PL232362B1 - Akustyczno-konstrukcyjny panel sandwich - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest panel akustyczno-konstrukcyjny typu sandwich, mający zastosowanie do budowy elementów nośnych nadwozi hybrydowych do pojazdów lądowych, zwłaszcza dachów, ścian bocznych i podłóg oraz platform ładunkowych w takich pojazdach jak autobusy, tramwaje, wagony kolejowe, statki rzeczne lub morskie, o zwiększonej izolacyjności akustycznej.

Znane są płyty komórkowe z rdzeniem komórkowym w kształcie plastra miodu z komórkami o przekroju o przekroju wielokąta lub innej figury geometrycznej. Kształt komórek zależy od kształtu i układu elementów tworzących rdzeń. Pręty lub pasma tworzące rdzeń mogą być łączone na zakładkę, sklejane bokami, a także układane warstwowo. Odpowiednio wygięte pasma po sklejeniu grzbietami mogą tworzyć komórki w kształcie rombu, trapezu, prostokąta, sześciokąta, lub innej figury. Sklejane pasma faliste mogą być przedzielone pasmem płaskim. Komórki mogą być wypełnione lekkim materiałem porowatym zwiększającym właściwości izolacyjne, na przykład z drewna balsa, korka, sztywnej pianki konstrukcyjnej. Przykłady takich komórek, wykonanych z materiałów kompozytowych z wypełnieniem z materiałów porowatych, są przedstawione w opisie patentowym US6673415. W opisie patentowym GB1269244 opisany jest także panel kompozytowy o zwiększonej izolacyjności akustycznej, w którym rdzeń tworzą dwie warstwy komórek przedzielone warstwą pośrednią. Wszystkie komórki są częściowo wypełnione spienionym tworzywem sztucznym, a warstwa pośrednia jest z wykonana z użyciem materiału dźwiękochłonnego, takiego jak wermikulit, włókna szklane lub filc.

Ze zgłoszenia patentowego PL408828 znany jest także panel konstrukcyjny typu sandwich o zwiększonej wytrzymałości konstrukcji kratowej tworzącej rdzeń z czworobocznymi komórkami utworzonymi przez połączone na zakładkę pręty. Pręty mają budowę warstwową, przy czym warstwa środkowa ma sztywność mniejszą od warstw zewnętrznych pręta. Zastosowanie warstw składowych pręta o różnej sztywności umożliwiło zwiększenie odporności panelu na drgania, a dodatkowe wypełnienie komórek materiałem spienionym pozwoliło na zwiększenie izolacyjności termicznej i akustycznej panelu.

Celem wynalazku jest zwiększenie izolacyjności akustycznej warstwy wewnętrznej panelu sandwich wykonanego z pasm kompozytowych o budowie warstwowej sklejonych grzbietami.

Akustyczno-konstrukcyjny panel sandwich, wykonany z ciągłych warstw zewnętrznych i kratowej warstwy środkowej złożonej z trójwarstwowych pasm kompozytowych uformowanych na długość w kształcie powtarzalnej sekwencji odcinków wyznaczających wielokątny kształt komórek przestrzennych, prostokątny lub sześciokątny, między dwoma sąsiednimi pasmami kompozytowymi sklejonymi wzdłuż odcinków grzbietowych pasm, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wewnątrz każdej komórki przestrzennej jest umieszczona co najmniej jedna wielokątna przesłona akustyczna z lekkiego materiału dźwiękochłonnego, dopasowana do kształtu komórki, która to przesłona jest przyklejona do wsporników z materiału dźwiękochłonnego przymocowanych trwale do powierzchni pasm kompozytowych tworzących ścianki komórki, przy czym grubość odcinków grzbietowych pasm kompozytowych jest korzystnie dwukrotnie mniejsza od grubości pasma mierzonej między zewnętrznymi powierzchniami odcinków niegrzbietowych.

Konstrukcja panelu według wynalazku zapewnia wysoką wytrzymałość oraz zwiększoną izolacyjność akustyczną.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia fragment panelu akustyczno-konstrukcyjnego w przekroju poprzecznym płaszczyzną prostopadłą do płaskich warstw zewnętrznych panelu, fig. 2 przedstawia przekrój A-A panelu z fig. 1, fig. 3 przedstawia przekrój B-B panelu z fig. 1, fig. 4 przedstawia widok z góry powtarzalnego odcinka jednego trój warstwowego pasma kompozytowego z kratowej warstwy środkowej panelu sandwich z fig. 1-3, umożliwiającego umocowanie przesłon akustycznych o zarysie sześciokąta, fig. 5 przedstawia trójwarstwowe pasmo kompozytowe z fig. 4 w widoku z boku ze wspornikiem 4 usytuowanym w środkowej części komórki, fig. 6 przedstawia widok z boku, od lewej strony, pasma kompozytowego z fig. 4 z innym wspornikiem usytuowanym z jednej strony komórki, umożliwiającym przyklejenie do tego wspornika jednej przesłony akustycznej o zarysie sześciokąta, fig. 7 przedstawia widok z góry powtarzalnego odcinka pasma trójwarstwowego umożliwiającego umocowanie przesłon akustycznych o zarysie prostokąta i korzystne wymiary 2t, 4t powtarzalnego fragmentu panelu z komórkami prostokątnymi, fig. 8 przedstawia trójwarstwowe pasmo kompozytowe z fig. 7 w widoku z boku ze wspornikiem usytuowanym w środkowej części komórki, fig. 9 przedstawia widok z boku pasma trój warstwowego z fig. 7 ze wspornikiem usytuowanym z jednej strony komórki, umożliwiającym przyklejenie do tego wspornika jednej

PL 232 362 B1 przesłony akustycznej o zarysie prostokąta, fig. 10 przedstawia kształt dwóch sąsiednich pasm kompozytowych, między którymi znajduje się przestrzeń o zarysie sześciokąta foremnego z sześcioma płaszczyznami symetrii, fig. 11 przedstawia kształt dwóch sąsiednich pasm, między którymi znajduje się przestrzeń o zarysie kwadratu z dwoma płaszczyznami symetrii.

Jak przedstawiono na fig. 1-3, akustyczno-konstrukcyjny panel sandwich jest wykonany z ciągłych warstw zewnętrznych 8, 9 i kratowej warstwy środkowej złożonej z trójwarstwowych pasm kompozytowych uformowanych na długość w kształcie powtarzalnej sekwencji odcinków wyznaczających sześciokątny kształt komórek przestrzennych między dwoma sąsiednimi pasmami kompozytowymi sklejonymi wzdłuż odcinków grzbietowych pasm. Na fig. 2, 3 widoczny jest najmniejszy powtarzalny fragment panelu o szerokości 2S utworzony z dwóch połączonych ze sobą w płaszczyźnie y-z pasm kompozytowych. Wewnątrz każdej komórki są umieszczone dwie sześciokątne przesłony akustyczne 6, 7 z lekkiego materiału dźwiękochłonnego, dopasowane do kształtu komórki. Przesłony akustyczne 6, 7 są przyklejone do wsporników 4 z materiału dźwiękochłonnego przymocowanych trwale, zwłaszcza przez klejenie, do powierzchni pasm kompozytowych tworzących ścianki komórki. Wsporniki 4 są usytuowane w środku komórki. Tak usytuowane pasma umożliwiają przyklejenie pojedynczej przesłony akustycznej 6 z dowolnej strony wsporników 4 lub dwóch przesłon akustycznych 6, 7 po obu stronach wsporników. Pojedyncze pasmo z przeklejonymi wspornikami 4 sześciokątnych przesłon akustycznych 6, 7 jest pokazane na fig. 4, 5, 6. Optymalny kształt komórki utworzonej przez połączenie grzbietami dwóch takich pasm kompozytowych jest pokazany na fig. 10, gdzie komórka ma kształt sześciokąta foremnego, a powtarzalny odcinek takiego pasma kompozytowego złożonego z warstw składowych 1, 2, 3 przedstawia fig. 4.

Jak przedstawiono na fig. 4, 5, fragment kratowej warstwy środkowej panelu sandwich z fig. 1-3, stanowi trójwarstwowe pasmo kompozytowe o szerokości S i grubości 2t odcinka grzbietowego, ze wspornikami 4 umocowanymi do powierzchni tworzących ściany komórek sześciokątnych, zwłaszcza w kształcie sześciokąta foremnego. Komórka o zarysie sześciokąta foremnego ma charakterystyczny wymiar „a” przestrzeni ograniczonej dwoma sąsiednimi pasmami kompozytowymi. Pasma kompozytowe są wykonane z dwóch laminatowych warstw zewnętrznych 1, 3 połączonych trwale z warstwą środkową 2 z lekkiego materiału konstrukcyjnego. Warstwy laminatowe są wykonane na bazie tkanin lub mat nasączonych utwardzalnymi żywicami. Wsporniki 4 są usytuowane w środkowej części ścian tworzących komórkę w sposób pokazany na fig. 5. Wsporniki 4 o wysokości Hi, zamocowane w połowie wysokości H pasma kompozytowego, umożliwiają przyklejenie do nich dwóch przesłon akustycznych 6, 7 o zarysie sześciokąta. Inny sposób mocowania wsporników przedstawia fig. 6.

Jak przedstawiono na fig. 6, wspornik 4a o wysokości H2 mniejszej od wysokości H pasma, jest zamocowane przy krawędzi pasma kompozytowego. Pozwala to przyklejenie do wsporników 4a tylko jednej przesłony akustycznej 6 o zarysie sześciokąta.

Jak przedstawiono na fig. 7 alternatywne trójwarstwowe pasma kompozytowe tworzące kratową warstwę środkową są uformowane na długość w kształcie powtarzalnej sekwencji odcinków wyznaczających prostokątny kształt komórek przestrzennych między dwoma sąsiednimi pasmami kompozytowymi sklejonymi wzdłuż odcinków grzbietowych pasm. Takie pasmo o szerokości S i grubości 2t odcinka grzbietowego, oraz grubości 4t odcinka niegrzbietowego, ma wymiary charakterystyczne b, c. Kwadratowy kształt komórki utworzonej przez połączenie grzbietami dwóch takich pasm kompozytowych wykonanych z warstw składowych 1, 2, 3 jest pokazany na fig. 11. Prostokątna przesłona akustyczna dopasowana do kształtu komórki może być przyklejona po każdej stronie wsporników 5 o wysokości Hi, zamocowanych w połowie wysokości pasma kompozytowego w sposób pokazany na fig. 8, łub po jednej stronie wsporników 5a o wysokości H2, zamocowanych przy krawędzi pasma kompozytowego w sposób pokazany na fig. 9.

W rozwiązaniu według wynalazku komórki przestrzenne mogą być puste lub częściowo wypełnione lekkim materiałem konstrukcyjnym o pożądanych własnościach akustycznych. Wypełnienie powinno być wykonane pomiędzy ciągłą warstwą zewnętrzną a przesłoną akustyczną. Ponadto grubość pasm kompozytowych tworzących komórki może być jednakowa lub różna na kolejnych odcinkach ich powtarzalnej sekwencji. Gdy grubość odcinków grzbietowych pasm kompozytowych jest dwukrotnie mniejsza od grubości pasma mierzonej między zewnętrznymi powierzchniami odcinków niegrzbietowych, to grubość ścian między komórkami jest podobna w każdej płaszczyźnie symetrii.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Akustyczno-konstrukcyjny panel sandwich, wykonany z ciągłych warstw zewnętrznych i kratowej warstwy środkowej złożonej z trój warstwowych pasm kompozytowych uformowanych na długość w kształcie powtarzalnej sekwencji odcinków wyznaczających wielokątny kształt komórek przestrzennych, prostokątny lub sześciokątny, między dwoma sąsiednimi pasmami kompozytowymi sklejonymi wzdłuż odcinków grzbietowych pasm, znamienny tym, że wewnątrz każdej komórki przestrzennej jest umieszczona co najmniej jedna wielokątna przesłona akustyczna (6, 7) z lekkiego materiału dźwiękochłonnego, dopasowana do kształtu komórki, która to przesłona jest przyklejona do wsporników (4, 4a, 5, 5a) z materiału dźwiękochłonnego przymocowanych trwale do powierzchni pasm kompozytowych tworzących ścianki komórki, przy czym grubość odcinków grzbietowych pasm kompozytowych jest korzystnie dwukrotnie mniejsza od grubości pasma mierzonej między zewnętrznymi powierzchniami odcinków niegrzbietowych.