DE1815392A1

DE1815392A1 - Verstaerkte Bienenwabenkonstruktion in Zwischenlagebauweise und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE1815392A1
Application number: DE19681815392
Authority: DE
Inventors: Harding Howard Harry
Original assignee: United Aircraft Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1968-01-22
Filing date: 1968-12-18
Publication date: 1969-12-11
Also published as: FR1604493A; GB1233018A; US3578526A

Description

United Aircraft Corporation, 400 Main Street, East Hartford, Connecticut O6IO8, Vereinigte Staaten von Amerika

Verstärkte Bienenwabenkonstruktion in Zwischenlagebauweise

und Herstellungsverfahren

Die Erfindung bezieht sich auf Leichtgewichtsbauteile und deren Herstellungsverfahren und insbesondere auf Wände oder Platten. Es sei kurz vorausgeschickt, daß diese erfindungsgemäß aus einem Bienenwabenkern mit eingepresstem, quergeschnittenem Balsaholz bestehen, um höhere Druckkräfte aufnehmen zu können und um den Kern, wenn erforderlich, bearbeiten zu können. Diese Leichtgewichtsteile umfassen vorzugsweise obere und untere, kunststoffgetränkte Glasfaserlagen oder andere, nicht poröse Schutzschichten an entgegengesetzten Seiten der Bienenwabenplatte, um eine Zwischenlagebauweise zu bilden.

Es ist seit langem bekannt, daß Bienenwabenbauteile sehr leicht und doch widerstandsfähig sind, so daß derartige Teile, die vorzugsweise einen Bienenwabenkern für Wände oder dergleichen in Zwischenlagebauweise umfassen, sehr leicht sind

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und s.ich besonders zur Verwendung in Flugzeugen oder anderen Gebfeten eignen, wo Leichtgewicht swä'nde oder -ü*bersü"ge erfordert sind„ Die Leichtgewichtsteile haben eine glatte aerodynamische Oberfläche und finden als nichttragende Flugzeugteile Verwendung.

Es ist jedoch fast unmöglich, Bienenwabenplatten zu bearbeiten, und sie ko*nnen auch keinen Druckbeanspruchungen widerstehen, da die Bienenwaben zusammengedruckt v/erden, wenn ein Verbindungsbolzen durch dieselben angebracht wird. Es ist demnach ü*blich, die Bienenwaben zu verstärken* wo gro'ssere Lasten aufzunehmen sind, und wo Druckbeanspruclmngen entstehen z_eB. an Drehpunkten oder anderen Punkten, wo ein Durchgangsbolzen erfordert ist.

Es ist bekannt, die Bienenwaben mit Wasser aufzufallen, das dann abgekühlt wird bis es erhärtet, um die Bienenwaben bearbeiten zu können, wie in den U.S. Patentschriften llr_o 2„855.664 und 2.731.713 beschrieben ist. Ein Zusammendrücken der Bienenwabenzellen wurde durch Paraffin verhindert, wie aus der U.S. Patentschrift Nr. 3.196.533 hervorgeht, und VerStärkungsmittel aller Arten wurden verwendet, um die Bienenwabenkerne widerstandsfähiger zu machen, wie die U.S. Patentschriften Nr. 3.173ρ520 und 2.988,809 und andere beweisen.

Diese Verfahren sind bekannt um Bienenwabenmaterial zu verstärken, sie haben jedoch wesentliche, ausschlaggebende Nachteile. So ist z.B, die Verwendung von Eis sehr unpraktisch, da es nur die Bearbeitung der Bienenwaben wa*hrend einer sehr kurzen Zeitspanne erlaubt! infolge der kurzen Dauer des festen Zustandes bei Raumtemperaturen kann dieses Verfahren nicht zur Herstellung von Flugzeugteilen verwendet werden, da durch das schnelle Schmelzen des Eises die Bienenwaben ihre Steifheit nach kurzer Zeit verlieren«, Das Paraffin ist nicht verwendbar, da es die BienenM&benzelien nicht versteife» kaam· Da Paraffin kein steifes Material ist, kann es aus den Bienenwabenzellen herausgequetscht werden« Das Paraffin baeiur

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trächtigt auch die Verbindung zwischen den Bienenwabenzellen und den Glasfaserplatten oder anderen Materialien» die Verwendung finden können« Da das Paraffin vor Verwendung der Bienenwabenzellen entfernt werden muss, müssen die Bienenwabensellen erwärmt werden. Dies bedeutet eine wesentliche Erhöhung der Kosten und einen zusätzlichen Bearbeitungsgang beim Herstellen der Swisehenlagebauweise. Das Paraffin kann nicht mit den Bienenwabenwänden in der gleichen Weise wie quergeschnittenes Balsaholz verklebt werden· Da das Paraffin einen sehr niederen Schmelzpunkt hat, und wenn es unmöglich war, die einzelnen Lagen der Zwischenlagebauweise miteinander zu verkleben, wenn das Paraffin sich im Innern der Bienenwaben befindet, wird das Paraffin während den Betriebstemperaturen des Flugzeuges schmelzen, und somit möglicherweise eine Zerstörung der Anordnung hervorrufen« ·

Die Versteifungsmittel, wie z.B. "Epocast" und "Mikroballon" sind verhältnismässig schwer und wiegen 500-640 kg/m . Diese Versteifungsmittel müssen sorgfältig gewogen und aus drei Behältern gemischt werden, nämlich dem Behälter für das Versteifungsmittel, dem Behälter für das Ausgangsmaterial und dem Behälter für den Beschleuniger» Ausserdem müssen die Bienenwabenzellen vor dem Einfüllen des flüssigen Versteifungs mittels abgedeckt werden* Desweiteren ist unter bestimmten Bedingungen eine Druckspritze erfordert, um das flüssige Versteifungsmittel in die Bienenwabenzellen einzuführen· Die Mischung, Abdeckung und Einfüllung des Versteifungsmittels sind sehr zeitraubend und dieses Problem kommt zu der Tatsache hinzu, dass das Versteifungsmittel nachdem es in flüssigem Zustand in die Bienenwabenzellen eingefüllt wurde, sich absetzen muss, sodass Luftblasen von selbst aus dem Versteifungsmittel aufsteigen. Das Versteifungsmittel wird dann bei einer temperatur von ungefähr 60 C während mindestens einer Stunde gehärtet, wodurch zweifellos ein Schrumpf des Ver- · steifungsmittels auftritt, somit muss der gesamte Vorgang

wiederholt werden, tun die durch das Schrumpfen des Versteifungsmittels hervorgerufenen Hohlräume aufzufallen· Nachdem das Versteifungsmittel erhärtet ist, muss es mit Sand ausgeglichen werden, sodass es genau die gleiche Höhe wie die Bienenwabenzellen erhätlt, um einen "bridging effect" inbezug auf das Glasfasergewebe zu verhindern, welches an entgegenliegenden Seiten der Bienenwabenzellen verwendet wird, und mit denselben zu verkleben ist, um eine Zwischenlagebauweise zu bilden. Wenn die Bienenwabenzellen nicht genau dieselbe Hohe oder Dicke wie das Versteifungsmittel haben, wird ein Teil des Glasfasergewebes nicht unterstützt, sodass es sehr leicht abbrechen kann» Nach dem Ausgleicharbeitsgang um die Bienenwabenzellen und das Versteifungsmittel auf die gleiche Höhe zu bringen, ist es erforderlich die versteiften Bienenwabenzellen zu sä'ubern, bevor das Glasfasergewebe angebracht wird.

Ausserdem hat die Erfahrung gezeigt, dass viele Fachleute der Auffassung sind, dass die «"blichen Versteifungsmittel giftig sind und sie selbst sind allergisch gegen diese Versteifungsmittel, sodass es ü*bli'ch ist, die Versteifungsmittel in gut durchlüfteten Rä'umen zu bearbeiten und aufzutragen· Ein weiterer Nachteil der Versteifungsmittel liegt darin, dass zusätzliches Gas wäTirend des Erhä'rtungsvorganges von dem Versteif ungsraittel ausgeschieden wird, welches die Verbindung zwischen dem Glasfasergewebe und dem Bienenwaberikern nachteilig beeinflusst·

Wenn der herzustellende Teil eine bestimmte, nicht flache Form hat, muss das Versteifungsmittel in den vorgeformten Bienenwabenkern eingefüllt werden und muss in dem geformten Kern versteift werden, was natürlich den gesamten Arbeitsgang noch schwieriger und zeitraubender und das hergestellte Produkt schwerer macht·

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen

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Bauteil in Zwischenlagebauweise mit einem verstärkten Bienenwabenteil, sowie ein Herstellungsverfahren für diese Bauteile .zu schaffen, dabei sollen die erfindungsgemässen Bauteile eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber DruckkräSfcen haben, sowie eine Bearbeitung der Bienenwabenzellen ermöglichen»

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung erhalten die Bienenwabenseilen die erforderliche Steifheit und Widerstandsfähigkeit gegenüber Druckkräften dadurch, dass quergeschnittenes Balsaholz in die Bienenwabenzellen eingepresst wird, um diese vollständig aufzufüllen» Ss ist wichtig, dass die Balsaholzfasern parallel zu der Achse oder den Zwischenräumen der Bienenwaben während dem Eindrücken in die Bienenwabenzellen verlaufen. Das quergeschnittene Balsaholz hat vorzugsweise dieselbe Höhe wie die Bienenwabenzellen und hat eine erlesene Form, um eine Verstärkung an den gewünschten Stellen zu erzeugen»

Ein Klebemittel wie z.B. ein Epoxydharz mit geringer Viskosität kann auf die Oberfläche des quergeschnittenen Baisaholzes aufgetragen werden* nachdem dieses in die Bienenwaben eingepresst wurde. Das Epoxydharz wird von dem quergeschnittenen Balsaholz aufgesaugt und bewirkt ein Verkleben des quergeschnittenen Balsahölzes mit der Bienenwabenplatte. Um eine Zwischenlagebauweise zu erzeugen, kann nicht poröses Material mit beiden Seiten der mit quergeschnittes» Balsaholz verstärkten Bienenwaben verklebt werden, und dieses Schutzmaterial besteht vorzugsweise aus kunststoffgetränktem Glasfasergewebe*

Wenn die Bienenwabenplatte mit dem eingepressten quergeschnittenen Balsaholz beärbeit wird» wodurch eisi, "<sil des quergeschnittenen Balsaholzes atmosphärischen Äuswirkunger* ausgesetzt wird, wird vorzugsweise ein Dichtungsmittel übes» ύ%&

sne Balsahcilis gpppritzt, ma die- -unö Pilzen zu verhindern*

-Erfindung ist es möglich eine Zwischen« i 0 i S¹S Ö / Ö β 11 ■ BAD ORiGiNAL

lagebauweise mit einem verstärkten Bienenwaberikern zu schaffen» der wesentlich leichter ist, als die bisher bekannten Anordnungen, der sich leichter und schneller herstellen lasse, der besonders geeignet ist zur Verwendung als Flugzeugteile, der eine glatte aerodynamische, ä'ussere Oberfläche hat, und der sich besonders zum Verbinden von aneinanderliegenden Teilen eignet.

Eine Zwischenlagebauweise wie sie oben beschrieben wurde, kann mit jedem geeigneten Umriss durch Einpressen von quergeschnittenem Balsaholz in die Bienenwabenzellen hergestellt werden, die mit quergeschnittenem Balsahols durchsetzten Bienenwaben werden dann in eine zweekmässig geformte Matritze zwischen wenigstens einer lage von kunststoffgetränktem Glasfasergewebe an entgegengesetzten Seiten gelegt, wobei zusätzliche Glasfaserverstärkungen an jeder gewünschten Stelle angebracht werden können, anschliessend wird um die Matritze mit ihrem Inhalt ein Vakuum durch Verwendung einer üblichen Vakuumpumpe erzeugt und abschliessend wird die luftleere Vakuumkammer mit der Matritze und ihrem Inhalt zur Wärmebehandlung, wie später beschrieben wird, in ein Autoklav unter geeignetem Druck und Temperatur eingeführt. Dann können die Löcher, mit denen die auf diese Weise hergestellte Zwischenlagebauweise versehen werden soll infolge der Verstärkung des Bienenwabenkernes durch das quergeschnittene Balsaholz hergestellt werden, und die Enden des Glasfasergewebes können auf die gewünschte Forrc v.nd Iiähge geschnitten wurden·

Infolge dieser Erfindung kann ein« Bienenwabenplatte durch Einpressen von quer-gesfAinitteiiem..Balsaliolz- verstärkt werden_f wobei das Balsaholz von jeder gewünschten Dicke ejsiwor&en- werden kann« so dass es -der Dicke .der Bienetiwsbezirpla&te -entspricht', wenn es in- dieselbe ■eingeja^-sst ist-· Das Baiaaliols kann zu jo*cier geeigneten Form g©£>^HVi--ten werden, bevor es in die Bienenwaiaenplatte--eingcprefiMst---i-;ird,; jedoch ist diese Formgebung auch noch, -nach dem Binpsee;;·*,»*; in die B-ien®ßwabenpla^;-tt-

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möglich. Die Erfindung eignet sich besonders zum Herstellen von Bauteilen in Zwischenlagebatiweise, wobei eine Bienenwabenplatte, die an ausgewählten Stellen oder u*ber ihrer ganzen Flä'che durch e ingepresstes _e quergeschnittenes Balsaholz verstärkt ist, als Kern der Zwischenlagebauweise zwischen Kunststoff getränkten Gisfasergewebelagen dient, Die Glasfasergewebelagen sind an gegenüberliegenden Seiten des Kernes festgeklebt, um diesem eine glatte aerodynamische Ober flä'che zu verleihen» Diese Zwischenlagebauweise eignet sich besonders zürn Abdichten am Umfang des Kernes und zur Befestigung an an« einandergrenzenden Teilen, da die oberen und unteren Lagen der kunststoffgetränkten Glasfasergewebe sich u*ber den Kern hinaus erstrecken können, sodass äie oberen und unteren Lagen der Glasfasergewebe aüsserhalb des Kernes miteinander verklebt werden können, um eine Urafangsdichtiang fü*r den Kern zu bilden· Durch das Verkleben entsteht ebenfalls ein Flanschj wodurch der in Zwischenlagebauweise hergestellte Gegenstand an andere Teile angeschlossen werden kann»

Ausfü*hrungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden nä*her beschrieben* Es zeigen;

Figur 1 einen Hubschrauber mit einer Rotorhaube* die aus einem mit quergeschnittenem Balsaholz verstärkten Bienenwabenkern in Zwischenlagebauweise besteht*

Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 nach Figur 5·

Figur 3 eine vergrösserte Schnittdarstellung des ä'usseren Randes und der Abdichtung der Rotorhaube nach Figur 2·

Figur 4 eine vergrösserte Sclinittdarstellung des inneren Teiles der Rotorhaube nach Figur 2 mit der inneren Abdichtung und dem Verbindungsflansch«

Figur 5 eine Draufsicht der Hubschrauberrotorhaübe nach den Figuren 1 und 2_e

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Figur 6 eine perspektivische Darstellung einer Wand, die in Zwischenlagebauweise nach der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, wobei die Wand teilweise abgebrochen dargestellt ist, um die Bestandteile der Zwischenlagebauweise darzustellen.

Figur 7 eine Darstellung einer Presse, durch welche das quergeschnittene Balsaholz in die Zellen der Bienenwaben gepresst wird.

Figur G eine Darstellung eines besonders geformten Deckels in Zwischenlagebauweise, der in einer llatritae geformt wird, und wobei die llatritze mit ihrem Inhalt in einer Vakuumglocke liegt.

Figur 9 eine Vorderansicht eines Munitionskastens der aus mehreren Uandteilen in Zwischenlagebauweise nach der vorliegenden Erfindung besteht.

Figur IG eine Ansicht entlang der Linie IC-IC nach Figur 9. Figur 11 eine Ansicht entlang der Linie 11-11 nach Figur 9,

i/alirenc" sich fixe Erfindung auf eine verstärkte Bienenwabenkons truktion mit eingepresstem,'quergeschnittenem Balsaholz bezieht, um die .Jiderstcindsfäliigkeit der j3ienenwabenzellen zur Aufnahme von durch.Bolzen oder dergleichen hervorgerufenen · Druckbelastungen zu erhöhen, und um eine Bearbeitung der Bienenwabenzellen für eine eventuelle Verwendung in einer Zwischenlagebauweise zu ermöglichen, die zum Zwecke der Beschreibunj O3r Erfindung bei der Herstellung einer Rotorhaube fu*r llubschrauberrotore erlä'utert wird, ist es klar, dass die Gegenstände, die nach der Lehre der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, auf vielen anderen Gebieten Verwendung finden können. Dieser besondere Gegenstand und dessen Herstellungsverfahren sind ausgewählt worden, um die Erfindung zu erlä'utern, da besondere Anforderungen an Hubschrauberrotorhauben gestellt werden. Diese Anforderungen bestehen u.a. darin, dass eine Hubschrauberrotorhaube starr, jedoch leicht sein muss» eine glatte aerodynamische Oberfläche fftc die Luftströmung aufweisen muss, Bolzenbelastungen zum Zweck der Befestigung am

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Rotor aufnehmen muss, und sie muss sich mit anderen Teilen verbinden lassen können wie z,B„ entfernbare Deckel für Zu-. gangslo'cher zu dem Rotor.

Für eine ausfffhrlichere Beschreibung der Rotorhaube und ihrer. Zusammenwirkung mit dem Hubschrauberrotor wird auf die U.S. Patentschrift Nr. 3_o181.815 verwiesene

In Figur 1 ist ein Hubschrauber 10 dargestellt, der einen Rumpf 12 begreift, der mittels Räder 14 und 16 eines Dreibeinfahrwerkes am Boden steht.

Der Ilubschrauberrotor 18 wird vom Rumpf 12 getragen und begreift eine Anzahl Hubschrauberblä'tter 20, die sich von der Rotornabe 22 erstrecken. Um die durch den Sog hervorgerufenen Schwingungen des Hubschraubers bei hohen Geschwindigkeiten zu verringern, ist eine Rotorhaube 24 vorgesehen.

Der Heckrotor 26 ist vorgesehen, um dem Drehmoment des Rotors 18 entgegenzuwirken. Fü*r eine ausführlichere Beschreibung des Hubschraubers 10 und des Rotors 18 wird auf die U₈S₀ Patentschriften Hr. 2.517.519 und 2_O629_O452 hingewiesen.

Die Hubschrauberrotorhaube 24 wird ausführlicher in den Figuren 2-5 beschrieben«. Wie am besten aus Figur 2 hervorgeht, hat die Rotorhaube 24 die Form eines Deckels, einen kreisfo'rmigen Querschnitt und ist konzentrisch um die Achse 30. Die Rotorhaube 24 hat eine mittlere O*ffnung 32 und einen Hauptteil 34 in Zwischenlagebauweise, der sich im wesentlichen seitlich von der Achse 30 erstreckt,, Der Umfangsflansch oder Rand 36 ist. mit dem Hauptteil 34 verbunden und bildet einen Ring, der im wesentlichen parallel zu der Achse 30 ist. Der in Zwischenlagebauweise hergestellte Hauptteil 34 begreift eine a*ussere Iiage 38 von glattem aerodynamischem, nicht porösem Material wie z.B. einem kunststoff getränkten Glasfasergewebe, eine ähnliche innere Schfczlage 40 sowie eine zwischen den Lagen 38 .und 40 vorgesehene wahlweise⁴ geformte Plätte von Bienenwabenmaterial 42β Der Bienenwabenkern 42 hat einen inneren Durchmesser 44

und einen a'usseren Durchmesser 46, Ein wahlweise geformter, quergeschnittener Baisaholsr ing 48 ist am a'usnereu Durchmesser 44 in die Bienenwaben 42 gepresst und dient als ä'usserer ,.and um den Umfang zu verstärken. Sin ähnlicher wahlweise geformter, quergeschnittener Balsaholzring 50 ist am inneren Durchmesser 44 in die Bienenwaben 42 gepresst, um die Steifheit und Wider-' standsfalligkeit an dieser Stelle zu erhöhen. Tr; wäre auch möglich, die Ringe 48 und 50 einfach um den ßienenwabenkern 42 zu legen. Wie am besten aus den Figuren 2 und 4 hervorgeht, erstrecken sich die inneren Ra'nde der Lagen 30 und 40 von dem W quergeschnittenen Balsaholzring 50 nach der Achse 30 und sind miteinander verklebt, um eine Dichtung oder einen Flansch 52 am inneren Durchmesser zu bilden, dieser Flansch bildet den inneren Durchmesser 32 der Rotorhaube 34. Der Flansch 52 kann Löcher zur Aufnahme von Bolzen begreifen, die mit entsprechenden Löcher in einer Abdeckplatte 58 fluchten, sodass die Abdeckplatte 58 der Rotorhaube 24 durch jedes flbliche Verbindungsmittel wie z.Bo Bolzen mit ilutter 60 angeschlossen werden kann. Hieraus geht hervor, dass man zu dem Innenraun G2 der Rotorhaube 24 diirch Entfernen der Verbindungsmittel 60 und der Abdeckplatte 58 gelangen kann»

* Aus den Figuren 2 und 3 geht hervor, dass die inneren und äusseren Schutzlagen 38 und 40 sich über den a'usseren Tragring 48 hinaus erstrecken und miteinander verklebt sind, um einen Umfangsflansch oder -rand 36 zu bilden, der im wesentlichen parallel zu der Achse 30 verläuft. Genau wie der Plansch 52 als Dichtung am inneren Durchmesser der in Zwischerilagebauweise bestenden Haube 34 dient, dient der Flansch 36 als ' Dichtung am a'usseren Durchmesser dieser Haube.

An bestimmten Stellen am Umfang des Flansches 36 sind Verbindungslöcher 64 angebracht, die mit entsprechenden Löchern* 36 in einem Plansch 68 des Rotors 22 fluchten* um die Rotorhaube 24 am Rotor 22 zu befestigen, damit dieselbe mit^: dem Rotor 22' .dreht· ' ' - -^ :

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Aus den Figuren 3 und 4 c/eht hervor, dass wenn erwvfnscht, zusätzliche Lagen von kunststoffgeträ'riktem Glasfasergewebe wie z.B. 70 und 72 mit den Teilen 38 und 40 verklebt werden können, um zur Bildung cos Randes 36 beizutragen, und um den äusseren Durchmesser 46 des Hauptteiles 34 zum Zwecke einer grösseren Festigkeit abzudecken. Wenigstens eine zusätzliche Lage von kunststoffgeträ'nktem Glasfasergewebe 74 wirkt mit den Schutzlagen 38 und 40 am inneren Durchmesser 44, der in Zwischenlagebauweise hergestellten Haube 34, um den Flansch 52 am inneren Durchmesser und das innere Ende der Zwischenlagebauweise weiter zu verstärken.

Wie am besten aus den Figuren 2 und 5 hervorgeht, ist eine Anzahl Zugangslöcher 76, 73 und 80 an erlesenen Stellen der Haube 24 angeordnet, um Zutritt zu den Hubschrauberschmierpunkten zu erlangen.

Jede der (öffnungen 76-80 hat eine innere Wand 82, 04 und 86, die durch die Eienenwabenplatte 42 mit den eingepressten, ■quergeschnittenen Balsaholzringen 88, 90 und 92 begrenzt ist. Die BaisahoIzringe sind rait der Bienenwabenplatte verklebt und sind zwischen den Schutzlagen 38 und 40 angebracht und ebenfalls mit diesen verklebt, wie nachher ausfülirlieber beschrieben wird". Um die Zugangs löcher 76, 78 und 80 sind eine Anzahl Bohrlöcher IGG angebracht, die sich durch die quergeschnittenen 3alsaholzringe 88, 90 und 92 erstrecken, um zwecks Befestigung von geeigneten geformten Abdeckplatten wie z.E, 106 ober den Zugangslöchern eine Schraube mit Mutter 60 f aufzunehmen.

Die Figur 6 zeigt eine perspektivische Ansicht des Bienenwabenkernes 42 rait den einzelnen hohlen Zellen oder Zwischenräumen 110 und 112, die ourch die festen Teile 114 begrenzt sind. Die Bienenwabenplatte ist vorzugsweise aus Aluminium hergestellt. Ein quergeschnittener Balsaholzteil 88 ist in die " hohlen Bicnenwabenzellen eingepresst_r um diese aufzufüllen, sodar.G eine rait quergeschnittenem Balsaholz durchsetzte Bienen-

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wabenplatte entsteht« Die Bienenwabenplatte 42 mit dem eingepressten, quergeschnittenen Balsaholz ist zwischen einer ä'usseren Schutzlage 38 und einer inneren Schutzlage 40 vorgesehen

. und mit diesen durch Klebeschicliten 116 und 118 zwecks Bildung eines Zwischenlagebauteiles 34 verbunden* wie spa'ter erla'utert 'wird.

Wie schon vorher erwä*hntwurde, entsteht durch Verwendung eines Bienenwabenkernes in einem Zwischenlagebauteil eine sehr wider standsfäliige, feste und leichte Konstruktion, wobei jedoch bestimmte Herstellungsprobleme auftreten, da die Bienenwaben-P platte nicht bearbeitbar ist und keine Druckbeanspruchungen aufnehmen kann. Vor dieser Erfindung wurden verschiedene Versteifungsmittel zum Auffüllen der Bienenwaben verwendet, die jedoch alle wesentliche Nachteile haben, wie in der Einleitung beschrieben ist.

Es ist demnach eine Lehre der vorliegenden Erfindung, eine Bienenwabenplatte durch Einpressen von quergeschnittenem Balsaholz in die Bienenwaben zu verstärken, und dann das eingepresste quergeschnittene Balsaholz mit der .Bienenwabenplatte zu verkleben, sodass die derartig verfestigte Bienenwabenplatte bearbeitet werden kann. Die mit quergeschnittenem Balsaholz verfestigte Bienenwabenplatte kann jede erlesene bogenförmige ™ Form erhalten, sodass sie besonders geeignet ist zur Verwendung in einem Zwischenlagebauteil, wo eine nicht poröse glatte aerodynamische Schutzlage an beiden Seiten vorgesehen ist, die mit dem in den Bienenwabenkern gepressten quergeschnittenem Balsaholz verklebt ist» Die Erfahrung hat gezeigt, dass das 'quergeschnittene Balsaholz entweder vor oder nach dem Einpressen in die Bienenwabenplatte bearbeitet werden kann, um die gewünschte Form zu erhalten· Die Erfahrung hat ebenfalls gezeigt, dass we«n die Bienenwabenplatte nur an bestimmten Stellen bearbeitet werden ftiujss* oder nur an bestimmten Stellen Drucklasten aufnehmen soll, nur diese Stellen durch eingepresstes, quergeschnittenes Balsaholz verstärkt werden mu*ssen·

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Die Figur 7 dient zur Beschreibung des zum Einpressen des quergeschnittenen Balsaholzes in die Bienenwabenzellen ange-. wandten Verfahrens« Das Einpressen kann in jeder geeigneten Druckpresse 120, z_oB. in einer Spindelpresse oder einer hydraulischen Presse erfolgen, die eine starre und feste Tragplatte 122 und eine bewegliche Kompressionsplatte 124 begreift, die sich inbezug auf die Platte 122 verstellen kann, um einen Kompressionsdruck zwischen den Platten zu erzeugen. Die Bienenwabenplatte 126 legt auf einer Bodentragplatte 128, die auf der festen, flachen Oberflä'che 129 der Platte 122 liegt· Die Bodentragplatte 128 ist in allen Abmessungen gro's- ä ser und besteht aus einem widerstandsfähigerem Material als die Bienenwabenplatte 126. Ein quergeschnittenes Balsaholzstu'ck 30 wird auf die Bienenwabenplatte 126 getejt, und zwar derart, dass die Fasern 132-des quergeschnittenen Balsaholzes parallel zu den Achsen 134 der Bienenwabenzellen,z.B. 136, der Bienenwabenplatte 126 verlaufen. Das quergeschnittene Balsaholz 130 wird entweder erworben oder wurde vorher auf die gleiche Höhe "h" als die Bienenwabenplatte bearbeitet und kann ebenfalls vor dem Einpressen durch Bearbeitung eine gewünschte Form erhalten wie z.B. durch die Ringteile 88 und 90 in der Figur 5 dargestellt ist» Eine obere Tragplatte 138 ist auf dem quergeschnittenen Balsaholzstü*ck 130 vorgesehen, ( besteht aus einem wider stands fälliger em Material und ist in allen Abmessungen grosser als das quergeschnittene BalsaholzstCtck 130. Beim Betrieb der Presse wird die bewegliche Kompressionsplatte 124 durch einen erheblichen Druck oder durch eine erhebliche Kraft in Richtung auf die feststehende Tragplatte 122 bewegt, sodass das quergeschnittene Balsaholzstu*ck 130 in die Zellen 136 der Bienenwabenplatte 126 gepresst wird und diese vollständig auffüllt· Nachdem das quergeschnittene Balsaholz in die Bienenwaben eingepresst ist, kann die durch quergeschnittenes Balsaholz verstärkte Bienenwabenplatte bearbeitet werden, um die gewünschte bogenförmige Form zu erhalten·

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Un das quergeschnittene Balsaholz vorzugsweise vor der Bearbeitung mit den Bienenwaben zu verkleben, wird ein Klebemittel-Überzug wie ZoB. ein Epoxydharz von geringer Viskosität auf die Flä'chen des quergeschnittenen Balsaholzes aufgetragen. Dieses Epoxydharz wird von dem Holz aufgesaugt und es erhärtet, sodass es folgende zwei Aufgaben erfüllt, nä'mlich es verklebt das Balsaholz mit den Bienenwabenzellen, und es verhindert die Ansammlung von LTä'sse und Pilzen an eiern quergeschnittenen Balsaholz. Uenn ein Loch durch oie mit querc/eschnittenem Balsaholz durchsetzte Bienenwabenplatte zu bohren ist, ist es wünschenswert, dass ein Ilolzdichtungsmittel wie z.B. ein Polyepoxydharz über die freiliegende Balsaholzflä'che aufgetragen wird.

Wie vorher erwäTint wurde, sind die mit Balsaholz verstärkten Bienenwabenplatten besonders gut geeignet zur Verwendung in Bauteilen in Zwischenlagebauweise, wobei eine nicht poröse, glatte Schutzlage an gegenüberliegenden Seiten der Bienenwabenplatte festgeklebt ist, um den Zwischenlagebauteil zu bilden.

Das Herstellungsverfahren der in den Figuren 2-5 dargestellten Rotorhaube wird nun beschrieben, um die Einzelheiten der bevorzugten Zwischenlagebauweise zu erklä'ren. Uie aus Figur O hervorgeht, wird eine Matritze 150 von geeigneter Form ver wendete Die ä'ussere Lage oder Schutzschicht 38 wird dann sanft gegen die Innenfläche der Matritze 150 gelegt. Die Lage 38 besteht vorzugsweise aus kunststoffgetra'nktem Glasfasergewebe. Jede Verstärkungslage wie z.B. die Lagen 70 und 72 der Figur 3 und die Lage 74 der Figur 4 werden zur geeigneten Zeit wä*hrend der Bildung der Zwischenlagebauweise in die Matritze 150 gelegt· Der Bienenwabenteil 42 mit dem eingepressten quergeschnittenen Balsaholz wird dann in das Innere der Matritze auf die ä'ussere kunststoffgeträ'rikte Glasfasergewebelage 38 gelegt. Die Erfahrung hat gezeigt, dass die Bienenwabenplatte 42 mit dem quergeschnittenen Balsaholz von Hand verformt wer-

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den kann, um jede geeignete bogenförmige Form zu erhalten, sodass die verstärkte Bienenwabenplatte leicht der Form der Matritze 150 angepasst werden kann. Die innere Schutzschicht 40 wird dann sanft an die innere Oberflä'che des Bienenwabenteiles oder -kernes 43 gelegt» Die Lage 40 besteht vorzugsweise aus kunst stoff geträ'nktem Glasfasergewebe,, und es wird hervorgehoben, dass sowohl die Lage 40 als auch die Lage 38 sich über den ä'usseren Durchmesser 48 des Bienenwabenteiles 42 erstrecken, und aneinander anliegen, um einen Rand 36 im verhärteten Zustand zu bilden. Die Lagen 38 und 40 erstrecken sich ebenfalls nach innen ü*ber den inneren Durchmesser 44 des Bienenwabenteiles 42 hinaus, und bilden den Flansch 52. Die Schutzlagen 38 und 40 und der Kern 42 stellen den Teil in Zwischenlagebauweise dar. Die Matri'tze 150 v;.Lrd mit dem Teil 141 in Zwischenlagebauwsise in eine Vakuumglocke 152 gelegt, die vorzugsweise aus einem Polyvinylalkoholfilm besteht. · Die Vakuumpumpe 154 erzeugt in der Vakuumglocke einen Unterdruck von 63,5 cm Quecksilbersäule und die Vakuumglocke wird auf Lecken überprüft«, Durch dieses Vakuum \tferden die inneren und ä'usseren Lagen 38 und 40 gegen den Bienenwabenteil 42 gepresst« Die luft leer gepinapte Vakaumgloclie 152 v.'ird rait der Matritze 150 und ihrem Inhalt in einen Autoklav gestellt uno ein ä'usserer Druck von 1,4 - 3,5 kg/cm wird an das Innere des Autoklavs angeschlossen. Wenn die Lagen 38 ηηύ 40 mit Polyester getränkt sind, wird die Temperatur im Autoklav auf 127°C erhöht, wohingegen die Temperatur auf 171°C im Autoklav erhöht wird, wenn die Lagen 38 und 40 mit einem Epoxydharz geträ'nkt sind« Der zu erhärtende Bauteil in Zwischenlagebauweise bleibt bei diesem Temperatur- und Druckzustand 90 Minuten bis 2 Stunden im Autoklav» Nachdem diese Zeit abgelaufen ist, wird die Wä'r me zuführung zum Autoklav abgeschaltet, und die Vakuum- und Druckbedingungen bleiben bestehen bis der Autoklav sich auf 37°c oder Räumt eraper atur abgekühlt hat.

Dann wird die Matritze mit ihrem Inhalt aus dem Autoklav und

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aus der Vakuumglocke 152 herausgenommen. Ein übliches Abgratwerkzeug wird dann verwendet, um den Flansch 52 am inneren Durchmesser und den Flansch 36 am ä'usseren Durchmesser auf die gewünschten Gro'ssen au bringen, und dann werden die verschiedenen Löcher wie z.B. 64 (Figur 3), 100, 02, 84 und 86 angebracht» Die Oberfläche des quergeschnittenen Balsaholzes, welche den atmosphärischen Einwirkungen durch diesen Arbeitsgang ausgesetzt wird, wird mit einem Dichtungsmittel wie z.B. Epoxydharz überzogen.

Obschon kunststoffgeträ'nktes Glasfasergewebe geeignet ist, und beim Zusammenbau der Zwischenlagekonstruktion 141 nach Figur 8 zeitsparend ist, kann ebenfalls ein trockenes Glasfasergewebe verwendet werden, wobei dann ein Harz als separates Klebemittel erfordert ist, wie durch die Teile 116 und 118 in Figur 6 dargestellt wird_o Dieses trockene Gewebe hat den Vorteil, dass es bei niedrigeren Temperaturen erhä'rtet.

Während el ie Erfindung besonders im Zusammenhang mit der Beschreibung einer Hubschrauberrotorhaube erlä'utert wurde, wird hervorgehoben, dass viele andere Anwendungsmöglichkeiten bestehen, wo ein verstärkter Bienenwabenteil zur Verwendung in einer Zwischenlagebauweise wünschenswert ist. Ein solcher Gegenstand ist in Figur 9 gezeigt, in der ein Munitionskasten 160 dargestellt"ist. Der Munitionskasten 160 begreift eine Anzahl Wandteile in Zwischenlagebauweise wie z.B. die vordere Viand 162, die Seitenwä'nde 161 und 163 und die hintere Wand 165, jede Wand begreift einen Bienenwabenkern 164, der an den Enden über dem gesamten Umfang durch einen eingepressten quergeschnittenen Balsaholzring 166 (Figur 10) Verstärkt ist. Die verschiedenen Wä'nde in Zwischenlagebauweise 161, 162, 163 und 165 des Kastens sind an den Enden durch übliche "!/'-ftfrmige Flansche miteinander verbunden und bilden mit Ausnahme der oberen Cffnung 168 einen vollständig abgeschlossenen Kasten.

Wie aus Figur 11 hervorgeht, ist ein Einrastdeckel 170 vor-

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gesehen, um et ie obere O'f fnung 168 des Munitionskastens 160 abzuschliessen. Es wird hervorgehoben, dass die quergeschnittenen Balsaholzringe 172 und 174 zweckmässig geformt sind_# um die biegsamen Rä'nder 173 und 175 des Deckels 170 aufzu-. nehmenο Wie weiter aus Figur 11 hervorgeht, erstrecken sich Durchgangsbolzen 176 durch die vordere Wand 162 und die hintere Wand 165, um diese "Wände unter Abstand su halten und. der en Wid erstand svermögen gegen Druckkräfte zu erhöhen „ In dem Bereich der Bolzen 176 sind quergeschnittene Ralsaholzeinsä'tze 180 und 182 in die Bienenwabenzellen gepresst. In den Bereichen, wo aus s er gewöhnlich hohe Bolzendruckkräfte g aufzunehmen sind, sind vergro'sserte Scheiben, wie z.B. 104 zur besseren Belastungsverteilung vorgesehene

Die quer-jeschnittenen 3a.lsaholzringe, die in die Bienenwaben eier Wände in Swischenlagebauweise des Ilunitionskastens IGC am Umfang eingepresst sind, dienen dazu die Stosskrafte, die auf die Zwischenlagebauweise ausgeü*bt v/erden, abzudämpfen, da die Verwendung von quergeschnittenem Balsaholz der gesamten^ Anordnung einen hohen Energieaufsaugungsfaktor verleiht.

Obschon der Bienenwabenkern aus jeder gewünschten Zellengrösse oder aus jedem üblichen Material bestehen kann, hat man gefunden, dass "Hexcel". Bienenwaben fü*r diesen Zweck besonders ge-

J eignet sind«, Ausserdem hat es sich herausgestellt, dass das ' unter dem Hamen "Balsa Ecuador" bekannte quergeschnittene Balsaholz sich bestens eignet, und dass das bei niedriger Temperatur erhärtende kunststoffgetränkte Glasfasergewebe für die oberen und unteren Schutzlagen 38 und 40 verwendet werden kann«, Die Temperatur soll beim Erhärtungsvorgang bei einer Wand in Zwischenlagebauweise 121 C nicht überschreiten.

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Claims

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PATSITTÄHSPRÜCHE

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Iw' Hin Verfahren zum Verstärken eines Bienemvabenteiles, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) 3in Stück quergeschnittenes Balsaholz (130) wird auf ein Bienenwabenteil (126) gelegt, sodass die Fasern (132) des quergeschnittenen Balsahplzes parallel zu den Achsen (134) der Bienemvabenzellen verlaufen, und

b) das quergeschnittene Balsaholz wird in den Bienenwabenteil gepresst, um die Zellen (13 6) dieses Teiles vollständig aufzufüllen.

2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwendung eines Bienenwabenteiles (126) und eines Stückes von quergeschnittenem Balsaholz (130) gleicher Höhe.

3. Ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Auflegen einer Klebstofflage (116,118) auf das Balsaholz nachdem dasselbe in die Bienenwabenzellen eingepresst ist, sodass das Balsaholz rait den Bienenwabenzellen verklebt wird.

4. Ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Auftragen einer Lage Epoxydharz von geringer Viskosität auf das Balsaholz, nachdem dasselbe in die Bienenwaben eingepresst ist, um das Balsaholz mit den Bienenwaben zu verkleben«,

5. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, gekennzeichnet durch Bearbeiten des mit quergeschnittenem Balsaholz verstärkten Bienenwabenteiles bis er die erwünschte Form erhalten hat.

6. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, gekennzeichnet durch Bearbeiten des quergeschnittenen Balsaholzes auf dessen gewünschte Form bevor es in den Bienenwabenteil eingepresst wird.

7. Ein Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Bearbeiten des Bienenwabenteiles mit dem eingepressten quer-

* ■ s

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geschnittenen Balsaholz bis die erlesene bogenförmige Form erreicht ist. ....

8, Ein Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Anbringen von Stützplatten (128,130) sowohl oberhalb als auch unterhalb des Bienenwabenteiles und des quergeschnittenen Balsaholzes, und Druckeinwirkung auf die Stützplatten um das quergeschnittene Balsaholz in den Bienenwabenteil zu pressen.

9«, Ein Verfahren zur Herstellung eines Teiles in Zwischenlagebauweise mit einem verstärkten Bienenwabenkern, der nach dem Verfahren von Anspruch 1 hergestellt ist, gekennzeichnet durch Anbringen einer nicht porösen Lage (38,40) an ™ gegenüberliegenden Seiten des Bienenivabenteiles, und Verkleben der Schutzlagen mit dem Bienenwabenteil und dem quergeschnittenen Balsaholzβ

10. Ein Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Ausbilden von Flanschen (36,52) an den nicht porösen Sclxtzlagen die sich über den Bionenwabenteil hinaus erstrecken, und durch Verkleben der Flansche miteinander um eine Umfangsdichtung für den Bienenwabenteil zu bilden.

11. Ein Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Bohren von Verbindungslöcher (64) in die Umfangsdichtung des Bienenwabenteiles. |

12. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 9-11, gekennzeichnet durch Verwenden einer kunststoffgetränkten Ulasfaserlage.

13. Sin Verfahren nach einem der Ansprüche 9-11, gekennzeichnet durch Verwenden einer Glasfasergewebelage.

14w Ein Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Herstellen einer Matritze (150) mit den Umrissen des herzustellenden Teiles in Zwischenlagebauweise,

b) sanftes Auflegen von wenigstens einer kunststoffgetra'hkten

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Glasfasergewebelage (38) in die Matritze, sodass sie flach an der inneren Fläche liegt, und wobei das Gewebe grtfssere Abmessungen als der vorher hergestellte Kern hat, c) Auflegen des rait quergeschnittenem Balsahols verstärkten Bienenwabenkernes (141) in die Ma tr it ze auf c"ie erste kunststoffgetrankte Glasfasergewebelage, sodass die Enden der Gewe?;>c?lage sich über den Kern hinaus erstrecken und Anpassen der I-vornforra an c"ie Ilatritse,

c) Auflegen von wenigstens einer kunststoffgetränkten Glasfasergewebelage (40) in die llatritze auf den Kern, sodass die Lage sanft an dem Kern liegt und sich in Umfangsrichtung über ■ denselben hinaus erstreckt,

e) Einführen der llatritze nut ihrem Inhalt in eine Vakuuracjlocke (1!"2), die auf einen Unterdruck von 63,5 cm Quecksilber ^ä'uIe leergepumpt wird und Überprüfen der Glocke auf Lec?:nn,

f) T-lnftfiren der Vakuumglocke mit der Matrit^c und deren Inhalt in ein Autoklav, der an einem Druck von 1,4 - 3,5 kg/cm' angeschlossen ist und Erhöhen der Temperatur den Autoklavs, w:. c'ao nit kunststoffgetra'nlcte Glasfasergev;ebe zu erhärten und mit dem Kern zu verkleben und ausserdem um die Teile des Glasfasergewebe^, welche sich itber den Kern hinaus erstrecken, miteinander zu verkleben, um eine Dichtung und einen Umfangsflansch ara Kern zu bilden,

g) Abk.ulilen des Autoklavs auf Raumtemperatur während das Vp.kuuM und der Druck bestehen bleibt.

Ti) Herausnehmen der Vakuuraglocke nit der llatritze und deren Inhalt aus dem Autoklav und Entleeren der Ilatritse, und

i) Gehneiden des Inhalts der llatritze auf die gewünschte Form.

15„ Ein Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch Verwenden von polyestergetränktem Glasfasergewebe und Erhitzen des Autoklavs auf eine Temperatur von ungefähr 127°C während 90 - 120 I-iinuten.

3Gc Ein Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch

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Verwenden von epoicydharagetra'nktem Glasfasergewebe und durch Erhitzen des Autoklavs auf e_sine Temperatur von ungefähr 17O°C •während 90 - 120 Minuten.

17 ο Sin Verfahren nach einem der Ansprüche 14—16, gekenn- · zeichnet durch Schneiden des Umfangsflansches auf die gewünschte Grosse und Bohren von Verbindungslöchern durch den Flansch und durch Herstellen von wahlweise geformten öffnungen durch den Teil in Zwischenlagebauwäse in den Bereichen der quergeschnittenen Balsaholzeinsätae«,

18. Eine verstärkte Bienenwabenkonstruktion in Zwischenlagebauweise, die nach einem der i\nsprüche 9-17 hergestellt ist, gekennzeichnet durch einen mittleren Bienenwabenteil (42) mit einer Anzahl Zellen die parallele Achsen sowie offene Und en haben, eine nicht poröse Sciitzlage (38), die mit der einen Seite des Bienenwabenteiles verklebt ist, eine nicht poröse Schutzlage (40), die mit der anderen Seite des Bienenwabenteiles verklebt ist, sodass die Schutzlagen und der Bienenwabenteil die Konstruktion in Zwischenlagebauweise bilden, und durch wenigstens ein Verstä'rkungsteil für die Konstruktion in Zwischenlagebauweise bestehend aus einem quergeschnittenen BaIsaholzstück (88), dessen Fasern parallel zu den Achsen der Bienenwabenzellen verlaufen und das die gleiche Höhe wie die Bienenwabenzellen hat, wobei das quergeschnittene Balsaholzstück in die Bienenwabenzellen eingepresst ist, um die Zellen aufzufüllen und mit dem offenen Ende des Bienenwabenteiles fluchtet und mit den Schutzlagen (38,40) verklebt ist.

19. Eine verstärkte Bienenwabenkonstruktion in Zwischenlagebauweise nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Cfffnung (78) durch die Konstruktion in Zwischenlagebauweise verlä'uft, und dass das Verstärkungsmittel ein Stützring (90) ist, der die Cfffnung umgibt.

20_β Eine verstärkte Bienenwabenkonstruktion in Zwischen™

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lage.oauweise nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Bohrung (100) durch den mit quercoschnittenem Balsaholz verstärkten nienenwabenteil verlä'uft, un einen Bo zv/ecks Befestigung eines entfernbaren Deckels tfber eier Cffnung aufzunehmen_o

21. Eine verstärkte üienenv/abenkonstruktion in Zwischenlagebauweise nach einen der Ansprüche 19-20, dadurch gekennzeichnet, dass der Bienenwabenteil ringförmig ist, dass die Schut,"lagen Flansche besitzen, die sich vfber c! Lo inneren und äusneren Durchmesser des Bienenwabenteiler; hinaus erstrecken, wobei die Flansche miteinander verklebt sind \x\\C innere und ä'ussere Dichtungen (36/52) fü*r den Bienenwabeatoil bilden, und dass die Verstärkungsmittel ein Tragmittel (48) begreifen, das am ä'usseren E'urchmesser des BienenwabenteilcL; vorgesehen ist und durch die ßchutzlagen und die ä'ussero Lichtung umhu*llt ist, um eine UmfangsStützung fu*r den Bienenwaljenteil zu bilden, sowie ein Tragmittel (50) begreifen, das am inneren Durchmesser des .licnenwabenteiles vor-jn.-johen ist und zwischen den Schutzlagen und an der inneren Dichtung liegt, um eine UmfangsabstCftzung ftfr den ßieneirra.benteil zu bildenο

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