(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
修理パッチを検査するためのアセンブリ（２０）であって、前記アセンブリは、
複合材料からなる部分的に硬化された修理パッチ（１２）と、
超音波信号が導入される際に経由する前記修理パッチの表面（１２ａ）に近接して配設される音響効果促進層（２２）と、
前記修理パッチ及び前記音響効果促進層を取り囲む真空バッグ（２４）と
を含み、
前記音響効果促進層は、前記修理パッチ及び前記真空バッグの各音響インピーダンスに対する空気の音響インピーダンスよりも、前記修理パッチ及び前記真空バッグの各音響インピーダンスに近い音響インピーダンスを有するアセンブリ。
【請求項２】
前記真空バッグ（２４）及び前記音響効果促進層（２２）を経由して、超音波信号を前記修理パッチ（１２）に導入し、前記修理パッチから戻る反響信号を受信し、前記修理パッチの片側検査を促進するように構成された超音波トランスジューサ（２６）を更に備える、請求項１に記載のアセンブリ（２０）。
【請求項３】
超音波信号が導入される際に経由する前記修理パッチの前記表面（１２ａ）に対向する前記修理パッチ（１２）の第２表面（１２ｂ）に近接して配設される第２音響効果促進層（２８）を更に備える、請求項１又は２に記載のアセンブリ（２０）。
【請求項４】
超音波信号を導入するように構成された超音波トランスジューサ（２６）と、
前記真空バッグ、２つの音響効果促進層（２２）と（２８）、並びに前記修理パッチ（１２）を経由して伝播した後の超音波信号を受信し、前記修理パッチの透過伝送検査を促進するように構成された超音波受信器と
を更に備える、請求項３に記載のアセンブリ（２０）。
【請求項５】
前記音響効果促進層（２２）は、シリコンベースの合成ゴム、シリコンゴム、ブチルゴム、ネオプレン、ウレタンゴム、又はこれらの組み合わせからなる、請求項１から４のいずれか一項に記載のアセンブリ（２０）。
【請求項６】
部分的に硬化された修理パッチを検査する方法であって、
音響効果促進材料と前記修理パッチとの間の直接的な界面を画定するため、前記音響効果促進材料（３２）が前記修理パッチに直接接触するように、真空バッグ（２４）内に前記修理パッチ（１２）を配置することを含み、前記音響効果促進材料は、空気の音響インピーダンスよりも、前記部分的に硬化された修理パッチの前記音響インピーダンスに近い音響インピーダンスを有し、
超音波信号が、前記音響効果促進材料を経由して伝播した後、前記修理パッチに導入されるように前記超音波信号を伝送することを含み、更に
前記修理パッチとの相互作用及び前記音響効果促進材料を経由する伝播の後の前記超音波信号を受信することを含み、更に
受信された前記超音波信号に基づいて、前記修理パッチの完全性を決定することを含む、検査方法。
【請求項７】
前記音響効果促進材料からなる音響効果促進層（２２）を、前記超音波信号が導入される際に経由する前記修理パッチ（１２）の表面（１２ａ）に近接して配設することを更に含み、前記真空バッグ（２４）内に前記修理パッチを配置することは、前記真空バッグ内に前記修理パッチ及び前記音響効果促進層を配置することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記超音波信号の伝送及び受信は、前記修理パッチ（１２）の片側（１２ａ／１２ｂ）から実施される、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
前記音響効果促進材料からなる音響効果促進層（２２）を、前記超音波信号が導入される際に経由する前記修理パッチ（１２）の表面（１２ａ）に近接して配設すること、及び
第２音響効果促進層（２８）を、超音波信号が導入される際に経由する前記修理パッチの前記表面に対向する前記修理パッチの第２表面（１２ｂ）に近接して配設すること、を更に含み、
前記真空バッグ（２４）内に前記修理パッチを配置することは、前記修理パッチを対向する表面に近接して配設された前記音響効果促進層及び前記第２音響効果促進層と共に、前記真空バッグ内に配置することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記真空バッグ（２４）は前記音響効果促進材料（３２）からなる、請求項７から９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
例示的な実施形態は、修理パッチを検査するための方法及びアセンブリを対象とし、より具体的には、取り付け前に部分的に硬化した修理パッチを検査するための方法及びアセンブリを対象とする。
【背景技術】
【０００２】
修理パッチは、航空機、水上輸送手段などを含む輸送手段に加えて、建物や他の構造体など、様々な構造体の修理に利用される。その際、修理パッチは、エポキシマトリクスに埋め込まれた炭素繊維などの複合材料からなることがあり、修理の効果を高めるため、複合材修理パッチが構造体に接着される。
【０００３】
複合材料からなる修理パッチは、構造体への修理パッチの取り付け前に、部分的に硬化されうる。その際、修理パッチは、取り付け前に二重真空デバルク（ＤＶＤ）処理に従って、デバルクされ一体化されうる。しかしながら、修理パッチの部分硬化の結果として、不都合なことに、修理パッチに多孔性や層間剥離がもたらされることがあり、取り付け後の修理パッチの性能と寿命に悪影響を及ぼすことがある。例えば、多孔性は、期限切れ材料の組み込みの結果として、或いは真空漏れ又は硬化温度や他の硬化パラメータの誤りの結果として、もたらされることがある。
【０００４】
修理パッチが部分的に硬化すると、構造体を修理するために修理パッチが取り付けられる。その際、修理パッチは構造体に接着され、次いで構造体の所定の位置で最終の硬化処理を受けてもよい。修理パッチの取り付け後、数あるパラメータの中でも、修理パッチの多孔性、並びに修理パッチと構造体との間の接着剤によって画定される結合ラインを決定するため、修理パッチが検査されることがある。修理パッチ及び／又は結合ラインが、修理パッチの取り付け成功に関する所定の要件を満たすことができない場合には、修理パッチは除去され、構造体の表面を再加工した上で別の修理パッチが取り付けられることがある。失敗した修理パッチ除去し、別の修理パッチを取り付ける前に構造体の表面を再加工するプロセスは、時間がかかり費用のかさむプロセスとなることがあり、構造体を使用に供するための再投入を最終的に遅らせる。
【０００５】
取り付け後の修理パッチの検査では、過度の多孔性などのように修理パッチに起因しうる問題、或いは修理パッチと構造体との間の結合ラインに起因しうる問題、或いは修理パッチの背後にある構造体の幾何学的変化及び表面被覆に起因しうる問題を識別することは困難である。更に、修理パッチの多孔性に関しては、修理パッチ取り付け後の修理パッチの検査では、多孔性がもたらされたのが、取り付け前の修理パッチの部分硬化中であるか、修理パッチの最終硬化中であるかどうかを、技術者が決定することができない。その結果、導入すべき修理プロセスに対する体系的変化を正確に決定することが困難になりうる。
【発明の概要】
【０００６】
取り付け前に部分的に硬化された修理パッチを検査するため、例示的な実施形態に従って、方法及びアセンブリが提供される。修理パッチの取り付け前に、また、当該修理パッチの部分硬化後に修理パッチを検査することによって、方法及びアセンブリは、取り付けプロセスの当初に、取り付けられた修理パッチのみが所定の要件、例えば、充分に低いレベルの多孔性を有すること、層間剥離がないこと、及び異物混入が全くないか又は許容しうるレベルであること、を満たす修理パッチであることを保証することができる。これにより、本方法及びアセンブリは、取り付けの開始前に、許容できないほど高い多孔性を有すること、層間剥離を有すること、或いは許容しうるレベルを超えた異物を含有することなどによって、所定の要件を満たすことができなかった修理パッチの取り付けを回避することが可能で、このようにして、除去及び交換しなければならない修理パッチを取り付ける割合を低減しうる。取り付け前の修理パッチの検査の結果として、幾つかの実施形態では、最終結合後の検査は、修理パッチ上での困難な多孔性検査の実施を必要とせずに、結合ラインでの不具合に集中されるため、最終結合後の修理パッチの検査が簡略化される。
【０００７】
例示的な実施形態では、修理パッチを検査するためのアセンブリが提供される。アセンブリは、複合材料からなる部分的に硬化された修理パッチを含む。アセンブリはまた、超音波信号が導入される際に経由する修理パッチの表面に近接して配設される音響効果促進層を含む。アセンブリは、修理パッチ及び音響効果促進層を取り囲む真空バッグを更にふくむ。音響効果促進層は、修理パッチ及び真空バックの各音響インピーダンスに対する空気の音響インピーダンスよりも、修理パッチ及び真空バックの各音響インピーダンスに近い音響インピーダンスを有する。例えば、音響効果促進層は、シリコンベースの合成ゴム、シリコンゴム、ブチルゴム、ネオプレン、ウレタンゴム、又はこれらの組み合わせからなりうる。
【０００８】
例示的な実施形態のアセンブリはまた、真空バッグ及び音響効果促進層を経由して、超音波信号を修理パッチに導入するように構成された超音波トランスジューサを含む。この例示的な実施形態の超音波トランスジューサはまた、修理パッチの片側検査を促進するため、修理パッチから戻る反響信号を受信するように構成されている。例示的な実施形態の真空バッグは、修理パッチの片側検査中に、音響効果促進層及び修理パッチに圧力を印加するように構成されている。圧力は、真空バッグと音響効果促進層との間の密着を強化し、超音波の伝送を改善する。
【０００９】
例示的な実施形態のアセンブリはまた、超音波信号が導入される際に経由する修理パッチの表面に対向する修理パッチの第２表面に近接して配設される第２音響効果促進層を含む。この例示的な実施形態のアセンブリはまた、修理パッチの透過伝送検査を促進するため、真空バッグ、音響効果促進層と修理パッチの双方を経由して伝播する超音波信号を導入するように構成された超音波トランスジューサを含む。
【００１０】
別の例示的な実施形態では、修理パッチを検査するためのアセンブリが提供される。アセンブリは、複合材料からなる部分的に硬化された修理パッチを含む。アセンブリはまた、修理パッチを取り囲み、真空バッグと修理パッチとの間の界面を直接画定するように修理パッチと直接接触させる真空バッグを含む。真空バッグは、修理パッチの音響インピーダンスに対する空気の音響インピーダンスよりも、修理パッチの音響インピーダンスに近い音響インピーダンスを有する音響効果促進材料からなる。例えば、真空バッグは、シリコンベースの合成ゴム、シリコンゴム、ブチルゴム、ネオプレン、ウレタンゴム、又はこれらの組み合わせからなりうる。
【００１１】
例示的な実施形態のアセンブリはまた、真空バッグを経由して、超音波信号を修理パッチに導入するように構成された超音波トランスジューサを含む。この例示的な実施形態の超音波トランスジューサは、修理パッチの片側検査を促進するため、修理パッチから戻る反響信号を受信するように更に構成されている。この例示的な実施形態の真空バッグは、修理パッチの片側検査中に、修理パッチに圧力を印加するように構成されている。代替的な実施形態では、アセンブリは、透過伝送検査を促進するため、真空バッグ及び修理パッチを経由して伝播する超音波信号を導入するように構成された超音波トランスジューサを更に含む。
【００１２】
更なる例示的な実施形態では、部分的に硬化した修理パッチを検査する方法が提供される。本方法は、音響効果促進層と修理パッチとの間の直接的な界面を画定するため、音響効果促進材料が前記修理パッチに直接接触するように、真空バッグ内に修理パッチを配置することを含む。音響効果促進材料は、修理パッチの音響インピーダンスに対する空気の音響インピーダンスよりも、修理パッチの音響インピーダンスに近い音響インピーダンスを有する本方法は、超音波信号が音響効果促進材料を経由して伝播した後、修理パッチに導入されるように、超音波信号を伝えることを含む。本方法は、修理パッチとの相互作用及び音響効果促進材料を経由する伝播後に超音波信号を受信すること、並び受信された超音波信号に基づいて修理パッチの完全性を決定することを更に含む。
【００１３】
例示的な実施形態の方法はまた、音響効果促進材料からなる音響効果促進層を、超音波信号が導入される際に経由する修理パッチの表面に近接して配設することを含む。この実施形態では、修理パッチ及び音響効果促進層を真空バッグ内に配置することによって、修理パッチは真空バッグ内に配置される。この例示的な実施形態の方法は、修理パッチの片側からの超音波信号の伝送及び受信を実施するように構成されている。
【００１４】
例示的な実施形態の方法はまた、音響効果促進材料からなる音響効果促進層を、超音波信号が導入される際に経由する修理パッチの表面に近接して配設することを含む。この例示的な実施形態の方法はまた、超音波信号が導入される際に経由する修理パッチの表面に対向する修理パッチの第２表面に近接して第２音響効果促進層を配設することを含む。この例示的な実施形態では、修理パッチを対向する表面に近接して配設された音響効果促進層と共に、真空バッグ内に配置することによって、修理パッチは真空バッグ内に配置される。この例示的な実施形態の方法はまた、超音波信号が修理パッチに導入される際に経由する表面に対向する修理パッチの表面から出る超音波信号を受信することによって、超音波信号を受信する。
【００１５】
例示的な実施形態の方法はまた、修理パッチの完全性が所定の基準を満たすかどうかを決定することを含む。修理パッチの完全性が所定の基準を満たす場合には、方法は更に構造体に修理パッチを適用すること、及び更に修理パッチを硬化することを含む。しかしながら、修理パッチの完全性が所定の基準を満たさない場合には、方法は修理パッチを破棄するか再加工することを更に含む。
【００１６】
例示的な実施形態では、真空バッグは音響効果促進材料からなる。例示的な実施形態の音響効果促進材料は、シリコンベースの合成ゴム、シリコンゴム、ブチルゴム、ネオプレン、ウレタンゴム、又はこれらの組み合わせからなる。例示的な実施形態の修理パッチは、真空バッグ内に配置される前にデバルクされ結合される。
【００１７】
本開示のある種の例示的実施形態を一般的な用語で説明したが、後述では添付図面を参照する。これらの図面は、必ずしも縮尺どおりに描かれているわけではない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】その上に取り付けられる修理パッチを有する航空機の翼の一部の斜視図である。
【図２】本開示の例示的な実施形態による修理パッチの断面図である。
【図３】本開示の別の例示的な実施形態による修理パッチの断面図である。
【図４】本開示の更なる例示的な実施形態による修理パッチの断面図である。
【図５】本開示の更に別の例示的な実施形態による修理パッチの断面図である。
【図６】本開示の例示的な実施形態によって実施された操作を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本開示は添付の図面を参照して、以下でより詳しく説明されるが、添付図面には本開示のすべての態様が示されているわけではない。実際、本開示は、多くの異なる形態において具現化されてよく、本明細書に記載されている態様に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの態様は、本開示が適用可能な法的要件を満たすように提供される。類似の番号は、全体を通じて類似の要素を参照する。
【００２０】
修理パッチを検査するためのアセンブリ及び関連の方法は、本開示の例示的な実施形態に従って提供される。その際、修理パッチは、航空機、船舶などを含む輸送手段など、様々な構造体を修理するために利用されうる。例として、図１は、翼に破線で示した不具合１４を修理するため、修理パッチ１２が接着剤などで貼付された航空機の翼１０の一部を示している。図１の航空機の翼１０などを修理パッチ１２で修理することによって、これらの構造体は、故障した場合に、時間を短縮するため、現場で修理されうる。
【００２１】
修理パッチ１２は一般的に、複合材料の一又は複数のプライによって統合された熱硬化性複合材料などの複合材料からなる。修理パッチ１２は、様々な種類の複合材料のプライで形成されうるが、例示的な実施形態の修理パッチは、エポキシマトリクスに埋め込まれた炭素繊維で形成されたプライからなる。
【００２２】
例示的な実施形態によれば、修理パッチ１２は構造体への取り付けの前に検査される。修理パッチ１２が基準を満たしている場合、修理パッチは構造体に接着され、修理パッチ並びに修理パッチが構造体に貼付された結果の結合ラインは、充分な構造的完全性を有することなどによって、修理パッチ並びに結合ラインが許容しうることを確かめるため、一般的に修理パッチの貼付後に再検査される。修理パッチ１２の構造的完全性に関するとみなされるパラメータには、修理パッチの多孔性及び結合ラインを決定するため、修理パッチ中の層間剥離の有無を決定するため、及び／又は修理パッチへの一又は複数のプライ裏紙など異物混入の有無を決定するため、修理パッチ及び結合ラインの検査が含まれる。所定の閾値を超える多孔性、所定の限界を超える層間剥離、又は所定の値を超える幾つかの異物混入を有する修理パッチ１２及び結合ラインは、許容できないとみなされ、そのようなものとして、除去され、改善された完全性を有する別の修理パッチと交換されうる。
【００２３】
取り付け前に修理パッチ１２を検査することにより、修理パッチを検査するためのアセンブリ及び方法は、修理パッチの取り付けに要する時間及びリソースを費やす前に、所定の閾値、例えば、所定の閾値を下回る多孔性並びに許容しうるほど小さな数の層間剥離及び異物混入などを満たす完全性を有することによって、好適な修理パッチを示す所定の条件を修理パッチが満たしていることを保証することができる。したがって、所定の要件を満たさない修理パッチ１２は、取り付け前に破棄又は再加工することが可能であるため、要件を満たしていない修理パッチの取り付けや起こりうるその後の除去を、取り付け前に回避することができる。
【００２４】
検査に先立って、修理パッチ１２は一般的に、所望のサイズに切断することなどによって適切なサイズにされ、その後部分的に硬化される。例えば、修理パッチ１２は、Ｂステージの修理パッチを作るため、ＤＶＤプロセスなどによって、適度な熱と真空の下で、プライ又は含浸された積層板の間の空気及び揮発性物質の少なくとも一部を取り除くため、デバルクされ結合されうる。その際、ＤＶＤプロセスは、修理パッチ１２のレイアップ、修理パッチの真空バギング、バギングしたパッチを堅固な箱の中に配置すること、高い温度（硬化温度未満）を加えること、パッチが通気管を経由して真空バッグからのガスを環境へ排出できるようにすること、箱に大気圧を保持すること、及びガスが排出された材料を結合するため修理パッチを圧縮することを含みうる。修理パッチの部分硬化中、修理パッチ１２の多孔性が高まることがありうる。修理パッチ１２の部分硬化に続いて、修理パッチは本開示の例示的な実施形態に従って、検査されうる。その際、部分的に硬化された修理パッチ１２は、以下でより詳細に述べるように、修理パッチを、修理パッチの表面に近接して配置された音響効果促進材料と共に、真空バッグ内に配置することによって検査されうる。
【００２５】
ここで図２を参照すると、例示的な実施形態に従って、修理パッチ１２を検査するためのアセンブリ２０が示されている。アセンブリ２０は、複合材料から形成される部分的に硬化された修理パッチ１２を含む。この例示的な実施形態のアセンブリ２０はまた、以下で説明するように、超音波信号が導入される際に経由する修理パッチ１２の表面に近接した音響効果促進層２２を含む。その際、この例示的な実施形態の修理パッチ１２は、以下で説明するように、第１表面を介して導入される超音波信号と共に、対向する第１表面１２ａ及び第２表面１２ｂを含む。このように、例示的な実施形態では、音響効果促進層２２は、修理パッチ１２の第１表面１２ａに近接して配設され、第１表面全体を越えて延在するように、修理パッチ１２の第１表面１２ａに接して配設されうる。
【００２６】
音響効果促進層２２は、超音波信号の修理パッチ１２への伝播を促進し、修理パッチの表面１２ａからの反射を低減する材料からなる。加えて、音響効果促進層２２は、修理パッチ１２の第１表面１２ａに直接密着するように形成される材料からなり、これによって音響効果促進層と修理パッチとの間の単一の界面を画定する。この単一の界面は、音響効果促進層２２が修理パッチ１２の第１表面１２ａに密着していなかった場合には、また、それどころか両者の間に空気の層が存在していた場合には、生成されうる付加的な界面と対照をなす。超音波信号は異なる音響インピーダンスを有する材料間の界面から反射するため、音響効果促進層２２と修理パッチ１２との間の単一界面の定義は、空気の層が修理パッチの第１表面１２ａに隣接する例と比較して、修理パッチの中へ伝えられる超音波信号の割合を増大させる。実際に、音響効果促進層２２と修理パッチ１２の第１表面１２ａとの直接接触は、そうでない場合に、反射される音響信号の割合を増大させうる空気の層によって生成される付加的な界面を除去する。
【００２７】
図２に示したように、アセンブリ２０はまた、修理パッチ１２及び音響効果促進層２２を取り囲み、そこに圧力を加えるように構成された真空バッグ２４を含む。真空バッグ２４は様々な材料から形成されうるが、例示的な実施形態ではナイロンから形成されている。
【００２８】
例示的な実施形態の音響効果促進層２２は、空気の音響インピーダンスと修理パッチ１２の音響インピーダンスとの間の音響インピーダンスを有する。例として、空気は０．０００４３メガレイリー（ＭＲａｙｌｓ）のインピーダンスを有し、一方、炭素繊維から形成される修理パッチ１２は、約６．０ＭＲａｙｌｓの音響インピーダンスを有する。このように、この例示的な実施形態の音響効果促進層２２は、０．１ＭＲａｙｌｓを超え、６．０ＭＲａｙｌｓ未満のインピーダンスを有する。別の実施形態では、音響効果促進層２２は、空気の音響インピーダンスと修理パッチ１２及び真空バッグ２４の音響インピーダンスよりも小さな値との間の音響インピーダンスを有する。炭素繊維パッチを含む前述の例では、真空バッグは２．９０ＭＲａｙｌｓの音響インピーダンスを有するナイロンから形成されうる。したがって、この例示的な実施形態の音響効果促進層２２は、０．１ＭＲａｙｌｓを超え、２．９ＭＲａｙｌｓ未満の音響インピーダンスを有する。したがって、音響効果促進層２２は、少なくとも部分的なインピーダンスの整合性を提供するように、修理パッチ及び真空バッグの各音響インピーダンスに対する空気の音響インピーダンスよりも、修理パッチ１２及び真空バッグ２４の各音響インピーダンスに近い音響インピーダンスを有する。例示的な実施形態では、音響効果促進層２２は少なくとも１．０ＭＲａｙｌｓの、より具体的には少なくとも１．４３ＭＲａｙｌｓの、更に具体的には少なくとも２．０ＭＲａｙｌｓの音響インピーダンスを有する。その際、例示的な実施形態の音響効果促進層２２の音響インピーダンスは、空気の音響インピーダンスよりも真空バッグ２４の音響インピーダンスに近い。
【００２９】
音響効果促進層２２は様々な材料から形成されうるが、例示的な実施形態の音響効果促進層は、修理パッチ１２の第１表面１２ａに密着するため、又は直接接触するため、ゴム様の材料から形成され、これによって、有利には望ましくない空気の層を除去する。例えば、音響効果促進層２２のゴム様の材料は、シリコンベースの合成ゴム、シリコンゴム、ブチルゴム、ネオプレン、ウレタンゴムなどのゴム、又はこれらの組み合わせから形成されうる。より具体的には、例示的な実施形態の音響効果促進層２２は、ボーイング材料仕様（ＢＭＳ）１−７４シリコンベースの合成ゴム、Ｓｙｌｇａｒｄ（登録商標）１７０シリコンゴム、ＰＲ−１２０１−Ｑシーラント、Ｐｅｌｌｅｔｈａｎｅ（登録商標）ウレタンゴム、又はゴム重量１００に対する加硫促進剤の割合（ＰＨＲ）が１１７．４である室温加硫（ＲＴＶ）−６０ゴムから形成されうる。
【００３０】
図２に示すように、例示的な実施形態のアセンブリ２０はまた、真空バッグ２４及び音響効果促進層２２を経由して伝播する超音波信号を、次いで修理パッチ１２に導入するように構成された超音波トランスジューサ２６を含む。修理パッチ１２の透過伝送検査を行う実施形態は以下で説明するように想定されているが、図２のアセンブリ２０は、片側検査によって修理パッチ１２を検査するように構成されている。このように、超音波トランスジューサ２６はまた、修理パッチ１２から戻る反響信号を受信するように構成されている。
【００３１】
超音波信号の伝送方程式は、超音波信号が伝播して経由する材料のインピーダンスに基づいている。Ｚ０及びＺ１がそれらの間の界面を画定する場合には、界面と交差する超音波信号の百分率を定義する伝送方程式は、Ｔ＝２Ｚ０／（Ｚ１＋Ｚ０）と定義される。図２のアセンブリ２０に関しては、超音波信号の合計伝送百分率ＴＴｏｔａｌは、２つの界面、すなわち、ＺＢで指定された音響インピーダンスを有する真空バッグ２４とＺＦで指定された音響インピーダンスを有する音響効果促進層２２との間の界面、並びに音響効果促進層２２とＺＣで指定された音響インピーダンスを有する修理パッチ１２との間の界面、にわたる伝送の積で、合計伝送百分率ＴＴｏｔａｌは、次のように表わされる。
0006784498.tif 000002
【００３２】
真空バッグ２４（「バッグ」と表記）が２．９０ＭＲａｙｌｓの音響インピーダンスＺＢを有するナイロン６−６で形成され、修理パッチ１２（「炭素」と表記）が約６ＭＲａｙｌｓの音響インピーダンスＺＣを有するエポキシマトリクスに埋め込まれた炭素繊維からなる実施形態では、アセンブリ２０に作用する全超音波信号の割合である修理パッチへの伝送百分率ＴＴｏｔａｌは、６つの異なる材料、すなわち、Ｓｙｌｇａｒｄ（登録商標）１７０シリコンゴム、ブチルゴム、ネオプレン、ＰＲ−１２０１−Ｑシーラント、Ｐｅｌｌｅｔｈａｎｅ（登録商標）ウレタンゴム、及び１１７．４ＰＨＲのＲＴＶ−６０ゴムで形成された音響効果促進層２２を有するアセンブリに対して、以下のように示される。
0006784498.tif 000003
【００３３】
ここに示したように、種々の音響効果促進層２２の音響インピーダンスＺＦは、１．３４ＭＲａｙｌｓから２．８３ＭＲａｙｌｓまで変化し、修理パッチへの音響信号の伝送百分率ＴＴｏｔａｌは、これに対応して４９．９％から６４．９％まで変化する。上記の表に示された比較に注目すると、ナイロン６−６から形成された真空バッグ２４、及び音響効果促進層のないエポキシマトリクスに埋め込まれた炭素繊維から形成された修理パッチ１２を含むアセンブリ２０に関しては、真空バッグ内の修理パッチを取り囲む０．０００４３Ｍｒａｙｌｓの音響インピーダンスを有する介在層により、修理パッチへの超音波信号の伝送百分率ＴＴｏｔａｌは、大きく食い違う音響インピーダンスを有する材料（真空バッグ／空気、及び空気／修理パッチ）間の複数の界面により、ほぼ０％となる。
【００３４】
修理パッチの検査中に、修理パッチ１２への超音波信号の伝送を更に促進するには、音響効果促進層２２及び修理パッチに圧力を加えるため、真空バッグ２４は加圧されてもよい。その際、約１０〜１１ｐｓｉ程度の加圧は、真空バッグ２４、音響効果促進層２２と修理パッチ１２との間の直接接触の密着性を高める。更に、音響効果促進層２２は収縮し、密度を高め、これに対応して音響インピーダンスＺＦを高める。その際、音響インピーダンスは以下に示すように、密度と速度の関数になる。
Ｚ  ＝  ρＶ
ここで、Ｚはｋｇ／ｍ２・ｓを単位とする音響インピーダンス、ρはｋｇ／ｍ３を単位とする密度、Ｖはｍ／ｓを単位とする超音波信号の速度である。音響効果促進層２２との密着度及び音響効果促進層２２の密度が共に増大すると、検査時の修理パッチ１２への超音波信号の伝送を更に改善する。
【００３５】
真空バッグ２４の加圧によってもたられる音響効果促進層２２の圧縮が音響効果促進層の密度ＺＦを２倍にする場合には、音響効果促進層の音響インピーダンスはこれに対応して、以下に示すように倍増し、検査プロセス中に修理パッチに伝送される超音波信号の伝送百分率ＴＴＯＴＡＬはこれに対応して、以下に示すように６４．２％から６７．３％に増大する。
0006784498.tif 000004
【００３６】
修理パッチ１２へ伝送される超音波信号の割合を増やすことによって、修理パッチから戻る反響信号は大きさが増し、信号雑音比を改善し、多孔性、層間剥離及び異物混入などの識別が可能になる。具体的には、超音波信号の割合を増すことによって、デバルクされたパッチ１２からの裏面反響の分解能を高めることが可能で、これは多孔性、層間剥離及び異物混入の存在を推測するのに使用される。
【００３７】
上記、及び図３に示したように、例示的な実施形態のアセンブリ２０は代替的に、超音波信号が修理パッチの第１面１２ａを経由して導入される修理パッチ１２の透過伝送検査を提供し、修理パッチの第２面１２ｂを経由して出る信号が捕捉され分析される。この実施形態では、アセンブリ２０はまた、超音波信号が導入される際に経由する修理パッチの第１表面１２ａに対向する修理パッチ１２の第２表面１２ｂに近接して配設される第２音響効果促進層２８を含む。第１音響効果促進層２２及び第２音響効果促進層２８は、同じ材料からなりうる。代替的に、第１音響効果促進層２２及び第２音響効果促進層２８は、異なる材料から形成されうる。この例示的な実施形態では、アセンブリ２０はまた、超音波トランスジューサ２６が超音波信号を導入する際に経由する第１面に対向するアセンブリの第２面から修理パッチ１２を出る超音波信号を受信するように構成された超音波受信器３０を含む。その際、超音波トランスジューサ２６によって修理パッチ１２の第１表面１２ａを介して導入される超音波信号は、修理パッチの第２表面１２ｂから出ると、超音波受信器３０によって受信される。このように、修理パッチ１２は、アセンブリ２０がラックに保持されている、或いはタンクに沈められている間に、透過伝送検査を受けることができる。
【００３８】
更なる例示的な実施形態では、図４に示したように、アセンブリ２０は個別の音響効果促進層を含む必要はないが、その代り、真空バッグ２４は少なくとも部分的に、上述のゴム様材料などの音響効果促進材料からなりうる。修理パッチ１２が片側検査を受けることになっている例などの、例示的な実施形態では、修理パッチの第１表面１２ａに近接した真空バッグ２４の一部だけは音響効果促進材料３２からなる必要があるが、真空バッグの残りの部分はナイロンなどの別の材料からなる。代替的に、修理パッチ１２が透過伝送検査を受けることになっている、図５に描かれた例では、真空バッグ２４全体、又は修理パッチ１２の対向する第１表面１２ａ及び第２表面１２ｂに近接した真空バッグのこれらの部分は、音響効果促進材料３２、３４からなりうる。しかしながら、どちらか一方の実施形態では、密着及び直接接触は、有利には真空バッグ２４と修理パッチ１２の間に確立される。
【００３９】
音響効果促進材料を真空バッグ２４自体の構造に一体化することによって、材料界面の数は低減され、これによって反射の機会は少なくなり、修理パッチ１２への超音波信号の伝送を改善する。修理パッチ１２の第１表面１２ａに近接した真空バッグ２４の一部のみが、１．３４ＭＲａｙｌｓから２．８３Ｍｒａｙｌｓの間の音響インピーダンスを有する音響効果促進材料３２で形成され、真空バッグの残りの部分がナイロン６−６で形成される例として、修理パッチ１２の片側検査が実行されうる。以下の表に示すように、エポキシ樹脂に埋め込まれた炭素繊維からなり、約６ＭＲａｙｌｓの音響インピーダンスを有する修理パッチに関しては、６つの異なる種類の音響効果促進材料３２を含む真空バッグ２４に対する修理パッチへの超音波信号の伝送百分率ＴＴＯＴＡＬは以下のように定義されており、伝送百分率ＴＴＯＴＡＬは、音響効果促進材料が１．３４ＭＲａｙｌｓの音響インピーダンスを有する実施形態での３６．５％から、音響効果促進材料が２．８３ＭＲａｙｌｓの音響インピーダンスを有する実施形態での６４．１％の伝送百分率ＴＴＯＴＡＬまで変化する。
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【００４０】
上述のように、真空バッグの一部が形成される音響効果促進材料３２の密度が２倍になる程度まで真空バッグ２４が加圧される例では、これに対応して、修理パッチ１２に伝送される超音波信号の対応する百分率ＴＴＯＴＡＬは以下に示すように増大する。
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【００４１】
説明されるように、１１７．４ＰＨＲを有するＲＴＶ−６０シーラントなどの、少なくとも一部の音響効果促進材料に関しては、少なくとも音響効果促進材料３２の密度が２倍になる程度まで真空バッグ２４が加圧される例では、超音波信号の修理パッチ１２への伝送百分率ＴＴＯＴＡＬは１００％に近づく。
【００４２】
図６は、部分的に硬化された修理パッチ１２を検査する方法３８を示している。方法３８は、修理パッチの第１表面１２ａに近接した音響効果促進材料と共に、修理パッチ１２を真空バッグ２４内に配置することを含む。修理パッチ１２が片側検査を受けることになる１つの例示的な実施形態では、修理パッチの表面に接するように音響効果促進層２２を配置することなどによって、音響効果促進材料は、超音波信号が導入される際に経由する修理パッチの第１表面１２ａに近接して配置されうる。その後、この例示的な実施形態の修理パッチ１２は、真空バッグ２４内の音響効果促進層２２に沿って配置される。代替的に、修理パッチ１２が透過伝送検査を受けることになっている別の実施形態では、音響効果促進材料は、超音波信号が導入される際に経由する修理パッチの第１表面、並びに修理パッチの第２表面の両方に近接し、超音波信号が導入される際に経由する修理パッチの第１表面に対向して、配設されうる。この例示的な実施形態では、音響効果促進層２２、２８は、修理パッチ１２のそれぞれの表面１２ａ、１２ｂに接して配置される。その後、修理パッチ１２は、その対向する表面１２ａ、１２ｂに近接して配設された音響促進層２２、２８と共に、真空バッグ２４内に配置される。更に別の代替として、真空バッグ２４は、超音波信号が導入される際に経由する修理パッチ１２の第１表面１２ａに近接して、或いは超音波信号が導入される際及び抜け出る際にそれぞれ経由する修理パッチの表面１２ａ、１２ｂに対向して、音響効果促進材料が配設されるように、完全に又は部分的に音響効果促進材料３２、３４からなってもよい。
【００４３】
この例示的な実施形態の方法３８は、超音波信号が音響効果促進材料を経由して伝播した後、修理パッチ１２に導入されるように、超音波信号を伝送する。図６のブロック４２を参照のこと。例えば、超音波トランスジューサ２６は、修理パッチ１２に導入される超音波信号を放射しうる。空気の音響インピーダンスよりも修理パッチ１２の音響インピーダンスにより近い音響インピーダンスを有する音響効果促進材料を含めた結果、また、音響効果促進材料と修理パッチの第１表面１２ａとの間の密着及び直接接触を確立したことによって、超音波信号の反射は低減され、修理パッチに伝送される超音波信号の割合は増大し、これにより、その結果である修理パッチの検査を改善する。
【００４４】
その後、超音波信号は、修理パッチ１２との相互作用及び音響効果促進材料を経由する伝播に続いて、受信される。図６のブロック４４を参照のこと。１つの実施形態では、超音波信号の送受信が、同一の超音波トランスジューサ２５又は超音波トランスジューサの同一アレイなどによって、修理パッチの同一面から実施されるように、修理パッチ１２は片側検査を受ける。代替的に、超音波信号が修理パッチに導入される際に経由する第１表面１２ａに対向する修理パッチ１２の第２表面１２ｂから抜け出る超音波信号が、超音波信号を最初に放射した超音波トランスジューサとは明確に異なる超音波受信器３０などによって受信されるよう、修理パッチ１２は透過伝送検査を受ける。
【００４５】
受信される超音波信号に基づいて、修理パッチ１２の完全性は、超音波検出器３０及び／又は修理パッチとの相互作用に従って超音波信号を受信した超音波トランスジューサ２６と通信を行う、パーソナルコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ネットワークコンピュータ、サーバーなどのコンピューティングデバイスによって決定されうる。図６のブロック４６を参照のこと。例示的な実施形態では、方法３８はまた、修理パッチの完全性が所定の基準を満たすかどうか、例えば、修理パッチの多孔性が所定の基準を満たすかどうか、層間剥離が所定の限界を超えるかどうか、又は異物混入の数が所定の値を超えるかどうか、などを決定することを含みうる。ブロック４８を参照のこと。例えば、コンピューティングデバイスは、修理パッチ１２の多孔性が所定の基準を下回るかどうかを決定するように構成されうる。修理パッチ１２の完全性が所定の基準を満たす場合には、修理パッチは構造体に適用され、次いで修理パッチは完全に硬化されうる。ブロック５０を参照のこと。この場合、修理パッチ１２は、介在するエポキシ層によって構造体に適用され、次いで修理を完了するため、更に硬化される。取り付けに先立つ部分硬化後に所定の基準を満たした、これらの修理パッチのみが実際に取り付けられるため、取り付けられた修理パッチの大部分は満足できるものであるべきだが、従来どおり、修理パッチ１２及びその結果もたらされる結合ラインは、取り付けが満足できるものであることを保証するため、修理パッチの取り付け後に検査されてもよい。更に、幾つかの実施形態では、最終検査は、結合ライン並びに結合ラインに近い修理パッチ１２の近接プライのみに集中するため、最終検査で使用される方法を単純化する。
【００４６】
しかしながら、ブロック５２に示すように、修理パッチ１２が所定の基準を満たさない場合には、構造体に修理パッチを取り付けることなく、修理パッチは破棄されるか再加工されうる。このように、修理パッチ１２が所定の基準を超える多孔性及び／又は過剰な数の層間剥離又は異物混入を有する場合には、修理パッチの取り付けは中止されることがあり、これによって、取り付け完了後に不満足な状態を有することなどによって、取り付けが満足できないものであったと判断されることを回避している。したがって、修理パッチの取り付け前に過剰な多孔性を有することなどによって修理パッチ１２が不満足であると決定された場合には、別の修理パッチの再取り付けが行われる構造体の除去及び再加工は回避可能で、これによって、不満足な修理パッチを適用し、その後除去するためのリソースと時間の望ましくない浪費を回避する。
【００４７】
更に、本開示は下記の条項による形態を含む。
【００４８】
条項１．  修理パッチを検査するためのアセンブリであって、前記アセンブリは、
複合材料からなる部分的に硬化された修理パッチと、
超音波信号が導入される際に経由する修理パッチの表面に近接して配設される音響効果促進層と、
前記修理パッチ及び前記音響効果促進層を取り囲む真空バッグと
を含み、
前記音響効果促進層は、前記修理パッチ及び前記真空バッグの各音響インピーダンスに対する空気の音響インピーダンスよりも、前記修理パッチ及び前記真空バッグの各音響インピーダンスに近い音響インピーダンスを有するアセンブリ。
【００４９】
条項２．  前記真空バッグ及び前記音響効果促進層を経由して、超音波信号を前記修理パッチに導入し、前記修理パッチから戻る反響信号を受信し、前記修理パッチの片側検査を促進するように構成された超音波トランスジューサを更に備える、条項１に記載のアセンブリ。
【００５０】
条項３．  前記真空バッグは、前記修理パッチの片側検査中に、前記音響効果促進層及び前記修理パッチに圧力を印加するように構成される、条項２に記載のアセンブリ。
【００５１】
条項４．  超音波信号が導入される際に経由する前記修理パッチの表面に対向する前記修理パッチの第２表面に近接して配設される第２音響効果促進層を更に備える、条項１に記載のアセンブリ。
【００５２】
条項５．  超音波信号を導入するように構成された超音波トランスジューサと、
前記真空バッグ、２つの音響効果促進層、並びに前記修理パッチを経由して伝播した後の超音波信号を受信し、前記修理パッチの透過伝送検査を促進するように構成された超音波受信器と
を更に備える、条項４に記載のアセンブリ。
【００５３】
条項６．  前記音響効果促進層は、シリコンベースの合成ゴム、シリコンゴム、ブチルゴム、ネオプレン、ウレタンゴム、又はこれらの組み合わせからなる、条項１に記載のアセンブリ。
【００５４】
条項７．  修理パッチを検査するためのアセンブリであって、前記アセンブリは、
複合材料からなる部分的に硬化された修理パッチと、
前記真空バッグと前記修理パッチとの間の界面を直接画定するため、前記修理パッチを取り囲み、前記修理パッチに直接接触する真空バッグとを含み、前記真空バッグは音響効果促進材料からなり、前記音響効果促進材料は、前記修理パッチの音響インピーダンスに対する空気の音響インピーダンスよりも、前記修理パッチの音響インピーダンスに近い音響インピーダンスを有するアセンブリ。
【００５５】
条項８．  前記真空バッグを経由して、超音波信号を前記修理パッチに導入し、前記修理パッチから戻る反響信号を受信し、前記修理パッチの片側検査を促進するように構成された超音波トランスジューサを更に備える、条項７に記載のアセンブリ。
【００５６】
条項９．  前記真空バッグは、前記修理パッチの前記片側検査中に、前記修理パッチに圧力を印加するように構成された、条項８に記載のアセンブリ。
【００５７】
条項１０．  前記真空バッグ及び前記修理パッチを経由して伝播する超音波信号を導入し、前記修理パッチの透過伝送検査を促進するように構成された超音波トランスジューサを更に備える、条項７に記載のアセンブリ。
【００５８】
条項１１．  前記真空バッグは、シリコンベースの合成ゴム、シリコンゴム、ブチルゴム、ネオプレン、ウレタンゴム、又はこれらの組み合わせからなる、条項７に記載のアセンブリ。
【００５９】
条項１２．  部分的に硬化された修理パッチを検査する方法であって、
前記音響効果促進層と前記修理パッチとの間の界面を直接画定するため、音響効果促進材料が前記修理パッチに直接接触するように、真空バッグ内に前記修理パッチを配置することを含み、前記音響効果促進材料は、空気の音響インピーダンスよりも、前記部分的に硬化された修理パッチの前記音響インピーダンスに近い音響インピーダンスを有し、
前記超音波信号が、前記音響効果促進材料を経由して伝播した後、前記修理パッチに導入されるように超音波信号を送信することを含み、更に
前記修理パッチとの相互作用及び前記音響効果促進材料を経由する伝播の後の前記超音波信号を受信することを含み、更に
受信された前記超音波信号に基づいて、前記修理パッチの完全性を決定することを含む、検査方法。
【００６０】
条項１３．  前記音響効果促進材料からなる音響効果促進層を、前記超音波信号が導入される際に経由する前記修理パッチの前記表面に近接して配設することを更に含み、前記真空バッグ内に前記修理パッチを配置することは、前記真空バッグ内に前記修理パッチ及び前記音響効果促進層を配置することを含む、条項１２に記載の方法。
【００６１】
条項１４．  前記超音波信号の伝送及び受信は、前記修理パッチの片側から実施される、条項１３に記載の方法。
【００６２】
条項１５．  前記音響効果促進材料からなる音響効果促進層を、前記超音波信号が導入される際に経由する前記修理パッチの前記表面に近接して配設すること、及び
第２音響効果促進層を、超音波信号が導入される際に経由する前記修理パッチの前記表面に対向する前記修理パッチの第２表面に近接して配設すること、を更に含み、
前記真空バッグ内に前記修理パッチを配置することは、前記修理パッチを対向する表面に近接して配設された前記音響効果促進層と共に、前記真空バッグ内に配置することを含む、条項１２に記載の方法。
【００６３】
条項１６．  前記超音波信号を受信することは、前記超音波信号が前記修理パッチに導入される際に経由する表面に対向する前記修理パッチの表面から出る前記超音波信号を受信することを含む、条項１５に記載の方法。
【００６４】
条項１７．  前記真空バッグは、前記音響効果促進材料からなる、条項１２に記載の方法。
【００６５】
条項１８．  前記音響効果促進材料は、シリコンベースの合成ゴム、シリコンゴム、ブチルゴム、ネオプレン、ウレタンゴム、又はこれらの組み合わせからなる、条項１２に記載の方法。
【００６６】
条項１９．  前記修理パッチの完全性が所定の基準を満たすかどうかを決定すること、
前記修理パッチの完全性が前記所定の基準を満たす場合には、前記修理パッチを構造体に適用し、更に前記修理パッチを硬化すること、
前記修理パッチの完全性が所定の基準を満たさない場合には、前記修理パッチを破棄するか再加工すること
を更に含む、条項１２に記載の方法。
【００６７】
条項２０．  前記修理パッチは、前記真空バッグ内に配置される前にデバルクされ結合される、条項１２に記載の方法。
【００６８】
上述の説明および関連する図面に示した教示の利点を有するこの開示に関連する当業者であれば、本開示の多数の変形例および他の態様が想起されよう。したがって、本開示は開示した特定の態様に限定されるものでなく、変形及び他の態様は添付の特許請求の範囲に含まれることを意図しているものと理解されたい。本明細書では特定の用語が使用されるが、それらは、一般的な、及び説明的な意味でのみ使用されており、限定を目的とするものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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