DK153675B - Fremgangsmaade til fremstilling af ved hjaelp af en skumstofkerne afstivede fiberarmerede formlegemer saasom vinger eller rotorblade med store laengde- og breddedimensioner - Google Patents

Description

i

DK 153675 B

Opfindelsen angår en fremgangsmåde af den i krav l's indledning angivne art. Der kendes metoder til fremstilling af vinger til svævefly m.m. d.v.s. til relativt små konstruktionselementer. Ved disse kendte me-5 toder skal de anvendte forme være lukkelige, så at der til tilvejebringelse af bjælkekonstruktioner kræves et bekosteligt fremstillingsmateriale. Ved ribbekonstruktioner opstår afpasningsproblemer, og desuden er der ingen mulighed for kontrol under fremstillingen.

10 De kendte metoder er alene på grund af det dårlige for hold mellem masse og stivhed uegnet til fremstilling af store formlegemer, f.eks. rotorblade til store vind-energianlæg med mere.

De omtalte kendte konstruktioner og metoder er således 15 uanvendelige ved fremstilling af vinger eller rotorbla de med store flader, idet de hverken kan anvendes til tilvejebringelse af bjælkekonstruktioner eller til fremstilling af skalkonstruktioner med præfabrikeret skum-stofkerne.

20 Ved bjælkekonstruktioner er massen ved en given stivhed større end ved skalkonstruktioner, og formene skal på grund af den tyndvæggede skals konturnøjagtighed kunne lukkes, hvorved forbindelsen mellem bjælkerne og den ydre skal tilvejebringes via små, vanskeligt kontrol-25 lerbare klæbeflader.

Skalkonstruktioner med præfabrikeret skumstofkerne har i det foreliggende tilfælde følgende mangler:

Skumstofkernen kan på grund af sin størrelse og sin bekostelige geometriske udformning ikke fremstilles 50 økonomisk, og en forbindelse af god kvalitet mellem kernen og skallen kan kun opnås ved hjælp af "våd-i-våd-metod-en" med lukkelige forme.

2

DK 153675B

Også denne kendte metode er på grund af den store mængde laminat og de bekostelige formværktøjer uanvendelig til det foreslåede formål, især fordi den samlede mængde laminat samtidigt skal være våd. Sammenklæbningen 5 af en kerne med hærdede skaller kan ikke kontrolleres.

Også den kendte metode til fremstilling af skalkonstruktioner med ribber har alvorlige mangler, idet den færdige konstruktionsdels samlede masse øges for meget ved ribbemassen og massen af forbindelseselementerne mellem 10 ribberne og skallen. Desuden er ribbernes indpasning mellem skallerne meget bekostelig. Desuden er en fuldstændig kontrol med sammenklæbningen ikke mulig.

Den foreliggende opfindelse har til formål at tilvejebringe en fremgangsmåde af den angivne art, der ikke 15 er behæftet med de omtalte mangler ved de kendte meto der, og ved hjælp af hvilken der i særskilte, åbne forme kan fremstilles store vinger eller store rotorblade på en sådan måde, at man under fremstillingen fortløbende kan kontrollere den indre struktur og korrigere 20 fejl. Dette opnås på overraskende enkel og tilforlade lig måde ved de i kravene angivne foranstaltninger.

I det følgende forklares opfindelsen nærmere ved hjælp af tegningen, hvor fig. 1 viser et partielt tværsnit i et efter fremgangs-25 måden ifølge opfindelsen fremstillet stort rotorblad, fig. 2 perspektivisk og set fra oven en suge-tryk-side-skal til fremstilling af det i fig. 1 viste rotorblad, fig. 3 det i sideskallen anbragte rotorblads indre opbygning,

DK 153675 B

3 fig. 4 et partielt tværsnit i en skumstofkerne og bag-kantskumstof med overmål, fig. 5 et partielt tværsnit ifølge fig. 4 efter bearbejdning til færdiggørelse, og 5 fig. 6 partielle tværsnit i to rotorbladdele under dis ses sammenføjning.

I fig. 1 ses et i sin helhed med 10 betegnet formstofle-geme i form af et stort rotorblad, der er fremstillet efter fremgangsmåden ifølge opfindelsen på følgende måde: 10 først lamineres en ydre rotorbladsskal 11 som formlege me bestående af to særskilte halvparter 10a og 10b af et fiberarmeret sammensat materiale, hvorefter skallen II varm- eller koldhærdes, idet formlegemer med store flader fortrinsvis varmhærdes på grund af den lange 15 forarbejdningstid ved koldhærdningen. Skallens nedre torsionshalvpart 10b har som vist i fig. 2 et ydre dia-gonallaminatlag og et tilsvarende indre lag 14 samt et mellem disse beliggende unidirektionallaminatlag 12 til optagelse af bøjningskræfterne hidrørende fra 20 bøjning og fra centrifugalkraften. Unidirektionallami- natlaget 12, der strækker sig i bladets samlede længde, kan være fordelt over det samlede profiltværsnit eller kan kun være indlamineret i bestemte områder. Disse områder er afhængige af den forventelige belastning 25 henholdsvis de kræfter, der skal optages. Tykkelsen og beliggenheden er afhængige af de nødvendige masser, stivheden, styrken og tyngdepunkterne. Som oftest ønskes f.eks. i profilets bageste område, den såkaldte fane, en let struktur. Hertil foreslår opfindelsen en selvbæ-30 rende sandwich-struktur. De foreslåede laminater kan som regel fremstilles efter håndlamineringsmetoden eller som. såkaldte prepregs eller endog efter vakuumin-

DK 153675B

4 j ektionsmetoden.

Fig. 2 illustrerer fremstillingsprocessen og sugetryk-sideskallens opbygning, idet bladets ydre skallag lægges på et formebord 100 og lamineres.

5 Fig. 3 viser opbygningen af et blads eller en vinges indre dele henholdsvis fremstillingen af den såkaldte skumstofkerne. Også kernen fremstilles af to halvparter i hver sin halvpart af lamineringsformen 100.

Skumstofkernens halvparter kan være sammensat af stang-10 formede skumstofelementer 15a, d.v.s. af plademateriale med en tykkelse på ca. 80 cm, der danner skiver og sammenklæbes. Skiverne svarer til de indlaminerede skal-halvparters indre kontur. Den nøjagtige kontur kan opnås ved indpasning, idet hver forudgående skumstofski-15 ve eller hvert forudgående stangformede skumstofelement 15a tjener som skabelon for en næste spalte, der fremkommer ved grov indpasning, og som lukkes ved hjælp af et opskummeligt klæbemiddel. På denne måde fås en lukket skumstofkerne, der kun skal bearbejdes i skille-20 planet 21, fig. 4. Dette gælder for begge formlegeme- halvparter 10a og 10b. De udragende skumstofdele ved 15 og 17, fig. 4, skilles fra ved hjælp af et styret skæreorgan. De således bearbejdede vinge- eller blad-halvparter, d.v.s. overskallen 10a og underskallen 10b 25 som formlegemehalvparter sammenklæbes ved deres fælles skilleplan 21.

Fremstillingsprocessen forløber således: I lamineringsformen for den nedre formlegemehalvpart 10b, også kaldet underskallen, og i lamineringsformen 30 for den øvre formlegemehalvpart 10a, også kaldet over skallen, fremstilles bladets ydre lamineringslag af

DK 153675B

5 et sammensat fibermateriale i diagonallaminat, hvorefter laminatlaget 12 påføres i formlegemets samlede længde og enten over det samlede profiltværsnit eller kun i delområder af dette. Dernæst indlægges i profilfanens område skumplader 13, der tilpasses, hvorefter det indre 3 laminatlag 14 lamineres. Også dette lag 14 er et diago nallaminat og består af et sammensat fibermateriale.

Vingens eller rotorbladets indre kernedel fremstilles for begge forhalvparters vedkommende efter samme metode: skumstofbjælken fremstilles af enkelte skumstofbjælke-10 elementer 15a, hvis øvre kantflade rager op over det såkaldte skilleplan 21. Dernæst fastklæbes disse elementer som vist i fig. 3 på torsionsskallen 11, 12, 13, 14 eller indlægges, hvorefter endekantlaminatet 16 til-fræses i faneområdet.

15 På tilfræsningsarealet 16 påklæbes skumstofplader 17, der ligeledes rager uden for skilleplanet 21. Ved hjælp af et styret skære-,eller fræseorgan overskæres eller affræses skumstofdele 15 og de ved bagkanten anbragte skumstofplader 17 nøjagtigt i skilleplanet 21. Dernæst 20 indføres henholdsvis lamineres et indskydningslaminat 18 og et bagkantvæv 19 umiddelbart inden sammenføjningen af de to formlegemehalvparter 10a, 10b. Til slut indklæbes afstivningsvinkler 20, der sikrer en effektiv fiksering og fastholdelse af de stangformede skumstof-25 elementer 15a i deres korrekte stilling.

Fig. 6 viser arbejdsstadiet umiddelbart inden sammenføjningen af de to formlegemehalvparter 10a, 10b. På alle i skilleplanet beliggende flader på delene 10a, 10b og 19 påføres et skumstofklæbemiddel, hvorefter 30 de to formlegemehalvparter sammenføjes. Hærdningen un der lamineringsprocesserne er omtalt i det foregående.

Udhærde- og tørretiden ved klæbning er afhængig af det anvendte skumstofklæbemiddels beskaffenhed.

Claims (6)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af ved hjælp af en 15 skumstofkerne (15) afstivede, fiberarmerede formstof- formlegemer (10) såsom vinger eller rotorblade med store længde- og breddedimensioner i åbne forme, hvor form-legemets (10) skal (11) lamineres og hærdes i to adskilte skalhalvparter (11a, 11b) af et lamineret fibermate-20 riale, kendetegnet ved, at a) skumstofkernen (15) fremstilles direkte i hver af de to skalhalvparter (11a, 11b) ved, at den sammensættes af på tværs af formlegemets længderetning forløbende og sammenklæbede ribbeformede skumstof- 25 elementer (15a), og b) formlegemehalvparterne (10a, 10b), der er fyldt med skumstofkernen, planfræses i deres skilleplaner (21) og sammenlimes ved disse.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1,.kendetegnet 30 ved, at skumstofkernens (15) materiale forbindes med DK 153675B skalhalvparterne (11a, 11b).

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 og 2, kendetegnet ved, at formlegemet (10) i sin samlede længde forsynes med et over det samlede profiltværsnit fordelt 5 unidirektionallaminat (12).

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1 og 2, kendetegne t ved, at formlegemet (10) i sin samlede længde, men kun i dele af profiltværsnittet forsynes med et unidirektionallaminat (12).

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1 til 4, kendeteg net ved, at formlegemets (10) bageste profilområde udformes som selvbærende sandu/ichstruktur.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 1-5, kendetegnet ved, at det fra formen fjernede formlegeme (10) forsy-15 nes med en næse forstærkning (25) og en endekantforstærk- ning {26).