DE2248358A1 - Flugzeugradardom mit kanneliertem kern und herstellungsverfahren - Google Patents

Flugzeugradardom mit kanneliertem kern und herstellungsverfahren

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DE2248358A1
DE2248358A1 DE19722248358 DE2248358A DE2248358A1 DE 2248358 A1 DE2248358 A1 DE 2248358A1 DE 19722248358 DE19722248358 DE 19722248358 DE 2248358 A DE2248358 A DE 2248358A DE 2248358 A1 DE2248358 A1 DE 2248358A1
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mandrels
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Henry August Kangas
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Description

J3 1005
PATENTANWÄLTE
Diving. Η/·iiS KUF-CHKE Di;;;.-!nS.!r::i,Z ASULAR
Γ Ei-L! ί 33 Außusta-Vlktoria-Straflt 09
The Boeing Company, Seattle / Washington (V.Stiv.Ao)
Slugzeugradardom. mit kanneliertem Kern und Herstellungsverfahren
Die Erfindung betrifft allgemein Verfahren zum Herstellen eines aus mehreren Lagen zusammengesetzten kannelierten Kerns und insbesondere zum Herstellen von Kernen mit komplizierten Kurven wie bei einem Flugzeug-Badardom.
Bei einem bekannten Verfahren zum Herstellen von mehrlagigen und kannelierten Kernen wird Wachs oder ein ähnliches Material .verwendet, das bei der Durchführung des Verfahren verlorengeht. Bei diesem Verfahren werden stranggepresste Wachsdorne verwendet, die mit einem Glasfasergewebe umwickelt werden, das von Hand oder im Tauchverfahren mit einem Polyester- oder Epoxidharz getränkt und danach direkt in eine Aushärtungsform eingetragen wird. Dieses Verfahren ist auf eine verhältnismäßig niedrige Temperatur von weniger als 710C und auf eine Aushärtung im Vakuum bei Drücken von 0,7 - 0,98 kg/cm beschränkt, da anderenfalls das Wachs erweicht. Die Wachsdorne werden während Wärmeaushärtung durch Verdampfen entfernt; Jedoch bleiben in den Kannelierungen und im
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Fasematerial verunreinigende Wachsreste zurück. Das vollständig ausgehärte und kannelierte Gefüge ist von geringer Güte und weist einen hohen Gehalt an Hohlräumen auf als Folge des unzureichenden Druckes während des Aushärtens bei hohen GewichtsSchwankungen von Teil zu Teil. Die Verunreinigung mit Wachsrückständen kann in der Hauptsache die Ursache einer Entblätterung und der mangelhaften Haftung von Farben sein. Während der Schlussaushärtung durchdringt das verdampfte Wachs den kannelierten Kern und die Außenhautlagen mit der Folge, dass Farben schlecht haften und dass zum Teil eine Entblätterung des Materials erfolgt. Das eingedrungene Wachs und der große Hohlraumgehalt in den Außenhautlagen eines Flugzeug-Radardomes führt zu einer raschen Erosion eines Farbstoff- oder Schutzbelags durch das Aufprallen von Materialpartikeln oder Regen auf die verhältnismäßig harte Außenseite, so dass beständig eine Wartung, eine weitgehende Abdichtung und die Verwendung einer Gummischutzhülle erforderlich ist. Die nach dem Ausschmelzen oder Verdampfen zurückbleibenden, verunreinigenden Wachsreste nehmen außerdem weitere Verunreinigungen auf, die das Gefüge verschlechtern und lästige Gerüche erzeugen. Bei diesem Verfahren mit verlorenem Wachs wird auf die Wandungen der Kännelierungen nur ein Mindestdruck ausgeübt, wodurch die Festigkeit des Gefüges beeinträchtigt wird.
Bei einem anderen ähnlichen Verfahren werden steife Dorne aus massivem Teflon, JNylon usw» zum Herstellen von ebenen oder schwach gekrümmten Teilen verwendet. Dieses Verfahren wird allgemein ber der Herstellung gewebter oder genähter Radardome angewendet , gestattet jedoch nicht die Anwendung eines erhöhten Aushärtungsdruckes. Die Nachteile dieses Verfahrens sind in dem Fehlen eines auf die Wandungen der Kannelierungen ausgeübten seitlichen Druckes und in der Schwierigkeit bei dem Entfernen der Dorne zu sehen.
Die Erfindung sieht ein Verfahren zum Herstellen eines mehrlagigen und kannelierten Kerns unter Verwendung von Dornen vor, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass ein mit einem Harz imprägniertes Fasermaterial um einen hohlen Dorn aus biegsamem Siliziumgummi herumgewickelt wird, dass das Material unter Anwendung eines erhöhten Druckes und Hitze ausgehärtet wird,
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wobei ein einheitliches und kanneliertes Kerngefüge erzeugt wird, und dass der biegsame hohle Dorn langsam mit steigender Spannung herausgezogen wird, wobei der Querschnitt des Dorns unter der Einwirkung des Zuges kleiner wird.
Die zum Herstellen des Glasfasergefüges für die kannelierten Kerne nach der Erfindung verwendeten Dorne weisen allgemein einen dreieckigen oder rechteckigen Querschnitt auf und können nach dem Aushärten mechanisch aus dem Gefüge entfernt werden.
Werden für die kannelierten Kerne Faserstoffe verwendet beispielsweise aus Glas, Quarz, Kohlenstoffgraphit mit einem hohen Modul, Bor oder aus anderen Metallen, so muss natürlich ein mit diesen Werkstoffen verträgliches Harz verwendet werden.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Herstellen von profilierten Platten aus einem Faser-Harz-Matrixmaterial mit einem kannelierten Kern unter Verwendung von hohlen Dornen aus Siliziumgummi, welches Material die Eigenschaft aufweist, am fertigen Gefüge nicht haftenzubleiben. Der ausgehärtete Siliziumgummidorn bleibt an keiner der Harzzusammensetzungen haften. Um während des Aushärtens einen Bruch zu vermeiden, können die hohlen Dorne von biegsamen Kabeln abgestützt werden, die in ein im Dorn vorgesehenes elliptisches Loch eingeführt werden. Nach beendetem Aushärten werden die hohlen Dorne aus dem Gefüge in der Weise entfernt, dass zuerst die biegsamen Kabel aus den Dornen und danach diese herausgezogen werden. Nach dem Herausziehen der biegsamen Kabel könnte das Herausziehen der Dorne dadurch erleichtert werden, dass im hohlen Kern ein Vakuum erzeugt wird, so dass die Wandungen des Dorns einsinken, während zugleich ein allmählich stärker werdender Zug auf die Dorne ausgeübt wird.Es bereitet absolut keine Schwierigkeiten, ein mehrlagiges Fasergefüge beispielsweise für einen Flugzeugradardom mit Hilfe von Dornen zusammenzusetzen und danach auszuhärten; es ist jedoch schwierig, die Dorne zu entfernen, ohne dass Teile der Dorne oder Verunreinigungen zurückbleiben und ohne das Gefüge zu beschädigen, wodurch die Leistungsfähigkeit des Radars beeinträchtigt und dessen elektrische oder mechanische Merkmale verändert würden. Da bei Flugzeugen die meisten Radardome am Bug
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aus aerodynamischen Gründen mit einem spitzbogenförmigen Querschnitt versehen werden, so ist ein Entfernen der Dorne am Scheitel fast unmöglich, ohne das Teile der Dorne im Gefüge zurückbleiben. Werden jedoch die Dorne in zwei Abschnitten hergestellt, die am Scheitel der Krümmung mit einander verbunden sind, so werden die Schwierigkeiten beim Herausziehen der Dorne dadurch beseitigt, dasa auf die Dorne an beiden Enden ein Zug ausgeübt wird mit der Folge, dass die beiden Abschnitte der Dorne eich an der Verbindungsstelle am Scheitel der Krümmung von einander trennen. Die beiden Hälften der hohlen Dorne können durch ein rohrförmiges Einsatzglied mechanisch mit einander verbunden werden, wenn in die Dorne keine Kabel eingeführt werden, anderenfalls können die beiden Dornhälften von der Oberflächenspannung der Kabel zusammengehalten werden, die für den vorliegenden Zweck vollständig ausreicht. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Verwendung von Harzen bei hohen Temperaturen zusammen mit einer Aushärtung in einem Autoklaven bei hohen Drücken, wobei ein mehrschichtiges Gefüge von hoher Güte und mit einem geringen Gehalt an Hohlräumen erzeugt wird. Als Folge der Verwendung von Hohldornen im Gegensatz, zu massiven Dornen, kann deren Expansion leichter bestimmt und kontrolliert werden, so dass auch die Abmessungen des fertigen Gefüges leichter bestimmt und kontrolliert werden können. Die thermische Expansion der für die Dorne verwendeten Siliziumelastomere beträgt ungefähr 180 bis 200?&. Diese große thermische Expansion wird bei der Wärmeaushärtung ausgenutzt, um die Fasern des Materials zu verdichten und mit einander zu verflechten, wobei eine dichtere Fasermatrix erzeugt wird, als mit dem älteren Verfahren, bei dem "Verlorenes Wachs" verwendet wird.
Einer der Hauptvorzüge der Verwendung eines kanellierten Kerns bei Radardomen im Gegensatz zu Wabenkernen ist darin zu sehen, dass bei den letztgenannten Kernen das die Außenhaut durchdingende Wasser sowie Kondenswasser sich in den Wabenzellen ansammelt, so dass die Platte mit Wassergesättigt wird mit der Folge, dass auf dem Radarbildschirm ein falsches Bild erzeugt wird, das eine außerordentlich große Gefahr bedeuten würde bei unsichtigem Wetter oder bei einem Blindflug. Wenn das in den Wabenzellen eingeschlos
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Wasser gefriert, so wird der Radardom beschädigt und führt ebenfalls zur Erzeugung falscher Radarbilder. Im Gegensatz hierzu kann bei dem kannelierten Gefüge das Wasser durch die Kannelierungen in einen Wassersammeikanal ablaufen, der durch Abflzsslöcher oder über ein Druckausgleichsventil entleert wird, wenn der Radardom an eine Druckregelanlage angeschlossen ist. Außerdem kann, eine Konstruktion mit einem kanellierten Kern benutzt werden, um in der Umgebung des Radargerätes eine konstante Temperatur und eine bestimmte Luftfeuchtigkeit aufrechtzuerhalten, zu welchem Zweck durch die Kannelierungen Heiß- oder Kaltluft geleitet werden kann. Bei Verwendung von Heißluft kann die Außenseite des Radardomes oder das Radargerät innerhalb des Domes nicht vereisen.
Ein weiterer Yorzug der Erfindung ist darin zu sehen, dass ein mit Harz vorimprägniertes Fasermaterial verwendet werden kann im Gegensatz zum dem Verfahren, bei dem "Verlorenes Wachs" verwendet wird, und bei dem ein Nassverfahren angewendet werden muss wegen der großen Hitze und des hohen Druckes, die (der) zum ordnungsgemäßen Formen und Aushärten des vorimprägnierten Materials erforderlich ist»
U'ach der Erfindung können ferner vorimprägnierte Fasermaterialien mit einem bestimmbaren Verhältnis Faser : Harz verwendet werden, welcher Umstand eine Vorausbestimmung des Gewichtes des fertigen Aufbaus ermöglicht und die Zuverlässigkeit der Bauteile erhöht.
Die~aus Silitiummaterialien hergestellten Dorne können außerdem weniger schwierig an bestimmte Umrisse angepasst und in einem Hochdruckautoklaven ausgehörtet werden, während bei dem "Verlorenes Wachs" verwendenden Verfahren ein Zusammensetzen in nassem Zustand und ein Aushärten in einem iiiederdruckvakuumofen erfolgen muss. Bei einer unter einem hohen Druck durchgeführten Aushärtung wird allseitig ein stärkerer und gleichmäßigerer Druck ausgeübt, so dass der fertige Aufbau verhältnismäßig wenige Hohlräume aufweist sowie eine größere mechanische Festigkeit und vorausbestimmte elektrische Merkmale.
Die Erfindung wird nunmehr ausführlich beschrieben. In den
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beiliegenden Zeichnungen ist die
Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung eines mit Kanälen durchsetzten Kernaufbaus mit der Parallelanordnung der biegsamen hohlen Kerndorne und deren Kabeleinsätze zum Erhöhen der Druckfestigkeit,
Fig*2 ein Querschnitt durch einen mit Kanälen durchsetzten Kernaufbau sowie mit den Dornen und den Kabeleinsätzen, welcher Querschnitt eine nicht bevorzugte Ausführungsform mit umwickelten Dornen für die Herstellung eines mit Kanälen durchsetzten Kerns zeigt,
Fig.3 ein Querschnitt durch einen mit Kanälen durchsetzten Kernaufbau mit den Dornen und den Kabeleinsätzen, welcher Querschnitt eine bevorzugte Ausführungsform des Umwickeins der Dorne zum Herstellen eines mit Kanälen durchsetzten Kerns zeigt,
Fig.4 eine schaubildliche Darstellung eines spiralig umwickelten hohlen Kerndorns, wobei das Material mit einer Steigung von 45° Kante an Kante auf den Dorn aufgewickelt ist im Gegensatz zu einer überlappenden Wicklung, wobei in den Dorn ein Kabel zum Erhöhen der Druckfestigkeit eingeführt ist,
Fig.5 ein Querschnitt durch einen mit Kanälen durchsetzten Kern mit einer spiraligen Doppelumwicklung, wobei die Hohldorne einen Kanal mit einem elliptischen Querschnitt aufweisen, in den das Kabel eingeführt ist, welche Umhüllung der Siliziumgummidorne eine bevorzugte Ausführungsform darstellt,
Fig.6 ein Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines mit Kanälen durchsetzten Kernaufbaus mit einer doppeltspiraligen Umwicklung eines Siliziumgummidorns, der einen dreieckigen Querschnitt und einen Kanal mit einem elliptischen Querschnitt aufweist, in den ein Kabel zum Erhöhen der Druckfestigkeit eingeführt ist, wobei eine zweilagige Außenhaut vorgesehen ist,
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o7 eine schaubildliche Darstellung der spiralförmig umwickelten Hohlkerndorne, an deren Enden Haken angebracht sind, mit denen eine Verbindung mit einem Abstreifring hergestellt werden kann,
Fig»8 eine schaubildliche Darstellung einer Hohlform, und die
Fig.9 ein Längsschnitt durch einen Kernabschnitt am Außenrand, der die Anordnung des Wassersammelkanals und^ die Schichtung des Kantenbandes zum Anbringen am Flugzeug zeigt«
Die Figoi zeigt das Zusammensetzungsverfahren nach der Erfindung bei der Herstellung eines mit Kanälen durchsetzten Kerns für einen Radardom unter Benutzung wiederverwendbarer Siliziumdorne 10, die die Verwendung von Vorimprägnierungen und ein Aushärten im Autoklaven ermöglichen, so dass ein gleichförmigeres Gefüge mit höherer mechanischer Festigkeit und mit besserer Reproduzierbarkeit hergestellt werden kann.
Bei dem genannten und "Verlorenes Wachs" verwendenden Verfahren werden normalerweise die Wachsdorne mit einem nicht imprägnierten Glasfasermaterial umwickelt, auf das ein flüssiges Harz aufgetragen wird, wonach das Ganze direkt in eine Aushärtungsform eingetragen wird.
Dieses in der Fig.4 dargestellte Verfahren bei der Herstellung einer spiraligen Umwicklung ist bei Siliziumgummidornen wegen deren größerer Biegsamkeit schwieriger durchzuführen. Das Glasfasermaterial 11 kann auf den biegsamen Dorn nicht gleichmäßig aufgewickelt werden, so dass eine unregelmäßige Anordnung die Folge ist<> Um dieses ältere Verfahren durch ein anderes Verfahren ersetzen zu können, wurden verschiedene Wickelverfahren untersucht, z.B. das in der Fig.2 dargestellte Verfahren mit Ober- und Unterlagen. Der Querschnitt in der Fig*2 zeigt Siliziumgummidorne 10 mit einem elliptischen Kanal 12,. in die Kabel 13 eingeführt sind, um den Druckwiderstand zu erhöhen, und mit den Materiallagen oberhalb und unterhalb der Dorne, sowie mit doppelter Innen- und Außenhaut 14 bezw. 15· Bei einer Untersuchung der fertigen Konstruktionsplatte wurde ermittelt, dass in dem an die Haut angrenzenden Bezirk die Wandungen der Kanäle zu dünn waren. Diese Dünnwandigkeit war eine Folge der unzureichenden
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Vorimprägnierung bei dem Zusammenschichten. Dieser Umstand konnte nicht befriedigend korrigiert werden, um in einer angemessenen Produktionsperiode mit Sicherheit eine gleichmäßige Wandstärke zu erzielen. Es wurde ein befriedigendes ümwicklungsverfahren entwickelt, dessen Ergebnis in der Pig.3 darge stellt ist. Der Querschnitt zeigt die Siliziumgummidorne 10 mit einem elliptischen Kanal 12 und mit den in diese eingezogenen runden Kabel sowie die Kernumwicklung 16 mit doppelter Innen- und Außenhaut 14 bezw· 15. Die Fig.5 zeigt eine bevorzugte Ausführung einer doppelten inneren spiraligen Umwicklung 17 und einer äußeren spiraligen Umwicklung 18 bei einem hohlen Dorn 10, wobei das Material mit einer Steigung von ungefähr 45° bei zusammenstoßenden Kanten gewickelt ist im Gegensatz zu einer Überlappungswicklung. Die hohlen Dorne 10 sind mit einem elliptischen Kanal 12 versehen, in die das Kabel 13 eingezogen wird, um den Druckwiderstand der Dorne zu erhöhen. Bei dieser Ausführungsform besteht ferner der zwischen benachbarten Dornen gelegene Teil der Umwicklung aus vier Lagen, welcher Umstand wesentlich dazu beiträgt, dass von dieser Ausführung stärkere dynamische Stoßbelastungen absorbiert werden als von der Ausführungsform nach der Pig.3, bei der der genannte Teil nur aus zwei Lagen bestellte Die Pig.6 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform, die der Ausführungsform nach der Pig.5 etwas ähnlich ist mit der Ausnahme, dass Dorne mit einem dreieckigen Querschnitt verwendet werden. Diese Ausführungsform ist der Festigkeit nach den Ausführungen nach der Fig.3 oder 5 wesentlich überlegen.
Das Zusammensetzen von Radardomen erfolgt normalerweise in einer Hohlform gleich der in der Fig.8 dargestellten Form, um den erforderlichen aerodynamischen Umriss und eine glatte Außenseite erzeugen zu können. Das Zusammensetzen eines von Kanälen durchzogenen Kernaufbaus in einer Hohlform ist sehr schwierig durchzuführen wegen der erforderlichen Genauigkeit bei der Anordnung des Gewebes. Ferner besteht die Gefahr, dass eine Verunreinigung durch in die Form hineinfallenden Dinge sowie eine Ermü
dung der Arbeiter erfolgt, die sich bei der Arbeit in eine große Hohlform hineinbeugen müssen, die bei dem Plugzeug Boeing 747 eine Weite bis zu 2,4 m aufweisen kann. Um einige mit der
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Verwendung von Hohlformen verbundenen Schwierigkeiten zu beseitigen, wurde eine Einsetzform nach der Fig.7 entwickelt und den Abmessungen des Radardomes entsprechend hergestellt. Diese Einsetzform ist halbkugelförmig ausgestaltet, wobei deren Außenseite der Innenseite des von Kanälen durchsetzten Kerns entspricht. Da die Radarnase eines Flugzeuges Spitzbogen- oder nadeiförmig ausgestaltet ist, wie aus aerodynamischen Gründen erforderlich, so müssten diese beiden Formen entsprechend ausgestaltet werden. Die Form müsste ferner mit Führungslinien und Richtpunkten versehen werden, die die Anordnung der Kanäle unterstützen. Die Einset zform wird auf einen Sockel 19 aufgesetzt, der mit einem auf Führungsstiften (nicht dargestellt) gelagerten Ring 20 versehen ist. Der Ring 20 kann in die Haken 21 eingreifen, die an den Enden der Siliziumgummidorne befestigt sind, und bei Betätigung einer Hebevorrichtung 22, die zwischen dem Sockel 19 und der Einsetzform angeordnet ist,- könnte der Ring die Dorne aus den Kanälen des Kerns herausziehen. Die in die Hohldorne eingezogenen Kabel könnten gleichfalls an den Enden mit Haken versehen . werden, die mit dem Ring verbunden werden, und die das Festhalten der Dorne an der Gebrauchsstelle unterstützen. Es kann ein Sattel benutzt werden, der ein Verrutschen der Einsetzform verhindert. Dieser Sattel kann aus einer kräftigen Siliziumgummidecke bestehen, die zum Verdichten der Dornanordnung bei Raumtemperatur und unter einem Vakuum diento Ein Arbeitsvorgang für die Verdichtung des Epoxidharzes würde bei Raumtemperatur und bei einem Mindestvakuum von 38 bis 50,8 cm Quecksilbersäule eine Stunde lang dauern. Das Verfahren wird in der Weise durchgeführt, dass nach dem Zusammensetzen des Gebildes auf der Einsetzform das Ganze in die Hohlform zum Aushärten übertragen wird. Dieses Übertragen wird in der Weise durchgeführt, dasa die Hohlform auf die zusammengesetzte Anordnung auf der Einsetzform aufgesetzt und befestigt wird. Beide Formteile werden dann umgedreht, und die Einsetzform wir d aus der Hohlform entfernt.,Damit die Einsetzform entfernt werden kann, wird diese mit einer Haube aus einem mehrlagigen Fasermaterial bedeckt. Diese Haube wird auf der Einsetzform beispielsweise durch ein Abdeckband festgehalten, und der mit Kanälen durchzogene Kern wird auf der Haube zusammengesetzt. Bei dem Entfernen der Einsetzform wird das Abdeckband von der Haube entfernt,
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und die Einsetzform wird aus der Hohlform herausgehoben, wobei die Haube und der zusammengesetzte Kern in der Hohlform zurückbleibt. Die Haube verbleibt während des Aushärtena auf der zusammengesetzten Anordnung, erzeugt eine glatte Innenseite und ermöglicht eine Kontrolle der Dickentoleranz. Dieses Übertragungsverfahren kann befriedigend durchgeführt werden, ohne dass eine Verschiebung oder Verformung der zusammengesetzten Anordnung erfolgt.
Die Dorne sollen aus einem hochreißfesten und zugfesten Siliziumgummi hergestellt werden. Ein befriedigender Dorn weist die folgenden Merkmale auf: Temperaturbereich 18 - 230 C, Zugfestigkeit 84 kg/cm . Dehnung 500 $> und eine Härte von 5O~5 nach Shore "D". Es könnte durch Strangpressen ein Dorn mit einem quadratischen Querschnitt bei einer Kantenlänge von ungefähr 12,7 mm und mit einem elliptischen Kanal nach der Fig.4 hergestellt werden. Beim Strangpressen kann in den elliptischen Kanal ein Kabel 13» gleich dem DX-Kabel mit einem kleinen Durchmesser eingeführt werden, das den Dorn abstützt, und das sich dem gewünschten Umriss des Radardomes anpasst, ohne zurückzufedern·
Eine andere Ausführung des Dorns könnte aus einem Siliziumgummi mit einem niedrigen Durometerwert in Form eines Hohlzylinders stranggepre sst werden, so dass das Glasfasermaterial entweder von Hand auf einem Tisch oder mechanisch mittels einer Maschine aufgerollt werden kann. Diese Ausgestaltung könnte so begrenzt werden, dass unter Anwendung geringster Formdrücke die Dorne verformt und hierbei mit einem dreieckigen oder rechteckigen Querschnitt versehen werden können.
Das Herausziehen der Siliziumgummidorne nach dem Aushärten aus ebenen Platten bereitet keine Schwierigkeiten bei Längen bis zu 2,4 m. Die Dorne werden mit einem beständig stärker werden Zug, der auf das eine Ende des Dorns ausgeübt wird, herausgezogen, wobei der Querschnitt der Dorne mit der Dehnung kleiner wird, so dass die Dorne mühelos entfernt werden können. Jedoch ist das Entfernen der Dorne schwieriger bei einem komplizierten Umriss einer zuweilen nadeiförmigen Flugzeugnase wegen der Oberflächenwiderstandes zwischen dem Dorn und der Kanalwandungen. Um ein Entfernen der Dorne auch in diesem Falle zu ermöglichen,
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wird jeder Dorn in der Mitte zu zwei Hälften durchschnitten, die mechanisch oder durch einen Klebstoff wieder mit einander verbunden werden. Die Verbindung soll genügend Zusammenhalt aufweisen, um während des Zusammensetzens und der Behandlungen bestehen zu bleiben, muss jedoch zerreißen, wenn ein vorherbestimmter Zug ausgeübt wird.· Wird auf die Enden der Dorne ein Zug ausgeübt, so dienen diese sich aus, trennen sich von einander' an der Verbindungsstelle und können daher aus den Kanälen in zwei Stücken entfernt werden. Zum Ermitteln der für das Entfernen der Dorne geeigneten Verfahren wurden mehrere Dorne im Radardom aufgebrochen, nachdem vor dem vollständigen Entfernen auf die Dorne kein Zug mehr ausgeübt wurde. Bei dem Freisetzen kann die scharfe Kante des mehrlagigen ausgehärteten Glasfasermaterials in den Dorn einschneiden, an welcher Stelle der Dorn reißt, wenn später wieder ein Zug ausgeübt wird. Zum ordnungsgemäßen Entfernen des Dorns muss daher beständig ein fortdauernder Zug ausgeübt werden, bis die beiden Teile des Dorns sich an der Verbindungsstelle von einander trennen und herausgezogen werden können. Um zum Erfassen der Dorne eine genügende Länge zur Verfügung zu haben, sollen die Dorne aus den Kanälen um ungefähr 15 cm hinausragen, ferner kann die in der I"ig<>7 dargestellte Anordnung verwendet werden, bei der ein Ring in die Haken an den Enden der Dorne eingreift und diese gleichmäßig aus den Kanälen herauszieht, wenn der Ring von der Hebevorrichtung 22 oder von einer Betätigungseinrichtung in bezug auf die Einsetzform bewegt wird.
Es genügt nicht, dass die fertigen Radardome eine befriedigende Struktur aufweisen, sondern sie müssen auch besonderen elektrischen Anforderungen genügen. Um die elektrischen Eigenschaften des mit Kanälen durchsetzten Kernaufbaus bestimmen zu können, wurden mehrere ebene Platten hergestellt nach der Vorschriften für die X-bandradarumhüllung des Boeing-747 "-Flugzeuges. Die Abmessungen der Platten betrugen 1,2 χ 1,35 m bei einer Kanalweite von 12,7 mm. Die Platten wurden aus einem mit Epoxidharz voriniprägnierten Glasfasermaterial hergestellt und bei e iner Temperatur von ungefähr 125°0 und unter einem Druck von 2,8 kg/cm ausgehärtet. Die fertigen Platten wurden von der Elektroingenieur-Gruppe untersucht, wobei festgestellt wurde, dass die gemessenen
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elektrischen ivierkmale mit den berechneten Merkmalen übereinstimmten. Der gemessene Sendewirkungsgrad der Platten betrug 2 - 3$, während die Insertionsphasendifferenz (IPD) innerhalb von 4$ der berechneten Leistungsparameter lag. Bei dem nach dem "Verlorenes Wachs" benutzenden Verfahren hergestellten mit Kanälen durchsetzten Kern betrug die Sendewirksamkeit 4 - 8$, während die Insertionsphasendifferens im Bereich von 9 lag. Die gewünschte Gesamtdicke wurde mit einer Toleranz von i 0,5 mm erhalten.
Die Herstellung eines mit Kanälen durchsetzten Kernaufbaus mit einem besonderen Querschnitt gleich dem Radardom eines Flugzeuges wird in der nachstehend beschriebenen Weise durchgeführts
(1) Auf die in der Fig#7 dargestellte Einsetzform wird eine Haube aus einem Gewebe aufgesetzt und an der Gebrauchsstelle befestigt.
(2) Auf die Haube wird ein Belag aus einem Trennmittel aufgetragen.
(3) Auf die Haube wird dann eine erste Lage eines vorimprägnierten oder eines mit Harz imprägnierten Gewebes aufgelegt»
(4) Auf diese erste Lage wird dann eine zweite Lage eines vorimprägnierten oder mit einem Harz imprägnierten Gewebes aufgelegt, welche beiden Gewebelagen die Außenhaut an der einen Seite der Anordnung bilden.
(5) -Es wird eine Mittellinie für den Hadardom festgesetzt für die Anordnung des ersten Dorne des mit Kanälen durchsetzten Kernaufbaus. Da auf der Oberfläche der Einsetzform gezogene Linien durch die aufgelegten Lagen sichtbar wären, da diese durchsichtig sind, so kann die gesamte Außenseite der Einsetzform mit einer vorherbestimmten Linienanordnung versehen werden.
(6) Für die Anordnung nach der Fig.3 wird auf die Mittellinie ein vorimprägnierter Streifen mit einer vorherbestimmten Breite aufgelegt und dann in der dargestellten Weise um einen Dorn herumgewickelt, wobei das überschüssige Material neben dem Dorn gelegen ist. An den ersten Dorn wird dann ein weiterer Dorn angelegt und als Führung zum Markieren und Abschneiden des überschüssigen Materials neben dem ersten Dorn benutzt. Auf den markierten und abgeschnittenen Teil neben dem ersten umwickelten Dorn wird ein weiterer vorimprägnierter Streifen
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und der zweite Dorn auf die beiden Materiallagen neben dem zuvor umwickelten Dorn aufgelegt.Hiernach wird der zweite Dorn mit dem übrigen Teil des Streifens umwickelt.
(7) Pur die in den Figuren 5 und 6 dargestellte Anordnung werden die Dorne mit einer Steigung von 45° und anstoßenden Kanten spiralig doppelt umwickelt, im Gegensatz zu einer Übeflappungswickiung. Die Dorne werden dann nebeneinander zusammengelegt, wie in den Figuren 5 und 6 dargestellt,
(8) Dieses Zusammenlegen der Dorne von der Mittellinie der Einsetzform aus nach beiden Seiten nach außen wird fortgesetzt, bis der Aufbau beendet ist.
(9) Die Anordnung wird in einem Vakuumsack eingeschlossen, in dem ungefähr eine halbe Stunde lang ein Teilvakuum von ungefähr 38 cm QS bei Raumtemperatur aufrechterhalten wird. Hierbei wird die zusammengesetzte Anordnung so weit verdichtet, dass sie bei der Übertragung in die zum Aushärten dienende Hohlform den Zusammenhalt nicht verliert.
(10) Das Vakuum wird aufgehoben, und es werden die restlichen. Lagen für die Außenhaut aufgelegt.
(11) Auf die Innenseite der in der .E1Ig4S dargestellten Hohlform 'wird ein Trennmittel aufgetragen.
(12) Bei einer übermäßig starken Porosität können noch die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt werden: In die Hohlform wird eine Lage eines Dacronschleiers so eingelegt, dass die Dacronseite an der Innenseite der Hohlform anliegt. Wenn erforderlich, können noch zwei Lagen eines vorimprägnierten Überlappungsmaterials eingelegt werden. Das Material soll an der Innenseite der Hohlform fest anliegen»
(13) Die Hohlform wird auf die fertige Anordnung auf der Einsetzform aufgesetzt und befestigt.
(14) Beide zusammengesetzten formen werden umgedreht, so dass die Hohlform nunmehr unten gelegen ist, wobei die Innenseite nach oben gerichtet ist, wie in der Fig.8 dargestellt.
(15) Das oder die Befestigungsmittel, die die Haube auf der Einset zform festhalten, werden entfernt.
(16) Die Einsetzform wird von der Hohlform abgehoben, wobei die zusammengesetzte Anordnung in der Hohlform zurückbleibt.'
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(17) Die fertige Anordnung in der Hohlform wird mit einem Vakuumsack umhüllt.
(18) Die gesamte im Vakuumsack befindliche Anordnung wird in einen lufterhitzten Autoklaven eingetragen und in der folgenden Weise ausgehärtet: Im Autoklaven wird ein Druck er-
2 zeugt, bis dieser den Wert von 2,1 kg/cm erreicht, wonach eine Entlüftung in die Umgebungsluft durchgeführt wird. Hierbei wird der Rückdruck beseitigt, Mängel des Vakuumsackes werden vermindert, und es wird mit Sicherheit ein
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blasenfreies Teil mit einem niedrigen Hohlraumgehalt erzeugt, (b) Das Aushärten wird eine Stunde lang bei einer Temperatur von 38 - 820C durchgeführt, bis die Hohlform und deren Inhalt diese Temperatur erreichen. Hierbei kann das vorimprägnierte Material strömen, stellt zwischen den Kanälen einen innigen Kontakt her, wobei die Materialfasen stark verdichtet und mit einander verknüpft werden, (c) Danach wird die Schlussaushärtung mit dem günstigsten Druck und mit Temperaturen durchgeführt, die von der besonderen Art des verwendeten Harzes abhängen, wie bereits ausgeführt.
(19) Die ausgehärtete Anordnung wird unter Druck zum Abkühlen auf Raumtemperatur gebracht und danachaus dem Autoklaven und aus dem Vakuumsack herausgenommen.
(20) Der fertiggestellte Radardom wird aus der Hohlform entfernt und auf die Einsetzform aufgesetzt.
(21) Hiernach werden die DX-Kabel aus den Dornen herausgezogen·
(22) Danach werden die Enden der Dorne am Ziehring befestigt, der bei Betätigung die Dorne aus der Anordnung herauszieht.
Der Ziehring übt auf die beiden Enden der Siliziumgummidorne einen gleichmäßig stärker werden Zug aus, bis die Verbindungsstelle zwischen den beiden Dornhälften zerreißt, so dass die Dorne in zwei Stücken herausgezogen werden.
(23) Der Innenrand des Bauteiles unter Einschluss der Enden des mit Kanälen durchsetzten Kerns wird beschnitten, wobei jedoch die doppelte Außenhaut nicht beschädigt wird. Dies kann mittels eines geeigneten Werkzeuges durchgeführt werden, während die Anordnung sich in der Hohlform befindet.
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(24) Es wird ein doppellagiger und einen U-förmigen Querschnitt aufweisender Feuchtigkeitssammelkanal 23 nach der Fig«9 hergestellt, und das Kantenband wird mit zusätzlichen Materiallagen versehen, wie dargestellt, mit denen der Iladardom am Flugzeug befestigt werden kann. Der ringförmige Kanal 23 wird in bezug auf die Kanäle im Kern so angeordnet, dass er das aus den Kanälen abfließende Kondenswasser sammeln kann. Die zuletzt beschriebenen Maßnahmen werden durchgeführt, während die Anordnung sich in der Hohlform befindet.
(25) Zum Aushärten der zusätzlichen Beschichtung für den Feuchtigkeitssammelkanal 23 und des verstärkten Kantenbandes wird die fertiggestellte Anordnung mit zwei lagen eines Uylonmaterials bedeckt und dann in einen Vakuumsack eingetragen. Die gesamte Anordnung wird dann unter Anwendung von Hitze und Druck ebenso lange ausgehärtet, wie bereits für den Kernaufbau beschrieben.
(26) Der fertige Radardom wird dann unter Druck zum Abkühlen auf Raumtemperatur gebracht und dann aus der Hohlform herausgenommen.
(27) Alle Vertiefungen an der Außenhaut des fertigen Radardomes werden mit einem Füllmaterial ausgefüllt, und die Außenhaut wird dann so weit abgeschliffen, bis eine glatte Außenseite hergestellt worden ist.
An den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können von Sachkundigen im Rahmen des Erfindungsgedankens natürlich Änderungen, Abwandlungen und Ersetzungen vorgenommen werden. Die Erfindung selbst wird daher nur durch die beiliegenden Patentansprüche abgegrenzt.
Patentansprüche
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1· Verfahren zum Herstellen eines mehrlagigen und mit Kanälen durchsetzten Kerns unter Verwendung von Dornen für die Kanäle, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einem Harz imprägniertes Fasermaterial um einen hohlen Dorn aue einem biegsamen Siliziumgummi herumgewickelt wird, dass das Material unter Anwendung eines erhöhten Druckes und Hitze zu einem einheitlichen und mit Kanälen durchsetzten Kern ausgehärtet wird, und dass der biegsame hohle Dorn aus dem Kern in der Weise herausgezogen wird, dass auf den Dorn ein immer stärker werdender Zug ausgeübt wird, der bewirkt, dass der Querschnitt des Dorns kleiner wird, bis der Dorn herausgezogen worden ist.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Harz aus Polyester, Epoxid, Phenol, Polyimid oder Melamin besteht.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Harz aus einem Polyesterharz besteht, und dass der umwickelte Dorn unter einem Druck von 1,4 - 3,5 kg/cm auf eine Temperatur von 82 - 1320C sechzig bis neunzig Minuten lang erhitzt und danach unter Aufrechterhaltung des genannten Druckes abgekühlt wird, bis das thermoplastische Harz ausgehärtet ist. '
    4e Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Harz aus Epoxidharz besteht, und dass der umwickelte Dorn unter einem Druck von 2,8 - 7,0 kg/cm 90 bis Minuten lang auf eine Temperatur von 107 - 1760C erhitzt wird, und dass danach der Dorn abgekühlt wird, bis das thermoplastische Harz ausgehärtet ist.
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    5» Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ' das genannte Harz aus einem phenolharz besteht, und dass der umwickelte Dorn unter einem Druck von 3>5 - 10,5 kg/cm 120 - 210 Minuten lang auf eine Temperatur von 121 - 204°0 erhitzt und dann unter Aufrechterhaltung des genannten Druckes abgekühlt wird, bis das thermoplastische Harz ausgehärtet ist.
    6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Harz aus einem Siliziumharz besteht, und dass
    der umwickelte Dorn unter einem Druck von 7,0 - 14»-0 kg/cm 3 -5' Stunden lang auf eine Temperatur von 149 - 2600C erhitzt und dann unter Aufrechterhaltung des genannten Druckes abgekühlt wird,, bis das thermoplastische Harz ausgehärtet ist.
    7ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Harz aus einem Polyimidharz besteht, und dass der umwickelte Dorn unter einem Druck von 7»0 - 17,5 kg/cm 4 ~ 6 Stunden lang auf eine Temperatur von 149 - 26O0C erhitzt und dann unter Aufrechterhaltung des genannten Druckes abgekühlt wird, bis das thermoplastische Harz ausgehärtet ist.
    8» Verfahren nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet·, dass das genannte Harz aus Melaminharz besteht, und dass der um-
    wickelte Dorn unter einem Druck von 1,4 - 2,1 kg/cm 3-5 Stunden lang auf eine Temperatur von 163 - 3150C erhitzt und dann abgekühlt wird unter Aufrechterhaltung des genannten Druckes, bis das thermoplastische Harz ausgehärtet ist.
    9· Verfahren nach einem\der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der aus einem biegsamen S.iliziumgummi bestehende hohle Dorn zuerst in ungefähr zwei gleich lange Teile zerschnitten wird, dass die beiden Dornteile vor dem Umwickeln an der Schnittstelle wieder mit einander vereinigt werden, und dass der Dorn unter Ausübung eines immer stärker werdenden Zuges an beiden Enden aus dem Kern heraüs-
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    gezogen wird, wobei der Querschnitt des Dornes kleiner wird und der Dorn an der Schnittstelle zerreißt, so dass der Dorn in zwei Teilen entfernt wird*
    10. Verfahren nach Anspruch 9, da-durch gekennzeichnet, dass die beiden Dornteile an der Schnittstelle durch einen Klebstoff mit einander verbunden werden.
    11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in den hohlen Dorn ein Kabel eingezogen wird, das den Druckwiderstand des Dorns erhöht, und dass das Kabel aus dem Dorn entfernt wird, bevor der Dorn aus dem Kern herausgezogen wird.
    12· Verfahren zum Herstellen eines mit Kanälen durchsetzten kerns für einen Radardom, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst auf eine Einsetzform eine erste Anzahl von Lagen eines mit einem Harz imprägnierten Gewebematerials aufgelegt wird, welche Lagen die Haut an der Innenseite des Radardomes bilden, dass auf die Einsetzförm an bestimmten Stellen eine Anzahl von biegsamen Siliziumgummidorne aufgelegt wird, die mit einem mit einem Harz imprägnierten Gewebematerial umwickelt sind, bis der mit Kanälen durchsetzte Kern vollständig zusammengesetzt ist, dass auf die Anordnung der Dorne eine zweite Anzahl von Lagen des mit einem Harz imprägnierten Gewebematerials aufgelegt wird, welche Lagen die Haut an der Außenseite des Radardomes bilden, dass auf die auf der Einsetzform ruhende fertige Anordnung eine Hohlform aufgesetzt wird, die die Anordnung festhält, dass beide Formteile umgekehrt werden, so dass die Hohlform nunmehr unten gelegen ist, wobei deren Innenseite nach oben gerichtet ist, dass die Einsetzform von der Hohlform abgehoben wird, wobei die fertige Anordnung in der Hohlform zurückbleibt, dass das Harz eine halbe bis sechs Stunden lang unter einem Druck von 1,4 - 21 kg/cm bei einer Temperatur von 38 - 315 C ausgehärtet wird, wobei ein einheitlicher und mit Kanälen durchsetzter Kern hergestellt wird, dass die ausgehärtete Anordnung unter Druck abgekühlt wird, bis der thermoplastische
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    Punkt des Materials erreicht worden ist, dass der fertige, mit Kanälen durchsetzte Kern aus der Hohlform herausgenommen und auf die Einsetzform aufgesetzt wird, und dass die Siliziumgummidorne unter Ausübung eines gleichmäßigen und immer stärker werdenden Zuges aus dem Kern herausgezogen werden.
    13o Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Einsetzform ein biegsamer Siliziumgummodirn aufgelegt wird, dass der Dorn mit einem harzimprägnierten Gewebematerial zum. Erzeugen des mit Kanälen durchsetzten Kerns umhüllt wird, das auf die Einsetzform neben dem erstengenannten Dorn ein zweiter Dorn aufgelegt wird, der mit einem harzimprägnierten Gewebematerial umhüllt wird, dass neben den bereits aufgelegten und umhüllten Dornen weitere Dorne auf die. Einsetzform aufgelegt und umhüllt werden, bis der Kern vollständig zusammengesetzt worden ist.
    14» Verfahren nach Anspruch 12 oder 13* dadurch gekennzeichnet, dass die Dorne vor dem Umhüllen zuerst in zwei Teile zerschnitten werden, die dann an der Schnittstelle wieder mit einander verbunden werden, und dass die Siliziumgummidorne aus dem fertigen, mit Kanälen durchsetzten Kernaufbau in der Weise entfernt werden, dass auf die Dorne an beiden Enden ein gleichmäßiger und immer stärker werdender Zug ausgebübt wird, bis die Verbindung an der genannten Schnittstelle zerreißt, so dass die Dorne in zwei Teilen aus dem Kern herausgezogen werden.
    15· Verfahren nach Anspruch H, dadurch gekennzeichnet, dass in die beiden, mit einander verbundenen Teile eines Dorns ein Kabel eingezogen wird, das die Druckfestigkeit des biegsamen Siliziumgummidorns erhöht, und dass die Kabel aus den mit einander verbundenen Dornhälften entfernt werden, nachdem der fertige Kern auf die Einsetzform wieder aufgesetzt worden ist, und bevor Die Dorne aus dem Kern herausgezogen werden.
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