KR20180076574A - Reinforced lay-up structure and method of carbon epoxy prepreg on joining section between cfrp high torsion propeller filament winding shaft and metallic flange - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 프로펠러 필라멘트 와인딩 샤프트와 금속 플랜지 사이 연결 부위의 직물형 카본/에폭시 프리프레그 보강 적층 구조 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대형 선박용 경량 탄소섬유강화플라스틱(CFRP, Carbon Fiber Reinforced Plastic)의 고 비틀림(Torsion) 프로펠러 필라멘트 와인딩 샤프트와 금속 플랜지 연결 부위에 직물형 카본/에폭시 프리프레그(Carbon/Epoxy Prepreg)를 보강한 적층 구조 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a structure and method for reinforcing a woven carbon / epoxy prepreg at a connection portion between a propeller filament winding shaft and a metal flange, and more particularly to a laminate structure and method of a carbon fiber reinforced plastic (CFRP) A torsion propeller filament winding shaft and a metal flange connecting portion are reinforced with a carbon type carbon / epoxy prepreg.
최근 IMO(국제해사기구)에서는 대형 선박의 고효율, 친환경 설계를 의무적으로 요구하고 있어, 선박 부품들에 탄소섬유강화플라스틱 복합 소재 적용이 많이 이루어지고 있다. Recently, the International Maritime Organization (IMO) has been obliged to design high-efficiency, eco-friendly designs for large ships, and carbon fiber-reinforced plastic composite materials have been applied to ship parts.
종래 대형 선박용 프로펠러 금속 샤프트의 경우 높은 토크에서 일정한 동력전달 성능을 가지지만, 금속 샤프트 축 자체의 높은 하중으로 인해 동력 전달 효율이 떨어지고 고 하중 축을 지탱하기 위한 추가적인 지지 베어링 구조가 요구되었다. 이러한 대형 선박 프로펠러 샤프트의 동력 전달 효율 및 경량화를 위해 후기된 비특허문헌1 및 도 1에 도시된 바와 같이 탄소섬유강화플라스틱 복합 소재 필라멘트 와인딩 공법을 이용한 프로펠러 샤프트가 제작되어 사용되고 있다.Conventional large ship propeller metal shafts have a constant power transmission performance at high torque, but the power transmission efficiency is lowered due to the high load of the metal shaft shaft itself, and an additional support bearing structure is required to support the high load shaft. In order to improve the power transmission efficiency and weight of the large-sized propeller shaft, a propeller shaft using a carbon fiber-reinforced plastic composite filament winding method as shown in Non-Patent Document 1 and FIG. 1 is manufactured and used.
그런데, 대형 선박 엔진의 동력 출력 부분과의 연결을 위해서는 금속 플랜지와 프로펠러 샤프트간 연결이 되어야 하는데, 탄소섬유강화플라스틱 복합소재 필라멘트 와인딩 공법 특성상 일 방향 카본 필라멘트 와인딩 적층 부위에 조립핀용 홀이 가공될 경우, 홀 가공 부위에서 비틀림 강도에 의해서 섬유 손상에 의한 노치(Notch) 파손이 일어나게 된다. 상기 섬유 손상에 의한 노치 파손이 발생하면, 높은 토크 조건에서 금속 플랜지와 탄소섬유강화플라스틱 접착면에서 접착 부위 파손에 의한 슬립 현상 발생으로 엔진과 외부 프로펠러 간에 동력이 전달되지 않는 문제점이 발생하였다.However, in order to connect with a power output portion of a large-sized marine engine, a connection between a metal flange and a propeller shaft must be made. In the case of a carbon fiber reinforced plastic composite filament winding method, , Notch breakage due to fiber damage occurs due to the torsional strength at the hole machining area. When the notch breakage due to the fiber damage occurs, a slip phenomenon occurs due to breakage of the bonding portion at the interface between the metal flange and the carbon fiber reinforced plastic under a high torque condition, so that power is not transmitted between the engine and the external propeller.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기의 문제점을 해결하여, 프로펠러 필라멘트 와인딩 샤프트와 금속 동력 전달 플랜지 부위의 조립핀용 홀 가공시 비틀림 강도에 의해서 섬유 손상에 의한 노치 파손 발생의 우려가 없는 프로펠러 필라멘트 와인딩 샤프트와 금속 플랜지 사이 연결 부위의 직물형 카본/에폭시 프리프레그 보강 적층 구조 및 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above problems and to provide a propeller filament winding shaft and a metal power transmission flange which are free from the risk of occurrence of notch breakage due to fiber damage, To provide a fabric carbon / epoxy prepreg reinforced laminate structure and method at the connection between the shaft and the metal flange.
상기의 과제 해결을 위한 본 발명에 따른 프로펠러 필라멘트 와인딩 샤프트와 금속 플랜지 사이 연결 부위의 직물형 카본/에폭시 프리프레그 보강 적층 구조는 프로펠러 필라멘트 와인딩 샤프트와 금속 플랜지 사이 연결 부위에 카본/에폭시 필라멘트가 제1와인딩되어 있으며, 그 위에 직물형 카본/에폭시 프리프레그가 1차 보강 적층되어 있으며, 그 위에 다시 카본/에폭시 필라멘트가 제2 와인딩되어 있으며, 그 위에 다시 직물형 카본/에폭시 프리프레그가 2차 보강 적층되어 있으며, 그 위에 마지막으로 카본/에폭시 필라멘트가 제3 와인딩되어 표면 적층을 이루고 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a reinforced laminate structure for a carbon fiber / metal epoxy prepreg in a connection region between a propeller filament winding shaft and a metal flange, wherein carbon / epoxy filaments are provided at a connection portion between the propeller filament winding shaft and the metal flange, A carbon / epoxy prepreg is firstly laminated thereon, a carbon / epoxy filament is further wound thereon, and a fabric type carbon / epoxy prepreg is wound thereon, On which a carbon / epoxy filament is finally wound thirdly to form a surface laminate.
상기의 과제 해결을 위한 본 발명에 따른 프로펠러 필라멘트 와인딩 샤프트와 금속 플랜지 사이 연결 부위의 직물형 카본/에폭시 프리프레그 보강 적층 방법은 프로펠러 필라멘트 와인딩 샤프트와 금속 플랜지 사이 연결 부위에 카본/에폭시 필라멘트 제1 와인딩 작업을 하는 단계(S1), 상기 제1 와인딩 작업이 완료된 카본/에폭시 필라멘트의 상부에 직물형 카본/에폭시 프리프레그를 롤링(Rolling) 압축 공법으로 1차 보강 적층을 수행하는 단계(S2), 상기 1차 보강 적층된 직물형 카본/에폭시 프리프레그 상부에 카본/에폭시 필라멘트 제2 와인딩 작업을 하는 단계(S3), 상기 제2 와인딩 작업이 완료된 카본/에폭시 필라멘트의 상부에 직물형 카본/에폭시 프리프레그를 롤링(Rolling) 압축 공법으로 2차 보강 적층을 수행하는 단계(S4), 그리고, 상기 2차 보강 적층된 직물형 카본/에폭시 프리프레그 상부에 카본/에폭시 필라멘트 제3 와인딩 작업을 통해 표면 적층을 완성하는 단계(S5)를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of reinforcing a fabric-type carbon / epoxy prepreg at a connection portion between a propeller filament winding shaft and a metal flange, comprising the steps of: winding a carbon / epoxy filament first winding at a connection portion between a propeller filament winding shaft and a metal flange (S2) of performing first reinforcing lamination by rolling a fabric carbon / epoxy prepreg on a carbon / epoxy filament completed with the first winding operation, Epoxy filament second winding operation on the first reinforced laminated fabric carbon / epoxy prepreg (S3); a step (S3) of winding a carbon / epoxy prepreg on the carbon / epoxy prepreg (S4) of performing a secondary reinforcing lamination by a rolling compaction method, and the second reinforcing laminated layer (S5) of completing the surface lamination through a carbon / epoxy filament third winding operation on the fabric type carbon / epoxy prepreg.
상기 카본/에폭시 필라멘트 와인딩 작업 S1, S3 및 S5 단계는 각각 프로펠러 샤프트 제조를 위해, 이형 처리된 필라멘트 와인딩 맨드릴에 카본/에폭시 필라멘트 와인딩을 헬리컬 30 내지 60도 각도로 와인딩을 실시하며, 상기 직물형 카본/에폭시 프리프레그는 수지 함유율 32 내지 42 중량비%로 함침이 되어 있으며, 0도 및 90도 방향 인장강도가 최소 500 MPa 인 것이 바람직하다.The carbon / epoxy filament winding operation S1, S3, and S5 may be performed by winding a carbon / epoxy filament winding at a helical angle of 30 to 60 degrees on a filament winding mandrel that has been subjected to a release process for manufacturing a propeller shaft, / Epoxy prepreg is impregnated with a resin content of 32 to 42% by weight, preferably a tensile strength of at least 500 MPa in the 0 degree and 90 degree directions.
이상과 같이 본 발명에 따른 프로펠러 필라멘트 와인딩 샤프트와 금속 플랜지 사이 연결 부위의 직물형 카본/에폭시 프리프레그 보강 적층 구조 및 그 제조 방법에 의하면, 금속 플랜지 연결부에 직물형 카본/에폭시 프레그 보강 적층 구조를 통해 높은 토크(Torque) 하중 적용 시 조립핀용 홀 가공시 비틀림 강도에 의해서 섬유 손상에 의한 노치 파손 및 필라멘트 와인딩 샤프트 부위의 베어링 전단 파손을 방지하고, 엔진과 외부 프로펠러 간에 동력을 안정적으로 전달할 수 있는 유리한 효과가 있다.As described above, according to the reinforced laminated structure of the fabric type carbon / epoxy prepreg at the connection portion between the propeller filament winding shaft and the metal flange according to the present invention and the method of manufacturing the same, the laminated structure of the fabric type carbon / epoxy prepreg It is advantageous to prevent notch breakage due to fiber damage and breakage of bearing shear at the filament winding shaft region due to torsional strength when machining hole for assembly pin when applying high torque (Torque) load, and to transfer power between engine and outer propeller stably It is effective.
도 1은 금속 플랜지 부분에 와인딩 적층 보강을 하고, 홀 가공 부분을 금속 플랜지와 연결하는 방식에 의한 종래 필라멘트 와인딩 샤프트와 금속 플랜지 사이 연결 부위의 조립 단면도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 프로펠러 필라멘트 와인딩 샤프트와 금속 플랜지 사이 연결 부위의 직물형 카본/에폭시 프리프레그 보강 적층 구조를 나타내는 조립 단면도이다.1 is an assembled cross-sectional view of a connection portion between a conventional filament winding shaft and a metal flange by a method of winding laminated reinforcement on a metal flange portion and connecting a hole machining portion to a metal flange,
FIG. 2 is an assembled cross-sectional view illustrating a fabric carbon / epoxy prepreg laminated structure at a connection portion between a propeller filament winding shaft and a metal flange according to an embodiment of the present invention.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various other forms, and it should be understood that the present embodiment is intended to be illustrative only and is not intended to be exhaustive or to limit the invention to the precise form disclosed, To fully disclose the scope of the invention to a person skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.
본 명세서에서 기술하는 실시예는 도 2에 도시된 본 발명의 이상적인 조립단면도를 참고하여 설명할 것이다. Embodiments described herein will be described with reference to an ideal assembled cross-sectional view of the present invention shown in FIG.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 프로펠러 필라멘트 와인딩 샤프트와 금속 플랜지 사이 연결 부위의 직물형 카본/에폭시 프리프레그 보강 적층 구조를 나타내는 조립 단면도이다.FIG. 2 is an assembled cross-sectional view illustrating a fabric carbon / epoxy prepreg laminated structure at a connection portion between a propeller filament winding shaft and a metal flange according to an embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 실시예에 따른 프로펠러 필라멘트 와인딩 샤프트와 금속 플랜지 사이 연결 부위의 직물형 카본/에폭시 프리프레그 보강 적층 구조에 대해 먼저 상세히 설명한 후 그 적층 방법을 상세히 설명한다. Hereinafter, the reinforcing laminated structure of the fabric type carbon / epoxy prepreg at the connection portion between the propeller filament winding shaft and the metal flange according to the embodiment of the present invention will be described in detail.
먼저 이 발명의 속하는 기술 용어 및 특성을 설명하면 아래와 같다.First, the technical terms and characteristics of the present invention will be described as follows.
1. 필라멘트 와인딩 (Filament winding) 공법1. Filament winding method
필라멘트 와인딩 공법은 섬유강화플라스틱 제품 중 축 중심의 원통 형상 제품을 제작하는 공법 중의 하나로서, 섬유에 수지를 함침시켜 지속적으로 와인딩을 하여 제품 형상을 제작하는 방식이다.The filament winding method is one of the methods for manufacturing a cylindrical-shaped product of a fiber-reinforced plastic product, in which a resin is impregnated into a fiber to continuously form a product shape.
2. 카본/에폭시 프리프레그(Carbon/Epoxy Prepreg)2. Carbon / Epoxy Prepreg
직물형 카본 섬유에 에폭시 수지를 일정한 수지함유량 32 내지 42 중량%로 함침시켜, 반경화 상태의 시트(sheet) 형태로 제작된 소재를 말한다. Refers to a material produced by impregnating a woven carbon fiber with an epoxy resin in a resin content of 32 to 42 wt% in a semi-hardened sheet form.
3. 에폭시(Epoxy) 수지3. Epoxy resin
섬유강화플라스틱 제품 제작에서 가장 접착력과 범용성을 가지는 수지 플라스틱 계열로서, 뛰어난 내식성 및 강도를 가지고 있어 섬유강화플라스틱 제작에 많이 적용되는 수지이다.
It is a plastic resin series which has the most adhesive force and versatility in the production of fiber reinforced plastic products. It has excellent corrosion resistance and strength and is widely applied to the production of fiber reinforced plastic.
본 발명의 한 실시예에 따른 프로펠러 필라멘트 와인딩 샤프트와 금속 플랜지 사이 연결 부위의 직물형 카본/에폭시 프리프레그 보강 적층 구조는 도 2에 도시된 바와 같이 프로펠러 필라멘트 와인딩 샤프트와 금속 플랜지 사이 연결 부위에 카본/에폭시 필라멘트가 제1와인딩(S1)되어 있으며, 그 위에 직물형 카본/에폭시 프리프레그가 1차 보강 적층(S2)되어 있으며, 그 위에 다시 카본/에폭시 필라멘트가 제2 와인딩(S3)되어 있으며, 그 위에 다시 직물형 카본/에폭시 프리프레그가 2차 보강 적층(S4)되어 있으며, 그 위에 마지막으로 카본/에폭시 필라멘트가 제3 와인딩(S5)되어 표면 적층을 이루고 있다. 2, the carbon fiber reinforced laminated structure of the carbon fiber reinforced composite structure of the present invention comprises a carbon / epoxy prepreg reinforced laminated structure having a connection portion between a propeller filament winding shaft and a metal flange, The epoxy filament is first wound S1, the fabric type carbon / epoxy prepreg is laminated on the first reinforcing layer S2, the carbon / epoxy filament is again wound on the second winding S3, (S4), and the carbon / epoxy filament is finally wound on the third winding (S5) to form a surface laminate.
이하에서는 본 발명에 따른 프로펠러 필라멘트 와인딩 샤프트와 금속 플랜지 사이 연결 부위의 직물형 카본/에폭시 프리프레그 보강 적층 방법을 중심으로 다시 한번 설명한다.Hereinafter, description will be made again on the reinforcing lamination method of the fabric type carbon / epoxy prepreg at the connection portion between the propeller filament winding shaft and the metal flange according to the present invention.
먼저 S1의 카본/에폭시 필라멘트 와인딩 작업 후, S2의 직물형 카본/에폭시프리프레그를 롤링(Rolling) 압축 공법으로 보강 적층을 수행한다. 이 때 모서리 각도는 5 내지 15°이 되도록 적층 마무리 한다.First, after the carbon / epoxy filament winding work of S1, the reinforced lamination of the fabric type carbon / epoxy prepreg of S2 is carried out by the rolling compression method. At this time, the corner angle is 5 to 15 degrees.
그런 다음, 다시 S3의 카본/에폭시 필라멘트 와인딩 작업 후, S4의 직물형 카본/에폭시 프리프레그를 다시 롤링(Rolling) 압축 공법으로 보강 적층을 수행하며, 이 때는 모서리 각도는 5 내지 15° 이 되도록 적층 마무리 한다.Subsequently, after the carbon / epoxy filament winding operation of S3 is again performed, the fabric type carbon / epoxy prepreg of S4 is reinforced again by the rolling compression method. At this time, the angle of the corner is 5 to 15 degrees. I will finish.
그런 다음, S5의 다시 카본/에폭시 필라멘트 와인딩 작업으로 표면 적층을 마무리하면 본 발명의 한 실시예에 따른 프로펠러 필라멘트 와인딩 샤프트와 금속 플랜지 사이 연결 부위의 직물형 카본/에폭시 프리프레그 보강 적층 구조가 완성되게 된다.Then, when the surface lamination is completed by the carbon / epoxy filament winding operation of S5, the fabric carbon / epoxy prepreg laminated structure at the connection portion between the propeller filament winding shaft and the metal flange according to the embodiment of the present invention is completed do.
여기서, 상기 카본/에폭시 필라멘트 와인딩 작업 S1, S3 및 S5는 단계는 프로펠러 샤프트 제조를 위해, 이형 처리된 필라멘트 와인딩 맨드릴에 카본/에폭시 필라멘트 와인딩을 헬리컬 30 내지 60도 각도로 와인딩을 실시한다. 그 이유로 헬리컬 각도가 30도 미만의 경우 맨드릴에서 소재 미끌림 현상이 발생하여 소재 간에 벌어짐 현상이 발할 수 있으며, 반대로 헬리컬 각도가 60도 초과에서는 고강도 토그 발생시 구조 설계 강도가 약해질 수 있기 때문이다.Here, the carbon / epoxy filament winding operations S 1,
이 때 수지 함유량은 32 내지 42 중량비%를 적용하는데, 32 중량비% 미만에서는 와인딩 소재 간에 접착력이 떨어져 구조 강도가 약해지고, 42 중량비% 초과에서는 수지함유량이 초과해서 섬유의 강도비중이 낮아져서 구조강도가 떨어지는 현상이 발생할 수 있기 때문이다.At this time, the resin content is from 32 to 42% by weight. When the content is less than 32% by weight, the adhesion strength between the winding materials is weakened and the structural strength is weakened. When the content exceeds 42% by weight, the resin content is exceeded, This is because the phenomenon may occur.
한편, 직물형 카본/에폭시 프리프레그 롤링 압축 S2 및 S4 단계는 각 선행 카본/에폭시 필라멘트 와인딩 작업 후 플랜지가 조립되는 부위에 직물형 카본/에폭시 프리프레그를 롤링 압축하는 것으로써, 직물형 카본/에폭시 프리프레그는 수지 함유율 32 내지 42 중량비%로 함침이 되어 있는 프리프레그이며, 0도 및 90도 방향 인장강도가 최소 500 MPa 이상의 강도조건을 만족해야 한다.On the other hand, the woven carbon / epoxy prepreg rolling compaction steps S2 and S4 are performed by rolling the woven carbon / epoxy prepreg at the position where the flange is assembled after each preceding carbon / epoxy filament winding operation, The prepreg is a prepreg impregnated with a resin content of 32 to 42% by weight and has a tensile strength in the 0 degree and 90 degree directions at least 500 MPa.
카본/에폭시 프리프레그 수지 함유율이 32 중량비% 미만에서는 직물형 섬유 소재 간에 접착력이 떨어져 구조강 도가 약해지고, 42 중량비% 초과에서는 수지함유량이 초과해서 섬유의 강도 비중이 낮아져서 구조 강도가 떨어지는 현상이 발생할 수 있다.When the content of the carbon / epoxy prepreg resin is less than 32 weight%, the adhesive force between the fabric type fiber materials becomes weak and the structural strength becomes weak. When the content exceeds 42 weight%, the resin content is excessively high, have.
카본/에폭시 프리프레그가 0도 및 90도 방향 인장강도가 최소 500 MPa 이상의 강도를 유지하여야 하는 이유는 프로펠러 샤프트 Torque 발생시에 플랜지 홀 부위에서의 찢어짐 현상이 발생하지 않고, 구조적인 안전율 2 내지 3배수를 가질 수 있기 때문이다.The reason why the tensile strength of the carbon / epoxy prepreg in the direction of 0 ° and 90 ° should maintain a strength of at least 500 MPa is that the tearing phenomenon does not occur at the flange hole area when the propeller shaft torque occurs and the structural safety factor is 2 to 3 times . ≪ / RTI >
카본/에폭시 프리프레그 롤링 작업시, 프리프레그 윙클(Wrinkle) 방지를 위해서 소재를 당기는 하중은 2 내지 5 kg/m2 을 준수하는 것이 바람직한데 그 이유는 하중이 2 kg/m2 미만인 경우는, 롤링 작업시 소재에 과도한 윙클 발생으로 표면 조도가 균일하지 않고, 부분적인 수지 몰림 현상으로 구조 강도 편차가 발생할 수 있기 때문이며, 반대로 하중이 5 kg/m2 이상의 경우는, 소재를 당기는 방향으로만 길이 방향으로 팽창하고 반대 방향은 수축으로 인해서, 제품 적층 두께가 불균일하게 나타나서 구조강도 편차가 발생할 수 있기 때문이다.In the carbon / epoxy prepreg rolling operation, it is preferable that the load for pulling the material in order to prevent the prepreg wrinkle is 2 to 5 kg / m 2 when the load is less than 2 kg / m 2 , This is because the surface roughness may not be uniform due to the occurrence of excessive wrinkles in the material during the rolling operation, and the structural strength may be uneven due to partial resin melt. In contrast, when the load is 5 kg / m 2 or more, And the contrary direction is shrinkage, the product lamination thickness becomes uneven and the structural strength variation may occur.
한펴, 롤링 작업시 프레그 소재를 롤러가 밀착시키는 하중은 5 내지 10 kg/cm2을 유지하는 것이 바람직한데, 그 이유는 롤러가 밀착시키는 하중이 5 kg/cm2 미만의 경우, 소재간의 밀착성이 떨어져서 소재 층간에서 벌어지는 현상이 발할 수 있으며, 반대로 하중이 10 kg/cm2 초과의 경우는 프리프레그가 과도하게 밀려나가는 현상으로 수지 함유율이 떨어지는 현상이 발생하고, 과도한 하중으로 인한 내부 잔류응력으로 제품 변형이 발생할 수 있기 때문이다.It is preferable to maintain the load of 5 to 10 kg / cm 2 in which the roller closely adheres the prepreg material during the rolling operation because when the load to which the rollers adhere is less than 5 kg / cm 2 , In contrast, when the load is more than 10 kg / cm 2 , the prepreg is excessively pushed out, resulting in a decrease in the resin content. As a result, the internal residual stress due to the excessive load Product deformation may occur.
이상과 같이 본 발명에 따른 프로펠러 필라멘트 와인딩 샤프트와 금속 플랜지 사이 연결 부위의 직물형 카본/에폭시 프리프레그 보강 적층 구조 및 그 제조 방법에 의하면, 카본/에폭시 필라멘트 와인당 작업과 직물형 카본/에폭시 프리프레그 롤링 압축 반복 작업을 통한 금속 플랜지 연결부에 직물형 카본/에폭시 프레그 보강 적층 구조를 통해 높은 토크(Torque) 하중 적용 시 조립핀용 홀 가공 시 비틀림 강도에 의해서 섬유 손상에 의한 노치 파손 및 필라멘트 와인딩 샤프트 부위의 베어링 전단 파손을 방지하고, 엔진과 외부 프로펠러 간에 동력을 안정적으로 전달할 수 있는 유리한 효과가 있다.As described above, according to the reinforcing laminated structure of the fabric type carbon / epoxy prepreg at the connection portion between the propeller filament winding shaft and the metal flange according to the present invention and the manufacturing method thereof, the carbon / epoxy filament wine per operation and the woven carbon / epoxy prepreg Rolling Compression Reinforcing fabric-like carbon / epoxy prefabricated joints at metal flange joints High-torque loading through laminate structure Notch breakage due to fiber damage due to torsional strength during assembly pin hole and filament winding shaft area The present invention has an advantageous effect that the power can be stably transmitted between the engine and the external propeller.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태의 공정 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, And falls within the scope of the invention.
Claims (3)
프로펠러 필라멘트 와인딩 샤프트와 금속 플랜지 사이 연결 부위의 직물형 카본/에폭시 프리프레그 보강 적층 구조.The carbon / epoxy filament is first wound on the connecting portion between the propeller filament winding shaft and the metal flange, the fabric carbon / epoxy prepreg is firstly laminated thereon, and the carbon / epoxy filament is wound on the second winding And a second carbon / epoxy prepreg is laminated on the second carbon / epoxy prepreg, and finally a carbon / epoxy filament is wound on the third carbon / epoxy prepreg,
Fabric type carbon / epoxy prepreg reinforced laminated structure at the connection between propeller filament winding shaft and metal flange.
상기 제1 와인딩 작업이 완료된 카본/에폭시 필라멘트의 상부에 직물형 카본/에폭시 프리프레그를 롤링(Rolling) 압축 공법으로 1차 보강 적층을 수행하는 단계(S2),
상기 1차 보강 적층된 직물형 카본/에폭시 프리프레그 상부에 카본/에폭시 필라멘트 제2 와인딩 작업을 하는 단계(S3),
상기 제2 와인딩 작업이 완료된 카본/에폭시 필라멘트의 상부에 직물형 카본/에폭시 프리프레그를 롤링(Rolling) 압축 공법으로 2차 보강 적층을 수행하는 단계(S4), 그리고,
상기 2차 보강 적층된 직물형 카본/에폭시 프리프레그 상부에 카본/에폭시 필라멘트 제3 와인딩 작업을 통해 표면 적층을 완성하는 단계(S5)
를 포함하는
프로펠러 필라멘트 와인딩 샤프트와 금속 플랜지 사이 연결 부위의 직물형 카본/에폭시 프리프레그 보강 적층 방법.(S1) winding a carbon / epoxy filament first at a connecting portion between a propeller filament winding shaft and a metal flange,
(S2) of performing first reinforcing lamination by roll-pressing a woven carbon / epoxy prepreg on the carbon / epoxy filament on which the first winding operation is completed,
(S3) a second carbon / epoxy filament winding process on the first reinforced laminated fabric carbon / epoxy prepreg,
(S4) performing a secondary reinforcement lamination by rolling a fabric carbon / epoxy prepreg on the carbon / epoxy filament completed with the second winding operation,
(S5) of completing the surface lamination through a third carbon / epoxy filament winding process on the second reinforced laminated woven carbon / epoxy prepreg,
Containing
Fabric type carbon / epoxy prepreg reinforced lamination method at the connection between the propeller filament winding shaft and the metal flange.
각각 프로펠러 샤프트 제조를 위해, 이형 처리된 필라멘트 와인딩 맨드릴에 카본/에폭시 필라멘트 와인딩을 헬리컬 30 내지 60도 각도로 와인딩을 실시하며,
상기 직물형 카본/에폭시 프리프레그는 수지 함유율 32 내지 42 중량비%로 함침이 되어 있으며, 0도 및 90도 방향 인장강도가 최소 500 MPa 인
프로펠러 필라멘트 와인딩 샤프트와 금속 플랜지 사이 연결 부위의 직물형 카본/에폭시 프리프레그 보강 적층 방법.The carbon / epoxy filament winding operations S1, S3, and S5
For the production of propeller shafts, the carbon / epoxy filament windings are wound on the filament winding mandrels which have been subjected to the release treatment at a helical angle of 30 to 60 degrees,
The fabric type carbon / epoxy prepreg is impregnated with a resin content of 32 to 42 wt.% And has a tensile strength of at least 500 MPa in the 0 degree and 90 degree directions
Fabric type carbon / epoxy prepreg reinforced lamination method at the connection between the propeller filament winding shaft and the metal flange.
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