JP2007537361A - 高強度布構造体および均一な厚みを有するその継ぎ目、並びにそれらを形成するための方法 - Google Patents

Abstract

高強度フレキシブル布構造体は複数のフレキシブル布セクションを含み、各セクションは互い違いな繊維配向の複数の層を含む。接合部は隣接するセクション間に配置される。各セクションの層はオフセットされており、同じ繊維配向の層がオーバーラップすることなく、二つのセクション間に均一な厚みの継ぎ目を形成する。

Description

本発明は全体的に均一厚みを有する高強度布に関し、この布は、布セクションが一つに接合される継ぎ目領域を含み、無線周波伝送損失を低減するために、布構造体、特にレドームにおいて使用される。

この出願は、2003年7月16日に出願された米国特許出願No.10/620,888に関する利益を主張する。

空気支持式フレキシブル布構造体には、陸軍シェルター、折り畳み式燃料および水貯蔵タンク、通信レドームおよびアンテナ保護用レーダーレドーム、ハンガー、シェルター、スポーツ用複合「ドーム」および他の構造体が含まれる。そうした布構造体は制御可能な環境を提供し、かつ熱ゆがみ、日光、雨および他の作用からの防護物として機能する。他の例では、布を用いた工学的膨脹物は、飛行船、軽飛行機、小形飛行船、エアビームおよびエアフロート、エアバッグ、および衝撃吸収体を含む。建築用布はまた、スポーツ複合体、輸送複合体、円形劇場、および屋外パビリオンカバーに見出すことができる。工業用布の用途は、自治体および産業用排水処理タンク用の匂い閉じ込めカバーに見出すことができる。

現在、高強度の構造物用フレキシブル布継ぎ合わせ技術では、布構造体を形成する、さまざまな布セクションを一つに接合するのに、熱溶着可能な、熱可塑性の、「オーバーラップ」あるいは「突合せ接合」継ぎ目を利用する。事実、あらゆる公知の高強度布構造体は「オーバーラップ」あるいは「突合せ接合」技術を使用している。

現在の布構造体および継ぎ目構造の欠点は、それらには出来上がった構造体に望ましくない厚みの不連続部が生じるということである。とりわけ、この厚みの不連続部は局所的な応力集中を引き起こし、これが構造体全体の強度要求を増大させる。しかも、レーダー用途、たとえばレドームにおける布の使用に関して、無線周波(ＲＦ)伝送損失が、「オーバーラップ」あるいは「突合せ接合」継ぎ目によって形成される厚みの不連続部によって生じる。オーバーラップあるいは突合せ接合継ぎ目によって形成されるレドームのより厚みの大きな領域を経て伝わるＲＦ波は、より低い速度で伝わり、反射するかあるいは散乱し、これによって望ましくない無線周波損失およびＲＦ効率の低下が生じる。この結果、甚大な費用が掛かってもＲＦ損失を補償するために、さらなる出力が要求される。１５〜２０％の効率低下によって、０.１０ｄＢのオーダーの損失が生じ、そうした損失はレドームによって保護されるレーダーシステムにおける７けたのコスト増大につながることがある。

それゆえ本発明の目的は、均一な厚みを有する高強度布構造体を提供することである。

本発明のさらなる目的は、オーバーラップまたは突合せ接合継ぎ目を持たないか、あるいは少なくともオーバーラップまたは突合せ接合継ぎ目が縮小された高強度布継ぎ目を提供することである。

本発明のさらなる目的は、レドームを含むフレキシブル布構造体および空気支持式構造体、工学的膨脹物、建築用布、および工業用布において使用される高強度布継ぎ目を提供することである。

本発明のさらなる目的は、電波周波(ＲＦ)損失を低減するためにレドームとして有用な高強度布構造体を提供することである。

本発明のさらなる目的は、電力要求、およびレドームによって保護されたレーダーアンテナシステムに係るコストを低減するレドームを提供することである。

本発明は、均一な厚みを有する高強度布継ぎ目およびより少ないＲＦ損失が、マトリックス材中に繊維のレイヤーすなわち層を特別に配向すると共に、食い違い状態すなわちオフセット状態で二つの布セクション間の継ぎ目において層を積み重ねることによって実現されるという知見に基づくものである。

本発明は複数のフレキシブル布セクションを備えた高強度フレキシブル布構造体を特徴とし、各セクションは互い違いな繊維配向の複数の層を含む。ある例では、隣接するセクション間に接合部が存在し、各セクションの層はオフセットし、同じ繊維配向の層がオーバーラップしないよう二つのセクション間に均一な厚みの継ぎ目を形成している。

ある好ましい実施形態では、フレキシブル布構造体は各セクションに少なくとも三つの層を含むことができる。第１および第３の層は０°および９０°で配向された繊維を有していてもよく、第２の繊維は±４５°で偏向された繊維を有していてもよい。層繊維は織られても、編まれても、あるいは一方向のものであってもよい。各層の繊維は、ポリウレタン樹脂材のようなフレキシブルなマトリックス材中に配されてもよい。

各セクションの層は一つに熱溶着されても、あるいは一つに積層(ラミネート)されてもよく、しかもセクションが接合部において熱溶着あるいは積層(ラミネート)されてもよい。熱溶着あるいはラミネーションと同等の、他の公知の熱・圧力誘起手法が用いられてもよい。高強度フレキシブル布構造体は、レーダーシステムを取り囲むレドームであってもよい。

ある例では、第１の布セクションは、第２の層から外側に突出する第１の層を備えた縁部を含んでいてもよい。第２の層自体は第３の層から外側に突出していてもよい。隣接する第２のセクションは、第２の層の内側にオフセットした第１の層を備えた隣接する縁部を有していてもよい。第２の層自体は、二つのセクション間の接合部において、第１のセクションの第１の層が第２のセクションの第２の層の上に配置されると共に、第１のセクションの第２の層が第２のセクションの第３の層の上に配置されるよう、第３の層の内側にオフセットしていてもよい。

本発明はまた第１および第２の布セクションを有するフレキシブル布構造体を特徴とし、ここで第１および第３の層は、第１の方向、好ましくは０°および９０°でそれぞれ配向された、フレキシブルなマトリックス材中の複数の繊維を含んでおり、かつ第２の層は第２の方向(これは±４５°で偏向されてもよい)に配向されたフレキシブルなマトリックス材中の複数の繊維を含む。第１および第２のセクション間の接合部は、この接合部が第１および第２のセクションの厚みと同じ厚みを有するよう第１のセクションの層が第２のセクションの層と食い違い構造をなすように構成されかつ配置されてもよい。

本発明はまた複数のフレキシブル布セクションを含む高強度フレキシブル布構造体を特徴とし、各セクションは複数の層を含み、各層はフレキシブルなマトリックス中に配された繊維ならびに隣接する第１および第２のセクション間の接合部を有する。第１のセクションは第２の層から外側に突出するその第１の層を備えた縁部を有していてもよく、かつ第２の隣接するセクションは第２の層から内側にオフセットしたその第１の層を備えた縁部を有していてもよく、かつ第１のセクションの第１の層は第２のセクションの第２の層の上に配されてもよい。第１のセクションはさらに、この第１のセクションの第２の層から内側にオフセットした第３の層を備えていてもよい。第２の隣接するセクションはさらに、この第２のセクションの第２の層から外側に突出する第３の層を備えていてもよく、しかも第１のセクションの第２の層は、この第２のセクションの第３の層の上に配置されてもよい。

本発明はさらに、複数のフレキシブル布セクションならびに隣接するセクション間の接合部を備えた高強度フレキシブル布構造体を特徴とし、各セクションは少なくとも三つの層を含み、第１の層は０°および９０°で配向された繊維を有し、第２の層は±４５°で偏向された繊維を有し、第３の層は０°および９０°で配向された繊維を有し、各セクションの層はオフセットしており、同じ繊維配向の層がオーバーラップすることなく、二つのセクション間に均一な厚みの継ぎ目を形成している。

本発明はまた、第１の布セクションと第２の布セクションとを備えた均一な継ぎ目厚みのフレキシブル布構造体を特徴とし、第１の布セクションは、第１の方向に配向された複数の繊維を含む第１の層と、第２の方向に配向された複数の繊維を含む第２の層と、第１の方向に配向された複数の繊維を含む第３の層とを具備してなる。第２の布セクションは、第１の方向に配向された複数の繊維を含む第１の層、第２の方向に配向された複数の繊維を含む第２の層、第１の方向に配向された複数の繊維を含む第３の層を備えていてもよく、ここで、第１および第２のセクション間の接合部は、この接合部が第１および第２の布セクションの厚みと同じ厚みを有するよう第１のセクションの層が第２のセクションの層と食い違い構造をなすように構成されかつ配置される。

本発明はさらに高強度フレキシブル布構造体を形成するための方法を特徴とし、この方法は、それぞれが互い違いな繊維配向の複数の層を含むよう複数のフレキシブルな布セクションを形成することを含む。この方法はさらに、各セクションの層をオフセットすること、ならびに同じ繊維配向の層が重なり合わないように隣接するセクション同士を接合することを含んでいてもよい。ある好ましい実施形態では、各セクションには少なくとも三つの層が存在し、第１および第３の層は０°および９０°で配向された繊維を有し、かつ第２の層は±４５°で偏向された繊維を有する。本方法はさらに、層繊維を織ること、ならびにポリウレタン樹脂材のようなフレキシブルなマトリックス材中に各層の繊維を配することを含んでいてもよい。層繊維は編まれても、あるいは一方向のものであってもよい。上記セクションは、各セクションの層を一つに熱溶着あるいはラミネートすることによって接合されてもよく、しかも接合部においてセクションを熱溶着あるいは積層(ラミネート)することを含んでいてもよい。他の公知の、熱溶着またはラミネーションと同等の熱・圧力誘起手法を用いることもできる。本方法はさらに、レドームカバーとしてフレキシブル布セクションを形作ることを含んでいてもよい。

オフセットさせるステップは、第２の層から外側に第１のセクションの第１の層を突出させること、ならびに第３の層から外側に第２の層自体を突出させることを含んでいてもよい。第２のセクションの第１の層はその第２の層から内側にオフセットしていてもよく、かつ第２の層は第３の層から内側にオフセットしていてもよい。接合ステップは、第１のセクションの第１の層を第２のセクションの第２の層の上に配置すること、ならびに第１のセクションの第２の層を第２のセクションの第３の層の上に配置することを含んでいてもよい。

本発明による方法はまた、複数の布セクションを形成することと、セクション同士がオーバーラップせずに隣接するセクションに当接しかつつながるよう各セクションを構成しかつ配置することとを具備してもよく、これによって均一な厚みの布構造体が形成される。本方法は、第１、第２および第３の層を重ね合わせることと、この第１、第２および第３の層をオフセット状態で第２のフレキシブル布部の同様に配向された層と接合することとを含んでいてもよい。

本発明はまた、均一厚みのフレキシブル布構造体を形成する方法を特徴とし、０°および９０°で配向された複数の繊維を含むフレキシブル布の第１の層、±４５°で配向された複数の繊維を含むフレキシブル布の第２の層、ならびに０°および９０°で配向された複数の繊維を含むフレキシブル布の第３の層を備えた第１のフレキシブル布部を形成するステップと、第１、第２および第３の層を積層するステップと、第１、第２および第３の層をオフセット状態で第２のフレキシブル布部の同様に配向された層と接合すると共に均一な厚みの継ぎ目を形成するステップとを具備する。

本発明はさらに少なくとも二つのフレキシブル布セクションを用いた高強度フレキシブル布継ぎ目を特徴とし、各セクションは互い違いな繊維配向の複数の層を備える。各セクションの層はオフセットされていてもよく、同じ繊維配向の層がオーバーラップすることなく接合されてもよい。ある好ましい実施形態では、各セクションには少なくとも三つの層が存在する。第１および第３の層は、０°および９０°で配向された繊維を有していてもよい。第２の層は±４５°で偏向された繊維を有していてもよい。層繊維は織られても、編まれても、あるいは一方向のものであってもよく、ポリウレタン樹脂材のようなフレキシブルなマトリックス材中に配されてもよい。各セクションの層は一つに熱溶着されても積層されてもよく、セクション同士が一つに熱溶着されても積層されてもよく、しかも熱溶着あるいはラミネーションに類似の、他の同等の熱・圧力誘起手法が使用されてもよい。

本発明の継ぎ目はさらに、第２の層から外側に突出するその第１の層を備えた縁部を含む第１のセクションを具備してもよい。第２の層自体は第３の層から外側に突出してもよい。隣接する第２のセクションは、第２の層から内側にオフセットしたその第１の層を備えた隣接する縁部を有し、第２の層自体は第３の層から内側にオフセットし、これによって第１のセクションの第１の層は第２のセクションの第２の層の上に配置されている。第１のセクションの第２の層は第２のセクションの第３の層の上に配置されている。

本発明の均一な厚みを有するフレキシブル布継ぎ目はまた、第１および第２の布セクションを備えてもよく、このそれぞれは、第１の方向に配向された、フレキシブル樹脂マトリックス材中の複数の繊維を備えた第１および第３の層を有する。第２の層は、第２の方向に配向されたフレキシブル樹脂マトリックス材中の複数の繊維を含んでもよい。第１のセクションの層は第２のセクションの層と食い違い構造をなしかつこの第２のセクションの層と接合されてもよく、これによって上記継ぎ目は、第１および第２の布セクションの第１、第２および第３の層の組み合わされた厚みと等しい厚みを有する。

本発明はさらに、少なくとも二つのフレキシブルな布セクションを含む高強度フレキシブル布継ぎ目を特徴とし、そのそれぞれは複数の層を含み、各層はフレキシブルなマトリックス中に配された繊維を有し、第１のセクションは、第２の層から外側に突出するその第１の層を備えた縁部を有する。第２の隣接するセクションは、第２の層から内側にオフセットしたその第１の層を備えた縁部を有していてもよく、しかも第１のセクションの第１の層は第２のセクションの第２の層の上に配されていてもよい。第１のセクションは、この第１のセクションの第２の層から内側にオフセットした第３の層を含んでいてもよい。第２の隣接するセクションは、この第２のセクションの第２の層から外側に突出する第３の層を含んでいてもよく、第１のセクションの第２の層は第２のセクションの第３の層の上に配されていてもよい。

本発明はさらに、均一厚みを備えたフレキシブル布継ぎ目を特徴とし、このものは、第１の方向に配向された複数の繊維を含む第１の層と、第２の方向に配向された複数の繊維を含む第２の層と、第１の方向に配向された複数の繊維を含む第３の層とを有する第１の布セクション、ならびに第２の布セクションを具備してなる。第２の布セクションは、第１の方向に配向された複数の繊維を含む第１の層と、第２の方向に配向された複数の繊維を含む第２の層と、第１の方向に配向された複数の繊維を含む第３の層とを含んでいてもよい。第１のセクションの層は第２のセクションの層と食い違い構造をなしかつこの第２のセクションの層と接合されてもよく、これによって上記継ぎ目は、第１および第２の布セクションの第１、第２および第３の層の組み合わされた厚みと等しい厚みを有する。

高強度フレキシブル布継ぎ目を形成する方法は、それぞれが互い違いな繊維配向の複数の層を含むよう複数のフレキシブル布セクションを形成することと、各セクションの層をオフセットさせることと、同じ繊維配向の層がオーバーラップしないように隣接するセクション同士を接合することとを含んでいてもよい。

本発明はさらに、高強度フレキシブル布継ぎ目を形成するための方法を特徴とし、この方法は、それぞれが少なくとも三つの互い違いな繊維配向の層を含むようフレキシブル布セクションを形成することと、各セクションの層をオフセットさせることと、同じ繊維配向の層がオーバーラップしないように隣接するセクション同士を接合することと、層繊維を織ることと、フレキシブルなマトリックス材中に各層の繊維を配することと、を具備してなる。

本発明はまた、複数のフレキシブル布セクションを備えたレドーム構造体を特徴とする。ある実施例では、各セクションは互い違いな繊維配向の複数の層を含んでいてもよい。レドームはさらに、隣接するセクション間の接合部を含んでいてもよく、ここで各セクションの層はオフセットしており、同じ繊維配向の層がオーバーラップすることなく、セクション間の均一厚みの継ぎ目を形成している。

上記以外の目的、特徴ならびに利点は、以下の好ましい実施形態に関する説明ならびに添付図面から、当業者には明白であろう。

以下で説明する好ましい実施形態に加えて、本発明はその他の実施形態をとることができ、かつさまざまな方式で実施あるいは実行できる。ゆえに本発明は、その応用に関して、以下の説明または図面に開示された構成の細部および構成要素の配置に限定されるものではない、ということを理解されたい。

上記背景の段落で論じたように、図１のレドーム１０のような空気支持式フレキシブル布構造体は接合された布セクション１２ａ〜１２ｎからなり、これらは、布セクション１２ｆおよび１２ｇを接合する継ぎ目２２に関して示すように継ぎ目によって接合されている。通常、こうした構造体は図２に示すオーバーラップ接合によって形成される継ぎ目を利用するが、ここでは布セクション１２ａは部分的に布セクション１２ｂとオーバーラップしている。各布セクション１２ａ〜１２ｎは、図２に布セクション１２ｂに関して示すレイヤーすなわち層１４および１６と、布セクション１２ａに関して示す層１８および２０から形成可能である。図２から分かるように、オーバーラップ領域２２は、個々の布セクション１２ａまたは１２ｂの厚みよりも非常に厚みが大きい(すなわち少なくともその２倍の厚みである)。典型的な例では、オーバーラップ領域２２の幅は、約５インチであるが、このオーバーラップ領域２２の幅は、多くの因子、たとえば布の強度および構造体が抗しなければならない荷重に依存する、ということが分かるであろう。

他の従来型布継ぎ目構造を図３に示す。図３においては、いわゆる突合せ接合部が形成されている。この突合せ接合継ぎ目は二つの布セクション１２ｃおよび１２ｄからなり、この例では、それぞれがセクション１２ｃに関する層２３および２４、ならびにセクション１２ｄに関する層２６および２８を具備している。図３の突合せ接合構造においては、布セクション１２ｃおよび１２ｄは、やはりレイヤーすなわち層３２および３４からなる布すなわち材料の第３の架橋片３０によって一つに固定されている。繰り返すが、結果は同じである。すなわち継ぎ目３６は布セクション１２ｃおよび１２ｄ単独の少なくとも２倍の厚みを有する。

オーバーラップ接合および突合せ接合継ぎ目構造の両方においては、布層は一方が他方の上面に直接配列される。図２のオーバーラップ接合に関して、セクション１２ａはオーバーラップ領域２２においてセクション１２ｂの上面に配列されている。図３の突合せ接合構造に関して、布セクション１２ｃおよび１２ｄは、布すなわち材料の付加片３０の上面に直接配列されている。ゆえに、図２の従来型オーバーラップ接合継ぎ目および図３の従来型突合せ接合継ぎ目のいずれに関しても、出来上がった構造体は厚みがひどく不連続なものとなる。この厚みの不連続によって、構造体全体の強度要求を増大させる局所的応力が生じ、しかも無線周波(ＲＦ)損失およびレドームの性能低下が引き起こされる。

本発明による(均一厚みの)高強度フレキシブル布構造体は、これに反して、図２および図３に示す従来型のオーバーラップあるいは突合せ接合を利用しない。本発明の一実施形態では、(図６のレドーム１００のような)高強度フレキシブル布構造体は、複数の布セクション４２および４４を備える(図４および図５参照)。各セクション４２および４４は複数の層を備える。すなわち、セクション４２は、好ましくは互い違いな繊維配向の層４６,４８および５０を含むと共に、セクション４４はやはり互い違いな繊維配向の層５２,５４および５６を含む。層４６は第１の繊維配向を有し、層４８は第２の繊維配向を有し、そして層５０は層４６と同じ配向を有する。好ましい実施形態では、第１の層４６はそれぞれ０°および９０°で配向された繊維８０および８２を有する。第２の層４８は通常±４５°で偏向された繊維８８,９０による偏向された繊維配向を有する。第３の層５０も、それぞれ０°および９０°で配向された繊維８４,８６を有する。

図５は、均一厚みの接合部すなわち継ぎ目領域５８を示し、ここで層すなわちセクション４２および４４が当接している。この均一厚みの継ぎ目は、各セクションの個々の層４６,４８,５０,５２,５４および５６を、同じ繊維配向の層がオーバーラップしないようオフセットさせることによって形成されている。これによって、継ぎ目５８における厚みは各布セクションそれぞれの厚み６１と同じか、あるいは実質的にそれと同じになっている。

各布セクションの各層の繊維は織られていても、編まれていても、一方向のものであってもよい。織布とは違って、一方向性繊維は絡み合っておらず、むしろ、当該技術分野で公知のように、たとえば繊維８８および９０に係る互い違いな繊維配向のような、互い違いな繊維配向に配列されるであろう。また当該技術分野で公知のように、編まれた繊維も絡み合っていないが、一方向性繊維がそうであるように互い違いな配向で単独配列されるというよりもむしろ、たとえば接続ポイント８９において縫合されている。布セクション４２ならびにその層４６,４８および５０ならびにそれら個々の繊維配向に関する上記説明は、布セクション４４ならびにその層ならびにそれら個々の繊維配向にも同様に当てはまる、ということを理解されたい。また、層の数はいくつであってもよいことを理解されたい。ある好ましい実施形態では、図示のとおり三つの層のみが使用される。好ましくは各層の繊維は、ポリウレタン樹脂マトリックス材のようなフレキシブルマトリックス中に配される。各セクション４２および４４の層は、通常、接合部すなわち継ぎ目５８において、セクション４２および４４がそうであるのと同様、一つに熱溶着される。ある実施例では、この継ぎ合わせ方法は、その中のレーダーあるいはアンテナシステム(図示せず)を取り囲むレドーム１００(図６)を形成するのに使用される。当該技術分野において公知であるように、他の熱・圧力誘起手法、たとえばラミネーションを使用することもできる。

当業者であればさらに、繊維を組み合わせて糸を形成可能であること、そしてここでの繊維または繊維配向などに対する言及は繊維からなる糸に対しても同様に当てはまることを理解するであろう。

好ましい実施形態では、第１のセクション(図４および図５)は、第２の層４８から外側にかつこの第２の層４８から食い違い状態で突出する第１の層４６によって形成された縁部１１０を備えるが、第２の層４８自体は第３の層５０から外側に突出している。隣接する第２のセクション４４は第１の層５２によって形成された隣接する係合縁部１１２を有し、第１の層５２は第２の層５４から内側にオフセットしており、第２の層５４自体は第３の層５６から内側にオフセットしている。セクション４２と４４との間の継ぎ目５８(図５)において、第１のセクション４２の第１の層４６は第２のセクション４４の第２の層５４の上に配されており、かつ第１のセクション４２の第２の層４８は第２のセクション４４の第３の層５６の上に配されている。

本発明による高強度フレキシブル布構造体は、通常、複数のフレキシブルな布セクションを、それぞれが上記のとおり複数の層を備えるよう形成することによって製造される。以下の説明は、構造体の布セクション４２にのみ適用されるが、同じ開示は、さまざまな繊維配向の多数の層を含む多数のセクションに対しても当てはまる、ということを理解されたい。

上記のとおり、各セクションの層は好ましくは互い違いな繊維配向のものである。各セクション４２,４４の層は図示のとおりオフセットしており、しかも隣接するセクション４２,４４(図５)は、同じ繊維配向の層が付加強度のためにオーバーラップしないよう接合される。好ましくは、各セクションには少なくとも三つの層が存在する。すなわち、セクション４２は層４６,４８および５０を含み、セクション４４は層５２,５４および５６を含む。層４６は０°および９０°で配向された織られた繊維であってもよく、第２の層４８は織られた偏向繊維配向を有し、そして第３の層５０は０°および９０°で配向されるよう織られた繊維を有する。好ましくは第２の層４８は±４５°で偏向された繊維を有する。布セクション４４の層５２はセクション４２の層４６と同じものであり、層５４は層４８と同じものであり、そして層５６は層５０と同じものである。ある実施例では、繊維は数百フィートの長さを有し、通常は２００ないし５０００デニールである。同じ実施例において、±９０°の繊維配向を有する層４６,５０,５２および５６の厚みは、普通、約０.０１５インチであり、これに対して±４５°の繊維配向を備えた偏向された層４８および５４の厚みは約０.０３０インチである。当業者ならば、上述したように繊維は織られてもよく、あるいは繊維は編まれるかあるいは一方向性のものであってもよいことを理解するであろう。

本発明の方法はさらに、接合されたフレキシブルな布セクション４２,４４(および多数の他の類似の接合されたセクション)をレドームカバー１００(図６)として形作るステップを含んでいてもよい。通常、第１のセクション４２の第１の層４６は第２の層４８から外側に突出し、かつ第２の層４８は第３の層５０から外側に突出している。同様に、第２のセクション４４の第１の層５２は第２の層５４から内側にオフセットし、かつ第２の層５４は第２のセクション４４の第３の層５６から内側にオフセットしている。接合ステップは、第１のセクション４４の第１の層４６の突出部をセクション４４の第２の層５４の上に配置すなわち積み重ねることと、第１のセクション４２の第２の層４８の突出部を第２のセクション４４の第３の層５６の上に配置すなわち積み重ねることとを含んでいてもよい。熱溶着処理、あるいは同等の熱・圧力誘起手法、たとえばラミネーションが続いて実施される。

本発明の方法はまた同様に、複数の布セクション４２および４４を形成することと、セクション同士がオーバーラップせずに相互に当接しかつつながるよう各セクションを構成すると共に配置することとを含み、これによって布構造体および均一な厚みの継ぎ目５８が形成される。

それゆえ本発明は、均一な厚みを備えた高強度布構造体をもたらす。例によって、オーバーラップあるいは突合せ接合継ぎ目は使用されていない。本明細書に開示した継ぎ合わせ技術は、レドームのようなフレキシブル布構造体および空気支持式構造体、工学的膨脹式構築物、建築用布および工業用布において使用できる。レドームに関して、レドームによって保護されるレーダーアンテナシステムの電力要求およびコストと同様、電波周波(ＲＦ)損失が低減される。概して、均一な厚みの高強度布継ぎ目およびより低いＲＦ損失は、マトリックス材中に繊維のレイヤーすなわち層を配向し、かつ継ぎ目においてこの層を食い違い状態すなわちオフセット状態で積み重ねることによって実現される。本発明の構造体および継ぎ目はＸバンドレーダーシステム用のレドームに好適であるが、本発明はそうしたレドームあるいは構造体に限定されるものではない。

本発明の具体的特徴は全ての図面には示していないが、これは便宜的なものに過ぎず、各特徴は本発明による他の特徴のいずれかあるいは全てと組み合わせることができる。本明細書で使用した「含む」、「具備する」、「有する」、および「備える」という用語は、広くかつ包括的に解釈されるべきであり、いかなる物理的な相互連結にも限定されるものではない。さらに、本出願で開示した実施形態は、唯一可能な実施形態として考えるべきではない。当業者ならば他の実施形態も思い付くであろうし、それも特許請求の範囲内にある。

フレキシブルな膜すなわち布カバーを備えた典型的な空気支持式地上レドームの概略図である。 二つのレドーム布セクションを接合するのに使用される従来型オーバーラップ接合継ぎ目の概略図である。 二つのレドーム布セクションを接合する従来型突合せ接合継ぎ目の概略図である。 本発明による均一厚み継ぎ目を形成する直前の高強度フレキシブル布の二つのセクションの概略断面図である。 本発明の均一厚み継ぎ目を示す、フレキシブル布の二つの接合されたセクションの概略断面図である。 本発明の方法に従って構築されたレドームの概略図である。

符号の説明

１０ レドーム
１２ａ〜１２ｎ 布セクション
１４,１６,１８,２０ 層
２２ 継ぎ目(オーバーラップ領域)
２３,２４,２６,２８,３２,３４ 層
３０ 付加片
３６ 継ぎ目
４２,４４ 布セクション
４６,４８,５０,５２,５４,５６ 層
５８ 継ぎ目領域
６１ 厚み
８０,８２,８４,８６,８８,９０ 繊維
８９ 接続ポイント
１００ レドーム
１１０ 縁部
１１２ 隣接する係合縁部

Claims (78)

1. 複数のフレキシブルな布セクションと、隣接セクション間の接合部と、を具備してなり、
   前記各セクションは互い違いな繊維配向の複数の層を含み、
   前記各セクションの層は、同じ繊維配向の層がオーバーラップすることなく前記二つのセクション間に均一厚みの継ぎ目を形成するようオフセットしていることを特徴とする高強度フレキシブル布構造体。
2. 各セクションには少なくとも三つの層が存在することを特徴とする請求項１に記載の高強度フレキシブル布構造体。
3. 第１の層は０°および９０°で配向された繊維を有し、第２の層は偏向された繊維を有し、第３の層は０°および９０°で配向された繊維を有することを特徴とする請求項２に記載の高強度フレキシブル布構造体。
4. 前記第２の層は±４５°で偏向された繊維を有することを特徴とする請求項３に記載の高強度フレキシブル布構造体。
5. 前記層繊維は織られていることを特徴とする請求項１に記載の高強度フレキシブル布構造体。
6. 前記層繊維は編まれていることを特徴とする請求項１に記載の高強度フレキシブル布構造体。
7. 前記層繊維は一方向のものであることを特徴とする請求項１に記載の高強度フレキシブル布構造体。
8. 前記各層の繊維はフレキシブルなマトリックス材中に配されていることを特徴とする請求項１に記載の高強度フレキシブル布構造体。
9. 前記マトリックス材はポリウレタン樹脂材であることを特徴とする請求項８に記載の高強度フレキシブル布構造体。
10. 前記各セクションの層は一つに熱溶着されていることを特徴とする請求項１に記載の高強度フレキシブル布構造体。
11. 前記各セクションの層は一つに積層されていることを特徴とする請求項１に記載の高強度フレキシブル布構造体。
12. 前記セクションは前記接合部において熱溶着されていることを特徴とする請求項１に記載の高強度フレキシブル布構造体。
13. 前記セクションは前記接合部において積層されていることを特徴とする請求項１に記載の高強度フレキシブル布構造体。
14. レーダーシステムを取り囲むレドームであることを特徴とする請求項１に記載の高強度フレキシブル布構造体。
15. 第１のセクションは、第３の層から外側に突出する第２の層から外側に突出するその第１の層を備えた縁部を具備すると共に、前記隣接する第２のセクションは、第３の層から内側にオフセットした第２の層から内側にオフセットしたその第１の層を備えた隣接する縁部を有し、前記二つのセクション間の接合部において、前記第１のセクションの前記第１の層は前記第２のセクションの前記第２の層の上に配置され、かつ前記第１のセクションの前記第２の層は前記第２のセクションの前記第３の層の上に配置されることを特徴とする請求項２に記載の高強度フレキシブル布構造体。
16. 各セクションには少なくとも三つの層が存在し、前記第１の層は０°および９０°で配向された繊維を有し、前記第２の層は偏向された繊維を有し、前記第３の層は０°および９０°で配向された繊維を有し、前記第１のセクションは、前記第３の層から外側に突出する前記第２の層から外側に突出するその前記第１の層を備えた縁部を具備すると共に、前記隣接する第２のセクションは、前記第３の層から内側にオフセットした前記第２の層から内側にオフセットしたその前記第１の層を備えた隣接する縁部を有し、前記二つのセクション間の接合部において、前記第１のセクションの前記第１の層は前記第２のセクションの前記第２の層の上に配置され、かつ前記第１のセクションの前記第２の層は前記第２のセクションの前記第３の層の上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の高強度フレキシブル布構造体。
17. 複数のフレキシブルな布セクションであって、各セクションは複数の層を具備してなり、各層はフレキシブルなマトリックス中に配された繊維を有している布セクションと、
    隣接した第１および第２のセクション間の接合部と、を具備してなり、
    前記第１のセクションは、第２の層から外側に突出する、その第１の層を備えた縁部を有し、
    前記第２の隣接セクションは、第２の層から内側にオフセットしたその第１の層を備えた縁部を有し、
    前記第１のセクションの前記第１の層は、前記第２のセクションの前記第２の層の上に配置されていることを特徴とする高強度フレキシブル布構造体。
18. 前記第１のセクションはさらに、この第１のセクションの前記第２の層から内側にオフセットした第３の層を備え、
    前記第２の隣接セクションはさらに、この第２のセクションの前記第２の層から外側に突出する第３の層を備え、
    前記第１のセクションの前記第２の層は、前記第２のセクションの前記第３の層の上に配置されていることを特徴とする請求項１７に記載の高強度フレキシブル布構造体。
19. 各セクションの前記第１の層は０°および９０°で配向された繊維を有し、各セクションの前記第２の層は偏向された繊維を有し、各セクションの前記第３の層は０°および９０°で配向された繊維を有することを特徴とする請求項１８に記載の高強度フレキシブル布構造体。
20. 前記第２の層は±４５°で偏向された繊維を有することを特徴とする請求項１９に記載の高強度フレキシブル布構造体。
21. 前記層繊維は織られていることを特徴とする請求項１７に記載の高強度フレキシブル布構造体。
22. 前記層繊維は編まれていることを特徴とする請求項１７に記載の高強度フレキシブル布構造体。
23. 前記層繊維は一方向のものであることを特徴とする請求項１７に記載の高強度フレキシブル布構造体。
24. 前記フレキシブルなマトリックスはウレタン樹脂材であることを特徴とする請求項１７に記載の高強度フレキシブル布構造体。
25. 各セクションの前記層は一つに熱溶着されていることを特徴とする請求項１７に記載の高強度フレキシブル布構造体。
26. 各セクションの前記層は一つに積層されていることを特徴とする請求項１７に記載の高強度フレキシブル布構造体。
27. 前記セクションは前記接合部において熱溶着されていることを特徴とする請求項１７に記載の高強度フレキシブル布構造体。
28. 前記セクションは前記接合部において積層されていることを特徴とする請求項１７に記載の高強度フレキシブル布構造体。
29. レーダーシステムを取り囲むレドームであることを特徴とする請求項１７に記載の高強度フレキシブル布構造体。
30. 複数のフレキシブルな布セクションであって、各セクションは少なくとも三つの層を含み、第１の層は０°および９０°で配向された繊維を有し、第２の層は±４５°で偏向された繊維を有し、第３の層は０°および９０°で配向された繊維を有する布セクションと、
    隣接セクション間の接合部と、を具備してなり、
    各セクションの前記層は、同じ繊維配向の層がオーバーラップすることなく二つのセクション間に均一な厚みの継ぎ目を形成するようオフセットしていることを特徴とする高強度フレキシブル布構造体。
31. 前記層繊維は織られていることを特徴とする請求項３０に記載の高強度フレキシブル布構造体。
32. 前記層繊維は編まれていることを特徴とする請求項３０に記載の高強度フレキシブル布構造体。
33. 前記層繊維は一方向のものであることを特徴とする請求項３０に記載の高強度フレキシブル布構造体。
34. レーダーシステムを取り囲むレドームであることを特徴とする請求項３０に記載の高強度フレキシブル布構造体。
35. 均一な継ぎ目厚みを備えたフレキシブル布構造体であって、第１の布セクションと、第２の布セクションと、を具備してなり、
    前記第１の布セクションは、
    第１の方向に配向された複数の繊維を含む第１の層と、
    第２の方向に配向された複数の繊維を含む第２の層と、
    前記第１の方向に配向された複数の繊維を含む第３の層と、を具備してなり、
    前記第２の布セクションは、
    前記第１の方向に配向された複数の繊維を含む第１の層と、
    前記第２の方向に配向された複数の繊維を含む第２の層と、
    前記第１の方向に配向された複数の繊維を含む第３の層と、を具備してなり、
    前記接合部が前記第１および第２の布セクションの厚みと同じ厚みを有するように前記第１のセクションの前記層が前記第２のセクションの前記層と食い違い構造をなすよう前記第１および第２のセクション間の接合部が構成されかつ配置されていることを特徴とするフレキシブル布構造体。
36. 前記第１の方向は０°および９０°であることを特徴とする請求項３５に記載の布構造体。
37. 前記第２の方向は±４５°であることを特徴とする請求項３５に記載の布構造体。
38. 前記繊維はフレキシブルな樹脂マトリックス材中に配されていることを特徴とする請求項３５に記載の布構造体。
39. 高強度フレキシブル布構造体を形成するための方法であって、
    それぞれが互い違いな繊維配向の複数の層を含むよう複数のフレキシブル布セクションを形成することと、
    各セクションの層をオフセットさせることと、
    同じ繊維配向の層がオーバーラップしないよう隣接するセクション同士を接合することと、を具備することを特徴とする方法。
40. 各セクションには少なくとも三つの層が存在することを特徴とする請求項３９に記載の方法。
41. 前記第１の層は０°および９０°で配向された繊維を有し、前記第２の層は偏向された繊維を有し、前記第３の層は０°および９０°で配向された繊維を有することを特徴とする請求項４０に記載の方法。
42. 前記第２の層は±４５°で偏向された繊維を有することを特徴とする請求項４１に記載の方法。
43. 前記フレキシブル布セクションの形成は、前記層繊維を織ることを含むことを特徴とする請求項３９に記載の方法。
44. 前記フレキシブル布セクションの形成は、フレキシブルマトリックス材中に各層の繊維を配することを含むことを特徴とする請求項３９に記載の方法。
45. 前記マトリックス材はポリウレタン樹脂材であることを特徴とする請求項４４に記載の方法。
46. 前記セクションの接合は、各セクションの前記層を一つに熱溶着することを含むことを特徴とする請求項３９に記載の方法。
47. 前記セクションの接合は、各セクションの前記層を一つに積層することを含むことを特徴とする請求項３９に記載の方法。
48. 前記セクションの接合は、前記接合部において前記セクションを熱溶着することを含むことを特徴とする請求項３９に記載の方法。
49. 前記セクションの接合は、前記接合部において前記セクションを積層することを含むことを特徴とする請求項３９に記載の方法。
50. 前記フレキシブル布セクションをレドームカバーとして形作るステップをさらに含むことを特徴とする請求項３９に記載の方法。
51. オフセットさせることは、第１のセクションの第１の層をその第２の層から外側に突出させることと、前記第２の層をその第３の層から外側に突出させることと、前記第２のセクションの第１の層をその第２の層から内側にオフセットさせることと、その前記第２の層をその第３の層から内側にオフセットさせることと、を含むことを特徴とする請求項４０に記載の方法。
52. 接合は、前記第１のセクションの前記第１の層を前記第２のセクションの前記第２の層の上に配置することと、前記第１のセクションの前記第２の層を前記第２のセクションの前記第３の層の上に配置することと、を含むことを特徴とする請求項５１に記載の方法。
53. 均一な厚みの布構造体を形成するための方法であって、
    複数の布セクションを形成することと、
    セクション間のオーバーラップを伴わずに隣接するセクションに当接しかつつながるよう各セクションを構成しかつ配置すると共に、均一な厚みの布構造体を形成することと、を具備することを特徴とする方法。
54. 均一な厚みのフレキシブル布構造体を形成するための方法であって、
    ０°および９０°で配向された複数の繊維を含むフレキシブル布の第１の層と、±４５°で偏向された複数の繊維を含むフレキシブル布の第２の層と、０°および９０°で配向された複数の繊維を含むフレキシブル布の第３の層と、を備えた第１のフレキシブル布部を形成することと、
    前記第１、第２、および第３の層を積み重ねることと、
    前記第１、第２、および第３の層を、オフセット状態で第２のフレキシブル布部の同様に配向された層と接合すると共に、均一な厚みの継ぎ目を形成することと、を具備することを特徴とする方法。
55. 高強度フレキシブル布継ぎ目であって、
    少なくとも二つのフレキシブル布セクションを具備してなり、各セクションは互い違いな繊維配向の複数の層を含み、各セクションの前記層はオフセットされかつ同じ繊維配向の層がオーバーラップすることなく接合されていることを特徴とする高強度フレキシブル布継ぎ目。
56. 各セクションには少なくとも三つの層が存在することを特徴とする請求項５５に記載の高強度フレキシブル布継ぎ目。
57. 前記第１の層は０°および９０°で配向された繊維を有し、前記第２の層は偏向された繊維を有し、前記第３の層は０°および９０°で配向された繊維を有することを特徴とする請求項５６に記載の高強度フレキシブル布継ぎ目。
58. 前記第２の層は±４５°で偏向された繊維を有することを特徴とする請求項５７に記載の高強度フレキシブル布継ぎ目。
59. 前記層繊維は織られていることを特徴とする請求項５５に記載の高強度フレキシブル布継ぎ目。
60. 前記層繊維は編まれていることを特徴とする請求項５５に記載の高強度フレキシブル布継ぎ目。
61. 前記層繊維は一方向のものであることを特徴とする請求項５５に記載の高強度フレキシブル布継ぎ目。
62. 各層の前記繊維はフレキシブルマトリックス材中に配されることを特徴とする請求項５５に記載の高強度フレキシブル布継ぎ目。
63. 前記マトリックス材はポリウレタン樹脂材であることを特徴とする請求項６２に記載の高強度フレキシブル布継ぎ目。
64. 各セクションの前記層は一つに熱溶着されていることを特徴とする請求項５５に記載の高強度フレキシブル布継ぎ目。
65. 各セクションの前記層は一つに積層されていることを特徴とする請求項５５に記載の高強度フレキシブル布継ぎ目。
66. 前記セクションは一つに熱溶着されていることを特徴とする請求項５５に記載の高強度フレキシブル布継ぎ目。
67. 前記セクションは一つに積層されていることを特徴とする請求項５５に記載の高強度フレキシブル布継ぎ目。
68. 第１のセクションは、前記第３の層から外側に突出する前記第２の層から外側に突出するその前記第１の層を備えた縁部を含み、かつ、前記隣接する第２のセクションは、前記第３の層から内側にオフセットした前記第２の層から内側にオフセットしたその前記第１の層を備えた隣接する縁部を有し、前記第１のセクションの前記第１の層が前記第２のセクションの前記第２の層の上に配置されると共に、前記第１のセクションの前記第２の層が前記第２のセクションの前記第３の層の上に配置されることを特徴とする請求項５６に記載の高強度フレキシブル布継ぎ目。
69. 各セクションには少なくとも三つの層が存在し、前記第１の層は０°および９０°で配向された繊維を有し、前記第２の層は偏向された繊維を有し、前記第３の層は０°および９０°で配向された繊維を有し、第１のセクションは、前記第３の層から外側に突出する前記第２の層から外側に突出するその前記第１の層を備えた縁部を含み、かつ、前記隣接する第２のセクションは、前記第３の層から内側にオフセットした前記第２の層から内側にオフセットしたその前記第１の層を備えた隣接する縁部を有し、前記第１のセクションの前記第１の層が前記第２のセクションの前記第２の層の上に配置されると共に、前記第１のセクションの前記第２の層が前記第２のセクションの前記第３の層の上に配置されることを特徴とする請求項５５に記載の高強度フレキシブル布継ぎ目。
70. 高強度フレキシブル布継ぎ目であって、少なくとも二つのフレキシブル布セクションを具備してなり、
    各セクションは複数の層を含み、各層はフレキシブルマトリックス中に配された繊維を有し、前記第１のセクションは第２の層から外側に突出するその第１の層を備えた縁部を有し、
    前記第２の隣接するセクションは第２の層から内側にオフセットしたその第１の層を備えた縁部を有し、
    前記第１のセクションの前記第１の層は前記第２のセクションの前記第２の層の上に配置されていることを特徴とする高強度フレキシブル布継ぎ目。
71. 前記第１のセクションは、この第１のセクションの前記第２の層から内側にオフセットした第３の層を含み、
    前記第２の隣接するセクションは、この第２のセクションの前記第２の層から外側に突出する第３の層を含み、
    前記第１のセクションの前記第２の層は、前記第２のセクションの前記第３の層の上に配置されていることを特徴とする請求項７０に記載の高強度フレキシブル布継ぎ目。
72. 各セクションの第１の層は０°および９０°で配向された繊維を有し、前記第２の層は偏向された繊維を有し、前記第３の層は０°および９０°で配向された繊維を有することを特徴とする請求項７１に記載の高強度フレキシブル布継ぎ目。
73. 均一な厚みを備えたフレキシブル布継ぎ目であって、第１の布セクションと、第２の布セクションと、を具備してなり、
    前記第１の布セクションは、
    第１の方向に配向された複数の繊維を含む第１の層と、
    第２の方向に配向された複数の繊維を含む第２の層と、
    前記第１の方向に配向された複数の繊維を備えた第３の層と、を具備してなり、
    前記第２の布セクションは、
    前記第１の方向に配向された複数の繊維を含む第１の層と、
    前記第２の方向に配向された複数の繊維を含む第２の層と、
    前記第１の方向に配向された複数の繊維を含む第３の層と、を具備してなり、
    前記継ぎ目が、前記第１および第２の布セクションの前記第１、第２および第３の層の組み合わされた厚みと等しい厚みを有するよう、前記第１のセクションの前記層は、前記第２のセクションの前記層と食い違い構造をなしておりかつ前記第２のセクションの前記層と接合されていることを特徴とするフレキシブル布継ぎ目。
74. 高強度フレキシブル布継ぎ目を形成するための方法であって、
    それぞれが互い違いな繊維配向の複数の層を含むよう複数のフレキシブル布セクションを形成することと、
    各セクションの前記層をオフセットさせることと、
    同じ繊維配向の層がオーバーラップしないよう隣接するセクション同士を接合することと、を具備することを特徴とする方法。
75. オフセットさせることは、第１のセクションの前記第１の層をその前記第２の層から外側に突出させることと、前記第２の層をその前記第３の層から外側に突出させることと、前記第２のセクションの前記第１の層をその前記第２の層から内側にオフセットさせることと、その前記第２の層をその前記第３の層から内側にオフセットさせることと、を含むことを特徴とする請求項７４に記載の方法。
76. 接合は、前記第１のセクションの前記第１の層を前記第２のセクションの前記第２の層の上に配置することと、前記第１のセクションの前記第２の層を前記第２のセクションの前記第３の層の上に配置することと、を含むことを特徴とする請求項７５に記載の方法。
77. 高強度フレキシブル布継ぎ目を形成するための方法であって、
    それぞれが互い違いな繊維配向の少なくとも三つの層を含むよう複数のフレキシブル布セクションを形成することと、
    各セクションの前記層をオフセットさせることと、
    同じ繊維配向の層がオーバーラップしないよう隣接するセクション同士を接合することと、
    前記層繊維を織ることと、
    フレキシブルマトリックス材中に各層の前記繊維を配することと、を具備することを特徴とする方法。
78. 複数のフレキシブル布セクションであって、各セクションは互い違いな繊維配向の複数の層を含んでいるフレキシブル布セクションと、
    隣接するセクション間の接合部と、を具備してなるレドーム構造体であって、
    各セクションの前記層は、同じ繊維配向の層がオーバーラップすることなく前記二つのセクション間に均一な厚みの継ぎ目を形成するよう、オフセットされていることを特徴とするレドーム構造体。

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