СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОКЛАДКИ И СБОРОЧНЫЙ УЗЕЛ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА, СОДЕРЖАЩИЙ ТАКУЮ ПРОКЛАДКУ
METHOD OF MAKING A GASKET AND AN ASSEMBLY UNIT OF AN AIRCRAFT, COMPRISING SUCH A GASKET

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[001] Варианты реализации настоящего изобретения в целом относятся к системам и способам выполнения прокладок для гибких тел.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[002] Для учета изменений или отклонений в поверхностях между подлежащими соединению элементами могут использоваться прокладки. При этом чрезмерно толстые прокладки могут не согласовываться с техническими требованиями. Кроме того, чрезмерно толстые прокладки могут приводить к утяжелению конструкции. Также, традиционные подходы к определению размера прокладок не могут обеспечить создание прокладок, имеющих максимально точные необходимые размеры.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[003] Соответственно, в различных вариантах реализации, раскрытых в настоящем документе, обеспечивается сокращение времени и/или затрат на выбор, изготовление и/или использование прокладок, используемых при соединении элементов, образующих какую-либо конструкцию.
[004] Некоторые варианты реализации настоящего изобретения обеспечивают создание способа. Способ включает обеспечение первого цифрового представления первого элемента и второго цифрового представления второго элемента. Первый элемент и второй элемент выполнены с возможностью соединения. Способ также включает выравнивание первого цифрового представления и второго цифрового представления в одной и той же системе координат. Дополнительно способ включает определение, в этой системе координат, виртуальной деформации, соответствующей по меньшей мере одному представлению из первого цифрового представления или второго цифрового представления, и соответствующей приложенной нагрузке. Также способ включает определение размеров прокладки, подлежащей размещению между первым элементом и вторым элементом, на основе виртуальной деформации. Способ дополнительно включает изготовление прокладки, имеющей определенные для нее размеры.
[005] Некоторые варианты реализации настоящего изобретения обеспечивают создание способа. Способ включает обеспечение первого элемента и второго элемента. Способ также включает обеспечение первого цифрового представления первого элемента и второго цифрового представления второго элемента. Первый элемент и второй элемент выполнены с возможностью соединения. Способ также включает выравнивание первого цифрового представления и второго цифрового представления в одной и той же системе координат. Дополнительно способ включает определение, в этой системе координат, виртуальной деформации, соответствующей по меньшей мере одному представлению из первого цифрового представления или второго цифрового представления, и соответствующей приложенной нагрузке. Также способ включает определение размеров прокладки, подлежащей размещению между первым элементом и вторым элементом, на основе виртуальной деформации. Способ дополнительно включает изготовление прокладки, имеющей определенные для нее размеры, и соединение первого и второго элементов с размещенной между ними прокладкой.
[006] Некоторые варианты реализации настоящего изобретения обеспечивают создание конструкции, которая включает в себя первый элемент, второй элемент и прокладку, размещенную между первым и вторым элементами. Прокладка имеет размеры, выбранные на основе виртуальной деформации, соответствующей по меньшей мере одному представлению из первого цифрового представления первого элемента или второго цифрового представления второго элемента. Виртуальная деформация основана на приложенной нагрузке.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[007] На ФИГ. 1 приведена структурная схема способа согласно варианту реализации настоящего изобретения.
[008] На ФИГ. 2 представлен вид в перспективе конструкции, включающей в себя первый элемент, второй элемент и прокладку согласно варианту реализации настоящего изобретения.
[009] На ФИГ. 3 показан вид в перспективе первого и второго элементов конструкции по ФИГ. 2.
[0010] На ФИГ. 4 показан пример выровненных цифровых представлений согласно варианту реализации настоящего изобретения.
[0011] На ФИГ. 5 показан пример выровненных цифровых представлений, которые были перемещены ближе друг к другу.
[0012] На ФИГ. 6 показан пример определения размеров прокладки с использованием изогнутых номинальных поверхностей согласно варианту реализации настоящего изобретения.
[0013] На ФИГ. 7 показан пример прокладки, образованной посредством использования разности между номинальной поверхностью сопряжения и первой и второй поверхностями по ФИГ. 6.
[0014] На ФИГ. 8 показан пример прокладки, образованной посредством использования разности между первой и второй поверхностями и первой и второй изогнутыми номинальными поверхностями сопряжения по ФИГ. 6, согласно варианту реализации настоящего изобретения.
[0015] На ФИГ. 9 показан пример определения размеров прокладки с использованием изогнутых цифровых представлений, согласно варианту реализации настоящего изобретения.
[0016] На ФИГ. 10 показан пример прокладки, образованной посредством использования пространства между изогнутыми цифровыми представлениями по ФИГ. 9.
[0017] На ФИГ. 11 приведена структурная схема способа согласно варианту реализации настоящего изобретения.
[0018] На ФИГ. 12 показана блок-схема способа изготовления и обслуживания воздушного летательного аппарата.
[0019] На ФИГ. 13 схематически показан воздушный летательный аппарат.
[0020] На ФИГ. 14 представлено схематическое изображение пространств между первым и вторым элементами, согласно варианту реализации настоящего изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0021] Предшествующий раздел описания "Раскрытие сущности изобретения", а также последующий раздел "Осуществление изобретения" с подробным описанием некоторых вариантов реализации будут лучше поняты при прочтении совместно с прилагаемыми чертежами. При использовании в настоящем документе элемент или этап, который приведен в единственном числе и которому предшествует слово "а" или "an" (неопределенный артикль английского языка) следует понимать как не обязательно исключающий множественное число этих элементов или этапов. Кроме того, ссылки на "один вариант реализации изобретения" не предназначены для истолкования как исключающие существование дополнительных вариантов реализации, которые также включают перечисленные признаки. Более того, если явно не указано обратное, варианты реализации "содержащие" или "имеющие" элемент или множество элементов, имеющих определенное свойство, могут включать в себя дополнительные элементы, не обладающие этим свойством.
[0022] Варианты реализации настоящего изобретения обеспечивают создание систем и способов выполнения прокладок в связи с соединением гибких тел, например тел, которые будут изгибаться под воздействием допустимой или заданной силы при сборке. Различные варианты реализации обеспечивают уменьшения толщины прокладки, необходимой для заполнения полости между сопряженными частями. В различных вариантах реализации профиль одной или более поверхностей сопряжения может быть определен и использован для создания цифрового представления каждой сопряженной части. Одна или более сопряженных частей (или номинальная поверхность, ей или им соответствующая) может или могут быть виртуально деформирована или деформированы в соответствии с силами, действующими в процессе сборки, чтобы минимизировать полости между частями. Может быть рассчитан цифровой объем для заполнения полости между виртуально изогнутыми частями и прокладкой, изготовленной на основе цифрового объема.
[0023] Варианты реализации настоящего изобретения обеспечивают соединение гибких тел, например улучшенной конструкции, и изготовление прокладок, предназначенных для использования для соединения гибких тел. Соответственно обеспечиваются сокращение времени сборки или изготовления и/или улучшение качества, как описано в настоящем документе.
[0024] На ФИГ. 1 приведена структурная схема способа 100 (например, для обеспечения конструкции, составленной из двух или более элементов) в соответствии с различными вариантами реализации. Способ 100, например, может использовать или быть реализован конструкциями или согласно аспектам различных вариантов реализации изобретения (например, системы и/или способов, и/или последовательностей технологических операций), описанных в настоящем документе. В различных вариантах реализации изобретения некоторые этапы могут быть опущены или добавлены, некоторые этапы могут быть объединены, некоторые этапы могут быть выполнены одновременно, некоторые этапы могут быть разделены на несколько этапов, некоторые этапы могут быть выполнены в другом порядке или некоторые этапы или их последовательность могут быть повторно выполнены в итеративном режиме.
[0025] На этапе 102 обеспечивают первый и второй элементы. Первый и второй элементы выполнены с возможностью соединения друг с другом, например, вдоль соответствующих поверхностей первого и второго элементов. Первый и второй элементы могут быть соединены, например, с образованием конструкции, которая может быть использована в качестве части фюзеляжа или крыла самолета. Например, на ФИГ. 2 представлен в перспективе вид конструкции 200 в соответствии с различными вариантами реализации. Конструкция 200 включает в себя первый элемент 210 и второй элемент 230 с прокладкой 220, расположенной между первым элементом 210 и вторым элементом 230. Первый элемент 210 и второй элемент 230 могут быть соединены посредством крепежных деталей 250 и/или крепежных деталей 260. Крепежные детали, например, могут быть подпружинены. Крепежные детали 250, например, могут быть временными крепежными деталями, используемыми для удержания первого элемента 210, второго элемента 230 и прокладки 220 на месте во время сверления установочных отверстий для постоянных крепежных деталей 260 и/или выполнения других задач по выравниванию. После установки постоянных крепежных деталей 260 временные крепежные детали 250 могут быть удалены. Временные крепежные детали 250 могут обеспечить меньшую силу соединения, чем постоянные крепежные детали 260. В некоторых вариантах реализации первый элемент 210 и второй элемент 230 могут быть выполнены из различных материалов. Первый элемент 210, например, может быть назван несущим элементом и может быть выполнен, в частности, из алюминия или титана. Второй элемент 230, например, может быть выполнен из композиционного материала и может быть назван оправой или оболочкой. Прокладка 220, например, может быть выполнена из стекловолокна. Можно отметить, что ряд прокладок 220 может быть выполнен вдоль конструкции 200. В некоторых вариантах реализации каждая прокладка 220 может проходить по всей ширине конструкции 200.
[0026] В целом, прокладка 220 может быть использована, чтобы обеспечить правильную посадку или взаимодействие между первым элементом 210 и вторым элементом 230. Например, первый элемент 210 и/или второй элемент 230 могут включать в себя поверхность, которая отклоняется от целевого состояния конструкции, в результате чего возникают промежутки между первым элементом 210 и вторым элементом 230 при их непосредственном соединении. Прокладка 220 может иметь размер и конфигурацию, обеспечивающие возможность устранения, уменьшения или минимизирования внутренних промежутков в конструкции 200 после соединения первого элемента 210 и второго элемента 230.
[0027] На ФИГ. 3 приведен вид первого элемента 210 и второго элемента 230 конструкции 200 без прокладки 220. Как видно из ФИГ. 2 и 3, первый элемент 210 имеет первую поверхность 212, а второй элемент 230 имеет вторую поверхность 232. Первая поверхность 212 и вторая поверхность 232 ориентированы по направлению друг к другу и имеют конфигурацию для обеспечения возможности размещения между ними прокладки 220 (не показано на ФИГ. 3; см., например, ФИГ. 2).
[0028] Как видно из ФИГ. 1, на этапе 104 обеспечивают цифровые представления первого и второго элементов. Например, может быть обеспечено первое цифровое представление первого элемента, и может быть обеспечено второе цифровое представление второго элемента. Цифровые представления могут включать в себя отображение по меньшей мере части каждого из первого и второго элементов. Например, как видно из ФИГ. 3, цифровые представления могут включать в себя отображение первой поверхности 212 и второй поверхности 232 первого элемента 210 и второго элемента 230, соответственно. В некоторых вариантах реализации цифровое представление может быть обеспечено путем измерения первого элемента и второго элемента.
[0029] Например, в примере, показанном на ФИГ. 1, на этапе 106 измеряют первый элемент и второй элемент для обеспечения первого цифрового представления и второго цифрового представления. В некоторых вариантах реализации первый и второй элементы (например, одна или более поверхностей первого и второго элементов) могут быть измерены с помощью 3-D сканирующего устройства для обеспечения точечного множества или отображения по меньшей мере одной поверхности каждого из первого и второго элементов.
[0030] На этапе 108 первое цифровое представление и второе цифровое представление выравнивают в одной и той же системе координат. Первое цифровое представление и второе цифровое представление могут быть выровнены на основе необходимого положения, в котором должны быть соединены первый элемент и второй элемент. Например, цифровые представления могут быть выровнены на основе одной или нескольких базовых линий или знаков совмещения (например, уголка или другой метки).
[0031] На ФИГ. 4 показан пример выровненных цифровых представлений. На ФИГ. 4 первое цифровое представление 410 и второе цифровое представление 430 выровнены по отношению друг к другу в системе 450 координат. В некоторых вариантах реализации первое цифровое представление и второе цифровое представление могут быть выровнены друг с другом (например, ориентированы по отношению друг к другу и расположены на расстоянии друг от друга) в положении, соответствующем целевым условиям проектирования, или в положениях, соответствующих конечному собранному состоянию. В проиллюстрированном варианте реализации первое цифровое представление 410 соответствует первому элементу 210 и включает в себя точечное множество или отображение первой поверхности 212, а второе цифровое представление 430 соответствует второму элементу 230 и включает в себя точечное множество или отображение второй поверхности 232. Первое цифровое представление 410 и второе цифровое представление 430 выровнены друг с другом таким образом, что первая поверхность 212 и вторая поверхность 232 ориентированы по направлению друг к другу. Можно отметить, что хотя для простоты и ясности иллюстрации цифровые представления по ФИГ. 4 изображены только в двух измерениях, на практике цифровые представления могут быть трехмерными. В различных вариантах реализации первая поверхность 212 и вторая поверхность 232 могут быть расположены на расстоянии друг от друга. Если первая поверхность 212 и вторая поверхность 232 совпадают, такое размещение соответствует нулевой толщине прокладки.
[0032] Возвращаясь к ФИГ. 1, можно отметить, что в некоторых вариантах реализации первое и второе цифровые представления могут быть скорректированы после первоначального выравнивания. Например, в проиллюстрированном варианте реализации на этапе 110, первое и второе цифровые представления перемещают ближе друг к другу после первоначального выравнивания в этой системе координат. На ФИГ. 5 показан пример выровненных цифровых представлений (например, цифровых представлений 410, 430) по ФИГ. 4, которые были перемещены ближе друг к другу. Как видно из ФИГ. 5, первое цифровое представление 410 и второе цифровое представление 430, перемещенные ближе друг к другу по сравнению с положением первоначального выравнивания, показанным на ФИГ. 4. Величина перемещения может соответствовать в различных вариантах реализации минимальной толщине прокладки. Например, первое цифровое представление 410 может быть перемещено в направлении второго цифрового представления 430 до тех пор, пока минимальное расстояние 550 между первым цифровым представлением 410 и вторым цифровым представлением не будет равным минимально допустимой или необходимой толщине прокладки или больше на заданную величину минимально допустимой или необходимой толщины прокладки. Перемещение цифровых представлений по направлению друг к другу может способствовать уменьшению толщины прокладки и/или улучшению ориентации собранных первого и второго элементов. Можно отметить, что в различных вариантах реализации измеренные или определенные поверхности могут быть перемещены до, после или итеративно с изгибанием номинальных или измеренных поверхностей, как описано в настоящем документе.
[0033] На этапе 112 определяют виртуальную деформацию, соответствующую по меньшей мере одному представлению из первого цифрового представления или второго цифрового представления. Виртуальная деформация в различных вариантах реализации может возникать вследствие приложенной нагрузки или соответствовать приложенной нагрузке. Виртуальная деформация может быть определена в системе координат, в которой первое цифровое представление и второе цифровое представление размещены и выровнены относительно друг друга. В некоторых вариантах реализации виртуальная деформация может быть определена для обоих представлений из первого и второго цифровых представлений, а в других вариантах реализации виртуальная деформация может быть определена только для одного представления из первого и второго цифровых представлений. Виртуальная деформация в некоторых вариантах реализации может быть определена с использованием модели, такой как "диаграмма свободного тела", для цифрового представления, к которому прикладывают одну или более сил или нагрузок. В некоторых вариантах реализации для определения виртуальной деформации может быть использован анализ методом конечных элементов (FEA) или другие вычислительные методы. Можно отметить, что виртуальная деформация может быть определена для изгибания одного или обоих цифровых представлений или может быть определена для идеальной или номинальной поверхности или представления, которое затем можно сравнить с указанными одним или обоими цифровыми представлениями.
[0034] В проиллюстрированном варианте реализации на этапе 114 по меньшей мере к одному представлению из первого или второго цифровых представлений прикладывают или применяют виртуальную нагрузку. Виртуальная нагрузка соответствует приложенной нагрузке. Приложенная нагрузка представляет собой нагрузку (или совокупность нагрузок), воздействию которой будут подвергнуты первый и второй элементы во время сборки и/или во время использования. Виртуальная нагрузка моделирует приложенную нагрузку. Например, первый и второй элементы могут быть соединены рядом крепежных деталей, обеспечивающих заданную силу соединения с первым и вторым элементами. На этапе 116 виртуальная нагрузка может быть приложена к первому и/или второму цифровому представлению в местах, соответствующих местам расположения крепежных деталей вдоль первого и второго элементов, с величинами, соответствующими силам соединения, обеспечиваемым посредством крепежных деталей. В различных вариантах реализации дополнительно или в качестве альтернативы могут быть приложены другие нагрузки. Например, для консольных конструкций, которые могут быть подвергнуты воздействию силы тяжести, виртуальная сила тяжести может быть приложена к одному или обоим из первого и второго цифровых представлений. Например, сила 635, как показано на ФИГ. 6, может быть приложена, если первый элемент 210 и второй элемент 230 выполнены консольными от левого края, как видно из ФИГ. 6.
[0035] В некоторых вариантах реализации определение виртуальной деформации на этапе 118 может включать использование параметризованной модели по меньшей мере одного элемента из первого элемента или второго элемента. В целом, модель одного или обоих элементов может быть построена так, что она представляет физическую конструкцию элемента. В модель могут быть включены размер, форма, материал, количество и распределение ожидаемых нагрузок, а также любые точки монтажа или ограничения. Затем, одна или более характеристик модели (например, помимо прочего, величина приложенной силы или толщина элемента) могут быть изменены в ожидаемом или допустимом диапазоне значений и в этом диапазоне может быть определена величина деформации. Затем величина деформации может быть параметризована на основе указанных одной или более характеристик. Например, с моделью первого элемента (или несущего элемента) может быть выполнен анализ методом конечных элементов с использованием диапазона виртуальных нагрузок для выработки параметризованной модели. Дополнительные сведения о параметризации можно найти на ФИГ. 11 и в соответствующем описании. Можно отметить, что параметризация прогнозируемого изгиба частей, например в пределах допустимой силы, обеспечивает возможность быстрого прогнозирования изменения или отклонения формы без необходимости создания модели на основе метода конечных элементов каждый раз при проектировании прокладки.
[0036] На этапе 120 определяют размеры прокладки, подлежащей размещению между первым элементом и вторым элементом, на основе виртуальной деформации. Например, после определения виртуальной деформации, полученные размеры первой и второй поверхностей первого и второго цифровых представлений и расстояния между ними могут быть использованы для определения размера и формы прокладки, подлежащей размещению между первым и вторым элементами. Соответственно, в различных вариантах реализации изобретения посредством учета, моделирования или прогнозирования величины деформации, которой первый и/или второй элементы подвергнутся при соединении, может быть обеспечено получение прокладки, имеющей более точные размеры. В различных вариантах реализации изобретения могут быть использованы различные методы определения размеров прокладки.
[0037] В качестве одного из примеров, на этапе 122 определяют размеры между первым цифровым представлением и первой изогнутой номинальной поверхностью сопряжения и определяют размеры между вторым цифровым представлением и второй изогнутой номинальной поверхностью сопряжения. Номинальная поверхность соответствует идеальному или проектному состоянию. Можно отметить, что в некоторых вариантах реализации измеренная и номинальные поверхности могут быть ориентированы таким образом, что от одной измеренной поверхности (например, от первой поверхности до номинальной поверхности) может быть получено отрицательное значение толщины прокладки, если толщина прокладки на соответствующем месте (например, от второй поверхности до номинальной поверхности) имеет большее абсолютное значение, что приводит к общей положительной толщине прокладки.
[0038] На ФИГ. 6 показан пример определения размеров прокладки с использованием изогнутых номинальных поверхностей в соответствии с различными вариантами реализации. Например, на ФИГ. 6 показаны первое цифровое представление 410 и второе цифровое представление 430. Между первым цифровым представлением 410 и вторым цифровым представлением находится номинальная поверхность 650 сопряжения. Номинальная поверхность 650 сопряжения описывает сопряжение между идеальным первым и вторым элементом или поверхность сопряжения между первым элементом 210 и вторым элементом 230 в расчетном состоянии, без приложенной силы. Разность между первым цифровым представлением 410 и номинальной поверхностью 650 сопряжения соответствует изменению или отклонению фактического первого элемента 210 от теоретического расчетного целевого показателя, а разность между вторым цифровым представлением 430 и номинальной поверхностью 650 сопряжения соответствует изменению или отклонению фактического второго элемента 230 от теоретического расчетного целевого показателя. В некоторых вариантах реализации первое и второе цифровые представления 410, 430 могут быть расположены на расстоянии или со смещением на дополнительное расстояние от номинальной поверхности 650 сопряжения для обеспечения минимальной толщины прокладки. Например, как видно из ФИГ. 14, первая штрихпунктирная линия 1410 соответствует первоначальному положению первого элемента 210 на одной стороне минимальной поверхности 1402 сопряжения, а вторая штрихпунктирная линия 1420 соответствует первоначальному положению второго элемента 230. Расстояние 1404 между первой штрихпунктирной линией 1410 и второй штрихпунктирной линией 1420, как видно из ФИГ. 14, меньше, чем минимальная толщина 1406 прокладки. Соответственно, для обеспечения минимальной толщины 1406 прокладки первый элемент 210 может быть перемещен в положение, соответствующее первой сплошной линии 1412, а второй элемент 230 может быть перемещен в положение, соответствующее второй сплошной линии 1422.
[0039] Чтобы задать размер прокладки (например, прокладки 220), которую нужно изготовить, номинальная поверхность 650 сопряжения может быть заменена одной или более поверхностями, представляющими совершенную или идеальную часть в изогнутом состоянии (например, в состоянии, полученном в результате приложения нагрузки или нагрузок, которые эта часть будет испытывать). В проиллюстрированном варианте реализации распределенная нагрузка 652 (например, нагрузка, соответствующая нагрузке, обеспечиваемой группой крепежных деталей 654, сконфигурирована так, чтобы обеспечивать удержание первого и второго элементов вместе) прикладывается к совершенной или идеальной части, соответствующей первому элементу 210, для обеспечения первой изогнутой номинальной поверхности 660 сопряжения. Как видно из ФИГ. 6, первая изогнутая номинальная поверхность 660 сопряжения расположена ближе к первой поверхности 212, чем номинальная поверхность 650 сопряжения, и образует полость 662 между первой изогнутой номинальной поверхностью 660 сопряжения и первой поверхностью 212. Полость 662 может быть использована для задания размера прокладки (например, прокладки 220), которую нужно изготовить. Пространство 664 между первой изогнутой номинальной поверхностью 660 сопряжения и номинальной поверхностью 650 сопряжения представляет объем прокладки, который может быть сэкономлен за счет использования первой изогнутой номинальной поверхности 660 сопряжения вместо номинальной поверхности 650 сопряжения.
[0040] Как также видно из ФИГ. 6, распределенная нагрузка 652 (например, нагрузка, соответствующая нагрузке, обеспечиваемой группой крепежных деталей 654, сконфигурирована так, чтобы обеспечивать удержание первого и второго элементов вместе) прикладывается к совершенной или идеальной части, соответствующей второму элементу 230 для обеспечения второй изогнутой номинальной поверхностью 670 сопряжения. Как видно из ФИГ. 6, вторая изогнутая номинальная поверхность 670 сопряжения расположена ближе ко второй поверхности 232, чем номинальная поверхность 650 сопряжения, и образует полость 672 между второй изогнутой номинальной поверхностью 670 сопряжения и второй поверхностью 232. Полость 672 может быть использована для определения части размера прокладки. Например, объем полости 672 может быть добавлен к объему полости 662 для определения объема 802 прокладки (см. ФИГ. 8). Пространство 674 между второй изогнутой номинальной поверхностью 670 сопряжения и номинальной поверхностью 650 сопряжения представляет объем 802 прокладки (см. ФИГ. 8), который может быть сэкономлен за счет использования второй изогнутой номинальной поверхности 670 сопряжения вместо номинальной поверхности 650 сопряжения.
[0041] На ФИГ. 7 показан пример подкладки 700, образованной использованием разности между номинальной поверхностью 650 сопряжения и первой и второй поверхностями 212, 232. На ФИГ. 8 показан пример прокладки 800, образованной использованием разности между первой и второй поверхностями 212, 232 и первой и второй изогнутыми номинальными поверхностями 660, 670 сопряжения, соответственно (или в результате добавления объемов полостей 662, 672). Как видно из ФИГ. 7 и ФИГ. 8, объем 710, соответствующий объемам пространств 664, 674, имеющихся в прокладке 700, может быть исключен из прокладки 800 для экономии, таким образом, пространства, а также обеспечения более точной прокладки 800 для использования, когда первый элемент 210 и второй элемент 230 изогнуты.
[0042] Как видно из ФИГ. 1, в качестве другого примера, на этапе 124 определяют размеры прокладки на основе пространства между первым цифровым представлением 410 и вторым цифровым представлением 430 на основе виртуальной деформации. (См. ФИГ. 9-10 и соответствующее описание). Например, одно или оба из первого цифрового представления 410 или второго цифрового представления 430 могут быть виртуально деформированы (например, на основе известной нагрузки 652, приложенной первому элементу 210 и второму элементу 230), а пространство между первым цифровым представлением 410 и вторым цифровым представлением 430 может быть использовано для определения размеров прокладки 220.
[0043] На ФИГ. 9 показан пример определения размеров для прокладки (например, прокладки 220) с использованием изогнутых цифровых представлений (например, 912, 932) в соответствии с различными вариантами реализации, а на ФИГ. 10 показан пример прокладки, образованной посредством использования пространства между изогнутыми цифровыми представлениями по ФИГ. 9. Как видно из ФИГ. 9 и 10, пространство 902 существует между первой поверхностью 212 первого цифрового представления 410 и первой изогнутой поверхностью 912 первого цифрового представления 410 в изогнутом состоянии. Например, распределенная нагрузка 950, соответствующая нагрузке соединения, обеспечиваемой крепежными деталями, может быть приложена к первому цифровому представлению 410 для определения первой изогнутой поверхности 912. Например, зная размер и материал первого элемента 210, соответствующего первому цифровому представлению 410, а также величину и расположение сил, содержащих распределенную нагрузку 950, величина изгиба или искажения первого цифрового представления 410 под воздействием распределенной нагрузки 950 может быть вычислена для определения местоположения 913 и профиля 914 первой изогнутой поверхности 912.
[0044] Аналогичным образом, распределенная нагрузка 950 может быть приложена ко второму цифровому представлению 430 для определения второй изогнутой поверхности 932. Например, зная размер и материал второго элемента 230, соответствующего второму цифровому представлению 430, а также величину и расположение сил, содержащих распределенную нагрузку 950, величина изгиба или искажения второго цифрового представления 430 под воздействием распределенной нагрузки 950 может быть вычислена для определения местоположения и профиля второй изогнутой поверхности 932. Как видно из ФИГ. 9, пространство 904 существует между второй поверхностью 232 второго цифрового представления 430 и второй изогнутой поверхностью 932 второго цифрового представления 430 в изогнутом состоянии. Пространства 902, 904 соответствуют материалу прокладки, сэкономленного за счет использования изогнутых цифровых представлений для образования прокладки 900.
[0045] На этапе 126 изготавливают прокладку (например, прокладку 220) с использованием размеров прокладки, определенных на этапе 120. Прокладка, например, может быть получена из стекловолокна механической обработкой. Можно отметить, что в различных вариантах реализации изобретения группа прокладок может быть изготовлена с использованием размеров прокладки. Например, ряд прокладок 220 может быть размещен вдоль длины конструкции (например, конструкции 200), образованной с помощью первого элемента (например, первого элемента 210) и второго элемента (например, второго элемента 230). Прокладка 220 (или прокладки) также может (могут) быть снабжена (снабжены) отверстиями, щелевыми отверстиями или другими проходами, выполненными с возможностью размещения в них крепежных деталей, конфигурация которых обеспечивает соединение первого элемента 210 и второго элемента 230.
[0046] На этапе 128 прокладку 220 (или прокладки) размещают между первым элементом 210 и вторым элементом 220. Прокладка 220 может быть размещена таким образом, что первая поверхность 221 прокладки 220 (которая имеет профиль, соответствующий или дополнительный к первой поверхности 212 первого элемента 210) ориентирована по направлению к первому элементу 210, а противолежащая вторая поверхность 223 прокладки 220 (которая имеет профиль, соответствующий или дополнительный ко второй поверхности 232 второго элемента 230) ориентирована по направлению ко второму элементу 230. Можно отметить, что в некоторых вариантах реализации изобретения отклонение второго элемента 230 может быть передано на сторону прокладки 220, соответствующей первому элементу 210. Гибкость прокладки 220 может быть использована для достижения такой передачи на практике.
[0047] На этапе 130 соединяют первый элемент 210 и второй элемент 210. Прокладку 220 размещают между первым элементом 210 и вторым элементом 230 при их соединении. Первый элемент 210 и второй элемент 230 могут быть соединены с помощью крепежных деталей. Например, на этапе 132 крепежные детали, которые обеспечивают приложенную нагрузку, соответствующую виртуальной нагрузке, используемой для определения виртуальной деформации, как описано в настоящем документе, используют для соединения первого элемента 210 и второго элемента 230. Крепежные детали, например, могут быть подпружинены и обеспечивать заданную величину силы 652 соединения или нагружения первого элемента 210 и второго элемента 230.
[0048] На практике не нужно, чтобы смоделированная виртуальная нагрузка в целом соответствовала нагрузке, обеспечиваемой посредством постоянных крепежных деталей (например, крепежных деталей 260), используемых для соединения указанных элементов (например, первого элемента 210 и второго элемента 230). Вместо этого виртуальная нагрузка может в целом соответствовать временным крепежным деталям (например, крепежным деталям 250), используемым для удержания первого элемента 210, прокладки 220 и второго элемента 230 вместе во время операций, например при выравнивании частей и сверлении установочных отверстий. Эти временные крепежные детали в общем случае могут быть ограничены приложением гораздо меньшего усилия, чем крепежные детали, используемые для постоянного соединения первого элемента 210 и второго элемента 230. Ограничение усилия, обеспечиваемого временными крепежными деталями, в целом определяется техническими требованиями. Технические требования могут также определять максимальный разрешенный зазор при приложении этого ограниченного усилия. Усилие, прикладываемое постоянными крепежными деталями, может быть в целом достаточно большим, чтобы закрыть зазоры между элементами без прокладок, но оно может вызвать высокий уровень механического напряжения в элементах во время этого процесса. Можно отметить, что виртуальная сила может представлять любое количество сил, используемых во время процесса сборки.
[0049] Как отмечено в настоящем документе, в различных вариантах реализации параметризованная модель по меньшей мере одного элемента из первого элемента 210 или второго элемента 230 может быть использована для определения виртуальной деформации, соответствующей по меньшей мере одному представлению из первого цифрового представления 410 или второго цифрового представления 430. На ФИГ. 11 приведена структурная схема способа 1100 в соответствии с различными вариантами реализации. Способ 1100, например, может использовать или быть реализован конструкциями или согласно аспектам различных вариантов реализации изобретения (например, системы и/или способов, и/или последовательностей технологических операций), описанных в настоящем документе. В различных вариантах реализации изобретения некоторые этапы могут быть опущены или добавлены, некоторые этапы могут быть объединены, некоторые этапы могут быть выполнены одновременно, некоторые этапы могут быть разделены на несколько этапов, некоторые этапы могут быть выполнены в другом порядке или некоторые этапы или их последовательность могут быть повторно выполнены в итеративном режиме.
[0050] На этапе 1102 создают модель первого элемента 210 или второго элемента 230 на основе метода конечных элементов. Например, первый элемент 210 или несущий элемент может быть смоделирован на основе геометрических размеров первого элемента 210, материала первого элемента 210 и нагрузки 632, приложенной к первому элементу 210, а также любых ограничений на движение первого элемента 210 (например, ограничений, обусловленных сборочным приспособлением, используемым во время соединения первого элемента 210 и второго элемента 230).
[0051] На этапе 1104 регулируют приложенную нагрузку 632 (например, нагрузку приложенную к модели, полученной на основе метода конечных элементов) в допустимом диапазоне, при этом результаты (например, отклонения или деформации модели, полученной на основе метода конечных элементов, при каждой регулировке нагрузки) собирают, сводят в таблицу и/или экспортируют для дальнейшего анализа. В качестве альтернативы или дополнительно, другие аспекты модели, полученной на основе метода конечных элементов, могут быть отрегулированы в диапазоне, например, местоположение приложенных сил, толщина первого элемента 210 или несущего элемента, либо, помимо прочего, ограничения, опоры или граничные условия.
[0052] На этапе 1106 создают математическую модель. Математическая модель может быть моделью отклонения или деформации (в одном или более направлениях) первого элемента 210 или несущего элемента в зависимости от приложенной нагрузки 632 (и/или других аспектов модели, полученной на основе метода конечных элементов, измененных на этапе 1104), на основе результатов, собранных на этапе 1104.
[0053] На этапе 1108 применяют математическую модель к параметризованной поверхности, представляющей часть (например, поверхности, полученной САПР и представляющей часть). Например, номинальная или измеренная поверхность, полученная САПР, может быть использована с математической моделью, применяемой для поверхности, полученной САПР, для обеспечения параметризированной изогнутой или деформированной поверхности. В некоторых вариантах реализации изобретения параметризированная изогнутая или деформированная поверхность может быть использована для определения размеров прокладки.
[0054] В проиллюстрированном варианте реализации на этапе 1110 регулируют параметр нагрузки, чтобы оптимизировать профиль прокладки (например, 914). Например, путем регулирования нагрузки на одну или более крепежных деталей 250, обеспечивающих распределенную нагрузку 632 и, таким образом, регулирования отклонения одного или более элементов 210 или второго элемента 230, может быть уменьшен и/или сделан более равномерным профиль прокладки (например, 914). Примеры настоящего раскрытия могут быть описаны в контексте способа 1900 изготовления и обслуживания воздушного летательного аппарата, как показано на ФИГ. 12, и воздушного летательного аппарата 1902, как показано на ФИГ. 13. Во время подготовки к производству показанный в качестве примера способ 1900 может включать в себя разработку спецификации и проектирование (блок 1904) воздушного летательного аппарата 1902 и материальное снабжение (блок 1906). Во время производства может иметь место изготовление (блок 1908) компонентов и сборочных узлов и интеграция (блок 1910) систем воздушного летательного аппарата 1902. После этого воздушный летательный аппарат 1902 может проходить этапы сертификации и доставки (блок 1912) для ввода в эксплуатацию (блок 1914). В процессе эксплуатации воздушный летательный аппарат 1902 может подпадать под регламентное техобслуживание и текущий ремонт (блок 1916). Регламентное техобслуживание и текущий ремонт могут включать в себя модернизацию, перенастройку, переоборудование и так далее одной или более систем воздушного летательного аппарата 1902. Например, в различных вариантах реализации изобретения примеры настоящего раскрытия могут быть использованы вместе с одним или более блоками 1908,1910 или 1916.
[0056] Каждый из процессов проиллюстрированного способа 1900 может быть выполнен или осуществлен системным' интегратором, третьей стороной и/или оператором (например, заказчиком). В целях настоящего описания системный интегратор может включать в себя, без ограничения, любое количество производителей воздушных летательных аппаратов и субподрядчиков по основным системам; третья сторона может включать в себя, помимо прочего, любое количество продавцов, субподрядчиков и поставщиков; а оператор может представлять собой авиакомпанию, лизинговую компанию, военную организацию, обслуживающую организацию и т.д.
[0057] Как показано на ФИГ. 13, воздушный летательный аппарат 1902 изготовленный согласно приведенному в качестве примера способу 1900, может включать корпус 1918 с множеством высокоуровневых систем 1920 и внутреннюю часть 1922. Примеры высокоуровневых систем 1920 включают в себя одну или больше движительных систем 1924, систему 1926 электроснабжения, гидравлическую систему 1928 и систему 1930 управления окружающей средой. Может быть включено любое количество других систем. Хотя показан пример, относящийся к аэрокосмической отрасли, принципы, раскрытые в настоящем документе, могут быть применены к другим отраслям, таким как автомобильная промышленность. Соответственно, в дополнение к воздушному летательному аппарату 1902, принципы, раскрытые в настоящем документе, могут быть применены к другим транспортным средствам, например, наземным транспортным средствам, морским транспортным средствам, космическим транспортным средствам и т.д. В различных вариантах реализации примеры осуществления настоящего изобретения могут быть использованы в сочетании с одним или более объектов из следующих: корпус 1918 или внутренняя часть 1922.
[0058] Устройство (устройства) и способ (способы), показанные или описанные в настоящем документе, может (могут) быть использован(ы) во время любых одного или более этапов способа 1900 изготовления и обслуживания. Например, компоненты или сборочные узлы, относящиеся к изготовлению компонентов и сборочных узлов 1908, могут быть изготовлены или произведены аналогично компонентам или сборочным узлам, изготовленным во время эксплуатации воздушного летательного аппарата 1902. Также, один или более примеров устройств и способов или их комбинаций могут быть использованы во время производственных операций 1908 и 1910, например, с существенным ускорением сборки или снижением стоимости воздушного летательного аппарата 1902. Схожим образом, один или более примеров устройств и способов или их комбинаций могут быть использованы, например и без ограничения, во время эксплуатации воздушного летательного аппарата 1902, например, во время регламентного техобслуживания и ремонта (блок 1916).
[0059] Различные примеры устройств и способов, раскрытые в настоящем документе, включают в себя различные компоненты, признаки и функциональные особенности. Следует понимать, что различные примеры устройств и способов, раскрытых в настоящем документе, могут включать в себя любые компоненты, признаки и функциональные возможности любых из компонентов, признаков и функциональных особенностей любых других примеров и аспектов устройств и способов, раскрытых в настоящем документе, в любой комбинации, и все такие возможности предназначены для включения в пределы сущности и объема настоящего изобретения.
[0060] Хотя для описания вариантов реализации настоящего раскрытия могут быть использованы различные термины в отношении пространства и направления, такие как верхний, днищевой, нижний, серединный, боковой, горизонтальный, вертикальный, передний и т.п., следует отметить, что такие термины использованы только в отношении ориентаций, показанных на чертежах. Ориентации могут быть перевернуты, повернуты или иным образом изменены, так что верхний участок становится нижним участком и наоборот, горизонтальный становится вертикальным и т.п.
[0061] При использовании в настоящем документе, конструкция, ограничение или элемент, который "выполнен с возможностью" выполнения задания или операции, конструктивно выполнен, изготовлен или приспособлен конкретно таким образом, чтобы он соответствовал этому заданию или этой операции. Для целей пояснения и во избежание недоразумений, при использовании в настоящем документе, объект, который просто обладает способностью изменения для выполнения задания или операции, не является "выполненным с возможностью" выполнения этого задания или этой операции.
[0062] Следует понимать, что представленное выше описание предназначается для иллюстрации и не является ограничительным. Например, описанные выше варианты реализации (и/или их аспекты) могут быть использованы в комбинации друг с другом. В дополнение, для адаптации к конкретной ситуации или материалу может быть выполнено множество модификаций идей различных вариантов реализации настоящего раскрытия без отхода его сущности. Хотя размеры и типы материалов, описанные в настоящем документе, предназначены для задания параметров различных вариантов реализации данного раскрытия, указанные варианты реализации никоим образом не являются ограничительными и представляют собой примерные варианты реализации. Специалистам в данной области техники при. рассмотрении приведенного выше описания будут очевидны многие другие варианты реализации. Следовательно, объем различных вариантов реализации настоящего изобретения должен быть определен со ссылкой на прилагаемую формулу изобретения вместе с полным объемом эквивалентов, на которые такая формула изобретения имеет право. В прилагаемой формуле изобретения выражения "включающий в себя" и "в котором" (in which) использованы в качестве простых английских эквивалентов соответствующих выражений "содержащий/включающий" и "в котором" (wherein). Более того, выражения "первый", "второй" и "третий" и т.п. использованы только в качестве обозначений и не предназначены для наложения численных требований к их объектам. Кроме того, ограничения следующей формулы изобретения не записаны в формате "средство-плюс-функция" и не предназначены для интерпретации на основе раздела 35 U.S.C. § 112(f), если только для таких ограничений формулы изобретения явным образом не используется выражение "средство для", за которым следует изложение функции без последующей конструкции.
Таким образом, в целом, в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается:
А1. Способ, включающий:
обеспечение первого цифрового представления первого элемента и второго цифрового представления второго элемента, причем
первый элемент и второй элемент выполнены с возможностью соединения;
выравнивание первого цифрового представления и второго цифрового представления в одной и той же системе координат;
определение, в этой системе координат, виртуальной деформации, соответствующей по меньшей мере одному представлению из первого цифрового представления или второго цифрового представления, и соответствующей приложенной нагрузке;
определение размеров прокладки, подлежащей размещению между первым элементом и вторым элементом, на основе виртуальной деформации и
изготовление прокладки, имеющей определенные для нее размеры.
А2. Также предложен способ по параграфу А1, согласно которому определение виртуальной деформации включает приложение виртуальной нагрузки, соответствующей приложенной нагрузке.
A3. Также предложен способ по параграфу А2, согласно которому виртуальная нагрузка соответствует распределенной нагрузке, обеспечиваемой множеством крепежных деталей, выполненных с возможностью соединения первого элемента и второго элемента друг с другом.
А4. Также предложен способ по параграфу А1, согласно которому определение виртуальной деформации включает использование параметризованной модели по меньшей мере одного элемента из первого элемента или второго элемента.
А5. Также предложен способ по параграфу А4, дополнительно включающий выполнение анализа методом конечных элементов на указанном по меньшей мере одном элементе из первого элемента или второго элемента с использованием для выработки параметризованной модели по меньшей мере одного диапазона из следующих: диапазон виртуальных нагрузок, диапазон ограничений или диапазон граничных условий.
А6. Также предложен способ по параграфу А1, дополнительно включающий измерение первого элемента и второго элемента для обеспечения первого цифрового представления и второго цифрового представления, соответственно.
А7. Также предложен способ по параграфу А6, согласно которому измерение первого элемента включает определение первого точечного множества, соответствующего первой поверхности первого элемента, и
измерение второго элемента включает определение второго точечного множества, соответствующего второй поверхности второго элемента, причем первая поверхность и вторая поверхность ориентированы по направлению друг к другу и выполнены с возможностью размещения между ними прокладки.
А8. Также предложен способ по параграфу А1, дополнительно включающий перемещение первого цифрового представления и второго цифрового представления ближе друг к другу после первоначального выравнивания в этой системе координат.
А9. Также предложен способ по параграфу А1, согласно которому определение размеров прокладки включает определение размеров пространства между первым цифровым представлением и вторым цифровым представлением на основе виртуальной деформации.
А10. Также предложен способ по параграфу А1, согласно которому определение размеров прокладки включает определение размеров между первым цифровым представлением и первой изогнутой номинальной поверхностью сопряжения, и определение размеров между вторым цифровым представлением и второй изогнутой номинальной поверхностью сопряжения.
B1. Способ, включающий:
обеспечение первого элемента и второго элемента, выполненных с возможностью соединения друг с другом;
обеспечение первого цифрового представления первого элемента и второго цифрового представления второго элемента;
выравнивание первого цифрового представления и второго цифрового представления в одной и той же системе координат;
определение, в этой системе координат, виртуальной деформации, соответствующей по меньшей мере одному представлению из первого цифрового представления или второго цифрового представления, и соответствующей приложенной нагрузке;
определение размеров прокладки, подлежащей размещению между первым элементом и вторым элементом, на основе виртуальной деформации;
изготовление прокладки, имеющей определенные для нее размеры и
соединение первого и второго элементов с размещенной между ними прокладкой.
B2. Также предложен способ по параграфу В1, согласно которому определение виртуальной деформации включает приложение виртуальной нагрузки, соответствующей приложенной нагрузке.
B3. Также предложен способ по параграфу В2, согласно которому виртуальная нагрузка соответствует распределенной нагрузке, обеспечиваемой посредством множества крепежных деталей, выполненных с возможностью соединения первого элемента и второго элемента друг с другом, причем
соединение первого и второго элементов включает соединение первого и второго элемента с помощью указанного множества крепежных деталей.
B4. Также предложен способ по параграфу В3, согласно которому указанное множество крепежных деталей является временными крепежными деталями, а способ дополнительно включает соединение первого элемента и второго элемента с помощью постоянных крепежных деталей и удаление временных крепежных деталей.
B5. Также предложен способ по параграфу В1, согласно которому определение виртуальной деформации включает использование параметризованной модели по меньшей мере одного элемента из первого элемента или второго элемента.
B6. Также предложен способ по параграфу В5, дополнительно включающий выполнение анализа методом конечных элементов на указанном по меньшей мере одном элементе из первого элемента или второго элемента с использованием для выработки параметризованной модели по меньшей мере одного диапазона из следующих: диапазон виртуальных нагрузок, диапазон ограничений или диапазон граничных условий.
B7. Также предложен способ по параграфу В1, дополнительно включающий измерение первого элемента и второго элемента для обеспечения первого цифрового представления и второго цифрового представления, соответственно.
B8. Также предложен способ по параграфу В7, согласно которому измерение первого элемента включает определение первого точечного множества, соответствующего первой поверхности первого элемента, а
измерение второго элемента включает определение второго точечного множества, соответствующего второй поверхности второго элемента, причем первая поверхность и вторая поверхность ориентированы по направлению друг к другу и выполнены с возможностью размещения между ними прокладки.
B9. Также предложен способ по параграфу В1, дополнительно включающий перемещение первого цифрового представления и второго цифрового представления ближе друг к другу после первоначального выравнивания в этой системе координат.
В10. Также предложен способ по параграфу В1, согласно которому определение размеров прокладки включает определение размеров пространства между первым цифровым представлением и вторым цифровым представлением на основе виртуальной деформации.
В11. Также предложен способ по параграфу В1, согласно которому определение размеров прокладки включает определение размеров между первым цифровым представлением и первой изогнутой номинальной поверхностью сопряжения, и определение размеров между вторым цифровым представлением и второй изогнутой номинальной поверхностью сопряжения.
С1. Конструкция, содержащая:
первый элемент;
второй элемент и
прокладку, размещенную между первым и вторым элементами, причем
прокладка имеет размеры, выбранные на основе виртуальных моделей первого элемента и второго элемента.
С2. Также предложена конструкция по параграфу С1, согласно которому размеры прокладки выбраны на основе виртуальной деформации, соответствующей по меньшей мере одному представлению из первого цифрового представления первого элемента или второго цифрового представления второго элемента и основанной на приложенной нагрузке.
С3. Также предложена конструкция по параграфу СТ, дополнительно содержащая постоянные крепежные детали, соединяющие первый элемент и второй элемент с размещенной между ними прокладкой, причем
виртуальная деформация соответствует распределенной нагрузке, обеспечиваемой временными крепежными деталями.
В этом письменном описании используются примеры для раскрытия различных вариантов реализации настоящего изобретения, включая наилучший вариант, а также любому специалисту в данной области техники обеспечивается возможность применения на практике различных вариантов реализации настоящего раскрытия, включая выполнение и использование любых устройств или систем и использование любых включенных способов. Патентоспособный объем различных вариантов реализации раскрытия определяется формулой изобретения и может включать в себя другие примеры, которые окажутся очевидными для специалистов в данной области техники. Такие другие примеры предназначены для включения в пределы объема формулы изобретения, если указанные примеры имеют структурные элементы, которые не отличаются от буквального изложения формулы изобретения, или если указанные примеры включают в себя эквивалентные структурные элементы, которые имеют несущественные отличия от буквального изложения формулы изобретения.