NL1019574C2 - Metaalvezellaminaatsamenstel ingericht voor het weerstaan van een het samenstel vervormende locale impact. - Google Patents

Description

Metaalvezellaminaatsamenstel ingericht voor het weerstaan van een het samenstel vervormende locale impact

De uitvinding heeft betrekking op een metaalvezellaminaatsamenstel ingericht voor het 5 weerstaan van een het samenstel vervormende locale impact.

Dunne plaatmaterialen bezitten ten opzichte van dikke plaatmateriaal doorgaans gunstige mechanische eigenschappen ten aanzien van het weerstaan van een locale belasting (impact). Per gewichtseenheid is voor dunne plaatmaterialen een relatief hoge 10 impact nodig om te resulteren in een doorboring van het dunne plaatmateriaal. Een relatief lage buigstijfheid van het dunne plaatmateriaal heeft tijdens een impact tot gevolg dat niet slechts de onmiddellijke omgeving van een ontstane perforatie de opgelegde impactenergie zal opvangen, maar dat een deel van de impactenergie tevens zal wegvloeien naar verder van de perforatie afgelegen delen van het dunne 15 plaatmateriaal. De opgelegde impactenergie zal derhalve doorgaans op gespreide wijze door het dunne plaatmateriaal worden geabsorbeerd, waarin aldus een relatief groot deel van het dunne plaatmateriaal actief is in het absorberen van de impactenergie.

Een bekend materiaal dat geschikt is voor het weerstaan van enige impact is het metaal aluminium. Aluminium heeft een relatief laag soortelijk gewicht en is relatief goedkoop, 20 waardoor dit metaal doorgaans veelal wordt toegepast in voertuigen, zoals vliegtuigen, treinen, auto’s, et cetera. Wanneer een aluminium plaatmateriaal op een contactlocatie voldoende belast wordt, dan zal dit materiaal de impactenergie absorberen door plastische vervorming van het metaal. Wanneer ter plaatse van de contactlocatie de vloeigrens van het aluminium plaatmateriaal wordt overschreden, kan het plaatmateriaal 25 op deze locatie nog aanzienlijk meer energie absorberen vanwege het “aflopen van het plastisch gedeelte van de trekkromme” tot lokale breuk van het plaatmateriaal optreedt. Echter, naast voordelen heeft aluminium ook nadelen. Eén van de nadelen van aluminium is dat bij het overschrijden van de vloeigrens deformaties ter plaatse van de contactlocatie snel toenemen terwijl verder van de contactlocatie gelegen delen van het 30 (nog elastische) plaatmateriaal nauwelijks nog hoger worden belast, waardoor het gespreide karakter van de energieabsorptie geen gelding meer heeft. Een ander 1 0 1 2 materiaal dat evenals aluminium een relatief laag soortelijk gewicht heeft en wordt toegepast in vervoermiddelen zijn metaalvezellaminaten. Metaalvezellaminaat heeft als voordeel ten opzichte van aluminium platen dat metaalvezellaminaat na overschrijding van de vloeigrens doorgaans permanent een aanzienlijk stijfheid behouden, waardoor 5 een relatief groot - gespreid - deel van de metaalvezellaminaat de opgelegde impactenergie zal dragen hetgeen de weestand tegen impact ten goede komt. Een nadeel van metaalvezellaminaat (evenals uit andersoortige materialen vervaardigde platen) is dat het gespreide karakter van de wegvloeiing van de opgelegde impactenergie afneemt bij een toename van de dikte van de metaalvezellaminaat. Het bij relatief dunne 10 metaalvezellaminaten aanwezige voordeel van gespreide wegvloeiing van energie en inwendige spanning zal bij relatief dikke metaalvezellaminaten hoofdzakelijk verdwijnen en worden beperkt tot de locale contactlocatie van de opgelegde impactenergie op de metaalvezellaminaat.

15 De onderhavige uitvinding heeft tot doel het, onder handhaving van de voordelen volgens de stand van techniek, verschaffen van een metaalvezellaminaatsamenstel, waarmee ook bij relatief dik materiaal een opgelegde impactenergie op gespreide wijze wordt opgevangen.

20 De uitvinding verschaft daartoe een inrichting van het in aanhef genoemde type, met het kenmerk, dat het samenstel is opgebouwd uit meerdere nabij elkaar gelegen metaalvezellaminaten, zodanig dat het samenstel is ingericht dat bij deformatie van een eerste metaalvezellaminaat door de impact ten minste een deel van het eerste metaalvezellaminaat verschuift ten opzichte van ten minste één nabij het eerste 25 metaalvezellaminaat gepositioneerde tweede metaalvezellaminaat. Daar de buigspanningen in de separate metaalvezellaminaten relatief laag zijn bij een eveneens relatief lage buigstij fheid zal bij een hoge impact doorgaans een gespreide wegvloeiing van opgelegde impactenergie optreden waarbij tevens energieoverdracht kan plaatsvinden tussen nabij elkaar gelegen metaalvezellaminaten. Daarnaast bezitten de 30 metaalvezellaminaten afzonderlijk een relatief hoge stijfheid bij overschrijding van de vloeigrens. Derhalve zal doorgaans de energieabsorptie door de metaalvezellaminaten 3 geoptimaliseerd kunnen worden door een gespreid uitstrekkend (energie)absorptieveld, waardoor bezwijking van het metaalvezellaminaatsamenstel kan worden voorkomen, of althans kan worden tegengegaan. Volledigheidshalve zij opgemerkt dat verschuiven tevens kan worden beschouwd als afschuiven, id est een onderlinge verplaatsing van 5 elementen in twee separate lichamen (laminaatlagen) onder invloed van drukkrachten.

In een voorkeursuitvoering zijn de metaalvezellaminaten in hoofdzaak niet onderling met elkaar zijn verbonden. Aldus zal, indien overeenkomstig de uitvinding de onderlinge afstand tussen twee platen voldoende klein is, een nagenoeg onbelemmerde 10 verschuiving tussen twee of meer metaalvezellaminaten kunnen plaatsvinden.Bij voorkeur grijpen de metaalvezellaminaten ten minste hoofdzakelijk op elkaar aan. Het metaalvezellaminaatsamenstel kan bijvoorbeeld worden ingeklemd in een draagconstructie teneinde de onderlinge oriëntatie van de platen in hoofdzaak gelijk te houden. Bij voorkeur zijn de metaalvezellaminaten voorzien van (S-)glasvezels waarbij 15 het aldus ontstane metaalglasvezellaminaat in de commerciële markt ook wel aangeduid als ‘Glare’. Glare is doorgaans feitelijk ten minste opgebouwd ten minste twee metaallagen, in het bijzonder aluminiumplaten, waartussen een vezelversterkte kunststoflaag gelamineerd is aangebracht, welke kunststoflaag is voorzien van met hars geïmpregneerde (S-)glasvezels. Het hars wordt tevens toegepast om een solide hechting 20 tussen de metaallaag en de kunststoflaag te verwezenlijken. Een voordeel van Glare is dat Glare een relatief hoge sterkte bezit ten opzichte van op het vakgebied bekende andersoortige laminaten.

In een andere voorkeursuitvoering zijn de metaalvezellaminaten in hoofdzaak 25 evenwijdig aan elkaar gepositioneerd. Door het op voorgaande wijze vormen van het metaalvezellaminaatsamenstel zal een kubusachtige constructie ontstaan die in het bijzonder geschikt is als vloer- en/of wandelement in vervoermiddelen. In weer een andere voorkeursuitvoering zijn de metaalvezellaminaten in hoofdzaak concentrisch ten opzichte van elkaar gepositioneerd. Een dergelijke opbouw is zeer geschikt om 30 toegepast te worden, al dan niet als onderdeel van een wand, in een gekromde behuizingen voor personen en/of goederen zoals explosiegevaarlijke apparaten. In nog 4 een andere voorkeursuitvoering worden de meerdere metaalvezellaminaten gevormd door ten minste één gekromde, in het bijzonder in hoofdzaak radiaal gevormde, metaalvezellaminaat. Een voordeel van radiaal gevormde metaalvezellaminaat is dat slechts een enkele plaat benodigd is om tot een correcte werking van de uitvinding te 5 kunnen komen, hetgeen voordelig kan zijn in het vervaardigingsproces van het metaalvezellaminaatsamenstel. Aldus zal bijzondere toepassing van een gekromde metaalvezellaminaat leiden tot een metaalvezellaminaatsamenstel dat is opgebouwd uit meerdere lagen.

10 De metaalvezellaminaten zijn bij voorkeur aan ten minste één vrij uiteinde met elkaar verbonden. De verbinding kan bijvoorbeeld worden gevormd door een door de vrije uiteinde(n) gestanste klinknagel of, zoals reeds bovengaand aangegeven, door inklemming van het metaalvezellaminaatsamenstel in een de van de metaalvezellaminaten deel uitmakende vrije uiteinden omhullende draagstructuur.

15

In een voorkeursuitvoering zijn de metaalvezellaminaten met elkaar verbonden door een hechtmiddel. Van belang is dat het tussen de metaalvezellaminaten aangebrachte hechtmiddel niet in de weg staat aan een vrije onderlinge verschuiving tussen de metaalvezellaminaten teneinde een maximaal volume van de metaalvezellaminaten te 20 benutten voor het opvangen van een opgelegde locale belasting. In een bijzondere uitvoeringsvariant is het hechtmiddel elastisch, waardoor onderlinge - in hoofdzaak evenwijdige ten opzichte van elkaar - verplaatsing van de metaalvezellaminaten mogelijk blijft. In een andere uitvoeringsvariant zijn de metaalvezellaminaten onderling met elkaar verlijmd, waarbij de lijmlaag segmenteert zodra aan een metaalvezellaminaat 25 een relatief hoge impact wordt opgelegd. In een dergelijk geval zullen na het opleggen van een hoge impact de metaalvezellaminaten (wederom) eenvoudig kunnen verschuiven ten opzichte van elkaar overeenkomstig de uitvinding.

In een andere voorkeursuitvoering zijn de metaalvezellaminaten in hoofdzaak op 30 afstand van elkaar gelegen. Er bevindt zich aldus een vrije ruimte tussen twee nabij elkaar gelegen metaalvezellaminaten die al dan niet kan worden opgevuld met een

. A

5 vulmateriaal. Zo kan bijvoorbeeld tussen de metaalvezellaminaten ten minste één (niet-hechtende) folielaag zijn aangebracht, teneinde samenkleven van twee nabij elkaar gelegen metaalvezellaminaten te voorkomen, of althans tegen te gaan. In een laatste voorkeursuitvoering is tussen de metaalvezellaminaten ten minste één aluminiumplaat 5 aangebracht. Aluminium plaatmateriaal is relatief goedkoop te vervaardigen, hetgeen de productiekosten van een metaalvezellaminaatsamenstel ten goede zou kunnen komen. Uit het voorgaande dient evenwel duidelijk te zijn dat aluminium per sé minder gunstige mechanische eigenschappen ten aanzien van weerstand tegen hoge impact bezit dan een metaalvezellaminaat. Aluminium zal aldus niet slechts als substituut kunnen dienen 10 indien een verzwakking van de weerstand tegen (locale) impact van het metaalvezellaminaatsamenstel ongewenst is. Naast aluminium kunnen tevens andersoortige materialen met het metaalvezellaminaat worden gecombineerd bijvoorbeeld in de vorm van een additionele laminaatlaag of een meer ruimtelijke constructie, zoals bijvoorbeeld een sandwichconstructie. Voorbeelden van andersoortige 15 materialen zijn vezelversterkte kunststoffen, metalen of keramische materialen. Een aldus gevormd samenstel van het metaalvezellaminaat en ten minste één andersoortig materiaal zal doorgaans zeer geschikt zijn om te worden toegepast in de vervoermiddelenindustrie, waarbij gebruik kan worden gemaakt van een accumulatie van positieve eigenschappen van de separate materiaallagen. Zo kunnen bijvoorbeeld 20 als cockpittoegang in een vliegtuig het metaalvezelsamenstel gecombineerd met een met het metaalvezelsamenstel verbonden kogelwerende kunststoflaag worden toegepast.

De uitvinding zal worden verduidelijkt aan de hand van de in navolgende figuren weergegeven niet-limitatieve uitvoeringsvoorbeelden. Hierin toont: 25 figuur 1 een zijaanzicht op een eerste uitvoeringsvorm van een metaalvezellaminaatsamenstel, figuur 2 een perspectivisch aanzicht op een in een draagstructuur geklemde tweede uitvoeringsvorm van een metaalvezellaminaatsamenstel, en figuur 3 een zijaanzicht op een een object omhullende derde uitvoeringsvorm van een 30 metaalvezellaminaatsamenstel.

6

Figuur 1 toont een zijaanzicht op een eerste uitvoeringsvorm van een metaalvezellaminaatsamenstel 1. Het metaalvezellaminaatsamenstel is opgebouwd uit meerdere op elkaar aangrijpende metaalvezellaminaten 2, in het bijzonder metaalglasvezelplaten, welke metaalglasvezelplaten 2 onderling niet met elkaar zijn 5 verbonden. De onderlinge oriëntatie van de metaalglasvezelplaten wordt min of meer gefixeerd door twee klinknagels 3, welke klinknagels 3 nabij van de metaalglasvezelplaten 2 deel uitmakende vrije uiteinden door de metaalglasvezelplaten 2 heen zijn gestanst. De fixatie van de metaalglasvezelplaten 2 door de klinknagels 3 is zodanig dat tijdens een hoge impact op het metaalvezellaminaatsamenstel 1 onderlinge 10 verschuiving van de metaalglasvezelplaten mogelijk is, teneinde een gespreide wegvloeiing van de opgelegde impactenergie in combinatie met energieoverdracht tussen verschillende metaalglasvezelplaten 2 te waarborgen. Verdere voordelen van de getoonde constructie zijn reeds bovengaand beschreven.

15 Figuur 2 toont een perspectivisch aanzicht op een in een draagstructuur 4 geklemde tweede uitvoeringsvorm van een metaalvezellaminaatsamenstel 5. Het metaalvezellaminaatsamenstel is opgebouwd uit meerdere op elkaar gestapelde gekromde metaalvezellaminaten 6. De gestapelde metaalvezellaminaten 6 worden ten minste in hoofdzaak gescheiden door een niet-hechtende folielaag 7, teneinde vrije 20 verschuiving tussen verschillende metaalvezellaminaten 6 tijdens een hoge locale impact te waarborgen. De draagstructuur 4 klemt een van het metaalvezellaminaatsamenstel 5 deel uitmakend vrij uiteinde in. Een voordeel van inklemming van het metaalvezellaminaatsamenstel 5 door de draagstructuur 4 is dat niet of nauwelijks beschadigingen optreden aan het metaalvezellaminaatsamenstel 5, 25 waardoor een opgelegde impactenergie op optimale wijze door de gehele metaalvezellaminaat 6 of metaalvezellaminaten 6 kan worden opgevangen.

Figuur 3 toont een zijaanzicht op een een object 8 omhullende derde uitvoeringsvorm van een metaalvezellaminaatsamenstel 9. Het object 8 kan bijvoorbeeld een 30 explosiegevaarlijke inrichting betreffen, maar anderzijds ook een te beschermen ruimte of inrichting tegen een het metaalvezellaminaatsamenstel omgevend milieu. Het 7 metaalvezellaminaatsamenstel 9 is opgebouwd uit een enkele radiaal opgebouwde metaalvezellaminaat 10, in het bijzonder een metaalvezelglasplaat (Glare), waarbij meerdere delen van de metaalvezellaminaat 10 als laminaat op elkaar zijn gestapeld. Wederom is van belang dat tussen de verschillende van het laminaat deel uitmakende 5 lagen van de metaalvezellaminaat 10 een bij voorkeur ongehinderde verschuiving mogelijk is, teneinde tegen een relatief hoge opgelegde impactenergie goede weerstand te kunnen bieden. Verdere voordelen van (een onbelemmerde) verschuiving tussen meerdere van een laminaat deel uitmakende lagen waarbij de lagen zijn vervaardigd uit metaal(glas)vezelplaten zijn reeds bovengaand beschreven.

Claims (12)

1. Metaalvezellaminaatsamenstel ingericht voor het weerstaan van een het samenstel vervormende locale impact, met het kenmerk, dat het samenstel is 5 opgebouwd uit meerdere nabij elkaar gelegen metaalvezellaminaten, zodanig dat het samenstel is ingericht dat bij deformatie van een eerste metaalvezellaminaat door de impact ten minste een deel van het eerste metaalvezellaminaat verschuift ten opzichte van ten minste één nabij het eerste metaalvezellaminaat gepositioneerde tweede metaalvezellaminaat. 10

2. Metaalvezellaminaatsamenstel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de metaalvezellaminaten in hoofdzaak los zijn van elkaar.

3. Metaalvezellaminaatsamenstel volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de 15 metaalvezellaminaten ten minste voor een deel op elkaar aangrijpen.

4. Metaalvezellaminaatsamenstel volgens een der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat het metaalvezellaminaat wordt gevormd door metaalglasvezellaminaat (Glare).

5. Metaalvezellaminaatsamenstel volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de metaalvezellaminaten ten minste gedeeltelijk evenwijdig aan elkaar zijn gepositioneerd

6. Metaalvezellaminaatsamenstel volgens een der voorgaande conclusies, met het 25 kenmerk, dat de metaalvezellaminaten ten minste gedeeltelijk concentrisch ten opzichte van elkaar zijn gepositioneerd.

7. Metaalvezellaminaatsamenstel volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de meerdere metaalvezellaminaten worden gevormd door ten minste één 30 gekromde, in het bijzonder in hoofdzaak radiaal gevormd, metaalvezellaminaat. 4 ·

8. Metaalvezellaminaatsamenstel volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de metaalvezellaminaten aan ten minste één vrij uiteinde met elkaar zijn verbonden.

9. Metaalvezellaminaatsamenstel volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de metaalvezellaminaten met elkaar zijn verbonden door een hechtmiddel.

10. Metaalvezellaminaatsamenstel volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de metaalvezellaminaten ten minste gedeeltelijk op afstand van elkaar zijn 10 gelegen.

11. Metaalvezellaminaatsamenstel volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat tussen de metaalvezellaminaten ten minste één folielaag is aangebracht.

12. Metaalvezellaminaatsamenstel volgens conclusie 10 of 11, met het kenmerk, dat tussen de metaalvezellaminaten ten minste één aluminiumplaat is aangebracht.