JPH0733073B2 - 繊維強化複合材製パイプ構造体とその製造方法 - Google Patents

繊維強化複合材製パイプ構造体とその製造方法

Info

Publication number
JPH0733073B2
JPH0733073B2 JP2333269A JP33326990A JPH0733073B2 JP H0733073 B2 JPH0733073 B2 JP H0733073B2 JP 2333269 A JP2333269 A JP 2333269A JP 33326990 A JP33326990 A JP 33326990A JP H0733073 B2 JPH0733073 B2 JP H0733073B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pipe
reinforced composite
fiber
composite material
continuous
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2333269A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH04201244A (ja
Inventor
利夫 小野
勇 矢野
三和子 松林
俊行 菅野
博志 八田
夛賀子 竹井
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric 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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2333269A priority Critical patent/JPH0733073B2/ja
Publication of JPH04201244A publication Critical patent/JPH04201244A/ja
Publication of JPH0733073B2 publication Critical patent/JPH0733073B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、宇宙構造体等に使用される繊維強化複合材
製パイプ構造体およびその製造方法に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
人工衛星や宇宙ステーションなどの宇宙構造体として、
炭素繊維強化プラスチック(以下、CFRPという)等の繊
維強化プラスック(以下、FRPという)製のパイプ部材
を継手で接合して組立てたパイプ構造体が使用されてい
る。
第6図は従来のFRP製パイプ構造体を示す斜視図であ
り、図において、(1)はパイプ構造体、(2)はFRP
製のパイプ部材、(3)はアルミニウム製の継手、(3
a)はそのパイプ挿入口である。
上記のパイプ構造体(1)は、複数のFRP製のパイプ部
材(2)を接合する軸数に応じたパイプ挿入口(3a)を
有するアルミニウム製の継手(3)のパイプ挿入口(3
a)に挿入し接着、接合して組立てられる。
上記のパイプ構造体においては、パイプ部材(2)に働
く引張力、圧縮力、曲げモーメントは継手(3)を伝達
して他のパイプ部材(2)に伝達される。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかるに上記のような従来のパイプ構造体においては、
パイプ部材(2)を構成するCFRPは比重が1.4〜1.5と小
さくて、比剛性が大きく、負荷方向に合せて配向でき、
軽量化もできるが、継手(3)はアルミニウム製である
ため、比重が2.7と大きく、比強度、比剛性が低くて、
重量が大きくなり、地上からの打上時の重量増につなが
る。またアルミニウムの熱膨張係数は26×10-6℃で、CF
RP製のパイプ部材の0〜2×10-6℃とは大きな差があ
り、温度変動に伴う熱膨張係数のミスマッチによる変形
が発生し、宇宙機材としての高精度の寸法安定性を満足
できない。さらにパイプ部材(2)と継手(3)は異性
材料の接合であり、接着のバラツキや、吸湿等による破
損など、品質の信頼性が低く、大構造化に不向であるな
どの問題点があった。
この発明は上記のような従来の問題点を解決するために
なされたもので、各部を同一の材質で構成して熱膨張率
の一様化をはかるとともに、温度変動による変形を防止
し、また軽量化して、力の伝達を連続化することができ
る繊維強化複合材製パイプ構造体、およびその簡単な製
造方法を得ることを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
この発明は次の繊維強化複合材製パイプ構造体とその製
造方法である。
(1) 複数の繊維強化複合材製のパイプ部材の端末部
を接合部で接合したパイプ構造体であって、 前記パイプ部材は、±30゜〜±60゜の交差方向に配向さ
れた連続繊維強化複合材製の内層パイプと、この内層パ
イプの外周部に軸線方向に配置され、かつその端末部が
内層パイプの端部よりも突出する連続一方向繊維強化複
合材製の長尺ロッドからなる中間層と、この中間層の外
周に±30゜〜±60゜の交差方向に配向された連続繊維強
化複合材製の外層パイプと、これらを一体化するマトリ
ックス材とからなり、 前記接合部は、複数組の連続一方向繊維強化複合材製の
短尺ロッドが前記パイプ部材の内層パイプと対向するよ
うに放射状に交差して組込まれた接合コアと、この接合
コアの外周部を覆うように組込まれた前記中間層の長尺
ロッドの端末部と、これらを接合一体化するマトリック
ス材とからなる繊維強化複合材パイプ構造体。
(2) 連続一方向繊維強化複合材製の短尺ロッドを放
射状に組込んで接合コアを形成する工程と、 あらかじめ±30゜〜±60゜の交差方向に配向して形成さ
れた連続繊維強化複合材製の内層パイプを前記接合コア
の放射方向の短尺ロッドの外周部と対向させる工程と、 前記短尺ロッドおよび内層パイプの外周部の軸方向に連
続一方向繊維強化複合材製の長尺ロッドを配置してその
端末部を接合コアの外周部に組込んで中間層を形成し、
マトリックス材で一体化する工程と、 この中間層の外周部に連続一方向繊維を±30゜〜±60゜
の交差方向に配向させて巻付けて連続繊維強化複合材か
らなる外層パイプを形成する工程と、 こうして形成されたプリフォーム体の接合コアと長尺ロ
ッドの端末部とをマトリックス材で接合一体化して接合
部を形成する工程とからなる繊維強化複合材製パイプ構
造体。の製造方法、 〔作 用〕 この発明の繊維強化複合材製パイプ構造体は、連続一方
向繊維強化複合材製の短尺ロッドを放射状に組込んで接
合コアを形成し、一方あらかじめ±30゜〜±60゜の交差
方向に配向して形成した連続繊維強化複合材製の内層パ
イプを前記接合コアの放射方向の短尺ロッドの外周部と
対向させ、前記短尺ロッドおよび内層パイプの外周部の
軸方向に連続一方向繊維強化複合材製の長尺ロッドを配
置してその端末部を接合コアの外周部に組込んで中間層
を形成し、この中間層の外周部に連続一方向繊維を±30
゜〜±60゜の交差方向に配向させて巻付けて、一方向連
続繊維強化複合材からなる外層パイプを形成し、こうし
て形成されたプリフォーム体の接合コアと長尺ロッドの
端末部とをマトリックス材で接合一体化して接合部を形
成し、製造される。
こうして製造された繊維強化複合材製パイプ構造体は、
接合部およびパイプ部材の全長にわたって連続一方向繊
維強化複合材製の長尺ロッドが強度メンバーとして入っ
ており、パイプ部材に働く引張力、圧縮力、曲げモーメ
ントは接合部を通して他のパイプ部材に連続的に伝達さ
れ、全体が同じ複合材から形成されるため、温度変動に
よる内部応力が発生せず、寸法安定性に優れ、軽量化も
達成されている。
〔実施例〕
以下、この発明の実施例を図について説明する。
第1図は実施例のFRP製パイプ構造体の斜視図、第2図
はパイプ部材の一部を切欠いた正面図、第3図はそのB
−B断面図、第4図は第1図のA−A断面図、第5図は
ロッドの交差部を示す斜視図であり、第6図と同一符号
は同一または相当部分を示す。
パイプ構造体(1)は複数のCFRP製のパイプ部材(2)
を接合部(4)から放射方向に配置して組合せ、トラス
状の構造体に形成されている。
パイプ部材(2)は第2図および第3図に示すように、
連続繊維(5)が±30゜〜±60゜の交差方向に配向され
た連続繊維強化複合材としての目あきまたはクロス状の
CFRP製の内層パイプ(6)と、この内層パイプ(6)の
外周部に軸線方向に配置されて、その端末部(7a)が内
層パイプ(6)の端部よりも突出する連続一方向繊維強
化複合材としてのCFRP製の長尺ロッド(7)からなる中
間層(8)と、この中間層(8)の外周に±30゜〜±60
゜の交差方向に連続繊維(5)が配向された連続繊維強
化複合材としてのCFRP製の外層パイプ(9)とが、これ
らを一体化するマトリックス材としての樹脂層(10)に
より接合一体化されている。外層パイプ(9)の端末部
には90゜方向に配向されたCFRP製のほつれ止材(12)が
巻付けられている。
接合部(4)は第4図および第5図に示すように、複数
組の連続一方向繊維強化複合材としてのCFRP製の短尺ロ
ッド(15)が前記パイプ部材(2)の内層パイプ(6)
と対向するように放射状に交差して組込まれた接合コア
(16)と、この接合コア(16)の外周部を覆うように組
込まれた中間層(8)の長尺ロッド(7)の端末部(7
a)とが、これらを接合一体化するマトリックス材とし
ての樹脂層(17)により接合一体化されている。
上記のパイプ構造体(1)の製造方法は、まず直径0.5
〜2mmのCFRP製の短尺ロッド(15)を放射状に組込んで
接合コア(16)を形成する。一方フィラメントワインデ
ィングにより、あらかじめ±30゜〜±60゜の交差方向に
連続繊維(5)を配向させて形成したCFRP製の内層パイ
プ(6)を接合コア(16)の放射方向の短尺ロッド(1
5)の外周部と対向させる。
そして短尺ロッド(15)および内層パイプ(6)の外周
部の軸方向に、直径0.5〜2mmのCFRPからなる長尺ロッド
(7)を、片側の接合コア(16)から差込んでスライド
させ、その端末部(7a)を反対側の接合コア(16)の外
周部に、他の長尺ロッド(7)および短尺ロッド(15)
と交差するように組込んで中間層(8)を形成する。こ
の中間層(8)の外周部に樹脂を含浸させた連続繊維
(5)を±30゜〜±60゜の交差方向に配向させて巻付け
てCFRPからなる外層パイプ(9)を形成し、含浸させた
樹脂を硬化する。このとき含浸樹脂は中間層(8)およ
び内層パイプ(6)との間に浸透して硬化し、樹脂層
(10)を形成する。こうして形成されたプリフォーム体
の全体または一部を、溶剤で希釈した樹脂に浸漬した
後、硬化させて樹脂層(17)を形成し、これにより接合
コア(16)と長尺ロッド(7)の端末部(7a)とを樹脂
層(17)で固着して接合部(4)を形成し、パイプ構造
体(1)を製造する。
こうして製造されたパイプ構造体(1)は、接合部
(4)およびパイプ部材(2)の全長にわたって連続一
方向繊維を配向したCFRP製の長尺ロッド(7)が強度メ
ンバーとして入っており、パイプ部材(2)に働く引張
力、圧縮力、曲げモーメントは接合部(4)を通して他
のパイプ部材(2)に連続的に伝達され、全体が同じ複
合材から形成されているため、温度変動による内部応力
が発生せず、寸法安定性に優れ、軽量化も達成されてい
る。
なお上記実施例では、連続繊維として炭素繊維を用いた
が、アラミド繊維、ガラス繊維、シリカ繊維、アルミナ
繊維、ボロン繊維等でもよく、またマトリックス材とし
て樹脂を使用したが、耐熱用として使用する場合は、ア
ルミニウム、マグネシウム等の金属であってもよく、上
記実施例と同様の効果を奏する。
さらに本発明は宇宙材料のみならず、高精度の寸法安定
性、超軽量が要求される構造体にも適用できる。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、異質材料の継手を設
けず、連続一方向繊維強化複合材製のロッドを、パイプ
部材および接合部の全体にパイプ状に配向させ、接合コ
アも同じ短尺ロッドで軸方向に交差して組込んで、交差
接触部を固着し、パイプの内、外層を±30゜〜60゜を巻
締めているので、パイプ部材に働く引張力、圧縮力、お
よび曲げモーメントが連続して伝わり、また力の方向に
最適配向できるので、従来にない軽量化、温度変動に対
する寸法安定性および一体構造化が図られ、安価なコス
トで製造できるなどの効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例のFRP製パイプ構造体の斜視図、第2図
はパイプ部材の一部を切欠いた正面図、第3図はそのB
−B断面図、第4図は第1図のA−A断面図、第5図は
ロッドの交差部を示す斜視図、第6図は従来のパイプ構
造体の斜視図である。 (1):パイプ構造体、(2):パイプ部材、(4):
接合部、(5):連続繊維、(6):内層パイプ、
(7):長尺ロッド、(7a):端末部、(8):中間
層、(9):外層パイプ、(10),(17):樹脂層、
(12):ほつれ止材、(15):短尺ロッド、(16):接
合コア。 なお各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B29L 23:00 (72)発明者 菅野 俊行 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三 菱電機株式会社材料研究所内 (72)発明者 八田 博志 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三 菱電機株式会社材料研究所内 (72)発明者 竹井 夛賀子 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三 菱電機株式会社材料研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−155531(JP,A) 特開 昭63−199915(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の繊維強化複合材製のパイプ部材の端
    末部を接合部で接合したパイプ構造体であって、 前記パイプ部材は、±30゜〜±60゜の交差方向に配向さ
    れた連続繊維強化複合材製の内層パイプと、この内層パ
    イプの外周部に軸線方向に配置され、かつその端末部が
    内層パイプの端部よりも突出する連続一方向繊維強化複
    合材製の長尺ロッドからなる中間層と、この中間層の外
    周に±30゜〜±60゜の交差方向に配向された連続繊維強
    化複合材製の外層パイプと、これらを一体化するマトリ
    ックス材とからなり、 前記接合部は、複数組の連続一方向繊維強化複合材製の
    短尺ロッドが前記パイプ部材の内層パイプと対向するよ
    うに放射状に交差して組込まれた接合コアと、この接合
    コアの外周部を覆うように組込まれた前記中間層の長尺
    ロッドの端末部と、これらを接合一体化するマトリック
    ス材とからなることを特徴とする繊維強化複合材製パイ
    プ構造体。
  2. 【請求項2】連続一方向繊維強化複合材製の短尺ロッド
    を放射状に組込んで接合コアを形成する工程と、 あらかじめ±30゜〜±60゜の交差方向に配向して形成さ
    れた連続繊維強化複合材製の内層パイプを前記接合コア
    の放射方向の短尺ロッドの外周部と対向させる工程と、 前記短尺ロッドおよび内層パイプの外周部の軸方向に連
    続一方向繊維強化複合材製の長尺ロッドを配置してその
    端末部を接合コアの外周部に組込んで中間層を形成し、
    マトリックス材で一体化する工程と、 この中間層の外周部に連続一方向繊維を±30゜〜±60゜
    の交差方向に配向させて巻付けて連続繊維強化複合材か
    らなる外層パイプを形成する工程と、 こうして形成されたプリフォーム体の接合コアと長尺ロ
    ッドの端末部とをマトリックス材で接合一体化して接合
    部を形成する工程とからなることを特徴とする繊維強化
    複合材製パイプ構造体の製造方法。
JP2333269A 1990-11-29 1990-11-29 繊維強化複合材製パイプ構造体とその製造方法 Expired - Lifetime JPH0733073B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2333269A JPH0733073B2 (ja) 1990-11-29 1990-11-29 繊維強化複合材製パイプ構造体とその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2333269A JPH0733073B2 (ja) 1990-11-29 1990-11-29 繊維強化複合材製パイプ構造体とその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04201244A JPH04201244A (ja) 1992-07-22
JPH0733073B2 true JPH0733073B2 (ja) 1995-04-12

Family

ID=18264212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2333269A Expired - Lifetime JPH0733073B2 (ja) 1990-11-29 1990-11-29 繊維強化複合材製パイプ構造体とその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0733073B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997043115A1 (fr) * 1996-05-16 1997-11-20 Toray Industries, Inc. Corps colonnaire de grande dimension, realise en matiere plastique renforcee par des fibres
WO2019225294A1 (ja) * 2018-05-23 2019-11-28 三菱電機株式会社 パイプ構造体およびトラス構造体およびこれらを用いた人工衛星

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6787207B2 (en) 1996-04-30 2004-09-07 Borealis Technology Oy Multi-layer pressure pipe of a plastic material
GB0426944D0 (en) * 2004-12-08 2005-01-12 Airbus Uk Ltd A trussed structure
DE102008022377B4 (de) * 2008-05-06 2014-02-13 Eurocopter Deutschland Gmbh Stützstrebe zur Abstützung eines in einem Flugzeugrumpf angeordneten Zwischendecks sowie Verfahren zur Herstellung eines Stangenkörpers für eine solche Stützstrebe

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997043115A1 (fr) * 1996-05-16 1997-11-20 Toray Industries, Inc. Corps colonnaire de grande dimension, realise en matiere plastique renforcee par des fibres
WO2019225294A1 (ja) * 2018-05-23 2019-11-28 三菱電機株式会社 パイプ構造体およびトラス構造体およびこれらを用いた人工衛星

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04201244A (ja) 1992-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5108810A (en) Composite element
US4248062A (en) Drive shaft assembly and method for making same
US4272971A (en) Reinforced tubular structure
US4289557A (en) Method for mass producing composite shafts
US4348247A (en) Method of fabricating a reinforced tubular structure
GB2112700A (en) Method of manufacturing continous fiber reinforced plastic rims
CA1163119A (en) Tension-compression member
JPS6352251B2 (ja)
JP2888664B2 (ja) Cfrp製光学用筒
JPS6245412B2 (ja)
JPH0733073B2 (ja) 繊維強化複合材製パイプ構造体とその製造方法
JPH05106629A (ja) 繊維強化プラスチツク製荷重伝達軸
US3295558A (en) Filament wound structure
JPH0419129A (ja) 繊維強化複合材料製トラス継手およびその製造方法
JPH04197740A (ja) 加熱発泡性樹脂とカーボン繊維を組み合わせた軸状部材およびその製造方法
JPS5823627Y2 (ja) フランジ構造体
GB2146097A (en) Fibre-reinforced shaft assembly and method of manufacture
JPS60225740A (ja) 内部に補強部を有する管状物の製造方法
JPH0419128A (ja) 繊維強化複合材料製トラス継手およびその製造方法
JPH03161326A (ja) 繊維強化複合材料製フランジ付パイプおよびその製造方法
JP2001263590A (ja) 圧力容器の製造方法
JPH0474638A (ja) 繊維強化複合材料製トラス継手の製造方法
JPS6323019A (ja) 繊維強化プラスチツクス製コンロツドおよびその製造方法
CA1090151A (en) Composite tubular elements and methods for making same
JPS6112326A (ja) ステアリングホイ−ル及びその製造方法