KR102404426B1 - 설치 이전에 부분적으로 경화된 보수용 패치를 검사하기 위한 방법 및 어셈블리 - Google Patents

설치 이전에 부분적으로 경화된 보수용 패치를 검사하기 위한 방법 및 어셈블리 Download PDF

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Abstract

방법 및 어셈블리가 설치 이전에 부분적으로 경화된 보수용 패치를 검사하기 위해 제공된다. 예컨대, 복합재 재료로 이루어진 부분적으로 경화된 보수용 패치를 포함하는 보수용 패치를 검사하기 위한 어셈블리가 제공된다. 어셈블리는 또한 초음파 신호가 도입되는 보수용 패치의 표면의 가까이에 배치된 음향 원활화 층을 포함한다. 어셈블리는 보수용 패치와 음향 원활화 층을 에워싸는 진공 백을 더 포함한다. 음향 원활화 층은 공기의 음향 임피던스가 보수용 패치와 진공 백의 각각의 음향 임피던스에 대한 것 보다 보수용 패치 및 진공 백의 각각의 음향 임피던스에 더 가까운 음향 임피던스를 갖는다.

Description

설치 이전에 부분적으로 경화된 보수용 패치를 검사하기 위한 방법 및 어셈블리{METHOD AND ASSEMBLY FOR INSPECTING A PARTIALLY CURED REPAIR PATCH PRIOR TO INSTALLATION}
예시적 실시예는 보수용 패치를 검사하기 위한 방법 및 어셈블리에 관한 것으로, 특히 설치 이전에 부분적으로 경화된 보수용 패치를 검사하기 위한 방법 및 어셈블리에 관한 것이다.
보수용 패치는 항공기, 수상 운송수단(water vehicles) 등을 포함하는 운송수단 뿐만 아니라 빌딩 및 다른 구조물과 같은, 다양한 구조물의 보수에 이용된다. 이와 관련하여, 보수용 패치는, 에폭시 매트릭스(epoxy matrix)에 매립된 탄소 섬유(carbon fibers)와 같은, 복합재 재료(composite material)로 이루어질 수 있고, 복합재 보수용 패치(composite repair patch)는 보수에 작용하기 위하여 구조물에 부착된다.
복합재 재료로 이루어진 보수용 패치는 구조물에 따라 보수용 패치의 설치 이전에 부분적으로 경화될 수 있다. 이와 관련하여, 보수용 패치는, 그 설치 이전에, DVD(double vacuum debulk) 공정에 따라, 축소(debulked)되고 강화(consolidated)될 수 있다. 그러나, 보수용 패치의 부분적 경화(partial curing)의 결과로서, 다공성(porosity) 또는 층간박리(delaminations)가 보수용 패치로 불리하게 도입될 수 있고, 이는 반대로 그 설치에 따르는 보수용 패치의 성능 및 수면에 영향을 줄 수 있다. 예컨대, 다공성은 유효기간이 지난 재료의 함유의 결과로서, 또는 진공 누설(vacuum leak) 또는 경화 온도나 다른 경화 파라미터에 관하여 부적절의 결과로서 도입될 수 있다.
보수용 패치가 부분적으로 경화되면, 보수용 패치는 구조물을 보수하기 위해 설치될 수 있다. 이와 관련하여, 보수용 패치는 구조물에 부착될 수 있고 이어 구조물에 따라 적절한 곳에서 최종 경화 공정이 수행된다. 보수용 패치의 설치에 뒤이어, 보수용 패치는, 다른 파라미터들 사이에서, 보수용 패치의 다공성과 보수용 패치와 구조물 사이에서 접착제(adhesive)에 의해 정의된 결합 라인(bond line)을 결정하도록 검사될 수 있다. 보수용 패치 및/또는 결합 라인이, 보수용 패치 및/또는 결합 라인이 과도한 다공성을 갖는 예에서와 같이, 보수용 패치의 성공적인 설치와 관련된 미리 정의된 요구를 만족시킬 수 없는 예에서, 보수용 패치는 제거될 수 있고, 구조물의 표면은 재가공되고 다른 보수용 패치가 설치된다. 다른 보수용 패치를 설치하기 이전에 실패한 보수용 패치를 제거하고 구조물의 표면을 재가공하는 공정은 서비스로 구조물의 최종 재진입을 지연시키는 시간 소모적이고 고가의 공정일 수 있다.
그 설치에 뒤이어 보수용 패치를 검사하는 것에 의해, 보수용 패치에 대해 기인할 수 있거나 보수용 패치와 구조물 사이의 결합 라인에 대해 기인할 수 있고, 또는 보수용 패치 뒤에 놓이는 구조물의 기하학적 변형과 표면 코팅에 기인할 수 있는, 과도한 다공성과 같은, 문제들 사이에서 구별하는 것이 또한 어렵다. 더욱이, 보수용 패치의 다공성에 관하여, 보수용 패치의 설치에 뒤이어 보수용 패치의 검사는 다공성이 설치 이전에 보수용 패치의 부분적 경화 동안 또는 보수용 패치의 최종 경화 동안 도입되었는가의 여부를 결정하는 것으로부터 기술자를 방해할 수 있다. 결과적으로, 도입되어야 하는 보수 공정에 대한 소정의 체계적 변경을 정확하게 결정하는 것이 어려울 수 있다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 설치 이전에 부분적으로 경화된 보수용 패치를 검사하기 위한 방법 및 어셈블리를 제공함에 그 목적이 있다.
방법 및 어셈블리가 설치 이전에 부분적으로 경화된 보수용 패치를 검사하기 위해 예시적 실시예에 따라 제공된다. 설치 이전이지만, 보수용 패치의 부분적 경화에 뒤이어, 보수용 패치를 검사하는 것에 의해, 방법 및 어셈블리는 설치된 보수용 패치만이, 설치 공정의 시작에서, 층간박리 없이 그리고 외부 물체 함유물(foreign object inclusions)이 없거나 하용가능 레벨을 포함하는, 충분히 낮은 레벨의 다공성을 갖는 것에 의해, 소정의 요구를 만족시키는 보수용 패치임을 확실히 할 수 있다. 따라서, 방법 및 어셈블리는, 설치의 개시 이전에 허용불가능하게 높은 다공성을 갖추고, 층간박리를 갖추거나 외부 물체 함유물의 허용가능 레벨 이상을 포함하는 것에 의해, 이미 소정의 요구를 만족시킬 수 없는 보수용 패치의 설치를 회피할 수 있고, 그에 따라 제거되고 교체되어야만 하는 설치된 보수용 패치의 비율을 감소시킬 수 있다. 설치 이전에 보수용 패치의 검사의 결과로서, 최종 본딩에 뒤이은 검사가, 몇몇 실시예에 있어서, 보수용 패치에 따라 힘든 다공성 검사를 해야하는 것 없이 결합 라인에서 결점에 따라 촛점지워질 수 있으므로, 최종 본딩(final bonding) 후 보수용 패치의 이어지는 검사가 단순화된다.
예시적인 실시예에 있어서, 보수용 패치를 검사하기 위한 어셈블리가 제공된다. 어셈블리는 복합재 재료로 이루어진 부분적으로 경화된 보수용 패치를 포함한다. 어셈블리는 또한 초음파 신호(ultrasonic signals)가 도입되는 보수용 패치의 표면에 가깝게 배치된 음향 원활화 층(acoustic facilitation layer)을 포함한다. 어셈블리는 보수용 패치 및 음향 원활화 층을 에워싸는 진공 백(vacuum bag)을 더 포함한다. 음향 원활화 층은 공기의 음향 임피던스가 보수용 패치 및 진공 백의 각각의 음향 임피던스에 대한 것 보다 보수용 패치 및 진공 백의 각각의 음향 임피던스에 더 가까운 음향 임피던스(acoustic impedance)를 갖는다. 예컨대, 음향 원활화 층은 실리콘계 합성 고무, 실리콘 고무, 부틸-고무, 네오프렌, 우레탄 고무 또는 그 조합으로 이루어질 수 있다.
예시적 실시예의 어셈블리는 또한 초음파 신호를 진공 백 및 음향 원활화 층을 통해 보수용 패치로 도입하도록 구성된 초음파 트랜스듀서(ultrasonic transducer)를 포함한다. 본 예시적 실시예의 초음파 트랜스듀서는 또한 보수용 패치의 단면 검사(single-sided inspection)를 용이하게 하도록 보수용 패치로부터 되돌아오는 에코 신호(echo signals)를 수신하도록 구성된다. 예시적 실시예의 진공 백은 보수용 패치의 단면 검사 동안 음향 원활화 층 및 보수용 패치에 압력을 인가하도록 구성된다. 압력은 진공 백과 음향 원활화 층 사이에서 밀접 접촉(intimate contact)을 증가시키고 초음파 전송(ultrasonic transmission)을 개선한다.
예시적 실시예의 어셈블리는 또한, 초음파 신호가 도입되는 보수용 패치의 표면과 대향하는, 보수용 패치의 제2 표면에 가깝게 배치된 제2 음향 원활화 층을 포함한다. 본 예시적 실시예의 어셈블리는 또한 보수용 패치의 통과 전송 검사(through transmission inspection)를 용이하게 하기 위해 진공 백, 양 음향 원활화 층 및 보수용 패치를 통해 전파되는 초음파 신호를 도입하도록 구성된 초음파 트랜스듀서를 포함한다.
다른 예시적 실시예에 있어서, 보수용 패치를 검사하기 위한 어셈블리가 제공된다. 어셈블리는 복합재 재료로 이루어진 부분적으로 경화된 보수용 패치를 포함한다. 어셈블리는 또한 보수용 패치를 에워싸는 진공 백을 포함하고 진공 백과 보수용 패치 사이에서 직접적으로 경계면(interface)을 정의하기 위해 보수용 패치와 집적 접촉을 만든다. 진공 백은 공기의 음향 임피던스가 보수용 패치의 음향 임피던스에 대한 것 보다 보수용 패치의 음향 임피던스에 더 가까운 음향 임피던스를 갖는 음향 원활화 재료(acoustic facilitation material)로 이루어진다. 예컨대, 진공 백은 실리콘계 합성 고무, 실리콘 고무, 부틸-고무, 네오프렌, 우레탄 고무 또는 그 조합으로 이루어질 수 있다.
예시적 실시예의 어셈블리는 또한 진공 백을 통해 보수용 패치로 초음파 신호를 도입하도록 구성된 초음파 트랜스듀서를 포함한다. 본 예시적 실시예의 초음파 트랜스듀서는 보수용 패치의 단면 검사를 용이하게 하기 위해 보수용 패치로부터 되돌아오는 에코 신호를 수신하도록 더 구성된다. 본 예시적 실시예의 진공 백은 보수용 패치의 단면 검사 동안 보수용 패치에 압력을 인가하도록 구성된다. 대안적 실시예에 있어서, 어셈블리는 보수용 패치의 통과 전송 검사를 용이하게 하기 위해 진공 백 및 보수용 패치를 통해 전파되는 초음파 신호를 도입하도록 구성된 초음파 트랜스듀서를 더 포함한다.
다른 예시적 실시예에 있어서, 부분적으로 경화된 보수용 패치를 검사하는 방법이 제공된다. 방법은 음향 원활화 재료와 보수용 패치 사이에서 직접적으로 경계면을 정의하기 위해 음향 원활화 재료가 보수용 패치와 직접 접촉을 만들도록 진공 백 내에 보수용 패치를 위치시키는 것을 포함한다. 음향 원활화 재료는 공기의 음향 임피던스가 보수용 패치의 음향 임피던스에 대한 것 보다 보수용 패치의 음향 임피던스에 더 가까운 음향 임피던스를 갖는다. 방법은 또한 초음파 신호가 음향 원활화 재료를 통한 전파 후 보수용 패치로 도입되도록 초음파 신호를 전송하는 것을 포함한다. 방법은 보수용 패치와의 상호작용 및 음향 원활화 재료를 통한 전파에 뒤이어 초음파 신호를 수신하고 수신된 초음파 신호를 토대로 보수용 패치의 무결성(integrity)을 결정하는 것을 더 포함한다.
예시적 실시예의 방법은 또한 초음파 신호가 도입되는 보수용 패치의 표면에 가깝게 음향 원활화 재료로 이루어진 음향 원활화 층을 배치하는 것을 포함한다. 본 실시예에 있어서, 보수용 패치는 진공 백 내에 보수용 패치 및 음향 원활화 층을 위치시키는 것에 의해 진공 백 내에 위치된다. 본 예시적 실시예의 방법은 보수용 패치의 단일 측(single side)으로부터 초음파 신호의 전송 및 수신을 수행하도록 구성된다.
예시적 실시예의 방법은 또한 초음파 신호가 도입되는 보수용 패치의 표면에 가깝게 음향 원활화 재료로 이루어진 음향 원활화 층을 배치하는 것을 포함한다. 본 예시적 실시예의 방법은 또한, 초음파 신호가 도입되는 보수용 패치의 표면과 대향하는, 보수용 패치의 제2 표면에 가깝게 제2 음향 원활화 층을 배치하는 것을 포함한다. 본 예시적 실시예에 있어서, 진공 백 내에서 그 대향하는 표면에 가깝게 배치된 음향 원활화 층과 함께 보수용 패치를 위치시키는 것에 의해 보수용 패치가 진공 백 내에 위치된다. 본 예시적 실시예의 방법은 또한, 초음파 신호가 보수용 패치로 도입되는 표면에 대향하는, 보수용 패치의 표면으로부터 나오는 초음파 신호를 수신하는 것에 의해 초음파 신호를 수신한다.
예시적 실시예의 방법은 또한 보수용 패치의 무결성이 미리 정의된 기준을 만족시키는가의 여부를 결정하는 것을 포함한다. 보수용 패치의 무결성이 미리 정의된 기준을 만족시키는 예에서, 방법은 구조물에 보수용 패치를 인가하는 것과 보수용 패치를 더 경화시키는 것을 더 포함한다. 그러나, 보수용 패치의 무결성이 미리 정의된 기준을 만족시킬 수 없는 예에서, 방법은 보수용 패치를 폐기하거나 재가공하는 것을 더 포함한다.
예시적 실시예에 있어서, 진공 백은 음향 원활화 재료로 이루어진다. 예시적 실시예의 음향 원활화 재료는 실리콘계 합성 고무, 실리콘 고무, 부틸-고무, 네오프렌, 우레탄 고무 또는 그 조합으로 이루어질 수 있다. 예시적 실시예의 보수용 패치는 진공 백 내에 위치되기 이전에 축소(debulked)되고 강화(consolidated)된다.
도 1은 설치된 보수용 패치를 갖춘 항공기의 날개의 부분의 투시도이다.
도 2는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 보수용 패치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 예시적 실시예에 따른 보수용 패치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 예시적 실시예에 따른 보수용 패치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 예시적 실시예에 따른 보수용 패치의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 예시적 실시예에 따라 수행되는 동작을 설명하는 플로우차트이다.
이하, 예시도면을 참조하면서 본 발명에 따른 실시예를 더욱 상세히 설명한다.
실제로, 본 발명은 많은 다른 형태로 구체화될 수 있고 여기서 설명된 특징으로 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 이들 특징이 제공되어 본 발명은 적용가능한 법적 요구사항을 만족시킬 것이다. 동일한 부호는 전체적으로 마찬가지 엘리먼트를 언급한다.
보수용 패치를 검사하기 위한 어셈블리 및 관련 방법이 본 발명의 예시적 실시예에 따라 제공된다. 이와 관련하여, 항공기, 선박 등을 포함하는, 운송수단과 같은, 다양한 구조물을 보수하기 위해 보수용 패치가 이용될 수 있다. 예로써, 도 1은, 날개에서 파선으로 도시된 결함(14)을 수리하기 위해, 접착제(adhesive)로, 보수용 패치(12)가 부착되는 항공기의 날개(10)의 부분을 도시한다. 보수용 패치(12)로, 도 1의 항공기 날개(10)와 같은, 구조물을 수리하는 것에 의해, 만약 구조물이 서비스를 벗어나 있다면, 이들 구조물은 시간을 줄이기 위해 현장에서 보수될 수 있다.
보수용 패치(12)는 일반적으로, 복합재 재료의 하나 이상의 플라이(plies)에 의해 구현된, 열경화성(thermoset) 복합재 재료와 같은, 복합재 재료(composite material)로 형성된다. 보수용 패치(12)가 다양한 형태의 복합재 재료의 플라이로 형성될 수 있는 한편, 예시적 실시예의 보수용 패치는 에폭시 매트릭스(epoxy matrix)에 매립된 탄소 섬유(carbon fibers)로 형성된 플라이로 이루어진다.
예시적 실시예에 따르면, 보수용 패치(12)는 구조물에 설치되기 이전에 검사된다. 만약 보수용 패치(12)가 허용가능하다면, 보수용 패치는 구조물 및 보수용 패치에 부착되고, 보수용 패치가 구조물에 부착되는 최종 결합 라인은, 충분한 구조적 무결성을 갖는 것에 의해, 보수용 패치 및 결합 라인이 허용가능함을 보장하기 위해 일반적으로 보수용 패치의 부착에 뒤이어 다시 검사된다. 보수용 패치(12)의 구조적 무결성과 관련하여 고려되는 파라미터는, 보수용 패치 및 결합 라인의 다공성(porosity)을 결정하고, 보수용 패치 내에서 층간박리(delaminations)의 존재를 결정하며, 및/또는 보수용 패치 내에, 플라이 백킹 페이퍼(ply backing paper)와 같은, 하나 이상의 외부 물체 함유물(foreign object inclusions)의 존재를 결정하기 위해, 보수용 패치 및 결합 라인의 검사를 포함한다. 소정의 임계를 초과하는 다공성, 소정의 한계를 초과하는 층간박리, 또는 소정의 값을 초과하는 다수의 외부 물체 함유물을 갖춘 결합 라인 및 보수용 패치(12)는 허용할 수 없는 것으로 고려될 수 있고, 그에 따라 제거되고 개선된 무결성을 갖춘 다른 보수용 패치로 교체될 수 있다.
설치 이전에 보수용 패치(12)를 검사하는 것에 의해, 보수용 패치를 검사하기 위한 어셈블리 및 방법은, 보수용 패치를 설치하는데 요구되는 시간 및 리소스를 소모하기 이전에, 미리 정의된 임계, 예컨대 미리 정의된 임계 보다 작은 다공성과 층간박리 및 외부 물체 함유물의 허용가능한 적은 수를 만족하는 무결성을 갖추는 것에 의해, 보수용 패치가 적절한 보수용 패치를 나타내는 미리 정의된 요구사항을 만족함을 보장할 수 있다. 따라서, 미리 정의된 요구사항을 만족시키지 않는 보수용 패치(12)는 설치 이전이라도 불만족스러웠던 보수용 패치의 설치 및 이어지는 제거를 회피하기 위해 설치 이전에 폐기되거나 재가공될 수 있다.
검사 이전에, 보수용 패치(12)는, 원하는 크기로 커팅되고 이어 부분적으로 경화되는 것에 의해, 일반적으로 적절하게 크기가 만들어진다. 예컨대, 보수용 패치(12)는 적어도 몇몇 공기를 제거하고 플라이들 사이에서 휘발하기 위해 축소되고 강화될 수 있고 또는 B-스테이지 보수용 패치를 생산하기 위해, DVD 공정에 의해, 적당한 열 및 진공 하에서 미리 함침된 박판(preimpregnated laminates)으로 될 수 있다. 이와 관련하여, DVD 공정은 보수용 패치(12)를 레이업(laying up)하고, 보수용 패치를 진공 배깅(vacuum bagging)하고, 단단한 박스에 배깅된 패치를 위치시키고, 박스를 비우고, (경화 온도 보다 더 낮은) 상승된 온도를 인가하고, 주변 환경으로 환기 튜브(vent tube)를 통해 진공 백으로부터 가스를 방출하도록 패치를 허용하고, 박스에 대해 대기압을 복원하고, 가스가 방출된 재료를 강화하도록 보수용 패치를 압축하는 것을 포함할 수 있다. 보수용 패치의 부분적 경화 동안, 보수용 패치(12)의 다공성이 증가할 수 있다. 보수용 패치(12)의 부분적 경화에 뒤이어, 보수용 패치는 본 발명의 예시적 실시예에 따라 검사될 수 있다. 이와 관련하여, 부분적으로 경화된 보수용 패치(12)는, 이하 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 보수용 패치의 표면에 가깝게 배치된 음향 원활화 재료와 함께 진공 백 내에 보수용 패치를 위치시키는 것에 의해 검사될 수 있다.
도 2를 참조하면, 보수용 패치(12)를 검사하기 위한 어셈블리(20)가 예시적 실시예에 따라 예시된다. 어셈블리(20)는 복합재 재료로 형성된 부분적으로 경화된 보수용 패치(12)를 포함한다. 본 예시적 실시예의 어셈블리(20)는 또한, 이하 설명되는 바와 같이, 초음파 신호가 도입되는 보수용 패치(12)의 표면에 가깝게 음향 원활화 층(22)을 포함한다. 이와 관련하여, 예시적 실시예의 보수용 패치(12)는 이하 설명되는 바와 같이 초음파 신호가 제1 표면을 매개로 도입됨에 따라 대향된 제1 및 제2 표면(12a, 12b)을 포함한다. 이와 같이, 음향 원활화 층(22)은 보수용 패치(12)의 제1 표면(12a)에 가깝게 배치될 수 있고, 예시적 실시예에 있어서는, 전체 제1 표면을 가로질러 연장되도록 보수용 패치(12)의 제1 표면(12a)과 접촉하여 배치될 수 있다.
음향 원활화 층(22)은 보수용 패치(12)로 초음파 신호의 전파를 용이하게 하고 보수용 패치의 표면(12a)으로부터 반사를 감소시키는 재료로 이루어진다. 부가적으로, 음향 원활화 층(22)은, 보수용 패치(12)의 제1 표면(12a)과 직접 접촉하는, 밀접함을 형성하는 재료로 이루어지고, 그에 의해 음향 원활화 층과 보수용 패치 사이에서 단일 경계면(single interface)을 정의한다. 이 단일 경계면은 음향 원활화 층(22)이 보수용 패치(12)의 제1 표면(12a)과, 그리고 만약, 대신, 그들 사이에 존재된 공기의 층과 밀접 접촉에 있지 않았다면 생성되는 부가적 경계면과 대조적이다. 초음파 신호는 여러 음향 임피던스를 갖춘 재료들 사이의 경계면으로부터 반사됨에 따라, 음향 원활화 층(22)과 보수용 패치(12) 사이의 단일 경계면의 정의는 공기의 층이 보수용 패치의 제1 표면(12a)에 인접하는 예에 관하여 보수용 패치로 전송되는 초음파 신호의 백분율을 증가시킨다. 실제로, 보수용 패치(12)의 제1 표면(12a)과 음향 원활화 층(22)의 직접 접촉은 반사되는 초음파 신호의 증가된 백분율을 야기시키는 공기의 층에 의해 생성된 부가적 경계면을 제거한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 어셈블리(20)는 또한 보수용 패치(12)와 음향 원활화 층(22)을 에워싸는 진공 백(vacuum bag; 24)을 포함하고 그에 압력을 인가하도록 구성된다. 진공 백(24)은 다양한 재료로 형성될 수 있지만, 예시적 실시예에서는 나일론(nylon)으로 형성된다.
예시적 실시예의 음향 원활화 층(22)은 공기의 음향 임피던스와 보수용 패치(12)의 음향 임피던스 사이인 음향 임피던스를 갖는다. 예를 통해, 공기는 0.00043 MegaRayleighs (MRayls)의 음향 임피던스를 갖는 한편, 탄소 섬유로 형성된 보수용 패치(12)는 약 6.0 MRayls의 음향 임피던스를 갖는다. 이와 같이, 본 예시적 실시예의 음향 원활화 층(22)은 0.1 MRayls 보다 더 크고 6.0 MRayls 보다 작은 음향 임피던스를 갖는다. 다른 실시예에 있어서, 음향 원활화 층(22)은 공기의 음향 임피던스와 보수용 패치(12) 및 진공 백(24)의 음향 임피던스 중 더 작은 쪽 사이인 음향 임피던스를 갖는다. 탄소 섬유 패치(carbon fiber patch)를 포함하는 상기 예에 있어서, 진공 백은 2.90 MRayls의 음향 임피던스를 갖춘 나일론으로 형성될 수 있다. 따라서, 본 예시적 실시예의 음향 원활화 층(22)은 0.1 MRayls 보다 더 크고 2.9 MRayls 보다 더 작은 음향 임피던스를 갖는다. 따라서, 음향 원활화 층(22)은 적어도 부분적 임피던스 매칭을 제공하기 위해 공기의 임피던스가 보수용 패치 및 진공 백의 각각의 음향 임피던스에 대한 것 보다는 보수용 패치(12) 및 진공 백(24)의 각각의 음향 임피던스에 더 가깝다. 예시적 실시예에 있어서, 음향 원활화 층(22)은 적어도 1.0 MRayls, 특히 적어도 1.43 MRayls, 더욱 더 특히 적어도 2.0 MRayls의 음향 임피던스를 갖는다. 이와 관련하여, 예시적 실시예의 음향 원활화 층(22)의 음향 임피던스는 공기의 음향 임피던스에 대한 것 보다는 진공 백(24)의 음향 임피던스에 더 가깝다.
음향 원활화 층(22)이 다양한 재료로 형성될 수 있음에도 불구하고, 예시적 실시예의 음향 원활화 층은 보수용 패치(12)의 제1 표면(12a)과 밀접함 또는 직접 접촉을 형성하기 위해 고무와 같은 재료(rubber-like material)로 형성되고, 그에 의해 유리하게 공기의 원하지 않았던 층을 제거한다. 예컨대, 음향 원활화 층(22)의 고무와 같은 재료는, 실리콘계 합성 고무, 실리콘 고무, 부틸 고무, 네오프렌, 우레탄 고무 또는 그 조합과 같은, 고무로 형성될 수 있다. 특히, 예시적 실시예의 음향 원활화 층(22)은 BMS(Boeing Material Specification) 1-74 실리콘계 합성 고무(silicon-based synthetic rubber), Sylgard® 170 실리콘 고무, PR-1201-Q 실란트(sealant), Pellethane® 우레탄 고무(urethane rubber) 또는 117.4 PHR(parts per hundred) 고무를 갖는 RTV(room temperature vulcanizing)-60 고무로 형성될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 예시적 실시예의 어셈블리(20)는 또한 진공 백(24) 및 음향 원활화 층(22)을 통해 보수용 패치(12)로 전파하는 초음파 신호를 도입하도록 구성된 초음파 트랜스듀서(ultrasonic transducer; 26)를 포함한다. 보수용 패치(12)의 통과 전송 검사를 채택하는 실시예가 이하 설명되는 바와 같이 고려됨에도 불구하고, 도 2의 어셈블리(20)는 단면 검사(single-sided inspection)를 매개로 보수용 패치(12)를 검사하도록 구성된다. 이와 같이, 초음파 트랜스듀서(26)는 또한 보수용 패치(12)로부터 되돌아오는 에코 신호(echo signals)를 수신하도록 구성된다.
초음파 신호를 위한 전송 식은 초음파 신호가 전파되는 재료의 임피던스를 기초로 한다. Z0 및 Z1가 그 사이에서 경계면을 정의하는 예에 있어서, 경계면을 가로지르는 초음파 신호의 백분율을 정의하는 전송 식은 T=2Z0/(Z1+Z0)로 정의된다. 도 2의 어셈블리(20)와 관련하여, 초음파 신호의 전체 백분율 전송 TTotal은 2개의 경계면, 즉 ZB로 지정된 음향 임피던스를 갖춘 진공 백(24)과 ZF로 지정된 음향 임피던스를 갖춘 음향 원활화 층(22) 사이의 경계면과 ZC로 지정된 음향 임피던스를 갖춘 보수용 패치(12)와 음향 원활화 층(22) 사이의 경계면을 가로지르는 전송의 곱(product)이고, 따라서 전체 백분율 전송 TTotal은 다음과 같이 표현된다:
Figure 112015102926213-pat00001
("Bag"으로 지정된) 진공 백(24)이 2.90 MRayls의 음향 임피던스 ZB를 갖춘 나일론 6-6으로 형성되고, ("Carbon"으로 지정된) 보수용 패치(12)가 약 6 MRayls의 음향 임피던스 ZC를 갖춘 에폭시 매트릭스(epoxy matrix)에 매립된 탄소 섬유로 이루어진 실시예에 있어서, 어셈블리(20)에 영향을 미치는 전체 초음파 신호의 백분율로서 보수용 패치로의 초음파 신호의 백분율 전송 TTotal는 6가지 다른 재료, 즉 Sylgard® 170 실리콘 고무, 부틸 고무, 네오프렌, PR-1201-Q 실란트, Pellethane® 우레탄 고무, 및 117.4 PHR를 갖춘 RTV-60 고무로 형성된 음향 원활화 층(22)을 갖춘 어셈블리에 대해 이하 예시된다.
Figure 112015102926213-pat00002
나타낸 바와 같이, 여러 음향 원활화 층(22)의 음향 임피던스 ZF는 49.9%에서 64.9%로 대응되게 변하는 보수용 패치(12)로의 초음파 신호의 백분율 전송 TTotal에 따라 1.34 MRayls에서 2.83 MRayls로 변한다. 상기 테이블에 의해 제공된 비교의 포인트로서, 소정의 음향 원활화 층 없이, 대신, 진공 백 내에 보수용 패치를 에워싸는 0.00043 MRayls의 음향 임피던스를 갖춘 공기의 개재 층(intervening layer)을 갖는, 에폭시 매트릭스에 매립된 탄소 섬유로 형성된 보수용 패치(12)와 나일론 6-6으로 형성된 진공 백(24)을 포함하는 어셈블리(20)에 대해, 보수용 패치로의 초음파 신호의 백분율 전송 TTotal은 많은 상당히 불일치된 음향 임피던스를 갖춘 재료들 (진공 백/공기 및 공기/보수용 패치) 사이의 다수의 경계면에 기인하여 약 0%이다.
보수용 패치의 검사 동안 보수용 패치(12)로의 초음파 신호의 전송을 더욱 용이하게 하기 위해, 진공 백(24)이 음향 원활화 층(22)과 보수용 패치에 압력을 인가하기 위해 가압될 수 있다. 이와 관련하여, 약 10 내지 11 psi와 같은 압력의 부가는 진공 백(24), 음향 원활화 층(22) 및 보수용 패치(12) 사이에서 직접 접촉의 밀접성(intimacy)을 증가시킨다. 더욱이, 음향 원활화 층(22)은 압축되고, 그에 의해 그 밀도를 증가시키고 대응되게 그 음향 임피던스 ZF를 증가시킨다. 이와 관련하여, 음향 임피던스는 이하 나타내는 바와 같이 밀도(density) 및 속도(velocity)의 함수이다:
Z = ρV
여기서 Z는 제곱미터 곱하기 초 당 킬로그램(kilograms per second times meters squared)에서의 음향 임피던스이고, ρ는 입방 미터 당 킬로그램의 밀도(kilogram per cubic meter)이며, V는 초 당 미터(meters per second)에서 초음파 신호의 속도이다. 접촉의 증가된 밀접성과 음향 원활화 층(22)의 증가된 밀도 양쪽은 검사 동안 보수용 패치(12)로의 초음파 신호의 전송을 더욱 개선한다.
진공 백(24)의 가압(pressurization)에 의해 제공된 음향 원활화 층(22)의 압축(compression)이 음향 원활화 층의 밀도 ZF에 2배인 예에 있어서, 음향 원활화 층의 음향 임피던스는 이하 나타낸 바와 같이 64.2%와 67.3% 사이에 대한 것 같이 대응되게 증가하는 검사 공정 동안 보수용 패치로 전송된 초음파 신호의 백분율 TTOTAL로 이하 나타낸 바와 같이 대응되게 2배이다.
Figure 112015102926213-pat00003
보수용 패치(12)로 전송된 초음파 신호의 백분율을 증가시키는 것에 의해, 보수용 패치로부터 되돌아오는 에코 신호는 더 큰 크기(magnitude)이고 개선된 신호 대 잡음 비와 다공성, 층간박리 및 외부 물체 함유물과 같은 특징의 구별을 허용한다. 특히, 초음파 신호의 백분율을 증가시키는 것은 축소된 패치(12)로부터 이면 에코(back surface echo)의 더 나은 해상도를 허용하고, 이는 다공성, 층간박리 및 외부 물체 함유물의 존재를 추측하는데 이용된다.
상기 주지한 바와 같이, 그리고 도 3에 도시된 바와 같이, 예시적 실시예의 어셈블리(20)는 대안적으로 초음파 신호가 보수용 패치의 제1 표면(12a)을 통해 도입되고 보수용 패치의 제2 표면(12b)을 통해 나오는 신호를 캡쳐하고 분석하는 보수용 패치(12)의 통과 전송 검사를 위해 제공될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 어셈블리(20)는 또한, 초음파 신호가 도입되는 보수용 패치의 제1 표면(12a)과 대향하는, 보수용 패치(12)의 제2 표면(12b)에 가깝게 배치된 제2 음향 원활화 층(28)을 포함한다. 제1 및 제2 음향 원활화 층(22, 28)은 동일한 재료로 이루어질 수 있다. 대안적으로, 제1 및 제2 음향 원활화 층(22, 28)은 다른 재료로 형성될 수 있다. 본 예시적인 실시예에 있어서, 어셈블리(20)는 또한, 초음파 트랜스듀서(26)가 초음파 신호를 도입하는 제1 측과 대향하는, 어셈블리의 제2 측으로부터 보수용 패치(12)를 나오는 초음파 신호를 수신하도록 구성된 초음파 수신기(ultrasonic receiver; 30)를 또한 포함한다. 이와 관련하여, 초음파 트랜스듀서(26)에 의해 보수용 패치(12)의 제1 표면(12a)을 매개로 도입된 초음파 신호는 보수용 패치의 제2 표면으로부터 나옴에 따라 초음파 수신기(30)로 수신된다. 이와 같이, 보수용 패치(12)는, 어셈블리(20)가 랙(rack)에 유지되거나 탱크(tank)에 매몰되는 동안, 통과 전송 검사를 받을 수 있다.
다른 예시적 실시예에 있어서, 그리고 도 4에 나타낸 바와 같이, 어셈블리(20)는 이산 음향 원활화 층(discrete acoustic facilitation layer)을 포함할 필요는 없지만, 대신 진공 백(24)은, 상기한 고무와 같은 재료와 같은, 음향 원활화 재료로 적어도 부분적으로 이루어질 수 있다. 예시적 실시예에 있어서, 보수용 패치(12)가 단면 검사를 받는 예와 같이, 오직 보수용 패치의 제1 표면(12a)에 가까운 진공 백(24)의 부분만이, 나일론과 같은, 다른 재료로 이루어진 진공 백의 나머지와 함께 음향 원활화 재료(32)로 이루어질 필요가 있다. 대안적으로, 보수용 패치(12)가 통과 전송 검사를 받는 도 5에 도시된 예에 있어서, 전체 진공 백(24) 또는 보수용 패치(12)의 제1 및 제2 대향된 표면(12a, 12b)에 가까운 진공 백의 적어도 그러한 부분은 음향 원활화 재료(32, 34)로 이루어질 수 있다. 그러나, 어느 실시예에 있어서는, 밀접 및 직접 접촉이 진공 백(24)과 보수용 패치(12) 사이에서 유리하게 수립된다.
진공 백(24) 자체의 구조에 음향 원활화 재료를 통합하는 것에 의해, 재료 경계면의 수가 감소하고, 그에 의해 반사에 대한 기회를 감소시키고 보수용 패치(12)로의 초음파 신호의 전송을 개선한다. 오직 보수용 패치(12)의 제1 표면(12a)에 가까운 진공 백(24)의 부분만이 1.34 MRayls and 2.83 MRayls 사이의 음향 임피던스를 갖춘 음향 원활화 재료(32)로 형성되고 진공 백의 나머지가 나일론 6-6으로 형성되는 예를 통해, 보수용 패치(12)의 단면 검사가 수행될 수 있다. 이하의 테이블에 나타낸 바와 같이, 에폭시 수지에 매립된 탄소 섬유로 이루어지고, 약 6 MRayls의 음향 임피던스를 갖는 보수용 패치(12)에 대해, 6가지 다른 형태의 음향 원활화 재료를 포함하는 진공 백(24)을 위한 보수용 패치로의 초음파 신호의 백분율 전송 TTOTAL은 음향 원활화 재료가 1.34 MRayls의 음향 임피던스를 갖는 실시예에서 36.5%로부터 음향 원활화 재료가 2.83 MRayls의 음향 임피던스를 갖는 실시예에서 64.1%의 백분율 전송 TTOTAL까지 이르는 백분율 전송 TTOTAL으로 이하 정의된다.
Figure 112015102926213-pat00004
상기한 바와 같이, 진공 백의 일부분이 형성되는 음향 원활화 재료(32)의 밀도가 2배로 되는 정도로 진공 백(24)이 가압되는 예에서, 보수용 패치(12)로 전송된 초음파 신호의 대응하는 백분율 TTOTAL은 이하 도시된 바와 같이 대응되게 증가한다.
Figure 112015102926213-pat00005
주지하는 바와 같이, 117.4 PHR를 갖춘 RTV-60 실란트와 같은, 적어도 몇몇 음향 원활화 재료에 대해, 적어도 진공 백(24)이 음향 원활화 재료(32)의 밀도가 2배로 되는 정도로 가압되는 예에서, 보수용 패치(12)로의 초음파 신호의 백분율 전송 TTOTAL은 100%에 접근한다.
도 6은 부분적으로 경화된 보수용 패치(12)를 검사하는 방법(38)을 예시한다. 방법(38)은 보수용 패치의 제1 표면(12a)에 가깝게 음향 원활화 재료를 갖는 진공 백(24) 내에 보수용 패치(12)를 위치시키는 것(40)을 포함한다. 보수용 패치(12)가 단면 검사를 받는 하나의 예시적 실시예에 있어서, 보수용 패치의 표면과 접촉하는 음향 원활화 층(22)을 위치시키는 것에 의해, 음향 원활화 재료는 초음파 신호가 도입되는 보수용 패치의 제1 표면(12a)에 가깝게 배치될 수 있다. 그 후, 본 예시적 실시예의 보수용 패치(12)는 진공 백(24) 내에 음향 원활화 층(22)과 함께 위치된다. 대안적으로, 보수용 패치(12)가 통과 전송 검사를 받는 다른 실시예에 있어서, 초음파 신호가 도입되는 보수용 패치의 제1 표면(12a)과, 초음파 신호가 도입되는 보수용 패치의 제1 표면과 대향하는, 보수용 패치의 제2 표면(12b) 양쪽에 가깝게 배치될 수 있다. 본 예시적 실시예에 있어서, 음향 원활화 층(22, 28)은 보수용 패치(12)의 각각의 표면(12a, 12b)과 접촉하여 위치될 수 있다. 그 후, 그 대향하는 표면(12a, 12b)에 가깝게 배치된 음향 원활화 층(22, 28)을 갖는 보수용 패치(12)는 진공 백(24) 내에 위치된다. 또 다른 대안으로서, 진공 백(24)은, 완전히 또는 부분적으로, 음향 원활화 재료(32, 34)로 이루어질 수 있고, 그에 따라 음향 원활화 재료는 초음파 신호가 도입되는 보수용 패치(12)의 제1 표면(12a) 또는 초음파 신호가 도입되고 나가는 보수용 패치의 각각의 대향하는 표면(12a, 12b)에 가깝게 배치된다.
본 예시적 실시예의 방법(38)은 초음파 신호가 음향 원활화 재료를 통한 전파 후 보수용 패치(12)로 도입되도록 초음파 신호를 전송한다. 도 6의 블록 42를 참조한다. 예컨대, 초음파 트랜스듀서(26)는 보수용 패치(12)로 도입되는 초음파 신호를 방사할 수 있다. 공기의 음향 임피던스 보다 보수용 패치(12)의 음향 임피던스에 가깝게 더욱 근접하는 음향 임피던스를 갖춘 음향 원활화 재료의 함유의 결과로서 그리고 음향 원활화 재료와 보수용 패치의 제1 표면(12a) 사이에서 밀접되고 직접 접촉을 수립하는 것에 의해, 초음파 신호의 반사가 감소되고 보수용 패치로 전송되는 초음파 신호의 백분율이 증가되고, 그에 의해 보수용 패치의 최종 검사를 개선한다.
그 후, 초음파 신호는 보수용 패치(12)와의 상호작용과 음향 원활화 재료를 통한 전파에 뒤이어 수신된다. 도 6의 블록 44를 참조한다. 하나의 실시예에 있어서, 보수용 패치(12)는, 동일한 초음파 트랜스듀서(25)에 의해 또는 초음파 트랜스듀서의 동일한 어레이에 의해, 초음파 신호의 전송 및 수신이 보수용 패치의 동일한 측으로부터 수행되도록 보수용 패치(12)가 단면 검사를 받는다. 대안적으로, 보수용 패치(12)는, 초음파 신호를 처음으로 방사한 초음파 트랜스듀서와 완전히 다른 초음파 트랜스듀서(30)에 의해, 초음파 신호가 보수용 패치로 도입되는 제1 표면(12a)과 대향하는, 보수용 패치(12)의 제2 표면(12b)으로부터 방사되는 초음파 신호가 수신되도록 통과 전송 검사를 받는다.
수신되는 초음파 신호를 토대로, 보수용 패치와의 상호작용에 뒤이어 초음파 신호를 수신한 초음파 트랜스듀서(30) 및/또는 초음파 트랜스듀서(26)와 통신하는, 계산 장치(computing device), 예컨대 퍼스널 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 네트워크 컴퓨터(networked computer), 서버 등에 의해, 보수용 패치(12)의 무결성이 결정될 수 있다. 도 6의 블록 46을 참조한다. 예시적 실시예에 있어서, 방법(38)은 보수용 패치의 무결성이, 보수용 패치의 다공성이 소정의 기준을 만족하는가의 여부, 층간박리가 소정의 한계를 초과하는가 또는 다수의 외부 물체 함유물이 소정의 값을 초과하는가의 여부와 같은, 소정의 기준을 만족하는가의 여부를 결정하는 것을 또한 포함할 수 있다. 블록 48을 참조한다. 예컨대, 계산 장치는 보수용 패치(12)의 다공성이 소정의 기준 보다 작은가의 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 보수용 패치(12)의 무결정이 소정의 기준을 만족하는 예에서, 보수용 패치는 보수용 패치를 갖는 구조에 적용되어 완전하게 경화될 수 있다. 블록 50을 참조한다. 본 예에서, 보수용 패치(12)는, 에폭시의 개재 층(intervening layer)을 갖는 것과 같은, 구조물에 적용될 수 있고, 이어 보수를 완료하기 위해 더욱 경화된다. 이전과 같이, 보수용 패치(12) 및 최종 결합 라인은, 설치에 앞서서 그들의 부분적 경화에 뒤이어 소정의 기준을 만족하는 오직 그러한 보수용 패치만이 실질적으로 설치되므로 설치된 보수용 패치의 더 큰 백분율이 만족스럽게 찾아져야만 함에도 불구하고, 최종 설치가 만족스러움을 보장하도록 보수용 패치의 설치에 뒤이어 검사될 수 있다. 더욱이, 몇몇 예에 있어서, 최종 검사는 오직 결합 라인과 결합 라인에 대한 보수용 패치(12)의 가깝게 근접한 플라이(plies)에 대해서만 집중할 수 있고, 최종 검사를 위해 이용된 검사 방법을 간단하게 한다.
그러나, 블록 52에 도시된 바와 같이, 보수용 패치(12)의 무결성이 소정의 기준을 만족시킬 수 없는 예에서, 보수용 패치는 구조에 보수용 패치의 설치 없이 폐기되거나 재가공될 수 있다. 이와 같이, 보수용 패치(12)가 소정의 기준을 초과하는 다공성 및/또는 과도한 수의 층간박리 또는 외부 물체 함유물을 갖는 예에서, 보수용 패치의 설치가 중단될 수 있고, 그에 의해 설치의 완료에 뒤이어, 불충분한 무결성을 갖추는 것에 의해, 오직 불만족으로 되도록 결정되는 설치를 회피한다. 따라서, 다른 보수용 패치의 재설치에 의해 뒤따른 구조물의 제거 및 재가공은, 보수용 패치를 설치하기 이전에, 보수용 패치(12)가, 과도한 다공성을 갖는 것에 의한 것과 같은, 불만족으로 되도록 결정되는 예에서 회피될 수 있고, 그에 의해 불만족스러운 보수용 패치를 적용하고 이어 제거하기 위한 원하지 않았던 자원 및 시간의 소비를 회피한다.
더욱이, 본 발명은 이하의 항목에 따른 실시예를 구비하여 구성된다.
항목 1: 보수용 패치를 검사하기 위한 어셈블리로서, 어셈블리가:
복합재 재료로 이루어진 부분적으로 경화된 보수용 패치와;
초음파 신호가 도입되는 보수용 패치의 표면에 가깝게 배치된 음향 원활화 층; 및
보수용 패치 및 음향 원활화 층을 에워싸는 진공 백;을 구비하여 구성되고,
음향 원활화 층은 공기의 음향 임피던스가 보수용 패치 및 진공 백의 각각의 음향 임피던스에 대한 것 보다 보수용 패치 및 진공 백의 각각의 음향 임피던스에 더 가까운 음향 임피던스를 갖는 것을 특징으로 한다.
항목 2: 항목 1에 따른 어셈블리로서, 보수용 패치의 단면 검사를 용이하게 하기 위해 진공 백 및 음향 원활화 층을 통해 보수용 패치로 초음파 신호를 도입하고 보수용 패치로부터 되돌아오는 에코 신호를 수신하도록 구성된 초음파 트랜스듀서를 더 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
항목 3: 항목 2에 따른 어셈블리로서, 진공 백이 보수용 패치의 단면 검사 동안 음향 원활화 층 및 보수용 패치에 압력을 인가하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
항목 4: 항목 1에 따른 어셈블리로서, 초음파 신호가 도입되는 보수용 패치의 표면에 대향하는, 보수용 패치의 제2 표면에 가깝게 배치된 제2 음향 원활화 층을 더 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
항목 5: 항목 4에 따른 어셈블리로서, 초음파 신호를 도입하도록 구성된 초음파 트랜스듀서와;
보수용 패치의 통과 전송 검사를 용이하게 하기 위해 진공 백, 양 음향 원활화 층 및 보수용 패치를 통한 전파에 뒤이어 초음파 신호를 수신하도록 구성된 초음파 수신기;를 더 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
항목 6: 항목 1에 따른 어셈블리로서, 음향 원활화 층이 실리콘계 합성 고무, 실리콘 고무, 부틸 고무, 네오프렌, 우레탄 고무 또는 그 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
항목 7: 보수용 패치를 검사하기 위한 어셈블리로서, 어셈블리가:
복합재 재료로 이루어진 부분적으로 경화된 보수용 패치와;
보수용 패치를 에워싸고 진공 백과 보수용 패치 사이에서 직접적으로 경계면을 정의하기 위해 보수용 패치와 직접 접촉을 만드는 진공 백;을 구비하여 구성되되, 진공 백이 음향 원활화 재료로 이루어지고, 음향 원활화 재료는 공기의 음향 임피던스가 보수용 패치의 음향 임피던스에 대한 것 보다 보수용 패치의 음향 임피던스에 더 가까운 음향 임피던스를 갖는 것을 특징으로 한다.
항목 8: 항목 7에 따른 어셈블리로서, 보수용 패치의 단면 검사를 용이하게 하기 위해 진공 백을 통해 보수용 패치로 초음파 신호를 도입하고 보수용 패치로부터 되돌아오는 에코 신호를 수신하도록 구성된 초음파 트랜스듀서를 더 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
항목 9: 항목 8에 따른 어셈블리로서, 진공 백이 보수용 패치의 단면 검사 동안 보수용 패치에 압력을 인가하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
항목 10: 항목 7에 따른 어셈블리로서, 보수용 패치의 통과 전송 검사를 용이하게 하기 위해 진공 백 및 보수용 패치를 통해 전파되는 초음파 신호를 도입하도록 구성된 초음파 트랜스듀서를 더 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
항목 11: 항목 7에 따른 어셈블리로서, 진공 백이 실리콘계 합성 고무, 실리콘 고무, 부틸 고무, 네오프렌, 우레탄 고무 또는 그 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
항목 12: 부분적으로 경화된 보수용 패치를 검사하는 방법으로서, 음향 원활화 재료와 보수용 패치 사이에서 직접적으로 경계면을 정의하기 위해 음향 원활화 재료가 보수용 패치와 직접 접촉을 이루도록 진공 백 내에 보수용 패치를 위치시키는 단계로서, 음향 원활화 재료가 공기의 음향 임피던스 보다 부분적으로 경화된 보수용 패치의 음향 임피던스에 더 가까운 음향 임피던스를 갖는, 단계와;
초음파 신호가 음향 원활화 재료를 통한 전파 후 보수용 패치로 도입되도록 초음파 신호를 전송하는 단계;
보수용 패치와의 상호작용 및 음향 원활화 재료를 통한 전파에 뒤이어 초음파 신호를 수신화는 단계; 및
수신된 초음파 신호를 토대로 보수용 패치의 무결성을 결정하는 단계;를 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
항목 13: 항목 12에 따른 방법으로서, 초음파 신호가 도입되는 보수용 패치의 표면에 가깝게 음향 원활화 재료로 이루어진 음향 원활화 층을 배치하는 단계를 더 갖추어 이루지고, 진공 백 내에 보수용 패치를 위치시키는 단계가 진공 백 내에 보수용 패치 및 음향 원활화 층을 위치시키는 단계를 더 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
항목 14: 항목 13에 따른 방법으로서, 초음파 신호를 전송 및 수신하는 단계가 보수용 패치의 단일 측으로부터 수행되는 것을 특징으로 한다.
항목 15: 항목 12에 따른 방법으로서, 초음파 신호가 도입되는 보수용 패치의 표면에 가깝게 음향 원활화 재료로 이루어진 음향 원활화 층을 배치하는 단계와;
초음파 신호가 도입되는 보수용 패치의 표면과 대향하는, 보수용 패치의 제2 표면에 가깝게 제2 음향 원활화 층을 배치하는 단계;를 더 갖추어 이루어지고,
진공 백 내에 보수용 패치를 위치시키는 단계는 진공 백 내에 그 대향하는 표면에 가깝게 배치된 음향 원활화 층과 함께 보수용 패치를 위치시키는 단계를 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
항목 16: 항목 15에 따른 방법으로서, 초음파 신호를 수신하는 단계는, 초음파 신호가 보수용 패치로 도입되는 표면과 대향하는, 보수용 패치의 표면으로부터 나오는 초음파 신호를 수신하는 단계를 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
항목 17: 항목 12에 따른 방법으로서, 진공 백이 음향 원활화 재료로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
항목 18: 항목 12에 따른 방법으로서, 음향 원활화 재료는 실리콘계 합성 고무, 실리콘 고무, 부틸 고무, 네오프렌, 우레탄 고무 또는 그 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
항목 19: 항목 12에 따른 방법으로서, 보수용 패치의 무결성이 소정의 기준을 만족시키는가의 여부를 결정하는 단계와;
보수용 패치의 무결성이 소정의 기준을 만족시키는 예에서, 구조물에 보수용 패치를 인가하고 보수용 패치를 더 경화하는 단계; 및
보수용 패치의 무결성이 소정의 기준을 만족시킬 수 없는 예에서, 보수용 패치를 폐기하고 재가공하는 단계;를 더 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
항목 20: 항목 12에 따른 방법으로서, 보수용 패치가 진공 백 내에 위치되기 이전에 축소되고 강화되는 것을 특징으로 한다.
여기서 설명된 본 발명의 많은 변경 및 다른 측면은 이러한 발명이 앞에서의 설명 및 관련 도면에 제공된 교시의 이점을 갖는 것과 관련되는 당업자에게 떠오르게 된다. 따라서, 본 발명은 개시된 특정 측면으로 제한되지는 않고 변경 및 다른 측면이 첨부된 청구항의 범위 내에 포함되도록 고려됨이 이해되도록 된다. 특정 용어가 여기서 채택됨에도 불구하고, 단지 일반적이고 설명적인 의미로 이용되고 제한의 목적을 위한 것은 아니다.

Claims (15)

  1. 보수용 패치를 검사하기 위한 어셈블리(20)로서, 어셈블리가:
    복합재 재료로 이루어진 부분적으로 경화된 보수용 패치(12)와;
    초음파 신호가 도입되는 보수용 패치의 제1 표면(12a)에 가깝게 배치된 음향 원활화 층(22); 및
    보수용 패치 및 음향 원활화 층을 에워싸는 진공 백(24);을 구비하여 구성되고,
    음향 원활화 층은 공기의 음향 임피던스가 보수용 패치 및 진공 백의 각각의 음향 임피던스에 대한 것 보다 보수용 패치 및 진공 백의 각각의 음향 임피던스에 더 가까운 음향 임피던스를 갖는 것을 특징으로 보수용 패치를 검사하기 위한 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    보수용 패치의 단면 검사를 용이하게 하기 위해 진공 백(24) 및 음향 원활화 층(22)를 통해 보수용 패치(12)로 초음파 신호를 도입하고 보수용 패치로부터 되돌아오는 에코 신호를 수신하도록 구성된 초음파 트랜스듀서(26)를 더 구비하여 구성되는 것을 특징으로 보수용 패치를 검사하기 위한 어셈블리.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    진공 백(24)이 보수용 패치의 단면 검사 동안 음향 원활화 층(22) 및 보수용 패치(12)에 압력을 인가하도록 구성되는 것을 특징으로 보수용 패치를 검사하기 위한 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    초음파 신호가 도입되는 보수용 패치의 제1 표면(12a)에 대향하는, 보수용 패치(12)의 제2 표면(12b)에 가깝게 배치된 제2 음향 원활화 층(28)을 더 구비하여 구성되는 것을 특징으로 보수용 패치를 검사하기 위한 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서,
    초음파 신호를 도입하도록 구성된 초음파 트랜스듀서(26)와;
    보수용 패치의 통과 전송 검사를 용이하게 하기 위해 진공 백, 양 음향 원활화 층(22, 28) 및 보수용 패치(12)를 통한 전파에 뒤이어 초음파 신호를 수신하도록 구성된 초음파 수신기;를 더 구비하여 구성되는 것을 특징으로 보수용 패치를 검사하기 위한 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서,
    음향 원활화 층(22)이 실리콘계 합성 고무, 실리콘 고무, 부틸 고무, 네오프렌, 우레탄 고무 또는 그 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 보수용 패치를 검사하기 위한 어셈블리.
  7. 음향 원활화 재료와 보수용 패치 사이에서 직접적으로 경계면을 정의하기 위해 음향 원활화 재료(32)가 보수용 패치와 직접 접촉을 이루도록 진공 백(24) 내에 보수용 패치(12)를 위치시키는 단계로서, 음향 원활화 재료가 공기의 음향 임피던스 보다 부분적으로 경화된 보수용 패치의 음향 임피던스에 더 가까운 음향 임피던스를 갖는, 단계와;
    초음파 신호가 음향 원활화 재료를 통한 전파 후 보수용 패치로 도입되도록 초음파 신호를 전송하는 단계;
    보수용 패치와의 상호작용 및 음향 원활화 재료를 통한 전파에 뒤이어 초음파 신호를 수신화는 단계; 및
    수신된 초음파 신호를 토대로 보수용 패치의 무결성을 결정하는 단계;를 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 부분적으로 경화된 보수용 패치를 검사하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    초음파 신호가 도입되는 보수용 패치(12)의 제1 표면(12a)에 가깝게 음향 원활화 재료로 이루어진 음향 원활화 층(22)을 배치하는 단계를 더 갖추어 이루지고, 진공 백(24) 내에 보수용 패치를 위치시키는 단계가 진공 백 내에 보수용 패치 및 음향 원활화 층을 위치시키는 단계를 더 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 부분적으로 경화된 보수용 패치를 검사하는 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    초음파 신호를 전송 및 수신하는 단계가 보수용 패치(12)의 제1 및 제2 표면(12a, 12b)으로부터 수행되는 것을 특징으로 하는 부분적으로 경화된 보수용 패치를 검사하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    초음파 신호가 도입되는 보수용 패치(12)의 제1 표면(12a)에 가깝게 음향 원활화 재료로 이루어진 음향 원활화 층(22)을 배치하는 단계와;
    초음파 신호가 도입되는 보수용 패치의 표면과 대향하는, 보수용 패치의 제2 표면(12b)에 가깝게 제2 음향 원활화 층(28)을 배치하는 단계;를 더 갖추어 이루어지고,
    진공 백(24) 내에 보수용 패치를 위치시키는 단계는 진공 백 내에 그 대향하는 표면에 가깝게 배치된 음향 원활화 층과 함께 보수용 패치를 위치시키는 단계를 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 부분적으로 경화된 보수용 패치를 검사하는 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    초음파 신호를 수신하는 단계는, 초음파 신호가 보수용 패치로 도입되는 표면(12a)과 대향하는, 보수용 패치(12)의 표면(12b)으로부터 나오는 초음파 신호를 수신하는 단계를 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 부분적으로 경화된 보수용 패치를 검사하는 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    진공 백(24)이 음향 원활화 재료(32)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부분적으로 경화된 보수용 패치를 검사하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    음향 원활화 재료(32)는 실리콘계 합성 고무, 실리콘 고무, 부틸 고무, 네오프렌, 우레탄 고무 또는 그 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부분적으로 경화된 보수용 패치를 검사하는 방법.
  14. 제7항에 있어서,
    보수용 패치(12)의 무결성이 소정의 기준을 만족시키는가의 여부를 결정하는 단계와;
    보수용 패치의 무결성이 소정의 기준을 만족시키는 예에서, 구조물에 보수용 패치를 인가하고 보수용 패치를 더 경화하는 단계; 및
    보수용 패치의 무결성이 소정의 기준을 만족시킬 수 없는 예에서, 보수용 패치를 폐기하고 재가공하는 단계;를 더 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 부분적으로 경화된 보수용 패치를 검사하는 방법.
  15. 제7항에 있어서,
    보수용 패치(12)가 진공 백(24) 내에 위치되기 이전에 축소되고 강화되는 것을 특징으로 하는 부분적으로 경화된 보수용 패치를 검사하는 방법.
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