JPH04308251A - Rotating blade utilizing three-dimensional woven fabric and production thereof - Google Patents

Rotating blade utilizing three-dimensional woven fabric and production thereof

Info

Publication number
JPH04308251A
JPH04308251A JP3092915A JP9291591A JPH04308251A JP H04308251 A JPH04308251 A JP H04308251A JP 3092915 A JP3092915 A JP 3092915A JP 9291591 A JP9291591 A JP 9291591A JP H04308251 A JPH04308251 A JP H04308251A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dimensional fabric
fabric
length direction
rotating blade
dimensional
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP3092915A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2546746B2 (en
Inventor
Makoto Tsuzuki
都 築    誠
Masahiko Kanehara
金 原  雅 彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Three D Composites Research Corp
Original Assignee
Three D Composites Research Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Three D Composites Research Corp filed Critical Three D Composites Research Corp
Priority to JP3092915A priority Critical patent/JP2546746B2/en
Publication of JPH04308251A publication Critical patent/JPH04308251A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2546746B2 publication Critical patent/JP2546746B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2250/00Geometry
    • F05B2250/20Geometry three-dimensional
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/40Weight reduction

Abstract

PURPOSE:To eliminate problem of release of laminate material and simultaneously make a woven fabric lightweight moreover by making orientation of reinforced fiber reasonable. CONSTITUTION:In a three-dimensional woven fabric having cross section necessary as rotation blade, yarn 2a oriented in a state inclined in longitudinal direction of three-dimensional woven fabric in vertical face and yarn 2b similarly inclined in horizontal face are provided and these yarns are folded on the surface of woven fabric and mutually woven as fabric continuing in the longitudinal direction and core yarn linearly oriented in the longitudinal direction of three- dimensional woven fabric is woven in whole or part of cross section of the woven fabric.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、三次元織物を強化材と
して利用した回転ブレード及びその製造方法に関するも
のであり、さらに具体的には、ヘリコプタ用ロータブレ
ード、アドバンストターボプロップ(ATP)用のブレ
ード、航空機用プロペラブレード等の、回転に伴って遠
心力及び複合力を受ける回転ブレード及びその製造方法
に関するものである。
[Field of Industrial Application] The present invention relates to a rotary blade using a three-dimensional fabric as a reinforcing material and a method for manufacturing the same. The present invention relates to a rotating blade, such as a blade or an aircraft propeller blade, which receives centrifugal force and composite force as it rotates, and a method for manufacturing the same.

【0002】0002

【従来の技術】従来から、ヘリコプタ用、ATP用、航
空機用のブレードを初めとして、各種回転ブレードに繊
維強化複合材料が利用され、可使用寿命の延長、一層の
軽量化が図られている。これらの回転ブレードは、一般
に、カーボン・アラミドまたはガラス繊維からなる布を
積層してマトリックスにより結合する方法、あるいはそ
れらの強化繊維を用いてフィラメントワインディング法
により成形する方法などが主流であり、強度を持たすた
めには厚みの調整を行うなどの対応が考慮されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION Fiber-reinforced composite materials have been used for various types of rotary blades, including blades for helicopters, ATPs, and aircraft, to extend their usable life and further reduce their weight. Generally speaking, these rotating blades are made by laminating carbon/aramid or glass fiber cloth and bonding them together using a matrix, or by using these reinforcing fibers and molding them using a filament winding method, which increases strength. Measures such as adjusting the thickness are being considered in order to make it last longer.

【0003】しかしながら、強化繊維からなる布状のも
のを積層した場合には、層間での剥離という問題がある
ので、その用途が制限され、特に回転ブレード等の遠心
力及び複合力等の複雑な力が作用する部材では、各部分
に発生する応力に対応した強度について十分な配慮を行
う必要があり、満足できる軽量化が期待できないことも
ある。従って、上述の剥離等の問題がなく、しかも強化
繊維により任意の方向の強度を高めた得るようにした回
転ブレードの開発が望まれている。
However, when cloth-like materials made of reinforcing fibers are laminated, there is a problem of delamination between the layers, which limits the use of the material, and especially when complex materials such as centrifugal force and compound force of rotating blades etc. For members to which force acts, sufficient consideration must be given to the strength corresponding to the stress generated in each part, and it may not be possible to achieve a satisfactory weight reduction. Therefore, there is a desire to develop a rotating blade that does not suffer from the above-mentioned problems such as peeling and which has increased strength in any direction using reinforcing fibers.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的課題は
、強化繊維の配向の適正化により、積層材料の剥離の問
題を解消すると同時に、一層の軽量化を図れるようにし
た回転ブレード及びその製造方法を得ることにある。
[Problems to be Solved by the Invention] The technical problem of the present invention is to provide a rotary blade that solves the problem of peeling of laminated materials by optimizing the orientation of reinforcing fibers, and at the same time achieves further weight reduction. The purpose is to obtain a manufacturing method.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の回転ブレードは、回転ブレードとしての必要
な断面形状を有する三次元織物からなり、この三次元織
物においては、垂直面内において、三次元織物の長さ方
向に対して適宜角度だけ傾斜させて配向した糸条と、水
平面内において、三次元織物の長さ方向に対して適宜角
度だけ傾斜させた糸条の多数を、あるいは、垂直面内に
おいて三次元織物の長さ方向に対して適宜角度だけ傾斜
すると共に、水平面内において三次元織物の長さ方向に
対して適宜角度だけ傾斜する糸条の多数を、それぞれ織
物表面で折り返すことにより長さ方向に連続するものと
して相互に製織し、且つ織物断面の全体または一部に、
三次元織物の長さ方向に直線的に配向させた芯糸を織り
込んだことを特徴とするものである。
[Means for Solving the Problems] A rotating blade of the present invention for solving the above-mentioned problems is made of a three-dimensional fabric having a cross-sectional shape necessary for a rotating blade. , yarns oriented at an appropriate angle with respect to the length direction of the three-dimensional fabric, and a large number of yarns oriented at an appropriate angle with respect to the length direction of the three-dimensional fabric in the horizontal plane, or , a large number of yarns that are inclined at an appropriate angle with respect to the length direction of the three-dimensional fabric in the vertical plane and at an appropriate angle with respect to the length direction of the three-dimensional fabric in the horizontal plane are each arranged on the fabric surface. By folding back, weaving is continuous in the length direction, and the entire or part of the cross section of the fabric is
It is characterized by weaving core threads oriented linearly in the length direction of the three-dimensional fabric.

【0006】また、本発明の回転ブレードの製造方法は
、隣接するロータの間に糸条キャリアを挟持する多数の
ロータを、互いに隣接させて多数行多数列に配列し、隣
接する各ロータの四周に、三次元織物の製織形状に対応
する糸条キャリアを挟持させ、隣接する一方のロータが
回転する際に、他方のロータの凹部をガイドとして糸条
キャリアを移動させ、これを繰返すことによって回転ブ
レードを構成する三次元織物を製織するに際し、上記糸
条キャリアを回転ブレードの断面形状に適合させて配列
させると共に、その配列中における必要なロータの中心
部分から三次元織物の長さ方向に芯糸を導出し、さらに
、多数のロータのうち、上記行及び列内において互いに
隣接しないロータを一つの群として、全体を2群に分け
、一つの群のロータを非回転の固定ガイドとして他の群
を1方向に90°または180°回転させ、次いで、先
に回転させた1群のロータを固定ガイドとして他の群を
上記とは逆の方向に90°または180°回転させ、こ
れを順次繰り返すことにより、三次元織物の長さ方向に
対して糸条を傾斜させた状態で相互に製織し、回転ブレ
ードにおいて強度を高めようとする方向に糸条を配向さ
せることを特徴とするものである。
[0006] Furthermore, in the method for manufacturing a rotating blade of the present invention, a large number of rotors sandwiching yarn carriers between adjacent rotors are arranged adjacent to each other in a large number of rows and a large number of columns, and the four circumferences of each adjacent rotor are A yarn carrier corresponding to the weaving shape of the three-dimensional fabric is sandwiched between the two, and when one adjacent rotor rotates, the yarn carrier is moved using the concave portion of the other rotor as a guide, and this is repeated to rotate. When weaving the three-dimensional fabric constituting the blade, the above-mentioned yarn carriers are arranged to match the cross-sectional shape of the rotating blade, and cores are inserted in the longitudinal direction of the three-dimensional fabric from the center of the necessary rotor in the arrangement. Then, out of the many rotors, the rotors that are not adjacent to each other in the above rows and columns are classified as one group, and the whole is divided into two groups, and the rotors of one group are used as non-rotating fixed guides to guide the other rotors. The group is rotated 90° or 180° in one direction, and then the other groups are rotated 90° or 180° in the opposite direction to the above, using the rotor of the first group as a fixed guide, and this is done sequentially. By repeating the process, the threads are woven mutually in an inclined state with respect to the length direction of the three-dimensional fabric, and the threads are oriented in a direction that increases the strength using a rotating blade. be.

【0007】[0007]

【作用】上記構成を有する回転ブレードは、回転ブレー
ドとしての必要な断面形状を有する三次元織物において
、垂直面内及び水平面内において適宜角度だけ傾斜させ
た糸条の多数を有し、それらの糸条の配向方向を容易に
変更できると共に、三次元織物の長さ方向に直線的に配
向させた芯糸を有しているため、その三次元織物が5軸
の織物として構成され、回転ブレードとして、各種方向
に作用する応力に対する強度を発揮させることができる
。即ち、強化繊維の配向の適正化により、積層材料の剥
離の問題を解消すると同時に、一層の軽量化を図れるよ
うにした回転ブレード及びその製造方法を得ることがで
きる。
[Function] The rotating blade having the above configuration has a large number of threads inclined at appropriate angles in the vertical plane and in the horizontal plane in a three-dimensional fabric having the necessary cross-sectional shape as a rotating blade. The orientation direction of the strips can be easily changed, and since the three-dimensional fabric has a core thread linearly oriented in the length direction, the three-dimensional fabric can be configured as a five-axis fabric, and can be used as a rotating blade. , it can exhibit strength against stress acting in various directions. That is, by optimizing the orientation of the reinforcing fibers, it is possible to solve the problem of peeling of the laminated material, and at the same time, it is possible to obtain a rotary blade and a method for manufacturing the same that can achieve further weight reduction.

【0008】[0008]

【実施例】図1のA〜C及び図2は、本発明の回転ブレ
ードを構成する三次元織物の組織をの一例を示している
。この三次元織物は、強化繊維の配向状態を説明するた
めに断面T型のビーム状のものを示しているが、これら
は図10〜図12によって後述するような各種回転ブレ
ード形状に製織し、その使用に際してはマトリックスに
より各強化繊維間が結合されるものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIGS. 1A to 1C and FIG. 2 show an example of the structure of a three-dimensional fabric constituting the rotating blade of the present invention. This three-dimensional fabric is shown as a beam-shaped one with a T-shaped cross section to explain the orientation state of the reinforcing fibers, but these are woven into various rotating blade shapes as described later with reference to FIGS. 10 to 12. When used, the reinforcing fibers are bonded together by the matrix.

【0009】上記三次元織物を構成するT型ビーム状部
材1は、垂直方向に向けて配置される垂直部材1aと、
その垂直部材1aに対して直交する水平部材1bとを備
え、それらを一体に製織したものである。両部材1a,
1bは、少なくとも数層の平面状織物に相当する厚さを
もたせ、それらの両部材1a,1bが一体的に製織され
ている。また、上記水平部材1bには、ビーム状をなす
三次元織物の長さ方向に直線的に配向された芯糸3を織
り込んでいる。この芯糸3は、水平部材1bの全体また
は一部に織り込むことができ、これによって三次元織物
を回転ブレードとして回転させた場合の遠心力に対抗さ
せるようにしている。
[0009] The T-shaped beam member 1 constituting the three-dimensional fabric includes a vertical member 1a arranged vertically;
It is provided with a horizontal member 1b orthogonal to the vertical member 1a, and these are integrally woven. Both members 1a,
1b has a thickness equivalent to at least several layers of planar fabric, and both members 1a and 1b are integrally woven. Further, the horizontal member 1b is woven with core threads 3 linearly oriented in the length direction of the beam-shaped three-dimensional fabric. This core yarn 3 can be woven into the whole or part of the horizontal member 1b, thereby counteracting the centrifugal force when the three-dimensional fabric is rotated as a rotating blade.

【0010】図1のA〜C及び図2においては、三次元
織物における糸条2a,2b及び芯糸3の織込み態様を
示しているが、理解を容易にするために、その一部の糸
条のみについて、互いに直交する3方向から見た状態及
び斜視状態を示している(図2では芯糸を省略)。この
三次元織物を構成する多数の糸条2a,2a,・・及び
2b,2b,・・は、後述する方法で、それぞれ図示の
糸条と実質的に同じような配向状態で織込まれ、それに
よって三次元織物が製織される。なお、図1のA,C及
び図2中に記入した丸付きの数字は、相互に対応位置で
あることを示している。
FIGS. 1A to 2C and FIG. 2 show how the threads 2a, 2b and the core thread 3 are woven into the three-dimensional fabric, but for ease of understanding, some of the threads are Only the threads are shown as viewed from three mutually orthogonal directions and in a perspective view (the core yarn is omitted in FIG. 2). A large number of yarns 2a, 2a, . . . and 2b, 2b, . A three-dimensional fabric is thereby woven. Note that the circled numbers A and C in FIG. 1 and in FIG. 2 indicate corresponding positions.

【0011】三次元織物を構成するビーム状部材1内の
上記糸条2aは、垂直部材1a及び水平部材1bにおけ
る垂直面内において、三次元織物の長さ方向に対し適宜
角度だけ傾斜させて配向し、一方、垂直部材1a及び水
平部材1bにおける糸条2bは、上記糸条2aの場合と
同程度ではあるが、水平面内で三次元織物の長さ方向に
対して傾斜させている。これらの糸条2a,2bは、ビ
ーム状部材1の表面で折り返すことにより、ビームの長
さ方向に連続するものとし、それらの多数を相互に製織
したものである。
The threads 2a in the beam-shaped member 1 constituting the three-dimensional fabric are oriented at an appropriate angle with respect to the length direction of the three-dimensional fabric in the vertical plane of the vertical member 1a and the horizontal member 1b. On the other hand, the threads 2b in the vertical member 1a and the horizontal member 1b are inclined to the longitudinal direction of the three-dimensional fabric within the horizontal plane, although the threads 2b are of the same degree as the threads 2a. These yarns 2a, 2b are continuous in the length direction of the beam by being folded back on the surface of the beam-shaped member 1, and a large number of them are woven together.

【0012】図3のA〜C及び図4は、本発明の回転ブ
レードを構成する三次元織物の第2実施例の組織を説明
するためのものである。この実施例では、上記第1実施
例の場合と同様に、三次元織物を構成するビーム状の部
材11が、垂直部材11aとそれに対して直交する水平
部材11bとを備え、両部材11a,11bには少なく
とも数層の平面状織物に相当する厚さをもたせ、この両
部材11a,11bが一体的に製織されている。また、
上記水平部材11bには、ビーム状をなす三次元織物の
長さ方向に直線的に配向された芯糸13を織り込んでい
る。この芯糸13は、第1実施例と同様に、水平部材1
1bの全体または一部に織り込むことができる。
3A to 3C and FIG. 4 are for explaining the structure of a second embodiment of the three-dimensional fabric constituting the rotating blade of the present invention. In this embodiment, as in the case of the first embodiment, the beam-shaped member 11 constituting the three-dimensional fabric includes a vertical member 11a and a horizontal member 11b perpendicular to the vertical member 11a, and both members 11a, 11b has a thickness equivalent to at least several layers of planar fabric, and both members 11a and 11b are integrally woven. Also,
The horizontal member 11b is woven with a core yarn 13 linearly oriented in the length direction of a beam-shaped three-dimensional fabric. This core yarn 13 is connected to the horizontal member 1 as in the first embodiment.
It can be woven into all or part of 1b.

【0013】図3のA〜Cは上記図1のA〜Cに対応し
、図4は上記図2に対応するものであり、図3及び図4
では、三次元織物における単一の糸条12の織込み態様
のみを示している。この三次元織物を構成する他の糸条
は、それぞれ図示の糸条と実質的に同じような態様で織
込まれ、それによって三次元織物が製織される。この第
2実施例におけるビーム状部材11内の各糸条12は、
垂直部材11a及び水平部材11b内において、三次元
織物の長さ方向に対して垂直面内で適宜角度だけ傾斜さ
せると共に、水平面内においても同程度に傾斜させて配
向し、これらの糸条12は、ビーム状部材11の表面で
折り返すことにより、ビームの長さ方向に連続するもの
として、相互に製織している。
A to C in FIG. 3 correspond to A to C in FIG. 1, and FIG. 4 corresponds to FIG. 2, and FIGS.
In this figure, only the weaving mode of a single thread 12 in a three-dimensional fabric is shown. The other threads constituting the three-dimensional fabric are woven in substantially the same manner as the illustrated threads, thereby weaving the three-dimensional fabric. Each yarn 12 in the beam-like member 11 in this second embodiment is
In the vertical member 11a and the horizontal member 11b, these threads 12 are inclined at an appropriate angle in a plane perpendicular to the length direction of the three-dimensional fabric, and are also oriented to be inclined to the same extent in a horizontal plane. By folding back on the surface of the beam-shaped member 11, the weaving is continued in the length direction of the beam.

【0014】回転ブレードでは、その目的、用途に応じ
て各種方向の応力が発生することになるが、上述した第
1及び第2実施例のビーム状部材1,11において、ビ
ームの長さ方向に対して所要の方向に傾斜させて、でき
るだけ主応力の作用方向に糸条を配向させ、しかも各糸
条2a,2b,12を織物表面で折り返し、それらをビ
ームの長さ方向に連続させることにより、各糸条がビー
ム状複合材料の強度を高めるために有効に作用する。し
かも、三次元織物の全体または一部に、長さ方向に直線
的に配向された芯糸3,13を織り込んで5軸織物とす
ることにより、その芯糸方向の強度をも高め、その部分
での伸縮も拘束される。なお、上記糸条2a,2b,1
2の傾斜角度は、後述する製織において、筬打ちの程度
と、製織された織物の巻取速度を調整することにより、
容易に調整することが可能である。
In a rotating blade, stress is generated in various directions depending on its purpose and use. By tilting the fibers in a desired direction and orienting the threads as much as possible in the direction of action of the principal stress, each thread 2a, 2b, 12 is folded back on the fabric surface to make them continuous in the length direction of the beam. , each thread effectively acts to increase the strength of the beam-shaped composite material. Moreover, by weaving the core yarns 3 and 13 linearly oriented in the length direction into the whole or part of the three-dimensional fabric to create a five-axis fabric, the strength in the core yarn direction is increased, and the strength in the core yarn direction is increased. Expansion and contraction in is also restricted. Note that the yarns 2a, 2b, 1
The inclination angle 2 can be determined by adjusting the degree of beating and the winding speed of the woven fabric in weaving, which will be described later.
It can be easily adjusted.

【0015】図5は、図3のA〜C及び図4によって説
明した組織を有し、断面I型に形成したビーム状三次元
織物20の外観を例示したものである。この例では、垂
直部材21の上下に連接した水平部材22,22(この
部分の横幅を増すことによりブレード状になる。)にそ
れぞれ芯糸23を低密度で織り込んでいるが、これをさ
らに高密度に織り込むこともでき、このような構成は、
上下の水平部材22,22の変形を芯糸23により拘束
するので、湾曲を望まない部分での使用に有利である。
FIG. 5 shows an example of the external appearance of a beam-shaped three-dimensional fabric 20 having the structure explained with reference to FIGS. 3A to 4C and FIG. 4, and formed into an I-shaped cross section. In this example, the core yarn 23 is woven at a low density into the horizontal members 22, 22 (which become blade-like by increasing the width of this part) connected to the top and bottom of the vertical member 21. It can also be woven into the density, and such configurations
Since the deformation of the upper and lower horizontal members 22, 22 is restrained by the core yarn 23, it is advantageous for use in areas where curvature is not desired.

【0016】次に、図6ないし図8に基づいて、上記ビ
ーム状三次元織物を製織する方法について説明する。上
述したビーム状三次元織物を製織するに際しては、図6
に示すような製織装置が用いられる。この製織装置は、
キャリア軌道面に沿って多数配列したキャリア駆動ユニ
ット31によって、図示しないボビンを支承する糸条キ
ャリア32に所要の軌跡を走行するように運動を与え、
それらのボビンから解舒した糸条33を製織するもので
ある。
Next, a method for weaving the beam-shaped three-dimensional fabric will be explained based on FIGS. 6 to 8. When weaving the above-mentioned beam-shaped three-dimensional fabric, Fig. 6
A weaving device as shown in is used. This weaving device is
A large number of carrier drive units 31 arranged along the carrier track surface give motion to the yarn carrier 32 supporting a bobbin (not shown) so that it travels along a required trajectory.
The yarn 33 unwound from these bobbins is woven.

【0017】上記キャリア駆動ユニット31は、図7に
示すようなロータ34を備えている。このロータ34は
、隣接するロータとの間に糸条キャリア32を挟持する
もので、その四周に糸条キャリア32を挟持するための
凹部35を設け、これらの凹部35の内側面を、隣接す
るロータの回転軸を中心とする円弧状とし、隣接するロ
ータ34,34の一方が回転するときに、他方のロータ
の凹部35を糸条キャリア32のガイドとして機能させ
るようにして、各ロータ34を互いに密に隣接させ、糸
条キャリア32の移動域に複数行、複数列に配列させて
いる。また、各ロータ34の中心の回転軸36には、そ
の中心を貫通する芯糸挿通孔37を設け、この挿通孔3
7を通して三次元織物の補強を必要とする部分に芯糸2
8を導出するようにしている。上記芯糸28は、例えば
ロータの中心にボビン等を配設して、そこから導出する
こともできる。なお、図6において、39は糸条キャリ
ア32の移動域の周囲に囲設した固定ガイドを示してい
る。
The carrier drive unit 31 includes a rotor 34 as shown in FIG. This rotor 34 holds the yarn carrier 32 between adjacent rotors, and is provided with recesses 35 on its four circumferences for holding the yarn carrier 32, and the inner surfaces of these recesses 35 are connected to the adjacent rotors. Each rotor 34 is shaped like an arc centered around the rotation axis of the rotor, and when one of the adjacent rotors 34, 34 rotates, the recess 35 of the other rotor functions as a guide for the yarn carrier 32. They are closely adjacent to each other and arranged in a plurality of rows and columns in the movement area of the yarn carrier 32. In addition, a core yarn insertion hole 37 is provided in the rotation shaft 36 at the center of each rotor 34, and this insertion hole 3
7 through the core thread 2 to the part of the three-dimensional fabric that requires reinforcement.
8. The core thread 28 can also be led out from a bobbin or the like provided at the center of the rotor, for example. In addition, in FIG. 6, reference numeral 39 indicates a fixed guide enclosed around the movement area of the yarn carrier 32.

【0018】一方、それらのロータ34間に挟持される
糸条キャリア32は、隣接する一対のロータ34の凹部
35に適合する二つの円筒面41,41で形成された保
持部40を備え、それにボビンの支持軸42を立設した
ものである。
On the other hand, the yarn carrier 32 held between the rotors 34 has a holding part 40 formed by two cylindrical surfaces 41, 41 that fit into the recesses 35 of the adjacent pair of rotors 34, and A bobbin support shaft 42 is provided upright.

【0019】上記ロータ34を備えた多数の駆動ユニッ
ト31によって糸条キャリア32を駆動するに際して、
糸条キャリア32は、図6に示すように、その移動域に
おいて、ビーム状の三次元織物25の垂直部材26と水
平部材27a,27bとを一体化した断面形状に適合さ
せて配列させる。製織に際しては、ロータ配列の行及び
列内において互いに隣接しないロータ34を一つの群と
して、全体を2群に分け、各群ごとのロータを一斉に駆
動するため、その駆動に必要な図示しない駆動手段が設
けられる。図8においては、斜線を付したロータとそれ
を付していないロータによって、二つの群を区別して示
している。
When the yarn carrier 32 is driven by a large number of drive units 31 equipped with the rotor 34,
As shown in FIG. 6, the yarn carriers 32 are arranged in a moving region so as to match the cross-sectional shape of the vertical member 26 and the horizontal members 27a, 27b of the beam-shaped three-dimensional fabric 25. During weaving, the rotors 34 that are not adjacent to each other in the rows and columns of the rotor arrangement are treated as one group, and the whole is divided into two groups, and the rotors of each group are driven simultaneously, so that a drive (not shown) necessary for that drive is required. Means are provided. In FIG. 8, two groups are distinguished and shown by rotors with hatched lines and rotors without hatched lines.

【0020】これらの両群の駆動手段は、各群のロータ
34にそれぞれ同一方向の90°または180°の間欠
的な回転駆動を与え、且つ両群の駆動手段を少なくとも
互いに逆方向に回転駆動可能なものとしている。以下の
説明においては、図8中で斜線を付したロータを、時計
方向に90°または180°の間欠回転を行うロータ(
これらのロータの群を以下第1群と呼ぶ。)とし、斜線
のないロータを、反時計方向に90°または180°の
間欠回転を行うロータ(これらのロータの群を以下第2
群と呼ぶ。)とする。
The drive means of both groups provide intermittent rotational drive of 90° or 180° in the same direction to the rotor 34 of each group, and drive the drive means of both groups to rotate at least in mutually opposite directions. It is considered possible. In the following explanation, the hatched rotor in FIG. 8 is referred to as a rotor (
The group of these rotors is hereinafter referred to as the first group. ), and the rotor without diagonal lines is a rotor that rotates intermittently by 90° or 180° counterclockwise (hereinafter, these rotor groups will be referred to as 2nd rotor).
It's called a group. ).

【0021】製織は、一つの群のロータ34を非回転の
固定ガイドとして、他の群を1方向に90°または18
0°回転させ、次いで、先に回転させた1群のロータを
固定ガイドとして他の群を上記とは逆の方向に90°ま
たは180°回転させ、これを順次繰り返すことによっ
て行うものであり、図8においては、第1群と第2群の
ロータが交互に回転駆動される。
Weaving is carried out by using one group of rotors 34 as non-rotating fixed guides and rotating the other group at 90° or 18° in one direction.
This is done by rotating the rotors by 0°, then rotating the other groups by 90° or 180° in the opposite direction to the above using the previously rotated group of rotors as a fixed guide, and repeating this sequentially, In FIG. 8, the rotors of the first group and the second group are driven to rotate alternately.

【0022】これらの製織時における糸条キャリアの動
きを観察すると、90°及び180°のいずれの場合も
、糸条キャリアの配列範囲内で、比較的単純な規則性の
下で糸条キャリアが走行し、例えば、図6に示すような
ロータ配列によって第1群及び第2群のロータを正逆に
90°回転させた場合、図5に示すような外観の三次元
織物20を得ることができ、この場合には図3のA〜C
及び図4によって説明したような組織になる。一方、第
1群及び第2群のロータをそれぞれ180°回転させた
場合には、図1のA〜C及び図2によって説明したよう
な組織になる。
Observing the movement of the yarn carriers during weaving, it is found that the yarn carriers move under relatively simple regularity within the array range of the yarn carriers in both cases of 90° and 180°. For example, when the rotors of the first group and the second group are rotated by 90 degrees in the forward and reverse directions using a rotor arrangement as shown in FIG. 6, it is possible to obtain a three-dimensional fabric 20 having an appearance as shown in FIG. In this case, A to C in Figure 3
and the structure as explained with reference to FIG. 4 is obtained. On the other hand, when the rotors of the first group and the second group are each rotated by 180 degrees, the structure is as described with reference to A to C of FIG. 1 and FIG. 2.

【0023】この製織においては、必要に応じて筬打ち
を行うことができ、この筬打ちの程度と巻取速度を調整
することにより、三次元織物における各糸条2a,2b
,12の傾斜角度を調整することが可能である。また、
製織の途中でキャリヤの移動領域を変更することにより
、断面形状を途中で変化させた三次元織物を得ることが
できる。
In this weaving, beating can be performed as necessary, and by adjusting the degree of beating and winding speed, each yarn 2a, 2b in the three-dimensional fabric can be
, 12 can be adjusted. Also,
By changing the movement area of the carrier during weaving, it is possible to obtain a three-dimensional fabric whose cross-sectional shape is changed during weaving.

【0024】図9は、部分的に糸条の配向角を異ならし
めた三次元織物を示している。このような三次元織物は
、図6に示すような製織装置において、三次元織物の断
面形状の全体について定常の製織の1サイクルを行い、
次いで、上半のみについて定常の1サイクルの製織を行
い、その後、断面の全体、上半のみの製織を順次繰返す
ことによって得ることができる。このような組織を有す
る回転ブレードにおいて部分的に異なる作用方向の応力
が作用する場合に有利なものである。
FIG. 9 shows a three-dimensional fabric in which the orientation angles of the yarns are partially different. Such a three-dimensional fabric is produced by performing one cycle of steady weaving on the entire cross-sectional shape of the three-dimensional fabric in a weaving apparatus as shown in FIG.
Next, one steady cycle of weaving is performed on only the upper half, and then the weaving of the entire cross section and only the upper half are sequentially repeated. This is advantageous when stresses in different directions act on a rotating blade having such a structure.

【0025】図10ないし図12において、各Aは本発
明の回転ブレードの一例であるヘリコプタ用ロータブレ
ード、ATP用のブレード、航空機用プロペラブレード
の外観形状を例示し、各Bはその要部を示している。図
10のBにおいて、51は外殻構造物、52はウエイト
部、53はハニカム構造部であるが、これらのうちの外
殻構造物51が上述した三次元織物により構成される。 また、図11のBにおいて、55は外殻構造物、56は
中実スパー、57はハニカムフィラーであるが、これら
のうちの外殻構造物55が上述した三次元織物により構
成される。さらに、図12のBにおいて、59は外殻構
造物、60は中空スパー、61はフォームであるが、こ
れらのうちの外殻構造物59が上述した三次元織物によ
り構成される。
In FIGS. 10 to 12, each A shows the external shape of a helicopter rotor blade, an ATP blade, and an aircraft propeller blade, which are examples of the rotary blade of the present invention, and each B shows the main parts thereof. It shows. In FIG. 10B, 51 is an outer shell structure, 52 is a weight part, and 53 is a honeycomb structure part, of which the outer shell structure 51 is made of the above-mentioned three-dimensional fabric. Further, in FIG. 11B, 55 is an outer shell structure, 56 is a solid spar, and 57 is a honeycomb filler, of which the outer shell structure 55 is made of the above-mentioned three-dimensional fabric. Further, in FIG. 12B, 59 is an outer shell structure, 60 is a hollow spar, and 61 is a foam, of which the outer shell structure 59 is made of the above-mentioned three-dimensional fabric.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上に詳述したところから明らかなよう
に、本発明によれば、強化繊維の配向の適正化により、
積層材料の剥離の問題を解消すると同時に、一層の軽量
化を図れるようにした回転ブレード及びその製造方法を
得ることができる。
[Effects of the Invention] As is clear from the detailed explanation above, according to the present invention, by optimizing the orientation of reinforcing fibers,
It is possible to obtain a rotary blade and a method for manufacturing the same that solve the problem of peeling of laminated materials and at the same time achieve further weight reduction.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】A〜Cは、本発明の回転ブレードを構成する三
次元織物の第1実施例の組織を互いに直交する3方向(
平面、端面、及び側面)から見た状態を示す説明図であ
る。
FIGS. 1A to 1C illustrate the structure of the first embodiment of the three-dimensional fabric constituting the rotating blade of the present invention in three directions perpendicular to each other (
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state seen from a plane, an end surface, and a side surface.

【図2】上記3次元織物の組織を斜視状態において示す
説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the structure of the three-dimensional fabric in a perspective view.

【図3】A〜Cは、同第2実施例の組織を互いに直交す
る3方向(平面、端面、及び側面)から見た状態を示す
説明図である。
FIGS. 3A to 3C are explanatory diagrams showing the structure of the second embodiment as viewed from three mutually orthogonal directions (plane, end surface, and side surface);

【図4】上記第2実施例の3次元織物の組織を斜視状態
において示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the structure of the three-dimensional fabric of the second embodiment in a perspective view.

【図5】上記第2実施例の組織を有するI型三次元織物
の外観を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing the appearance of an I-type three-dimensional fabric having the structure of the second embodiment.

【図6】上記三次元織物の製織状態を示す斜視図である
FIG. 6 is a perspective view showing the weaving state of the three-dimensional fabric.

【図7】図6におけるキャリア駆動機構の詳細を示す要
部斜視図である。
7 is a perspective view of main parts showing details of the carrier drive mechanism in FIG. 6. FIG.

【図8】ロータの回転駆動の態様に関する説明図である
FIG. 8 is an explanatory diagram regarding the manner of rotational driving of the rotor.

【図9】部分的に糸条の配向角が異なる三次元織物の外
観を示す斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view showing the appearance of a three-dimensional fabric in which yarn orientation angles are partially different.

【図10】Aは、本発明の回転ブレードの一例であるヘ
リコプタ用ロータブレードの平面図、Bはその要部を破
断して示す拡大斜視図である。
FIG. 10A is a plan view of a rotor blade for a helicopter, which is an example of the rotary blade of the present invention, and FIG. 10B is an enlarged perspective view showing a main part thereof cut away.

【図11】Aは、本発明の回転ブレードの一例であるA
TP用のブレードの斜視図、Bはその拡大断面図である
FIG. 11 A is an example of the rotating blade of the present invention.
A perspective view of a blade for TP, and B is an enlarged sectional view thereof.

【図12】Aは、本発明の回転ブレードの一例である航
空機用プロペラブレードの斜視図、Bはその拡大断面図
である。
FIG. 12A is a perspective view of an aircraft propeller blade which is an example of the rotary blade of the present invention, and FIG. 12B is an enlarged sectional view thereof.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2a,2b,12    糸条、 3,13,23,28    芯糸、 20,25    三次元織物、 32    糸条キャリア、 34    ロータ、 35    凹部。 2a, 2b, 12 thread, 3, 13, 23, 28 Core thread, 20, 25 Three-dimensional textile, 32 Yarn carrier, 34 Rotor, 35 Recess.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】回転ブレードとしての必要な断面形状を有
する三次元織物からなり、この三次元織物においては、
垂直面内において、三次元織物の長さ方向に対して適宜
角度だけ傾斜させて配向した糸条と、水平面内において
、三次元織物の長さ方向に対して適宜角度だけ傾斜させ
た糸条の多数を、それぞれ織物表面で折り返すことによ
り長さ方向に連続するものとして相互に製織し、且つ織
物断面の全体または一部に、三次元織物の長さ方向に直
線的に配向させた芯糸を織り込んだことを特徴とする三
次元織物を利用した回転ブレード。
Claim 1: A three-dimensional fabric having a cross-sectional shape necessary for a rotating blade, in which the three-dimensional fabric has the following features:
In the vertical plane, the threads are oriented at an appropriate angle with respect to the length direction of the three-dimensional fabric, and in the horizontal plane, the threads are oriented at an appropriate angle with respect to the length direction of the three-dimensional fabric. A large number of yarns are woven together so as to be continuous in the length direction by folding them back on the surface of the fabric, and core threads oriented linearly in the length direction of the three-dimensional fabric are provided in all or part of the cross section of the fabric. A rotating blade that uses a three-dimensional woven fabric.
【請求項2】回転ブレードとしての必要な断面形状を有
する三次元織物からなり、この三次元織物においては、
垂直面内において三次元織物の長さ方向に対して適宜角
度だけ傾斜すると共に、水平面内において三次元織物の
長さ方向に対して適宜角度だけ傾斜する糸条の多数を、
それぞれ織物表面で折り返すことにより長さ方向に連続
するものとして相互に製織し、且つ織物断面の全体また
は一部に、三次元織物の長さ方向に直線的に配向させた
芯糸を織り込んだことを特徴とする三次元織物を利用し
た回転ブレード。
[Claim 2] A three-dimensional fabric having a cross-sectional shape necessary for a rotating blade, in which the three-dimensional fabric has the following features:
A large number of threads are inclined at an appropriate angle with respect to the length direction of the three-dimensional fabric in the vertical plane, and are inclined at an appropriate angle with respect to the length direction of the three-dimensional fabric in the horizontal plane,
Each fabric is woven continuously in the length direction by being folded back on the surface of the fabric, and core threads oriented linearly in the length direction of the three-dimensional fabric are woven into the entire or part of the cross section of the fabric. A rotating blade that uses three-dimensional fabric.
【請求項3】隣接するロータの間に糸条キャリアを挟持
する多数のロータを、互いに隣接させて多数行多数列に
配列し、隣接する各ロータの四周に、三次元織物の製織
形状に対応する糸条キャリアを挟持させ、隣接する一方
のロータが回転する際に、他方のロータの凹部をガイド
として糸条キャリアを移動させ、これを繰返すことによ
って回転ブレードを構成する三次元織物を製織するに際
し、上記糸条キャリアを回転ブレードの断面形状に適合
させて配列させると共に、その配列中における必要なロ
ータの中心部分から三次元織物の長さ方向に芯糸を導出
し、さらに、多数のロータのうち、上記行及び列内にお
いて互いに隣接しないロータを一つの群として、全体を
2群に分け、一つの群のロータを非回転の固定ガイドと
して他の群を1方向に90°または180°回転させ、
次いで、先に回転させた1群のロータを固定ガイドとし
て他の群を上記とは逆の方向に90°または180°回
転させ、これを順次繰り返すことにより、三次元織物の
長さ方向に対して糸条を傾斜させた状態で相互に製織し
、回転ブレードにおいて強度を高めようとする方向に糸
条を配向させることを特徴とする三次元織物を利用した
回転ブレードの製造方法。
3. A large number of rotors sandwiching yarn carriers between adjacent rotors are arranged adjacent to each other in multiple rows and multiple columns, and the four circumferences of each adjacent rotor correspond to the weaving shape of the three-dimensional fabric. When one adjacent rotor rotates, the thread carrier is moved using the concave part of the other rotor as a guide, and this process is repeated to weave the three-dimensional fabric that constitutes the rotating blade. In this process, the yarn carriers are arranged to match the cross-sectional shape of the rotating blade, core yarns are led out in the length direction of the three-dimensional fabric from the central part of the necessary rotor in the arrangement, and a large number of rotors are Among them, the rotors that are not adjacent to each other in the above rows and columns are considered as one group, and the whole is divided into two groups, and the rotors of one group are used as non-rotating fixed guides and the other groups are set at 90° or 180° in one direction. rotate it,
Next, the other groups are rotated 90° or 180° in the opposite direction to the above using the first group of rotors rotated as a fixed guide, and by repeating this sequentially, the three-dimensional fabric is rotated in the length direction. A method for manufacturing a rotating blade using a three-dimensional fabric, characterized in that the threads are woven with each other in an inclined state, and the threads are oriented in a direction that increases the strength of the rotating blade.
JP3092915A 1991-03-29 1991-03-29 Rotary blade using three-dimensional fabric and method for manufacturing the same Expired - Lifetime JP2546746B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3092915A JP2546746B2 (en) 1991-03-29 1991-03-29 Rotary blade using three-dimensional fabric and method for manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3092915A JP2546746B2 (en) 1991-03-29 1991-03-29 Rotary blade using three-dimensional fabric and method for manufacturing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04308251A true JPH04308251A (en) 1992-10-30
JP2546746B2 JP2546746B2 (en) 1996-10-23

Family

ID=14067784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3092915A Expired - Lifetime JP2546746B2 (en) 1991-03-29 1991-03-29 Rotary blade using three-dimensional fabric and method for manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2546746B2 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05240002A (en) * 1991-12-04 1993-09-17 Soc Natl Etud Constr Mot Aviat <Snecma> Turbine blade comprising layer of composite material
JP2007503533A (en) * 2003-08-22 2007-02-22 シコルスキー エアクラフト コーポレイション Braided girder of rotor blade and method for manufacturing the same
US8038408B2 (en) 2004-11-05 2011-10-18 Rolls-Royce Plc Composite aerofoil
JP2012513934A (en) * 2008-12-24 2012-06-21 エムアールエイ・システムズ・インコーポレイテッド Anti-icing system and method for preventing ice accumulation
JP2013533158A (en) * 2010-07-02 2013-08-22 スネクマ Blade with integral composite girder
JP2015502487A (en) * 2011-12-14 2015-01-22 スネクマ Fiber structure with variable amount of yarn
EP2884867A4 (en) * 2012-08-15 2016-06-01 Giving Toys Inc Multi-strand braiding device and method

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103757818B (en) * 2014-01-29 2016-01-13 陕西普声电气有限公司 Carbon fiber tri-dimensional fabric braiding machine

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02200854A (en) * 1989-01-30 1990-08-09 Ashimori Ind Co Ltd Production of lattice three-dimensional structure
JPH02264055A (en) * 1989-04-04 1990-10-26 Three D Konpo Res:Kk Method for weaving steric cloth of uneven cross section

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02200854A (en) * 1989-01-30 1990-08-09 Ashimori Ind Co Ltd Production of lattice three-dimensional structure
JPH02264055A (en) * 1989-04-04 1990-10-26 Three D Konpo Res:Kk Method for weaving steric cloth of uneven cross section

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05240002A (en) * 1991-12-04 1993-09-17 Soc Natl Etud Constr Mot Aviat <Snecma> Turbine blade comprising layer of composite material
JP2007503533A (en) * 2003-08-22 2007-02-22 シコルスキー エアクラフト コーポレイション Braided girder of rotor blade and method for manufacturing the same
US8038408B2 (en) 2004-11-05 2011-10-18 Rolls-Royce Plc Composite aerofoil
US8333565B2 (en) 2004-11-05 2012-12-18 Rolls-Royce Plc Composite aerofoil
JP2012513934A (en) * 2008-12-24 2012-06-21 エムアールエイ・システムズ・インコーポレイテッド Anti-icing system and method for preventing ice accumulation
US9004407B2 (en) 2008-12-24 2015-04-14 Middle River Aircraft Systems Anti-icing system and method for preventing ice accumulation
JP2013533158A (en) * 2010-07-02 2013-08-22 スネクマ Blade with integral composite girder
CN103492724A (en) * 2010-07-02 2014-01-01 斯奈克玛 Blade having an integrated composite spar
JP2015502487A (en) * 2011-12-14 2015-01-22 スネクマ Fiber structure with variable amount of yarn
EP2884867A4 (en) * 2012-08-15 2016-06-01 Giving Toys Inc Multi-strand braiding device and method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2546746B2 (en) 1996-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH07122196B2 (en) Reinforcing three-dimensional woven fabric for non-uniform functional composites and method of making the same
JPS62250258A (en) Knitted structure having complicated shape
JP5548624B2 (en) Multi-directional reinforced shape woven preform for composite structures
JP5618447B2 (en) Woven preform with integral off-axis stiffener
US6128998A (en) Continuous intersecting braided composite structure and method of making same
CN103210129B (en) Structural warp knit sheet and laminate thereof
US4584226A (en) Load transfer structure and method of making the same
JPH04308251A (en) Rotating blade utilizing three-dimensional woven fabric and production thereof
JP3591347B2 (en) Fiber structure for filling voids
JPH0450408B2 (en)
JP4063183B2 (en) Method for producing three-dimensional fiber structure
EP3786326B1 (en) Fiber structure, fiber-reinforced composite material, and method of manufacturing fiber structure
US6056241A (en) Thin film parachute with continuous lateral reinforcing fibers
JPH02307949A (en) Three-dimensional woven fabric for reinforcing beam-like composite material and production thereof
JPH0364619B2 (en)
JPH05321071A (en) Spiral woven fabric and reed for producing the same
JP2576023B2 (en) Three-dimensional reinforcing fabric for composite materials and method of manufacturing the same
JPH0411047A (en) Bias yarn transfer device
JPH03287835A (en) Reinforcing three-dimensional cloth for composite material and production thereof
JPH10130994A (en) Carrier tape for rapier loom and fiber structure
JPH08113847A (en) Pipe-like three-dimensional woven fabric having branched part and method for weaving the same
JPH0233364A (en) Production system of three-dimensionally fiber reinforced composite material
JPH0647257B2 (en) Fiber-reinforced composite material reinforcement members
JP2767849B2 (en) Fabrication method of fiber reinforced composite material
EP0845552A2 (en) Carrier tape and fabric for rapier loom