BR112020001491A2

BR112020001491A2 - ferramenta de bolsa elastomérica desmontável e aquecida e estruturas compostas de reparo

Info

Publication number: BR112020001491A2
Application number: BR112020001491-5A
Authority: BR
Inventors: Isaac Miranda; Robert Harshberger; Mathias Hecht
Original assignee: Rubbercraft Corporation Of California, Ltd.
Priority date: 2017-07-27
Filing date: 2018-07-26
Publication date: 2020-07-21
Also published as: US20190030842A1; GB2579470A; GB202001109D0; JP2020528842A; AU2018307802A1; CA3070800A1; WO2019023512A1; EP3658361A1

Abstract

É descrita uma ferramenta de bolsa elastomérica aquecida e desmontável (100) para reparar danos às estruturas compostas. A ferramenta de bolsa elastomérica pode ser utilizada para reparar as estruturas compostas em áreas de difícil acesso, tal como sob longarinas (402) utilizadas para reforçar estruturas grandes. A ferramenta de bolsa elastomérica pode ser inserida na cavidade danificada, tal como uma longarina, para suportar dobras não curadas (502) durante o reparo em qualquer superfície da cavidade. Os elementos de aquecimento integrados (102) dentro da ferramenta de bolsa elastomérica fornecem calor para curar as dobras. A ferramenta de bolsa elastomérica caracteriza uma seção transversal desmontada que facilita a instalação e extração.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "FERRA- MENTA DE BOLSA ELASTOMÉRICA DESMONTÁVEL E AQUECI- DA E ESTRUTURAS COMPOSTAS DE REPARO". Referência Cruzada a Pedido Relacionado

[0001] O presente pedido reivindica a prioridade do pedido provi- sório U.S. No. 62/537.886, depositado em 27 de julho de 2017, a tota- lidade do conteúdo do qual é incorporada aqui por referência como se totalmente apresentado aqui. Campo Técnico

[0002] A presente descrição refere-se geralmente ao campo de estruturas compostas e, mais particularmente, a sistemas, aparelho e métodos para formar e reparar estruturas compostas. Antecedentes

[0003] Estruturas compostas de fuselagem e nacela podem ser submetidas a danos causados por impacto de várias formas: pássaros, veículos de serviço em aeroportos, equipamento, manutenção, golpes de relâmpago, etc. Um reparo efetivo e eficiente é imperativo a fim de se restaurar a integridade estrutural da estrutura composta enquanto se minimiza o tempo de indisponibilidade da aeronave. Abordagens convencionais a reparos de estrutura composta incluem dois tipos pri- mários de métodos de reparo: reparos aparafusados e reparos aderi- dos. Enquanto os reparos aparafusados podem ser realizados de for- ma rápida, os reparos aparafusados exigem a adição de furos para os parafusos, o que danifica e enfraquece a estrutura composta. Os repa- ros aparafusados também não são esteticamente ideais, visto que ge- ralmente resultam em um remendo visível. Um reparo aderido pode ser preferível por sua integração esteticamente agradável e quase contínua com a estrutura composta. No entanto, as abordagens con- vencionais aos reparos aderidos são frequentemente mais complexas e difíceis do que a realização dos reparos aparafusados. Como tal, a despeito das desvantagens discutidas acima, os reparos aparafusados são frequentemente o método de reparo padrão devido à sua simplici- dade relativa e curto prazo de devolução.

Sumário da Invenção

[0004] A presente descrição pode ser consubstanciada em uma ferramenta de bolsa elastomérica que compreende uma parede exter- na elastomérica, uma cavidade interna pelo menos parcialmente defi- nida pela parede externa elastomérica, e um sistema de aquecimento embutido, embutido na parede externa elastomérica.

[0005] Em uma modalidade, o sistema de aquecimento embutido compreende um fio de resistência embutido dentro da parede externa elastomérica.

[0006] Em uma modalidade, o sistema de aquecimento embutido distribui calor por toda parede externa elastomérica e mantém a flexibi- lidade da parede externa elastomérica.

[0007] Em uma modalidade, o sistema de aquecimento embutido compreende ainda vidro tramado que cerca o fio de resistência.

[0008] Em uma modalidade, a ferramenta de bolsa elastomérica compreende ainda uma ou mais vedações de borda elevada posicio- nadas ao longo de e se projetando a partir da parede externa elasto- mérica.

[0009] Em uma modalidade, as uma ou mais vedações de borda elevada compreendem o material elastomérico de mesmo ou menor durômetro do que a parede externa elastomérica.

[0010] Em uma modalidade, a parede externa elastomérica com- preende pelo menos um dentre: fluoroelastômero, silicone, borracha de butila, ou borracha de monômero de etileno propileno dieno (EPDM).

[0011] Em uma modalidade, a parede externa elastomérica com- preende uma camada mais externa, e a camada mais externa com-

preende um polímero inerte para reduzir a fricção durante a inserção ou extração da ferramenta de bolsa elastomérica a partir de uma estru- tura composta.

[0012] Em uma modalidade, a parede externa elastomérica está em um estado desmontado em condições atmosféricas normais, e a parede externa elastomérica pode ser expandida em um estado ex- pandido pela aplicação da pressão positiva à cavidade interna.

[0013] Em uma modalidade, a ferramenta de bolsa elastomérica compreende ainda um encaixe de extremidade configurado para per- mitir que o gás ou fluido seja inserido e extraído da cavidade interna.

[0014] A presente descrição também pode ser consubstanciada em um método no qual uma ferramenta de bolsa elastomérica é posi- cionada em um estado desmontado perto de uma área de reparo de uma estrutura composta. A ferramenta de bolsa elastomérica compre- ende um sistema de aquecimento embutido. A ferramenta de bolsa elastomérica é expandida para um estado expandido. No estado ex- pandido, a ferramenta de bolsa elastomérica fornece suporte para uma ou mais dobras localizadas na área de reparo da estrutura composta. O calor é aplicado a uma ou mais dobras utilizando o sistema de aquecimento embutido.

[0015] Em uma modalidade, a ferramenta de bolsa elastomérica é desmontada para o estado desmontado, e a ferramenta de bolsa elas- tomérica é extraída da estrutura composta no estado desmontado.

[0016] Em uma modalidade, a ferramenta de bolsa elastomérica compreende uma ou mais vedações de borda elevada posicionadas ao longo de e se projetando a partir de uma superfície externa da fer- ramenta de bolsa elastomérica.

[0017] Em uma modalidade, expandir a ferramenta de bolsa elas- tomérica para o estado expandido faz com que uma ou mais vedações de borda elevada criem uma vedação impermeável ao ar em torno da área de reparo.

[0018] A presente descrição também pode ser consubstanciada em um sistema de reparo de estrutura composta compreendendo uma estrutura composta que compreende uma área de reparo a ser repa- rada; uma ou mais dobras posicionadas na área de reparo; uma fer- ramenta de bolsa elastomérica posicionada perto de uma ou mais do- bras, a ferramenta de bolsa elastomérica compreendendo uma parede externa elastomérica, uma cavidade interna definida pelo menos par- cialmente pela parede externa elastomérica, e um sistema de aqueci- mento embutido, embutido dentro da parede externa elastomérica; um regulador de pressão em comunicação com a cavidade interna para alternar a ferramenta de bolsa elastomérica entre um estado desmon- tado e um estado expandido; e um controlador de temperatura conec- tado ao sistema de aquecimento embutido para controlar uma tempe- ratura do sistema de aquecimento embutido.

[0019] Em uma modalidade, no estado expandido, a ferramenta de bolsa elastomérica fornece suporte para uma ou mais dobras.

[0020] Em uma modalidade, no estado expandido, a ferramenta de bolsa elastomérica é configurada para aplicar calor a uma superfície interna de uma ou mais dobras utilizando o sistema de aquecimento embutido.

[0021] Em uma modalidade, a ferramenta de bolsa elastomérica compreende ainda uma ou mais vedações de borda elevada posicio- nadas ao longo de e se projetando a partir da parede externa elasto- mérica.

[0022] Em uma modalidade, as uma ou mais vedações de borda elevada compreendem o material elastomérico de mesmo ou outro du- rômetro que a parede externa elastomérica.

[0023] Apesar de várias combinações das limitações terem sido descritas com relação a cada um dos sistemas e métodos descritos acima, deve-se apreciar que os mesmos não constituem cada limita- ção descrita aqui, nem constituem cada possível combinação de limi- tações. Como tal, deve-se apreciar que limitações adicionais e combi- nações diferentes de limitações, apresentadas dentro dessa descrição, permanecem dentro do escopo da invenção descrita.

[0024] Essas e outras características e vantagens da invenção de- vem se tornar mais prontamente aparentes a partir da descrição deta- lhada das modalidades preferidas apresentadas abaixo e levadas em consideração com os desenhos em anexo, que ilustram, por meio de exemplo, os princípios da invenção.

Breve Descrição dos Desenhos

[0025] A figura 1 fornece uma vista em perspectiva aproximada de uma seção de uma ferramenta de bolsa elastomérica, de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[0026] A figura 2 fornece uma vista transversal de uma ferramenta de bolsa elastomérica, de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[0027] A figura 3 fornece uma vista transversal de uma ferramenta de bolsa elastomérica, de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[0028] A figura 4 fornece uma vista em perspectiva de um sistema de reparo de estrutura composta, de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[0029] A figura 5 fornece uma vista em perspectiva de um sistema de reparos de estrutura composta, de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[0030] A figura 6 fornece um fluxograma de um método ilustrativo associado com o reparo de estrutura composta, de acordo com uma modalidade da presente descrição.

[0031] Os desenhos são fornecidos para fins de ilustração apenas e representam meramente implementações típicas ou ilustrativas. Os versados na técnica reconhecerão prontamente, a partir da discussão a seguir, que as modalidades alternativas das estruturas e métodos ilustrados na figura, podem ser empregados sem se distanciar dos princípios da tecnologia descritos aqui. Esses desenhos são forneci- dos para facilitar a compreensão do leitor e não devem ser considera- dos limitadores da abrangência, escopo ou aplicabilidade da descri- ção. Por motivos de clareza e facilidade de ilustração, esses desenhos não estão necessariamente em escala. Descrição Detalhada das Várias Modalidades

[0032] Estruturas de fuselagem e nacela compostas podem ser submetidas a danos decorrentes de impacto de várias formas: pássa- ros, veículos de serviço em aeroportos, equipamento, manutenção, golpes de relâmpago, etc. Um reparo efetivo e eficiente é imperativo a fim de se restaurar a integridade estrutural da estrutura composta en- quanto se minimiza o tempo de indisponibilidade da aeronave. Abor- dagens convencionais para reparos de estrutura composta incluem dois tipos primários de métodos de reparo: reparos aparafusados e reparos aderidos.

[0033] Em geral, um reparo aparafusado pode fornecer um prazo de devolução curto e minimizar, substancialmente, o tempo de indis- ponibilidade da aeronave. Tipicamente, nos reparos aparafusados, uma área danificada de uma estrutura composta é avaliada para se determinar a extensão do reparo necessário. Um painel de remendo pode ser fabricado para ser aparafusado sobre a área danificada. Tipi- camente, os painéis de remendo são construídos a partir de folhas de titânio ou alumínio. A área de reparo é preparada antes de o painel de remendo ser instalado. Rachaduras são tipicamente perfuradas para evitar a propagação adicional da rachadura, e os padrões de parafuso de painel são pré-perfurados.

[0034] Uma vantagem de um reparo aparafusado, em comparação com reparos unidos convencionais, é que a aeronave pode ser repa- rada com facilidade no campo. Uma desvantagem de um reparo apa- rafusado é que a área danificada em uma estrutura composta é au- mentada e a estrutura composta é ainda enfraquecida pela perfuração fora da área danificada. Ainda, os furos de parafuso adicionais enfra- quecem a estrutura composta pela introdução de concentrações de tensão pontual. Outra desvantagem dos reparos aparafusados inclui o fato de os parafusos e o painel de remendo afetarem as propriedades aerodinâmicas da estrutura composta. Isso pode ser particularmente importante, por exemplo, se a estrutura composta criar uma parte de uma aeronave ou outro veículo. Em suma, os reparos aparafusados são convenientes visto que podem ser realizados rapidamente, mas são significativamente desvantajosos em termos de integridade estru- tural e desempenho aerodinâmico.

[0035] Um reparo aderido é tipicamente a abordagem mais efetiva para se reparar uma estrutura composta. Os reparos aderidos evitam danos adicionais à estrutura composta e fornecem um acabamento de superfície superior. Em vez de utilizar um painel de remendo feito de titânio ou alumínio, um reparo aderido pode utilizar um material com- posto que é similar ou idêntico ao material na estrutura composta. Isso garante um melhor coeficiente de combinação de expansão térmica e propriedade mecânica para a área de reparo para se alcançar um de- sempenho de longo termo ideal. Outra vantagem do reparo unido é que a zona de reparo é mantida no mínimo, visto que não há necessi- dade de fixadores. Com reparos aderidos, as propriedades aerodinâ- micas da estrutura composta não são geralmente comprometidas ma- terialmente, visto que a área de reparo permanece relativamente nive- lada com a superfície original. Ainda, o acabamento de um reparo ade- rido é mais esteticamente agradável quando comparado com os repa-

ros aparafusados.

[0036] Em reparos aderidos, as bordas de uma área de reparo (por exemplo, uma área danificada) de uma estrutura composta podem ser lixadas em um ângulo predeterminado para aumentar a área de aderência e permitir uma melhor transferência de carga. Então, novas dobras não curadas podem ser colocadas sobre a área de reparo e curadas utilizando-se procedimentos de fabricação composta. Aborda- gens convencionais a reparos aderidos podem utilizar cobertores de aquecimento planos e um sistema de saco de vácuo. Um problema comum com a utilização de cobertores de aquecimento planos é que as bordas dos cobertores de aquecimento planos frequentemente não alcançam a temperatura adequada e o cobertor não se conforma, por exemplo, a longarinas utilizadas para reforçar as estruturas compostas grandes (tal como estruturas de aeronaves) perto dos acessórios de superfície, tal como raios, ou dentro das longarinas. Porosidade e con- solidação insuficientes podem ocorrer nos raios. Outro problema que surge com frequência com as abordagens convencionais de reparos aderidos é que o saco de vácuo interno do sistema de saco de vácuo pode rasgar durante a extração e Resíduos de Objetos Estranhos (FOD) podem ser aprisionados dentro do reparo. Esse FOD deve, en- tão, ser removido, o que adiciona tempo e custo de reparo.

[0037] Ainda outra desvantagem das abordagens convencionais dos reparos aderidos é a complexidade do processo, que frequente- mente exige pessoal especialmente treinado e equipamento especial. Ainda, preparar a área de reparo para reparo pode ser uma tarefa me- ticulosa e demorada. Como resultado disso, reparos aderidos podem levar um tempo significativamente maior e podem ser mais difíceis do que os reparos aparafusados. Ainda, a estrutura composta circundante em torno de uma área de reparo pode apresentar um limite com rela- ção ao tempo em que pode permanecer aquecida sem impactar suas propriedades mecânicas.

[0038] As tecnologias atualmente descritas aperfeiçoam, simplifi- cam, e auxiliam no processo de reparo aderido. Várias modalidades das tecnologias descritas podem reduzir a complexidade dos reparos aderidos pela geração de uma distribuição de temperatura e pressão mais uniforme em torno de uma área de reparo de estrutura composta, e pode reduzir a porosidade. Ainda, várias modalidades da presente descrição permitem uma instalação e extração mais fáceis da ferra- menta de bolsa elastomérica utilizada no reparo aderido, e podem eli- minar o componente de bolsa interna problemático a partir de um sis- tema de bolsa de vácuo de reparo aderido. Várias modalidades da presente descrição também podem permitir um reparo das estruturas compostas em torno das cavidades aprisionadas. Pela remoção des- ses problemas que surgem comumente em abordagens convencionais de reparo aderido das estruturas compostas, a qualidade do reparo aderido pode ser aperfeiçoada e o processo pode ser tornado mais eficiente e efetivo. Vários aspectos das tecnologias descritas são des- critos em maiores detalhes aqui.

[0039] A figura 1 ilustra uma seção de uma ferramenta de bolsa elastomérica 100, de acordo com uma modalidade da presente descri- ção. Na figura 1, a seção da ferramenta de bolsa elastomérica 100 é apresentada com um recorte parcial para ilustrar os elementos de aquecimento embutidos 102. Os elementos de aquecimento embutidos 102 podem ser implementados, por exemplo, utilizando o fio de resis- tência, que pode ser conectado externamente a um controlador de temperatura e/ou uma fonte de energia através de um ou mais fios

110. Como será descrito em maiores detalhes abaixo, uma vedação de borda 120 pode ser incluída para vedar uma área composta (por exemplo, uma área de reparo) contra o exterior para aplicação de um vácuo externo. A figura 2 ilustra uma vista transversal da ferramenta de bolsa elastomérica 100, de acordo com uma modalidade da presen- te descrição. Em uma modalidade, a ferramenta de bolsa elastomérica 100 pode compreender uma parede externa 104 formada de um mate- rial flexível elastomérico, e uma cavidade interna 106 definida, pelo menos parcialmente, pela parede externa 104. Sob condições atmos- féricas normais, o estado natural da ferramenta de bolsa elastomérica 100 pode ser um estado flexível desmontado. A figura 2 ilustra a fer- ramenta de bolsa elastomérica 100 em seu estado desmontado natu- ral. Quando a pressão positiva é aplicada à superfície interna da pare- de externa 104 da ferramenta de bolsa elastomérica 100, a ferramenta de bolsa elastomérica 100 pode expandir para um estado ativo ou es- tado expandido, no qual a ferramenta de bolsa elastomérica 100 as- sume um formato predeterminado relativamente mais rígido. A figura 3 ilustra uma vista transversal da ferramenta de bolsa elastomérica 100, de acordo com uma modalidade da presente descrição. A figura 3 apresenta a ferramenta de bolsa elastomérica 100 em seu estado na- tural, desmontado 302 e em seu estado ativo expandido 304.

[0040] Em uma modalidade, a ferramenta de bolsa elastomérica 100 é aberta em pelo menos uma extremidade para permitir uma ou mais conexões de gás ou fluido. Uma ferramenta de bolsa elastoméri- ca desmontada 100 pode ser desdobrada para seu estado ativo (ou expandido) pela aplicação de pressão positiva ao interior da ferramen- ta de bolsa elastomérica 100 através de um acessório de extremidade 108, como ilustrado de forma mais clara na figura 1. Por exemplo, o acessório de extremidade 108 pode ser conectado a um regulador de pressão que aplica pressão interna à ferramenta de bolsa elastomérica 100 pelo bombeamento de gás ou fluido para dentro da cavidade in- terna 106 da ferramenta de bolsa elastomérica 100. Em seu estado natural, desmontado, a forma ligeiramente desmontada, de alguma forma flexível, da ferramenta de bolsa elastomérica 100 permite forças de fricção reduzidas durante a instalação e extração da ferramenta de bolsa elastomérica 100. Se necessário, o vácuo pode ser aplicado à cavidade interna 106 para desmontar ainda a seção transversal da fer- ramenta de bolsa elastomérica 100 durante a instalação e extração. Apesar de a ferramenta de bolsa elastomérica 100, em seu estado na- tural, ser desmontada e pelo menos, de alguma forma, flexível, a fer- ramenta de bolsa elastomérica 100 pode, mesmo em seu estado natu- ral, ter rigidez estrutural suficiente ao longo do comprimento da ferra- menta de bolsa elastomérica 100 para permitir que a ferramenta de bolsa elastomérica 100 seja facilmente inserida em estruturas compos- tas longas e estreitas, tal como longarinas.

[0041] Um problema comum com as bolsas ventiladas convencio- nais é que as dobras não curadas, localizadas sobre uma área de re- paro de uma estrutura composta, podem permanecer instáveis. Em alguns casos, a pressão de vácuo aplicada por um sistema de bolsa de vácuo convencional não é suficiente para suportar as dobras não curadas. Com as tecnologias atualmente descritas, a ferramenta de bolsa elastomérica 100 pode ser desmontada, para ter uma área transversal menor durante a inserção em uma área de reparo e extra- ção a partir de uma área de reparo, e, uma vez que a ferramenta de bolsa elastomérica 100 é inserida em uma estrutura composta, a mesma pode ser expandida para seu estado ativo. Pelo fornecimento de pressão positiva para a ferramenta de bolsa elastomérica 100 a partir de dentro da cavidade, a ferramenta de bolsa elastomérica 100, em seu estado ativo e expandido, pode estabilizar as dobras não cu- radas durante o processo de cura. Ainda, os elementos de aquecimen- to 102, embutidos na ferramenta de bolsa elastomérica 100, podem ser utilizados para aplicar calor direto a uma área de reparo a partir de dentro de uma estrutura composta, o que não era possível com os co- bertores aquecidos convencionais, que só podiam ser colocados sobre uma área de reparo a partir de fora da estrutura composta.

[0042] Na modalidade apresentada na figura 1, elementos de aquecimento 102 são integrados dentro da parede externa 104 da fer- ramenta de bolsa elastomérica 100 através de todo o comprimento da ferramenta de bolsa elastomérica 100 e ao longo de ambas uma su- perfície superior e uma superfície inferior da ferramenta de bolsa elas- tomérica 100. Na modalidade apresentada, os elementos de aqueci- mento 102 são dispostos em um padrão, de modo que o calor seja substancialmente distribuído de forma igual por toda a ferramenta de bolsa elastomérica 100, enquanto mantém a flexibilidade da ferramen- ta de bolsa elastomérica 100. Fios 110, se projetando a partir de uma extremidade da ferramenta de bolsa elastomérica 100, são conectados aos elementos de aquecimento internos 102. Os fios 110 podem ser conectados a uma fonte de energia (por exemplo, um controlador de temperatura) para aquecer os elementos de aquecimento 102 e con- trolar sua temperatura. Em algumas modalidades, a ferramenta de bolsa elastomérica 100 pode conter uma ou mais zonas, dependendo do comprimento de uma área de reparo em uma estrutura composta. Cada zona pode apresentar um ou mais fios 110 para energizar os elementos de aquecimento 102 dentro da zona.

[0043] A ferramenta de bolsa elastomérica 100 também pode in- cluir uma ou mais vedações de borda elevada 120 em uma superfície externa da parede externa 104. Em várias modalidades, como será descrito em maiores detalhes abaixo, as vedações de borda 120 po- dem ser utilizadas para eliminar a necessidade de um saco de vácuo interna. Quando a ferramenta de bolsa elastomérica 100 é inserida em uma área de reparo, e então inflada para encher e suportar a área de reparo, as vedações de borda elevada 120 podem vedar de forma jus- ta a área de reparo. Dessa forma, as vedações de borda 120 podem eliminar a necessidade de um saco de vácuo interno em uma superfí-

cie interna da área de reparo. Em uma modalidade, a vedação de bor- da 120 compreende uma tira elastomérica projetada de mesmo ou ou- tro durômetro do que o resto da parede externa 104.

[0044] A figura 2 ilustra uma vista transversal da ferramenta de bolsa elastomérica 100 para demonstrar o estado natural desmontado da ferramenta de bolsa elastomérica 100, e também apresenta uma construção em camadas da parede externa 104 da ferramenta de bol- sa elastomérica 100. A parede externa 104 da ferramenta de bolsa elastomérica 100 pode compreender qualquer material capaz de su- portar as condições de cura composta selecionadas, enquanto não interfere com o sistema de resina de remendo composto utilizado no reparo de uma estrutura composta. Por exemplo, a parede externa 104 pode compreender qualquer variação ou combinação de borracha na- tural ou sintética, tal como silicone, fluoroelastômeros, borracha de bu- tila, ou borracha de monômero de etileno propileno dieno (EPDM). Um filme externo 202 pode ser feito de um fluoropolímero, tal como Polite- trafluoroetileno (PTFE) ou Etileno Propileno Fluorado (FEP), ou polí- meros inertes similares, a fim de reduzir a fricção durante a instalação e extração da ferramenta de bolsa elastomérica 100. O filme externo 202 também pode agir como uma proteção inerte entre a ferramenta de bolsa elastomérica 100 e o material de remendo para reparo com- posto. Dentro da parede externa 104, os elementos de aquecimento 102 (por exemplo, fio de resistência) são dispostos através do com- primento da ferramenta de bolsa elastomérica 100. Em várias modali- dades, os elementos de aquecimento 102 podem ser dispostos em um padrão particular para fornecer uma distribuição homogênea de calor por toda a ferramenta de bolsa elastomérica 100. O padrão dos ele- mentos de aquecimento 102 também pode permitir que a bolsa man- tenha sua flexibilidade durante a instalação e extração. Em uma moda- lidade, uma camada circundante 204 em torno do elemento de aque-

cimento/fio de resistência 103 pode compreender tecido tramado para agir como uma proteção de contenção protetora. Como mencionado acima, e descrito em maiores detalhes abaixo, os elementos de aque- cimento/fio de resistência 102 podem ser conectados a uma fonte de energia externa e/ou controlador de temperatura para controlar as temperaturas de superfície de bolsa.

[0045] A figura 3 apresenta uma vista transversal da ferramenta de bolsa elastomérica 100 em seus estados desmontado e expandido, de acordo com uma modalidade da presente descrição. Em seu estado natural desmontado 302), a ferramenta de bolsa elastomérica 100 possui uma menor área transversal do que em seu estado expandido

304. A ferramenta de bolsa elastomérica 100 pode ser desmontada em seu estado natural para facilitar a inserção e extração da ferramenta de bolsa elastomérica 100 para ou de uma área de reparo. Uma vez inserida em uma área de reparo de estrutura composta, a ferramenta de bolsa elastomérica 100 pode ser expandida para seu estado ex- pandido a fim de fornecer suporte e aquecimento interno para as do- bras não curadas dispostas na área de reparo de estrutura composta.

[0046] A figura 4 ilustra uma situação de reparo de estrutura com- posta 400, de acordo com uma modalidade da presente descrição. À situação ilustrativa apresentada 400 inclui uma longarina danificada

402. Uma área de reparo 404 (ou área danificada 404) pode ser pri- meiramente recortada e scarfed para permitir uma melhor aderência e para aperfeiçoar as transferências subsequentes de carga por todo o reparo. Dependendo de quão pesadamente está carregada a área de reparo, o afunilamento pode variar entre 300 e 100 vezes a espessura do reparo. Áreas muito carregadas podem apresentar um afunilamento mais raso do que reparos pouco carregados.

[0047] Em determinadas modalidades, a ferramenta de bolsa elas- tomérica 100 pode ser inserida em uma cavidade, tal como a longarina

402, e colocada diretamente sob a área de reparo 404. Como discutido acima, a ferramenta de bolsa elastomérica 100 pode estar em um es- tado desmontado quando inserida na longarina 402. A pressão positiva pode ser introduzida na ferramenta de bolsa elastomérica 10 (por exemplo, através do acessório de extremidade 108) para expandir a ferramenta de bolsa elastomérica para um estado expandido. No esta- do expandido, a ferramenta de bolsa elastomérica 100 pode suportar as dobras não curadas dispostas na área de reparo 404 durante a co- locação. Os elementos de aquecimento embutidos na ferramenta de bolsa elastomérica podem ser aquecidos a fim de se aplicar calor a uma superfície interna da área de reparo 404 a fim de curar de forma mais rápida e mais eficiente as dobras não curadas dispostas na área de reparo 404. As vedações de borda elevada 120 permitem que a fer- ramenta de bolsa elastomérica 100 vede o interior da longarina para evitar o uso de um saco de vácuo interno durante o processo de cura. Depois que o sistema de saco de vácuo externo está no lugar com no- vas dobras não curadas, os elementos de aquecimento dentro da fer- ramenta de bolsa elastomérica 100 podem ser ativados para trazer o sistema para a temperatura.

[0048] A figura 5 ilustra um sistema de reparo de estrutura com- posta 500, de acordo com uma modalidade da presente descrição. O sistema de reparo de estrutura composta 500, ilustrado na figura 5, inclui os componentes da situação de reparo de estrutura composta 400, da figura 4. No entanto, na figura 5, a ferramenta de bolsa elas- tomérica 100 foi inserida na longarina 402 a fim de suportar a área de reparo 404. Dobras novas não curadas 502 (também referidas como um remendo de reparo composto) são localizadas sobre a área de re- paro 404. A orientação das novas dobras 502 pode, em determinadas modalidades, imitar a direção de dobra original do composto sendo reparado. Um sistema de saco de vácuo 504 é disposto sobre a área de reparo 404 e as novas dobras 502. Na modalidade apresentada, o sistema de saco de vácuo 504 compreende: uma fita de vedação 506, um filme de liberação 508, um tecido respirável 510 e um saco externo

512. Como discutido acima, as vedações de borda elevada vedam ambas as extremidades da ferramenta de bolsa elastomérica 100, cri- am uma vedação impermeável ao ar dentro da longarina 402 quando a ferramenta de bolsa elastomérica 100 é desenvolvida para seu estado expandido, eliminando, assim, a necessidade de se utilizar um saco de vácuo interno.

[0049] O sistema de reparo de estrutura composta 500 inclui um conector a vácuo 514 que é instalado no saco externo 412 e conecta- do a um calibrador de vácuo 516. O calibrador de vácuo 516 é conec- tado a uma válvula de via dupla 518 e uma bomba a vácuo 520. À bomba a vácuo 520 pode ser configurada para evacuar o ar para den- tro do sistema de saco de vácuo 504 para garantir que novas dobras 502 mantenham contato com a área danificada 404 da estrutura com- posta sendo reparada durante o processo de cura. Em uma extremi- dade, a ferramenta de bolsa elastomérica 100 é conectada a um regu- lador de pressão 522 através de um acessório de extremidade (por exemplo, acessório de extremidade 108 da figura 1). O regulador de pressão 522 pode ser configurado para aplicar e manter a pressão po- sitiva dentro da ferramenta de bolsa elastomérica 100 durante o pro- cesso de cura forçando-se o gás para dentro da ferramenta de bolsa. Em determinadas modalidades, o regulador de pressão 522 também pode ser configurado para evacuar a pressão de dentro da ferramenta de bolsa elastomérica 100 a fim de facilitar a inserção e/ou extração da ferramenta de bolsa elastomérica 100. O comprimento da ferramenta de bolsa elastomérica 100 pode variar dependendo da localização da área de reparo 404 dentro da estrutura composta. A ferramenta de bolsa elastomérica 100 pode ser conectada a um controlador de tem-

peratura 530 utilizando fios de elemento de aquecimento na ferramen- ta de bolsa elastomérica 100 (por exemplo, fios 110 da figura 1). Os acopladores térmicos 532 podem ser localizados em torno da área de reparo 404 para monitorar a temperatura através do controlador de temperatura 532.

[0050] A figura 6 apresenta um fluxograma de um método ilustrati- vo 600 associado com o reparo de uma estrutura composta utilizando uma ferramenta de bolsa elastomérica desmontável e aquecida, de acordo com uma modalidade da presente descrição. No bloco 602, o método ilustrativo 600 pode posicionar uma ferramenta de bolsa elas- tomérica em um estado desmontado próximo a uma área de reparo de uma estrutura composta, onde a ferramenta de bolsa elastomérica compreende um sistema de aquecimento embutido. No bloco 604, o método ilustrativo 600 pode expandir a ferramenta de bolsa elastomé- rica para um estado expandido, onde, no estado expandido, a ferra- menta de bolsa elastomérica fornece suporte a uma ou mais dobras localizadas na área de reparo da estrutura composta. No bloco 606, o método ilustrativo 600 pode aplicar calor a uma ou mais dobras utili- zando o sistema de aquecimento embutido. No bloco 608, o método ilustrativo 600 pode desmontar a ferramenta de bolsa elastomérica pa- ra o estado desmontado. No bloco 610, o método ilustrativo 600 pode extrair a ferramenta de bolsa elastomérica da estrutura composta.

[0051] Enquanto várias modalidades da tecnologia descritas foram descritas acima, deve-se compreender que foram apresentadas por meio de exemplo apenas, e não de limitação. Da mesma forma, os vá- rios diagramas podem apresentar uma estrutura ou configuração ilus- trativa para a tecnologia descrita, o que é feito para auxiliar na com- preensão das características e funcionalidade que podem ser incluídas na tecnologia descrita. A tecnologia descrita não é restrita às estrutu- ras ou configurações do exemplo ilustrado, mas as características de-

sejadas podem ser implementadas utilizando uma variedade de estru- turas e configurações alternativas. De fato, será aparente para os ver- sados na técnica como a divisão e configurações funcionais, lógicas ou físicas alternativas podem ser implementadas para implementar as características desejadas da tecnologia descrita aqui. Ainda, com rela- ção aos fluxogramas, as descrições operacionais e reivindicações de método, a ordem na qual as etapas são apresentadas aqui não deve obrigar as várias modalidades a serem implementadas para realizar a funcionalidade mencionada na mesma ordem, a menos que o contexto dite o contrário.

[0052] Apesar de a tecnologia descrita ser descrita acima em ter- mos de várias modalidades e implementações ilustrativas, deve-se compreender que as várias características, aspectos e funcionalidade descritas em uma ou mais modalidades individuais não estão limitadas em sua aplicabilidade à modalidade particular com a qual são descri- tas, mas, em vez disso, podem ser aplicadas, sozinhas ou em várias combinações, a uma ou mais das outras modalidades da tecnologia descrita, caso ou não tais modalidades sejam descritas e caso ou não tais características são apresentadas como sendo uma parte de uma modalidade descrita. Dessa forma, a abrangência e escopo da tecno- logia descrita aqui não devem ser limitados por qualquer uma das mo- dalidades ilustrativas descritas acima.

[0053] Termos e frases utilizados nesse documento, e variações dos mesmos, a menos que, do contrário, expressamente mencionado, devem ser considerados como de significado amplo em oposição a limitador. Como exemplos do acima: o termo "incluindo" deve ser con- siderado como significando "incluindo, sem limitação" ou similares; o termo "exemplo" é utilizado para fornecer casos ilustrativos do item em discussão, não uma lista exaustiva ou limitadora; os termos "um", "uma" devem ser considerados como "pelo menos um", "um ou mais"

ou similares; e adjetivos tal como "convencional", "tradicional", "nor- mal", "padrão", "conhecido" e termos de significado similar não devem ser considerados como limitando o item descrito a um período de tem- po determinado ou a um item disponível a partir de um determinado momento, mas, em vez disso, deve ser lido como englobando tecnolo- gias convencional, tradicional, normal e padrão que podem estar dis- poníveis ou conhecidos agora ou em qualquer momento no futuro. Da mesma forma, onde esse documento se refere às tecnologias que se- riam aparentes ou conhecidas dos versados na técnica, tais tecnologi- as englobam as aparentes ou conhecidas dos versados na técnica agora ou em qualquer momento no futuro.

[0054] A presença de palavras e frases de ampliação, tal como "um ou mais", "pelo menos", "mas não limitado a" ou outras frases si- milares, em alguns casos não deve ser considerada como significando que o caso mais estreito é pretendido ou necessário em casos nos quais tais frases de ampliação podem não estar presentes. Ainda, vá- rias modalidades apresentadas aqui são descritas em termos de dia- gramas em bloco ilustrativos, fluxogramas e outras ilustrações. Como será aparente aos versados na técnica depois da leitura desse docu- mento, as modalidades ilustradas e suas várias alternativas podem ser implementadas sem confinamento dos exemplos ilustrados. Por exemplo, diagramas em bloco e sua descrição não devem ser conside- rados como obrigatórios para uma estrutura ou configuração em parti- cular.

[0055] Apesar de a descrição ter sido apresentada com referência apenas às modalidades atualmente preferidas, os versados na técnica apreciarão que várias modificações podem ser feitas sem se distanciar dessa descrição. Como tal, a descrição é definida apenas pelas reivin- dicações a seguir e limitações mencionadas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Ferramenta de bolsa elastomérica, caracterizada pelo fa- to de compreender: uma parede externa elastomérica; uma cavidade interna pelo menos parcialmente definida pe- la parede externa elastomérica; e um sistema de aquecimento embutido, embutido dentro da parede externa elastomérica.

2. Ferramenta de bolsa elastomérica, de acordo com a rei- vindicação 1, caracterizada pelo fato de o sistema de aquecimento embutido compreender um fio de resistência embutido na parede ex- terna elastomérica.

3. Ferramenta de bolsa elastomérica, de acordo com a rei- vindicação 2, caracterizada pelo fato de o sistema de aquecimento embutido distribuir calor por toda a parede externa elastomérica e manter a flexibilidade da parede externa elastomérica.

4. Ferramenta de bolsa elastomérica, de acordo com a rei- vindicação 2, caracterizada pelo fato de o sistema de aquecimento embutido compreender ainda vidro tramado cercando o fio de resis- tência.

5. Ferramenta de bolsa elastomérica, de acordo com a rei- vindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender ainda uma ou mais vedações de borda elevada posicionadas e se projetando a partir da parede externa elastomérica.

6. Ferramenta de bolsa elastomérica, de acordo com a rei- vindicação 5, caracterizada pelo fato de uma ou mais vedações de borda elevada compreenderem material elastomérico de mesmo ou outro durômetro que a parede externa elastomérica.

7. Ferramenta de bolsa elastomérica, de acordo com a rei- vindicação 1, caracterizada pelo fato de a parede externa elastomérica compreender pelo menos um dentre: fluoroelastômero, silicone, borra- cha de butila, ou borracha de monômero de etileno propileno dieno (EPDM).

8. Ferramenta de bolsa elastomérica, de acordo com a rei- vindicação 1, caracterizada pelo fato de a parede externa elastomérica compreender uma camada mais externa, e a camada mais externa compreender um polímero inerte para reduzir a fricção durante a in- serção e extração da ferramenta de bolsa elastomérica a partir de uma estrutura composta.

9. Ferramenta de bolsa elastomérica, de acordo com a rei- vindicação 1, caracterizada pelo fato de a parede externa elastomérica estar em um estado desmontado em condições atmosféricas normais, e a parede externa elastomérica poder ser expandida para um estado expandido pela aplicação de pressão positiva à cavidade interna.

10. Ferramenta de bolsa elastomérica, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de compreender ainda um acessório de extremidade configurado para permitir que o gás ou fluido seja inserido e extraído da cavidade interna.

11. Método, caracterizado pelo fato de compreender: posicionar uma ferramenta de bolsa elastomérica em um estado desmontado perto de uma área de reparo de uma estrutura composta, onde a ferramenta de bolsa elastomérica compreende um sistema de aquecimento embutido; expandir a ferramenta de bolsa elastomérica para um esta- do expandido, onde, no estado expandido, a ferramenta de bolsa elas- tomérica fornece suporte para uma ou mais dobras localizadas na área de reparo da estrutura composta; e aplicar calor a uma ou mais dobras utilizando o sistema de aquecimento embutido.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracteriza-

do pelo fato de compreender ainda: desmontar a ferramenta de bolsa elastomérica para o esta- do desmontado; e extrair a ferramenta de bolsa elastomérica da estrutura composta no estado desmontado.

13. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracteriza- do pelo fato de a ferramenta de bolsa elastomérica compreender uma ou mais vedações de borda elevada posicionadas ao longo e se proje- tando a partir de uma superfície externa da ferramenta de bolsa elas- tomérica.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracteriza- do pelo fato de expandir a ferramenta de bolsa elastomérica para o estado expandido faz com que as uma ou mais vedações de borda elevada criem uma vedação impermeável ao ar em torno da área de reparo.

15. Sistema de reparo de estrutura composta, caracterizado pelo fato de compreender: uma estrutura composta compreendendo uma área de re- paro a ser reparada; uma ou mais dobras posicionadas na área de reparo; uma ferramenta de bolsa elastomérica posicionada perto de uma ou mais dobras, a ferramenta de bolsa elastomérica compreen- dendo: uma parede externa elastomérica; uma cavidade interna pelo menos parcialmente definida pe- la parede externa elastomérica; e um sistema de aquecimento embutido, embutido na parede externa elastomérica; um regulador de pressão em comunicação com a cavidade interna para alternar a ferramenta de bolsa elastomérica entre um es-

tado desmontado e um estado expandido; e um controlador de temperatura conectado ao sistema de aquecimento embutido para controlar uma temperatura do sistema de aquecimento embutido.

16. Sistema de reparo de estrutura composta, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de, no estado expandi- do, a ferramenta de bolsa elastomérica fornecer suporte para uma ou mais dobras.

17. Sistema de reparo de estrutura composta, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de, no estado expandi- do, a ferramenta de bolsa elastomérica ser configurada para aplicar calor a uma superfície interna das uma ou mais dobras utilizando o sistema de aquecimento embutido.

18. Sistema de reparo de estrutura composta, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de a ferramenta de bolsa elastomérica compreender ainda uma ou mais vedações de bor- da elevada posicionadas ao longo de e se projetando a partir da pare- de externa elastomérica.

19. Sistema de reparo de estrutura composta, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de a ferramenta de bolsa elastomérica ser expandida para o estado expandido, as uma ou mais vedações de borda elevada criando uma vedação impermeável ao ar em torno da área de reparo e de uma ou mais dobras.

20. Sistema de reparo de estrutura composta, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de uma ou mais veda- ções de borda elevada compreenderem material elastomérico de mesmo ou outro durômetro do que a parede externa elastomérica.