UA124471C2 - Літальний апарат з корпусом, шаруватий матеріал для такого корпусу і спосіб виробництва такого шаруватого матеріалу - Google Patents

Літальний апарат з корпусом, шаруватий матеріал для такого корпусу і спосіб виробництва такого шаруватого матеріалу Download PDF

Info

Publication number
UA124471C2
UA124471C2 UAA201904960A UAA201904960A UA124471C2 UA 124471 C2 UA124471 C2 UA 124471C2 UA A201904960 A UAA201904960 A UA A201904960A UA A201904960 A UAA201904960 A UA A201904960A UA 124471 C2 UA124471 C2 UA 124471C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
film
layer
emon
aircraft according
fibers
Prior art date
Application number
UAA201904960A
Other languages
English (en)
Inventor
Франнсен Міккель Вестерґор
Франнсен Миккель Вестергор
Дейвід Кім
Дэйвид Ким
Філіп Дейвід Бредфорд
Филип Дэйвид Бредфорд
Абдель-Фаттах Мохамед Сеям
Рагуль Валлабх
Анґ Лі
Анг Ли
Original Assignee
Сей Са
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сей Са filed Critical Сей Са
Publication of UA124471C2 publication Critical patent/UA124471C2/uk

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B27/08Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/12Layered products comprising a layer of synthetic resin next to a fibrous or filamentary layer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/28Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42
    • B32B27/281Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42 comprising polyimides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/30Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers
    • B32B27/306Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers comprising vinyl acetate or vinyl alcohol (co)polymers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/36Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyesters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/024Woven fabric
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04Interconnection of layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04Interconnection of layers
    • B32B7/12Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64BLIGHTER-THAN AIR AIRCRAFT
    • B64B1/00Lighter-than-air aircraft
    • B64B1/58Arrangements or construction of gas-bags; Filling arrangements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00Coating on the layer surface
    • B32B2255/10Coating on the layer surface on synthetic resin layer or on natural or synthetic rubber layer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00Coating on the layer surface
    • B32B2255/20Inorganic coating
    • B32B2255/205Metallic coating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/02Composition of the impregnated, bonded or embedded layer
    • B32B2260/021Fibrous or filamentary layer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/04Impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/046Synthetic resin
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02Synthetic macromolecular fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/30Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
    • B32B2307/308Heat stability
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/30Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
    • B32B2307/31Heat sealable
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/514Oriented
    • B32B2307/518Oriented bi-axially
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/54Yield strength; Tensile strength
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/548Creep
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/582Tearability
    • B32B2307/5825Tear resistant
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70Other properties
    • B32B2307/71Resistive to light or to UV
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70Other properties
    • B32B2307/712Weather resistant
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70Other properties
    • B32B2307/724Permeability to gases, adsorption
    • B32B2307/7242Non-permeable
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70Other properties
    • B32B2307/724Permeability to gases, adsorption
    • B32B2307/7242Non-permeable
    • B32B2307/7244Oxygen barrier
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70Other properties
    • B32B2307/732Dimensional properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2605/00Vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2605/00Vehicles
    • B32B2605/18Aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Helmets And Other Head Coverings (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

Літальний апарат з корпусом з шаруватого матеріалу із армуючим волокнистим шаром, наприклад Zylon®, та першою і, необов'язково, другою плівкою етиленвінілового спирту, з'єднану в розплаві з волокнистим шаром. Атмосферостійкий шар захищає волокна від старіння від ультрафіолетового випромінювання.

Description

пи ж Дтмосферостінкий шар шоп нь Ддгезивнийгазонепроникний шар пеннннннннннннннннннн Шари (ЕК), здатні нести навантаження шому еф ддгезивнийчгазонепроникний шар
Фіг. 1
Область техніки
Винахід стосується літального апарата з корпусом, шаруватого матеріалу для такого корпусу і способу виробництва такого шаруватого матеріалу. Зокрема, це стосується багатофункціонального шаруватому матеріалу із шаром армуючого волокна і газонепроникної плівкою.
Рівень техніки
Літальні апарати мають гнучкий корпус, заповнений газом, зазвичай гелієм. У разі, якщо літальний апарат не має внутрішнього структурованого каркаса, його також називають "дирижаблем", в якому форма, зазвичай, подовжена, підтримується внутрішнім тиском. Корпус має бути з шаруватого матеріалу, який є досить стабільним, щоб не луснути, і який також є газонепроникним, зазвичай для гелію, Не, у корпусі.
Матеріал корпусу для висотних літальних апаратів має відповідати ряду вимог. Він має бути легким і в той же час забезпечувати механічну міцність. Він повинен хімічно протистояти агресивній атмосфері на великій висоті, особливо вмісту озону в повітрі. Він також має бути стійким до ультрафіолетового випромінювання і бути стабільним і гнучким при високій і низькій температурі. Хоча відомі матеріали для забезпечення кожної з цих вимог, необхідність їх поєднання створює серйозну проблему при розробці матеріалів для такого корпусу.
В патенті США Мо 7354366, виданому Лаван і інші, (І амап єї. а), що належить корпорації
Локхід Мартін (ГосКпеєй Мапйіп), описано шаруватий матеріал із шаром рідкокристалічного полімерного волокна, наприклад, типу Месігтапб), шаром поліїміду (РІ), прикріпленого до шару рідкокристалічного полімерного волокна; і шаром полівініліденфториду (РМОРЕ), прикріпленого до шару поліїміда (РІ). Шари з'єднані між собою поліуретановим (РІ) клеєм. Сусідні шаруваті матеріали можуть бути прикріплені один до одного з допомогою покривної стрічки РМОЕ на зовнішніх поверхнях і структурної стрічки на внутрішніх поверхнях. Структурна стрічка включає шар рідкокристалічного полімерного волокна і шар РІ для забезпечення цілісності літального апарата. Альтернативний матеріал може включати шар рідкокристалічного полімерного волокна і шар РМОЕ, розташований по обидва боки шару рідкокристалічного полімерного волокна. Вага становить близько 5 унцій на квадратний ярд (170 грам/квадратний метр). Міцність на розрив становить близько 240 фунтів на дюйм, що відповідає 420 Н/см.
Зо Оскільки вантажопідйомність безпосередньо пов'язана з вагою корпусу, було б бажано зменшити вагу, при збереженні або навіть збільшенні міцності.
Краще відношення ваги до міцності описано в статті "Опір розтягуванню високоефективного матеріалу зовнішньої оболонки дирижабля" ("Теаг ргорадайоп ої а Нідп-репоптапсе АїгвПір
ЕпмеІоре Маїетгіа!" рибіїзпей Бу МаєеКама апа мМовпіпо іп доштаї ої Аїгсгай Мої. 45, Мо. 5, Зері-Осі. 2008). Описаний матеріал має вагу 157 г/м2 і розривну міцність 997 Н/см. Шаруватий матеріал має волокно марки 2уїопФ в якості основи. уїопФ є торговою маркою корпорації Тоуоро
Согрогаййоп для жорсткострижневого ліотропічного рідиннокристалічного полімеру. Точніше, він є затверділо-стрижневим рідинно-кристалічним поліоксазолом, полі (п-фенілен-2,6- бензобісоксазол), який також називають РВО. 2уюпФ (РВО) має високу питому міцність у порівнянні з іншими комерційно доступними високоефективними волокнами. Нитки 7уїопФ також мають високий опір поширенню повзучості і є тому корисними для волокнистої арматури (ЕН) в шаруватому матеріалі. Але, РВО також відоме, як таке, що є дуже піддається старінню під дією не тільки ультрафіолетового світла (ОМ), але також і видимого світла. Було знайдено, що присутність вологи і кисню прискорює старіння під дією світла. Тому, незважаючи на очевидні переваги з точки зору високої міцності і низької повзучості, інші виклики мають місце при використанні цього волокнистого матеріалу для стратосферних дирижаблів.
Інший матеріал для корпусу описаний в патенті США 05 6074722, Кусіас та інші (Бу Сиссіаб еї аі.), що належить Локхід Мартін (І осКпеєй Мапіп), в якому шаруватий матеріал виконаний з волокнистого шару, ламінованого до матеріалу пластичної смоли. Волокнистий шар є або тканим матеріалом, або багатошаровим однонаправленим ниткоподібним матеріалом. Шаруваті матеріали з тканими волокнами для дирижаблів також розкриті в патенті США 05 7713890, Вогт та інші (Моді єї аї), що належить компанії МійКеп 4 Сотрапу. Інтеграція електронних компонентів в шар корпусу розкрита в патенті США 05 8152093, Ліггет і інші (І іддей єї. аЇ), що належить корпорації ГосКпеєа Мапіп.
Різні матеріали для корпусу обговорюються в статті "Випробування матеріалів для конструкцій, які легше повітря, при застосуванні на великій висоті" ("Маїегіа! сНпаепде5 г
Панег-Тпап-Аїк Зувієтв іп Нідн Айкишаеєе Арріїсайопв" Бу 2Наї апа Єшег, рибіїзней Бу Ше Атегісап
Іпвійше ої Аеєегопацшііс5 апа Авігопацшіісв аї Ше АІАА 5 Аміайоп, Тесппоіоду, Іпієдгайоп, апа 60 Орегаїйоп5 Сопіегепсе (АТІО) 26-28 5ері. 2005, Апіпдаюп Саїйотіа). У даній статті розглядаються різні матеріали для балонетів легше, ніж повітря, зокрема шар газонепроникного матеріалу, а також тканий структурний шар, здатний нести навантаження, з покращеним показником навантаження/напруга. Ці шари скріплені один з одним клейким шаром. Клейове з'єднання описано з посиланням на поліуретан, епоксид та акрил. Щодо газонепроникного шару, то в статті вказується на низьку температурну гнучкість як найважливішого параметра серед різних бажаних властивостей, що також включає низьку газопроникність, мінімальну вагу, хорошу зв'язуваність, стійкість до стирання та стійкість до озону. У таблиці 5 цієї статті сополімер етиленвінілового спирту (ЕМОН) згадується як такий, що має низьку гнучкість при низькій температурі, що вказує на те, що ЕМОН не є придатним як балонетний або корпусний матеріал для дирижаблів легше повітрям при низьких температурах, які зазвичай знаходяться на великі висоти. З цієї очевидної причини в даній статті згадуються замість поліолефіну, поліуретану, етиленпропілен дієн мономер (ЕРОМ) смола і силіконова смола, як найбільш перспективні полімерні матеріали для газонепроникного шару.
Хоча стаття Чжая і Ейлера (7Наї апа Єше свідчить про те, що ЕМОН не є корисним для висотних дирижаблів, результати свідчать, що ЕМОН є корисним при використанні в шаруватому матеріалі, типу сендвич, разом з поліуретанами, які також розглядаються як перспективний матеріал у вищевказаній статті У цьому відношенні робиться посилання на брошуру ЕмаІ Еигоре МУ, дочірньої компанії Кигтагау Со. (4., яку можна знайти на сайті пор//емаІ-атегіса5.сот/тедіа/15453/емаІФс2гОіпаивтаюрогОарріїсайіоп. раї. У цій брошурі згадується велика гнучкість і відмінна газонепроникність на додаток до придатності при холодних атмосферних умов для співекструдованої структури плівки, де ЕМОН смола (Емаї "М) затиснута між шарами термопластичного поліуретану (ТРИ), при цьому, шаруватий матеріал коротко описаний як ТРО / Ема! "М/ГТРИ. Один із запропонованих варіантів використання цієї сендвич-плівки є матеріалом для стратосферних дирижаблів. В цій брошурі вказується на те, що прошарування ЕМОН між двома плівками ТРІО долає недолік поганої низькотемпературної гнучкості самої ЕМОН плівки. Однак, для легкого матеріалу корпусу, який є необхідним для забезпечення підіймальної вантажопідйомності дирижаблів, прошарування ЕМОН між шарами
ТРИ додає вагу корпусу без оптимізації міцності кінцевого матеріалу корпусу.
Таким чином, зрозуміло, що оптимальне рішення для матеріалу корпусу ще не знайдено. На
Зо закінчення, можна сказати, що, хоча в попередньому рівні техніки є численні пропозиції для матеріалу корпусу дирижаблів, все ще існує постійна потреба в його поліпшення та оптимізації.
Опис/Суть винаходу
Таким чином, метою винаходу є покращення існуючих в даній області рішень. Ще однією метою є створення більш легкого літального апарату з покращеним корпусом. Зокрема, покрашений корпусу з шаруватого матеріалу оптимізують по показнику вага/ міцність, а також мінімізують газопроникність. Ці цілі досягають для літального апарата з корпусом, який складається з шаруватого матеріалу, що більш докладно описаного нижче.
У тексті використовуються такі скорочення: урі (нитки на дюйм), 1 дюйм - 2,54 см, 1 урі - 132,54) ниток на см
Ірі (круток на дюйм); рт (круток на метр); 1 їрі-39 рт дот (грам на квадратний метр) 5дт (квадратний метр)
ИОМ-Міє - атмосферостійкість - погіршення властивостей під впливом ОМ (ультрафіолетового)-випромінювання і/або видимого світла.
Шаруватий матеріал корпусу є газонепроникним і слугує конструкцією, здатною нести навантаження, причому шаруватий матеріал містить шар армуючого волокна і першу плівку етіленвінілового спирту (ЕїПуїєпе Міпу! АіІсопої), ЕМОН, яка з'єднана в розплаві з волоконистим шаром на одному боці волокнистого шару, причому, ЕМОН знаходиться в прямому контакті з шаром армуючого волокна.
Під терміном "прямий контакт" мається на увазі, що між шаром ЕМОН і волокнистим шаром не розташований шар іншого матеріалу. Зокрема, плівка ЕМОН не надається як частина композитної плівки, де ЕМОН поміщається між двома шарами ТРО до його зв'язування в розплаві з волокнистим шаром.
Необов'язково, шаруватий матеріал містить другу плівку ЕМОН, з'єднану в розплаві волокнистим шаром на протилежному боці волокнистого шару, причому, ЕМОН другої плівки
ЕМОН знаходиться в прямому контакті з шаром армуючого волокна. У цьому випадку шар армуючого волокна поміщають між першою і другою плівкою, виготовленої з етіленвінілового спирту, ЕМОН, який вплавляється в волокнистий шар з обох боків.
ЕМОН має дуже низьку газопроникність для гелію, що дуже корисно. Він стійкий до бо ультрафіолетового випромінювання і озону. Крім того, він є термозварювальним. З попереднього рівня техніки відомо, що погана гнучкість при низьких температурах експериментально не була підтверджена як проблема при використанні окремо або при використанні в шаруватих матеріалах, які мали ЕМОН як газонепроникний шар.
Для матеріалу корпусу перша плівка ЕМОН, з'єднана в розплаві на, щонайменше, частково у волокнистому шарі з одного боку, і, необов'язково, друга плівка ЕМОН, з'єднана в розплаві на і, щонайменше, частково у волокнистому шарі з протилежного боку волокнистого шару. Таке з'єднання в розплаві досягається шляхом теплового пресування шарів разом. Наприклад, прийнятною є температура в діапазоні 175-180" С. У шаруватому матеріалі, як описано в наступних параграфах, плівка ЕМОН не тільки служить адгезивом для з'єднання шарів один з одним, але також діє як газонепроникний матеріал. Таким чином, він є багатофункціональним шаром.
Для забезпечення високої міцності і легкої ваги шару армуючого волокна (ЕВ) хорошим матеріалом є рідкокристалічні волокна, наприклад, Полі (п-фенілен-2,6-бензобісоксазолі, РВО.
Такі волокна продаються як волокна марки 7уіопФ), як вже, було зазначено у вступній частині.
Щоб оптимізувати міцність і/або однорідність, в деяких випадках доцільно включати щонайменше одне з кручених волокон, каліброваних волокон і волокон, які є і каліброваними, і крученими. Необов'язково, калібровані волокна допомагають додатково з'єднанню між шарами, особливо якщо калібрований матеріал сумісний з адгезивним шаром. Прикладами каліброваного матеріалу є певні РМА (полівінілацетатні) волокна Інший приклад - волокна, що продаються під торговою маркою ЕхсемаІ. Наприклад, просочення волокон досягається нанесенням матеріалу проклеювання як заоливлюючого матеріалу на волокна.
Відповідним проклеювальним матеріалом є полівініловий спирт. Такий матеріал є доступним по вартості, наприклад, від японської компанії Кигагауб Со, 4. Гідрофобно модифікований полівініловий спирт під торговою маркою Ехсема! "М від Кигагау? також було використано в експерименті і отримано гарні результати. Такі проклеювальні матеріали на основі полівінілового спирту є високоеластичними хімічно стійкими і одночасно сумісними з
ЕМОН. Експериментально було показано, що полівініловий спирт підсилює нитки марки 2уіопФф).
Він також забезпечує кращу адгезію між волокном і плівкою ЕМОН.
Наприклад, перша сукупність волокон у волокнистому шарі, необов'язково рідкокристалічні
Зо волокна, є скрученими, тоді як друга сукупність волокон у волокнистому шарі, необов'язково рідкокристалічні волокна, не є скрученими.
У деяких варіантах здійснення два набори волокон розташовують в різних напрямках.
Наприклад, перша сукупність волокон, орієнтованих в першому напрямку, є скрученими, а друга сукупність волокон, орієнтованих у другому напрямку, не є скрученими. Наприклад, перший і другий напрямки мають кут між собою, щонайменше, 30, наприклад, 45", не обов'язково, перпендикулярні між собою. Хороші результати були досягнуті при використанні кручених волокон, які мають скручення від 30 до 50 круток на метр.
Як рівноважні, так і нерівноважні волокнисті шари є потенційно корисними. У деяких варіантах здійснення волокна в другій сукупності мають товщину, щонайменше, в два рази більшу, ніж у першій сукупності волокон. У деяких варіантах здійснення перша сукупність волокон має першу щільність ниток, а друга сукупність волокон має другу щільність ниток, яка відрізняється від першої щільності ниток щонайменше в два рази.
Для літального апарата, де вага має вирішальне значення, експериментальні результати були отримані для волокнистого шару з вагою 40-70 г/м.
Наприклад, товщина шару ЕМОН становить 10-20 мкм.
Переважно, шаруватий матеріал містить багатофункціональний атмосферостійкий шар, з'єднаний в розплаві з першим шаром ЕМОН, причому атмосферостійкий шар містить металізовану полімерну плівку, що має один металевий шар тільки на одному боці або, альтернативно, на обох боках полімерної плівки, В разі, коли атмосферостійкий шар має тільки один металевий шар, він переважно орієнтований металевим шаром в напрямку шару ЕМОН і з'єднаний в розплаві з першим шаром плівки ЕМОН. Таким чином, він захищений, наприклад, спрямованим назовні, полімером, наприклад, поліїмідом, атмосферостійкого шару. Такий атмосферостійкий шар повинен захищати корпус від реактивного озону та інших хімічних впливів, а також захищати шар армуючого волокна від ультрафіолетового випромінювання. Як вже говорилося, РВО, наприклад, 7уіопФ), дуже швидко старіє в ультрафіолетовому світлі. Крім того, він функціонує як додатковий газовий бар'єр. Хорошим кандидатом на полімер в атмосферостійкому шарі є поліїмід (РІ). Прикладом альтернативного матеріалу для цієї мети є полівінілфторид (РМУЕ). Наприклад, товщина атмосферостійкого шару становить 10-20 мкм.
Відзначено, що направлений назовні полімерний шар також корисний для створення бо сильного блиску між сусідніми шаруватими матеріалами.
Хоча ЕМОН є добрим газонепроникним матеріалом, газонепроникність може бути поліпшена шляхом додавання металізованого газонепроникного шару до шаруватого матеріалу на внутрішньому боці корпусу, який протилежний атмосферостійкому шару. Для цього металізований газонепроникний шар, необов'язково, з'єднують в розплаві з другої плівкою
ЕМОН. Кандидатом на отримання шару металізованої полімерної плівки є поліетилентерефталат (РЕТ), наприклад, шар РЕТ товщиною 4-8 мкм.
В експериментах було показано, і буде також більш детально описано нижче, що газонепроникний і стабільний шаруватий матеріал може бути виготовлений вагою в діапазоні 90-110 г/м. Наприклад, експериментально було знайдено, що відношення міцності на розрив до ваги шаруватого матеріалу перевищує 890 кНм /кг.
У деяких варіантах здійснення волокнистий шар являє собою тканий шар з основою і утком.
Для подовжених дирижаблів необхідно, щоб міцність в поперечному напрямку корпусу була вище, ніж в поздовжньому напрямку. Відповідно, основа і уток, необов'язково, мають нитки різної товщини і/або щільності При використанні негофрованого волокнистого шару він складається з множини шарів з односпрямованим нитками, причому різні шари мають різні напрямки ниток, наприклад перпендикулярні напрямку. Також в цьому випадку нитки в одному напрямку переважно товщі і/або більш щільні, ніж у другому напрямку, щоб оптимізувати міцність без додавання зайвої ваги.
Було знайдено, що як рівноважні, так і нерівноважні структури були корисні. Вибір рівноважних або нерівноважних структур залежить від мети. Наприклад, може бути бажана більш висока міцність в одному напрямку в порівнянні з іншим. Це має відношення до стабільності форми корпусу, а також до мінімізації ваги, оскільки нерівноважні структури зазвичай мають більш високий потенціал для оптимізованих співвідношень міцність/ вага, оскільки видно, що зусилля, що діють на тканини через подовжену форму корпусу відрізняється в поздовжньому і поперечному напрямку.
Як випливає з вищесказаного, шаруватий матеріал включає множину шарів, комбінація яких є багатофункціональною. Функціональність включає захист від ультрафіолетового випромінювання, видимого світла, озону, синглетного кисню і тепла. Найбільш зовнішній шар також забезпечує управління температурою, завдяки низькій випромінювальній здатності.
Зо Для діапазонів між першою і другою величиною, перша і друга величини необов'язково включені.
Короткий опис креслень
Винахід буде пояснено більш детально з посиланням на креслення, де Фіг. 1 ілюструє принципову схему шаруватого матеріалу корпусу; Фіг. 2 ілюструє альтернативний принциповий зразок шаруватого матеріалу корпусу; Фіг. З ілюструє шар армуючого волокна (ЕН) а) негнучкий двохнитковий поперечно плетений б) тканий; в) негнучкий трьоохнитковий;
Фіг. 4. Зразок РЗ, а) схематичний дизайн і б) фотографії зовнішнього боку і внутрішнього;
Фіг. 5. Зразок Р4, а) схематичний дизайн і б) фотографії зовнішнього боку і внутрішнього.
Фіг. 6. Зразок РО, а) схематичний дизайн і б) фотографії зовнішнього боку і внутрішнього;
Фіг. 7. Зразок Р10, а) схематичний дизайн і б) фотографії зовнішнього боку і внутрішнього;
Фіг. 8. Порівняння міцності і ваги нових зразків шаруватого матеріалу і шаруватих матеріалів, розроблених в інших дослідженнях;
Фіг. 9. Порівняння відношення міцності до ваги нових зразків шаруватого матеріалу і шаруватих матеріалів, розроблених в інших дослідженнях;
Фіг. 10. Порівняння міцності на розрив дослідних зразків до і після термічної дії і прискореному ОМ-Мів старінні;
Фіг. 11. Втрата міцності після термічної дії і прискореного ОМ-Мів старіння;
Фіг. 12. Принципова схема зразка з вузьким розрізом;
Фіг. 13. Крива подовження під навантаженням зразка Ра, під дією постійного навантаження 1250 Н;
Фіг. 14. Зразок Р12, схематичний дизайн;
Фіг. 15. Зразок Р13, схематичний дизайн;
Фіг. 16. Зразок Р14, схематичний дизайн;
Фіг. 17 ілюструє вимірювання на диференціальному аналізаторі рухомості (ОМА), виконані для а) плівки ЕМОН, Б) плівки майлар (Муїа/г,, с) плівки РІ, а) основи зразка РА.
Детальний описЖращий варіант здійснення
Для створення тонкого і легкого шаруватого матеріалу для корпусу, який в той же час є газонепроникним, стійким до ультрафіолетового випромінювання, термостійким і хімічно стійким, особливо до синглетного кисеню і озону, була використана наступна базова схема, яка бо як приклад показана на Фіг. 1. Волокнистий армуючий (ЕР) шар, здатний нести навантаження,
затиснутий між двома адгезивними шарами, які використовуються для з'єднання ЕВ з іншими шарами, наприклад, із зовнішнім шаром корпусу, далі званому атмосферостійким шаром, і з потенційним внутрішній шаром корпусу, в якості газонепроникного шару для корпусу. Зокрема, адгезивні шари виконані у вигляді ефективних газопроникних шарів. Наприклад, адгезивні шари є основними газонепроникними шарами, так що загальна газопроникність адгезивних шарів менше, ніж газопроникність інших шарів. Таке поєднання функцій адгезії і низької газопроникності є нетрадиційним. На відміну від цього, в попередньому рівні техніки існують конкретні основні газонепроникні шари, що відрізняються від адгезивних шарів, де основні газнепроникні шари мають більш низьку газопроникність, ніж адгезивні шари. У цьому контексті газопроникність стосується газу всередині корпуси, зазвичай це гази гелію або водню.
Як приклад, більш докладно проілюстрованого на Фіг. 1, волокнистий шар, здатний нести навантаження, розташований між двома шарами ЕМОН, які не тільки працюють як газонепроникні, але також використовуються, щоб взяти на себе роль адгезиву для потенційних додаткових шарів, особливо для зовнішнього шару корпусну, далі званому атмосферостійким шаром, і для потенційного внутрішнього шару корпусу як додаткового газонепроникного шару.
Іншими функціями шарів, особливо атмосферостійкого шару, є захист від ультрафіолетового випромінювання, видимого світла, озону, синглетного кисню і тепла.
Хоча в процесі оптимізації використовувалися два шари плівки ЕМОН, вважається, що один шар ЕМОН, з'єднаний в розплаві з волокнистим шаром, також буде більш вигідним, ніж системи шаруватого матеріалу попереднього рівня техніки.
Варіант концепції дизайну на Фіг. 1 показано на Фіг. 2. У цьому випадку шаруватий матеріал не має окремого внутрішнього первинного газонепроникного шару. Замість цього внутрішню поверхню шаруватого матеріалу металізують після утворення шаруватого матеріалу.
Використання шару ЕМОН як адгезивного матеріалу з низькою газопроникністю і металізацією внутрішньої поверхні дає відмінні властивості газонепроникності шаруватого матеріалу.
Видалення газонепроникного шару зменшує загальну масу шаруватого матеріалу, в той час як міцність шаруватого матеріалу на розрив не змінюється.
Далі, матеріали, а також методи виробництва, обговорюються в зв'язку з експериментами, які проводилися для оптимізації матеріалу шаруватого матеріалу для корпусу.
Зо Вибір ниток
Щоб забезпечити одночасно малу вагу і високу міцність, вигідно використовувати високоміцні волокна. Було виявлено, що прикладом кращого матеріалу для волокнистого шару є кристалічні волокна РВО (кристалічний поліоксазол, полі (п-фенілен-2,6-бензобісоксазол)), особливо марки 72уїопФ, оскільки ці волокна мають дуже високу міцність і питомий модуль пружності серед комерційно доступних волокон з високими експлуатаційні характеристики. Ці нитки також мають високу стійкість повзучості. Тому для посилення волокна в шаруватому матеріалі, використовуваному в експериментах, були обрані нитки марки 7уЇопФ).. Однак відомо, що волокна РВО є дуже схильні до старіння під дією світового випромінювання. Присутність вологи і кисню прискорює це старіння, тому необхідно було знайти захисний механізм.
Для армуючого шару можна використовувати як рівноважні, так і нерівноважні структури. У деяких варіантах здійснення була обрана нерівноважна структура, щоб забезпечити різну міцність, необхідну в поздовжньому і круговому напрямку дирижабля, який легше повітря (І ТА).
Нитки 2уіопФ вагою мотка 99 деньє, 150 деньє і 250 деньє були надані компанією Тоуоро
Со., Ц4. Поставлені нитки, які мали нульове кручення (некручені), були випробувані на міцність на розрив. Середня міцність на розрив некручених ниток вагою мотка 99 деньє і 250 деньє становила 35,5 грам-сила (гс)/деньє (ді/депієг) (4,8 95 см; см - коефіцієнт варіації) ії 34,9 грам- сила/деньє (3,0 95 см) відповідно. Визнаючи той факт, що додавання оптимального ступеня кручення (коефіцієнта кручення) до пряжі забезпечує її найвищу міцність на розрив, була проведена серія випробувань для визначення оптимального коефіцієнта кручення і відповідної найвищої міцності на розрив, досяжною при вазі мотка 99 деньє, і 250 деньє ниток уп Ф.
Коефіцієнт кручення (ТЕ), який залежить як від величини кручення (кручень на дюйм (рі); витків на метр (рт); 1ірі-39 рт), так і від кількості ниток, розраховуються за формулою ТЕ-0,124.
Ірі«Чех0О,5, де аїех - це одиниця підрахунку, також звана лінійною щільністю пряжі (1 деньє дорівнює 0,9 аїех).
Нитки з вагою мотка 99 деньє (110 агех) і 250 деньє (278 аїех) скручували з різним ступенем крутки (рі, рт) і випробовували на міцність на розрив. Результати, наведені в таблиці 1, показують, що межа міцності при розтягуванні ниток 99 деньє і 250 деньє є найвищим для коефіцієнта кручення ТЕ-10, що відповідає 7,69 рі (або 303 Ірт) для ниток 99 деньє і 4,84 ірі (або 190 ірт) для ниток 250 деньє. (510)
Таблиця 1 кручення деньє р (гс)/уденьє навантаження, 90 77777111 | середн.знач. | судо | середн.знач. | суд 1000 | 99 | 769 | 406 /33| 39 | 96 13.21 | 899 | 1016 | 399 2 щ /31| щ 38 | 21 98919 | 250 | 445 | 375 |2г1| 36 | 0
Конфігурація волокна для армування
В експериментах з шаром, що здатний нести навантаження, застосовувалися кілька варіантів. Один з них був негнучким двохнитковим поперечно плетеним шаром, показаним на
Фіг. За, а інший - армуючим шаром з тканого волокна, показаним на Фіг. Зр. Третій варіант з пасмами під кутом 90/5 45 градусів показаний на Фіг. Зв.
Підбір плівки для створення шаруватого матеріалу
ЕМОН (сополімер етилену і вінілового спирту) має дуже низьку проникність для газу, особливо для Не, тому він є хорошим матеріалом для адгезивного шару.
Хороший матеріал для зовнішнього атмосферостійкого шару був знайдений у вигляді Рі (поліїмід), хоча можливі й інші полімери, наприклад, полівінілфторид (РМЕ). Переважно, зовнішній атмосферостійкий шар був металізований, щоб відбивати випромінювання і тепло.
Щоб захистити метал від пошкоджень, металеве покриття було направлено всередину, тобто між полімером атмосферостійкого шару і плівкою ЕМОН. Таким чином, полімер захищає метал від корозійного середовища в стратосфері.
В якості альтернативи, атмосферостійкий шар металізують з обох боків. Якщо атмосферостійкий шар металізований з обох боків або має металізований бік, який піддається впливу навколишнього середовища, він переважно захищений антикорозійним покриттям.
У деяких варіантах здійснення внутрішній газонепроникний шар був доданий до протилежного боку шаруватого матеріалу від атмосферостійкого шару, де внутрішній газонепроникний шар був металізованою поліетилентерефталатні (РЕТ) плівкою, наприклад плівкою МуїагнФ).
Ламінування було виконано для шаруватих матеріалів розміром 7,5 дюйма х 7,5 дюйма (19 см х 19 см) під тиском 285 фунт/кв. дюйм - 1965 кПа між двома нерухомими алюмінієвими плитами при температурі 175-178" С протягом 15 хвилин, верхня межа температурного інтервалу показує кращі результати ламінування. Ці зразки були використані для різних випробувань, як буде описано далі.
Однак, можливі різні комбінації температури і часу витримки. Інші експеримент, де було більш низький тиск і більш низький час витримки при більш високій температурі в діапазоні 180-
Зо 200 "С, були успішними. Наприклад, температура в 196 "С використовувалася протягом 2 секунд при тиску 60 фунтів на кв. дюйм - 414 кПа.
Вимірювання міцності
Вимірювання міцності на розрив виконували відповідно до стандартних методів випробування на розрив і подовження текстильних тканин (смуговий метод (Сіір Меїпоа)) АБТМ 05035. Значення міцності на розрив наведені в одиницях Н/см і гс/деньє (мНЛех-88,3 гс/деньє (їех - текс - одиниці лінійної щільності)). Міцність на розрив в Н/см представляє міцність зразка на одиницю ширини в см. Міцність на розрив в гс/деньє представляє міцність зразка на загальний деньє пряжі в напрямку навантаження. Міцність на розрив в гс/деньє використовується в якості нормализованной метрики для визначення того, яка частина міцності пряжі перекладається в міцність армування ламінованого/неламінованого волокна.
Для нерівноважних структур, як докладно пояснюється нижче, розрахункові значення міцності на розрив (розраховані на основі міцності пряжі і параметрів конструкції армування волокна) становили 1033 Н/см і 516 Н/см в напрямках основи і утка відповідно. Як правило, міцність на розрив в напрямку основи всіх зразків (крім армованих шаруватих тканих волокон) була близька до 1000 Н/см, в той час як для утка всіх зразків була вище 500 Н/см. Відповідні значення параметрів в перерахунку на гс/деньє знаходилися в діапазоні 31-35.
Експерименти також проводилися для рівноважних структур тканини на основі ниток 2уіопФ в тканині. Нитки 7уїопФ з низьким крутінням (3-5 Ірі) пряжі вагою 99 деньє і щільністю 46-50 урі (приблизно 18-20 нитки на см) використовувалися як для основи, так і для утка в гладкому переплетенні. Нитки 7уїопФ оброблялися полівініловим спиртом. Міцності на розрив вимірювали в діапазоні від 520 до 615 Н/см і від 28 до 34 гс/деньє в напрямках основи і утка, і відносне подовження при розриві становило 2,9-3,2 9о. Ці результати також дуже хороші для досягнення мети, так як це були значення для тканини, а не для всього шаруватого матеріалу.
Більш докладно дані про виміри наведені далі.
На закінчення, було продемонстровано, що як рівноважні, так і нерівноважні структури з високоміцними нитками є дуже корисні.
Приклад 1 - РЗ
На Фіг. 4а показано конкретний варіант експериментального зразка на Фіг. 2. Зліва на фігурі показано вага кожного шару в грамах на квадратний метр (г/м7), а товщина в мікронах (мкм) показано праворуч. Фотографії отриманих шаруватих матеріалів показані на Фіг. 4р.
Схематичний дизайн цього зразка шаруватого матеріалу, який в експерименті отримав назву РЗ, включає нерівноважну (двошарову) не обтиснуту тканину в якості армуючого волокна.
Тканина має нитки 2уїопб вагою мотка 250 деньє в напрямках 90 градусів і 0 градусів. Базова вага тканини становить 48 г/м? при щільності пряжі 30 урі (30 ниток на дюйм - приблизно 12 ниток на см) в напрямку 90 градусів і 15 урі (приблизно 6 ниток на см) в напрямку 0 градусів
Таким чином, забезпечується більше зусиль в напрямку 90 градусів, ніж в напрямку 0 градусів.
Дизайн зразка включає три шари плівки ЕМОН, які забезпечують відмінні адгезійні властивості і властивості газонепроникнення. Розрахункова і виміряна маса цього зразка шаруватого матеріалу склала 111 г/м: і 109 г/м? відповідно.
Приклад 2 - РА
На Фіг. 5а показаний конкретний варіант експериментального зразка на Фіг. 1. Зліва на фігурі показано вагу кожного шару в грамах на квадратний метр (г/м2), а товщину показано праворуч. Фотографії отриманих шаруватих матеріалів показано на Фіг. 560.
Схематичний дизайн цього зразка шаруватого матеріалу, який в експерименті названий Ра, включає нерівноважну (двошарову) не обтиснуту тканину в якості армуючого волокна. Тканина має нитки РВО вага мотка 250 деньє в поздовжньому і поперечному напрямках. Основна маса тканини становить 48 г/м? при щільності пряжі 30 урі (приблизно 12 ниток на см) в напрямку 90 градусів і 15 урі (приблизно 6 ниток на см) в напрямку 0 градусів. Щоб домогтися меншої ваги
Зо шаруватого матеріалу, в дизайні використовуються два шари плівки ЕМОН і нижній шар з легкої металізованої РЕТ-плівки (Муїак?), яка служить в якості основного газонепроникного шару.
Розрахункова і виміряна маса цього зразка шаруватого матеріалу становить 103 г/м.
Приклад З - РО
На Фіг. ба показаний конкретний варіант експериментального зразка на. Фіг. 1. Зліва на фігурі вагу кожного шару показано в грамах на квадратний метр (г/м7), а товщину показано праворуч. Фотографії отриманих шаруватих матеріалів показані на Фіг. 6р.
Схематичний дизайн цього зразка шаруватого матеріалу, який в експерименті названий Ро, включає нерівноважне ткане полотно в якості армуючого волокна. Ткане полотно має нитки 2уюпФф вагою 99 деньє кручені 40 їрт в напрямку основи і не кручені нитки 7уїопФ вагою 250 деньє в напрямку утка відповідно. Базова вага тканини становить 50 г/м? при щільності 40 урі (приблизно 16 ниток на см) в напрямку основи і 30 урі (приблизно 12 ниток на см) в напрямку утка. Як і у зразка Р4, нижній шар являє собою легку металізовану РЕТ-плівку (Муїанкт), яка слугує в якості основного газонепроникного шару. Хоча температура ламінування 175 "С забезпечувала задовільну адгезію між шарами, підвищення температури ламінування до 178 С покращувало адгезію між шарами. Розрахункові і виміряні ваги цього зразка шаруватого матеріалу були рівними 105 г/м.
Приклад 4 - Р10
На Фіг. 7а показаний конкретний варіант експериментального зразка, показаної на Фіг 1.
Зліва на фігурі вагу кожного шару показано в грамах на квадратний метр (г/м7), а товщину показано праворуч. Фотографії отриманих шаруватих матеріалів показано на Фіг. 70.
Схематичний дизайн цього зразка шаруватого матеріалу, який в експерименті названий Р10, включає нерівноважне ткане полотно в якості армуючого волокна. На відміну від зразка РО, в зразку Р10 використовується тканий матеріал з нитками 7уїопФб вагою 99 деньє кручені 40 їрт в напрямку основи і не кручені нитки 7уїопФ вагою 99 деньє в напрямку утка, відповідно. Базова вага тканини становить 50 г/м? при щільності пряжі 40 урі (приблизно 16 ниток на см) в напрямку основи і 75 урі (30 ниток на см) в напрямку утка. Спостерігалося, що більш високе значення урі (ниток на дюйм) в напрямку утка формує більш стійку структуру тканини з більш гладкою текстурою поверхні. На початкових етапах використовувалася температура ламінування 175 "С, однак це призводило до поганої якості ламінування зі слабкою адгезією металізованої плівки Рі. бо Підвищення температури ламінування до 178 "С покращило якість ламінування, але адгезія була не такою гарною, як у зразка РО, але все ж задовільною. Розрахункова і виміряна маса цього зразка шаруватого матеріалу становила до 105 г/м.
Виконання газонепроникного шару
Результати випробувань на гелієву проникність (таблиця 2) показують, що, хоча зразки шаруватого матеріалу РЗ і Р4 мають значно нижчу проникність гелію, ніж цільове значення 132 сс / те. дау. айт (см3/м7, за день при перепаді тиску 1 атмосфера), зразок Р4 шаруватого матеріалу має значно нижчу проникність гелію в порівнянні зі зразком. РЗ. Більш низька проникність зразка Р4 пояснюється наявністю металізованого шару Муїа"?, що також знижує загальну вагу зразка РА.
Таблиця 2 матеріалу матеріалу, г/ме при перепаді тиску 1 атм. пи го п ГУ х Хо ПО с ХО
З огляду на ті ж схеми нашарування, очікувані значення гелієвої проникності зразків РУ і Р10 будуть такими ж, як і у зразка РА, які відносно газонепроникності переважали зразок РЗ.
Міцність шаруватого матеріалу
Міцність на розрив в напрямку основи і утка у шаруватих зразків Р4, РО ії Р10 показана в таблиці 3. Встановлено, що межа міцності на розрив одного зразка РЗ складає 1086 Н/см. "Таблиця З (гс)/уденьє рогриву плруваг у пирув того матеріа: сер. су! сер. о сер. су | СЕер. су | Сер. су | Сер. о
РО | 105 | 486,9 60197081 5,7| 320 |553291| 451301) 781329 88
РІО | 105 | 476,8 | -|9564| - | з07 | - |13393| - |268)| - |з -
Розрахункові значення межі міцності на розрив, розраховані на основі параметрів міцності пряжі і структурних параметрів армуючого волокна, становлять 1033 Н/см і 516 Н/см в двох напрямках. Виміряна міцність на розрив дослідних зразків була дещо нижчою, ніж розрахункові значення. Більш низькі значення міцності на розрив у порівнянні з розрахунковою міцністю на розрив пояснюється ручною підготовкою експериментальних зразків шаруватого матеріалу, що призводить до відсутності повного вирівнювання ниток і нерівномірного натягу ниток. Ці недоліки призводять до нерівномірного розподілу навантаження між нитками, здатними нести навантаження, що в кінцевому підсумку викликає передчасний розрив зразків під час випробування. Вважається, що межа міцності на розрив покращиться і стане аналогічною теоретичним значенням, коли шаруваті матеріали будуть виготовлятися на спеціалізованому виробничому підприємстві у великому масштабі. Однак слід зазначити, що експериментальні значення відхиляються менш ніж на 10 95 від теоретичних значень, що є достатньо задовільним результатом.
Порівняння з іншими дослідженнями
Порівняння міцності і ваги нових дослідних зразків шаруватого матеріалу і шаруватих матеріалів, розроблених при інших дослідженнях і наведених в літературі, показано на Фіг. 8.
Посилання на дослідження, показані в таблиці 4 і наведені в кінці цього розділу.
Порівняння величини відношення міцності до ваги нового шаруватого матеріалу з шаруватими матеріалами, розробленими іншими дослідниками, показано на Фіг. 9. Нові зразки шаруватого матеріалу не тільки значно легше, ніж будь-які інші шаруваті матеріали з аналогічною міцністю на розрив, але також значно міцніше, ніж будь-який шаруватий матеріал з аналогічною вагою. Відношення міцності до ваги нових зразків шаруватого матеріалу вище, ніж у всіх шаруватий матеріалів, розроблених іншими дослідниками.
Як видно з цього порівняння, міцність шаруватих матеріалів зразків РЗ, Р4, РУ і Р10 відносно ваги є достатньо високою, що робить їх дуже придатними для використання в повітряних літальних апаратах. Проте, слід зазначити, що хороше відношення міцності на розрив до ваги,
як показано на Фіг. 9, можна масштабувати до більш товстих шаруватих матеріалів, що сприяє наведеним в якості прикладу шаруватим матеріалами вважатися шаруватими матеріалами, які мають в цілому більш високу міцність (див. Фіг. 8).
Таблиця 4
Відношен.
Організація/ . й Міцність Вага міцність/ й випробування Примітки Опис матеріалу Нім г/см? вага,
КН.м/кг
СА? |Осусіортелі ої.2500100" теапе 0 ЗАРОХ | 1240 | 235 | 58
Нй рес ОО тупо пьо, МЛоБОТЯРШХ 1100 | 226. 487 бітепо Епуеюре ее 8 100 дет
Маїегіа!"
ВЗ, Вб аге демеюрей/М-РО-ХІ | 610 | 198 / 308
ВІ, 82. Ва аг ой Ше М100-ЗІ1РЕ-ХІА| 620 | 150 | Ющ Фя3
ВЗ |Оємуеюртепі оїзпей; 0 ММестап/у-РШ-ХС | 350 | 1110 | 315
Нідн зЗресіїіс| РО:РоїуигеШапе, зігепдій ЕпмеіІоре!| РЕ:РоїуєїНуїепе,
ВА | Маїегіа!" ХГЕМОМ Мм200-102Р 0-Х. 1060 274 387
ХІ АхАІйтіпит віск
ЕУОН
Оехвіортеті ої дАЄ ат остео ОО 1327 1 1981 670 дн зЗресіїйс. : ,
Маїегіа! АІитіпійт-оерові Ще ідп зЗресіїіс РОЇ Шапе м Хі о зЗігепаїйт Епуєіоре ов'умте !
Оеувіортетіої о" Іпіетаї дав Бад ог
Нюпросйс ТОРІ меті ве:
СЕЗ епусіоре Маїетів! "М МУоп. К: Кемаг,
Н:нуаге!; М!: Місігоп
Оемеортелі: ої тріск луоп йог атвій1000-74М 1 1220. | 198. 616
Нй о Вресіс аломсиео ру 00 М 118007 236 763 4 |Зітепоїй Епмеіоре Ма у
Маїегіа!" ув» а Вийавіе юю! А! - с ддепсу (ЗАХА) Орегаїйопаї! Айтепірі РМЕ-Ри-2уЇоп 19310 203 645 дій У (омега! Іепдій: 250 т) | Табгіс-РИ а "Тесппоіоду АІ-РУЄХРИ
НІ ддепсу (ЗАХА) Оетовзіга" АїєепПір| -- 2уюп 993 157 632 456 (омега! Іепдій: 150 т) | Табгіс-РИ спринт воли Ж же | 1 абгіс ат
ЕЕ сову сне дій шк НІС НІНІ НОЯ опсегітр Рабгіс дот
Месігап ЕВ
КІ |Капод егаї. 2006 2 | Месітап момеп Бабгіс оайпотРУЕРИ 883 220 401
Тіт
Продовження таблиці 4
Аїг5пір ЕпуеІоре
ЕпмеІоре Ге)і 2 |Си 20079 зпмнаюзрпегіс АїєепПір па 1360 210 648 омега! Іепдій 200 т
МІ |Сао 8 Саогоре о Мат) МЕ ог) жк РО 189
Мей РИ соаїйпа (5-8)
МІ тека. 2010" ар) РВО(78)х 178
Мей 30) - РУ (30 "Л бОемеіортепі ої Нідй бресійс Зптепдій ЕпуиєІоре МаїегтіаІ - Удосконалення високоміцного матеріалу для корпуса 1
Посилання в таблиці 4: 1. "Розробка матеріалу з високою питомою міцністю для корпусу" (Катаїви, К, Запо, М., апа
КаКша, У., "ОемеІортепі ої Нідп бресіїс 5ігепдій Епмеіоре Маїетгіа!", ААІА За Аппиаї! Аміайоп
Тесппоіоду, Іпіедгайоп, апа Орегаїйопз (АТІО) Тесі, Мом 17-18 2003, Оепмег, Соіогадо). 2. "Сценарій розробки технології дирижабля типу 5РЕ" (Зазакі М., Едисні, К, Копо Т, апа
МаекКкама, 5, "Зсепагпо їог ЮОемеіортепі ої Ше 5РЕ Аїї5Ппір Тесппоїоду ЮОетовігайг", Те РійН зігазрнНегіс Ріаногт Зувівт5 ММоїкзПпор, Ре 23-24, 2005, ТоКуо, дарап). 3. "До питання проектування конструкції дирижабля типу стратосферної платформи" (Маєекажа 5, "Оп Ше Оеєзідп Іб5цєе ої а бігаїозрпегіс Ріаногт Аїг5Ппір бігисіште" МА ТМ-722,
Маїйопаї Аегозрасе І арогаїогу ої дарап, Мау 2003). 4. "Поширення розриву високоефективного матеріалу для корпусу повітряного судна" (Маєкаула, 5 апа Мовпіпо, Т, "Тєаг ргорадаїйоп ої а Нідп-Репоптапсе Аїг5Нпір ЕпуєІоре Маїенпіа!",
Чошппаї ої Аїгсгаїй, 45 (5), Зері-Осі 2008). 5. "Посилення отвору для високоміцного і легкого матеріалу типу уп для корпусу", (МКадагїе, М., Маєкаума, 5., Маєда Т, Ніуозпї, М., Кпада, Т., апа зедамаб, 5. "Веіпіогсетепі ої ап
Орепіпд їТог Нідп бігепдій апа Гідні МУеідні Епмеіор Маїега! 7уоп" 181 АЇІАА ГГ ідніег-Тнап-Аїг
Зузієтв5 Тесппоіоду Сопіегепсе, Мау 4-7 2009, Зеанціє, УМазпіпаїп, ОА). 6. "Розробка високоміцного і легкого матеріалу 7уїоп для корпусу " (МаКадаїйе, М., МаєКаула,
З., Зпібазакі, К, Кигозе, Т. Кпада, Т, апа бедама, 5., "ОемеІортепі ої Нідн бБігепдаій апа Гідні
М/еідні ЕпуивІор Маїегіа! 2уїоп" 7 Іпієгтпайопаї Аїг5пір Сопмепійоп 2008, НЕгієдгіснзНнаїєп Сегтапу,
Осі. 9-11 2008). 7. "Високе відношення міцность- вага нетканих технічних матеріалів для аерокосмічних застосувань", (Нідпй бігепдій-їо-МУеіїдні ВНаїйо Моп-МУомеп Тесппіса! Рабгісв ог Аегозрасе
Арріїсайопв" Сибіс Тесп Согр, 2009, Меза, Агігопа). 8. "Характеристика механічних властивостей плівко-тканинного шаруватого матеріалу для корпусу стратосферного дирижабля" (Капу, МУ, БИ, М, апа МУсо, К..., "МесНнапіса!. ргорепу сНагасієгігайоп ої їт-Таьгіс Іатіпате їог зігаюзрнегіс аїг5Нпір епулєІоре" Сотрозіїє Бігисійгев, 75, рр.151-155,2006). 9. "Дослідження матеріалу корпусу стратосферного корабля". ((5и 72., "Везєагсй ої зігазрнегіс Аїг5Пір5 5Кіп Маїегіа!! Зрасестай Весомегуй Нетоїе 5епвіпо, 28(1), рр. 62-66, 2007). 10. "Виготовлення і дослідження матеріалів для корпусу стратосферних літальних апаратів з тканиною РВО, здатної нести навантаження" (Сабо, Х, апа Сас, С. "Раргісайоп апа Іпмевіїдайоп ої
ЕпмеІоре Маїегіа!5 тог 5ігаюзрНегіс Аїгсгай м/ййп РВО РаБбгїс аз Іоад-сатієтв" Нідн-їесп Ріргед
Арріїсайоп, 34(4), рр. 0-5, 2009). 11. "Дослідження механічних властивостей високоміцних матеріалів для корпусу". (Гі В, Хіпа
І, 2пои 72, Лапд 5, апа Спеп Х., "Зщшау оп Меспапіса! Ргорепіє5 ої Нідн Репоптапсе ЕпмиеІоре
МаїетгіаІв" Маїетіа! Епдіпеетіпа, рр. 1-5, 2010).
Ефект теплової та ультрафіолетового атмосферостійкості
Дослідні зразки шаруватих матеріалів Р4, РО і РІО були піддані двом різним умовам атмосферних впливів. При одному впливі атмосферних чинників зразки піддавалися термічній дії протягом 24 годин в печі при 80 "С Інше дослідження впливу атмосферних факторів включало прискорений вплив ультрафіолетового та видимого світла (ШМ-Мів) спектра від «275 до 700 нм протягом 170 годин (х- 60 днів в режимі реального часу на висоті 10 км). Зразки витримувалися в метеорологічному вимірнику погоди типу Айавз Сі 3000 «ж (мумли.айав-тів.сот) з рівнем освітленості 1,1 Вт/м? при довжині хвилі 340 нм. Під час дії атмосферних чинників ШМ-Мів температура дослідних зразків підтримувалася на рівні близько 80 "С. Для забезпечення дії атмосферних впливів ШМ-Міз зразки встановлювали на металеві рами, а внутрішній бік (бік матеріалу Муїам) зразків був покритий двома шарами чорного карткового паперу, щоб запобігти будь-який впливів на внутрішній бік Потім рами були встановлені на круглих направляючих усередині камери для випробування типу Айа5 Сі 3000-М/еїпег-Отеїег таким чином, щоб зовнішня поверхня зразків була звернена до джерела ультрафіалетового і видимого світла.
Після кожної дії на зразок атмосферних чинників була визначена міцність на розрив дослідних зразків. Втрата міцності в процентах визначалася таким чином:
Втрата міцності, 96 - (Міцність на розрив перед дією фактора впливу - міцність на розрив після дії фактора впливу)/Міцність на розрив перед дією фактора впливу)х 100.
Це використовувалося для оцінки термічного старіння і старіння від впливу світлового випромінювання.
Було виявлено, що середня міцність на розрив до і після термічної дії і атмосферного впливу ШМ-Мів (ультрафіалетовим і видимим світлом) була статистично однаковою (статистичний аналіз був виконаний з використанням Іі-критерію з рівнем достовірності 95 95).
Можна зробити висновок про незначне погіршення, яке викликане тепловою дією і атмосферною дією ШМ-Міз. Важливо відзначити, що зразки, випробувані до і після впливу атмосферних чинників, були взяті з різних копій одного і того ж зразка. Через ручну підготовку зразків, всередині набору зразків існують власні відмінності, а також відмінності між різними наборами одного і того ж зразка. Деякі із зразків, які зазнали дію тепла, показали більш високу міцність в порівнянні з відповідними зразками, які не піддавалися такому впливу, що прямо вказує на змінність зразків в наборі. Графічне порівняння міцності на розрив зразків Р4, РУ і РІО до і після термообробки і атмосферного впливу ОМ-Мів5. показано на Фіг. 10.
Зо Втрату міцності в 9о зразків Р4, РУ і Р10 після термічної дії і прискореного атмосферного впливу ОМ-Мів5 показано на Фіг. 11.
Середня міцність на розрив до і після термічної дії і атмосферного впливу ШМ-Мі5 була визнана найкращою з точки зору статистики (статистичний аналіз був проведений з використанням І-критерію з рівнем достовірності 9595). Тому можна зробити висновок, що погіршення, викликане тепловим впливом і атмосферного впливу ОМ-Мі5, незначно. Важливо відзначити, що зразки, випробувані до і після впливу атмосферних чинників, були взяті з різних наборів одного і того ж зразка. Через ручної підготовки зразків, всередині набору зразків існують власні відмінності, а також відмінності між різними наборами одного і того ж зразка. Деякі із зразків, які зазнали впливу тепла, показали більш високу міцність в порівнянні з відповідними зразками, які не піддавалися такому впливу, що прямо вказує на змінність зразків в наборі.
Вимірювання міцності на розрив
Міцність на розрив зразків Р4 і РО вимірювали з використанням методу випробування на розрив з розрізом МІ -С0-21189. Схематичний вигляд випробуваного зразка показано на Фіг. 12.
У центрі зразка, перпендикулярно напрямку випробування, зроблений проріз розміром 1,25 дюйма. Зразки мають ширину 4 дюйма і еталонну довжину З дюйма між місцями захоплення.
Міцність зразка на розрив розраховували шляхом усереднення 5 найвищих пікових навантажень під час випробування на розрив. Три екземпляри з набору зразків були випробувані в напрямках основи і утка. Результати міцності на розрив зразків РА і РО наведені в таблиці 5.
Таблиця 5
З рат пвоутато матеріалу 5 5
РУ 77777771 2900.... | 66 | щ 5337 | 52 щ
Причиною більш високої міцності на розрив в напрямку основи зразка Рі в порівнянні зі зразком РО є відмінність у вазі мотка (в деньє) ниток основи пряжі, використовуваної для побудови двох структур. У зразку Р4 використовувалися нитки 250 деньє, а в зразку РО-99 деньє. З літературі добре відомо, що розривне навантаження збільшується за рахунок
Збільшення навантаження обриву нитки.
Опір подовженню при повзучості
Примірник зразка Рі. шириною 1 дюйм піддавався постійному навантаженню 1250 Н протягом 1 дня на випробувальному стенді типу МТ5 І ода їате (м/мли.тів.сот), де вантажна рама працювала в режимі управління навантаженням. Вимірювальна база випробуваного зразка становила З дюйма (76 мм). Криву збільшення навантаження при випробуванні показано на Фіг. 13. Після миттєвого подовження на 1,6 95 зразок Р4 показав дуже невелике збільшення повзучості - 0,02 Об.
Альтернативні шаруваті матеріали
Фіг. 14 ї Фіг. 15 показані варіанти схем здійснення шаруватого матеріалу з більш легкою вагою, принципова схема яких показана на Фіг. 2.
У структурі зразка шаруватого матеріалу, в експериментах названого Р112 і показаного на
Фіг. 14, використовується в якості армуючого волокна нерівноважна з поперечним розташуванням ниток мультіаксіальна тканина або нерівноважна плетена тканина. Тканина вагою 48 г/м" виготовляється з ниток РВО. Внутрішня поверхня шаруватого матеріалу (адгезивний шар) є металізованим після утворення шаруватого матеріалу. Орієнтовна вага зразка шаруватого матеріалу становить 96 г/м.
Очікувалося, що використання трьохплетеной мультіаксіальной тканини не тільки зменшить вагу армуючого волокна, а й збільшить міцність шаруватого матеріалу на розрив. Приклад прототипу шаруватого матеріалу з трьеохплетеної тканиною для армування описаний нижче з посиланням на Фіг. 5. Схематичний дизайн цього зразка шаруватого матеріалу, в експерименті названого Р13 і показаного на Фіг. 15, використовується трьохплетена тканина (вага 250 деньє) з 15 урі (приблизно 6 ниток на см) в напрямку 90" і 11 урі (приблизно 4 нитки на см) в напрямках -/- 457. Три нитки розташовані так, як показано на Фіг. Зс. Вага тканини для армування дорівнює 41 г/м. Подібно зразку Р12, внутрішня поверхня шаруватого матеріалу (адгезивний шар) є
Зо металізованим після процесу ламінування. Передбачувана вага шаруватого матеріалу, як очікується, складе 89 г/м". Розрахункова міцність на розрив зразка РІЗ шаруватого матеріалу оцінюється понад 1000 Н/см.
Схематичний дизайн зразка шаруватого матеріалу, в експерименті названого Р14 і показаного на Фіг. 16, використовує трьохплетену тканину (вага 250 деньє) з 22 урі (приблизно 9 ниток на см) в напрямку 90" і 16 урі (приблизно 6 ниток на см) в напрямках «/- 457. Вага тканини для армування дорівнює 59 г/м2. Три нитки розташовані так, як показано на Фіг. Зс. Подібно зразку Р12, внутрішня поверхня шаруватого матеріалу (адгезивний шар) метализується після процесу ламінування. Передбачувана вага шаруватого матеріалу, як очікується, складе 107 г/м2. Розрахункова міцність на розрив зразка Р13 оцінюється вище 1550 Н/см. Співвідношення міцності до ваги оцінюється як близьке до 1400 кН.м/кг, що значно вище, ніж у всіх шаруватих матеріалів, розроблених при інших дослідженнях.
Вимірювання температурної стабільності
Динамічний механічний аналіз (ОМА) був зроблений на ряді зразків при великому температурному діапазоні, щоб з'ясувати, чи можуть низькі температури стати проблемою для гнучкості матеріалу. Температурний інтервал становив від -60" С до 100" С. У цьому інтервалі модуль втрат, що відноситься до властивостей нееластичності і розсіювання енергії, і модуль накопичення, що відноситься до властивостей еластичності, вимірювали в одиницях МПа з допомогою вимірювального приладу типу ОМА 0000, що комерційно поставляється фірмою ТА
Іпвігтитепів, Мем Савзіє, ОЕ19720., США (мили. ТАІпвігитепів.сот). Крім того, було розраховано співвідношення між двома параметрами, також званими тангенс дельта (Тап Оегїа).
Вимірювання показані на фіг. 17а,17Б і 176.
Вимірювання проілюстровано на:
Фіг. 17а для зразка плівки ЕМОН розміром 20 х 7 х 0,0130 мм, Фіг. 176 для зразка майларовой плівки (Муїаг їЯїІт) розміром 22 х 7 х 0,0050 мм, Фіг. 17с для зразка поліїмідної (РІ) плівки розміром 23 х 7 х 0,0130 мм, Фіг. 174 для зразка Р4 с межею міцності основи З (УМагр
Іепзіїє 3) розміром 19 х 6 х 0,1020 мм.
Вимірювання показали, що плівки ЕМОН, Муїаг і РІ є стабільні при низьких температурах, без проявів низької температурної слабкості. Для плівки ЕМОН це є несподіваним з огляду на статтю авторів 7Наі апа Ешег, обговорювану у вступній частині. Крива тангенс дельта (Тап бо Оенйа) вказує на фазові переходи, які для плівок при низьких температурах, мабуть, не відбуваються. Для шаруватих матеріалів зразка Р4 ніяких ознак розшарування і фізичного ушкодження не спостерігалося. Вважається, що нагрів тканини до 1807 С під час обробки призводить до зшивання полімерів до їх кінцевого стану в тканини, що є перевагою для забезпечення стабільності.
Висновки
Розроблено легковагові шаруваті матеріали для корпусу висотних літальні апаратів легше повітря, які мають покращені властивості. Нові зразки шаруватого матеріалу не тільки значно легше, ніж шаруватий матеріали попереднього рівня техніки з аналогічною міцністю на розрив, але також значно міцніше, ніж шаруватий матеріали попереднього рівня техніки з аналогічною вагою. Питома міцність (відношення міцності до ваги) зразків шаруватого матеріалу значно вище, ніж існуючих на даний час. Дослідні зразки шаруватих матеріалів також мають добру стійкість до термічного руйнування, руйнування від непереборних світлових променів, хімічну стійкість, особливо до синглетного кисеню і озону, мають відмінні властивості газонепроникності і чудову стійкість до подовження при повзучості. Крім того, крайня плівка/шар також забезпечує добре термоуправління, включаючи низьку випромінювальну здатність. Відповідно, шаруватий матеріал має багатофункціональні властивості високого рівня. Концепція дизайну шаруватого матеріалу може бути використана для зменшення або збільшення ваги шаруватих матеріалів при збереженні в значній мірі відношення міцності до ваги.

Claims (1)

  1. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
    1. Літальний апарат з корпусом, виконаним з шаруватого матеріалу, що є газонепроникною конструкцією, здатною нести навантаження, причому шаруватий матеріал має армуючий волокнистий шар і першу плівку з етиленвінілового спирту (ЕМОН), з'єднану в розплаві з волокнистим шаром на одному боці волокнистого шару, причому плівка ЕМОН знаходиться в безпосередньому контакті з армуючим волокнистим шаром.
    2. Літальний апарат за п. 1, в якому другу плівку ЕМОН з'єднано в розплаві з волокнистим шаром на протилежному боці волокнистого шару, причому друга плівка ЕМОН знаходиться в безпосередньому контакті з армуючим волокнистим шаром. Зо З. Літальний апарат за п. 1 або 2, в якому армуючий волокнистий шар має волокна з рідкокристалічного полімеру.
    4. Літальний апарат за п. 3, в якому рідкокристалічний полімер являє собою полі(п-фенілен-2,6- бензобісоксазолі, РВО.
    5. Літальний апарат за п. З або 4, в якому щонайменше деякі з рідкокристалічних волокон є скрученими.
    6. Літальний апарат за п. 5, в якому скручені рідкокристалічні волокна мають кількість витків від ЗО до 50 на метр.
    7. Літальний апарат за п. 5 або б, в якому волокнистий шар містить щонайменше першу сукупність волокон і другу сукупність волокон, причому волокна в першій сукупності волокон є скрученими рідкокристалічними волокнами, орієнтованими в першому напрямку, а волокна у другій сукупності волокон є нескрученими рідкокристалічними волокнами, орієнтованими в другому напрямку, який відрізняється від першого напрямку.
    8. Літальний апарат за п. 7, в якому перший і другий напрямки мають кут між напрямками щонайменше 30
    9. Літальний апарат за п. 7 або 8, в якому перший і другий напрямки перпендикулярні між собою.
    10. Літальний апарат за будь-яким з пп. 7-9, в якому перша сукупність волокон має першу щільність ниток, а друга сукупність волокон має другу щільність ниток, яка відрізняється від першої щільності ниток мінімум в два рази.
    11. Літальний апарат за будь-яким з попередніх пп., в якому вага волокнистого шару становить 40-70 г/м".
    12. Літальний апарат за будь-яким з попередніх пп., в якому товщина першої плівки ЕМОН складає 10-20 мкм.
    13. Літальний апарат за п. 2 або будь-яким з залежних від нього пп., в якому товщина другої плівки ЕМОН становить 10-20 мкм.
    14. Літальний апарат за будь-яким з попередніх пп., в якому шаруватий матеріал містить атмосферостійкий шар, з'єднаний в розплаві з першою плівкою ЕМОН, і в якому атмосферостійкий шар має металізовану полімерну плівку.
    15. Літальний апарат за п. 14, в якому металізована полімерна плівка має металевий шар, бо з'єднаний в розплаві з шаром першої плівки ЕМОН.
    16. Літальний апарат за п. 14 або 15, в якому товщина атмосферостійкого шару становить 10-20
    МКМ.
    17. Літальний апарат за п. 2 або будь-яким з залежних від нього пп., в якому шаруватий матеріал містить газонепроникний металізований шар, з'єднаний в розплаві з другою плівкою ЕМОН на протилежному боці шаруватого матеріалу відносно атмосферостійкого шару.
    18. Літальний апарат за п. 17, в якому газонепроникний металізований шар містить металізовану полімерну плівку, з'єднану в розплаві з другою плівкою ЕМОН металевого шару на протилежному боці металізованої полімерної плівки відносно другої плівки ЕМОН.
    19. Літальний апарат за п. 18, в якому шар металізованої полімерної плівки є шаром поліетилентерефталату (РЕТ) товщиною 4-8 мкм.
    20. Літальний апарат за будь-яким з попередніх пп., в якому шаруватий матеріал має вагу 90- 110 г/м.
    21. Літальний апарат за будь-яким попереднім пунктом, в якому відношення міцності на розрив до ваги шаруватого матеріалу становить понад 890 кНм /кг.
    22. Спосіб виробництва шаруватого матеріалу для літального апарата за будь-яким з попередніх пп., в якому виконують армуючий волокнистий шар і першу плівку ЕМОН на одному боці волокнистого шару і виконують термічне пресування шарів разом при температурі 175-200 "С для з'єднання в розплаві. пп же дтмМосферостійкин шар МИСТ а Адтезивнийегазонепроникний шар пе еШари ( ЕВ, здатні нести навантаження шле тнек Ддгезивнийгазонепроникний шар
    Фіг. 1 ООН еф Атмосферостінкий шар МИ ші, Адгезивнийгазонепроникний шар птінттттянннннянтнннтеннонннн МИМО ЕК), здатні нести навантаження ШИ тев Адгезивний чгазонепроникний шар Нижна поверхня дня метапізацн пла поавінуюкання (Фіг. й
    ШЕ и ши ШО ШИ г : ї ї ї ї ї ; шив вн х : ї ї : і шк ши ї дк нкднккі няно КЗ ІЩЕ х х Е ши ше ши ши ще ще - ; кофти пики кккя Ж, їх ї х ш Е ши ши ши ши ши : ши Е ї х зон нн зн ЗМИВ Е жи ше ши ше ЕЕ ї КУ ЖЕ жк жд : ши ши и ше ЖЕК овен кн не С ННЯ х КЗ КУ " ЩЕ сен НН НЕ ЕН пенні НН х хх БУ КУ КУ ЕЙ ЕККННЕ НААН нон не в нен не нн Щ СК зе в ще ше г ї ї ві КУ й ОО НН ее нн ї в ОО Ж 5 ї ЩЕ ех ее ї го Х Х З ЕЙ і ї з певно ен: ши шк. 5 і. ї х 7 щу БК НЕ НК ее ее сп З ї Е | . . а ї й ші що и я фе КПК ЕН ОХ ПЕ. : ЕЯ х т і КУ ї ши ШЯ КУ ГУ й З Х хх АК КС ОК си шЕ пом дО КУ х Я Є ТЕ 5 ен У Х Е х го КУ Кс 3 ОО 8 ох ННЯ Я Х ї ї ДН і ОК не еенее ЗХ нх БУ В і КЗ З | ї . Ш й й веди х і СЕ ши ше: НЕ х хх Ж й х ; ек о Я ; ща Кн ЗЕ З З : Ж й ти Я Е Я що Е КТ БЕ шХ ЕКЗ Ех Ж ту о е ой я Те Ей Е «х т ші ше; ! . Ще
    - Я. ЩА Ко щ КЗ п Е ск ЗК ХЕ а - я щи МОЖ БОС Б Ша ще й УНН КІ с ШЕ й і: й Й та З Ой Ох й й ке Кай и. Ж є з я жи в. Я Ка Я В я т ; й шик воза ЗМ Я я ЕЕ шк КН СЯ ВО ке Шо В В я СИ ше би ЖЕ ЩО Оф в Ка Ка Ся СО УНкЬ Ж к ях то КО и же КЗ СК я КЗ З фол з ВЗ шо ОН - Б: не Бе ке ЗШ За ОН Ж о й КЕ же ШК Ж я Б КО ее ОВННЯ й Е І Ж, ет. МЕ ЕЕ ОК У їх Кй х Е ші шов. ще КІ : і З ож Ку КЕ Ж Кая ж я : т КЗ Б Бе т ех й У х т й Кк ше У ! ї ши | і : я, Я Вся й й 7 Її ко Б й ШОК,
    Таг/м? ВІКО ооо еф» руеталізев ан Камо, 2мкм Же ї 8 КИМ ЕК КИМ, Я я шко Е Кам у. ово в ко. том? оо ннф полівка ЕМОН, 12. 5МКМ БО ТІМ? пуття жи. Армуючий тканий волокнистий шар ша пе в оо осо я» Плівка ЕУОН, З 2 дмКМ тн ПИ НННННЮТ ні металізована РЕТ. 4 МКМ
    Фіг. 4а о б. Ки о. Х с о с. її г г МО в Б гр о ож 000 зсередини с 00 Км мБ ПОЗ
    Фіг. 46 ние зф металізована плівка Карен (РІ) 12.7 ії.ще СС а плівка ЕМОН, 13,5 мам а СО неармуюче вопокно з перехреєн. шарами сяк КУ еко а коки Кн по кино кункунини о й | | зр Ябейя БОМ яд» плівка ЕМОН, 19,5 мкм Ткйяб 0 ПОИКОМОМЮТТТ е» міеталізована РЕТ. 4 мкм
    Фіг. Ба а о . . . с є о о. і о. Щі ззовні ЩО зсередини Ко п оо о. ба ПК пи ЕКОН КН НК і фіг. Бр ЗВ гл ВВВНВВОК КЕН; вн уенисьтіз сесія плівка Каргоп РІ) .12.7 мкм ва БО плівка ЕМОМ, 2.5 век важ 0 Сл рармуючий ткання волокнистни шар 1 доме плівка ЕМОН, 12,5 мкм ТенЯ? 0 пемеоееоее еф металізована РЕТ. 4 мкм
    Фіг. ба
    ОЗ ї Є щ ще з "пФ т ОБО СЕ о Ох : о Б . З ОО с г с ШЕ о . зх її тшн й ! ззовні 77зсеоелини ШИ ззовні і о о зсередини ще
    Фіг. в Ялта нізована плівка Карі РСР. 15,7 вк
    Бо. к. Кі. СККУХУ УМХ УХУЧЮЮТ МУКУ пі у яна й й м Жах ї; о У з Я КОМ ооо жі» лек УС, 195.5 мкм м а ЕТ оте армуючий тканнй волокнистий шар Яр по конвой» ПЕН Ка ЕМОН, 15.5 мюм се Б їх и ин хх з к од ї І М щетина на ВЕ, З ЩІК
    Фіг. Та З ШЕ ї ЇЇ; БО В с КЕКВ о З : Ес ! : А З ОВ В В о Я Е5 З Зоо ОО я Я
    : І. що З Є с с слдядлиши ззовні 00 //- зсередини КУ З ПЕДА ; г Кн о. ї
    Фіг. 7р й а ВЕ : Ин ЯК ІБ Ох СА а сх ЩІ
    - х. ї ко Кая п . х - яд ; го квлюм од ню, М» рн Я як ваше За що ОВ оф жрЕв ? З х ши щ І ще е Зк : ї Я ль зв : тота. п х Я ШУ ру т Б ї Я Ку ск, ' ч жо Ф жид Й ще ям ке ЖК ГОВБЯКО я : не о ї Бо Бо Ж І ще за ЩЕ я й Є. Вага. ме
    Фіг. 8 я я Щ де в аз вЕ Ж ою ух з ВЬВе Е а х Ж Ко Ка І й й х ВШ я МУЄЖЬУХ ща -« о Уч е з вітЕ
    В. Ж по м. їх ж о г Го Я ки Й й я З я що Ко . ж з І В г З СЗШ я З й І й я 5 7 со В ш МЕ жд « жМХ ДЕ ОКОМ Ес я пи ни п її в ї се Ж х Еко їй Вага, ме
    Фіг. З ши шт РОН ва це ЕС оскеа виукк Бійсснова Бус
    Фіг. 10 о. п . Ж яв.
    Фіг. 11 ши щі веж : ра сокб мкг кину сш щі з. Бузький роза. ТО Меце захопленням | зогентеневсте В в С ! Н б, В
    Фіг. 12 З ї5 МЕ З Зв зв Зо засо зва зов во сво одів вав вве ЖИ ї й 4 нини пи ін пи по ! зей хе 3 Тс Й ЕЙ го х ж ту ї І За Н па ай - 105 щі | Я вій в ш І Миттєве Педсвження . Е жо 00000000 подовження після 1 дня дк хе | ї З ж Е | ; г й 7 вав спа що : кб ж | : : З І с Е ш ; ! редут ут плн ння : ж 034 : фе вквіВНЬВВ СНО ПЕС Часісеюі
    Фіг. 13 Я ла Во ами ех ав она пинека Мав Р, М? шк г: ЕН УВО со: пІчВКка УС, 825 МК "б ЖИ ДЛ У о вн кусків я кееуа хіт у мазкаих удвох кож че ПОС ОСО нфткавнйз комбінов. ппезінням підснпювач чем, певний Плівка БМОН, 15,5 мк МНижкна поверхня для металіхації після пащінування Фіг: 14
    Я8 кльє" ПІП ко мае ктета мін ована плівка Каріонп РІЗ. 12.7 мим на ні плівка ЕУОН, 12.5 мкм ЯМ ренту тт ото жі ТКАНІ КОМбінов. плетінням підсниювач НО ро рррвн вони 48 гла коор Плівка ЕМОН. ТКУ вки Ніскня поверкня для металізації пеля ламінування Фіг, 15: що ях чи ПО гевркх Ве Я ж Я у важка
    Яви. вихо ох ни металі зевана пийнка Карт (Р, 5.7 мкм і Ук УК жк вік КА ЖК кю ; ВЧ Ко Те Бо вий» тозівка БУС, 12.5 вам а пе мо а В и овий волокнистий підснИиювач ївм? шт ни» Плівка ЕУЄН, Я ваіква Мюння поверхня для метанвації після павмінування
    Фіг. 16 Ж | Що пли на но оч ши на а щ- Шов Е брснци що у т о Е Ул і не -- ї т в КЗ ГУ Ех ж - : : со удій шо я ши маеия й ї Температурний
    Фіг. 17а
UAA201904960A 2016-10-24 2017-10-23 Літальний апарат з корпусом, шаруватий матеріал для такого корпусу і спосіб виробництва такого шаруватого матеріалу UA124471C2 (uk)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662411764P 2016-10-24 2016-10-24
PCT/EP2017/077009 WO2018077806A1 (en) 2016-10-24 2017-10-23 A lighter-than-air vehicle with a hull, a laminate for such hull and a method of production of such laminate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA124471C2 true UA124471C2 (uk) 2021-09-22

Family

ID=60327272

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAA201904960A UA124471C2 (uk) 2016-10-24 2017-10-23 Літальний апарат з корпусом, шаруватий матеріал для такого корпусу і спосіб виробництва такого шаруватого матеріалу

Country Status (28)

Country Link
US (1) US11285707B2 (uk)
EP (1) EP3529146B1 (uk)
JP (1) JP7110215B6 (uk)
KR (1) KR102431137B1 (uk)
CN (1) CN109963779B (uk)
AU (1) AU2017351564B2 (uk)
BR (1) BR112019008047B1 (uk)
CA (1) CA3041392C (uk)
CL (1) CL2019001067A1 (uk)
CO (1) CO2019004050A2 (uk)
DK (1) DK3529146T3 (uk)
EA (1) EA036839B1 (uk)
ES (1) ES2870528T3 (uk)
HR (1) HRP20210760T1 (uk)
IL (1) IL266137B (uk)
MX (1) MX2019004716A (uk)
MY (1) MY193212A (uk)
NZ (1) NZ753704A (uk)
PE (1) PE20191141A1 (uk)
PH (1) PH12019500857A1 (uk)
PT (1) PT3529146T (uk)
RS (1) RS61824B1 (uk)
SG (1) SG11201903319TA (uk)
SI (1) SI3529146T1 (uk)
TN (1) TN2019000128A1 (uk)
UA (1) UA124471C2 (uk)
WO (1) WO2018077806A1 (uk)
ZA (1) ZA201903039B (uk)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2941649T3 (es) 2018-11-26 2023-05-24 Sceye Sa Fibras de PBO (ZYLON®) injertadas con óxido de grafeno; método de producción y uso de las mismas
CN113564937B (zh) * 2021-07-23 2023-07-21 中国乐凯集团有限公司 用于囊体材料的聚氨酯组合物及其制备方法和应用

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0202996B1 (en) * 1985-05-16 1993-03-17 Chemfab Corporation Flexible laminated fluoropolymer containing composites
US5082721A (en) * 1989-02-16 1992-01-21 Smith Novis W Jr Fabrics for protective garment or cover
US6074722A (en) 1994-09-30 2000-06-13 Lockheed Martin Corporation Flexible material for use in an inflatable structure
MY113596A (en) 1995-04-11 2002-04-30 Daicel Chem Barrier composite films and method of producing the same
US6914021B2 (en) 1998-12-07 2005-07-05 Lockheed Martin Corporation Flexible wall material for use in an inflatable structure
JP4588156B2 (ja) 2000-02-29 2010-11-24 株式会社クラレ 積層シート
JP3698666B2 (ja) 2000-10-31 2005-09-21 東レ・デュポン株式会社 複合膜
US20030228821A1 (en) * 2002-06-06 2003-12-11 Reiyao Zhu Fire-retardant fabric with improved tear, cut, and abrasion resistance
US6979479B2 (en) 2003-03-14 2005-12-27 Lockheed Martin Corporation Flexible material for lighter-than-air vehicles
US7713890B2 (en) * 2005-08-23 2010-05-11 Milliken & Company Flexible sheet-like composites
DE602006021322D1 (de) * 2005-09-21 2011-05-26 Lockheed Corp Metallisches, flexibles laminatmaterial für fahrzeuge, die leichter als luft sind
US20070281570A1 (en) * 2006-05-30 2007-12-06 Liggett Paul E Reduced weight flexible laminate material for lighter-than-air vehicles
US8399080B2 (en) 2006-06-07 2013-03-19 Toray Plastics (America), Inc. Lighter than air balloon made from a biaxially oriented polyester film
UA102997C2 (uk) 2007-04-28 2013-09-10 Камал Алави Еластичний багатошаровий матеріал, переважно для оболонки надувної повітряної кулі, і спосіб виробництва надувної оболонки
US8152093B2 (en) 2008-04-18 2012-04-10 Lockheed Martin Corporation Laminate structure with electronic devices and method
US9221213B2 (en) 2009-09-25 2015-12-29 Toray Plastics (America), Inc. Multi-layer high moisture barrier polylactic acid film
DE102012006416A1 (de) * 2011-12-09 2013-06-13 Maria Soell High Technology Films Gmbh Metallschicht-freie Mehrschichtfolie mit geringem Flächengewicht
FR2993284B1 (fr) 2012-07-12 2015-02-20 Cie Chomarat Complexe textile de renforcement pour pieces composites, et pieces composites integrant un tel complexe
CA2935744A1 (en) * 2014-01-27 2015-07-30 E. I. Du Pont De Nemours And Company Light weight trauma reducing body armor
CN104742469A (zh) * 2015-03-18 2015-07-01 东莞前沿技术研究院 囊体材料复合层及浮空器

Also Published As

Publication number Publication date
MX2019004716A (es) 2019-09-18
EP3529146A1 (en) 2019-08-28
CN109963779A (zh) 2019-07-02
CL2019001067A1 (es) 2019-09-13
ZA201903039B (en) 2020-02-26
ES2870528T3 (es) 2021-10-27
MY193212A (en) 2022-09-26
SI3529146T1 (sl) 2021-08-31
PH12019500857A1 (en) 2019-12-02
EA036839B1 (ru) 2020-12-25
SG11201903319TA (en) 2019-05-30
DK3529146T3 (en) 2023-03-13
JP7110215B6 (ja) 2022-08-15
NZ753704A (en) 2022-07-01
CA3041392A1 (en) 2018-05-03
KR20190083335A (ko) 2019-07-11
CO2019004050A2 (es) 2019-07-10
US20200307169A1 (en) 2020-10-01
PE20191141A1 (es) 2019-09-02
EA201990896A1 (ru) 2019-10-31
US11285707B2 (en) 2022-03-29
PT3529146T (pt) 2021-05-18
BR112019008047A2 (pt) 2019-07-02
EP3529146B1 (en) 2021-02-17
IL266137B (en) 2022-07-01
BR112019008047B1 (pt) 2023-04-11
HRP20210760T1 (hr) 2021-08-20
RS61824B1 (sr) 2021-06-30
JP7110215B2 (ja) 2022-08-01
KR102431137B1 (ko) 2022-08-12
CN109963779B (zh) 2022-03-04
AU2017351564B2 (en) 2022-08-25
AU2017351564A1 (en) 2019-05-30
CA3041392C (en) 2023-08-08
WO2018077806A1 (en) 2018-05-03
IL266137A (en) 2019-06-30
TN2019000128A1 (en) 2020-10-05
JP2019533610A (ja) 2019-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kang et al. Mechanical property characterization of film-fabric laminate for stratospheric airship envelope
JP2660563B2 (ja) 金属シート及び連続ガラスフィラメントで強化された合成材料のラミネート
US8663762B2 (en) High-strength lightweight fabric for inflatable structures
US20070281570A1 (en) Reduced weight flexible laminate material for lighter-than-air vehicles
UA124471C2 (uk) Літальний апарат з корпусом, шаруватий матеріал для такого корпусу і спосіб виробництва такого шаруватого матеріалу
EP1417364B1 (en) Flexible wall material for use in an inflatable structure
JP5196272B2 (ja) 積層体
JP2009000933A (ja) サンドイッチパネル
JP6577423B2 (ja) 補強材の材質変更により疲労抵抗性能が改善された可とう性を有する液化ガス貯蔵タンク用2次ガスバリア
WO2007145153A1 (ja) ガスホルダー用膜材およびそれを用いてなるガスホルダー
Vallabh et al. Ultra-lightweight fiber-reinforced envelope material for high-altitude airship
Seyam et al. Textile laminates for high-altitude airship hull materials–a review
JP2007125745A (ja) ガラス繊維強化プラスチック材、ガラス繊維強化プラスチックプリプレグ、ガラス繊維強化プラスチック層及びlngタンク
DK179553B1 (en) A lighter-than-air vehicle with a hull, a laminate for such hull and a method of production of such laminate
Li et al. Pressure-bearing performance of sliding poly-p-phenylene benzobisoxazole-rope-reinforced spherical composite envelope structures
JP6869857B2 (ja) 積層構造体およびその製造方法
US20240167625A1 (en) Microcracking and permeability resistant composite materials, articles, and methods
Chouhan et al. Studies of high-performance fabric-based laminated hull material for stratospheric airship
Eksik et al. Experiments on Top-Hat–Stiffened Panels of Fiber-Reinforced–Plastic Boat Structures
JP2005119232A (ja) 超軽量膜材
JP2003311864A (ja) 複合膜
WO2003072350A1 (fr) Materiau pelliculaire
JPWO2018077806A5 (ja) 外殻を有する空気より軽いビーヒクル、そのような外殻用の積層体、そのような積層体の製造方法
Hocine et al. Multilayer tubular composite reinforced by a liner: behaviour under pressure loading simulation