DE1484135B1

DE1484135B1 - Zellkerntafel

Info

Publication number: DE1484135B1
Application number: DE19641484135D
Authority: DE
Inventors: Davey Alan Edwin; Harris Leighton Richard
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1963-06-28
Filing date: 1964-06-27
Publication date: 1970-04-30
Also published as: US3391511A; GB1070927A; NL6407261A; NO124324B; NL140593B; SE340057B; CH432784A

Description

Die Erfindung betrifft eine Zellkerntafel, bei der zwischen zwei Platten mehrere zellenbildende Einheiten mit zu den Platten im wesentlichen senkrechten Wänden angeordnet und sowohl untereinander an ineinandergreifenden Vorsprüngen und Vertiefungen als auch mit den Platten an ihren Stirnseiten verbunden sind, wobei von den Stirnseiten im wesentlichen senkrecht zu den Wänden ausgehende Flächenteile erste Verbindungsflächen bilden, die groß gegen den Querschnitt der senkrechten Wände sind, und die ineinandergreifenden Vorsprünge und Vertiefungen je ein Paar von weiteren Verbindungsflächen aufweisen.
Bei einer bekannten Zellkerntafel dieser Art liegen in jedem Paar der weiteren Verbindungsflächen die Flächen im wesentlichen senkrecht zueinander und bilden somit miteinander eine etwa rechtwinklige Kante mit einem etwa dachförmigen Querschnitt.
Dieser dachförmige Querschnitt steht bei den Vorsprüngen nach außen und bei den Vertiefungen nach innen vor, und in der fertigen Zellkerntafel liegen die miteinander verbundenen weiteren Verbindungsflächen, die die Dachflächen der dachförmigen Querschnitte bilden, aneinander und sind miteinander verbunden.
In zahlreichen Fällen ist bisher die Verwendung von Zellkerntafeln nicht möglich gewesen, obwohl dies wegen der damit erzielbaren Gewichtsersparnis wünschenswert gewesen wäre, weil es sich zeigte, daß die bekannten Zellkerntafeln zum Aufbau gekrümmter, insbesondere mehrdimensional gekrümmter Wände nicht oder nur unter erheblichen Festigkeitseinbußen verwendbar sind und/oder bei wechselnden örtlichen Belastungen eine zu geringe Haltbarkeit haben. Ein für diese Schwierigkeiten typisches Anwendungsgebiet ist der Bau von Bootsrümpfen und anderen gewölbten Bauteilen.
Bei den bekannten Zellkerntafeln wird bei ein-oder mehrdimensional gekrümmten Formen der für Zusammenhalt und Festigkeit wichtige flächige Kontakt der miteinander verbundenen Flächen gestört; zwischen den Verbindungsflächen klaffen keilförmige Spalten auf, die auch dann, wenn sie teilweise oder sogar ganz mit Bindemittel gefüllt sind, Ausgangspunkt von Rissen oder Brüchen sein können und insbesondere gegen abschälend wirkende Kräfte nur wenig widerstandsfähig sind. Dies ist z. B. auch bei der bekannten Zellkerntafel der Fall.
Die vorliegende Erfindung geht deshalb von der Aufgabe aus, eine Zellkerntafel zu schaffen, die sowohl eben als auch ohne ins Gewicht fallende Festigkeitseinbußen ein- oder mehrdimensional gekrümmt sein kann und aus einfachen Teilen in einfacher Weise hergestellt werden kann.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst mit einer Zellkerntafel der eingangs angegebenen Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die weiteren Verbindungsflächen als etwa rechtwinklig zu den benachbarten Wandbereichen verlaufende parallele Paare ausgebildet sind und daß jede zellenbildende Einheit mindestens zwei etwa rechtwinklig zueinanderliegende Paare von weiteren Verbindungsflächen aufweist.
Der Aufbau der erfindungsgemäßen Zellkerntafel ergibt nicht nur infolge der paarweisen Anordnung eine besonders große Stabilität gegen senkrecht zu den Verbindungsflächen wirkende abschälende Kräfte, wie sie insbesondere bei gekrümmten Tafeln und besonders bei wechselnder Beanspruchung auf- treten, sondern ermöglicht auch eine Herstellung der Tafel mit gegenseitiger Verkippung der zellenbildenden Einheiten um Achsen, die senkrecht auf den parallelen Verbindungsflächen stehen, wobei kein Spalt zwischen diesen Verbindungsflächen aufklafft, sondern die flächig aneinanderliegende Verbindung bis auf einen relativ kleinen unbenutzten Flächenanteil erhalten bleibt. Da jede zellenbildende Einheit mindestens zwei etwa rechtwinklig zueinanderliegende Paare von weiteren Verbindungsflächen aufweist, die sämtlich wieder senkrecht auf den mit den Platten verbundenen ersten Verbindungsflächen stehen, ist die beschriebene gegenseitige Verkippung der zellenbildenden Einheiten um zwei zueinander und zu der Tafeloberfläche senkrechte Achsen möglich, so daß sich entsprechend mehrdimensional gekrümmte Zellkerntafeln herstellen lassen, und insgesamt ergibt sich durch die Anwesenheit von Verbindungsflächen in allen drei Raumdimensionen eine hohe dreidimensionale Festigkeit und damit eine sehr gute Formstabilität.
Die Herstellung der Zellkerntafel kann in der üblichen Weise dadurch erfolgen, daß man eine Anzahl von zellenbildenden Einheiten an ihren Verbindungsflächen untereinander und mit den Platten mit Hilfe eines Bindemittels verbindet. Die Verbindungsflächen sind im allgemeinen erheblich, z. B. um ein Mehrfaches größer als die verwendeten Wandquerschnitte. Zur Herstellung gekrümmter Wände geht man entweder von entsprechend gekrümmten starren Platten aus, oder man verwendet flexible und bei der Herstellung mehrdimensionaler Krümmungen auch dehnbare Platten, die mit den zellenbildenden Einheiten in der gewünschten gekrümmten Form verbunden werden. Man kann beispielsweise eine entsprechend geformte Auflage verwenden, auf die z. B. eine mit Epoxydharz getränkte Platte aus Glasfaservlies aufgelegt wird. Danach werden die zellenbildenden Einheiten ebenfalls mit Epoxydharz überzogen und in der gewünschten Anordnung mit einandergreifenden Vorsprüngen und Vertiefungen auf die Platte gelegt. Sodann wird eine zweite mit Epoxydharz getränkte Platte aus Glasfaservlies auf die zellenbildenden Einheiten aufgelegt und angedrückt. Nach Aushärten des Epoxydharzes erhält man dann eine Zellkerntafel der gewünschten Form.
Bei der Herstellung der zellenbildenden Einheiten kann man vorzugsweise so vorgehen, daß man von einem beispielsweise durch Strangpressen erhaltenen Strang entsprechenden Querschnitts gewünschte Längen abschneidet und diese dann mit den senkrecht zu den Wänden ausgehenden Flächenteilen, die die ersten Verbindungsflächen bilden, versieht. Natürlich können die zellenbildenden Einheiten auch einstückig hergestellt werden, beispielsweise mit Hilfe entsprechender Formen.
Die Zwischenräume zwischen den zellenbildenden Einheiten können mit Luft oder einem anderen Gas oder einem leichten Füllmaterial, beispielsweise einem Polyvinylchlorid-Schaum, ausgefüllt sein.
Als Beispiel seien einige Zahlenwerte für die Herstellung eines Bauteils für den Rumpf eines Bootes mit 15 m Gesamtlänge angegeben. Dabei sind die Platten je 7,6 mm stark und bestehen aus glasfaserverstärktem Kunststoff. Die zellenbildenden Einheiten messen 13 13 cm und sind 7,6 cm tief; sie können aus einem Glasfaserteig in Formen gepreßt sein und eine Wandstärke von 2,5 mm haben.
Für die zellenbildenden Einheiten, die Platten und das Bindemittel können die verschiedensten Materialien verwendet werden. Zum Beispiel können die Platten aus mit Kunstharz imprägniertem faserigem Material wie Glas, Asbest, Sisal oder Draht bestehen und als Flachgewebe, mit parallelen Fäden oder als Rovings, als Filz oder Vlies vorliegen; die Platten können aber auch aus zusammenhängenden Bahnen aus Polyvinylchlorid, Nylon, Polyäthylen oder Metall, insbesondere rostfreiem Stahl, bestehen.
Die zellenbildenden Einheiten können aus ähnlichen Materialien bestehen wie die Platten.
Zum Verbinden können die verschiedensten Maßnahmen dienen. Zum Beispiel können Kleber wie Epoxydharze, Polyester, Phenolharze oder Kleber auf Kautschukbasis verwendet werden; in manchen Fällen können Kunstharze auch mit Hilfe eines Lösungsmittels verschweißt werden; insbesondere bei Metallen kann die Verbindung durch Weichlöten, Hartlöten, Punkt- oder Nahtschweißung oder durch Nieten erfolgen. Bei Verwendung eines Klebers, eines Lösungsmittels oder eines niedrig schmelzenden Lotmetalls kann die Verbindung über die gesamte Oberfläche der Verbindungsflächen erfolgen. Falls die Verbindung durch Punktschweißen, durch örtliche Verschmelzung, die von nur einer Außenfläche zweier zu verbindender dünner Teile ausgeht oder durch Vernieten erfolgt, ergibt sich eine Anzahl von über die Verbindungsfläche verteilten Verbindungsstellen.
In jedem Fall werden die Querschnitte der Verbindungsstellen so groß gemacht, daß die Verbindungen zwischen den zellenbildenden Einheiten und den Platten größenordnungsmäßig die gleiche Festigkeit haben wie die zellenbildenden Elemente selbst.
Die Zellkerntafel kann auch mehrschichtig ausgeführt sein, z. B. können drei Platten, zwei äußere Platten und eine mittlere Platte, vorgesehen sein, zwischen denen sich zwei aus zellenbildenden Einheiten bestehende Zwischenschichten befinden.

Claims

Patentanspruch: Zellkerntafel, bei der zwischen zwei Platten mehrere zellenbildende Einheiten mit zu den Platten im wesentlichen senkrechten Wänden angeordnet und sowohl untereinander an ineinandergreifenden Vorsprüngen und Vertiefungen als auch mit den Platten an ihren Stirnseiten verbunden sind, wobei von den Stirnseiten im wesentlichen senkrecht zu den Wänden ausgehende Flächenteile erste Verbindungsflächen bilden, die groß gegen den Querschnitt der senkrechten Wände sind, und die ineinandergreifenden Vorsprünge und Vertiefungen je ein Paar von weiteren Verbindungsflächen aufweisen, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die weiteren Verbindungsflächen als etwa rechtwinklig zu dem benachbarten Wandbereichen verlaufende parallele Paare ausgebildet sind und daß jede zellenbildende Einheit mindestens zwei etwa rechtwinklig zueinanderliegende Paare von weiteren Verbindungsflächen aufweist.