JP2009537388A - 輸送の手段の音波吸収内側のクラッディングのためのサンドイッチ部材、特に、航空機の音波吸収内側のクラッディングのためのサンドイッチ部材 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図2
Description
通常、使用されるサンドイッチパネルは、上記サンドイッチパネルを形成するために両側上のカバー層によって提供されるハニカム状を成形されたコア構造体を有する。
両側上のカバー層によっておおわれたハニカム状に成形された構造の結果として、サンドイッチパネルは、それ自身内側に閉じていて、小容積であるが故に排水ができない、複数の反復されたユニットを有する。
このタイプのコア構造体は、ほぼ互いに平行して続く複数の流路を含み、それらはコア構造体材料を折り畳んで形成される。
この種のコア構造体を有するサンドイッチパネルは、例えば、船建造および自動車構造において広く使われている。
このタイプのコア構造体は、同様に、例えば、段ボールの形で上記包装産業において使用される。
上記コア構造体に共通の特徴は、ハニカムコアを有するコア構造体に関して、平らな表面を形成する側面の、ほぼ連続した可排水流路を有する。
加えて、連続した可排水流路を有するコア構造体は、流路の側面が連続した平らな表面を形成しないことは公知である。
このコア構造体の流路の側面は、180度未満の角度で互いに隣接する複数の部分面によって形成され、上から見た場合に、ジグザグ成形された流路、またはジグザグ成形された頂部線と底線を有する。
例えば、ダンボールのコアなどのように、単一の空間的な方向に、折り畳まれるかまたは構築されるコア構造体とは対照的に、例えば、これらのコア構造体は、2つの空間的な方向に折り畳まれる。
さらに、上から見た場合に、ほぼ台形の流路、または、台形の頂部線および底線を形成するタイプのコア構造体が知られている。
プリプレグは、樹脂を含浸させたガラス繊維または樹脂を含浸させた炭素繊維を使用して生産される表面構造である。
あるいは、炭素繊維またはガラス繊維からなる布マット(fabric mat)は、プリプレグを形成するために合成樹脂を含浸されてもよい。
カバー層は、炭素繊維を有するプリプレグ、または、ガラス繊維を有するプリプレグで形成することができる。
あるいは、上記カバー層および上記コア構造体は、金属材材料、例えば、アルミニウム・シート、アルミニウム合金のシート、スチール・シートまたはチタン・シートを用いて製造できる。
カバー層およびコア構造体は、プラスチック材料を有する金属材材料の組合せから、二者択一的に構成してもよい。
特に、接着は、超音波、レーザまたはスポット溶接などによるのと同様に、オートクレーブ成形における、加熱接着法または冷却接着法によって用いられる材料に依存して行われてもよい。
しかしながら、空気交換の可能性は、この種のサンドイッチパネルのための良好な音響伝送効果の不可欠な必要条件である場合があり、次いで、さらなる吸音層に関連して、良好な音波減衰効果のための前提条件である場合がある。
しかしながら、サンドイッチパネルの外部環境と内側領域との間に空気交換を提供すると、取り込まれる異物がある危険性と、水分の侵入とが関与する場合がある。
公知のサンドイッチパネルの中の異物および水分が存在することで、飛行の間、腐敗および/または腐食し易くなる場合があり、例えば、より大きい外圧および温度変動が起った結果として、凝結および凍結している水分に周期的に圧力を加えることがある。
加えて、コア構造体の内部に長時間異物を取り込んでいる状態は、とりわけ重量上の理由で望ましくない。
同時に、サンドイッチ部材の内側の領域は、通路の結果として換気されるので、予想外に外部から侵入した水分が腐敗作用する前に、または、腐食作用がサンドイッチ部材の内側の領域に起こる前に、再び比較的急速に蒸発することができる。
他方、それらの流路内において、通路を介して、外部から入り込む音波は、サンドイッチ部材の内部領域を効率的に通過して、次いで、吸音層に吸収される。
他方、それらの流路によって、外部から供給される洗浄剤(例えば水)によって異物をサンドイッチ部材の内部領域から能動的な(active)洗浄、または、結露の水が流れ出すことによる受動的な(passive)自浄を可能にする。
このことと並行して、独立した、すなわちサンドイッチ部材の受動的洗浄が、必要に応じて、排水路の役割をする流路を介して行われることが可能である。
自浄処理の間、結露の水は、流路を介して流出し、少なくとも一部の、特により少なく、より軽い異物を、それが外部領域へと流れ出るのと一緒に流出させる。
さらに、通路が存在することで、不必要に入り込んでいる湿気は、コア構造体内部に形成された流路によって、組み込まれたサンドイッチ部材の勾配の結果、蒸発させ、および/または流出させることができる。
これにより、コア構造体の製造は単純になり経費を抑えることができる。
さらに、入り込んだ異物を放出することは、流路の直線状の形状の結果、より容易となる。
しかしながら、このタイプのコア構造体は、製造過程においてより複雑となり、それにより高価となる恐れがあり、異物による不純物の洗浄がより困難となる恐れがある。
この構成により、容易に製造がなされると同時に、より好ましい機械的属性を有するサンドイッチ部材を可能にする。
既に公知であるが、プレハブの半仕上げの製品にも部分的に使用してもよい。
これにより、他方では、その通路は、例えば、掘削方法、打ち抜き方法などにより、カバー層および/またはコア構造体内に容易に作製することができる。
他方、好ましくは、カバー層およびコア構造体の全域に亘って組み込まれた貫通した形状の通路の構成により、極めて効率的な吸音を達成することが可能である。
サンドイッチ部材1は、とりわけ、コア構造体4の両側に取り付けられた2つのカバー層2および3を備える。
コア構造体4から離れた方向のカバー層3の片側に、吸音層5が取り付けられ、サンドイッチ部材1の所望の高い吸音効果を達成する。
さらに、吸音層5はまた、本発明にかかるサンドイッチ部材1の断熱性能を改善する。
吸音層5はカバー層3の下側に取り付けられる。
複数の通路6はカバー層2および3の両方に、ならびに、コア構造体4内に組み込まれている。
詳細に示さない残りの通路も同様に構成されている。
図に示す例示的な実施形態において、通路は、全領域を貫通する形で、マトリクス状に、カバー層2および3、ならびにコア構造体4に組み込まれている。
特に、サンドイッチ部材1の効果的な吸音効果のために、通路6はカバー層2および3、ならびにコア構造体4の材料厚さ全体を貫通する。
図2とは異なり、通路6は、円筒形状とは異なる構成を有してもよい。
通路6により、カバー層2および3、ならびにコア構造体4を介してサンドイッチ部材1に作用する音波7の効率的な伝送を可能にし、音波7のエネルギは、吸音層5において、その殆どが、散逸により熱へと変換される。
明瞭性のために、図2においては、コア構造体の残りの流路を代表して3つの流路のみを参照符号を付して提供する。
流路8は、個々に、2つの側面9(その2つが残りの側面を代表する)によって形成されており、その2つの側面9は図2において参照符号を付して提供されている。
参照符号を付していない側面は、参照符号と共に提供された2つの側面と同様に構成されている。
そうではなく、側面9は、複数の部分面10によって形成され、それらは各々、180度未満の角度で互いに隣接し、略ジグザグの流路8を形成する。
部分面10は各々、それ自体として考慮した場合、略平面および/または湾曲した表面を形成する。
この場合、流路8または側面9は各々、略ジグザグの頂部線11または底線12を有する。
頂部線11または底線12のうち、3つのみが、残りを代表して、参照符号を提供されている。
ジグザグの流路8によって、強い機械的強度を有するコア構造体4を形成することができる。
これとは対照的に、1つの空間的方向、例えば、波形の厚紙のコア、台形のコア構造体、単折りコアなどの構成または折込みを単に有するコア構造体は弱い機械的強度しか有さない。
この組込み位置は、通路6を介してコア構造体4に入り込んでしまう所望されない異物を、例えば、洗浄剤などを用いた能動的な(active)洗浄によって、または、結露の残留水を用いた受動的な(passive)洗浄によって、再度、コア構造体から取り除くことができるように、選択されることが好ましい。
少なくとも、流路8が、水平方向に対して十分な勾配、または十分な傾斜を有して、コア構造体4に入り込んでしまった異物をコア構造体4から十分に洗浄(自浄)できるように考慮されるべきである。
適切な洗浄目的のための水は適宜、追加され、洗浄剤として利用してもよい。
吸音層5は、第1にサンドイッチ部材1の所望の吸音効果を達成し、それと同時に、断熱層としても用いられる。
取り付けられた領域に依存して、また、可能な十分な吸音効果は、さらなる吸音層5なしで、本発明に係るサンドイッチ部材1を用いて達成してもよい。
あるいは、単にカバー層3の部分に吸音層5を取り付けるだけでも可能である。
吸音層5はさらに、サンドイッチ部材1のカバー層3から距離を置いて配置されてもよい。
この場合、中間の空隙がカバー層3と吸音層5との間に存在する。
あるいは、吸音層5は、細い金属繊維、炭素繊維、合成樹皮繊維などの紡績糸を用いて、および通気孔のある発泡プラスチックを用いて形成してもよい。
あるいは、コア構造体4は、例えば、アルミニウムなどを用いた合金、アルミニウム合金、スチール、またはチタニウムを用いて形成してもよい。
コア構造体4は、例えば、多重折込み、あるいは、別種の表面プラスチック材料または金属表面材料の構成によって作製してもよい。
例えば、コア構造体4の、長方形、台形、または波形の断面形状が可能である。
コア構造体4の長方形、台形、または波形の断面形状においては、側面9は、例えば、複数の傾斜角度または湾曲の半径が水平方向に対して可能である。
特に、アルミニウム、アルミニウム合金、スチール、またはチタニウムは金属材料として考慮してよい。
さらに、カバー層2および3は、発泡プラスチック材料、または、好ましくは、通気孔として構成される金属発泡体を用いて形成してもよい。
さらに、両カバー層2および3、ならびにコア構造体4は、特に、前述のタイプに係る、複合材料および/または金属材料の任意の組合せを用いて形成してもよい。
カバー層2および3の材料の厚さは、10mm未満でよく、コア構造体4の高さは50mm未満でよい。
吸音層5は100mm未満の材料の厚さでよい。
カバー層2および3、ならびにコア構造体4内の通路6は、公知の方法で形成してよく、例えば、掘削方法、スタンピング方法、レーザドリル方法などによって形成してもよい。
カバー層2および3、ならびにコア構造体4内の通路6は、作製するのに容易であり、20mm未満の直径を有する円筒形状を有してもよい。
さらに、代替的な実施形態において、円筒形状とは異なる通路6の断面形状もまた可能であってよい。
あるいは、上述の接着は、リベット打ち、接着テープなどで接着してもよい。
より良い理解のために、3つの代表する流路8のみが参照符号を有する。
残りの流路もそれらと同様に構成される。
図をより良く理解するために、コア構造体4の通路は図に示さない。
また、流路8は複数の側面9を有し、側面のうちの2つのみが残りの代表として参照符号を付されている。
流路8の各々は、個々に、およそジグザグ状の形を有し、互いにほぼ均一に距離を置いて配置してある。
側面9は、側面9を形成するために、180度未満の角度を有する角度14にて、それぞれが互いに隣接している複数の部分面10によって形成される。
図3において、角度14は、例えば、約90度の角度を有する。
角度14の異なる角度もまた、コア構造体の代替的な実施形態を形成するのに可能である。
原則として、角度14のより小さい値(角度)は、追加として導入されている結露の水および/または洗浄剤の流れを、矢印13の方向の流路8から流れさせるのを容易にするが、達成される機械的強度は減少する。
コア構造体4の頂部線11および底線12の他の形状もまた同様に可能である。
この関連において、例えば、列をなして配置された複数の半円に対応する頂部線11または底線12の形状を有することもまた実現可能である。
この手順は、特に、アルミニウムまたはアルミニウム合金を用いる金属材料に対して可能である。
図をより良く理解するために、コア構造体15内の通路は詳細には示さない。
コア構造体15のこの実施形態において、側面17の各々は、略平らな表面を形成する。
流路各々は、頂部線18および底線19を有する。
同様に、コア構造体15に追加として組み込まれている洗浄剤、例えば、さらなる適切な洗浄などに用いられる水などにも当てはまる。
図3に係るコア構造体4と比較して、より劣った機械的強度しか達成することができないが、製造にかかる費用は削減される。
この場合、個々に異なる形状による構成を用いた、ほぼ無制限で多様な範囲のコア構造体を用いることができ、その構成は、3次元で、且つ排水可能である、コア構造に共通する貫通した通路を備える。
2 カバー層
3 カバー層
4 コア構造体
5 音波吸収層
6 通路
7 音波
8 流路
9 側面
10 部分面
11 頂部線
12 底部線
13 矢印
14 角度
15 コア構造体
16 流路
17 側面
18 頂部線
19 底線
Claims (9)
- 輸送の手段の吸音内側クラッディングを提供するためのサンドイッチ部材(1)であって、
特に航空機の吸音内側クラッディングのための前記サンドイッチ部材は、
2枚のカバー層(2、3)の間に配置され、互いにほぼ平行して少し離れて続く三次元的に造られたコア構造体(4、15)を有し、
音響伝送のための複数の通路(6)は、貫通した形状で配置され、それぞれのコア構造体(4,15)において、両方のカバー層(2、3)に取り込まれ、
コア構造体(4、15)は、互いに隣接し、カバー層(2、3)と平行して配置される複数の流路(8、16)を含み、
前記流路(8、16)は、流体を排水するとともに異物を洗浄するように構成され、
少なくとも1つの吸音層(5)は、カバー層(2、3)の領域の少なくとも一部に配置される、ことを特徴とするサンドイッチ部材(1)。 - 前記流路(16)は、側面(17)を有し、
前記側面(17)は、各々連続的な、ほぼ平面および/または、曲線状の表面を形成する、ことを特徴とする請求項1に記載のサンドイッチ部材(1)。 - 前記流路(8)は、複数のほぼ平面および/または曲線状の部分面(10)を有する形をなす側面(9)を有し、
前記部分面(10)は、180度未満の角度(14)で互いに隣接する、ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のサンドイッチ部材(1)。 - 前記コア構造体(4、15)は、繰返しの三角形、台形、矩形または波形の断面幾何学的形状を有する、ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1つに記載のサンドイッチ部材(1)。
- 前記通路(6)は、特に円筒形、楕円形、ポリゴン開口として構成される、ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1つに記載のサンドイッチ部材(1)。
- 前記吸音層(5)は、熱的に絶縁されるように構成する、ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1つに記載のサンドイッチ部材(1)。
- 前記コア構造体(4、15)および/または前記カバー層(2、3)は、プラスチック材料から形成される、ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1つに記載のサンドイッチ部材(1)。
- 前記コア構造体(4、15)および/または前記カバー層(2、3)は、繊維強化プラスチック材料から形成される、ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1つに記載のサンドイッチ部材(1)。
- 前記コア構造体(4、15)および/または前記カバー層(2、3)は、金属材料から形成される、ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1つに記載のサンドイッチ部材(1)。
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