NO177682B - Fiberforsterket plastgitter - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår fiberforsterket plastgitter.

Fiberforsterkede plastgitre har vunnet utbredelse

der hvor det har vært påkrevet med lav vekt og lite vedlike-hold. Det kan oppnås betydelige besparelser i vekt og kost-

nader ved å bruke slike produkter og erfaringer har vist til-fredsstillende ytelse i mer enn 10 år i offshoreinstallasjoner.

På denne bakgrunn blir ofte fiberforsterkede plastgitre brukt

som ganggitter på skip, offshoreplattformer og andre marine-konstruksjoner.

Utformingen av moderne plastgitre er nøye knyttet til fremstillingsteknikkene som vanligvis er i form av uttrekning eller støping. En typisk konstruksjon av et vanlig plastgitter ••• er vist i US patentskrifter 4 244 768 og 4 522 009. Disse patenter viser et fiberforstrket plastgitter for gulv med

flere parallelle I-bærere som er sammenkoplet ved hjelp av flere tverrgående sammenkoplingselementer som er ført gjen-

nom midtåpninger i bærerne. I denne kjente konstruksjon blir bøyebelastningene båret av prismeformede deler som i typiske

frie spenn har et konstruksjonsmessig overskudd i forhold til deres skjærbelastningskapasitet.

Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe et fiberforsterket plastgitter med et minimum av konstruksjons-messige overskudd og som kan fremstilles ved hjelp av rime-

lige serieproduksjonsteknikker.

Det fiberforsterkede plastgitter ifølge oppfinnelsen omfatter minst én fagverksbærer som har to parallelle fiberforsterkede plaststrenger og flere fiberforsterkede skråstrekkdeler i plast som er anordnet mellom strengene, idet skråstrekkdelens fiberforsterkning er ført inn i strengen ved minst ett knutepunkt mellom en skråstrekkdel og en streng.

Fortrinnsvis er skråstrekkdelene anordnet i et sik-sakmønster mellom plaststrengene, og fiberforsterkningen er laget av et enkelt fibertau eller bunt med fibertau som er ført gjennom hele fagverksbærerens lengde vekslende gjennom en del av en plaststreng, en skråstrekkdel og en del av den neste plaststreng.

Det er videre foretrukket at gitteret omfatter flere fagverksbærere som er anordnet i parallelle vertikale plan,

slik at de øvre plaststrenger i et par nærliggende bærere,

ligger i et horisontalt plan,og hvor knutepunktene mellom skråstrekkdelene og plaststrengene som ligger i nevnte plan. er sammenkoplet ved hjelp av et mønster av diagonale og tverrgående fiberforsterkede plastdeler.

Det fiberforsterkede plastgitter ifølge oppfinnelsen kan fremstilles i en automatisk produksjonsprosess uten behov for arbeidsintensiv sammenføyning av de individuelle konstruk-sjonselementer til et fagverk. En passende produksjonsprosess for gitteret omfatter automatisk plassering av harpiksimpregnerte fibre ved hjelp av en robotarm, etterfulgt av en sammen-presningsprosess i en egen presse, hvor overskytende harpiks fjernes og hvor det oppnås stor geometrisk nøyaktighet.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet i detalj ved hjelp

av eksempel og med henvisning til de medfølgende tegninger,

hvor fig. 1 viser et perspektivriss av to parallelle fagverksbærere av fiberforsterket plastgitter ifølge oppfinnelsen, og fig. 2 viser et perspektivriss av et fiberforsterket plastgitter ifølge oppfinnelsen i deformert tilstand.

Med henvisning til fig. 1 er det vist to fagverksbærere 10 og 20 som er plassert i to parallelle vertikale plan og som er sammenkoplet ved hjelp av tverrgående deler 30 og diagonale deler 31 som ligger i et horisontalt plan som er ført igjennom de øvre plaststrenger 11, 21 på fagverksbærerne hhv. 10 og 20.

De øvre plaststrenger 11,21 er sammen med de andre komponenter i gitteret fremstilt av fiberforsterket plast,

slik at gitteret kan fremstilles i en automatisert produksjonsprosess uten behov for å sammenføye de enkelte deler til fagverk.

For å oppnå dette blir den øvre plaststreng 11, 21, den nedre plaststreng 12, 22 og skråstrekkdelene 13, 23 i hver fagverksbærer 10, 20, fremstilt av et kontinuerlig fiberforsterket plastmateriale på den måte som er beskrevet nedenfor for den første fagverksbærer 10.

Individuelle fibre blir trukket fra rullene og buntet sammen. Bunten blir ført gjennom en harpiksimpregneringsenhet og en robotarm. Armen plasserer den harpiksimpregnerte bunt i et programmert mønster, på et skyvebord.

En passende fremgangsmåte for fremstilling av fagverksbæreren 10 på fig. 1 er at armen først plasserer bunten

fra det første knutepunkt 1 mot det andre knutepunkt 2 for å fremstille den første skråstrekkdel 13. Deretter blir armen flyttet mot det tredje knutepunkt 3 for å fremstille et av-

snitt av den øvre plaststreng 11 og deretter tilbake til det første knutepunkt 1 for å fremstille en skråstrekkdel 13 til. Deretter blir armen flyttet til et fjerde knutepunkt 4 for å fremstille et avsnitt av den nedre plaststreng 12 og deretter tilbake til det tredje knutepunkt 3 for å fremstille enda en stråstrekkdel og til et femte knutepunkt 5 for å fremstille et avsnitt av den øvre plaststreng 11. Deretter blir armen flyttet tilbake til det fjerde knutepunkt 4 for å fremstille enda en skråstrekkdel 13 og deretter til et sjette knutepunkt 6 for å fremstille et avsnitt av den nedre plaststreng 12.

Deretter blir armen flyttet tilbake til det femte knutepunkt 5 for å fremstille enda en skråstrekkdel 13 hvoretter den flyttes til et syvende knutepunkt 7 for å frem-

stille et avsnitt av den øvre plaststreng 11 og deretter tilbake" til det sjette knutepunkt 6 for å fremstille enda en skråstrekkdel 13. Den neste del blir dannet ved å flytte armen til knutepunktene 8, 7 og 9 hvor fremgangsmåten gjentas for å fremstille de gjenværende deler av fagverksbæreren på

en kontinuerlig måte.

Den plasserte bunt kan plasseres ved hjelp av plugger

(ikke vist) på skyvebordet hvor knutepunktene 1, 2 etc. er plassert. Pluggene kan brukes for å danne innebyggede trekk i det endelige produkt.

Hvis noen avsnitt av fagverksbæreren skal gjøres tykkere enn andre avsnitt kan robotarmens bevegelsesmønster velges slik at armen passerer de "tykkere" avsnitt oftere enn de "slankere" avsnitt. Generelt vil plaststrengene .11, 12 være tykkere enn skråstrekkdelene 13. Dette kan oppnås ved først å frembringe en del av den nedre plaststreng 12 ved å flytte robotarmen opp og ned langs denne dels 12 lengde og deretter fremstille skråstrekkdelen 13, resten av den nedre del 12 og del av den øvre plaststreng 11, hvoretter armen til slutt blir flyttet opp og ned langs lengden av den øvre plaststreng 11 inntil denne del 11 har fått den ønskede tykkelse. Dessuten kan også skråstrekkdelene 13 utformes i trinn ved å få armen til å passere skråstrekkdelene 13 flere ganger under framstil-lingsprosessen.

Fagverksbæreren 10 fremstilt av robotarmen blir deretter ferdiggjort i en presse hvor overskytende harpiks blir fjernet og fagverksbærerens 10 nøyaktige geometri oppnås. Fagverksbæreren 10 sammen med de andre fiberforsterkningskompo-nenter i gitteret kan lages ethvert fiberforsterket plastmateriale. Passende fibermaterialer kan være vanlig og strukturert glass, karbon eller aramid, mens passende plast-materialer kan være polyester, epoksy, vinylester og MODAR (registrert varemerke).

Etter fremstilling av den første fagverksbærer 10

kan den andre fagverksbærer 2 0 og andre bærere konstrueres på samme måte som beskrevet ovenfor.

Når de enkelte fagverksperrer har blitt fremstilt kan de plasseres i parallelle, vertikale plan på skyvebordet slik at de øvre plaststrenger 11, 21 ligger i et horisontalt plan. Robotarmen blir så brukt for å sammenkoble de øvre plaststrenger på tvers ved hjelp av en rekke tverrgående deler 3 0 og diagonale deler 31. Delene 30 og 31 kan fremstilles i trinn ved å få robotarmen til å flytte seg flere ganger langs hver dels lengde inntil ønsket tykkelse er oppnådd.

Tverrdelene 30 og de diagonale deler kan lages av et kontinuerlig fiberforsterket plastmateriale ved alternativt å forme de tverrgående deler 30 og de diagonale deler 31.

Pluggene som kan brukes ved knutepunktene i de øvre fagverksbærere 10, 20 kan brukes som festepunkter for de tverrgående og diagonale deler 30, 31.

Det valgte overliggende mønster med kryssede diagonal-deler 31 og parallelle deler 30 mellom knutepunktene sammen-kopler de øvre plaststrenger 11, 21 i nærliggende fagverksbærere 10, 20 slik at hvert knutepunkt ved minst en tverrgående del og i en diagonal del blir tilkoplet en streng og gjør det mulig å utvide fagverksbjelkene 10, 20 meget uten å øke gitteråpningen, noe som er viktig hvis gitteret brukes som et ganggitter.

Fig. 2 viser et ferdig gitter ifølge oppfinnelsen i deformert tilstand under en påført vertikal belastning plas-

sert på midten. Konstruksjonen med gitteret gjør det mulig å utnytte de overlegne mekaniske egenskaper ved fiberforsterket plast i materialets fiberretning uten at det kreves arbeidsintensiv sammenføyning av de enkelte deler i fagverket.

Det vil fremgå at gitterets faktiske geometri og vikleprosessen for å fremstille denne, kan velges ifølge gitterets tiltenkte styrke og stivhet. Dessuten er det mulig å avbryte konstruksjonen av de forskjellige komponenter i fagverksbærerne 10, 20 på forskjellige steder og også over-viklingen fra en enkelt kontinuerlig streng eller tau av fiberforsterket plastmateriale. Følgelig er det bare viktig at fiberforsterkningen av en skråstrekkdel 13 passerer inn i en streng 11 eller 12 bare ved minst én eller noen få knute-

punkter 1, 2, 3 etc. av en av fagverksbærerne 10, 20 og om-vendt, slik at den arbeidsintensive sammenføyning av de enkelte deler unngås ved minst ett knutepunkt og det oppnås en fast forbindelse mellom en skråstrekkdel og en streng.

Beregninger viser at glassfiberforsterkede epoksy fagverksbærere pluss hele gitteret ifølge oppfinnelsen,

har bedre stivhet og styrke i forhold til vekt enn det som kan oppnås for typiske prismeformede glassfiberforsterkede epoksy-bærere og stålbærere.

Siden det ikke er behov for å sammenføye de enkelte deler i fagverkene ved hvert knutepunkt i fagverksbæreren ifølge oppfinnelsen, er det mulig å bruke automatiserte og rimelige masseproduksjonsfremgangsmåter for å fremstille gitteret.

Det vil fremgå at arrangementet med alle de tverrgående forbindelser mellom nærliggende fagverksbærere ved den ene side av gitteret er nyttig hvis gitteret skal brukes som et ganggitter. Hvis gitteret skal brukes som et veggpanel Han det imidlertid være nyttig å anordne tverrforbindelse mellom nærliggende fagverksbærere på begge sider av gitteret. Derfor forutsettes det at utførelsen av oppfinnelsen som vist på tegningene bare er for illustrasjonsformål.

1. Fiberforsterket plastgitter, KARAKTERISERT VED at minst én f agverksbærer (10, 20) som har to parallelle f iberf or-sterkede plaststrenger (11, 12; 21, 22) og flere fiberforsterkede skråstrekkdeler (13; 23) i plast er anordnet mellom strengene (11, 12; 21, 22), idet skråstrekkdelens (13; 23) fiberforsterkning er ført inn i strengen (11, 12; 21, 22) ved minst ett knutepunkt mellom en skråstrekkdel (13; 23) og en streng (11, 12; 21, 22). 2. Gitter ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at skråstrekkdelene (13; 23) er anordnet i et siksakmønster mellom strengene (11, 12; 21, 22), og f iberf orsterkningen er laget av et enkelt fibertau eller bunt med fibertau som er ført gjennom hele fagverksbærerens (10, 20) lengde vekslende gjennom en del av en streng (11, 12; 21, 22), en skråstrekkdel (13; 23) og en del av den neste streng (11, 12; 21, 22). 3. Gitter ifølge krav 1 eller 2, KARAKTERISERT VED at det omfatter flere f agverksbærere (10, 20) som er anordnet i parallelle vertikale plan, slik at de øvre strenger (11; 21) i et par nærliggende bærere (10, 20) ligger i et horisontalt plan, og hvor knutepunktene mellom skråstrekkdelene (13; 23) og strengene (11; 21) som ligger i nevnte plan er sammenkoplet ved hjelp av et mønster av diagonale og tverrgående fiberforsterkede plastdeler (30, 31). 4. Gitter ifølge krav 3, KARAKTERISERT VED at fiberforsterkningen av en tverrgående del er ført inn i en diagonal del

(31) minst i ett knutepunkt.

5. Gitter ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED at fiberforsterkningen av de tverrgående deler og diagonaldelene (30, 31) som ligger i det samme plan er laget av ett enkelt fibertau eller bunt med fibertau som er ført som en kontinuerlig streng gjennom i det vesentlige alle de tverrgående og diagonale deler (30, 31) i nevnte plan. 6. Gitter ifølge krav 3, 4 eller 5, KARAKTERISERT VED at det ved hvert knutepunkt er innsatt plugger i strengene (11; 21) i nevnte plan for forankring av de diagonale og tverrgående deler (30, 31) til strengene (11; 21). 7. Gitter ifølge ett av kravene 4-6, KARAKTERISERT VED at minst én diagonaldel (31) og minst én tverrgående del (30) er forbundet med hver streng (11; 21) i hvert knutepunkt i nevnte plan. 8. Gitter ifølge ett av kravene 1-7, KARAKTERISERT VED at det er et ganggitter. 9. Gitter ifølge ett av kravene 1-8, KARAKTERISERT VED at fiberforsterkningen i minst noen av gitterets deler (11, 12; 21, 22) består av flere parallelle avsnitt av et enkelt fibertau eller en bunt med fibertau.