СПОСОБ ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ ЧАСТИЧНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЛИ ЗАМЕНЫ УСИЛИВАЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА КОНСТРУКЦИИ ИЗ ВОЛОКНИСТОГО КОМПОЗИТА И СООТВЕТСТВУЮЩЕЕ СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2013 года по МПК B29C70/44 B29C73/04 

Изобретение относится к способу по меньшей мере частичного восстановления или замены усиливающего элемента конструкции из волокнистого композита. Изобретение также относится к соответствующему соединительному устройству.

Хотя они могут быть применены к любым конструкциям из волокнистого композита, настоящее изобретение и те задачи, на которых оно основано, будут описаны более подробно к компонентам из пластиков, армированных углеродным волокном (CFRP), конструкции летательного аппарата.

Компоненты летательных аппаратов все больше изготавливают по причинам уменьшения массы из волокнистых композитных материалов, в частности из пластиков, армированных углеродными волокнами (CFRP). В этом случае они имеют структуру из нескольких волокнистых слоев, которые соединены друг с другом посредством матрицы из отвержденной смолы, в частности эпоксидной смолы. Для производства компонентов этого типа традиционными способами волокнистые листы, пропитанные матрицей из смолы (в частности эпоксидной смолы) помещают в несколько слоев в ламинирующем устройстве. Затем смоляную матрицу отверждают, например, под действием повышенной температуры и повышенного давления.

Согласно одному традиционному способу компонент помещают для отверждения в мешок из герметичной пленки, внутренний объем которого откачивают вакуумным насосом. Затем компонент, закрытый таким образом, помещают в автоклав, где его подвергают действию повышенного давления.

Если операции по восстановлению, такие как устранение неисправностей, ремонт повреждения и/или модификация компонентов, должны быть выполнены на компонентах из волокнистого композита этого типа, при традиционном способе механической обработки, например, предварительно пропитанные слои волокон (препреги) фиксируют, используя липкую ленту, на поверхности компонента, который должен быть обработан и покрыт герметичной мембраной, например, вакуумным мешком. Область под мембраной откачивают. Поскольку требуемое давление отверждения часто больше 1 бар, этот способ с вакуумным мешком нельзя использовать отдельно. Для этой цели компонент помещают в автоклав, где его подвергают действию повышенного давления для отверждения волокнистых слоев.

Поэтому обычно требуется подходящее адгезионное устройство для размещения и поддержки компонента, который должен быть обработан. Альтернативно, также можно использовать зажимные механизмы, прилагающие механическое давление.

В документе DE 102007026099 Ф1 раскрыто устройство и способ для механической обработки конструкции из волокнистого композита, причем раскрыт герметичный мат типа колпака с применением чрезмерного давления.

Во время операций восстановления на компонентах из волокнистого композита часто также необходимо восстановить не только ровные поверхности, но и, например, профили усиления, например, стрингеры (т.е., удалить поврежденный ламинат и заменить его новым ламинатом, сделанным из такого же материала и с той же структурой слоев).

Недостатком в этом случае считается то, что дополнительные автоклавные мощности и дополнительные оригинальные адгезионные устройства требуют дополнительных расходов и времени.

Механизмы механического зажимания часто создают неравномерное распределение давления, что приводит к порам и колебаниям в толщине. Поэтому приходится повторять некачественное восстановление. При использовании герметичного мата типа колпака может существовать риск неадекватной стабильности.

Поэтому цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ по меньшей мере частичного восстановления или замены усиливающего элемента конструкции из волокнистого композита, который дает возможность соединять волокнистые слои для восстановления и/или в качестве замены в случае высокого качества и точности материала без использования автоклава в структуру из волокнистого композита.

Согласно изобретению, эта цель достигнута способом, имеющим признаки по независимому пункту 1, и соединительным устройством, имеющим признаки по независимому пункту 9 формулы изобретения.

Соответственно, предложен способ по меньшей мере частичного восстановления или замены усиливающего элемента конструкции из волокнистого композита. Первоначально по меньшей мере один волокнистый слой располагают на части поверхности элемента усиления и/или по меньшей мере одну заменяющую часть элемента усиления, изготовленную из такого же материала и с такой же структурой слоев размещают на части поверхности элемента усиления конструкции из волокнистого композита. По меньшей мере один мат давления, адаптированный к контуру элемента усиления, затем размещают по меньшей мере над одним волокнистым слоем и/или по меньшей мере одной заменяющей частью элемента усиления, причем этот па меньшей мере один мат давления фиксируют для поддержки в желательном положении с помощью фиксирующей рамы, адаптированной к контуру элемента усиления. Затем к этому по меньшей мере одному мату давления прилагают среду давления, чтобы прижать его к элементу усиления и фиксирующей раме. В заключение по меньшей мере один волокнистый слой и/или по меньшей мере одну заменяющую часть элемента усиления отверждают.

Кроме того, предложено соединительное устройство для соединения по меньшей мере одного волокнистого слоя, расположенного на по меньшей мере одной части поверхности элемента усиления, с элементом усиления и/или для соединения по меньшей мере одной заменяющей части, изготовленной из такого же материала и с такой же структурой слоев элемента усиления, на части поверхности усиления конструкции из волокнистого композита, с упомянутой конструкцией из волокнистого композита. Соединительное устройство имеет по меньшей мере один мат давления, который адаптирован к контуру элемента усиления и расположен над элементом усиления. Кроме того, предложена фиксирующая рама, адаптированная к контуру элемента усиления для поддержки и фиксации мата давления. Соединительное устройство также имеет контропору для установки конструкция из волокнистого композита.

Элементами усиления являются, например, стрингеры с разными формами профиля, такие как T-образные стрингеры, омега-образные стрингеры, A-образные стрингеры, а также шпангоуты и т.д. Конструкцией из волокнистого композита может, например, быть компонентом оболочки летательного аппарата.

При использовании фиксирующей рамы мат давления, который помещен под давление среды, например, сжатого воздуха, поддерживается и позволяет отверждать соседние слои или заменяющие части в узком диапазоне допусков. В ходе этого процесса достигается равномерное распределение давления, что приводит к отверждению без пор и соединению при равномерном распределении давления. Поэтому не только плоские, другими словами двумерные области и части, но и трехмерные части или элементы можно механически обрабатывать.

Таким образом можно охватить разные случаи восстановления, такие как восстановление поврежденной части профиля усиления, причем по меньшей мере один волокнистый слой располагают на элементе усиления. Также можно по меньшей мере одной новой заменяющей частью элемента усиления заменить поврежденную часть, которая полностью или частично снята. Кроме того, можно целиком заменить поврежденный элемент усиления, который должен быть полностью снят.

Преимуществом в этом случае является то, что можно использовать такой же материал и такую же структуру слоев из по меньшей мере одного волокнистого слоя и/или по меньшей мере одну новую заменяющую часть в качестве оригинального компонента.

По меньшей мере один волокнистый слой и/или по меньшей мере одну заменяющую часть элемента усиления можно предварительно сформировать перед размещением и затем нанести как неотвержденную, частично отвержденную или полностью отвержденную с помощью клея.

В данном случае конкретным преимуществом является то, что не требуется емкости, такой как автоклав, окружающей всю конструкцию из волокнистого композита.

Контропора на нижней стороне конструкции из волокнистого композита адаптирована к контуру конструкции из волокнистого композита и, после установки соединительного устройства в подходящую раму давления, дает преимущество в том, что весь компонент, т.е., конструкция из волокнистого композита с частью или деталью, подлежащей механической обработке, практически не несет нагрузки, и рама давления в основном принимает и поддерживает фиксирующую раму и контропору. В результате можно избежать деформаций при высоких температурах отверждения. Еще одним преимуществом в данном случае является то, что такой же материал как и для оригинального компонента можно использовать для операций восстановления.

Также можно покрыть область восстановления вакуумной пленкой, чтобы создать путем герметизации вакуумной пленки ограниченную область с отрицательным давлением на конструкции из волокнистого композита, причем такую область отрицательного давления откачивают на этапе приложения среды давления по меньшей мере к одному мату давления. В способе с вакуумной пленкой таким образом можно достигнуть увеличения давления при особо равномерном распределении давления.

По меньшей мере один волокнистый слой и/или заменяющую часть отверждают путем нагрева, например, с помощью нагревательных элементов, которые интегрированы в мат давления и/или на него. По меньшей мере один волокнистый слой и/или по меньшей мере одну заменяющую часть отверждают путем нагрева в соответствии с температурой отверждения системы смоляной матрицы волокнистого слоя и/или по меньшей мере одной заменяющей части. Например, в таком случае волокнистый слой может быть нагрет до температуры 125°C-180°C, в соответствии с используемой смоляной матрицей.

Контропора также может быть оснащена по меньшей мере одним нагревательным элементом. По меньшей мере также возможен один дополнительный нагревательный элемент. Таким образом достигается хорошее распределение теплоты.

Преимущественное распределение теплоты также достигается за счет того, что тепло-передающие поверхности давления, которые находятся в контакте по меньшей мере с одним волокнистым слоем, размещенным на элементе усиления и/или по меньшей мере на одной новой заменяющей части элемента усиления и/или конструкции из волокнистого композита, снабжены металлической пленкой для равномерного распределения теплоты. Эта металлическая пленка также может быть гибкой.

Предусмотрено, что по меньшей мере один мат давления имеет по меньшей мере одну камеру давления для среды давления, к которой может быть приложено давление. Средой давления может быть, например, воздух, газ или даже жидкость.

По меньшей мере один мат давления может иметь по меньшей мере один элемент усиления в областях жестких на изгиб. Мат давления предпочтительно адаптирован к контуру части или компонента, подлежащего механической обработке, причем этот по меньшей мере один элемент усиления также может иметь форму, адаптированную к контуру.

Адаптация к контуру также может быть предусмотрена для по меньшей мере одного нагревательного элемента. Такой по меньшей мере один нагревательный элемент также может быть расположен как отдельная деталь между матом давления и частью, подлежащей механической обработке, причем он адаптирован к контуру и также может выполнять функцию детали давления. Также можно, чтобы этот по меньшей мере один нагревательный элемент был гибким, чтобы получить еще улучшенный контакт с поверхностью и, за счет этого, улучшенную передачу теплоты.

По меньшей мере один нагревательный элемент предпочтительно является сменным, даже если он интегрирован в мат давления и/или контропору, в котором случае, если он выйдет из строя, мат давления или контропора не будут в это время утрачены.

Кроме того, мат давления может иметь шарнирную часть, которая расположена, например, между двумя жесткими на изгиб частями, и дает возможность легко снимать мат давления после окончания восстановления за счет того, что его можно поворачивать относительно этой шарнирной части.

По меньшей мере одна фиксирующая рама может иметь первое фиксирующее устройство для фиксации горизонтальных областей мата давления и второе фиксирующее устройство для фиксации элемента усиления, причем второе фиксирующее устройство снабжено по меньшей мере одним боковым фиксирующим элементом для боковой фиксации элемента усиления. Боковая фиксация этого типа может быть реализована, например, за счет компонентов бокового давления с клиновидными поверхностями, которые, в частности, фиксируют область полки элемента усиления. В данном случае эти фиксирующие устройства могут быть регулируемыми, например, механически, пневматически и/или гидравлически. Фиксирующая рама также может быть адаптирована к контуру детали, подлежащей механической обработке. Она фиксирует мат давления в желательном положении и обеспечивает точность контура. Мат давления, к которому прилагают давление, может поддерживаться фиксирующей рамой и таким образом действовать на часть элемента усиления, подлежащую механической обработке.

Отсутствие нагрузки из-за контропоры и фиксирующей рамы в раме давления дает, в частности в случае тонкостенных компонентов, то преимущество, что не возникают деформации, поскольку во время отверждения снова достигается температура исходного материала, и нагрузка на деталь привела бы к деформациям.

Ниже изобретение будет описано более подробно на вариантах осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 - схематический вид в поперечном разрезе соединительного устройства согласно одному вариант осуществления изобретения;

Фиг.2 - схематический увеличенный вид в поперечном разрезе элемента усиления, подлежащего механической обработке, снабженного вакуумной пленкой;

Фиг.3 - схематический увеличенный вид в поперечном разрезе мата давления согласно Фиг.1;

Фиг.4 - схематический увеличенный вид в поперечном разрезе фиксирующей рамы согласно Фиг.1;

Фиг.5 - схематический увеличенный вид в поперечном разрезе двух нагревательных элементов согласно Фиг.1;

Фиг.6 - схематический вид в поперечном разрезе еще одного мата давления и еще одного элемента усиления; и

Фиг.7 - схематический вид сбоку рамы давления для соединительного устройства согласно изобретению.

Одинаковые ссылочные номера обозначают одинаковые или функционально эквивалентные компоненты, если не указано иное.

На Фиг.1 показан схематический вид в поперечном разрезе соединительного устройства 1 согласно одному варианту осуществления изобретения, и на Фиг.2 показан схематический увеличенный вид в поперечном разрезе элемента усиления 10, подлежащего механической обработке.

Этот вид является видом в поперечном разрезе, но элемент усиления 10 должен быть представлен трехмерным и стоящим на плоскости чертежа в его продольном направлении.

Уже отвержденную конструкцию из волокнистого композита 8, например, компонент оболочки части фюзеляжа летательного аппарата, усиливают первыми элементами усиления 9 и вторыми элементами усиления 10 в направлении, перпендикулярном чертежу. Эти элементы усиления 9, 10 выполнены как так называемые Т-образные стрингеры и также уже отверждены и прикреплены частью основания к конструкции из волокнистого композита 8, причем их полки в данном случае указывают вверх. Конструкция из волокнистого композита 8 удерживается в контропоре 5, которая расположена в раме давления 2 (см. Фиг.7).

Второй элемент усиления 10 является компонентом, который подлежит механической обработке и на котором волокнистые слои 11 с L-образным поперечным сечением расположены на каждой стороне в области восстановления 12. В данном примере части этого элемента усиления 10 были повреждены, подвергнуты фрезерованию в области восстановления 12, например, и теперь должны быть восстановлены до полного размера. Волокнистые слои 11 в данном случае уже изготовлены, например, на предшествующем этапе производства, с L-образным поперечным сечением, и они могут быть неотвержденными, частично отвержденными или полностью отвержденными. Они прикреплены подходящим клеем или матричным материалом, например, эпоксидной смолой, к этому компоненту 10, подлежащему механической обработке.

В этом варианте осуществления расположенные L-образные волокнистые слои 11 покрыты вакуумной пленкой 12а и так называемыми линиями отрыва (пунктирные линии) (см. также Фиг.2) и герметизированы на краях таким образом, чтобы создать область отрицательного давления между вакуумной пленкой 12а и конструкцией из волокнистого композита 8, причем упомянутая область может быть соединена вакуумным соединителем 13 с источником вакуума для откачки.

Нагревательные элементы 6, которые также имеют L-образную форму и поэтому адаптированы к контуру элемента усиления 10, подлежащего механической обработке, устанавливаются на любую сторону посредством этой конструкции. Ниже они будут описаны более подробно в отношении их конструкции.

Мат давления 4 с контуром, соответствующим элементу усиления 10, расположен над нагревательными элементами 6 таким образом, что мат давления 4 принимает нагревательные элементы 6 на его внутренней стороне. Нагревательные элементы 6 могут в этом случае быть прикреплены к мату давления 4 или выполнены как отдельные детали. Мат давления 4 закрывает конструкцию и имеет основания на каждой стороне, которые также проходят по каждой стороне элемента усиления 10 над вакуумной пленкой 12а. Мат давления 4 будет описай более подробно ниже.

Мат давления 4 зафиксирован фиксирующей рамой 3 в желательном положении. Фиксирующая рама 3, которая будет более подробно описана ниже, имеет внутреннюю часть, которая фиксирует мат давления 4 в области полки элемента усиления 10 с обеих сторон и в нижней части в перпендикулярном направлении. Кроме того, наружные части фиксирующей рамы 3 предназначены для фиксации оснований мата давления 4 на конструкции из волокнистого композита 8.

Фиксирующая рама 3 расположена в раме давления 2 (только указана) (см. Фиг.7), которая поглощает силу реакции F фиксирующей рамы 3. Контропора 5 также удерживается в раме давления 2 и передает силы реакции F', причем фиксирующая рама 3 и контропора 5 поддерживаются таким образом, что конструкция из волокнистого композита 8 практически не испытывает нагрузок.

Контропора 5 в этом примере снабжена по меньшей мере одним нагревательным элементом 7, который расположен рядом с частью конструкции из волокнистого композита 8, на которой расположен элемент усиления 10, подлежащий механической обработке. Нагревательный элемент 7 контропоры может также состоять из некоторого количества нагревательных элементов. Контропора 5 также может иметь дополнительный нагревательный элемент 7а для улучшенной передачи и распределения теплоты.

На Фиг.3 показан схематический увеличенный вид в поперечном разрезе мата давления согласно Фиг.1.

Мат давления 4 выполнен в сущности симметрично относительно его вертикальной оси с двумя противоположными частями. Эти две противоположных части в сущности гибко подсоединены на верху к шарнирной части 20, чтобы поворачиваться относительно последней и закрывать приемную часть 15, расположенную между ними, для приема элемента усиления 10, подлежащего механической обработке (см. Фиг.1 и 2), к контуру которого они адаптированы. В приемной части 15 в каждом случае на каждой стороне расположен нагревательный элемент 6, или интегрированный в мат давления 4, или как отдельный компонент. Камера давления 18 с соответствующим соединителем 19 для подаваемой среды давления расположена в каждом случае внутри каждой из противоположных частей мата давления 4. Кроме того, эти две части снабжены элементами усиления 16, например, решетками из металлической проволоки и т.д., в жестких на изгиб областях. Этими жесткими на изгиб областями в этом примере являются первые части давления 14 для боковой фиксации посредством внутренней части фиксирующей рамы 3, вторые части давления 14а для перпендикулярной фиксации внутренней части фиксирующей рамы 3 и третьи части давления 14b для перпендикулярной фиксации посредством наружных частей фиксирующей рамы 3. Дополнительные усиления 17 в данном случае предусмотрены в частях оснований, в частности в третьих частях давления 14b.

Мат давления 4 может быть изготовлен, например, из резины или эластичного пластика. Шарнирная часть 20 используется для облегчения установки и снятия мата давления 4.

На Фиг.4 схематически показана фиксирующая рама 3 в виде сбоку.

Фиксирующая рама 3 включает наружные части 22-24 и внутренние части 25-29. Наружная часть имеет первое фиксирующее устройство 22 с штифтом 23, который имеет основание 24 на своем нижнем конце. Наружные части окружают приемную область 31, в которой располагают конструкцию с матом давления 4 и элементом усиления 10, подлежащим механической обработке, как показано на Фиг.1. Наружные части могут быть расположены в последовательности в продольном направлении элемента усиления, т.е., перпендикулярно плоскости чертежа, в многих конфигурациях в соответствии с длиной части, подлежащей механической обработке.

Эти первые фиксирующие устройства 22-24 образуют перпендикулярные компоненты давления, причем основания 24 предусмотрены для фиксации горизонтальных третьих частей давления 14b мата давления 4 (см. Фиг.3 и 1). Первые фиксирующие устройства 22 могут быть, например, регулируемыми механически (посредством ходового винта), пневматически и/или гидравлически.

Внутренняя часть фиксирующей рамы 3 имеет вторые фиксирующие устройства 26 на каждой стороне приемной части 31, которые прикреплены к телу 25. Первые фиксирующие устройства 26 в каждом случае взаимодействуют с боковыми фиксирующими элементами 27 посредством боковых клиновых поверхностей и посредством пружин 28 в перпендикулярном направлении. Пружины 28 оказывают перпендикулярную силу давления на боковые фиксирующие элементы 27 таким образом, что основания 29 боковых фиксирующих элементов 27 действуют на вторые части давления 14а мата давления 4 (см. Фиг.3 и 1) и фиксируют их. Пружины 28 могут быть регулируемыми для выравнивания давления.

Кроме того, боковые фиксирующие элементы 27 предназначены для боковой фиксации элемента усиления 10, подлежащего механической обработке, в данном примере полки Т-образного стрингера. Силы боковой фиксации можно регулировать посредством клиновых поверхностей и подходящих регулировочных средств.

Если в камерах давления 18 мата давления 4 давление создано посредством среды давления, наружные, т.е., первые части давления 14 мата давления 4 поддерживаются на боковых фиксирующих элементах 27, и вторые части давления 14а мата давления 4 поддерживаются на основаниях 29 фиксирующей рамы 3 (см. Фиг.1). Внутренние поверхности приемной части 15 мата давления 4 (см. Фиг.3) передают силы давления через нагревательные элементы 6 на элемент усиления 10, подлежащий механической обработке, как в поперечном направлении, так и в направлении, перпендикулярном к нему (в этом примере).

В этом примере нагревательные элементы 6 выполнены как части давления и адаптированы к контуру элемента усиления 10 (Т-образный стрингер), как схематически показано на Фиг.5. Эти нагревательные элементы 6 могут быть гибкими, причем их материал должен быть стойким к материалам используемых волокнистых слоев 11 и температурам отверждения. Проводящие дорожки 32 (дорожка перпендикулярная плоскости чертежа) расположены в нагревательных элементах 6, в данном примере для электрического нагрева. Те поверхности нагревательных элементов 6, которые находятся в контакте с частями, подлежащими механической обработке, в этом случае покрыты металлической фольгой 33, которая также может быть гибкой, в качестве элементов распределения теплоты. Куски металлической фольги 33 создают равномерное распределение теплоты, т.е., передачу, по первым контактным частям 35 и вторым контактным частям 36 на материале волокнистых слоев 11, подлежащих механической обработке, т.е., отверждаемых.

Кроме того, нагревательные элементы 6 снабжены датчиками температуры 34, например, тепловыми элементами, для измерения температуры. Датчики температуры расположены рядом с кусками металлической фольги 33 в телах нагревательных элементов 6 и электрически соединены с регулятором температуры (не показан).

Куски металлической фольги 33 могут состоять, например, из меди, алюминия или свинца.

Кроме того, на Фиг.5 также показан нагревательный элемент 7 контропоры, который может иметь такую же конструкцию, как и нагревательные элементы 6, описанные выше. Это также относится к дополнительному нагревательному элементу 7а.

На Фиг.6 показан схематический вид в поперечном разрезе еще одного мата давления 4 и еще одного элемента усиления 10.

Этот элемент усиления 10 выполнен как так называемый А-образный стрингер и имеет внутреннюю часть, которая снабжена жесткой опорной конструкцией 37, например, элементом вспененной сердцевины, или гибкой опорной конструкцией, такой как вакуумный шланг, во время восстановления. Здесь показана (в поперечном сечении) заменяющая часть, изготовленная из мокрых слоев восстановления и выполненная как A-образный стрингер. В данном примере только один нагревательный элемент 6 расположен над частью, подлежащей механической обработке. Этот нагревательный элемент 6 адаптирован к контуру A-образного стрингера, и мат давления 4 расположен над ним.

Мат давления 4 имеет шарнирную часть 20 и камеру непрерывного давления 18 с соединителем 19 камеры давления. Первые части давления 14 мата давления 4 наклонены в соответствии с контуром A-образного стрингера. Соответственно, боковые фиксирующие элементы 27 соответствующей фиксирующей рамы 3 также наклонены, что не показано, но что можно легко представить. Вторые и третьи части давления 14а и 14b мата давления 4 в данном случае горизонтальные, как на Фиг.1 и Фиг.3. Мат давления 4 также снабжен элементами усиления 16 в жестких на изгиб областях, как сказано выше.

На Фиг.7 показан схематический вид сбоку рамы давления 2 для соединительного устройства 1 согласно изобретению. Рама давления 2 в этом случае имеет подвижную раму 38, несущую лонжерон 39 в форме наподобие козлов, к одному концу которых подсоединен удерживающий рычаг 40 с приемным средством 41. Приемник 42 контропоры прикреплен к раме 38 ниже удерживающего рычага 40 и служит в качестве регулируемой несущей для контропоры 5. В этом случае на контропоре 5 показана только конструкция из волокнистого композита 8 с элементами усиления 9, причем соединительное устройство 1 согласно Фиг.1 еще должно быть подсоединено, что можно легко представить.

Приемное средство 41 адаптировано для соединения с фиксирующей рамой 3. Все соединительное устройство 1 может быть зафиксировано вообразимым приемником контропоры 5 так, как сказано выше.

Хотя настоящее изобретение было описано в данном случае на предпочтительных вариантах осуществления, оно ими не ограничено, и может быть модифицировано разными способами.

Например, мат давления 4 может состоять из нескольких матов давления 4.

Фиксирующая рама 3 может иметь больше устройств, чем показано.

Изобретение предлагает способ по меньшей мере частичного восстановления или замены элемента усиления 10 конструкции из волокнистого композита 8. На первом этапе способа по меньшей мере один волокнистый слой 11 размещают на части поверхности элемента усиления 10, и/или по меньшей мере одну заменяющую часть элемента усиления 10, изготовленную из такого же материала и с такой же структурой слоев, размещают на части поверхности элемента усиления конструкции из волокнистого композита 8. На втором этапе способа по меньшей мере один мат давления 4, адаптированный к контуру элемента усиления 10, затем размещают над по меньшей мере одним волокнистым слоем 11 и/или по меньшей мере одной заменяющей частью элемента усиления 10, причем по меньшей мере один мат давления 4 поддерживается и зафиксирован в желательном положении посредством фиксирующей рамы 3, адаптированной к контуру элемента усиления 10. На третьем этапе способа среду давления затем прилагают к по меньшей мере одному мату давления 4, чтобы прижать его к элементу усиления 10 и фиксирующей раме 3. В заключение, на четвертом этапе способа происходит отверждение по меньшей мере одного волокнистого слоя 11 и/или по меньшей мере одной заменяющей части элемента усиления 10. Изобретение кроме того предлагает соответствующее соединительное устройство 1 для осуществления этого способа.

Перечень ссылочных номеров

1 Соединительное устройство

2 Рама давления

3 Фиксирующая рама

4 Мат давления

5 Контропора

6 Нагревательный элемент

7 Нагревательный элемент контропоры

7а Дополнительный нагревательный элемент

8 Конструкция из волокнистого композита

9 Первый элемент усиления

10 Второй элемент усиления

11 Волокнистый слой

12 Область восстановления

12a Вакуумная пленка

13 Вакуумный соединитель

14 Первая часть давления

14a Вторая часть давления

14b Третья часть давления

15 Приемная часть

16 Элементы усиления

17 Дополнительное усиление

18 Камера давления

19 Соединитель камеры давления

20 Шарнирная часть

21 Контактная часть

22 Первое фиксирующее устройство

23 Штифт

24 Основание

25 Тело

26 Второе фиксирующее устройство

27 Боковой фиксирующий элемент

28 Пружина

29 Основание

30 Боковая часть давления

31 Приемная область

32 Проводящая дорожка

33 Металлическая фольга

34 Датчик температуры

35 Первая контактная часть

36 Вторая контактная часть

37 Опорная конструкция

38 Рама

39 Лонжерон

40 Удерживающий рычаг

41 Приемное средство

42 Приемник контропоры

F, F' Сила реакции

Изобретения относятся к способу и устройству по меньшей мере частичного восстановления или по меньшей мере частичной замены элемента усиления (10) конструкции из волокнистого композита (8). Этот способ имеет следующие этапы: размещение по меньшей мере одного волокнистого слоя (11) на части поверхности элемента усиления (10) и/или по меньшей мере одной заменяющей части элемента усиления (10), изготовленной из такого же материала и с такой же структурой слоев, на части поверхности усиления конструкции из волокнистого композита (8); размещение по меньшей мере одного мата давления (4), адаптированного к контуру элемента усиления (10) над по меньшей мере одним волокнистым слоем (11) и/или по меньшей мере одной заменяющей части элемента усиления (10). Причем по меньшей мере один мат давления (4) опирается на фиксирующую раму (3) и зафиксирован в желательном положении фиксирующей рамой (3), адаптированной к контуру элемента усиления (10). Поддержку конструкции из волокнистого композита (8) осуществляют в области, противоположной фиксирующей раме (3), посредством контропоры (5). Осуществляют приложение среды давления к по меньшей мере одному мату давления (4) для прижатия его к элементу усиления (10) и фиксирующей раме (3). Затем осуществляют отверждение по меньшей мере одного волокнистого слоя (11) и/или по меньшей мере одной заменяющей части элемента усиления (10). Изобретение также относится к соединительному устройству (1) для осуществления способа. Технический результат, достигаемый при использовании способа и устройства по изобретениям, заключается в том, чтобы обеспечить высокое качество и точность материала при частичном восстановлении или замене усиливающего элемента конструкции без использования автоклава. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ по меньшей мере частичного восстановления или по меньшей мере частичной замены элемента усиления (10) конструкции из волокнистого композита (8), имеющий следующие этапы:
размещение по меньшей мере одного волокнистого слоя (11) на части поверхности элемента усиления (10) и/или по меньшей мере одной заменяющей части элемента усиления (10), изготовленной из такого же материала и с такой же структурой слоев, на части поверхности усиления конструкции из волокнистого композита (8),
размещение по меньшей мере одного мата давления (4), адаптированного к контуру элемента усиления (10) над по меньшей мере одним волокнистым слоем (11) и/или по меньшей мере одной заменяющей части элемента усиления (10), причем по меньшей мере один мат давления (4) опирается на фиксирующую раму (3) и зафиксирован в желательном положении фиксирующей рамой (3), адаптированной к контуру элемента усиления (10),
поддержка конструкции из волокнистого композита (8) в области, противоположной фиксирующей раме (3), посредством контропоры (5);
приложение среды давления к по меньшей мере одному мату давления (4) для прижатия его к элементу усиления (10) и фиксирующей раме (3), и
отверждение по меньшей мере одного волокнистого слоя (11) и/или по меньшей мере одной заменяющей части элемента усиления (10).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один волокнистый слой (11) и/или по меньшей мере одну заменяющую часть элемента усиления (10) предварительно формуют перед тем, как ее размещают и прикрепляют клеем в неотвержденном, частично отвержденном или полностью отвержденном состоянии.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после этапа размещения по меньшей мере одного волокнистого слоя (11) и/или по меньшей мере одной заменяющей части элемента усиления (10), кроме того, предусмотрены этапы:
покрытия по меньшей мере одного волокнистого слоя (11) и/или по меньшей мере одной заменяющей части элемента усиления (10) вакуумной пленкой (12а), и герметизации области отрицательного давления, ограниченной вакуумной пленкой (12а), и конструкции из волокнистого композита (8), причем область отрицательного давления откачивают на этапе приложения среды давления к по меньшей мере одному мату давления (4).

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе отверждения по меньшей мере одного волокнистого слоя (11) и/или по меньшей мере одной заменяющей части осуществляют нагрев в соответствии с температурой отверждения системы смоляной матрицы волокнистого слоя (11) и/или по меньшей мере одной заменяющей части.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что нагрев осуществляют посредством по меньшей мере одного нагревательного элемента (6), который интегрирован в мат давления (4), прикреплен к последнему и/или расположен между матом давления (4) и по меньшей мере одним волокнистым слоем (11) и/или по меньшей мере одной заменяющей частью как отдельный компонент.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что нагрев, кроме того, осуществляют по меньшей мере одним нагревательным элементом (7, 7а) контропоры, расположенным в и/или на контропоре (5).

7. Соединительное устройство (1) для соединения по меньшей мере одного волокнистого слоя (11), размещенного на по меньшей мере одной части поверхности элемента усиления, с элементом усиления (10) и/или для соединения по меньшей мере одной заменяющей части, изготовленной из такого же материала и с такой же структурой слоев элемента усиления (10), на части поверхности усиления конструкции из волокнистого композита (8) с упомянутой конструкцией из волокнистого композита, включающее:
по меньшей мере один мат давления (4), который адаптирован к контуру элемента усиления (10) и который имеет по меньшей мере одну камеру давления (18) для среды давления, к которой может быть приложено давление, и размещен над по меньшей мере одним волокнистым слоем (11) и/или по меньшей мере одной заменяющей частью элемента усиления (10);
фиксирующую раму (3), адаптированную к контуру элемента усиления (10), для поддержки и фиксации мата давления (4); и
контропору (5) для установки конструкции из волокнистого композита (8), причем по меньшей мере одна фиксирующая рама (3) имеет первое фиксирующее устройство (22, 23, 24) для фиксации горизонтальных областей мата давления (4) и второе фиксирующее устройство (26) для фиксации элемента усиления (10), и причем второе фиксирующее устройство (26) снабжено по меньшей мере одним боковым фиксирующим элементом (27) для боковой фиксации элемента усиления (10).

8. Соединительное устройство (1) по п.7, отличающееся тем, что по меньшей мере один мат давления (4) имеет по меньшей мере один элемент усиления (17) в жестких на изгиб областях.

9. Соединительное устройство (1) по п.7, отличающееся тем, что по меньшей мере один мат давления (4) имеет шарнирную часть (20).

10. Соединительное устройство (1) по п.7, отличающееся тем, что предусмотрен по меньшей мере один нагревательный элемент (6), интегрированный в мат давления (4) и/или прикрепленный к нему так, чтобы быть адаптированным к контуру элемента усиления (10).

11. Соединительное устройство (1) по п.7, отличающееся тем, что по меньшей мере один нагревательный элемент (6) расположен между матом давления (4) и по меньшей мере одним волокнистым слоем (11) и/или по меньшей мере одной заменяющей частью как отдельный компонент так, чтобы быть адаптированным к контуру элемента усиления (10).

12. Соединительное устройство (1) по п.10, отличающееся тем, что по меньшей мере один нагревательный элемент (7) контропоры расположен в и/или на контропоре (5).

13. Соединительное устройство (1) по п.7, отличающееся тем, что поверхности давления, передающие теплоту, которые находятся в контакте с по меньшей мере одним волокнистым слоем, расположенным на элементе усиления (10), и/или по меньшей мере одной новой заменяющей частью элемента усиления (10) и/или конструкции из волокнистого композита (8), снабжены металлической фольгой (33) для равномерного распределения теплоты.