が開口１１を介して前記圧力チャンバ１０内に供給される。
【００２４】
符号１２で示される中心部分における両壁１，１’の変位は、図８および図１１に示された測定装置１３によって測定される。図５の縦座標軸には変位の値Ｓが、横座標軸には圧力Ｐの値がそれぞれ表されている。カーブＩが本発明に係る壁１の変位を、カーブIIが従来の壁１’の変位を示している。
【００２５】
本発明に係る壁１は、従来の壁１’の厚みｅ’の８０％に等しい厚さｅを有している。両壁１，１’のサイズは共に３００ｍｍ×３００ｍｍである。図５に示すように、本発明に係る蜂の巣状の壁１は、厚さに関する上記の重要な違いにもかかわらず、従来の壁１’の剛性より実質的に（約５０％）高い剛性を有している。従来の壁１’が約１．２気圧の圧力で壊れるのに対して、本発明に係る壁１は約２気圧の圧力に耐え、かつその変位カーブＩは常に直線状態を保つ。
【００２６】
両壁１，１’の挙動のこのような驚くべき違いは以下の事実によって説明することができる。すなわち、本発明に係る壁１がその表面上にいかなる急激な不連続をも有しないのに対して、従来の壁１’においては、断面形状Ω字形に形成された補強部材８が壁１’の表面上に慣性モーメントの明らかな不連続を生じさせているのである。
【００２７】
このことは、本発明に係る壁１の機械的な特性が、実質的に従来の壁１’のそれより大きいという上記の開示を生じさせる。
この事実によって、同様の剛性を確保するためには、本発明に係る蜂の巣状の壁１は従来の壁１’の厚みより非常に薄い厚みを有すれば良く、したがって本発明に係る壁１の使用は、例えばタンクを製造する際に非常に有利である。
実際に、全く同じ外形寸法でありながら本発明に係る壁１から製造されるタンクは、従来の壁１’から製造されるタンクのそれより実質的に大きい有効容積を有する。
【００２８】
明らかに、本発明に係る壁１の利点は密閉構造のタンクに限定されることはなく、機械的に大きな力に耐える密閉構造の壁の使用を含むいかなる分野においても用いることができ、かつ最小限のスペース要求を満足させる。
【００２９】
本発明に係る壁１の内側空間を適当な物質で充てんすることは、熱的または音響的な絶縁性を有し、不燃性であり若しくは機械的に補強された壁の製造を可能とする。充填に用いる物質は、例えば非圧縮性の弾性材料とすることができる。
【００３０】
他方、接合領域の配置およびプレートの膨らみの度合いを変更することによって、本発明に係る壁の剛性が特定の使用条件に適合するように製造することが可能となる。
【００３１】
明らかに、プレートは種々の適切な材料、例えば金属材料若しくは非金属材料から製造することができ、かつ接合領域もまた種々の適切な方法、例えばスポット溶接、超音波溶接、超音波溶接、接着、ろう付け、リベット締め等によって加工することができる。
【００３２】
留意すべきことには、一対のプレートの接着による組み立ては、真の二重壁構造が得られるという利点を有し、特に安全上の理由から一対の独立した外皮を必要とするタンクの製造に好適である。
この点により、航空機は、その構造部分に固定されて床に当接する外皮の中に吊り下げられるとともに液体を格納する内側ブラダを有した、航空機用タンクを使用している。亀裂が生じると、ブラダと外皮の間の空間が外界と連通するので、発生し得る漏洩は外部に排出される。
【００３３】
この重くかさばった構造は、取り付けが比較的難しくかつ時間がかかるので、本発明に係る接着による接合構造を有した壁から構成されるタンクに置換される。実際、この場合には、各プレートの材料は互いに独立したままであるから、内側の壁に亀裂が生じてもこの亀裂は内側のプレートに止まる。
起こりうる漏洩は、一対のプレートの間の空間内に入り込むが、そことから外部に排出させることができる。
【００３４】
接着剤による接合の他の利点は、応力が最小若しくはほとんど無い壁の中央平面に接着剤が配置されるということである。
【００３５】
他方、接合領域が、加圧された液体の注入によるプレートの変形によって機械的に大きな応力が加えられないようにするために、接合領域は、図３に示したように一対の押圧スタッド１５の間に保持される。
マトラッセ織り状の構造の形成の際に接合領域を保持することは、溶接によってプレートを組み立てる場合に好適に用いられる。
【００３６】
注目されるべきことには、プレートを同質または異質の材料から製造することができるということ、および接合領域の分布をいかなる適切なおよび所望の幾何学形状、例えば環状若しくは直線状に配置することができるということである。
【００３７】
フレートを膨らませる工程は、雰囲気温度において、若しくはプレートを加熱した後に実施することができる。
【００３８】
本発明を特定の好適な実施形態に関して記載したが、多くの変形および変更態様が当業者にとってすぐに明らかとなる。それゆえに、従来技術に鑑みて、そのような全ての変形および変更態様を含むように添付のクレームができる限り広く解釈されることが意図される。
【００３９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る壁は、互いに重ね合わされた一対のプレートをそれらの表面上に分布する予め定められた接合領域において互いに接合した後、一対のプレート間の空間内に加圧流体を注入して、一対のプレートのうち少なくとも一方のプレートの接合領域間に位置する部分を外側に膨らませたものである。
これにより、厚みが薄く、かつ充分な機械的強度を有する壁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る金属壁から製造されたタンクを示す全体斜視図。
【図２】本発明に係る壁を膨らませる前の状態を示す要部破断斜視図。
【図３】一実施形態の膨らませた壁を示す要部破断斜視図。
【図４】他の実施形態の膨らませた壁を示す要部破断斜視図。
【図５】壁に作用させる圧力に対する、本発明に係る壁および公知の壁の変形をそれぞれ表す一対のカーブを示すグラフ図。
【図６】本発明に係る壁を示す立面図。
【図７】図６に示した壁の断面図。
【図８】図５中に示したカーブＩを得る測定装置を図６に示した壁の断面図と共に示す図。
【図９】従来の壁の立面図。
【図１０】図９に示した壁の断面図。
【図１１】図５中に示したカーブIIを得る測定装置を図９に示した壁の断面図と共に示す図。
【符号の説明】
ｅ，ｅ’  壁の厚み
１  本発明に係る壁
１’従来の壁
２，３  プレート
５  接合領域
６  縁部
８  補強部材
１０  圧力チャンバ
１１  開口
１２  壁の中心部分
１３  測定装置
１５  押圧スタッド
【図１】
0004434349.tif 000002
【図２】
0004434349.tif 000003
【図３】
0004434349.tif 000004
【図４】
0004434349.tif 000005
【図５】
0004434349.tif 000006
【図６】
0004434349.tif 000007
【図７】
0004434349.tif 000008
【図８】
0004434349.tif 000009
【図９】
0004434349.tif 000010
【図１０】
0004434349.tif 000011
【図１１】
0004434349.tif 000012