(57)【要約】  本開示は、コンポジット構造体に対する損傷を修理するための虚脱可能な加熱エラストマー袋体ツールである。該エラストマー袋体ツールは、大きな構造体を強化するために使用されるストリンガの下などの届くことが難しい領域にあるコンポジット構造体を修理するために使用され得る。該エラストマー袋体ツールは、キャビティのいずれかの表面の修理中、未硬化層を支持するためにストリンガなどの損傷を受けたキャビティ内に挿入されることが可能である。該エラストマー袋体ツール内に一体化された加熱要素は、層を硬化するために熱を供給する。該エラストマー袋体ツールは、設置と抜去を促進する虚脱断面が特徴である。
2020528842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エラストマー外壁と、
少なくとも部分的に前記エラストマー外壁によって画定されている内側キャビティと、
前記エラストマー外壁内に埋め込まれている埋込加熱システムと、を備えるエラストマー袋体ツール。
【請求項２】
前記埋込加熱システムは、前記エラストマー外壁内に埋め込まれている抵抗線を備える、請求項１に記載のエラストマー袋体ツール。
【請求項３】
前記埋込加熱システムは、前記エラストマー外壁の全体にわたって熱を分配するとともに、前記エラストマー外壁の柔軟性を維持する、請求項２に記載のエラストマー袋体ツール。
【請求項４】
前記埋込加熱システムは、前記抵抗線を取り囲むガラス織物をさらに備える、請求項２に記載のエラストマー袋体ツール。
【請求項５】
前記エラストマー外壁に沿って配置されており前記エラストマー外壁から突出している１または複数の隆起した縁部シールをさらに備える、請求項１に記載のエラストマー袋体ツール。
【請求項６】
前記１または複数の隆起した縁部シールは、前記エラストマー外壁以下のデュロメータのエラストマー材料からなる、請求項５に記載のエラストマー袋体ツール。
【請求項７】
前記エラストマー外壁は、フルオロエラストマー、シリコーン、ブチルゴム、およびエチレン・プロピレン・ジエン・モノマーゴム（ＥＰＤＭ）のうちの１つ以上からなる、請求項１に記載のエラストマー袋体ツール。
【請求項８】
前記エラストマー外壁は最外層を備え、前記最外層は、コンポジット構造体からの前記エラストマー袋体ツールの挿入または抜去中に摩擦を減らすための不活性ポリマーからなる、請求項１に記載のエラストマー袋体ツール。
【請求項９】
前記エラストマー外壁は、通常の大気状態において虚脱状態にあり、前記エラストマー外壁は、前記内側キャビティに陽圧を与えることによって拡張状態へと拡張可能である、請求項１に記載のエラストマー袋体ツール。
【請求項１０】
前記内部キャビティとの間の気体または液体の挿入および抜去を可能にするように構成されている端部取付具をさらに備える、請求項９に記載のエラストマー袋体ツール。
【請求項１１】
コンポジット構造体の修理領域に近接して、虚脱状態のエラストマー袋体ツールを配置する工程であって、前記エラストマー袋体ツールは埋込加熱システムを備える、工程と、
前記エラストマー袋体ツールを拡張状態に拡張する工程であって、前記拡張状態において、前記エラストマー袋体ツールは、前記コンポジット構造体の前記修理領域に配置されている１または複数の層に支持を提供する工程と、
前記埋込加熱システムを使用し、前記１または複数の層に熱を与える工程と、を備える方法。
【請求項１２】
前記エラストマー袋体ツールを前記虚脱状態に虚脱させる工程と、
前記虚脱状態において、前記コンポジット構造体から前記エラストマー袋体ツールを抜去する工程と、をさらに備える請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記エラストマー袋体ツールは、前記エラストマー袋体ツールの外表面に沿って配置されており前記エラストマー袋体ツールの外表面から突出している１または複数の隆起した縁部シールを備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記エラストマー袋体ツールを拡張状態に拡張する工程は、前記１または複数の隆起した縁部シールに前記修理領域の周りの気密シールを作らせる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
コンポジット構造体修理システムにおいて、
修理される修理領域を含むコンポジット構造体と、
前記修理領域に配置されている１または複数の層と、
前記１または複数の層に近接して配置されているエラストマー袋体ツールであって、
エラストマー外壁と、
少なくとも部分的に前記エラストマー外壁によって画定される内側キャビティと、
前記エラストマー外壁内に埋め込まれている埋込加熱システムと、
を備える、エラストマー袋体ツールと、
前記内側キャビティと連通しており、前記エラストマー袋体ツールを虚脱状態と拡張状態との間で切り替えるための圧力調節器と、
前記埋込加熱システムに接続されており、前記埋込加熱システムの温度を制御するための温度コントローラと、を備えるコンポジット構造体修理システム。
【請求項１６】
前記拡張状態において、前記エラストマー袋体ツールは、前記１または複数の層に支持を提供する、請求項１５に記載のコンポジット構造体修理システム。
【請求項１７】
前記拡張状態において、前記エラストマー袋体ツールは、前記埋込加熱システムを使用して前記１または複数の層の内側表面に熱を与えるように構成されている、請求項１６に記載のコンポジット構造体修理システム。
【請求項１８】
前記エラストマー袋体ツールは、前記エラストマー外壁に沿って配置されており前記エラストマー外壁から突出している１または複数の隆起した縁部シールをさらに備える、請求項１５に記載のコンポジット構造体修理システム。
【請求項１９】
前記エラストマー袋体ツールが前記拡張状態に拡張しているとき、前記１または複数の隆起した縁部シールは、前記修理領域および前記１または複数の層の周りに気密シールを作る、請求項１８に記載のコンポジット構造体修理システム。
【請求項２０】
前記１または複数の隆起した縁部シールは、前記エラストマー外壁以下のデュロメータのエラストマー材料からなる、請求項１９に記載のコンポジット構造体修理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般にコンポジット構造体の分野に関し、より詳細にはコンポジット構造体を形成および修理するためのシステム、装置、および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンポジット製の胴体の構造およびナセル構造は、鳥、空港サービス車両、装備、メンテナンス、落雷など、様々にして衝突による損傷を受けやすい場合がある。効果的かつ効率的な修理は、航空機の不稼働時間を最小にする一方、コンポジット構造体の構造的完全性を回復するために必須である。コンポジット構造体修理に対する従来のアプローチは、２つの主な種類の修理方法、すなわち、ボルト修理および接着修理を含む。ボルト修理は、迅速に実行されることが可能である一方、ボルト修理は、コンポジット構造体に損傷を与え強度を低下させるボルト穴の追加を必要とする。ボルト修理は、また、一般に目に見えるパッチを生じるので、美的にも最適ではない。接着修理は、美的に満足されるとともにほぼ継ぎ目なくコンポジット構造体へ一体化されるので、好ましい場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、接着修理の従来のアプローチは、しばしばボルト修理の実行よりも複雑であって、かつ、難しい。したがって、上述した欠点にも関わらず、ボルト修理は、相対的に単純であり所要時間が短いため、多くの場合、デフォルトの修理方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示は、エラストマー外壁と、少なくとも部分的に前記エラストマー外壁によって画定されている内側キャビティと、前記エラストマー外壁内に埋め込まれている埋込加熱システムとを備えるエラストマー袋体ツールを具体化されうる。
【０００５】
一実施形態においては、前記埋込加熱システムは、前記エラストマー外壁内に埋め込まれている抵抗線を備える。
一実施形態においては、前記埋込加熱システムは、前記エラストマー外壁の全体にわたって熱を分配するとともに、前記エラストマー外壁の柔軟性を維持する。
【０００６】
一実施形態においては、前記埋込加熱システムは、前記抵抗線を取り囲むガラス織物をさらに備える。
一実施形態においては、前記エラストマー袋体ツールは、前記エラストマー外壁に沿って配置されており、前記エラストマー外壁から突出している１または複数の隆起した縁部シールをさらに備える。
【０００７】
一実施形態においては、前記１または複数の隆起した縁部シールは、前記エラストマー外壁以下のデュロメータのエラストマー材料からなる。
一実施形態においては、前記エラストマー外壁は、フルオロエラストマー、シリコーン、ブチルゴム、およびエチレン・プロピレン・ジエン・モノマーゴム（ＥＰＤＭ）のうちの１つ以上からなる。
【０００８】
一実施形態においては、前記エラストマー外壁は最外層を備え、前記最外層は、コンポジット構造体からの前記エラストマー袋体ツールの挿入または抜去中に摩擦を減らすための不活性ポリマーからなる。
【０００９】
一実施形態においては、前記エラストマー外壁は、通常の大気状態において虚脱状態にあり、前記エラストマー外壁は、前記内側キャビティに陽圧を与えることによって拡張状態へと拡張可能である。
【００１０】
一実施形態においては、前記エラストマー袋体ツールは、前記内部キャビティとの間の気体または液体の挿入および抜去を可能にするように構成されている端部取付具をさらに備える。
【００１１】
本開示は、また、コンポジット構造体の修理領域に近接して、虚脱状態のエラストマー袋体ツールを配置する方法を具体化しうる。前記エラストマー袋体ツールは、埋込加熱システムを備える。前記エラストマー袋体ツールは、拡張状態に拡張される。前記拡張状態において、前記エラストマー袋体ツールは、コンポジット構造体の前記修理領域に配置されている１または複数の層に支持を提供する。前記埋込加熱システムを使用し、前記１または複数の層に熱を与える。
【００１２】
一実施形態においては、前記エラストマー袋体ツールは、前記虚脱状態に虚脱され、前記虚脱状態において、前記エラストマー袋体ツールは、前記コンポジット構造体から抜去される。
【００１３】
一実施形態においては、前記エラストマー袋体ツールは、前記エラストマー袋体ツールの外表面に沿って配置されており、前記エラストマー袋体ツールの外表面から突出している１または複数の隆起した縁部シールを備える。
【００１４】
一実施形態においては、前記エラストマー袋体ツールを前記拡張状態に拡張する工程は、前記１または複数の隆起した縁部シールに前記修理領域の周りの気密シールを作らせる。
【００１５】
本開示は、また、修理される修理領域を含むコンポジット構造体と、前記修理領域に配置されている１または複数の層と、前記１または複数の層に近接して配置されているエラストマー袋体ツールであって、前記エラストマー袋体ツールは、エラストマー外壁と、少なくとも部分的に前記エラストマー外壁によって画定される内側キャビティと、前記エラストマー外壁内に埋め込まれている、埋込加熱システムとを備えるエラストマー袋体ツールと、前記内側キャビティと連通しており、前記エラストマー袋体ツールを虚脱状態と拡張状態との間で切り替えるための、圧力調節器と、前記埋込加熱システムに接続されており、前記埋込加熱システムの温度を制御するための温度コントローラと、を備えるコンポジット構造体修理システムを具体化しうる。
【００１６】
一実施形態においては、前記拡張状態において、前記エラストマー袋体ツールは、前記１または複数の層に支持を提供する。
一実施形態においては、前記拡張状態において、前記エラストマー袋体ツールは、前記埋込加熱システムを使用して前記１または複数の層の内側表面に熱を与えるように構成されている。
【００１７】
一実施形態においては、前記エラストマー袋体ツールは、前記エラストマー外壁に沿って配置されており、前記エラストマー外壁から突出している１または複数の隆起した縁部シールをさらに備える。
【００１８】
一実施形態においては、前記１または複数の隆起した縁部シールは、前記エラストマー外壁以下のデュロメータのエラストマー材料からなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本開示の一実施形態によるエラストマー袋体ツールの断面の拡大透視図。
【図２】本開示の一実施形態によるエラストマー袋体ツールの断面図。
【図３】本開示の一実施形態によるエラストマー袋体ツールの断面図。
【図４】本開示の一実施形態によるコンポジット構造体修理システムの透視図。
【図５】本開示の一実施形態によるコンポジット構造体修理システムの透視図。
【図６】本開示の一実施形態によるコンポジット構造体修理に関連する一例の方法のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
上述した各システムおよび各方法について制限の様々な組み合わせが開示されてきたが、これらは本明細書に開示されたあらゆる制限を構成せず、また制限のあらゆる可能な組み合わせを構成しないことが理解されるべきである。したがって、追加の制限および本開示内に提示された制限の異なった組み合わせは、本開示の発明の範囲内にとどまることが理解されるべきである。
【００２１】
本発明のこれらの特徴および他の特徴並びに利点は、例によって本発明の本質を示している付随する図面とともに、以下に記載されている好ましい実施形態の詳細な記載から、よりたやすく理解されるであろう。
【００２２】
図面は、ただ図示する目的のために提供され、単に典型的または例示的実装を描いている。当業者は、次の議論から、図に示されている構造および方法の代替的な実施形態は、本明細書に記載された本開示技術の本質からそれることなく用いることが可能であることをたやすく認識するであろう。これらの図面は、読み手の理解を促進するために提供されており、本開示の広がり、範囲または適用可能性を制限すると考えられるものではない。図示の明確性および容易性のために、これらの図面は、必ずしも一定の縮尺で描かれていない。
【００２３】
コンポジット製の胴体の構造およびナセル構造は、鳥、空港サービス車両、装備、メンテナンス、落雷など、様々にして衝突による損傷を受けやすい場合がある。効果的かつ効率的な修理は、航空機の不稼働時間を最小にする一方、コンポジット構造体の構造的完全性を回復するために必須である。コンポジット構造体修理に対する従来のアプローチは、２つの主な種類の修理方法、すなわち、ボルト修理および接着修理を含む。
【００２４】
一般に、ボルト修理は、所要時間を短くすることができ、かつ、航空機の不稼働時間をほぼ最小化することができる。典型的には、ボルト修理においては、コンポジット構造体の損傷領域は、必要な修理の範囲を決定するために評価される。パッチパネルは、損傷領域の上方にボルト止めされるように作られ得る。典型的には、パッチパネルは、チタンシートまたはアルミニウムシートから作成される。修理領域は、パッチパネルが設置される前に準備される。亀裂は、典型的には、さらなる亀裂の拡大を防ぐように穿孔され、パネルのボルトパターンが予め穿孔される。
【００２５】
ボルト修理の１つの利点は、従来の接着修理に比べて、航空機が現場で容易に修理され得ることである。ボルト修理の１つの欠点は、コンポジット構造体の損傷領域がより大きくなり、損傷領域の外部に穿孔することによってコンポジット構造体の強度をさらに低下させることである。さらにまた、追加のボルト穴は、応力集中点を導入することによって、コンポジット構造体の強度を低下させる。ボルト修理に対する別の欠点は、ボルトおよびパッチパネルがコンポジット構造体の空気力学的特性に影響を及ぼすという事実を含む。これは、例えばコンポジット構造体が航空機または他の乗り物の一部を構成する場合、特に重要になることがある。要するに、ボルト修理は、迅速に実行できるので便利であるが、構造的完全性および空気力学的性能の点において重大な欠点がある。
【００２６】
接着修理は、典型的には、コンポジット構造体を修理するための最も効率的なアプローチである。接着修理は、コンポジット構造体に対する追加の損傷を回避し、優れた表面仕上げを提供する。チタンまたはアルミニウム製のパッチパネルを使うのではなく、接着修理は、コンポジット構造体の材料と同様または同一のコンポジット材料を使用することが可能である。これは、より最適な長期性能のための、修理領域に調和するより良い熱膨張係数および機械的特性を保証する。接着修理の別の利点は、留め具の必要がないので修理区域が最小限に保たれることである。接着修理では、コンポジット構造体の空気力学的特性は、修理領域が元の表面と比較的同じ高さのままであるので、一般に、実質的に損なわれない。加えて、接着修理の仕上がりは、ボルト修理と比較した場合、より美的に訴えるものがある。
【００２７】
接着修理において、コンポジット構造体の修理領域（例えば、損傷領域）の縁部は、接着領域を増加させるとともにより良い荷重伝達を可能にするために所定の角度において研磨されることが可能である。次いで、新しい未硬化層（プライ）は、修理領域の上方に配置されるとともに、既知のコンポジット加工手順を使用して硬化されることが可能である。接着修理に対する従来のアプローチは、平坦な加熱ブランケットと、真空バッグシステムとを利用する場合がある。平坦な加熱ブランケットを使用する場合に共通する問題は、平坦な加熱ブランケットの縁部がしばしば適切な温度に到達せず、ブランケットが、例えば、ストリンガ（大きなコンポジット構造体（航空機構造など）を半径範囲（ｒａｄｉｉ）など表面フィーチャ付近またはストリンガ内部において補強するために使用される）に適合しないことである。間隙孔および不十分な強化が半径範囲において起こり得る。接着修理に対する従来のアプローチの場合にしばしば生じる別の問題は、真空バッグシステムの内部真空バッグが抜去中に裂けたり、ＦＯＤ（Ｆｏｒｅｉｇｎ  Ｏｂｊｅｃｔ  Ｄｅｂｒｉｓ）が修理中に捕捉されたりすることである。このＦＯＤは、次いで除去される必要があり、それによって修理の時間および費用が追加される。
【００２８】
接着修理に対する従来のアプローチのさらに別の欠点は、しばしば特別に訓練された人員と特別な装置とを必要とするプロセスの複雑さである。さらにまた、修理のために修理領域を準備することは、注意を要し時間が掛かることがある。結果として、接着修理は、ボルト修理よりも有意に遅く、かつ、より難しいことがある。加えて、修理領域の周りを取り囲むコンポジット構造体は、その機械的特性に影響を与えることなくどれくらい長く加熱されることが可能であるかについて限界を有する場合がある。
【００２９】
本開示技術は、接着修理プロセスを改善し、単純化し、および補助する。本開示技術の様々な実施形態は、コンポジット構造体の修理領域にわたって、より一様な温度および圧力の分布を発生させることによって接着修理の複雑性を減らすことが可能であるとともに、間隙孔を減らすことが可能である。さらにまた、本開示の様々な実施形態は、接着修理において使用されるエラストマー袋体ツールのより容易な設置と抜去とを可能にし、接着修理真空バッグシステムから問題のある内部バッグ要素を排除することが可能である。本開示の様々な実施形態は、また、閉じ込められたキャビティの周りのコンポジット構造体の修理を可能にすることができる。コンポジット構造体の接着修理に対する従来のアプローチにおいて一般に生じるこれらの問題を除去することによって、接着修理の質を改善することが可能であり、そのプロセスを、より効率的かつ効果的なものとすることが可能である。本開示技術の様々な側面は、本明細書に、より詳細に記載される。
【００３０】
図１には、本開示の一実施形態によるエラストマー袋体ツール１００の一部を示す。図１においては、エラストマー袋体ツール１００の一部を、埋め込まれた加熱要素１０２を示すように部分的に切り取って示している。埋め込まれた加熱要素１０２は、例えば、１または複数の導線１１０を通じて外部の温度コントローラおよび／または電源に接続可能な抵抗線を使用して実装されてもよい。以下により詳細に記載されるように、縁部シール１２０は、外部真空の適用のために外部に対してコンポジット領域（例えば、修理領域）をシールするために備えられることが可能である。図２には、本開示の一実施形態によるエラストマー袋体ツール１００の断面図を示す。一実施形態において、エラストマー袋体ツール１００は、柔軟なエラストマー材料から形成されている外壁１０４と、少なくとも部分的に外壁１０４によって画定されている内部キャビティ１０６とを備える。通常の大気状態下では、エラストマー袋体ツール１００の平常の状態は、柔軟な虚脱状態であり得る。図２には、平常の虚脱状態におけるエラストマー袋体ツール１００を示す。エラストマー袋体ツール１００の外壁１０４の内側表面に対して陽圧が与えられた場合、エラストマー袋体ツール１００は、エラストマー袋体ツール１００が比較的より堅い所定の形状をとる作動状態または拡張状態に拡張し得る。図３には、本開示の一実施形態によるエラストマー袋体ツール１００の断面図が示されている。図３には、その平常の虚脱状態（３０２）と、その拡張した作動状態（３０４）との両方におけるエラストマー袋体ツール１００が描かれている。
【００３１】
一実施形態においては、エラストマー袋体ツール１００は、１または複数の気体または液体接続を可能にするために少なくとも一端において開いている。虚脱したエラストマー袋体ツール１００は、図１において最も明らかに示されているように、端部取付具１０８を通じてエラストマー袋体ツール１００の内部に陽圧を与えることによって作動（すなわち、拡張）状態へと展開され得る。例えば、端部取付具１０８は、エラストマー袋体ツール１００の内部キャビティ１０６の中に気体または液体を注入することによってエラストマー袋体ツール１００に対して内部圧力を与える、圧力調整器に対して接続されてもよい。その平常の、虚脱状態において、エラストマー袋体ツール１００のわずかに虚脱したやや柔軟な形態は、エラストマー袋体ツール１００の設置および抜去中の摩擦力を減らすことを可能にする。必要に応じて、設置および抜去中にエラストマー袋体ツール１００の断面をさらに虚脱させるべく、真空を内部キャビティ１０６に与えることが可能である。平常の状態におけるエラストマー袋体ツール１００は、虚脱しており、かつ、少なくともやや柔軟であるが、しかしながら、エラストマー袋体ツール１００がストリンガなどの長く幅が狭いコンポジット構造体の中に容易に挿入されることを可能にするように、エラストマー袋体ツール１００は、平常の状態においてさえもエラストマー袋体ツール１００の長さに沿って十分な構造的堅さを有してもよい。
【００３２】
従来の通気された袋体に対してよくある問題は、コンポジット構造体の修理領域の上方に配置された未硬化層は不安定なままである場合があることである。いくつかの場合においては、従来の真空バッグシステムによって与えられる真空圧は、未硬化層を支持するには十分ではない。本開示技術を用いて、エラストマー袋体ツール１００は、修理領域への挿入および修理領域からの抜去中、より小さい断面積を有するように虚脱されることが可能であり、エラストマー袋体ツール１００がコンポジット構造体の中に挿入されると、エラストマー袋体ツール１００は、その作動状態へと拡張され得る。エラストマー袋体ツール１００にキャビティの内側から陽圧を提供することによって、エラストマー袋体ツール１００は、その作動、すなわち、拡張状態において、硬化プロセス中、未硬化層を安定化することができる。さらにまた、エラストマー袋体ツール１００に埋め込まれた加熱要素１０２は、コンポジット構造体の内側から修理領域に直接熱を与えるために使用されることができ、これは、コンポジット構造体の外部から修理領域の上方に置かれることのみが可能な従来の加熱されるブランケットでは不可能である。
【００３３】
図１に描かれる実施形態において、加熱要素１０２は、エラストマー袋体ツール１００の全長にわたって、かつ、エラストマー袋体ツール１００の上面と底面とに沿って、エラストマー袋体ツール１００の外壁１０４内に組み込まれる。描かれた実施形態において、加熱要素１０２は、エラストマー袋体ツール１００の柔軟性を維持する一方で、エラストマー袋体ツール１００の全体にわたって熱が概ね均等に分配されるようなパターンにより配置されている。エラストマー袋体ツール１００の一端から突出する導線１１０は、内部の加熱要素１０２に対して接続される。導線１１０は、加熱要素１０２を加熱するとともにその温度を制御するために、電源（例えば、温度コントローラ）に対して接続されることが可能である。いくつかの実施形態においては、コンポジット構造体の修理領域の長さに応じて、エラストマー袋体ツール１００が１または複数の区域を含んでもよい。各区域は、その区域内の加熱要素１０２に電力を供給するための１または複数の導線１１０を有する場合がある。
【００３４】
エラストマー袋体ツール１００は、また、外壁１０４の外表面上に１または複数の隆起した縁部シール１２０を備えることが可能である。様々な実施形態において、以下により詳細に記載されるように、縁部シール１２０は、内側の真空バッグの必要を除くように使用され得る。エラストマー袋体ツール１００が修理領域に挿入され、次いで修理領域を満たして支持するように膨張させられる場合、隆起した縁部シール１２０は、修理領域を密封することができる。このようにして、縁部シール１２０は、修理領域の内側表面上の内側真空バッグの必要を除くことができる。一実施形態においては、縁部シール１２０は、外壁１０４の残り部分のデュロメータ以下である突出したエラストマーストリップを備える。
【００３５】
図２には、エラストマー袋体ツール１００の虚脱した平常の状態を説明するためのエラストマー袋体ツール１００の断面図を示しており、また、エラストマー袋体ツール１００の外壁１０４の積層構造を描いている。エラストマー袋体ツール１００の外壁１０４は、選択されるコンポジット硬化条件に耐えることができる一方、コンポジット構造体の修理に使用されるコンポジットパッチ樹脂システムに干渉しない任意の材料を含み得る。例えば、外壁１０４は、天然ゴムまたは合成ゴム（シリコーン、フルオロエラストマー、ブチルゴム、またはエチレン・プロピレン・ジエン・モノマーゴム（ＥＰＤＭ）など）の任意の変種または組み合わせを含み得る。外部フィルム２０２は、エラストマー袋体ツール１００の設置および抜去中の摩擦を減らすために、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）もしくはフッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）などのフルオロポリマーまたは同様の不活性ポリマーから製造可能である。外部フィルム２０２は、また、エラストマー袋体ツール１００とコンポジット修理パッチ材料との間の不活性バリアとして機能することが可能である。外壁１０４内において、加熱要素１０２（例えば、抵抗線）は、エラストマー袋体ツール１００の長さにわたって配置される。様々な実施形態においては、加熱要素１０２は、エラストマー袋体ツール１００の全体にわたって均等な熱分配を提供するように特定のパターンに配置されてもよい。また、この加熱要素１０２のパターンによって、設置および抜去中、袋体がその柔軟性を維持することを可能にしてもよい。一実施形態においては、加熱要素／抵抗線１０２の周りの取り囲み層２０４は、保護用の封じ込めバリアとして機能する、ガラス織物を含み得る。上述したように、そして以下により詳細に記載するように、加熱要素／抵抗線１０２は、袋体の表面温度を制御するために外部電源および／または温度コントローラに対して接続され得る。
【００３６】
図３には、本開示の一実施形態による、その虚脱状態および拡張状態におけるエラストマー袋体ツール１００の断面図を描く。その平常状態、すなわち、虚脱状態（３０２）において、エラストマー袋体ツール１００は、その拡張状態（３０４）よりも小さい断面積を有する。エラストマー袋体ツール１００は、エラストマー袋体ツール１００のより容易な修理領域の中への挿入および修理領域からの抜去のために、その平常状態に虚脱させられることが可能である。コンポジット構造体の修理領域に挿入されると、エラストマー袋体ツール１００は、コンポジット構造体の修理領域に置かれている未硬化層に対して支持および内部加熱を提供するように、拡張状態へと拡張され得る。
【００３７】
図４には、本開示の一実施形態による一例のコンポジット構造体修理のシナリオ４００を示している。示した例のシナリオ４００は、損傷を受けたストリンガ４０２を含む。修理領域４０４（または損傷領域４０４）は、修理中を通じてより良い接着を可能にするとともに、そのあとの荷重伝達を改善するように初めに切り取られ、そぎ継ぎされ得る。修理領域に対しどれだけの荷重がかけられるかに応じて、テーパーは修理厚さの３０〜１００倍の間で異なる。荷重が大きな領域では、荷重が小さな修理よりもテーパーが浅い場合もある。
【００３８】
ある実施形態においては、エラストマー袋体ツール１００は、ストリンガ４０２などのキャビティの内側に挿入され、修理領域４０４の直下に置かれることが可能である。上述したように、エラストマー袋体ツール１００は、ストリンガ４０２の中へ挿入されるときは虚脱状態であることが可能である。エラストマー袋体ツール１００を拡張状態に拡張するために、エラストマー袋体ツール１００に対して（例えば、端部取付具１０８を介して）陽圧が導入されることが可能である。拡張状態において、エラストマー袋体ツール１００は、レイアップ中、修理領域４０４の未硬化層を支持することが可能である。修理領域４０４に置かれている未硬化層をより迅速に、かつ、より効果的に硬化させるために、エラストマー袋体ツール１００内に埋め込まれた加熱要素は、修理領域４０４の内側表面に熱を与えるために、加温されることが可能である。隆起した縁部シール１２０によって、硬化プロセス中に内部真空バッグの使用を避けるために、エラストマー袋体ツール１００がストリンガの内側を密閉することが可能となる。外部真空バッグシステムが新たな未硬化層とともに配置された後、エラストマー袋体ツール１００内の加熱要素を、該システムを温度まで上昇させるように作動させることが可能である。
【００３９】
図５には、本開示の一実施形態によるコンポジット構造体修理システム５００を示している。図５に示されているコンポジット構造体修理システム５００は、図４のコンポジット構造体修理シナリオ４００の構成要素を含む。しかしながら、図５においては、エラストマー袋体ツール１００が修理領域４０４を支持するためにストリンガ４０２の中へと挿入されている。新たな未硬化層５０２（コンポジット修理パッチとも言及される）が修理領域４０４の上方に置かれている。この新たな層５０２の方向は、ある実施形態においては、修理されているコンポジットの元の層方向に倣う。真空バッグシステム５０４は、修理領域４０４および新たな層５０２の上方に配置される。描かれている実施形態において、真空バッグシステム５０４は、シーラントテープ５０６、リリースフィルム５０８、ブリーザークロス５１０、および外部バッグ５１２を備える。上述したように、エラストマー袋体ツール１００の両端の隆起した縁部シール１２０は、エラストマー袋体ツール１００がその拡張状態に展開されるとき、ストリンガ４０２の内側に気密シールを作り、それによって内側真空バッグの必要が除かれる。
【００４０】
コンポジット構造体修理システム５００は、外部バッグ５１２に配置されるとともに真空計５１６に対し接続されている真空コネクタ５１４を備える。真空計５１６は、二方弁５１８と真空ポンプ５２０とに対して接続されている。真空ポンプ５２０は、新たな層５０２が硬化プロセス中に修理されているコンポジット構造体の損傷領域４０４との接触を維持することを確実にするべく、真空バッグシステム５０４内の空気を抜くように構成され得る。一端において、エラストマー袋体ツール１００は、端部取付具（例えば、図１の端部取付具１０８）を介して圧力調節器５２２に対し接続されている。圧力調節器５２２は、気体を袋体ツールの中へと押し込むことによって、硬化プロセス中にエラストマー袋体ツール１００内に陽圧を与えるとともに維持するように構成されることが可能である。ある実施形態においては、エラストマー袋体ツール１００の挿入および／または抜去を容易にするために、圧力調節器５２２は、また、エラストマー袋体ツール１００内から圧力を抜くように構成されることも可能である。エラストマー袋体ツール１００の長さは、コンポジット構造体内の修理領域４０４の場所に応じて異なることが可能である。エラストマー袋体ツール１００は、エラストマー袋体ツール１００上の加熱要素導線（例えば、図１の導線１１０）を使用して温度コントローラ５３０に接続されることが可能である。熱電対５３２は、温度コントローラ５３２を介して温度を監視するために修理領域４０４の周りに配置されることが可能である。
【００４１】
図６には、本開示の一実施形態による虚脱可能な加熱されたエラストマー袋体ツールを使用するコンポジット構造体の修理に関する一例の方法６００のフローチャートを示す。ブロック６０２において、この例の方法６００は、コンポジット構造体の修理領域に近接して、虚脱状態のエラストマー袋体ツール１００を配置することが可能である。エラストマー袋体ツールは、埋込加熱システムを備える。ブロック６０４において、この例の方法６００は、エラストマー袋体ツールを拡張状態に拡張させることが可能である。拡張状態において、エラストマー袋体ツールは、コンポジット構造体の修理領域に配置されている１または複数の層に支持を提供する。ブロック６０６において、この例の方法６００は、埋込加熱システムを使用して１または複数の層に熱を与えることが可能である。ブロック６０８において、この例の方法６００は、エラストマー袋体ツールを虚脱状態に虚脱させることが可能である。ブロック６１０において、この例の方法６００は、コンポジット構造体からエラストマー袋体ツールを抜去することが可能である。
【００４２】
本開示技術の様々な実施形態が上述されてきたが、それらは例としてのみ提示されており、限定ではないことが理解されなければならない。同様に、様々な図は、本開示技術の一例示構造または形態を描いている場合があり、本開示技術に含まれ得る特徴と機能の理解を補助するために描かれている。本開示技術は、示されている例示構造または形態に制限されず、望まれる特徴は、様々な代替の構造および形態を使用し、実装され得る。実際に、本明細書に開示した本技術の望まれる特徴を実装するためにどのような代替の機能的、論理的、または物理的な区分化と構成が実装され得るかは、当業者には明らかであろう。加えて、フロー図、操作の記載および方法クレームに関して、本明細書に提示されたプロセスの順番は、文脈がその他規定しない限り、列挙された機能を同じ順序で実行するために様々な実施形態が実装されることを義務づけるものではない。
【００４３】
本開示技術は、様々な例示的実施形態および実装の点からは上述されたが、各実施形態のうちの１または複数に記載された様々な特徴、側面または機能は、それらが記載された特定の実施形態への適用可能性に限定されず、代わりに、そのような実施形態が記載されているか否か、および、記載されている実施形態の一部としてそのような特徴が提示されているか否かに関わらず、本開示技術の他の実施形態のうちの１または複数に対して、単独で、または、様々な組み合わせにおいて、適用され得ることが理解されるべきである。したがって、本明細書に開示された技術の広がりおよび範囲は、上述した例示的実施形態のいずれにも限定されるべきではない。
【００４４】
本明細書において使用された用語および句並びにそれらの変形は、明記しない限り、制限するのではなく限度を設定しないように解釈されるべきである。前述の例として：用語「含む（“ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ”）」は、「含む、制限なしに」など；用語「例（“ｅｘａｍｐｌｅ”）」は、議論中の事項の例示的な例を提供するために使用され、その事項の網羅的または限定的なリストではない；用語「１つの（“ａ”ｏｒ“ａｎ”）」は、「１つ以上（“ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ”）」、「１または複数の（“ｏｎｅ  ｏｒ  ｍｏｒｅ”）」、または同様のものを意味していると読まれるべきである；「従来の（“ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ”）」、「慣習的な（“ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ”）」「通常の（“ｎｏｒｍａｌ”）」、「標準の（“ｓｔａｎｄａｒｄ”）」、「既知の（“ｋｎｏｗｎ”）」、および同様の意味の用語などの形容詞は、記載された事項が所与の時間または所与の時間に入手可能な事項を制限するように解釈されるべきではなく、代わりに、現在または未来の任意の時に入手可能または既知であってもよい、従来の、慣習的な、通常の、または標準の技術を包含すると読まれるべきである。同様に、本明細書が当業者には明らかな、または、既知の技術を言及する場合、そのような技術は、現在または未来の任意の時の当業者には明らかな、または、既知のものを包含する。
【００４５】
「１または複数の（“ｏｎｅ  ｏｒ  ｍｏｒｅ”）」、「少なくとも（“ａｔ  ｌｅａｓｔ”）」、「しかし制限されない（“ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ”）」、またはいくつかの例の他の同様な句などの広げる単語または句の存在は、そのような広げる単語がない場合の例において狭い事例が意図され、または必要とされることを意味すると読まれるべきではない。加えて、本明細書に述べられた様々な実施形態は、例示的なブロック図、フローチャート、および他の図の観点から記載されている。本明細書を読んだ後の当業者には明らかになるであろうように、示された実施形態およびそれらの様々な代替は、示された例に制限されることなしに実装されることが可能である。例えば、ブロック図および付随する記載は、特定の構造または構成を要求するとして解釈されるべきではない。
【００４６】
本開示は、現在の好ましい実施形態に関してのみ提示しているが、当業者は、本開示から外れることなく様々な変更が作られ得ることを理解するであろう。したがって、本開示は、以下の特許請求の範囲および列挙された制限によってのみ定義される。
【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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【国際調査報告】
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