JP2007228065A

JP2007228065A - レドームの成形方法、この方法によるレドーム構造体

Info

Publication number: JP2007228065A
Application number: JP2006044101A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Taniai; 仁谷合
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-02-21
Filing date: 2006-02-21
Publication date: 2007-09-06

Abstract

【課題】ハニカムコアの厚さ公差の影響を低く押さえて、インナコアとアウタコアを結合した状態でミドルスキンを薄くして、電気性能が向上したレドーム及びその成形方法を提供する。
【解決手段】水溶性石膏にハニカムコアを半分沈めて水溶性石膏が硬化後に水溶性石膏の上に樹脂膜を形成後、水溶性石膏を水に溶かして除去し、そのハニカムコアの両面にインナスキンとアウタスキンを形成する事により、ハニカムコア内にミドルスキンを形成する。
【選択図】図４

Description

この発明は、レドームの成形方法及びこの方法によるレドーム構造体に関わるものである。

多孔質芯材とその表面を覆った繊維強化材が織物又は編組物であるＦＲＰ材からなり、広帯域用レーダーアンテナ装置からの広帯域周波数の電波を透過させるサンドイッチ構造部と、サンドイッチ構造部のＦＲＰ材と同一のＦＲＰ材のみからなり、狭帯域用レーダーアンテナ装置からの狭帯域周波数の電波を透過させる単層構造のレドームについては既に開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平６−２８３９１８号公報（第１図）

しかしながら、従来のレドーム構造体の製造方法では、電気性能が最適になるようにレドームの各部の厚さを設定しており、この厚さが製造誤差によりずれると、電気性能が最適状態からずれること、電気性能が劣化すること等、厚さの公差に起因する電気性能への影響が大きくなるという問題があった。

この発明は以上の課題に鑑みてなされたものであり、レドームの各部の厚さを薄く一定にするとともに強度も確保するレドームの成形方法を得ることを目的とする。

この発明のレドームの成形方法は、ハニカムコアの両面にインナスキンとアウタスキン、ハニカムコアの厚さ方向の中央に形成したミドルスキンから成るレドームの構造体において、上記ハニカムコアを、上記ハニカムコアの厚さの半分の水溶性石膏を入れた槽に漬ける第１の工程と、上記第１の工程で使用した水溶性石膏が硬化した後、当該ミドルスキンの厚さに相当する樹脂を流し込む第２の工程と、上記第２の工程で流し込んだ樹脂が硬化した後、水に漬け第２の工程で硬化した水溶性石膏を溶かして除去する第３の工程と、上記第３の工程で流し込んで硬化した樹脂の膜がレドームの構造体の当該ミドルスキンの役割を果たす、上記ハニカムコアの中央に樹脂の膜を形成する第４の工程と、上記第４の工程で形成した上記ハニカムコアに上記インナスキンと上記アウタスキンを付けてレドームの構造体を形成する第５の工程との順に製造されるものである。

本発明によれば、硬化型液体中にハニカムコアを半分沈めて、その硬化型液体の上に樹脂膜を形成後、硬化していない液体を溶かして除去し、そのハニカムコアの両面にインナスキンとアウタスキンを形成することによって、ハニカムコアの厚さ公差の影響を低く押さえて電気性能が向上し、ミドルスキンが厚さの薄い樹脂膜になるため軽量化を図るとともに透過損失が少なくなり、電気性能が向上したレドームの構造体が得られる効果がある。

実施の形態１．

図１は、本発明におけるレドームの構成を示す図であり、１はレドーム、２はアンテナ、３はレドーム壁である。

レドーム１は、航空機や、船舶、客船、列車等に取り付けて外部環境から各種のレーダーアンテナ器材を保護するためのものであり、特に使用周波数帯の電波を透過し、アンテナ２を保護するためのものである。

図１に示すように、得られたレドーム１は全体形状が先端部が半円形状に丸くなっており、構造体は、図２で後述する部分からなり、全体に継目なく形成されている。

内部に入るアンテナ２などを雨風の環境から保護するためにレドーム１がアンテナ２を覆っている。
レドーム１は効率良く電波を通さないといけないため、誘電率の低い材料を用いている。レドーム壁３は単板やサンドイッチであり、レドーム１のレドーム壁３がサンドイッチ構造で一定の厚さで精度良く製作されることが必要である。

図２はレドームで使用されるレドーム構造体の構成を示す図であり、図２（ａ）はＡサンドイッチと呼ばれる構造を示し、図２（ｂ）はＣサンドイッチと呼ばれる構造を示し、４はアウタスキン、５はハニカムコア、６はインナスキン、７はアウタコア、８はミドルスキン、９はインナコアである。

ハニカムコア５の厚みは、電気設計・構造設計・製造上の制約により変わりますが、実績としては、薄いものは１mm位で、厚いものは１００mm位になり、一般的には５〜２０mm位のものである。

レドーム壁３で使用されるレドームの構造体には、図２（ａ）に示したＡサンドイッチと図２（ｂ）に示したＣサンドイッチなどがある。
図２（ａ）に示したＡサンドイッチは、インナスキン６、ハニカムコア５及びアウタスキン４で構成されている。

図２（ｂ）に示したＣサンドイッチは、インナスキン６、インナコア９、ミドルスキン８、アウタコア７及びアウタスキン４で構成されている。
従来は、インナコア９とアウタコア７は別々に製作されたものをミドルスキン８を介して上限方向で接着剤により接合により製造されるため、インナコア９とアウタコア７を形成するコア細胞は左右方向にずれた状態で形成されていた。

アウタスキン４及びインナスキン６の材質は繊維強化プラスチックであり、ＦＲＰの繊維にはガラス繊維、アラミド繊維（ケブラー繊維）、クォーツ繊維などの比誘電率は3.0〜5.0ぐらいの低誘電率材料を用いる。
ハニカムコア５及びインナコア９にもアラミドハニカムコアやガラスハニカムコアなどの低誘電率材料を用いる。

アウタスキン４及びインナスキン６の厚さは電気設計・構造設計・製造上の制約により変わるが、０．２ｍｍ〜２ｍｍぐらいの実績がある。

Ａサンドイッチの方がＣサンドイッチよりも製造が容易のため、サンドイッチレドームの構成はＡサンドイッチが多いが、Ｃサンドイッチの利点としては、使用する周波数帯域が広い場合に広帯域での電気性能が良いことである。

次に、レドームの成形方法について、周波数帯域が広い場合に広帯域での電気性能が良いＣサンドイッチより安定に性能良く成形する方法を次に説明する。

図３は本発明におけるレドームで使用されるレドーム構造体の製造フローであり、１０は水溶性石膏、１１は槽、１２は樹脂、１３は水であり、４〜６は図２と同じものである。
図３において、図３（ａ）は第１の工程を示す図であり、図３（ｂ）は第２の工程を示す図であり、図３（ｃ）は第３の工程を示す図であり、図３（ｄ）はハニカムコアの中央にミドルスキンができた状態を示す図であり、図３（ｅ）は第４の工程を示す図である。

第１の工程を図３（ａ）に示しており、ハニカムコア５の厚さの半分の水溶性石膏１０を入れた槽１１にハニカムコア５を漬ける。

第２の工程を図３（ｂ）に示しており、水溶性石膏１０が硬化した後、樹脂１２を流し込む。
第３の工程を図３（ｃ）に示しており、樹脂１２が硬化した後、水１６に漬け水溶性石膏１０を溶かして除去する。
その結果、ハニカムコア５の中央に樹脂１２の膜が残る。

ハニカムコアの中央にミドルスキンができた状態を図３（ｄ）に示しており、ハニカムコア５の中央に形成した樹脂の膜がＣサンドイッチのミドルスキン８の役割を果たす。

第４の工程を図３（ｅ）に示しており、このハニカムコア５にインナスキン４とアウタスキン６を接着剤やインナスキン４やアウタスキン６に含まれる樹脂そのもので接合してサンドイッチにする。

ここで使用されるＦＲＰの繊維としては、ガラス繊維、アラミド繊維（ケブラー繊維）クォーツ繊維などで、ＦＲＰの樹脂としては、ポリエステル、エポキシ、シアネートなどであり、ＦＲＰの樹脂としては、ポリエステル、エポキシ、シアネートなどである。

このように、図２（ｂ）で示した通常のＣサンドイッチはハニカムコアがインナコア９とアウタコア７の２つあるが、本発明ではハニカムコア５が１つであるので、ハニカムコア５の厚さ公差の影響を低く押さえる事ができ電気性能が向上することになる。

また、図２（ｂ）で示したインナコア９とアウタコア７が、本発明では一体化されて直結した構造で製作可能となり、構造的に安定する。また、ミドルスキン８が厚さの薄い樹脂膜になるため軽量化を図れる。また、ミドルスキン８が薄くなるため透過損失が少なくなり電気性能が向上したＣサンドイッチを容易に形成することができる。
なお、インナコア９とアウタコア７はは、塗装するようにスプレーで吹き付けて、厚さを均一にするように実施される。

なお、ミドルスキン８は機械的には全く意味がなく、電気的な効果がありさえすれば良い。従来構造のミドルスキン８は、サンドイッチの曲げ荷重に対しては効果がほとんどなく、面内の引張・圧縮荷重に対しては効果があり、質量的にはその分重くなる。

なお、ある周波数に対して、電波が透過しやすいサンドイッチの厚さと電波が透過しにくいサンドイッチ厚さがある。周波数が単一であれば、その周波数が透過しやすい厚さに設定すればいいが、周波数の幅が広くなると、ある周波数では透過しやすい厚さでも他の周波数では透過しにくくなるので、設計が難しくなる。そこで、本実施の形態ではミドルスキン８を入れる事で電波が透過しやすい周波数を増やすという効果がある。

以上でＣサンドイッチを例として述べた成形方法により、レドーム１の構造体を製造することが実現でき、このレドームの構造体を使用することによって、厚さを薄く一定にするとともに機械的強度が確保できるレドーム１が製作可能になる。

以上に述べたように、水溶性石膏で膜を形成するという成形方法で製造することにより、厚さを薄く一定にするとともに電気特性の優れたレドーム構造体を現できるという効果が得られる。
実施の形態２．

図４は実施の形態２に係わる本発明のレドーム構造体の製造フローであり、１４は紫外線硬化型樹脂、１５は紫外線硬化樹脂膜、１６は溶剤、１７は紫外線ランプであり、４〜６は図２と同じものである。
図４において、図４（ａ）は第１の工程を示す図であり、図４（ｂ）は第２の工程を示す図であり、図４（ｃ）は第３の工程を示す図であり、図４（ｄ）はハニカムコアの中央にミドルスキンができた状態を示す図であり、図４（ｅ）は第４の工程を示す図である。

第１の工程を図４（ａ）に示しており、ハニカムコア５の厚さの半分の紫外線硬化型樹脂１４を入れた槽１１にハニカムコア５を漬ける。

第２の工程を図４（ｂ）に示しており、紫外線ランプ１７を照射して紫外線硬化型樹脂１４を硬化させる。
第３の工程を図４（ｃ）に示しており、紫外線硬化樹脂膜１５が硬化した後、溶剤１６に漬け紫外線硬化型樹脂１４を溶かして除去する。
その結果、ハニカムコア５の中央に紫外線硬化樹脂膜１５の膜が残る。

ハニカムコアの中央にミドルスキンができた状態を図４（ｄ）に示しており、ハニカムコア５の中央に形成した樹脂の膜がＣサンドイッチのミドルスキン８の役割を果たす。

第４の工程を図４（ｅ）に示しており、このハニカムコア５にインナスキン４とアウタスキン６を付けてサンドイッチにする。

また、図２（ｂ）で示したインナコア９とアウタコア７が、本発明では直結した構造で製作可能となり、構造的に安定する。また、ミドルスキン８が厚さの薄い樹脂膜になるため軽量化を図れる。また、ミドルスキン８が薄くなるため透過損失が少なくなり電気性能が向上したＣサンドイッチを容易に形成することができる。

以上に述べたように、紫外線硬化型樹脂で膜を形成するという成形方法で製造することにより、厚さを薄く一定にするとともに電気特性の優れたレドーム構造体を現できるという効果が得られる。

なお、実施の形態１では水溶性石膏で、実施の形態２では紫外線硬化型樹脂で説明したが、実施の形態２と同様に空気に触れる事で硬化する樹脂を用いてその表面の樹脂のみを硬化させて樹脂膜を形成することもよい。

これらに限らず、ハニカムコア５に影響せずに水、溶剤や熱などで除去できる物であれば他の物でも良い。

レドームの構成を示す図である。レドームで使用されるレドーム構造体の構成を示す図である。実施の形態１に係わる本発明のレドーム構造体の製造フローである。実施の形態２に係わる本発明のレドーム構造体の製造フローである。

符号の説明

１レドーム、２アンテナ、３レドーム壁、４アウタスキン、５ハニカムコア、６インナスキン、７アウタコア、８ミドルスキン、９インナコア、１０水溶性石膏、１１槽、１２樹脂、１３水、１４紫外線硬化型樹脂、１５紫外線硬化樹脂膜、１６溶剤、１７紫外線ランプ。

Claims

ハニカムコアの両面にインナスキンとアウタスキンを構成する構造体において、
上記ハニカムコアを、上記ハニカムコアの厚さの半分の水溶性石膏を入れた槽に漬ける第１の工程と、
上記第１の工程で使用した水溶性石膏が硬化した後、硬化した水溶性石膏の表面に樹脂を流し込む第２の工程と、
上記第２の工程で流し込んだ樹脂が硬化した後、水に漬け第２の工程で硬化した水溶性石膏を溶かして除去することにより、ハニカムコアの厚さ方向の中央にミドルスキンを形成する第３の工程と、
上記第３の工程で形成した上記ハニカムコアの両面に上記インナスキンと上記アウタスキンを付けてレドームの構造体を形成する第４の工程と、
の順に成形されることを特徴としたレドームの成形方法。
ハニカムコアの両面にインナスキンとアウタスキンを構成する構造体において、
上記ハニカムコアを、上記ハニカムコアの厚さの半分の紫外線硬化型樹脂を入れた槽に漬ける第１の工程と、
上記第１の工程で使用した紫外線硬化型樹脂に紫外線ランプを照射して、紫外線硬化型樹脂の表面を硬化させる第２の工程と、
上記第２の工程で硬化していない紫外線硬化型樹脂を、溶剤に漬け溶かして除去することにより、ハニカムコアの厚さ方向の中央にミドルスキンを形成する第３の工程と、
上記第３の工程で形成した上記ハニカムコアの両面に上記インナスキンと上記アウタスキンを付けてレドームの構造体を形成する第４の工程と、
の順に成形されることを特徴としたレドームの成形方法。
ハニカムコアの両面にインナスキンとアウタスキンを構成する構造体において、
上記ハニカムコアを、上記ハニカムコアの厚さの半分の空気硬化型樹脂を入れた槽に漬ける第１の工程と、
上記第１の工程で使用した空気硬化型樹脂を空気中に放置して、空気硬化型樹脂の表面を硬化させる第２の工程と、
上記第２の工程で硬化していない空気硬化型樹脂を、溶剤に漬け溶かして除去することにより、ハニカムコアの厚さ方向の中央にミドルスキンを形成する第３の工程と、
上記第３の工程で形成した上記ハニカムコアの両面に上記インナスキンと上記アウタスキンを付けてレドームの構造体を形成する第４の工程と、
の順に成形されることを特徴としたレドームの成形方法。
上記請求項１〜３のいづれか１項に記載の成形方法で製造されることを特徴とするレドーム構造体。