JPH01171850A - 炭素繊維強化プラスチック構造物 - Google Patents
炭素繊維強化プラスチック構造物Info
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- JPH01171850A JPH01171850A JP32949787A JP32949787A JPH01171850A JP H01171850 A JPH01171850 A JP H01171850A JP 32949787 A JP32949787 A JP 32949787A JP 32949787 A JP32949787 A JP 32949787A JP H01171850 A JPH01171850 A JP H01171850A
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Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
炭素ｍｕ強化プラスチック構茄物に関し、宇宙空間等の
高真空環境下でも他金属類と電蝕を発生することなく、
重量構造物を支持する剛性と被支持物から発生する熱を
他の部品に伝熱しにくくする断熱特性を有する炭素繊維
強化プラスチック構造物を提供することを目的とし、炭
素繊維強化プラスチックのプリプレグ材を積層した構造
物において、ｖａ雑力方向一方向のプリプレグ材とｌｊ
Ｍ方向が等方向のプリプレグ材とを積層して構成し、構
造物断面の芯部は主に繊維方向が等方向のプリプレグ材
により成形し、両表面側は主に繊維方向が一方向のプリ
プレグ材により成形すると共に、異種金属と接触する部
分にガラス繊維強化プラスチックを設けて構成する。
高真空環境下でも他金属類と電蝕を発生することなく、
重量構造物を支持する剛性と被支持物から発生する熱を
他の部品に伝熱しにくくする断熱特性を有する炭素繊維
強化プラスチック構造物を提供することを目的とし、炭
素繊維強化プラスチックのプリプレグ材を積層した構造
物において、ｖａ雑力方向一方向のプリプレグ材とｌｊ
Ｍ方向が等方向のプリプレグ材とを積層して構成し、構
造物断面の芯部は主に繊維方向が等方向のプリプレグ材
により成形し、両表面側は主に繊維方向が一方向のプリ
プレグ材により成形すると共に、異種金属と接触する部
分にガラス繊維強化プラスチックを設けて構成する。
産業上の利用分野
本発明は炭素１１維強化プラスチック構造物に関する。
宇宙空間に打上げられた人工衛星等において、モータ等
の発熱部品を支持する支持構造物は、宇宙空間の特殊な
環境にさらされるために、この環境に適合するような特
性及び構造が要求される。
の発熱部品を支持する支持構造物は、宇宙空間の特殊な
環境にさらされるために、この環境に適合するような特
性及び構造が要求される。
すなわち、発熱部品を搭載した支持構造物はベース上に
載置されるが、発熱部品からの熱が支持構造物を介して
ベースに伝導されると、このベースに載置された他の部
品が熱彫版により変形してその寸法精度が狂うことにな
るため、支持構造物にはベース方向への熱伝導を有効に
防止する断熱特性が要求される。更に、このような支持
構造物を人工衛星に搭載しようとすると、ロケット打上
げ時に１５〜２０Ｇの重力加速度が加わるために、地上
の１５〜２０倍の重力加速度に耐えるだけの強度が必要
とされる。そこで、このような宇宙空間での使用に耐え
得る特性を有する支持構造物が要望されている。
載置されるが、発熱部品からの熱が支持構造物を介して
ベースに伝導されると、このベースに載置された他の部
品が熱彫版により変形してその寸法精度が狂うことにな
るため、支持構造物にはベース方向への熱伝導を有効に
防止する断熱特性が要求される。更に、このような支持
構造物を人工衛星に搭載しようとすると、ロケット打上
げ時に１５〜２０Ｇの重力加速度が加わるために、地上
の１５〜２０倍の重力加速度に耐えるだけの強度が必要
とされる。そこで、このような宇宙空間での使用に耐え
得る特性を有する支持構造物が要望されている。
従来の技術
第３図は断熱特性を有する従来の支持構造物の模式図を
示しており、断熱部２を有する支持構造物１上にヒータ
あるいはモニタ等の発熱部４を有する被支持物３を搭載
し、支持構造物１はベース５上に載置されている。６は
発熱部４で発生した熱を宇宙空間に放熱するためのヒー
トパイプ等の放熱部材である。
示しており、断熱部２を有する支持構造物１上にヒータ
あるいはモニタ等の発熱部４を有する被支持物３を搭載
し、支持構造物１はベース５上に載置されている。６は
発熱部４で発生した熱を宇宙空間に放熱するためのヒー
トパイプ等の放熱部材である。
放熱部４で発生した熱は放熱経路Ａ、Ｂを通して外部へ
逃げるが、ベース５への伝熱はベース５上に搭載した他
の部品が熱彫版することによりその位置精度の狂いが生
じるため、この方向への熱伝導を断熱部２で防止してい
る。このような支持構造物１において、断熱部２の材料
として断熱特性を有するマイカ、ＧＦＲＰ （ガラス繊
維強化プラスチック）、ゴム、ガラス等が用いられてい
る。
逃げるが、ベース５への伝熱はベース５上に搭載した他
の部品が熱彫版することによりその位置精度の狂いが生
じるため、この方向への熱伝導を断熱部２で防止してい
る。このような支持構造物１において、断熱部２の材料
として断熱特性を有するマイカ、ＧＦＲＰ （ガラス繊
維強化プラスチック）、ゴム、ガラス等が用いられてい
る。
又支持構造物１の他の部分はＡノ、ＳＵＳ等の金属から
構成されている。
構成されている。
発明が解決しようとする問題点
このような構造物を人工衛星に搭載しようとすると、ロ
ケット打上げ時に、支持構造物に１５〜２０Ｇの重力加
速度が加わると共に、ある範囲の周波数領域で振動を受
けるため、以下のような問題が発生する。
ケット打上げ時に、支持構造物に１５〜２０Ｇの重力加
速度が加わると共に、ある範囲の周波数領域で振動を受
けるため、以下のような問題が発生する。
（イ）構造物の共振周波数と加振周波数が接近している
と、共振現象のため構造物が破壊する。
と、共振現象のため構造物が破壊する。
（ロ）地上の１５〜２０倍の重力加速度に耐えられるだ
けの強度を必要とする。
けの強度を必要とする。
（ハ）人工衛星搭載物としての軽量化が必要とされる。
（ニ）宇宙空間の高真空状態では、構造物を金属から形
成すると、この構造物が接触する異種金属間で電蝕が発
生するという問題がある。
成すると、この構造物が接触する異種金属間で電蝕が発
生するという問題がある。
前記（イ）、（ロ）は構造物の強度を上げるためにその
体積・質量を増加する必要があり、（ハ）とは相反する
要求である。
体積・質量を増加する必要があり、（ハ）とは相反する
要求である。
本発明はこのような点に鑑みなされたものであり、その
目的とするところは、宇宙空間等の高真空環境下でも他
金属類と電蝕を発生することなく、重母構造物を支持す
る剛性と被支持物から発生する熱を他の部品に伝熱しに
くくする断熱特性を有する炭素繊維強化プラスチックを
提供することである。
目的とするところは、宇宙空間等の高真空環境下でも他
金属類と電蝕を発生することなく、重母構造物を支持す
る剛性と被支持物から発生する熱を他の部品に伝熱しに
くくする断熱特性を有する炭素繊維強化プラスチックを
提供することである。
問題点を解決するための手段
強度、断熱特性を有する材料として、ヤング率が大きく
熱伝導率の低い炭素！Ｉ維強化プラスチック（以下ＣＦ
ＲＰという）を採用し、更に構造物の共振周波数を上げ
るため、密度が小さくヤング率の大きいＣＦＲＰの積層
構造とする。積層構造に関しては、大きいモーメントが
表面側に発生するため、高強度、高ヤング率を有する繊
維方向が一方向のプリプレグ材２２．２４を表面側に配
置し、芯材としては曲げ剛性よりも各方向の力やモーメ
ントに対して均一の強度を有するように、主にＩＩ維力
方向等方向のプリプレグ材２６．２８を配置する積層構
造とする。又、ボルトやベース等の異種金属と構造物が
接触する部分には、絶縁物であるＧＦＲＰ （ガラス繊
維強化プラスチック）を貼り、構造物の炭素繊維と他の
金属類が直接接触するのを防止する。
熱伝導率の低い炭素！Ｉ維強化プラスチック（以下ＣＦ
ＲＰという）を採用し、更に構造物の共振周波数を上げ
るため、密度が小さくヤング率の大きいＣＦＲＰの積層
構造とする。積層構造に関しては、大きいモーメントが
表面側に発生するため、高強度、高ヤング率を有する繊
維方向が一方向のプリプレグ材２２．２４を表面側に配
置し、芯材としては曲げ剛性よりも各方向の力やモーメ
ントに対して均一の強度を有するように、主にＩＩ維力
方向等方向のプリプレグ材２６．２８を配置する積層構
造とする。又、ボルトやベース等の異種金属と構造物が
接触する部分には、絶縁物であるＧＦＲＰ （ガラス繊
維強化プラスチック）を貼り、構造物の炭素繊維と他の
金属類が直接接触するのを防止する。
作 用
構造物をＣＦＲＰの積層構造としたために、人工衛星搭
載物としての軽石化を十分に図れると共に、高強度のＣ
ＦＲＰを特殊な積層構造としているために、ロケット打
上げ時に印加される１５〜２０Ｇの重力加速度に耐える
ことができる。又、ＣＦＲＰの特殊積層構造のために、
構造物の共振現象を有効に防止することができる。更に
、異種金属と接触する部分にＧＦＲＰを貼付したことに
より、宇宙空間での電蝕を有効に防止することができる
。
載物としての軽石化を十分に図れると共に、高強度のＣ
ＦＲＰを特殊な積層構造としているために、ロケット打
上げ時に印加される１５〜２０Ｇの重力加速度に耐える
ことができる。又、ＣＦＲＰの特殊積層構造のために、
構造物の共振現象を有効に防止することができる。更に
、異種金属と接触する部分にＧＦＲＰを貼付したことに
より、宇宙空間での電蝕を有効に防止することができる
。
実 施 例
以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
第１図はＣＦＲＰ構造物の実施例断面図であり、芯部１
２、内側表面部１４及び外側表面部１６は種類・特性が
異なるＣＦＲＰを積層して構成されている。第２図は第
１図の構造物を成形するためのＣＦＲＰのプリプレグ材
を示しており、図中の線は繊維方向を示している。尚第
２図の（Ａ）及び（Ｂ）は同一のＣＦＲＰプリプレグ材
を９０’角度をずらして配置した状態を示している。第
１図の芯部１２、内側表面部１４及び外側表面部１６を
成形するために、第２図に示したプリプレグ材の組合せ
を変えている。内側表面部１４及び外側表面部１６では
、曲げモーメントに強くなるように繊維方向が一方向で
あるプリプレグ材２２゜２４を多く使用し、曲げ剛性の
向上を図っている。
２、内側表面部１４及び外側表面部１６は種類・特性が
異なるＣＦＲＰを積層して構成されている。第２図は第
１図の構造物を成形するためのＣＦＲＰのプリプレグ材
を示しており、図中の線は繊維方向を示している。尚第
２図の（Ａ）及び（Ｂ）は同一のＣＦＲＰプリプレグ材
を９０’角度をずらして配置した状態を示している。第
１図の芯部１２、内側表面部１４及び外側表面部１６を
成形するために、第２図に示したプリプレグ材の組合せ
を変えている。内側表面部１４及び外側表面部１６では
、曲げモーメントに強くなるように繊維方向が一方向で
あるプリプレグ材２２゜２４を多く使用し、曲げ剛性の
向上を図っている。
但し、繊維方向が一方向のプリプレグ材２２．２４のみ
を多用すると、繊維方向と直角方向の力（剪断力）に弱
くなるため、第２図（Ｃ１）、（Ｄ）のプリプレグ材２
６．２８を適宜補強材として組合せている。一方、芯部
１２は曲げ剛性よりも各方向の力やモーメントに対して
均一の強度を有するよう繊維方向を均一にする必要があ
るため、第２図の（Ｃ）、（Ｄ）に示すプリプレグ材２
６゜２８を多用している。
を多用すると、繊維方向と直角方向の力（剪断力）に弱
くなるため、第２図（Ｃ１）、（Ｄ）のプリプレグ材２
６．２８を適宜補強材として組合せている。一方、芯部
１２は曲げ剛性よりも各方向の力やモーメントに対して
均一の強度を有するよう繊維方向を均一にする必要があ
るため、第２図の（Ｃ）、（Ｄ）に示すプリプレグ材２
６゜２８を多用している。
１８はボルト穴であり、構造物１０上に図示しない発熱
部を有する被支持物を搭載してボルト止めすると共に、
構造物１０をベース２０にボルト止めするために使用さ
れる。ボルト穴１８、構造物１０の最上層面及び構造物
１０がベース２０に接触する最下面には絶縁体であるＧ
ＦＲＰのプリプレグ材３０が貼付されている。このＧＦ
ＲＰのプリプレグ材は、第２図（Ｃ）に示すようなｐａ
ｗ方向がクロスしているプリプレグ材を用いるのが望ま
しい。又、ボルト貫通穴１８は、ＧＦＲＰを貼付する代
わりに、ＣＦＲＰの炭素繊維が表面に出ないようにボル
ト穴部を逃げて編むようにし、ＣＦＲＰの樹脂成分がボ
ルト山部に接するような構造にしてもよい。
部を有する被支持物を搭載してボルト止めすると共に、
構造物１０をベース２０にボルト止めするために使用さ
れる。ボルト穴１８、構造物１０の最上層面及び構造物
１０がベース２０に接触する最下面には絶縁体であるＧ
ＦＲＰのプリプレグ材３０が貼付されている。このＧＦ
ＲＰのプリプレグ材は、第２図（Ｃ）に示すようなｐａ
ｗ方向がクロスしているプリプレグ材を用いるのが望ま
しい。又、ボルト貫通穴１８は、ＧＦＲＰを貼付する代
わりに、ＣＦＲＰの炭素繊維が表面に出ないようにボル
ト穴部を逃げて編むようにし、ＣＦＲＰの樹脂成分がボ
ルト山部に接するような構造にしてもよい。
ＣＦＲＰ及びＧＦＲＰのプリプレグ材は、その厚さが約
０．２ｍｍ程度であり、第１図の構造物を成形するため
には、シルクハツト形状の雄型を作り、この雄型の上に
順々に第２図に示すようなプリプレグ材２２．２４．２
６．２８を積層し、熱と圧力を加えて成形するＳＭＣ法
かハンドレイアップ法で成形する。
０．２ｍｍ程度であり、第１図の構造物を成形するため
には、シルクハツト形状の雄型を作り、この雄型の上に
順々に第２図に示すようなプリプレグ材２２．２４．２
６．２８を積層し、熱と圧力を加えて成形するＳＭＣ法
かハンドレイアップ法で成形する。
このように構成された構造物１０の断熱性は、ＣＦＲＰ
のプリプレグ材を積層しているため、構造物の厚さ方向
の熱伝導性が悪く断熱性が優れている。又、内側表面部
１４、外側表面部１６は高弾性材を使用しているので熱
伝導が良いが、これらの部分の断面積を小さくすること
により熱伝導を十分に押えることができる。
のプリプレグ材を積層しているため、構造物の厚さ方向
の熱伝導性が悪く断熱性が優れている。又、内側表面部
１４、外側表面部１６は高弾性材を使用しているので熱
伝導が良いが、これらの部分の断面積を小さくすること
により熱伝導を十分に押えることができる。
本実施例によれば、ＣＦＲＰとＧＦＲＰを積層した構成
にすることにより、強度はアルミニウム構造物の３〜５
倍、質量は約１／２となり、断熱材としても充分な性能
を得ることができる。
にすることにより、強度はアルミニウム構造物の３〜５
倍、質量は約１／２となり、断熱材としても充分な性能
を得ることができる。
発明の効果
本発明のＣＦＲＰ構造物は以上詳述したように構成した
ので、宇宙空間で使用した場合でも伯の金属類との電蝕
を発生することなく、充分な断熱特性と充分な剛性とを
有するという効果を奏する。
ので、宇宙空間で使用した場合でも伯の金属類との電蝕
を発生することなく、充分な断熱特性と充分な剛性とを
有するという効果を奏する。
このため宇宙空間での特殊環境で使用されるのに特に適
している。
している。
第１図は本発明の実施例断面図、
第２図は実施例の構造物を成形するための各種プリプレ
グ材の斜視図、 第３図は断熱特性を有する従来の支持構造物の模式図で
ある。 １・・・支持構造物、 ２・・・断熱部、３・・・
被支持物、 ４・・・発熱部、５・・・ベース、
６・・・放熱部材、１０・・・支持構造物、
１２・・・芯部、１４・・・内側表面部、 １６
・・・外側表面部、１８・・・ボルト穴、 ２０・
・・ベース、２２．２４．２６．２８・・・プリプレグ
材、３０・・・ＧＦＲＰ。 特許出願人 工業技術院長 飯 塚 幸 三３゜ １０ 万杵楕止物 １２ て・壺下 ＋４ ｐコイ輻ｊ表ゴＯ杏下 １６ タト嘴４すＡ（ぜＤ郵 １８ ボ゛Ｊレトえ ２ｏ ベース ３０ ＧＦＲＰ 悸（プＡ乙 イ列 ぎ乍 面 区 第！図 （Ａ） （Ｂ）（Ｃ）
（Ｄ）第２図 １ 支衿祷遣ｔａ ２ 斬号ン号音下 ３ イ皮支倚物 ４ 光整軒 ＠県オ子ノ距を唐するイ疋米の支持才昨造体第３図
グ材の斜視図、 第３図は断熱特性を有する従来の支持構造物の模式図で
ある。 １・・・支持構造物、 ２・・・断熱部、３・・・
被支持物、 ４・・・発熱部、５・・・ベース、
６・・・放熱部材、１０・・・支持構造物、
１２・・・芯部、１４・・・内側表面部、 １６
・・・外側表面部、１８・・・ボルト穴、 ２０・
・・ベース、２２．２４．２６．２８・・・プリプレグ
材、３０・・・ＧＦＲＰ。 特許出願人 工業技術院長 飯 塚 幸 三３゜ １０ 万杵楕止物 １２ て・壺下 ＋４ ｐコイ輻ｊ表ゴＯ杏下 １６ タト嘴４すＡ（ぜＤ郵 １８ ボ゛Ｊレトえ ２ｏ ベース ３０ ＧＦＲＰ 悸（プＡ乙 イ列 ぎ乍 面 区 第！図 （Ａ） （Ｂ）（Ｃ）
（Ｄ）第２図 １ 支衿祷遣ｔａ ２ 斬号ン号音下 ３ イ皮支倚物 ４ 光整軒 ＠県オ子ノ距を唐するイ疋米の支持才昨造体第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 炭素繊維強化プラスチックのプリプレグ材を積層した
構造物において、 繊維方向が一方向のプリプレグ材（２２、２４）と繊維
方向が等方向のプリプレグ材（２６、２８）とを積層し
て構成し、 構造物断面の芯部（１２）は主に繊維方向が等方向のプ
リプレグ材（２６、２８）により成形し、両表面側（１
４、１６）は主に繊維方向が一方向のプリプレグ材（２
２、２４）により成形すると共に、 異種金属と接触する部分にガラス繊維強化プラスチック
（３０）を設けたことを特徴とする炭素繊維強化プラス
チック構造物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62329497A JPH0637100B2 (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 炭素繊維強化プラスチック構造物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62329497A JPH0637100B2 (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 炭素繊維強化プラスチック構造物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01171850A true JPH01171850A (ja) | 1989-07-06 |
| JPH0637100B2 JPH0637100B2 (ja) | 1994-05-18 |
Family
ID=18222030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62329497A Expired - Lifetime JPH0637100B2 (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 炭素繊維強化プラスチック構造物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0637100B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020213698A1 (ja) | 2019-04-16 | 2020-10-22 | 日本製鉄株式会社 | 金属－繊維強化樹脂複合体 |
| CN112552830A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-03-26 | 郑州大学 | 提升cfrp-钢板粘结界面性能的处理方法 |
| JPWO2024210070A1 (ja) * | 2023-04-04 | 2024-10-10 |
-
1987
- 1987-12-28 JP JP62329497A patent/JPH0637100B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020213698A1 (ja) | 2019-04-16 | 2020-10-22 | 日本製鉄株式会社 | 金属－繊維強化樹脂複合体 |
| US12173128B2 (en) | 2019-04-16 | 2024-12-24 | Nippon Steel Corporation | Metal-fiber reinforced plastic composite |
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