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Mehrschichtiger, plattenförmiger Verbundwerkstoff und dessen
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Verwendung für Flugkörper I)ie Erfindung betrifft einen mellrschichtigen,
plattenförmigen Verbundwerkstoff mit zwei äusseren Xbdeckschichten und mindestens
einer inneren Sttitzscllicht, der insbesondere zur Verwendung beim Flugkörperbau
geeignet ist.
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Die Rumpf- und Tragflügelschalen oder andere Bauteile wie Spanten,
Rippen oder dgl. von Flugkörpern müssen aus einem Material hergestellt sein, das
bei äusserst geringem Gewicht hohe Belastbarkeit, Verwindungssteifiglceit und bei
abgeschlossenen Formen Wasserdichtigkeit aufweist. Im ilugzeug- und Flugmodellbau
ist es darüber hinaus erforderlich, dass das Baunaterial billig ist. Es muss ferner
beim Flugzeugmodellbau genau wie beim Segel- oder Motorflugzeugbau in jedem Falle
leicht in eine vorgegebene, üblicherweise mathematisch errechnete Form gebracht
werden können und muss an der Oberfläche (Aussenhaut) derart bearbeitbar sein, dass
die äussere Kontur glatt und gleichessig wird.
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Es ist insbesondere für den Flugzeugbau bekannt, Flügelschalen aus
mehrschichtigem Baumaterial in Sandwichbauweise aufzubauen, wobei zwei äussere Abdeckschichten
eine innere Stützschicht abdecken. Mit den aus gewebe verstärktem ungesättigtem
Polyesterharz (UP-Harz) oder Epoxydharz-Systemen (EP-Systemen) bestehenden Abdeckschichten
wird ein Werkstoff für die Stützschicht verklebt, der bisher aus einem sehr hartem
Schaumstoff (wie beispielsweise "Nomex", "Contizell" oder "Rohacel" von der Firma
Röhm) bestand. Schaumstoffe dieser Art sind sehr teuer und besitzen gleiche Belastbarkeit
in allen Richtungen. Beim Flugzeugbau ist jedoch üblicherweise eine Richtung im
Vergleich zu den anderen Richtungen besonders belastet, so dass auch ein Baumaterial
mit einer Belastungsvorzugsrichtung vorzuziehen ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen plattenförmigen Verbundwerkstoff
zu schaffen, der bei geringem Gewicht und geringen Herstellungskosten hart, mindestens
in einer Richtung besonders stark belastbar und mechanisch gut bearbeitbar ist.
Obgleich dieser Verbundwerkstoff vor allem für den Flugzeugbau Verwendung finden
soll, soll er auch im Baugewerbe als billiges leichtes Material, beispielsweise
für Wärmeisolationszwecke, einsetzbar sein. Für diese Zwecke sind auch minderwertigere
und billigere Werkstoff verwendbar.
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Diese 4ufgabe wird durch einen Verbundwerkstoff der eingangs beschriebenen
Art gelöst, dessen Abdeckschichten aus gegebenenfalls gewebeverstärktem Kunstharz
oder geeigneten Kunststoff-oder Metallfolien bestehen und dessen Stützschicht bzw.
Stdtzschichten aus Kunststoff bzw. Kunststoffolie mit selbsttrag.nder Rippenstruktur
oder aus einem ganz oder teilweise mit Kunstharz imprägniertem Trägermaterial mit
Rippenstruktur besteht bzw. bestehen. Diese Rippenstruktur kann entweder eine sinusähnliche,
rechteckige, dreieckige oder runde Form besitzen.
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Möglich sind auch Kombinationen dieser Formen in übereinanderliegenden
Schichten.
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Vorzugsweise ist das Kunstharz der Abdeckschichten von der
gleichen
Art wie das Kunstharz in der Stützschicht, d.h. es werden vorwiegend UP- oder EP-Harze
verwendet. Dadurch können die einzelnen Schichten geeigneterweise durch homogenes
Verf liessen (Nass in Nass) und anschliessendes Aushärten des Kunstharzes miteinander
verklebt und verbunden werden.
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Die Rippen der Rippenstruktur bilden Distanzstege zwischen den Abdeckschichten
und lassen Hohlräume frei, die bei der Verwendung des erfindungsgemässen Verbundwerkstoffes
als Baumaterial für Wärmeisolationszwecke isolierend wirken. Aus Preis- und Gewichtsgründen
sind die Rippen vorzugsweise hohl, und aus Gründen der Herstellung bzw. des Zweckes
verlaufen sie bevorzugt gerade.
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Da bei bekanntem Porenmaterial, das als Stützschicht verwendet worden
ist, Spannungen durch erhöhten Druck in den Poren bei Erhitzung entstehen können,
erweist es sich als zweckmässig, in derartigen Fällen die hohlen Rippen des Verbundwerkstoffes
nach der Erfindung an mindestens einer Stirnseite offen zu la.-sen, damit Druckausgleich
eintreten kann.
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Wenn der Verbundwerkstoff nach der Erfindung als Baumaterial mit Isolationseigenschaften
verwendet werden soll, ergibt sich die Möglichkeit, die hohlen Rippen stirnseitig
an beiden Enden offen zu lassen und als Fluidkanäle auszubilden. Durch diese Kanäle
kann beispielsweise Wasser oder Luft hindurchströmen, um die Wärme abzuleiten.
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Die hohlen, Distanzstege bildenden Rippen weisen einen Querschnitt
auf, durch den der Stützschicht eine gute Steifigkeit verliehen wird. In einer bevorzugten
Aus führungs form verlaufen die Stege senkrecht zur Plattenfläche, bzw. Plattenebene,
eo dass'die Rippenstruktur im Querschnitt rechteckförmig ist.
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In einer bevorzugten Aus führungs form ist die Rippenstruktur im Querschnitt
sägezahnförmig, wobei die Stege zweckmässigerweise in eine. Winkel von 450 gegen
die Plattenebene verlaufen. Hierdurch wird eine besonders gute Abstützung der beiden
Abdeckschichten gegeneinander erzielt. In einer abgewandelten AusfUhrungsform
besteht
die Rippenstruktur aus aus hohlen, im Querschnitt etwa sinusförmigen Rippen. Auch
durch diese Rippenstruktur wird eine hohe Belastbarkeit des Baumaterials in Richtung
der Plattendicke erzielt.
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Eine weitere Erhöhung der Festigkeit, und zwar insbesondere der Zugfestigkeit,
wird dadurch erreicht, dass in die einzelnen Rippen Faserstränge oder Rovings aus
Glas-,Kunststoff- oder Kohlenstoff-Fasern einlaminiert werden.
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In einer für den Flugzeug- und Flugzeugmodellbau ganz besonders zu
bevorzugenden Ausführungsform ist das Trägermaterial der Stützschicht Wellpappe.
Wellpappe ist zu äusserst geringem Preis erhältlich und erhält andererseits durch
das Vollsaugen mit Kunstharz und das anschliessende Aushärten des Kunstharzes die
Eigenschaften einer selbsttragenden Kunststoff-Rippenstruktur.
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Zur Herstellung des plattenartigen Verbundwerkstoffes nach der Erfindung
wird eine erste Kunstharzschicht auf den Boden einer Form aufgetragen, die die Kontur
der Oberfläche des herzustellenden Formteiles aus dem erfindungsgemässen Verbundwerkstoff
mit endgültiger Oberflächengüte besitzt. Wenn eine ebene Platte hergestellt werden
soll, ist der Boden der Form eben. Soll jedoch eine gewölbte Platte, z.B. die eine
Hälfte einer Tragflügeischale eines Modellflugzeuges hergestellt werden, so weist
der Boden der Form die filr die Tragt'lügelschale gewünschte gewölbte Form auf.
Auf die aufgebrachte Harzschicht wird zweckmässigerweise ein Glasgewebe, eine Seidenbahn
oder hochbelastbares Gewebe aus Kunststoff, Kohlefaser, Naturfaser, Fliesspapier
oder dergleichen aufgelegt und in die Harzschicht eingebettet. Auf diese so vorbereitete
erste äussere Abdeckschicht (die'Aussenhaut), welche auch eingefärbt sein kann,
wird dann das gewellte Material aufgelegt. Für die Herstellung einer ebenen Platte
kann beidseitig mit einer glatten Pappschicht verschlossene Wellpappe verwendet
werden. Diese Wellpappe mues dann durch Tauchen in sehr dünnfldss.igem Harz imprägniert
werden. Soll jedoch eine mehrschichtige gewölbte Platte hergestellt werden, so wird
einseitig offene Wellpappe mit der geschlossenen
Seite auf die
in der Form befindliche Harzschicht aufgelegt, wobei die offenen Rippen eine Wölbung
der Wellpappe zulassen.
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Von unten saugt sich nun die Wellpappe mit dem noch flüssigen Kunstharz
voll.
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Auf die offene Oberseite der Wellpappe wird nun das Harz der oberen
Abdeckschicht aufgebracht.
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Bei der Verwendung einseitig offener Wellpappe werden die Rippen mit
Glasgewebe, Seidengewebe, hochbelastbarem Kunststoffgewebe, Kohlenstoffasergewebe
oder dergleichen abgedeckt, woraufhin die letzte Kunstharzschicht aufgebracht wird.
Es ist vorzuziehen, bereits das aufgelegte Gewebe vorher mit Harz zu tränken.
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Das Aufbringen des Harzes kann bei einer doppelseitig geschlossenen
Wellpappe durch Aufstreichen des flüssigen Kunstharzes oder durch Tauchen in denselben
erfolgen. Wenn es gewünscht wird, werden zur Verstärkung Kunststoffolie, Glasfasern,
Glasgewebe, Seidengewebe, Kohlenstoffasern- oder Gewebe, Naturfasern, Fliesspapier
oder dergleichen auflaminiert.
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Die aus Kunstharz und gegebenenfalls Verstärkungsgewebe bestehende
obere Abdeckschicht wird mit Hilfe von Unterdruck oder durch Pressen mit einem Stempel
aufgebracht und ausgehärtet.
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Zur Herstellung genügt es, eine luftdichte Folie über die gesamte
Form zu legen und unter dieser die Luft abzusaugen, Dadurch legen sich die Schichten
eng aneinander an.
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Durch das noch flüssige Harz verbinden sich die Schichten miteinander
und bilden nach dem Aushärten des Harzes eine feste, einheitliche homogen verbundene
Struktur.
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Bei einer weiteren vorzugsweisen 4us führungsform der Erfindung ist
das Trägermaterial in der Stützschicht Wellpappe, die bereits vor dem Einlegen in
die Form mit Kunstharz imprägniert worden ist.
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Zur Herstellung des VerbunJwerlcstofres naci> der vorliegenden
Erfindung eignet sich jegliches Harz-System, welches unter normalen Härtebedingungen
und Temperaturen nur bis zum B-Zustand, d.h. mit harter und klebfreie Oberfläche,
durch Wärmezufuhr thermoplastisch verformbar ist und durch weitere Wärmezufuhr endgtiltig
aushärtet. Desgleichen sind bevorzugt mit zuvor beschriebenem Harz imprägnierte
Laminate aus Glasgewebe, Kohlenstoff-, Kunststoff- oder Naturfaser-Geweben, z.B.
"Prepregs" verwendbar.
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Als Kunstharze werden bevorzugt Epoxydharze und Polyesterharze verwendet.
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Als Trägermaterial in der Stützschicht kann kommerziell erhältliche
Wellpappe verwendet werden, wodurch die Herstellungskosten für den erfindungsgemässen
Verbundwerkstoi;f besonders niedrig liegen. Darüber hinaus ist ein mehrschichtiger
Werkstoff nach der Erfindung besonders auch deshalb für den Bau von Rumpf-oder Tragflügelschalen
von Flugzeugen geeignet, da er in axialer Richtung stark belastbar ist, und in dieser
Richtung nicht verbiegbar ist. Andererseits ist das einseitig offene Wellmaterial
beim Einlegen in eine Tragflügel- oder Rumpfschalenform in der Richtung 90° zum
Wellenverlauf wölbbar und passt sich der Form gut an. Weiterhin kann das Material
gesät, gebohrt usw. werden, da die getränkte Wellpappe durch die Imprägnierung Eigenschaften
dünner Kunststoffschichten annimmt. Es ist somit leicht möglich, weitere Bauteile
an den fertigen Schalen anzubringen, Sie können auch bereits beim Herstellungsprozess
mit eingefügt werden.
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Für das Trägermaterial der Stützschicht kann ferner statt der Wellpappe
auch Fliesspapier in Form einer getränkten Welle, die gegebenenfalls mit planer,
glatter Auflage versehen ist, verwendet werden. Da sich das Fliesspapier schnell
und leicht mit dem flüssigen Kunstharz vollsaugt, erhält man nach dem Aushärten
des Kunstharzes eine homogene Kunststoffstruktur. Aufgrund seiner guten Saugeigenschaften
kann das Fliesspapier auch als Verstärkungsschicht, z.B. anstelle des Gewebes, in
den Abdeckschichten verwendet werden.
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Der besondere Vorteil der Verwendung des erfindungsgemässen Werkstoffes
im Flugzeugmodellbau ergibt sich aus den geringen Kosten, dem geringen Gewicht,
der hohen Belastbarkeit (insbesondere in axialer Richtung) bezogen auf das Gewicht,
der Wasserdichtigkeit bei abgeschlossenen Formen, der ausgezeichneten Formbarkeit
und der Möglichkeit des Druckausgleiches innerhalb der Sttzschicht.
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Eine weitere Einsatzmöglichkeit des erfindungsgemässen Plattenwerkstoffes
ergibt sich aus seiner ausgezeichneten Wärmeisolationseigenschaft, verbunden mit
seiner Festigkeit gegen Eindrücken in Richtung der Plattendicke im Gegensatz zu
anderen, bisher verwendeten Wärmeisolationsmaterialien auf Schaumstoffbasis, die
leicht eindrückbar sind.
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Ferner dient der Werkstoff nach der Erfindung als Ersatzmaterial für
Hart-Schaumstoffe (wie z.B. Nomex), die erstens sehr teuer sind, zweitens durch
Aufnahme grosser Harzmengen an Gewicht zunehmen und ausserdem kompliziert zu verarbeiten
sind.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor,
dass zwischen den äusseren Abdeckschichten mehrere StUtzschichten vorhanden sind,
deren rippenförmige Teile jeweils durch glatte Zwischenlagen ohne Rippenstruktur
voneinander getrennt sind. Die Zwischenlagen sind mit den Rippen - genau wie die
Schichten untereinander - jeweils durch verflüssigtes und danach ausgehärtetes Kunstharz
verbunden.
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Wenn der Verbundwerkstoff nach der Erfindung mit mehreren Stdtzschichten
für gewölbte Platten verwendet werden soll, wie sie beispielsweise im Segelflugzeugbau
benötigt werden, verlaufen die Rippen der einzelnen Sttitzschichten parallel zueinander.
Bei der llerstellung der gewölbten Platten können mehrere einseitig offene Wellpappen
sukzessive übereinandergelegt werden, bis die gewünschte Dicke der gesamten Stützschicht
zwischen den äusseren Abdeckschichten erreicht ist. Es besteht keine Schwierigkeit,
bei dem Sandwichaufbau dieser Art die gewünschte Plattenwölbung zu erzeugen, da
die jeweils schichtenweise aufgelegte Wellpappe sich der Form anpasst.
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Wenn andererseits besonders steife oder in bestimmten Richtungen abgesperrte
ebene Platten hergestellt werden sollen, werden die Schichten mit Rippenstruktur
so aufeinander gelegt, dass die Rippen der einzelnen Stützschichten unter Winkeln
von mehr als 00, z.B. 300 oder mehr und vorzugsweise 900, zueinander verlaufen.
Der Winkel der Absperrung richtet sich nach dem jeweiligen Verwendungszweck.
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Zur Herstellung dieser ebene mehrlagigen und sehr steifen Platten
kann auch beidseitig geschlossene Wellpappe verwendet werden.
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In diesem Falle können die Zwischenlagen leicht durch Bestreichen
mit Kunstharz imprägniert werden.
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In einer weiteren zweckmässigen .4ust'uhrungst'orm der Erfindung wird
statt des Glasgewebes in der Abdeckschicht verschweissbare Kunststoffolie in eine
Form eingelegt und beispielsweise mit sinuswellenförmigem Kunststoff verschweisst.
Dadurch entsteht eine Art "Wellpappe aus Kunststoft'". I)urch Abdecken dieses Mehrschichtenaufbaues
mit Kunststoolie und Verschweissen wird eine selbsttragende Kunststoffstruktur nach
der vorliegenden Erfindung hergestellt.
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Obgleich der Verbundwerkstoff nach der Erfindung eine hohe Steifigkeit
aufweist und häufig bei Flugkörpern mit miteinander verklebten Rumpf- oder TragEIilgelschalen
weitere Verstrebungen, Versteifungen oder holme entfallen können, wird es insbesondere
bei Tragflügelschalen vorteilhatt sein, einen Tragflügelholm vorzusehen. Die herkömmlicherweise
verwendeten Holme in Kastenform sind einerseits teuer in der herstellung und müssen
andererseits durch einfache Auflage auf die Tragflügelschale aufgeklebt werden.
Daher hat sich in Verbindung mit dem neuen Verbundwerkstoff nach der Erfindung ein
Holm als vorteilhaft erwiesen, der aus zwei ganz oder teilweise ineinandergeschobenen
Teilen besteht, von denen das eine Teil ein Doppel-T- und das andere Teil ein T-Profil
besitzt. Unter "Doppel-T-" wird hier eine Platte mit zwei im wesentlichen parallelen
Stegen verstanden. In den Zwischenraum zwischen diesen beiden Stegen wird der Steg
von dem T-Profil bis zum Anschlag oder nur teilweise eingeschoben, wonach die Stege
in der gewünschten Stellung aneinander befestigt werden.
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Um die Stege demontierbar aneinander zu befestigen, werden Nieten
oder Schrauben verwendet.
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Beim Flugkörperbau wird es jedoch ilblicherweise vorzuziehen sein,
eine feste unlösbare Verbindung durch Kleben herzustellen.
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Zweckmässigerweise wird dabei das gleiche Kunstharz verwendet, das
bereits zur Herstellung des Verbundwerkstoffes für die Tragflügelschalen verwendet
worden ist.
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Es ist vorteilhaft, die Stegbreite des T-Profilteiles gleich der Summe
der beiden Stegbreiten des Doppel-T-Profilteiles zu wählen, da in diesem Falle etwa
gleiche Belastbarkeit bei beiden Profilteilen in der nicht völlig zusammengesteckten
Form erzielt wird.
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Der freie Raum, der sich ausbildet, wenn die beiden Profilteile nicht
völlig bis zum Anschlag ineinandergesteckt werden, wird zweckmässigerweise mit Kunststoff
ausgefüllt, insbesondere dem Kunstharz, das zur Verklebung der Stege miteinander
verwendet wird.
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Eine Verjüngung der Holmhöhe entsprechend der Verjüngung eines Tragflügels
wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass die Steghöhe von mindestens einem der beiden
Profilteile über die Länge des Profilteiles abnimmt.
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Ein derartig hergestellter Holm weist in seiner endgültigen Form ein
"H"-Profil auf. Er wird in dieser Form oder bereits vor dem Zusammenstecken der
beiden Profilteile entweder in üblicher Weise auf die innere Oberfläche des Verbundwerkstoffes
aufgeklebt oder in stärker zu bevorzugender Weise in den Sandwichaufbau des Verbundwerkstoffes
eingearbeitet. Die eine Platte des Holmes kann dabei zwischen den bdeckschichten
an einer Stelle eingefügt und eingeklebt werden, an der sich kein Stützschichtmaterial
befindet, so dass die Tragflügeldeckenschale an dieser Stelle eine unveränderte
Dicke aufweist. Der Steg des olmes ragt dann etwa im rechten Winkel aus dem Verbundwerkstoff
heraus.
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Eine besonders zu bevorzugende Ausführungsform der Verbindung des
holmers mit der Tragflügelschale sieht vor, dass die Platte des Profilteiles bzw.
des fertigen Holmes zwischen die Abdeckschicht (die Aussenhaut) und die Stützschicht
mit den Rippen eingefügt wird. Dies geschieht zweckmässigerweise bereits während
des .uebaues des Verbundwerkstoffes. Die "Leimfugen" zwischen der Holmplatte und
dem Verbundwerkstoff werden mit Kunstharz ausgefüllt.
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Obgleich hier als Beispiel das Verbinden eines Holmes mit einer Tragflügelschale
aus dem erfindungsgemässen Verbundwerkstoff beschrieben ist, ist das Anbringen jeglicher
Verstrebungen, Träger oder dergleichen ganz prinzipiell auf diese Weise an dem Verbundwerkstoff
nach der Erfindung möglich Im folgenden wird die Erfindung durch \usfiihrungsbeispiele
anhand der beigefügten Zeichnungen naher erläutert.
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In den Zeichnungen zeigen: Figur 1 : Einen mehrschichtigen, plattenförmigen
Verbundwerkstoff nach der Erfindung; Figur 2 : Einen mehrschichtigen Verbundwerkstoff
in Form einer gewölbten Platte währen<i der Herstellung im Schnitt; Figur 3 :
Einen Teil eines Flugzeugtragflugels mit integriertem Wölbklappenprofil in perspektivischer
Ansicht mit Querschnittsansicht; Figur 4 : Einen Ausschnitt aus Figur 3, in dem
die Wölbklappe vergrössert dargestellt ist; Figur 5 : Eine andere Ausführungsform
des Verbundwerkstoffes nach der Erfindung; Figur 6 : Einen mehrschichtigen Verbundwerkstoff
nach der Erfindung mit zwei Stützschichtlagen; Figur 7 : Ein en anderen mehrschichtigen
Werkstoff nach der Erwindung mit mehreren Stützschichtlagen;
Figur
8 : Noch eine andere Ausführungsform des mehrschichtigen Werkatoffes nach der Erfindung
mit mehreren Sttzschicht lagen; Figur 9, Figur 10 und Figur 11 einen holm, der sich
zum Befestigen an dem VerbundwerkstoLL' nach der Erfindung eignet, in verschiedenen
Stadien des Zusammenbaues in Querschnittsansicht; Figur 12 eine abgewandelte Ausführungsform
des Holms nach den Figuren 9 bis 11 in perspektivischer Ansicht; Figur 13 drei verschiedene
Verbindungen eines Holmes mit dem Verbundwerkstoff und Figur 14 einen Verbundwerkstol'f
mit eingelegten Fasersträngen oder Rovings.
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Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch einen mehrschichten Verbundwerkstoff
nach der Erfindung. Zwei äussere Abdeckschichten 1 und 2 aus Kunstharz, in die Jeweils
Glasgewebe 3 eingebettet ist, umschliessen eine Sttzscicht 4, die aus einseitig
(d.h.
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im dargestellten Beispiel oben) offener Wellpappe als Trägermaterial
besteht, die vor dem Auflegen auf die untere Abdeckschicht 1 mit Kunstharz imprägniert
worden ist. Durch Erhitzen wird das Kunstharz verflüssigt und verbindet sich an
den Berührungsstellen der Abdeckschicht 1 mit der Stützschicht 4 bzw.
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der Rippen 10 mit der Abdeckschicht 2. Beim anschliessenden Aushärten
des Kunstharzes entsteht eine harte, steife Kunstharzstruktur. Die Rippen 10 der
imprägnierten Wellpappe verlaufen gerade und parallel zueinander und dienen als
Distanzstege zwischen den Abdeckschichten 1 und 2.
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Figur 2 dient zur Erläuterung der herstellung eines mehrschichtigen
Verbundwerkstoffes nach der Erfindung in gewölbter Plattenform. In die Form 5, die
die Oberfläche der herzustellenden Platte bestimmt, ist Kunstharz fiir die Abdeckschicht
1 gleichmäßig eingebracht worden. Auf diese Kunstharzschicht wurde ein Glasgewebe
3a aufgelegt, das in die noch flüssige Kunstharzschicht
eingesunken
ist. Dartiber wurde eine einseitig offene Wellpappe mit einer glatten Auflage 11
an der geschlossenen Seite gelegt, die sich von unten mit dem Kunstharz der Abdeckschicht
1 vollsaugt. Die Rippen der Wellpappe 12 dicken sich oben etwas zusammen und passen
sich somit der Wölbung an. uf diese aus der Auflage 11 und den Rippen 12 gebildete
Stützschicht 4 wird unter Vakuum ein Glasgewebe 3b aufgelegt, das vorher mit Kunstharz
getränkt worden ist. Als letzte Schicht wird das Kunstharz der Abdeckschicht 2 ebenfalls
unter Vakuum aufgetragen, woraufhin dieses Harz durch das Gewebe b in die Rippen
12 der Wellpappe eindringt und diese von oben tränkt. Anschliessend wird das Kunstharz
des gesamten Sandwichaufbaues ausgehärtet. Ein fertiger mehrschichtiger Verbundwerkstoff
in gewölbter Plattenform kann der Form 5 entnommen werden.
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Figur 3 zeigt einen Teil eines Flugzeugtragfltigels teilweise im Schnitt.
Von dem Tragflügel 6 werden die Oberschalen und die Unterschalen getrennt hergestellt,
wie es anhand der Figur 2 erläutert worden ist, und miteinander verklebt. Hierbei
können die in herkömmlicher Bauweise tiblichen Kantenabschlüsse wie Nasen-oder Endleisten
entfallen. Die Steifigkeit des erfindungsgemässen Verbundwerkstoffes erlaubt es,
dass diese zusätzlichen Bauteile entfallen und entsprechende Kantenabschlüsse durch
das Material der Erfindung ausgeformt werden. Ein zusätzlicher Tragflügelholm 7
versteift den Tragflügel 6 bei extrem hohen Belastungen,ist aber nicht erforderlich,
da der gesamte Tragfltigel die Aufgabe des Tragflügelholmes mit übernellmen kann.
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Der in Figur 3 dargestellte Tragebügel für ein Modellflugzeug besitzt
ein integriertes Wölbklappenprofil. Der Flügel besitzt ein Laminarprofil und ist
am hinteren Ende derart unterteilt, dass das hintere Profilteil 13 um den Drehpunkt
14 in Pfeilrichtung verstellt werden kann, wobei das hintere Profilteil eine stetige
direkte Verwölbung erfährt. Der mehrschichtige Verbundwerkstoff entsprechend Figur
2 gestattet die äusserst formgenaue Herstellung der Wölbklappe, die extrem gute
Steifigkeit in Längsrichtung des Tragflügels (also senkrecht zur Zeichenebene
in
Figur 4) besitzt und aufgrund ihres leichten Gewichtes leicht steuerbar ist.
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Figur 5 zeigt den Aufbau eines völlig aus Kunstharz aufgebauten mehrschichtigen
Verbundwerkstoffes. Die äusseren Abdeckschichten 1 und 2 bestehen aus Kunststoffolie,
und die untere Abdeckschicht 1 ist mit den unteren Auflageflächen 15 einer selbst
tragenden Rippenstruktur mit snWgezabn örmigem Ouerschnitt aus Kunststoff verschweisst.
Die obere Abdeckschicht in om einer Plattenkunststoffolie ist mit den oberen Begrenzungsflächen
17 der Rippen 10 verschweisst. In einem anderen Ausführungsbeispiel eines derartigen
mehrschichtig aufgebauten Kullststoffverbundwerkstoffes ist auf die bdeckschicht
1 eine Stützschicht 4 mit Wcllpappenstruktur aus Kunststoff ausgelegt und mit dieser
bdeckschicht 1 verklebt oder durch lurhit:en verschmolzen.
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In den Figuren , 7 und 8 sind Ausführungsbeispiele ftlr den mehrschichtigen
Verbundwerkstoff nach der Erfindung mit mehrlagigen Stützschichten dargestellt.
nie in Figur 6 dargestellte gewölbte Platte wurde dadurch hergestellt, dass das
Kunstharz einer Xbdeckschicht 1 mit einem Glasgewebe 3 bedeckt wurde, das in das
kunstharz eingesunken ist. Dartiber wurde eine Lage einseitig offener Wellpappe
4a mit der geschlossenen Seite nach unten aufgelegt, die durch Bestreichen mit Kunstharz
von oben getränkt wurde. Eine auf ihrer Unterseite vor dem Auflegen mit Kunstharz
bestrichene Wellpappe db wurde daraufhin auf die Wellpappe 4a aufgelegt, wobei alle
Rippen der Lagen 4a und 4b parallel zueinander verliefen. An den Hauptbelastungszonen
liegen auf den Oberseiten der Rippen der Wellpappe 4a die unteren Seiten der Rippen
der Wellpappe db, wodurch eine besonders gute Stützwirkung in Richtung der Pfeile
t und B erzielt wird. Die Abdeckschicht 2 wurde durch Auflegen von mit Kunstharz
getränktem Gewebe 3 und anschliessendes Bestreichen desselben mit Kunstharz erzeugt.
Unter Vakuum wird das in dem Material vorhandene Kunstharz ausgehärtet.
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In den Figuren 7 und 8 sind Strukturen von ebenen Platten mit mehrlagigen
Stützschichten dargestellt. Um eine besonders hohe
Versteifung
zu erzielen, ist die Wellpappe 4d um 900 in der Rippenrichtung versetzt auf die
Wellpappe 4c aufgelegt. Bei der aus drei Lagen Wellpappe 4c, 4d und de bestehenden
Stützschicht des Materials nach Figur 8 verlaufen die Rippenrichtungen zweier benachbarter
Wellpappenlagen jeweils unter einem Winkel von 900 Um eine gute Auflage der einzelnen
Wellpappenschichten zu erzielen, wurde in diesem Falle beidseitig geschlossene Wellpappe
verwendet. Die in den Figuren 7 und 8 dargestellten mehrschichtigen Baumaterialien
in Form ebener Platten sind hervorragende Wärmeisolationsplatten, die im Vergleich
zu den bisher bekannten Wärmedämmplatten aus Schaumstoff keine Eindrtickbarkeit
besitzen.
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Beim Verkleiden von Wänden mit derartigen Platten besteht weiterhin
ein Vorteil darin, dass die Platten angebohrt werden können, um Schrauben, Haken
oder dergleichen daran zu befestigen.
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In den Figuren 9 bis 12 ist ein Tragfltigelholmdargestellt, der in
besonders fester Weise mit Tragfltlgelschalen aus dem Verbundwerkstoff, wie er beispielsweise
in den Figuren 1, 2 und 6 dargestellt ist, verbunden werden kann.
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Der Holm besteht aus zwei Profilteilen 18 und 19, von denen das Teil
18 ein Doppel-T-Profil und das andere Teil 19 ein T-Profil aufweist. Die Stege 20a
und 20b des Profilteiles 18 bilden einen Zwischenraum, in den der Steg 21 des Profilteiles
19 eingeschoben wird, wie es in den Figuren 10 und 11 gezeigt ist. Je nachdem, wie
weit die Stege ineinandergeschoben werden, kann die endgültige Höhe des Holmes eingestellt
werden. Wenn die Profilteile 18 und 19 nur teilweise ineinander geschoben werden,
verbleibt ein freier Raum 22, der im dargestellten Beispiel durch das Kunstharz
ausgefüllt wird, das zum Verkleben der Stege miteinander verwendet wird.
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Demontierbare Holme können aus den gleichen Profilteilen 18 und 19
hergestellt werden, wenn der Steg 21 mit den Stegen 20a, 20b verschraubt oder vernietet
anstatt verklebt wird.
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Figur 12 zeigt einen Holm in perspektivischer Ansicht, dessen Höhe
am vorderen Ende grösser als am hinteren Ende ist. Ein
derartiger
Holm eignet sich besonders zum Einbau in Tragflügel, die sich üblicherweise in mindestens
einer Richtung verjüngen.
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Eine derartige sich verjüngende itolmform erhält man in einfacher
Weise, indem die beiden Proilteile 18 und 19 am hinteren Ende stärker ineinandergeschoben
werden als am vorderen Ende. Wenn die beiden Profilteile 18 und 19 jedoch titer
ihre gesamte Länge völlig ineinandergeschoben werden sollen, so dass kein freier
Raum 22 entsteht, nimmt die Höhe der Stege 20a, 20b einerseits und des Steges 21
andererseits iier die Länge des Profilteiles ab.
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In Figur 13 sind drei verschiedene zarten der Verbindung eines Holmes,
wie er in den Figuren 9 bis 12 gezeigt ist, mit dem mehrschichtigen Verbundwerkstoff
dargestellt. In der einfachsten Form wird der fertig aus den zwei Profilteilen 18
und 19 aufgebaute Holm auf die oberste Seite der Abdeckschicht 2 beispielsweise
mit Kunstharz aufgeklebt.
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Einen wesentlichen besseren Halt besitzt jedoch ein Holm, der in den
Sandwichaufbau des Verbundwerkstoffes eingefügt wird.
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Bei dem mittleren Holm wurde dementsprechend an bestimmten Stellen
die Rippenstruktur der Stützschicht 4 entfernt und dafür die Platte 23 des T-Profilteiles
19 eingefügt und anschliessend mit der Abdeckschicht 2 bedeckt und verklebt. In
diesem Falle bleibt die Dicke des VerbundwerkstofEes an der Stelle, an der der Holm
eingesetzt ist, im wesentlichen unverändert.
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Für besonders hohe Belastungen wird jedoch ein Aufbau vorzuziehen
sein, bei dem die Platte 23 des T-Profilteiles 19 auf die Abdeckschicht 1 aufgelegt,
mit dieser verklebt, anschliessend von der Stützschicht 4 bedeckt, mit dieser auf
der Oberseite der Platte 23 verklebt und schliesslich von der Abdeckschicht 2 bedeckt
wird. Dadurch.ist die Platte 23 des Holmes fest in den Mehrschichtenaufbau des Verbundwerkstoffes
eingefügt, und der Holm hält insbesondere Kräfte aus, die in Richtung von der Platte
23 auf die Stützschicht 4 wirken.
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In Figur 14 ist schliesslich noch ein aus den Abdeckschichten 1 und
2 und der Sttltzschicht 4 bestehender Verbundwerkstoff dargestellt, bei dem ein
Teil der Rippen mit Fasersträngen oder Rovings 24 verstärkt ist. Die eingefügten
und mit Kunstharz befestigten Faserstränge 21 verleihen dem Verbundwerkstoff hohe
Zugfestigkeit.