Структура сердечника и способ изготовления структуры сердечника



Структура сердечника и способ изготовления структуры сердечника
Структура сердечника и способ изготовления структуры сердечника
Структура сердечника и способ изготовления структуры сердечника

 


Владельцы патента RU 2447993:

ЭЙРБАС ОПЕРЕЙШНЗ ГМБХ (DE)

Группа изобретений относится к структуре сердечника и способу ее изготовления, а также к устройству для изготовления структуры сердечника. Способ заключается в том, что закрепляют первый слой структуры сердечника и второй слой структуры сердечника. Затем располагают первый слой структуры сердечника и второй слой структуры сердечника на заданном расстоянии посредством подвижного распорного элемента. Также вводят упрочняющий элемент в полость между первым слоем структуры сердечника и вторым слоем структуры сердечника. Причем упрочняющий элемент, первый слой структуры сердечника и второй слой структуры сердечника образуют самоподдерживающуюся структуру сердечника. Устройство содержит первое зажимное устройство для закрепления первого слоя структуры сердечника и второе зажимное устройство для закрепления второго слоя структуры сердечника. Также устройство включает распорный элемент и устройство для введения, выполненное с возможностью введения упрочняющего элемента в полость между первым и вторым слоями структуры сердечника. При этом первое зажимное устройство, второе зажимное устройство и распорный элемент выполнены с возможностью зажима и удерживания первого слоя структуры сердечника и второго слоя структуры сердечника на заданном расстоянии. Достигаемый при этом технический результат заключается в создании структуры сердечника с уменьшенным весом. 5 н. и 15 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Ссылка на родственную заявку

В данной заявке испрашивается приоритет от даты подачи заявки на патент Германии № 102006056568.1, зарегистрированной 30 ноября 2006 г., и предварительной заявки на патент США №60/872007, зарегистрированной 30 ноября 2006 г., описания которых включены в данный документ посредством ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу изготовления структуры сердечника, структуре сердечника, устройству для изготовления структуры сердечника, а также к применению структуры сердечника в самолете и самолету, содержащему структуру сердечника.

Уровень техники

Композиционные материалы и особенно композиционные конструкции с сердечниками имеют широкий диапазон применений в высокотехнологичных областях, таких как самолетостроение или автомобилестроение, благодаря их высокому отношению жесткости и прочности к плотности. Композиционные материалы с сердечниками обычно включают в себя два защитных слоя, выполненных из материалов, выбираемых специально для конкретного применения, и структуру сердечника, расположенную между защитными слоями.

Такие композиционные материалы с сердечниками, например, содержат сердечник из твердого пеноматериала, в который вшиваются сухие волокна посредством использования методов вшивания. Сухие волокна встраиваются в матрицу в процессе нижнего внедрения.

В другом примере способа изготовления, вместо метода вшивания, в пеноматериал могут вводиться упрочняющие полуфабрикаты, такие как стержни. Данные стержневые упрочняющие полуфабрикаты могут быть изготовлены, например, в процессе пультрузии (получения одноосно ориентированного волокнистого пластика). В данных вариантах изготовления полуфабрикатов волокна вытягиваются через сопло, которое заранее определяет поперечное сечение получаемого полуфабриката. Изначально сухие волокна пропитываются либо посредством пропускания через ванну с полимером, либо посредством специального процесса инфузии с использованием полимера. Полимерная матрица сшивается посредством нагревания сопла. Для обеспечения стабильности размеров после выхода из инструмента для пультрузии матрица должна быть либо полностью сшита, либо необходимо обеспечить, по меньшей мере, достаточную степень частичного сшивания. Затем данные упрочняющие полуфабрикаты вводятся в пеноматериал. Механические свойства могут определяться и изменяться в зависимости от материала, плотности упрочнения и угла упрочняющих полуфабрикатов.

Таким образом, пеноматериал используется, с одной стороны, в качестве опорного элемента, который удерживает упрочняющие полуфабрикаты на месте, с другой стороны, пеноматериал используется для стабилизации упрочняющих полуфабрикатов для предотвращения или, по меньшей мере, замедления их сгибания, например, под нагрузкой.

В US 6190602 В1 описывается способ изготовления многослойной конструкции, включающий в себя сердечник, содержащий упрочняющие полуфабрикаты. Перед отверждением твердого пеноматериала и/или слоистого материала вводятся упрочняющие полуфабрикаты с использованием инструмента. Упрочняющие полуфабрикаты соединяют два защитных слоя и обеспечивают соединение защитного слоя с твердым пеноматериалом. Инструмент может вводить упрочняющие полуфабрикаты в слои с использованием ультразвука.

В US 6291049 В1 описывается многослойная структура и способ изготовления данной многослойной структуры. Многослойная структура содержит верхний и нижний защитный слой, между которыми находится стержень из пеноматериала. Упрочняющие полуфабрикаты, которые упрочняют многослойную структуру, закрепляются посредством защитных слоев и сердечника из пеноматериала.

Сущность изобретения

Кроме прочего, целью настоящего изобретения является создание структуры сердечника, имеющей уменьшенный вес, и способа изготовления структуры сердечника.

В соответствии с примером осуществления настоящего изобретения описан способ изготовления структуры сердечника. Первый слой структуры сердечника и второй слой структуры сердечника прикрепляются и удерживаются. Первый слой структуры сердечника и второй слой структуры сердечника расположены на локально заданном расстоянии друг от друга. Упрочняющий элемент вводится в полость между первым слоем структуры сердечника и вторым слоем структуры сердечника. Упрочняющий элемент, первый слой структуры сердечника и второй слой структуры сердечника образуют самоподдерживающую структуру сердечника после осуществления локального упрочнения.

В соответствии с другим примером осуществления настоящего изобретения описана структура сердечника. Структура сердечника содержит первый слой структуры сердечника, второй слой структуры сердечника и упрочняющий элемент. Упрочняющий элемент выполнен с возможностью разнесения первого слоя структуры сердечника и второго слоя структуры сердечника на заданное расстояние. Первый слой структуры сердечника и второй слой структуры сердечника разнесены таким образом, чтобы могла образоваться полость. Упрочняющий элемент, первый слой структуры сердечника и второй слой структуры сердечника выполнены с возможностью образования самоподдерживающейся структуры сердечника.

В соответствии с другим примером осуществления настоящего изобретения описано устройство для изготовления структуры сердечника. Устройство содержит первое зажимное устройство для закрепления первой структуры сердечника и второе зажимное устройство для закрепления второй структуры сердечника. Кроме того, устройство содержит распорный элемент и устройство для введения. Первое зажимное устройство, второе зажимное устройство и распорный элемент выполнены с возможностью зажима и удерживания первого слоя структуры сердечника и второго слоя структуры сердечника на заданном расстоянии. Устройство для введения выполнено с возможностью введения упрочняющего элемента в полость между первым слоем структуры сердечника и вторым слоем структуры сердечника.

В соответствии с другим примером осуществления настоящего изобретения вышеописанная структура сердечника используется в самолете.

В соответствии с другим примером осуществления настоящего изобретения описан самолет, содержащий вышеописанную структуру сердечника.

Термин "упрочняющий элемент" в дальнейшем можно понимать как стержневой линейный полуфабрикат. Данный линейный полуфабрикат можно понимать как полученные посредством пультрузии или экструзии вытягиванием из расплава стержневые геометрические элементы, имеющие заданное поперечное сечение. Поперечное сечение может быть выполнено, например, круглой, треугольной, прямоугольной, шестиугольной, трубчатой формы или подобных геометрических форм. Упрочняющий элемент может быть выполнен с использованием или без использования армирующих волокон для упрочнения. Упрочняющий элемент может, например, включать в себя экструдированные термопласты, полученные посредством пультрузии, частично сшитые полимеры, в частности дюропласты, экструдированные металлы или также керамику, в частности предкерамику. Кроме того, термопласты и дюропласты могут содержать армирующие волокна.

Термин "слой структуры сердечника" в дальнейшем можно понимать, например, как слой пеноматериала или твердого пеноматериала, препрег или сухую ткань, а также их произвольные сочетания. "Самоподдерживающаяся" структура сердечника понимается как структура сердечника, которая устойчива сама по себе без посторонней помощи.

Используя вышеописанную структуру сердечника и способ изготовления данной структуры сердечника, можно создать композиционный материал с сердечником, который в качестве материала-основы вместо пеноматериала содержит полость. Только упрочняющие элементы, такие как штыри или тонкие стержневые упрочняющие элементы, проходят через данную полость и обеспечивают разнесение двух слоев структуры сердечника, т.е. они удерживают первый слой структуры сердечника и второй слой структуры сердечника на заданном расстоянии. Упрочняющие элементы придают структуре сердечника высокие механические свойства, причем одновременно может быть получена плотность, например, меньше 30 кг/м3. Структуры сердечников известного уровня техники, содержащие твердый сердечник, не могут выпускать влагу, например водяной конденсат. Посредством использования полости, образованной в структуре сердечника, обеспечивается дренирующая способность, исключающая возможность скапливания влаги. Если в качестве слоев структуры сердечника используются твердые пеноматериалы и/или гибкие материалы, можно расширить свободу выбора конструктивных решений при определении формы.

Толщина слоев структуры сердечника может определяться гибко и с учетом специфики конкретного элемента. В сравнении с каркасными структурами или ячеистыми структурами известного уровня техники структуры сердечников выполняют функции поддержки уровней, посредством которых изготовление элемента значительно упрощается. Например, сухая ткань из произвольного материала, которая закрепляется посредством связующего вещества на тонком слое пеноматериала, может использоваться для изготовления верхнего и/или первого и нижнего и/или второго слоев структуры сердечника. Слои, образованные таким образом, отличаются легкостью прокалывания, а также определенной характерной жесткостью, которая облегчает введение упрочняющих элементов. В качестве слоев структуры сердечника может быть использована комбинация, включающая в себя пеноматериал и препрег. Пеноматериал, содержащий препрег, предпочтительно, сначала подвергается циклу воздействия температуры-давления, так что оба элемента прочно связаны друг с другом, и используемая матрица препрега достигает состояния частичного прошивания, например, на 60-70%. При достаточном первичном прошивании слоев структуры сердечника последующее отверждение может быть осуществлено с использованием отпуска без давления, посредством которого производственные трудозатраты значительно уменьшаются.

Заданное расстояние может выбираться, например, из диапазона от 5 до 15 мм, от 15 до 25 мм или от 25 до 35 мм.

В соответствии с другим примером осуществления настоящего изобретения первый участок нагрева первого слоя структуры сердечника локально нагревают и второй участок нагрева второго слоя структуры сердечника также локально нагревают. Другими словами, первый и второй слои структуры сердечника локально нагревают, так что образуется первый и второй участок нагрева. Участки нагрева, предпочтительно, расположены друг против друга таким образом, что они соединяются посредством вводимых упрочняющих элементов. Как раз в твердых слоях структуры сердечника, в которых волокна встроены в матрицу, имеющую высокую степень сшивания, упрочняющий элемент не может проходить через такую твердую матрицу без повреждения. Посредством нагревания участков нагрева, через которые должен направляться упрочняющий элемент, слой структуры сердечника размягчается в первом участке нагрева и/или втором участке нагрева, так что упрочняющие элементы могут быть введены более легко. Таким образом, способ изготовления может быть ускорен и облегчен.

В соответствии с другим примером осуществления настоящего изобретения распорный элемент отделяет первый слой структуры сердечника от второго слоя структуры сердечника, например, на заданное расстояние. Распорные элементы могут размещаться в структуре сердечника постоянно или временно. Введенные распорные элементы отличаются тем, что в случае временного встраивания они опять же легко удаляются, так что в результате образуется полая структура в соответствии с приведенным выше описанием. Если распорные элементы в дальнейшем остаются в структуре сердечника, они не могут повлиять на непрерывность структуры. Если распорные элементы размещаются постоянно, могут быть реализованы например, структуры сердечников очень малых размеров или очень сложные геометрические формы. Таким образом, например, слой структуры сердечника может быть изменен посредством формообразующего элемента, так что образуется первая геометрическая форма. После прикрепления распорных элементов к первому слою структуры сердечника, второй слой структуры сердечника может быть размещен на заданном расстоянии. Затем, например, могут быть введены упрочняющие элементы, так чтобы можно было создать самоподдерживающуюся структуру сердечника. Распорные элементы могут оставаться в структуре сердечника после введения упрочняющих элементов, так что упрочняющие элементы не должны удаляться сложным способом. Таким образом, могут быть легко получены сложные геометрические формы.

Распорные элементы могут, например, представлять собой пеноматериал и так называемые ребра из пеноматериала или содержать твердые упрочняющие полуфабрикаты.

В соответствии с другим примером осуществления первый слой структуры сердечника и второй слой структуры сердечника имеют направление протяженности. Распорный элемент может перемещаться в направлении протяженности. Упрочняющий элемент может быть введен за распорным элементом.

Термин направление протяженности понимается, например, как продольное удлинение и/или самая длинная сторона слоев структуры сердечника. Распорный элемент может перемещаться вдоль данного направления протяженности. Распорный элемент образует фронт и/или фронт упрочнения во время осуществления способа, который содержит передний участок относительно слоев структуры сердечника в направлении протяженности и задний участок, противоположный направлению протяженности. Упрочняющие элементы могут вводиться в задний участок постепенно, поскольку там удаление слоев структуры сердечника является постоянным.

Таким образом, подвижный распорный элемент поддерживает первый слой структуры сердечника и второй слой структуры сердечника. Таким образом, оба слоя структуры сердечника удерживаются на заданном расстоянии, например, посредством размещения на боковых кромках и посредством подвижного распорного элемента, так что слои структуры сердечника удерживаются на своем месте и не деформируются, например, под действием их собственного веса. Неопределенное расстояние может, помимо прочего, обусловливать неопределенные механические свойства, в то время как, с другой стороны, постоянное расстояние позволяет определять механические свойства. Если вариант осуществления подвижной опоры является таким, что можно реализовать разные высоты, то удаленность слоев структуры сердечника может необязательно быть постоянной.

В соответствии с другим примером осуществления первый слой структуры сердечника и второй слой структуры сердечника разнесены с использованием множества распорных элементов. Множество распорных элементов образуют каркасную структуру. Каркасная структура понимается как соединение распорных элементов в узловых точках, посредством которого могут передаваться усилия. Распорные элементы уже не должны быть расположены отдельно, а могут применяться как одно целое, например, в виде каркасной структуры и закрываться с использованием слоя структуры сердечника. Поэтому способ изготовления может быть упрощен и ускорен.

В соответствии с другим примером осуществления упрочняющий элемент образует первый угол с первым слоем структуры сердечника. Кроме того, упрочняющий элемент образует второй угол со вторым слоем структуры сердечника. Упрочняющий элемент может быть введен с заданным первым углом или заданным вторым углом. Следовательно, конкретные механические свойства структуры сердечника могут быть заданы целенаправленно с использованием заранее определенного и/или заданного первого угла и второго угла. Следовательно, структура сердечника может быть определена целенаправленно в соответствии с конкретными условиями нагрузки, посредством чего можно сэкономить дополнительный материал и дополнительный вес благодаря целенаправленному приспособлению условий нагрузки.

В соответствии с другим примером осуществления изобретения первый слой структуры сердечника и второй слой структуры сердечника уплотняются с использованием герметика. Герметик может выбираться из группы, включающей в себя лаки и полимеры. Например, отверстия, которые образуют упрочняющий элемент при введении в слои структуры сердечника, могут быть закрыты при помощи уплотнения первого и второго слоев сердечника. Следовательно, после введения упрочняющих элементов в структуру сердечника образующийся в результате элемент структуры сердечника может быть дополнительно обработан, например, посредством применения внутреннего давления или вакуума. Кроме того, упрочняющие элементы могут быть дополнительно закреплены от проскальзывания при помощи герметика.

В соответствии с другим примером осуществления изобретения в распорный элемент может быть встроено распылительное устройство. Следовательно, например, слои структуры сердечника могут быть уплотнены одновременно во время перемещения распорного элемента вдоль направления протяженности. Данный способ может быть ускорен при использовании встроенного распылительного устройства.

В соответствии с другим примером осуществления изобретения упрочняющий элемент вводится в полость таким образом, что упрочняющий элемент проходит через первый слой структуры сердечника и второй слой структуры сердечника. Упрочняющий элемент содержит первую выступающую часть с наружной стороны первого слоя структуры сердечника. Кроме того, упрочняющий элемент содержит вторую выступающую часть с наружной стороны второго слоя структуры сердечника. Первая выступающая часть и вторая выступающая часть загибаются. Упрочняющий элемент может быть закреплен от проскальзывания посредством загибания. Следовательно, дополнительные крепежные средства не требуются и может быть обеспечена высокая устойчивость структуры.

В соответствии с другим примером осуществления изобретения первая выступающая часть и вторая выступающая часть загибаются с применением температуры и давления. Поэтому упрочняющие элементы, которые выполнены из хрупкого или уже отвержденного материала, например из частично сшитого полуфабриката, могут также сгибаться без образования трещин в материале. Если к поверхности дополнительно прикладывается небольшое давление и температура, выступающая часть может быть загнута в слой структуры сердечника, так что может быть обеспечена особенно прочная связь упрочняющих элементов со слоями структуры сердечника.

В соответствии с другим примером осуществления изобретения защитный слой наносится, по меньшей мере, на один из первого слоя структуры сердечника и второго слоя структуры сердечника. Применительно к данному документу защитные слои понимаются как плоская система, которая дополняет структуру сердечника, образованную для создания композиционного материала с сердечником. В качестве защитного слоя может быть использован, например, дополнительный слой структуры сердечника или другие материалы, обладающие разными механическими свойствами. Если защитные слои уже полностью или частично нанесены на слой структуры сердечника, упрочняющие элементы, введенные в структуру сердечника, дополнительно упрочняют защитные слои в третьем измерении. Если защитные слои пройдены полностью, загибание упрочняющих элементов, например, может быть опущено.

В соответствии с другим примером осуществления настоящего изобретения первый слой структуры сердечника и второй слой структуры сердечника образованного композиционного материала с сердечником являются отвержденными. Если для защитного слоя использованы сухие полуфабрикаты, волокна встраиваются в матрицу полимера при заданном давлении при заданном температурном цикле и затем сшиваются. Если используемыми защитными слоями являются системы препрега в несшитом или частично сшитом состоянии или уже отвержденные защитные слои, которые связаны со структурой сердечника, образованной при помощи пленки адгезива, цикл инфильтрации, в котором полимер должен вводиться в ткань, опускается и может требоваться только давление и температура.

В соответствии с другим примером осуществления изобретения в полость вводятся функциональные элементы. Функциональные элементы могут обладать, например, звукоизоляционными и теплоизоляционными свойствами, специальными механическими свойствами, дренирующей способностью или проводящими свойствами. Например, в качестве функциональных элементов могут быть использованы электрические провода или также шерсть, обладающая теплоизоляционными свойствами. Следовательно, помимо механических свойств, которые могут быть целенаправленно заданы и улучшены, могут быть заданы другие требуемые свойства, так что может быть создана многофункциональная структура сердечника.

Варианты осуществления способа изготовления также применимы для структуры сердечника, для устройства, использования и самолета и наоборот.

Краткое описание чертежей

Ниже, в качестве примеров описаны более подробно варианты осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи для дополнительного пояснения и лучшего понимания настоящего изобретения.

На фиг.1 схематично показана структура связей сердечника в соответствии с одним примером осуществления настоящего изобретения;

на фиг.2 схематично показана структура сердечника, содержащая подвижный распорный элемент в соответствии с другим примером осуществления настоящего изобретения;

на фиг.3 схематично показана структура сердечника, которая размещается в инструменте в соответствии с еще одним примером осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание примеров осуществления изобретения

Одинаковые или подобные элементы на разных фигурах имеют одинаковые ссылочные позиции. Иллюстрации на фигурах являются схематичными и выполнены не в масштабе.

На фиг.1 показан пример выполнения структуры сердечника. Структура сердечника содержит первый слой 1 структуры сердечника и второй слой 2 структуры сердечника. Кроме того, изображены упрочняющие элементы 3, которые размещают первую структуру 1 сердечника и вторую структуру 2 сердечника на заданном расстоянии А. Первый слой 1 структуры сердечника и второй слой 2 структуры сердечника разнесены таким образом, чтобы могла образоваться полость 4. Упрочняющий элемент 3, первый слой 1 структуры сердечника и второй слой 2 структуры сердечника образуют самоподдерживающуюся структуру 10 сердечника.

Структура 10 сердечника образуется, например, таким образом, что прежде всего первый слой 1 структуры сердечника и второй слой 2 структуры сердечника закрепляются и размещаются на заданном расстоянии А. Между слоями 1, 2 структуры сердечника размещаются упрочняющие элементы 3. Упрочняющие элементы 3 протыкаются через первый слой 1 структуры сердечника, через полость 4 и через второй слой 2 структуры сердечника. Заданное расстояние А между первым слоем 1 структуры сердечника и вторым слоем 2 структуры сердечника может быть обеспечено при помощи распорных элементов 5. Таким образом, упрочняющие элементы 3 определяют заданные механические свойства структуры 10 сердечника.

Кроме того, могут быть также прикреплены упрочняющие элементы 3, содержащие первую выступающую часть 7 и вторую выступающую часть 8. Посредством загибания первой выступающей части 7′ и второй выступающей части 8′ упрочняющие элементы 3 могут быть закреплены от проскальзывания на первом слое 1 структуры сердечника и втором слое 2 структуры сердечника. Для загибания упрочняющих элементов 3 может быть использована, например, температура и давление.

На первый слой 1 структуры сердечника и второй слой 2 структуры сердечника может быть нанесен, например, защитный слой 9 или, например, частичный защитный слой. В другом варианте осуществления, например, упрочняющий элемент 3 может также проходить через защитный слой 9 и может быть закреплен совместно с защитным слоем 9 с использованием выступов 7, 8.

На фиг.2 изображен другой пример осуществления изобретения, в котором распорный элемент 5 расположен между первым слоем 1 структуры сердечника и вторым слоем 2 структуры сердечника. Распорный элемент 5 разносит слои 1, 2 структуры сердечника таким образом, чтобы не допустить нежелательную деформацию или изменение расстояния А между слоями 1, 2 структуры сердечника под действием собственного веса слоев 1, 2 структуры сердечника.

Распорные элементы 5 могут быть удалены из структуры 10 сердечника после введения упрочняющих элементов или могут оставаться постоянно в элементе или структуре 10 сердечника. Таким образом, например, могут создаваться сложные геометрические формы без необходимости удаления распорных элементов 5 после введения упрочняющих элементов 3.

На фиг.2 также показано направление В протяженности первого и второго слоев 1, 2 структуры сердечника, вдоль которого могут продвигаться вперед распорные элементы 5. Распорный элемент 5 образует фронт упрочнения, при этом передний участок фронта упрочнения образован в направлении В протяженности, а задний участок образован в направлении, противоположном направлению В протяженности. Посредством перемещения распорного элемента 5 возможное провисание или деформация слоев 1, 2 структуры сердечника, обусловленные их собственным весом, которые могут происходить в переднем участке, могут быть скомпенсированы в заднем участке, так что там может быть обеспечено заданное расстояние А. Упрочняющие элементы 3 могут быть введены в данный задний участок. При использовании данного варианта осуществления возможно постоянное усовершенствование способа изготовления, так что структура сердечника может быть образована очень быстро и эффективно по стоимости.

Кроме того, распорный элемент, как показано на фиг.2, может содержать распылительное устройство 6, при этом внутренняя часть первого слоя 1 структуры сердечника и второго слоя 2 структуры сердечника может быть уплотнена. Следовательно, посредством распыления герметика, такого как полимер или лак, отверстия в слоях 1, 2 структуры сердечника, образованные упрочняющими элементами 3, могут быть закрыты. Кроме того, слои 1, 2 структуры сердечника могут быть уплотнены таким образом, что они защищены от внешних воздействий, таких как кислоты или температуры.

Кроме того, может быть введено множество распорных элементов 5, причем распорные элементы 5 могут быть выполнены в виде стержней. Распорные элементы 5 могут быть выполнены в виде каркаса. Это означает, что распорные элементы 5 образуют узловые точки, в которых они соединяются друг с другом, в которых усилия могут передаваться между распорными элементами. Следовательно, в соответствии с одним вариантом осуществления каркас, выполненный из распорных элементов 5, может, прежде всего, размещать первый слой 1 структуры сердечника и второй слой 2 структуры сердечника на заданном расстоянии А. Затем могут вводиться упрочняющие элементы 3, чтобы таким образом, например, изменять механические свойства структуры сердечника.

На фиг.3 показан другой пример осуществления изобретения, в котором структура 10 сердечника удерживается с использованием первого зажимного устройства 12 и второго зажимного устройства 13. Упрочняющий элемент 3 может быть введен, например, с заданным первым углом α и заданным вторым углом β в первый слой 1 структуры сердечника и второй слой 2 структуры сердечника. Полость 4 между первым слоем 1 структуры сердечника и вторым слоем 2 структуры сердечника может быть заполнена функциональными элементами 11. Данные функциональные элементы могут выбираться, например, из группы, включающей в себя электрические провода, трубки, изолирующие материалы или другие функциональные материалы. Таким образом, может быть введена, например, звукоизоляция или теплоизоляция. Кроме того, если в полости 4 прокладываются трубки или провода, структура сердечника не должна повреждаться, например, посредством фрезерования канавок или других выемок и прокладка может осуществляться в уже имеющейся полости 4. Таким образом, целостность структуры не может быть нарушена и может быть обеспечена высокая жесткость структуры 10 сердечника.

Первый слой 1 структуры сердечника и второй слой 2 структуры сердечника могут удерживаться при помощи зажимных устройств 12, 13. Например, подвижный распорный элемент 5 может перемещаться вдоль направления В протяженности, обеспечивая таким образом непрерывный процесс изготовления структуры 10 сердечника.

Кроме того, защитный слой 9 может быть нанесен на первый слой 1 структуры сердечника и второй слой 2 структуры сердечника.

Таким образом, готовая структура 10 сердечника содержит три участка. Как можно видеть на фиг.1, например, верхний и нижний или первый и второй слои 1, 2 структуры сердечника выполнены, например, из тонкого пеноматериала и/или слоя волоконного композиционного материала. Между ними образована полость 4 с расстоянием А. Штыри или упрочняющие элементы 3 проходят через слои 1, 2 структуры сердечника, которые содержат, например, пеноматериал и/или волоконный композиционный материал, и перекрывают полость 4. Упрочняющие элементы 3 постоянно связаны в слое 1, 2 структуры сердечника. Создание первого и второго слоев 1, 2 структуры сердечника может предусматривать, например, множество слоев пеноматериала и/или волоконного композиционного материала.

Если в качестве слоев 1, 2 структуры сердечника используется пеноматериал, его толщина может определяться с учетом специфики элемента и сердечник имеет, например, плоскую контактную поверхность. Упрочняющие элементы 3 или штыри предполагают все механические свойства. Кроме того, возможны любые геометрические формы элементов. Так, например, пеноматериал и/или первый или второй слой 1, 2 структуры сердечника могут быть выполнены в любой геометрической форме, которая может быть реализована, и слой 2 структуры сердечника может накладываться с использованием распорных элементов 5. Таким образом, в результате может быть получена требуемая геометрическая форма, которая является фиксированной и механически прочной за счет введения упрочняющих элементов 3.

Первый слой структуры сердечника и второй слой структуры сердечника могут иметь толщину, например, меньше чем 0,5 мм, 1 мм, 1,5 мм или 2 мм и более.

Кроме того, необходимо отметить, что "содержащий" и "включающий" не исключает других элементов и этапов, а элементы в единственном числе не исключают множества элементов. Кроме того, необходимо отметить, что признаки и этапы, которые были описаны со ссылкой на один из упомянутых примеров осуществления изобретения, могут быть также использованы в сочетании с другими признаками или этапами других примеров осуществления изобретения, описанных выше. Ссылочные позиции в формуле изобретения не должны рассматриваться в качестве ограничения.

Перечень ссылочных позиций

1 - первый слой структуры сердечника

2 - второй слой структуры сердечника

3 - упрочняющий элемент

4 - полость

5 - распорный элемент

6 - распылительное устройство

7 - первая выступающая часть

8 - вторая выступающая часть

9 - защитный слой

10 - структура сердечника

11 - функциональный элемент

12 - первое зажимное устройство

13 - второе зажимное устройство

а - расстояние

b - направление протяженности

α - первый угол

β - второй угол

1. Способ изготовления структуры сердечника, включающий этапы, на которых
закрепляют первый слой (1) структуры сердечника;
закрепляют второй слой (2) структуры сердечника;
располагают первый слой (1) структуры сердечника и второй слой (2) структуры сердечника на заданном расстоянии (а) посредством подвижного распорного элемента (5);
вводят упрочняющий элемент (3) в полость (4) между первым слоем (2) структуры сердечника и вторым слоем (2) структуры сердечника;
при этом упрочняющий элемент (3), первый слой (1) структуры сердечника и второй слой (2) структуры сердечника образуют самоподдерживающуюся структуру (10) сердечника.

2. Способ изготовления по п.1, при котором дополнительно осуществляют локальный нагрев первого участка нагрева первого слоя (1) структуры сердечника;
осуществляют локальный нагрев второго участка нагрева второго слоя (2) структуры сердечника;
упрочняющий элемент (3) вводят в первый участок нагрева и второй участок нагрева.

3. Способ изготовления по п.1 или 2, при котором дополнительно разносят первый слой (1) структуры сердечника и второй слой (2) структуры сердечника с использованием распорного элемента (5).

4. Способ изготовления по п.3, при котором дополнительно первый слой (1) структуры сердечника и второй слой (2) структуры сердечника имеют направление (b) протяженности;
распорный элемент (5) перемещают в направлении (b) протяженности;
упрочняющий элемент (3) вводят за распорным элементом (5).

5. Способ изготовления по п.2, при котором дополнительно первый слой (1) структуры сердечника и второй слой (2) структуры сердечника разносят с использованием множества распорных элементов (5);
при этом множество распорных элементов (5) образуют каркасную структуру.

6. Способ изготовления по п.1, при котором упрочняющий элемент (3) образует первый угол (α) с первым слоем (1) структуры сердечника;
упрочняющий элемент (3) образует второй угол (β) со вторым слоем (2) структуры сердечника; и
упрочняющий элемент (3) вводят с заданным первым углом (α) или заданным вторым углом (β).

7. Способ изготовления по п.1, при котором первый слой (1) структуры сердечника и второй слой (2) структуры сердечника уплотняют с использованием герметика.

8. Способ изготовления по п.7, при котором герметик выбирают из группы, включающей в себя лаки и полимеры.

9. Способ изготовления по п.7 или 8, при котором герметик распыляют с использованием распылительного устройства (6).

10. Способ изготовления по п.9, при котором распылительное устройство (6) встроено в распорный элемент (5).

11. Способ изготовления по п.1, при котором упрочняющий элемент (3) вводят в полость (4) таким образом, что упрочняющий элемент (3) проходит через первый слой (1) структуры сердечника и второй слой (2) структуры сердечника;
упрочняющий элемент (3) содержит первую выступающую часть (7) с наружной стороны первого слоя (1) структуры сердечника;
упрочняющий элемент (3) содержит вторую выступающую часть (8) с наружной стороны второго слоя (2) структуры сердечника; и
осуществляют загибание первой выступающей части (7) и второй выступающей части (8).

12. Способ изготовления по п.11, в котором загибание первой выступающей части (7) и второй выступающей части (8) осуществляют с использованием температуры и давления.

13. Способ изготовления по п.1, при котором прикрепляют защитный слой (9), по меньшей мере, к одному из первого слоя (1) структуры сердечника и второго слоя (2) структуры сердечника.

14. Способ изготовления по п.1, при котором осуществляют отверждение первого слоя (1) структуры сердечника и второго слоя (2) структуры сердечника.

15. Способ изготовления по п.1, при котором вводят функциональные элементы (11) в полость (4).

16. Структура сердечника, содержащая
первый слой (1) структуры сердечника;
второй слой (2) структуры сердечника;
упрочняющий элемент (3);
при этом упрочняющий элемент (3) выполнен с возможностью расположения первого слоя (1) структуры сердечника и второго слоя (2) структуры сердечника на заданном расстоянии (а) друг от друга;
первый слой (1) структуры сердечника и второй слой (2) структуры сердечника выполнены с возможностью разнесения для образования полости (4);
упрочняющий элемент (3), первый слой (1) структуры сердечника и второй слой (2) структуры сердечника выполнены с возможностью образования самоподдерживающейся структуры (10) сердечника.

17. Структура сердечника по п.16, при этом структура (10) сердечника изготовлена с использованием способа по одному из пп.1-15.

18. Устройство для изготовления структуры сердечника, содержащее
первое зажимное устройство (12) для закрепления первого слоя (1) структуры сердечника;
второе зажимное устройство (13) для закрепления второго слоя (2) структуры сердечника;
распорный элемент (5);
устройство для введения;
при этом первое зажимное устройство (12), второе зажимное устройство (13) и распорный элемент (5) выполнены с возможностью зажима и удерживания первого слоя (1) структуры сердечника и второго слоя (2) структуры сердечника на заданном расстоянии (а);
при этом устройство для введения выполнено с возможностью введения упрочняющего элемента (3) в полость (4) между первым слоем (1) структуры сердечника и вторым слоем (2) структуры сердечника.

19. Применение структуры (10) сердечника по п.16 или 17 в самолете.

20. Самолет, содержащий структуру (10) сердечника по п.16 или 17.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу армирования материала основы для композитных конструкций. .

Изобретение относится к области композитных материалов. .

Изобретение относится к способу изготовления одно- или многослойных волокнистых заготовок согласно TFP-технологии ("Tailored Fibre Placement" - "Специальное размещение волокон") с использованием волокнистых прядей, которые упорядочены с ориентацией по направлению действия нагрузки, при этом волокнистые заготовки имеют, по существу, любую требуемую толщину материала без создающих помехи несущих слоев, а также, по существу, любую требуемую геометрию поверхности.

Изобретение относится к способу изготовление тяги из композитного материала. .

Изобретение относится к технологии получения пористых трехмерных волокнистых конструкций, изготовленных из термостойких или жаростойких волокон, и может быть использовано при изготовлении деталей из термоконструкционного композитного материала.

Изобретение относится к строительным конструкциям из композиционных материалов и может быть использовано для создания панелей, применяемых в качестве архитектурно-строительных элементов при строительстве зданий и сооружений.

Изобретение относится к способу изготовления контрольного образца лопатки из композитного материала для эталонирования процесса рентгеновского контроля схожих лопаток

Изобретение относится к способу изготовления тяги из композитного материала из волокнистой заготовки

Изобретение относится к области изготовления конструкций, содержащих стыковочные соединения панелей из полимерного композиционного материала (ПКМ), и касается стыковки габаритных деталей самолета из ПКМ (кессонов крыла, стабилизаторов). Стыковочное соединение панелей из ПКМ содержит две соединяемые панели, каждая из которых включает обшивку и элементы жесткости. Панели частично перекрывает композитная стыковая накладка, одна из сторон которой соединена с первой панелью, а другая сторона - со второй панелью. Композитная стыковая накладка частично перекрывает концы элементов жесткости панелей. Стыковочное соединение дополнительно содержит жестко пристыкованные к композитной стыковой накладке и двум панелям три металлические пластины. Площадь большей металлической пластины соответствует площади композитной стыковой накладки и равна сумме двух меньших металлических пластин. На одной из поверхностей металлических пластин расположены жестко закрепленные металлические иглы, внедренные в панели. В металлических пластинах установлены металлические втулки. Металлические пластины гладкими поверхностями прижаты друг к другу, состыкованы и стянуты с помощью болтов, проходящих через отверстия, выполненные в соединяемых панелях, и втулки, установленные в металлических пластинах. Достигается эффективная передача усилий через сопрягаемые элементы, высокая несущая способность, низкая масса, повышение прочности на смятие и сдвиг, простота изготовления, многократная сборка и разборка. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Настоящее изобретение относится в целом к тканым преформам и, в частности, к тканым преформам для армированных композиционных материалов. Способ изготовления тканой преформы включает этапы, на которых (а) формируют смежные слои, каждый из которых содержит волокна основы, проходящие параллельно друг другу и образующие, по существу, вертикальные столбцы. На этапе (b) вплетают уточные волокна в слои волокон основы с формированием основания и двух ножек, проходящих от основания, причем основание и каждая из ножек выполнены по меньшей мере из двух слоев волокон основы, основание имеет первый край и второй край, а каждая из ножек имеет внутренний край и внешний край. Каждое уточное волокно вплетают таким образом, что оно проходит от первого края основания в направлении центральной части основания наружу его слоев, затем внутрь слоев одной из ножек, обратно в центральную часть основания, далее внутрь слоев другой ножки, наружу слоев ножек и обратно внутрь слоев или в центральную часть основания в направлении второго края основания. При этом уточные волокна проходят внутрь каждой из ножек от ее внутреннего края к ее внешнему краю и обратно к ее внутреннему краю и обеспечивают взаимную фиксацию слоев основания и слоев каждой ножки, а также взаимную фиксацию волокон основы внутри каждого слоя. Предложенное изобретение обеспечивает создание трехмерной преформы лучшего качества, не содержащей петель и волн в структуре, а также изготавливаемой за меньший период времени. 4 н. и 19 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к способу изготовления направляющей лопатки, к направляющей лопатке из композиционного материала и к турбомашине, включающей в себя по меньшей мере одну направляющую лопатку. Способ включает в себя изготовление волоконной преформы посредством трехмерного переплетения одной детали. Преформа содержит первую часть, продолжающуюся вдоль продольной оси и образующую преформу для аэродинамического профиля лопатки, и расположенную на продольном конце первой части вторую часть, образующую преформу для платформы лопатки. Вторая часть выполнена в виде первого слоя и второго слоя, обращенного к первому слою и отделенного от первого слоя посредством разделения без разрезания при изготовлении преформы. Способ включает сгибание первого и второго слоев таким образом, что каждый из них расположен в плоскости, перпендикулярной продольной оси, по существу симметрично друг другу относительно первой части, и таким образом, что первый участок первого слоя перекрывает второй участок второго слоя перед передней кромкой первой части. Способ включает согласование преформы с формой и уплотнение преформы полимерной матрицей. Изобретение обеспечивает упрощение способа изготовления лопатки, а также повышение ее механической прочности. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к способу изготовления лопатки турбомашины из композиционного материала, к лопатке турбомашины из композиционного материала и к турбомашине, оснащенной лопаткой. Согласно способу изготавливают волокнистую заготовку в виде единой детали посредством трехмерного тканья. Придают волокнистой заготовке формы для получения волокнистой преформы в виде единой детали, содержащей первую часть, образующую преформу пера и хвостовика лопатки, и, по меньшей мере, одну вторую часть, образующую преформу площадки или полки лопатки. Уплотняют преформу матрицей для получения лопатки из композиционного материала, содержащего образованный преформой волокнистый каркас и уплотненного матрицей, причем лопатка образует одну деталь с выполненными заодно с ней площадкой и/или полкой. Волокнистую заготовку в виде единой детали ткут так, что она содержит первую часть, которая составляет, после придания формы, первую часть волокнистой преформы, и вторую часть, которая составляет, после придания формы, вторую часть волокнистой преформы. Изобретение обеспечивает повышение механических свойств в лопатке, имеющей сложную форму. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 20 ил., 1 табл.

Изобретение относится к конструктивному компоненту для воздушного или космического ЛА, включающему сердцевину компонента, проходящую через область компонента, первый и второй покрывающие слои, которые выполнены на двух противоположных граничных поверхностях сердцевины компонента и проходят через область компонента, некоторое количество сжатых элементов, которые распределены по области компонента и соединяют первый и второй покрывающие слои друг с другом через сердцевину компонента, и усиливающую ленту, которая проходит между покрывающими слоями вдоль линии усиления, которая проходит в сущности параллельно области компонента. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к способу изготовления турбомашинной лопатки из композиционного материала. Согласно способу применяют пространственное плетение для изготовления гибкой, состоящей из единой части волокнистой заготовки, включающей в себя участки преформы аэродинамической поверхности и основания лопатки. Раздельно формируют элемент полки лопатки, включающий в себя упрочненное волокнистое усиление по меньшей мере с одним отверстием с формой профиля аэродинамической поверхности лопатки, образованным в элементе полки. Зацепляют элемент полки с помощью его отверстия на гибкой волокнистой заготовке, при этом лопатку подвергают деформированию для того, чтобы скомпоновать ее с волокнистой заготовкой. Формуют волокнистую заготовку с элементом полки, смонтированным на ней, для того чтобы получить преформу с формой, которая является близкой к форме лопатки, которую необходимо изготовить. Укрепляют формы преформы в формовочной машине. Вводят матрицу в преформу для получения лопатки из композиционного материала, имеющую встроенную полку. Изобретение обеспечивает изготовление лопатки турбомашины сложной формы с повышенными физико-механическими свойствами. 12 з.п. ф-лы, 28 ил.
Наверх