TWI270651B - Composite material launch tube with rifling and manufacturing method thereof - Google Patents

Description

、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種發射管及其製造方法，特別是關 ;種含陰來福線之複合材料發射管及其製造方法。 【先前技術】 在目前的航太工業中，發射管之結構件普遍使用的 材料常是鋁合金、鉻合金或其他合金鋼等金屬材料，金 屬比重大，因此，如欲增加整體結構的強度，則必須增 加材料厚度，故整體結構的重量職應增加。 並且，金屬材料發射管多以鑄造成型或鈑金方式製 W，使用金屬材料發射管雖可重複使用，但製作耗時、 成本南且重量重。同時缺乏設計上轉性與自由度。 複5材料應用於工業設計及製造上之用途廣泛，例 如交it運輸、飛行航空器材、運動器材甚至機械、結構 材料等各方面。由於複合材料具有良好的比強度、比勁 度及耐腐钱等特性，並可減輕結構體的重量，質輕且堅 韋刃之複合材料可用來取代厚重的金屬材料來製作發射 管，另一方面，複合材料的製程便利性可提供設計者轸 大的設計自由度，利於整體結構的最佳化。故針對發射 1270651 ^、、°構件之重量與強度考量，複合材料漸有取代金屬材 ^、I勢特別是纖維增強複合材料(FRP)具有較佳的 強度重量比且可控㈣較佳的強度方向，故可有效的減 輕整體結構重量並更進一步最佳化整體結構設計。欲應 、复口材料於發射官結構件上，可在製程與結構件設計 作些相應之調整或改良。 .於複合材料的諸錢造松巾，常使用之繞線成型 (hl_t Winding)技術為自動化程度較高的製造方 法，因而深受產業界重視。繞線成型為-種使用連續纖 維束或職帶，_在心軸或喃上，再付固化成型 之複材加工法，即完成内徑光滑之複合材料管件結構 體’然而’對於其内壁需要如來福線等特殊結構者，此 製程仍無法直接因應其需要，需娜卜進行加工。來福 線為發射管道内導轉發射物件的職形凹槽或突出結 構，其凹槽稱爲陰來福線，突出結構稱爲陽來福線。物 件於發射時，在推進力作用下，除了獲得高速的直線運 _度外’還透過來福線獲得自轉角速度，使所發射之 物件具有足夠的飛行穩定性。 【發明内容】 1270651 有鑑於此，本發明的目的在於提供一種含陰來福線 之複合材料發射管及其製造方法，係以複合材料為本體 來減fe整體結構的重量，相較於先前技術的使用鑄造成 型之金屬發射管，可大幅縮減製造成本並使結構輕量 化。 本發明揭露之含陰來福線之複合材料發射管，其為 /、有發射官道的複合材料管，藉由推進力使物件通過 發射管道並加以發射，其特徵在於··複合材料管係以繞 線成型法將已含浸樹脂n纖轉賴繞於軸心滾 5予^口化以一體成型複合材料管，發射管道内壁 日具有螺旋形凹槽，以作為發射管道之陰來福線。而本發 明之含陰來縣之複合材料發鮮係、_適當的結構 、…又汁以體成型方式形成具有發射管道的含陰 來福線之複合材·射管，錢發射管勒壁具有螺旋 形四槽以作為陰來福線。 总本發明更提供一種含陰來福線之複合材料發射 人、方法係以繞線成型法形成具有發射管道的複 二材^官’其製程步驟首_提供-軸心滾筒，具有一 出士其對應發射管翻定之陰來福驗置；以第一 8 1270651 ^出部，並使第一含浸樹 )邊緣；再以第二含浸樹 5，且包覆第一含浸樹脂 含浸樹脂之強化纖維紗 含浸樹脂之強化纖維紗束纏繞突出 脂之強化纖維紗束覆蓋突出部的邊 脂之強化纖維紗束纏繞軸心滚筒， 之強化纖維紗束；固化成型第一含; ’使其脫離轴心滚筒 ’其發射管道内壁具 束與第二含浸樹脂之強化纖維紗束 以幵>成具有發射管道的複合材料管 有對應突出部卿成之螺__，以作騎射管狀 陰來福線。 為使對本發_目的、構造特徵及其舰有進一步 的了解，茲配合圖示詳細說明如下·· 【實施方式】 本發明所揭露之含陰來福線之複合材料發射管具 發射管道，藉_進力錢件通過發射管道並加以 X射Μ参考第1冑’其為本發明實施例之複合材料發 射管等角棚。其為_體成型之複合材料管_，於其 發射營道喊具有縣形凹槽110，以作為發射管道之 陰來福線。 本發明的含陰來福線之複合材料發射管之製造方 去’係藉由繞線成型法使用繞線機將含浸樹脂之強化纖 1270651 維紗束纏繞於旋轉之軸心滾筒上予以固化，再取下軸心 滾筒以形成具有發射管道之複合材料管。請參考第2 圖’其為本發明實施例之複合材料發射管製造流程圖， 其步驟包含：首先’將具有突出部之細賴架設於繞 線機上(步驟210)，如滾筒的突㈣對應於發射管道 預定之陰來福線位置，需注意於在錄前需先在轴心滚 筒上塗抹一層脫模劑與一層樹脂; 化纖維紗束纏繞突出部（步驟22())，使第—含浸樹脂之 強化纖維紗束覆蓋突出部的邊緣，以形成發射管道之螺

，固化成型第一含浸樹脂之強 化、截維妓與第二含浸樹脂之強倾維紗束(步驟 _，持續—段時間的加溫烘烤明化第—含浸樹脂之

二含浸樹脂之強化纖維紗束，再於固

以作為發射管道之陰來福線。 10 l27〇65i 其中，由於複合材料發射管之形狀呈長形，考慮整 體剛性，故使第二含浸樹脂之強化纖維紗束纏繞於轴心 滚筒的步驟時，第二含浸樹脂之強化纖維紗束先以垂直 於滚筒軸心之長邊的繞線角度纏繞於軸心滾筒，再以相 對於滾筒轴心之長邊的低繞線角度纏繞於軸心滾筒，最 後，以垂錄滾筒細之長邊的繞線肖度麟於轴心滚 筒。如此可減少複合材料發射管之軸向變形，同時，軸 心滾筒可為兩端縮口之設計，來獅低繞線肖度纏繞， 防止強化纖維束滑動。 本發明所使用之含浸樹脂之強化纖維紗束所使用 之強化纖維紗束鶴，可為碳纖維或朗纖維等，而用 以含浸之樹脂可為魏樹脂、雜樹脂或酿樹脂等； 而於柄明’、施例巾，第—含浸樹脂之強化纖維紗束與 第二含浸樹脂之強化纖維紗束係採用玻璃纖維紗束搭 -衣氧Μ月日。發射官道内壁之陰來福線於物件發射時， 將承又極大刮力，而本發明以一體成型方式所製造之複 合材料管，可錄減少其絲卿。料，本發明實施 ^之设合材料發射管重量約為3Q公斤，先前技術之鋼 Ί射g重里約為公斤，相較之下可減少約五分之 11 1270651 二的重量。 雖然本發明之較佳實施例揭露如上所述，然其並非 用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發 明之精神和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本 發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範 圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 第1圖為本發明實施例之複合材料發射管等角視圖；及 第2圖為本發明實施例之複合材料發射管製造流程圖。 f主要元件符號說明】 複合材料管 螺旋形凹槽 將具有突出部之轴心滾筒架設於繞線機 100 110 步驟210 上 以第一含浸樹脂之強化纖維紗束纏繞突 以第二含浸樹脂之強化纖維紗束纏繞轴 步驟220 出部 步驟230 心滾筒 步驟240 π 與第二含勒固化成型第—含浸樹脂之強化纖維紗束 步驟25G _傾維紗束 合材料f _軸心滾筒⑽成具有發射管道的複 12

Claims (1)

1. 修. (災)正本 申請專利範圍： —種含陰來福線之複合材騎，其為具有一發射 :道的—複合材料管’藉由推進力使-物件通過該發射 ^卫加叫射’其特徵在於··該複合材料管係由含浸 树脂之強化纖維紗束繞線於—軸心滚筒上成型，以 —體成型_合材料管，該發射管道内壁具有-凹槽， 以作為該發射管道之陰來福線。

   ^如申％專利範圍第Ϊ項所述之含陰來福線之複合材料 發射管，其愧含浸強傾維紗束係為含浸樹脂 纖維紗束。 C 如申請專利侧第2項所述之含陰來鱗之複合材料 ㈣官’其中該樹脂係選自環氧樹脂類、聚脂樹 酚醛樹脂類所組成的族群其中之一。 、

   4. 如申請專利範圍第2項所述之含陰來福線之複合材料 發射官’其中該強化纖維紗束係選自碳峰料 所組成的族群其中之―。 肖纖維 5. —種含陰來福線之複合材料發射管之製造方法 繞線成型方式形成具有—發鮮道的—複合材料总係以 步驟包含有： ~ $ 其 13 1270651 提供一軸心滾筒，其具有一突出部，該突出部係 對應預定的該發射管道之陰來福線的位置； 以一第一含浸樹脂之強化纖維紗束纏繞該突出 部，使該第一含浸樹脂之強化纖維紗束覆蓋該突出部的 邊緣； 以一第二含浸樹脂之強化纖維紗束纏繞該轴心滾 筒，包覆該第一含浸樹脂之強化纖維紗束； 固化成型該第一含浸樹脂之強化纖維紗束與該第 二含浸樹脂之強化纖維紗束；及 脫離該軸心滾筒以形成具有該發射管道的該複合 材料管，該發射管道内壁具有對應該突出部所形成之一 凹槽，以作為該發射管道之陰來福線。 6.如申請專利範圍第5項所述之含陰來福線之複合材料 發射管之製造方法，其中該第一含浸樹脂之強化纖維紗 束係為含浸樹脂之強化纖維紗束。 7·如申請專利範圍第6項所述之含陰來福線之複合材料 發射管之製造方法，其中該樹脂係選自環氧樹脂類、聚 脂樹脂類及酚醛樹脂類所組成的族群其中之一。 8.如申請專利範圍第6項所述之含陰來福線之複合材料 14 其中該強化纖維紗束係選自碳纖維 發射管之製造方法， 及破鴇纖維所組成的族群其中之一。 ' 9·如申請專利範圍第5項所述之含陰來福線之複合材料 、f之衣這方去，其中該第二含浸樹脂之強化纖維紗 束‘為$ ’文树脂之強化纖維紗束。 、 10·如申請專概圍刹顿述之含陰來縣之複合材料 發射官之製造方法，其中該娜係選自環氧樹脂類、聚 脂樹脂類及酚醛樹脂類所組成的族群其中之一。 11·如申明專利1巳圍第9項所述之含陰來福線之複合材料 金射官之製造方法，其中該強化纖維紗束係選自碳纖維 及玻璃纖維所組成的族群其中之一。 12.如申明專利範圍第5項所述之含陰來福線之複合材料

   維紗束纏繞雜靖㈣频，該含纖旨之強化纖維 、、:/束先以垂直n袞筒轴心之長邊的繞線角度纏繞於該

   13.如申請專繼_12酬述之含陰來福線之複合材 1270651 料發射管之製造方法，其中該低繞線角度係為相對於該 滚筒軸心之長邊20度。

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