JP2019206171A - エネルギーを吸収する複合パネル - Google Patents

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ティモシー アール． グリーソン，
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ピーター ホールマンズ，
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Abstract

【課題】複合構造物（航空機で使用されうる複合構造物など）の耐横方向圧力荷重能力を向上させることが可能な複合パネルを提供する。【解決手段】複合パネル１０２は、発泡コア２０６に接合されている面シート２０２，２０４を含む。この発泡コア２０６は、延性の高い材料（ポリエチレンやアルミニウムなど）から形成される、波型コアシート２０８を含む。このパネルに横方向圧力荷重がかかると、変形中にコアシートが元々の波型形状から湾曲形状に引き延ばされるにつれて、発泡体のコアクラッシュが発生する。これにより、パネルが、パネルに印加された横方向圧力荷重のエネルギーを散逸させることが可能になる。【選択図】図２

Description

連邦支援の研究又は開発に関する記載
この発明は、国防総省（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｄｅｆｅｎｓｅ）によって発注された契約番号第Ｗ９１１Ｗ６−１６−２−０００２号のもと、米国政府（Ｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔ）の支援を受けて行われたものである。米国政府はこの発明における一定の権利を有する。
この開示は、複合パネルの分野に関し、より詳細には、エネルギーを吸収する複合パネルに関する。
航空機は、その乗員に対衝突保護を提供するよう設計される。これは、通常、機体構造だけでなく座席や着陸装置といった耐衝突サブシステムを使用して、航空機にかかる衝撃エネルギーを吸収することによって、実現される。機体構造は、エネルギー吸収作用を提供することに加えて、その構造完全性を維持し、衝突時に乗員の周囲に生存可能な空間を提供し、かつ、衝突後の航空機からの乗員の脱出を容易にするよう、設計される。軍用航空機は、弾道衝撃に対して壊滅的な構造破損（ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｆａｉｌｕｒｅｓ）を起こさずに耐性を有するようにも設計される。航空機の内部燃料ブラダの周囲の機体構造及び腹側構造は、衝突衝撃発生時に非常に大きな横方向圧力荷重を受ける。内部燃料ブラダへの弾道衝撃も、周りの機体構造に対する大きな横方向圧力荷重を引き起こしうる。
数多くの最新の航空機では、航空機の重量を低減するために複合構造物が利用されている。しかし、典型的な複合構造物には、グラファイトの面シートがフェノール樹脂のコア又は中実積層板と共に利用されるが、これらは脆いものである。これらが脆いものであるので、内部燃料タンクの周囲のこの種の複合構造物は、航空機の衝突及び／又は燃料タンクへの弾道衝撃の際に発生する横方向圧力荷重のもとでは、すぐに破損する。構造破損は、乗員の生存率に対して壊滅的な影響を有しうる。かかる構造破損によって、主要荷重経路が破損するため、乗員は、エンジン、変速装置、及びロータシステムといった大質量物品（ｍａｊｏｒ ｍａｓｓ ｉｔｅｍｓ）によって損傷する可能性にさらされることになる。同様の破損は、燃料タンク及びその周りの構造物の弾道試験時にも観測される。
複合構造物が破損する可能性がある別の箇所は、航空機の腹側外板パネルである。かかる外板の破損は、特に、軟質地盤及び水との衝突衝撃の際に発生する。横方向圧力荷重のもとで外板が破損及び破断すると、衝撃荷重は、機体のエネルギー吸収システムの一部であるサブフロアフレーム構造及びキールビーム構造に伝達されなくなる。これにより、機体の衝突減速が大きくなり、その結果、乗員は背骨を損傷しうる。更に、水との衝突衝撃発生時には、腹側外板パネルの破断により、乗員が安全に脱出しうる前に航空機が急速に水没することになりうる。したがって、複合構造物（航空機で使用されうる複合構造物など）の耐横方向圧力荷重能力を向上させることが、必要とされている。
最新の輸送体では、構造要素として複合パネルが利用されることが多い。複合パネルは、典型的には、ひとまとめに接合されている材料の多重層を含むことにより、強靭でありながら軽量な構造物となる。複合パネルの一例では、コアの両側に外板パネルが接合されている、低密度コアが利用される。このコアは、ハニカム構造体、又は他の何らかの材料（オープンセル又はクローズドセルの発泡体など）を含んでよく、かつ、その他の補強構造体（ピンなど）を含みうる（例としては、Ｘ−Ｃｏｒ(R)ピン引き抜き成形Ｒｏｈａｃｅｌｌ(R)発泡体）。外板パネルには、軽量材料（カーボングラファイトや繊維ガラスなど）が利用されうる。複合パネルは、軽量かつ強靭であることから、構造材料として望ましいものである。しかし、典型的な複合パネルは、脆いものであり、輸送体の衝突又は弾道衝撃の発生時に複合パネルにかかりうる横方向圧力荷重を支持することは不可能である。例えば、輸送体の燃料タンクの周囲に典型的な複合パネルを使用すると、輸送体の衝突又は燃料タンクへの弾道衝撃の発生時に燃料タンクにかかりうる横方向圧力荷重を支持することは不可能になる。本書に記載の実施形態では、複合パネルは、発泡コアに接合されている面シートを含む。この発泡コアは、延性の高い材料（ポリエチレンやアルミニウムなど）から形成される、波型コアシートを含む。複合パネルに横方向圧力荷重がかかると、変形中にコアシートが元々の波型形状から湾曲形状に引き延ばされるにつれて、発泡体のコアクラッシュが発生する。これにより、複合パネルが、複合パネルに印加された横方向圧力荷重のエネルギーを散逸させることが可能になる。
一実施形態は、第１複合積層板と、第２複合積層板と、第１複合積層板及び第２複合積層板に接合され、かつそれらの間に挟まれた発泡コアとを含む、複合パネルを備える。この複合パネルは、発泡コアの中に波型発泡コアシートを更に含む。波型コアシートは、複合パネルに横方向圧力荷重がかかった際にエネルギーを吸収するよう、第１複合積層板及び第２複合積層板よりも高い延性を有する。
別の実施形態は、輸送体向けの複合構造物を備える。この複合構造物は、複数の相互接続した複合パネルを含み、複数の相互接続した複合パネルのうちの少なくとも１つは、第１複合積層板、第２複合積層板、第１複合積層板及び第２複合積層板に接合され、かつそれらの間に挟まれた発泡コア、及び発泡コアの中の波形コアシートで構成される。波型コアシートは、複数の相互接続された複合パネルのうちの少なくとも１つに横方向圧力荷重がかかった際にエネルギーを吸収するよう、第１複合積層板及び第２複合積層板よりも高い延性を有する。
別の実施形態は、内部燃料ブラダと、内部燃料ブラダを封入する複合構造物とを含む、複合燃料タンクを備える。この複合構造物は、複数の相互接続した複合パネルを含み、複数の相互接続した複合パネルのうちの少なくとも１つは、第１面シート、第２面シート、第１面シート及び第２面シートに接合され、かつそれらの間に挟まれた発泡コア、及び発泡コアの中の波形コアシートで構成される。波型コアシートは、複数の相互接続された複合パネルのうちの少なくとも１つに横方向圧力荷重がかかった際にエネルギーを吸収するよう、第１面シート及び第２面シートよりも高い延性を有する。
上述の特徴、機能及び利点は、様々な実施形態において個別に実現可能であるか、又は、更に別の実施形態において組み合わされうる。これらの実施形態の更なる詳細は、以下の説明及び図面を参照することで理解されうる。
ここで、本発明の実施形態の一部について、例示としてのみ、添付図面を参照して説明する。全ての図面で、同じ参照番号は同じ又は同種の要素を表している。
例示的な一実施形態における輸送体の斜視図である。 例示的な一実施形態における複合パネルの側面図である。 例示的な一実施形態における、横方向圧力荷重が印加された状態での図２の複合パネルの変形を示す。 例示的な一実施形態における、図１の輸送体向けの複合燃料タンクを示す。 例示的な一実施形態における、図２の複合パネルを利用している複合燃料タンクの変形を示す。 例示的な一実施形態における、図２の複合パネルを利用している複合燃料タンクの変形を示す。 例示的な一実施形態における、図２の複合パネルの波型コアシートの代替形状を示す。
図面及び以下の説明により、具体的で例示的な実施形態が示される。当業者は、本書に記載の原理を具現化し、かつこの明細書に続く特許請求項の想定される範囲に含まれる様々な構成を、たとえ本書で明示的に説明又は図示されていなくとも、考案可能になることが、認識されよう。更に、本書に記載のいかなる例も、本開示の原理の理解を支援するためのものであり、限定を含まないものであると解釈すべきである。結果として、この開示は、後述する具体的な実施形態又は例に限定されず、特許請求の範囲及びその均等物によって限定される。
図１は、例示的な一実施形態における輸送体１００の斜視図である。輸送体１００は、図１では回転翼航空機１００として図示されているが、他の実施形態では別の種類の輸送体を含みうる。例えば、輸送体１００は、別の種類の航空機又は宇宙船（例えば回転翼航空機、有人若しくは無人の戦闘機、無人ドローン航空機など）、別の種類の陸上輸送体（例えば自動車、戦車など）、及び／又は、別の種類の水中輸送体（例えば潜水艦、自律的水中輸送体（ＵＡＶ）など）を含みうる。
図１では、輸送体１００は、複合パネル１０２を含むものとして図示されている。例えば、複合パネル１０２は、ひとまとめに相互接続されて輸送体１００の構造的構成要素（例えば複合構造物の一部）を形成する、複数の複合パネルのうちの１つでありうる。構造的構成要素は耐荷重性である。輸送体１００の構造的構成要素の例の一部は、回転翼航空機の翼、安定板、胴体、尾部支材などを含む。
図１では、輸送体１００の腹側１０４に沿って複数の複合パネル１０２が図示されているが、複合パネル１０２は、輸送体１００の、衝突及び／又は衝撃の発生時に横方向圧力荷重を受けうる構成要素を含む任意の種類の構成要素を形成するために、使用されうる。例えば、輸送体１００の腹側１０４に沿った複合パネル１０２は、仮に輸送体１００が衝突した場合、横方向圧力荷重を受けうる。本書に記載の実施形態では、複合パネル１０２は、変形時に脆性破損するのではなく変形時にエネルギーを吸収するよう、強化される。複合パネル１０２の強化は、以下の記述及び図において容易に自明となろう。図１には、輸送体１００が複合燃料タンク１０６を含むことも示されている。例えば、複合燃料タンク１０６は、輸送体１００向けの内部燃料ブラダ（図１には図示せず）を取り囲む、エネルギーを吸収する一又は複数の複合パネル（例えば、複合パネル１０２に構造が類似したもの）を含みうる。複合燃料タンク１０６の詳細については、下記で詳述する。
図２は、例示的な一実施形態における複合パネル１０２の側面図である。この実施形態では、複合パネル１０２は、第１複合積層板２０２と、第２複合積層板２０４と、第１複合積層板２０２及び第２複合積層板２０４に接合され、かつそれらの間に挟まれた発泡コア２０６とを含む。第１複合積層板２０２及び第２複合積層板２０４は、面シートと称されうる。
一部の実施形態では、第１複合積層板２０２及び第２複合積層板２０４は、繊維で強化されたポリマープライの一又は複数の層から形成されうる。第１複合積層板２０２及び第２複合積層板２０４は、ポリマーマトリクス材料によってひとまとめに接合された、強化繊維材料の一又は複数のシート又はマットを含みうる。ポリマーマトリクス材料は、任意の好適な熱硬化性樹脂（エポキシなど）又は熱可塑性プラスチックを含みうる。一部の実施形態では、複合パネル１０２を形成するために、第１複合積層板２０２と、第２複合積層板２０４と、発泡コア２０６とが、連続的にレイアップされ、硬化されうる。例えば、第１複合積層板２０２及び第２複合積層板２０４は、乾式レイアップと称されうる、ポリマーマトリクス材料で予備含浸済みの強化繊維材料の一又は複数のシート（例えばプリプレグ）を含みうる。別の例としては、第１複合積層板２０２及び又は第２複合積層板２０４は、強化繊維材料の一又は複数のシートを含んでよく、この強化繊維材料のシートにポリマーマトリクスが付けられる。これは湿式レイアップと称されうる。加えて、第１複合積層板２０２及び第２複合積層板２０４の構造特性は、第１複合積層板２０２及び第２複合積層板２０４を形成するために使用される、下層繊維材料及びポリマーマトリクス材料の引張強度によって、規定されうる。一部の実施形態では、第１複合積層板２０２及び／又は第２複合積層板２０４は、グラファイトの複合積層板を含みうる。
発泡コア２０６は、所望に応じて任意の好適な発泡材料を含みうる。例えば、発泡コア２０６は、シンタクチック（ｓｙｎｔａｃｔｉｃ）発泡コア材料、オープンセル又はクローズドセルの発泡体、バリスチック（ｂａｌｌｉｓｔｉｃ）発泡体などを含みうる。加えて、発泡コア２０６の構造特性は、発泡コア２０６を形成するために使用される下層材料の引張強度によって規定されうる。
この実施形態では、複合パネル１０２は、発泡コア２０６の中に埋め込まれた波型コアシート２０８も含む。波型コアシート２０８は、この実施形態では正弦波の形状を有するが、他の実施形態では別の形状を有しうる。波型コアシート２０８は、通常、第１複合積層板２０２及び第２複合積層板２０４よりも高い延性を有する。例えば波型コアシート２０８はポリエチレン又はアルミニウム（両方とも延性の高い材料である）から形成されうる一方、第１複合積層板２０２及び／又は第２複合積層板２０４は、低い延性を有するグラファイト複合物から形成されうる。複合パネル１０２に横方向圧力荷重２１０が印加されると、複合パネル１０２は変形しうる。複合パネル１０２が変形するにつれて、波型コアシート２０８は引き延ばされるか又は伸長し、これによって、横方向圧力荷重２１０のエネルギーが吸収される。波型コアシート２０８が引き延ばされるか又は伸長するにつれて、発泡コア２０６のクラッシュも発生し、これによって更に、横方向圧力荷重２１０のエネルギーが吸収される。
図３Ａから図３Ｄは、例示的な一実施形態における、横方向圧力荷重が印加された状態での複合パネル１０２の変形を示している。図３Ａは、変形前の複合パネル１０２を示している。横方向圧力荷重２１０が印加された状態で複合パネル１０２が変形し始めると、波型コアシート２０８の引き延ばし又は伸長、及び発泡コア２０６のクラッシュも始まる（図３Ｂ参照）。波型コアシート２０８の引き延ばし、及び発泡コア２０６のクラッシュにより、横方向圧力荷重２１０のエネルギーの一部が吸収される。複合パネル１０２が更に変形すると、第１複合積層板２０２及び／又は第２複合積層板２０４が破損し始める。（図３Ｃ参照）例えば、第１複合積層板２０２及び／又は第２複合積層板２０４は低延性材料（グラファイト複合物など）から形成されるので、複合パネル１０２が変形すると、第１複合積層板２０２及び／又は第２複合積層板２０４に脆性破壊によるせん断又は破断が発生しうる。第１複合積層板２０２及び／又は第２複合積層板２０４のせん断又は破断により、横方向圧力荷重２１０のエネルギーの一部が更に吸収される。複合パネル１０２がより一層変形するにつれ、波型コアシート２０８は、継続的に、引き延ばされ、横方向圧力荷重２１０からのエネルギーを吸収する（図３Ｄ参照）。
図２を再度参照するに、複合パネル１０２の様々な特徴は、複合パネル１０２の変形中の望ましい機能に応じて変わりうる。第１複合積層板２０２の厚さ２１２を調整すること、及び／又は第２複合積層板２０４の厚さ２１４を調整することにより、横方向圧力荷重２１０が印加された状態での複合パネル１０２の変形特性を調整することが可能になりうる。横方向圧力荷重２１０が印加された状態で複合パネル１０２がどのように変形するかを調整するために、波型コアシート２０８の変動幅２１６及び／又は変動数（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）が変えられうる。例えば、波型コアシート２０８の変動幅２１６及び／又は変動数が低減されれば、波型コアシート２０８の引き延ばし及び／又は発泡コア２０６のクラッシュの前の、複合パネル１０２の変形半径は減少する。波型コアシート２０８の延性を制御するためには、波型コアシート２０８の厚さ２１８が変えられうる。また、横方向圧力荷重２１０が印加された状態で複合パネル１０２がどのように変形するかを調整するために、複合パネル１０２の総厚２２０も変えられうる。
前述したように、輸送体１００の構造的構成要素を形成するために、一又は複数の複合パネル１０２が相互接続されうる。例えば、構造的構成要素は、輸送体１００の腹側１０４に沿った、一又は複数の外板パネルを含みうる。仮に輸送体１００が衝突した又は衝撃を受けた場合、複合パネル１０２が衝突又は衝撃からのエネルギーを吸収することによって、輸送体１００の乗員の生存率が向上する。一又は複数の複合パネル１０２から形成された複合構造物が、（典型的なサンドイッチパネルの場合のように）粉砕されたり壊滅的に破損したりするのではなく、変形しつつエネルギーを吸収するので、輸送体１００の衝突又は衝撃に対応する性能が向上する。
一部の実施形態では、複合パネル１０２は、複合燃料タンク１０６（図１参照）を形成するために使用されうる。例えば、複合燃料タンク１０６は、複合パネル１０２で取り囲まれた、輸送体１００向けの内部燃料ブラダを備えうる。輸送体１００向けの内部燃料ブラダの周囲に複合パネル１０２を使用することで、内部燃料ブラダへの衝突衝撃又は弾道衝撃の発生時における、輸送体１００の内部燃料ブラダの周囲での壊滅的な構造破損の発生可能性が低減する。
図４は、例示的な一実施形態における、輸送体１００向けの複合燃料タンク１０６を示している。この実施形態では、輸送体１００の内部燃料ブラダ（図示せず）は、複数の相互接続された複合パネル１０２によって封入される。内部燃料ブラダを封入するために複合パネル１０２を使用することで、内部燃料ブラダの周囲での壊滅的な構造破損の発生可能性がなくなるか、又は減少する。輸送体１００の衝突又は内部燃料ブラダ４０２への弾道衝撃が起こった場合にも、複合パネル１０２が変形し、エネルギーを吸収するからである。これにより、乗員を損傷の可能性にさらしうる主要荷重経路の破損がなくなることによって、輸送体１００の乗員の生存率が向上する。例えば、内部燃料ブラダに弾道発射体が当たると、内部燃料ブラダ内に内部流体動圧が生成される。この内部流体動圧が内部燃料ブラダの膨張を引き起こすことにより、燃料タンク１０６を形成するために使用されている複合パネル１０２に圧力が印加される。内部燃料ブラダを取り囲むよう複合パネル１０２を使用することで、内部流体動圧からのエネルギーが吸収され、これにより、複合パネル１０２を利用している燃料タンクの周囲の構造破損がなくなる。
図５Ａから図５Ｄは、例示的な一実施形態における、複合燃料タンクの中の内部燃料ブラダへの衝撃発生時の複合燃料タンク１０６の変形を示している。複合燃料タンク１０６の内部燃料ブラダへの衝撃は、内部燃料ブラダへの弾道衝撃、又は輸送体１００の衝突時の内部燃料ブラダへの衝撃によるものでありうる。図５Ａは、変形前の複合燃料タンク１０６を示しており、この図では内部燃料ブラダ５０２が視認可能になっている。流体動圧が加わった状態で複合燃料タンク１０６が変形し始めると、波型コアシート２０８の引き延ばし又は伸長、及び発泡コア２０６のクラッシュも始まる（図３Ｂ及び図５Ｂを参照のこと）。波型コアシート２０８の引き延ばし、及び発泡コア２０６のクラッシュにより、流体動圧のエネルギーの一部が吸収される。複合パネル１０２が更に変形するにつれて、第１複合積層板２０２及び／又は第２複合積層板２０４が破損し始める（図３Ｃ及び図５Ｃを参照のこと）。例えば、第１複合積層板２０２及び／又は第２複合積層板２０４は低延性材料（グラファイト複合物など）から形成されるので、複合パネル１０２が変形すると、第１複合積層板２０２及び／又は第２複合積層板２０４に脆性破壊によるせん断又は破断が発生しうる。第１複合積層板２０２及び／又は第２複合積層板２０４のせん断又は破断により、流体動圧のエネルギーの一部が更に吸収される。複合構造物１０６がより一層変形するにつれ、波型コアシート２０８は、継続的に、引き延ばされ、横方向圧力荷重２１０からのエネルギーを吸収する（図３Ｄ参照）。
波型コアシート２０８は、一部の実施形態では正弦波の形状を有しうるが、その他の形状も所望に応じて使用されうる。図６は、例示的な一実施形態における、複合パネル１０２の波型コアシート２０８の代替形状を示している。この実施形態では、波型コアシート２０８はハット型セクションの形状を有している。ハット型セクションとは、急勾配の側部と平坦な上部とを有する、ハットに類似したものである。本書では具体的な実施形態について説明してきたが、本開示の範囲はこれらの具体的な実施形態に限定されるものではない。むしろ、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲及びそのあらゆる均等物によって規定される。
本開示の一態様により、第１複合積層板と、第２複合積層板と、第１複合積層板及び第２複合積層板に接合され、かつそれらの間に挟まれた発泡コアと、発泡コアの中の波型コアシートとを備える、複合パネルであって、波型コアシートが、複合パネルに横方向圧力荷重がかかった際にエネルギーを吸収するよう、第１複合積層板及び第２複合積層板よりも高い延性を有する、複合パネルが提供される。
第１複合積層板及び第２複合積層板がグラファイトの複合積層板を含み、波型コアシートがポリエチレンを含む、複合パネルが本書で更に開示される。
第１複合積層板及び第２複合積層板がグラファイトの複合積層板を含み、波型コアシートがアルミニウムを含む、複合パネルが更に開示される。
波型コアシートの厚さが、複合パネルの、変形時の横方向圧力荷重に対する既定の耐性能力に基づいて選択される、複合パネルが更に開示される。
波型コアシートの形状が、複合パネルの幅を横切る断面から見た時に正弦波になるものを含む、複合パネルが更に開示される。
正弦波の変動数が、複合パネルの、変形時の横方向圧力荷重に対する既定の耐性能力に基づいて選択される、複合パネルが更に開示される。
正弦波の変動幅が、複合パネルの、変形時の横方向圧力荷重に対する既定の耐性能力に基づいて選択される、複合パネルが更に開示される。
本開示の別の態様により、複数の相互接続された複合パネルを備える輸送体向けの複合構造物であって、複数の相互接続された複合パネルのうちの少なくとも１つが、第１複合積層板と、第２複合積層板と、第１複合積層板及び第２複合積層板に接合され、かつそれらの間に挟まれた発泡コアと、発泡コアの中の波型コアシートとを備え、波型コアシートは、複数の相互接続された複合パネルのうちの少なくとも１つに横方向圧力荷重がかかった際にエネルギーを吸収するよう、第１複合積層板及び第２複合積層板よりも高い延性を有する、複合構造物が提供される。
第１複合積層板及び第２複合積層板がグラファイトの複合積層板を含み、波型コアシートがポリエチレンを含む、複合構造物が更に開示される。
第１と第２の複合積層板がグラファイトの複合積層板を含み、波型コアシートがアルミニウムを含む、複合構造物が更に開示される。
波型コアシートの厚さが、複数の相互接続された複合パネルのうちの少なくとも１つの、変形時の横方向圧力荷重に対する既定の耐性能力に基づいて選択される、複合構造物が更に開示される。
波型コアシートの形状が、複数の相互接続された複合パネルのうちの少なくとも１つの幅を横切る断面から見た時に正弦波になるものを含む、複合構造物が更に開示される。
正弦波の変動数が、複数の相互接続された複合パネルのうちの少なくとも１つの、変形時の横方向圧力荷重に対する既定の耐性能力に基づいて選択される、複合構造物が更に開示される。
正弦波の変動幅が、複数の相互接続された複合パネルのうちの少なくとも１つの、変形時の横方向圧力荷重に対する既定の耐性能力に基づいて選択される、複合構造物が更に開示される。
輸送体の構造的構成要素を形成する、複合構造物が更に開示される。
航空機の燃料ブラダを封入する、複合構造物が更に開示される。
本開示の更なる態様により、内部燃料ブラダと、内部燃料ブラダを封入する複合構造物とを備える複合燃料タンクであって、複合構造物は、複数の相互接続された複合パネルを備え、複数の相互接続された複合パネルのうちの少なくとも１つが、第１面シートと、第２面シートと、第１面シート及び第２面シートに接合され、かつそれらの間に挟まれた発泡コアと、発泡コアの中の波型コアシートとを備え、波型コアシートは、複数の相互接続された複合パネルのうちの少なくとも１つに横方向圧力荷重がかかった際にエネルギーを吸収するよう、第１面シート及び第２面シートよりも高い延性を有する、複合燃料タンクが提供される。
第１面シート及び第２面シートがグラファイトの複合積層板を含み、波型コアシートがポリエチレンを含む、複合燃料タンクが更に開示される。
第１面シート及び第２面シートがグラファイトの複合積層板を含み、波型コアシートがアルミニウムを含む、複合燃料タンクが更に開示される。
波型コアシートの厚さが、複数の相互接続された複合パネルのうちの少なくとも１つの、変形時の横方向圧力荷重に対する既定の耐性能力に基づいて選択される、複合燃料タンクが更に開示される。
波型コアシートの形状が、複数の相互接続された複合パネルのうちの少なくとも１つの幅を横切る断面から見た時に正弦波になるものを含む、複合燃料タンクが更に開示される。
正弦波の変動数が、複数の相互接続された複合パネルのうちの少なくとも１つの、変形時の横方向圧力荷重に対する既定の耐性能力に基づいて選択される、複合燃料タンクが更に開示される。
正弦波の変動幅が、複数の相互接続された複合パネルのうちの少なくとも１つの、変形時の横方向圧力荷重に対する既定の耐性能力に基づいて選択される、複合燃料タンクが更に開示される。

Claims (10)

  1. 第１複合積層板と、
    第２複合積層板と、
    前記第１複合積層板及び前記第２複合積層板に接合され、かつそれらの間に挟まれた発泡コアと、
    前記発泡コアの中の波型コアシートとを備える、複合パネルであって、前記波型コアシートが、前記複合パネルに横方向圧力荷重がかかった際にエネルギーを吸収するよう、前記第１複合積層板及び前記第２複合積層板よりも高い延性を有する、
    複合パネル。
  2. 前記第１複合積層板及び前記第２複合積層板がグラファイトの複合積層板を含み、
    前記波型コアシートがポリエチレンを含む、請求項１に記載の複合パネル。
  3. 前記第１複合積層板及び前記第２複合積層板がグラファイトの複合積層板を含み、
    前記波型コアシートがアルミニウムを含む、請求項１に記載の複合パネル。
  4. 前記波型コアシートの厚さが、前記複合パネルの、変形時の横方向圧力荷重に対する既定の耐性能力に基づいて選択される、請求項１に記載の複合パネル。
  5. 前記波型コアシートの形状が、前記複合パネルの幅を横切る断面から見た時に正弦波になるものを含む、請求項１に記載の複合パネル。
  6. 前記正弦波の変動数が、前記複合パネルの、変形時の横方向圧力荷重に対する既定の耐性能力に基づいて選択される、請求項５に記載の複合パネル。
  7. 前記正弦波の変動幅が、前記複合パネルの、変形時の横方向圧力荷重に対する既定の耐性能力に基づいて選択される、請求項５に記載の複合パネル。
  8. 輸送体向けの複合構造物であって、
    複数の相互接続された複合パネルを備え、前記複数の相互接続された複合パネルのうちの少なくとも１つが、
    第１複合積層板と、
    第２複合積層板と、
    前記第１複合積層板及び前記第２複合積層板に接合され、かつそれらの間に挟まれた発泡コアと、
    前記発泡コアの中の波型コアシートとを備え、前記波型コアシートが、前記複数の相互接続された複合パネルのうちの前記少なくとも１つに横方向圧力荷重がかかった際にエネルギーを吸収するよう、前記第１複合積層板及び前記第２複合積層板よりも高い延性を有する、
    複合構造物。
  9. 前記第１複合積層板及び前記第２複合積層板がグラファイトの複合積層板を含み、
    前記波型コアシートがポリエチレンを含む、請求項８に記載の複合構造物。
  10. 前記第１複合積層板及び前記第２複合積層板がグラファイトの複合積層板を含み、
    前記波型コアシートがアルミニウムを含む、請求項８に記載の複合構造物。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113715430A (zh) * 2021-08-04 2021-11-30 西安交通大学 一种具有波浪结构的金属玻璃复合材料

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11001375B2 (en) * 2019-03-18 2021-05-11 The Boeing Company Structurally tunable cores
DE102019125403A1 (de) * 2019-09-20 2021-03-25 Kautex Textron Gmbh & Co. Kg Kunststoffbehälter für kraftfahrzeuge mit zumindest einer versteifungsstruktur
US20230211579A1 (en) * 2020-06-02 2023-07-06 Ora Graphene Audio Inc. Sheet structure incorporating graphitic material, and method of manufacture
US11834190B2 (en) 2021-10-12 2023-12-05 The Boeing Company Fuel tank systems and methods for vehicles
CN114029574A (zh) * 2021-12-08 2022-02-11 中航西安飞机工业集团股份有限公司 一种tc4钛合金薄板瓦楞格栅的钎焊方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5041678Y1 (ja) * 1967-06-27 1975-11-26
JPH07503925A (ja) * 1991-12-24 1995-04-27 ロイアル・オードナンス・パブリック・リミテッド 航空貨物コンテナ

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4708757A (en) * 1986-07-21 1987-11-24 Guthrie Walker L Method of forming corrugated panel
US9403340B2 (en) 2012-10-25 2016-08-02 Hamilton Sundstrand Corporation Method of manufacturing a composite load-bearing structure
CN104441839A (zh) * 2014-12-16 2015-03-25 湖南大学 一种瓦楞夹层板吸能结构
NL2016206B1 (nl) 2016-02-02 2017-08-10 Zih B V Constructiepaneel voor een huisvesting, wand opgebouwd uit dergelijke constructiepanelen en een huisvesting voorzien van een dergelijk constructiepaneel.
CN106142703A (zh) * 2016-07-11 2016-11-23 深圳市飞博超强新材料有限公司 一种具有波纹夹心结构的复合板及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5041678Y1 (ja) * 1967-06-27 1975-11-26
JPH07503925A (ja) * 1991-12-24 1995-04-27 ロイアル・オードナンス・パブリック・リミテッド 航空貨物コンテナ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113715430A (zh) * 2021-08-04 2021-11-30 西安交通大学 一种具有波浪结构的金属玻璃复合材料

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