Баллонная система для отверждения композитных деталей
CYLINDER SYSTEM FOR HARDENING OF COMPOSITE PARTS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение в целом относится к способам и оборудованию для изготовления полимерных композитных деталей и в целом относится к баллонным системам, которые используются при отверждении композитных деталей.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Полимерные композитные детали могут быть отверждены в автоклаве, который подает тепло и давление к композитной детали во время цикла отверждения. Геометрические формы некоторых деталей включают в себя внутренние полости, которые могут привести к разрушению композитной детали под действием давления в автоклаве, если в полости композитной детали не размещено рабочее приспособление, такое как надувной баллон. Такой надувной баллон может быть надут во время процесса отверждения, с тем чтобы противодействовать силе давления, прикладываемой в автоклаве к композитной детали. Обычно давление в этих надувных баллонах повышают продувкой посредством вакуумного мешка.
[0003] Однако продуваемым баллонам свойственны несколько недостатков, поскольку их использование приводит к появлению неоднородностей в отвержденных деталях. Например, неспособность должным образом продуть баллон может привести к недостаточному повышению давления в баллоне, чтобы противодействовать давлению, приложенному в автоклаве. Аналогично, недостаточное повышение давления в баллоне может быть следствием неисправности уплотнителя, используемого для герметизации вентиляционного отверстия, соединяющего баллон с наружной вентиляцией. Также возможны неисправность стенки баллона или ее пробитие, в результате чего газы автоклава могут проникать под давлением в обрабатываемую деталь в течение всего цикла отверждения. Кроме того, иногда сложно рассчитать номинальное поперечное сечение баллона, которое является одновременно достаточно малым, чтобы обеспечить размещение внутри композитного стрингера перед отверждением, и при этом достаточно большим для расширения до необходимого поперечного сечения во время отверждения. Кроме того, гибкость баллонов может вызывать затруднения во время операций по выкладке с использованием машины для автоматизированной укладки волокон, особенно когда ориентация обусловливает необходимость выкладки укладочного слоя в перпендикулярном направлении по отношению к баллону: ситуация, которая может привести к избыточной длине волокна для укладки.
[0004] Соответственно, существует необходимость в баллонной системе, которая позволит уменьшить или исключить неблагоприятные последствия в результате утечек в баллоне или невозможности создать в баллоне необходимое повышенное давление. Также существует потребность в баллонной системе, которая имеет необходимое поперечное сечение, обеспечивающее возможность расширения баллона во время процесса отверждения. Также существует потребность в баллонной системе, которая уменьшает причину избыточной длины волокна для укладки.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005] В одной конфигурации раскрыта конструкция, содержащая множество стенок, образующих полость баллона. Полость баллона имеет первоначальный размер поперечного сечения. Первое множество волнообразных признаков, выполненных по меньшей мере вдоль одной из указанного множества стенок, образующих полость баллона. В одной конфигурации первое множество волнообразных признаков обеспечивает возможность расширения конструкции от первоначального размера поперечного сечения до второго размера поперечного сечения после надувания конструкции во время отверждения композитной заготовки, причем второй размер поперечного сечения больше, чем первоначальный размер поперечного сечения.
[0006] В одной конфигурации указанная конструкция содержит нижнюю стенку, первую боковую стенку, проходящую от нижней стенки, вторую боковую стенку, проходящую от нижней стенки, первую концевую стенку, вторую концевую стенку и верхнюю стенку, проходящую от первой концевой стенки ко второй концевой стенке и заключающую в себе указанную конструкцию таким образом, что нижняя стенка, первая боковая стенка, вторая боковая стенка, первая концевая стенка, вторая концевая стенка и верхняя стенка образуют полость баллона, причем по меньшей мере одна стенка из нижней стенки, верхней стенки, первой боковой стенки, первой концевой стенки, второй концевой стенки или второй боковой стенки содержит первое множество волнообразных признаков. В одной конфигурации первое множество волнообразных признаков проходит по длине указанной по меньшей мере одной стенки из нижней стенки, верхней стенки, первой боковой стенки, первой концевой стенки, второй концевой стенки или второй боковой стенки.
[0007] В одной конфигурации первое множество волнообразных признаков проходит по участку длины указанной по меньшей мере одной стенки из нижней стенки, верхней стенки, первой боковой стенки, первой концевой стенки, второй концевой стенки или второй боковой стенки. В одной конфигурации
[0008] первое множество волнообразных признаков содержит множество однообразных волнообразных признаков. Первое множество однообразных волнообразных признаков может иметь сходный радиус кривизны. В одной конфигурации по меньшей мере одна стенка из нижней стенки, верхней стенки, первой боковой стенки, первой концевой стенки, второй концевой стенки или второй боковой стенки содержит второе множество волнообразных признаков. В такой конфигурации первое множество волнообразных признаков может иметь первый радиус кривизны, а второе множество волнообразных признаков может иметь второй радиус кривизны. Первый радиус кривизны может отличаться от второго радиуса кривизны.
[0009] В одной конфигурации нагнетательный штуцер выполнен с возможностью соединения с источником разрежения для надувания указанной конструкции.
[00010] В одной конфигурации описан способ отверждения заготовки. Способ включает следующие этапы: размещение заготовки на рабочем приспособлении; установка конструкции, имеющей первоначальный размер поперечного сечения, в полости заготовки, размещенной на рабочем приспособлении; соединение указанной конструкции с вентиляционным отверстием; герметизацию гибкого мешка поверх заготовки, рабочего приспособления и указанной конструкции; создание разрежения; отжимание (debulking) заготовки посредством надувания указанной конструкции; начало расширения указанной конструкции от первоначального размера поперечного сечения до необходимого размера поперечного сечения; повышение эффективного давления, которое прикладывают к внутренним скруглениям заготовки; завершение отжимания и отверждение заготовки.
[00011] В одной конфигурации раскрыта многослойная баллонная система для использования при отверждении композитной заготовки, имеющей внутреннюю полость. Многослойный баллон содержит наружный слой баллона. Наружный слой баллона образует верхнюю стенку, нижнюю стенку, первую боковую стенку и вторую боковую стенку, причем первая и вторая боковые стенки проходят между верхней стенкой и нижней стенкой. Многослойный баллон дополнительно содержит первый внутренний слой баллона. Первый внутренний слой баллона образует верхнюю стенку, нижнюю стенку, первую боковую стенку и вторую боковую стенку, причем первая и вторая боковые стенки проходят между верхней стенкой и нижней стенкой. Многослойный баллон дополнительно содержит промежуточный слой баллона, расположенный между наружным слоем баллона и первым внутренним слоем баллона. В одной конфигурации наружный слой содержит выполненную с перекрытием верхнюю стенку. Например, в одной конфигурации выполненная с перекрытием верхняя стенка наружного слоя содержит выполненную с частичным перекрытием верхнюю стенку.
[00012] Еще в одной альтернативной конфигурации первый внутренний слой содержит выполненную с перекрытием верхнюю стенку. Например, выполненная с перекрытием верхняя стенка первого внутреннего слоя содержит выполненную с частичным перекрытием верхнюю стенку.
[00013] В одной конфигурации многослойный баллон содержит слой стекловолокна, выполненный в размещенной с перекрытием верхней стенке первого внутреннего слоя. Многослойный баллон может дополнительно содержать второй внутренний слой, выполненный ниже верхней стенки первого внутреннего слоя. Например, в одной конфигурации первый внутренний слой содержит выполненную с перекрытием верхнюю стенку, а второй внутренний слой выполнен ниже размещенной с перекрытием верхней стенки первого внутреннего слоя. В одной конфигурации второй внутренний слой содержит слой фторкаучука.
[00014] Еще в одной конфигурации многослойный баллон дополнительно содержит множество слоев фторкаучука (fluoroelastic rubber), выполненных между верхней стенкой первого внутреннего слоя и промежуточным слоем.
[00015] Еще в одной конфигурации многослойный баллон дополнительно содержит второй внутренний слой, выполненный между первым внутренним слоем и промежуточным слоем. Второй внутренний слой проходит по меньшей мере вдоль участка первой боковой стенки первого внутреннего слоя. В одной конфигурации второй внутренний слой содержит фторкаучук.
[00016] Еще в одной конфигурации верхняя стенка наружного слоя имеет первую толщину, а первая боковая стенка и вторая боковая стенка наружного слоя имеют вторую толщину. В одной конфигурации первая толщина верхней стенки наружного слоя отличается от второй толщины первой и второй боковых стенок наружного слоя.
[00017] В одной конфигурации раскрыт способ отверждения заготовки. Способ включает следующие этапы: размещение заготовки на рабочем приспособлении; размещение многослойной конструкции в полости, образованной заготовкой, размещенной на рабочем приспособлении; соединение многослойной конструкции с вентиляционным отверстием; покрытие заготовки, рабочего приспособления и многослойной конструкции сверху гибким мешком; создание разрежения; инициирование процесса отжимания заготовки посредством надувания многослойной конструкции; завершение отжимания и отверждение заготовки.
[00018] В одной конфигурации раскрыта баллонная система для использования при отверждении композитной заготовки, имеющей внутреннюю полость. Баллонная система содержит баллон, содержащий нижнюю стенку баллона, первую боковую стенку баллона, проходящую от нижней стенки, вторую боковую стенку баллона, проходящую от нижней стенки, и верхнюю стенку баллона, проходящую от передней стенки баллона к задней стенке баллона и заключающую в себе баллон. Нижняя стенка баллона, первая боковая стенка баллона, вторая боковая стенка баллона, верхняя стенка баллона, передняя стенка баллона и нижняя стенка баллона задают полость баллона. Гибкая опора для баллона размещена в полости баллона таким образом, что первая несущая поверхность гибкой опоры для баллона и вторая несущая поверхность гибкой опоры для баллона обеспечивают выдерживание сжимающей нагрузки между нижней поверхностью верхней стенки баллона и верхней поверхностью нижней стенки баллона. В одной конфигурации опора для баллона дополнительно обеспечивает выдерживание сжимающей нагрузки между внутренней поверхностью первой боковой стенки баллона и внутренней поверхностью второй боковой стенки баллона. В одной конфигурации гибкая опора для баллона содержит по меньшей мере одну штопорообразную опору.
[00019] В другой конфигурации гибкая опора для баллона содержит синусоидальную опору. В одной конфигурации синусоидальная опора имеет постоянную ширину вдоль длины синусоидальной опоры. В одной конфигурации между верхней стенкой баллона и синусоидальной опорой выполнена дополнительная опора. В одной конфигурации дополнительная опора, выполненная между верхней стенкой баллона и синусоидальной опорой, содержит прямоугольную опору.
[00020] В одной конфигурации опорная конструкция содержит составленную из секций опору.
[00021] В одной конфигурации гибкая опора для баллона содержит двояковогнутую опору. Например, в одной конфигурации двояковогнутая опора содержит верхнюю несущую поверхность, нижнюю несущую поверхность, первую боковую опору и вторую боковую опору. Первая боковая опора проходит с образованием вогнутости от первого конца нижней несущей поверхности к первому концу верхней несущей поверхности. Вторая боковая опора проходит с образованием вогнутости между вторым концом нижней несущей поверхности вверх по направлению ко второму концу верхней несущей поверхности.
[00022] В одной конфигурации баллонной системы гибкая опора для баллона проходит вдоль всей длины баллона. Еще в одной конфигурации баллонной системы баллонная система содержит баллонную систему, содержащую волнообразные признаки. Еще в одной конфигурации баллонной системы баллонная система содержит многослойную баллонную систему.
[00023] Еще в одной конфигурации раскрыта баллонная система для использования при отверждении композитной заготовки, имеющей внутреннюю полость. Баллонная система содержит баллон, содержащий нижнюю стенку баллона, первую боковую стенку баллона, проходящую от нижней стенки, вторую боковую стенку баллона, проходящую от нижней стенки, и верхнюю стенку баллона, проходящую от передней стенки баллона к задней стенке баллона и заключающую в себе баллон. Нижняя стенка баллона, первая боковая стенка баллона, вторая боковая стенка баллона и верхняя стенка баллона задают полость баллона. Гибкая опора для баллона размещена в полости баллона таким образом, что первая несущая поверхность гибкой опоры для баллона и вторая несущая поверхность гибкой опоры для баллона обеспечивают выдерживание сжимающей нагрузки между нижней поверхностью верхней стенки баллона, и внутренней поверхностью первой боковой стенки баллона, и внутренней поверхностью второй боковой стенки баллона. В одной конфигурации гибкая опора для баллона содержит трапециевидную опору для баллона. В одной конфигурации опора для баллона содержит составленную из секций гибкую опору для баллона.
[00024] В одной альтернативной конфигурации опора для баллона содержит конструкцию двояковогнутой опоры. В одной конфигурации конструкция двояковогнутой опоры содержит верхнюю несущую поверхность, нижнюю несущую поверхность, первую боковую опору и вторую боковую опору. Первая боковая опора проходит с образованием вогнутости от первого конца нижней несущей поверхности к первому концу верхней несущей поверхности. Вторая боковая опора проходит с образованием вогнутости между вторым концом нижней несущей поверхности вверх по направлению ко второму концу верхней несущей поверхности. В одной конфигурации опора для баллона содержит составленную из секций опору для баллона.
[00025] В одной альтернативной конфигурации раскрыт способ отверждения заготовки. Способ включает следующие этапы: размещение заготовки на рабочем приспособлении; размещение баллона в полости заготовки, образованной заготовкой, размещенной на рабочем приспособлении; размещение опоры для баллона в полости баллона, образованной баллоном; выкладка множества укладочных слоев поверх указанной конструкции и опоры для баллона; обеспечение выдерживания сжимающей нагрузки посредством опоры для баллона; соединение баллона с вентиляционным отверстием; покрытие заготовки, рабочего приспособления и баллона сверху гибким мешком; создание разрежения; инициирование процесса отжимания заготовки посредством надувания баллона; завершение отжимания и отверждение заготовки.
[00026] Указанные признаки, функции и преимущества могут быть получены независимо в различных конфигурациях настоящего изобретения или могут быть скомбинированы еще в одних его конфигурациях, дальнейшие подробности которых могут быть рассмотрены со ссылкой на последующие описание и фигуры чертежей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[00027] Признаки иллюстративных конфигураций, обеспечивающие новизну по сравнению с уровнем техники, изложены в прилагаемой формуле изобретения. При этом иллюстративные конфигурации, а также предпочтительный режим их использования, дополнительные цели и их описания будут лучше всего понятны со ссылкой на последующее подробное описание иллюстративной конфигурации настоящего раскрытия при его прочтении совместно с сопровождающими чертежами, на которых:
[00028] на ФИГ. 1 представлена иллюстрация функциональной блок-схемы баллонной системы согласно раскрытой конфигурации;
[00029] на ФИГ. 2 представлена иллюстрация перспективного вида полимерного композитного стрингера, отвержденного с использованием баллонной системы, показанной на ФИГ. 1;
[00030] на ФИГ. 3 представлена иллюстрация альтернативной конфигурации баллона, которая может быть использована с баллонной системой, проиллюстрированной на ФИГ. 1;
[00031] на ФИГ. 4 представлен вертикальный разрез баллонной системы 100, выполненный по линии 4-4 по ФИГ. 3.;
[00032] на ФИГ. 5 подробно проиллюстрирован участок, обозначенный как "А" по ФИГ. 3;
[00033] на ФИГ. 6 проиллюстрированы этапы способа автоклавного отверждения с использованием альтернативной конфигурации баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 3;
[00034] на ФИГ. 7 проиллюстрирован перспективный вид заготовки, размещенной в полости рабочего приспособления, такого как рабочее приспособление, проиллюстрированное на ФИГ. 1;
[00035] на ФИГ. 8 подробно проиллюстрирован участок, обозначенный как "В" на ФИГ. 7;
[00036] на ФИГ. 9 проиллюстрирован перспективный вид баллона, размещенного в полости рабочего приспособления, такого как баллон, проиллюстрированный на ФИГ. 3;
[00037] на ФИГ. 10 подробно проиллюстрирован участок, обозначенный как "С" на ФИГ. 9;
[00038] На ФИГ. 11 представлена иллюстрация альтернативной конфигурации баллона, которая может быть использована с баллонной системой, проиллюстрированной на ФИГ. 1;
[00039] На ФИГ. 12 представлена иллюстрация альтернативной конфигурации баллона, которая может быть использована с баллонной системой, проиллюстрированной на ФИГ. 1;
[00040] на ФИГ. 13А представлена иллюстрация альтернативной конфигурации баллона, которая может быть использована с баллонной системой, проиллюстрированной на ФИГ. 1;
[00041] на ФИГ. 13В проиллюстрированы этапы способа автоклавного отверждения с использованием альтернативной конфигурации баллона, проиллюстрированного на ФИГ. 3;
[00042] на ФИГ. 14А представлена иллюстрация приведенной в качестве примера опоры для баллона, размещенной внутри баллона, такого как баллон, проиллюстрированный на ФИГ. 6 и 7;
[00043] на ФИГ. 14В показано поперечное сечение опоры для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 14А;
[00044] на ФИГ. 15А представлена иллюстрация примера опоры для баллона, размещенной внутри баллона, такого как баллон, проиллюстрированный на ФИГ. 6 и 7;
[00045] на ФИГ. 15В показано поперечное сечение опоры для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 15А;
[00046] на ФИГ. 16А представлена иллюстрация примера опоры для баллона, размещенной внутри баллона, такого как баллон, проиллюстрированный на ФИГ. 6 и 7;
[00047] на ФИГ. 16В показано поперечное сечение опоры для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 16А;
[00048] на ФИГ. 17А представлена иллюстрация примера опоры для баллона, размещенной внутри баллона, такого как баллон, проиллюстрированный на ФИГ. 6 и 7;
[00049] на ФИГ. 17В показано поперечное сечение опоры для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 17А;
[00050] на ФИГ. 18А представлена иллюстрация примера опоры для баллона, размещенной внутри баллона, такого как баллон, проиллюстрированный на ФИГ. 6 и 7;
[00051] на ФИГ. 18В показано поперечное сечение опоры для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 18А;
[00052] на ФИГ. 19А представлена иллюстрация примера опоры для баллона, размещенной внутри баллона, такого как баллон, проиллюстрированный на ФИГ. 6 и 7;
[00053] на ФИГ. 19В показано поперечное сечение опоры для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 19А;
[00054] на ФИГ. 20А представлена иллюстрация примера опоры для баллона, размещенной внутри баллона, такого как баллон, проиллюстрированный на ФИГ. 6 и 7;
[00055] на ФИГ. 20В показано поперечное сечение опоры для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 20А;
[00056] на ФИГ. 21А представлена иллюстрация примера опоры для баллона, размещенной внутри баллона, такого как баллон, проиллюстрированный на ФИГ. 6 и 7;
[00057] на ФИГ. 21В показано поперечное сечение опоры для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 21А;
[00058] на ФИГ. 22А представлена иллюстрация примера опоры для баллона, размещенной внутри баллона, такого как баллон, проиллюстрированный на ФИГ. 6 и 7;
[00059] на ФИГ. 22В показано поперечное сечение опоры для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 22А;
[00060] на ФИГ. 23А представлена иллюстрация примера опоры для баллона, размещенной внутри баллона, такого как баллон, проиллюстрированный на ФИГ. 6 и 7;
[00061] на ФИГ. 23В показано поперечное сечение опоры для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 23А;
[00062] на ФИГ. 24А представлена иллюстрация примера опоры для баллона, размещенной внутри баллона, такого как баллон, проиллюстрированный на ФИГ. 6 и 7;
[00063] на ФИГ. 24В показано поперечное сечение опоры для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 24А;
[00064] на ФИГ. 25А представлена иллюстрация примера опоры для баллона, размещенной внутри баллона, такого как баллон, проиллюстрированный на ФИГ. 6 и 7;
[00065] на ФИГ. 25В показано поперечное сечение опоры для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 25А;
[00066] на ФИГ. 26А представлена иллюстрация примера опоры для баллона, размещенной внутри баллона, такого как баллон, проиллюстрированный на ФИГ. 6 и 7;
[00067] на ФИГ. 26В показано поперечное сечение опоры для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 26А;
[00068] на ФИГ. 27А представлена иллюстрация примера опоры для баллона, размещенной внутри баллона, такого как баллон, проиллюстрированный на ФИГ. 6 и 7;
[00069] на ФИГ. 27В показано поперечное сечение опоры для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 27А;
[00070] на ФИГ. 28А представлена иллюстрация примера опоры для баллона, размещенной внутри баллона, такого как баллон, проиллюстрированный на ФИГ. 6 и 7;
[00071] на ФИГ. 28В показано поперечное сечение опоры для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 28А;
[00072] на ФИГ. 29А представлена иллюстрация примера опоры для баллона;
[00073] на ФИГ. 29 В показано поперечное сечение опоры для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 28А и размещенной внутри баллона, такого как баллон, проиллюстрированный на ФИГ. 6 и 7;
[00074] на ФИГ. 30А представлена иллюстрация примера опоры для баллона;
[00075] на ФИГ. 30В показано поперечное сечение опоры для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 30А и размещенной внутри баллона, такого как баллон, проиллюстрированный на ФИГ. 6 и 7;
[00076] на ФИГ. 31А представлена иллюстрация примера опоры для баллона;
[00077] на ФИГ. 31В представлена иллюстрация примера опоры для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 31А и размещенной внутри баллона, такого как баллон, проиллюстрированный на ФИГ. 6 и 7;
[00078] на ФИГ. 31С показано поперечное сечение опорной системы для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 31В;
[00079] на ФИГ. 32А представлена иллюстрация примера опоры для баллона;
[00080] на ФИГ. 32В представлена иллюстрация примера опоры для баллона;
[00081] на ФИГ. 32С представлена иллюстрация примера опоры для баллона;
[00082] на ФИГ. 32D представлена иллюстрация примера опоры для баллона;
[00083] на ФИГ. 33 проиллюстрированы этапы способа автоклавного отверждения с использованием опоры для баллона, имеющей конфигурации, проиллюстрированные на ФИГ. 14-32;
[00084] на ФИГ. 34 представлена иллюстрация перспективного вида воздушного летательного аппарата, который может включать в себя одну или более слоистых конструкций на основе композиционных материалов, изготовленных в соответствии с одной или более конфигураций, раскрытых в настоящем документе;
[00085] на ФИГ. 35 представлена иллюстрация технологической схемы производства воздушного летательного аппарата и методики его обслуживания; и
[00086] на ФИГ. 36 представлена иллюстрация блок-схемы воздушного летательного аппарата.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[00087] Раскрытые конфигурации теперь будут описаны более подробно со ссылкой на сопровождающие фигуры чертежей, на которых представлены некоторые, однако не все, из раскрытых конфигураций. Фактически, может быть выполнено несколько различных конфигураций, и это не должно быть истолковано как ограничение конфигурациями, изложенными в настоящем документе. Наоборот, эти конфигурации выполнены так, чтобы данное раскрытие было полным и завершенным и полностью передавало объем изобретения специалистам в данной области техники.
[00088] Сначала, как показано на ФИГ. 1, неотвержденная полимерная композитная деталь 10 далее может быть упомянута как "заготовка" (charge), " композитная заготовка", "заготовка для композитной детали" или "заготовка для стрингера". Такая заготовка может поддерживаться внутри автоклава. В частности, заготовка 10 может быть отверждена на рабочем приспособлении 15 для отверждения, размещенном в автоклаве 35, в котором композитную заготовку 10 нагревают 34 и прикладывают к ней давление 36 автоклава. Композитная заготовка 10 включает в себя одну или более внутренних пустот, закрытых участков или полостей, которые для простоты описания в целом названы в настоящем документе полостью 45 заготовки.
[00089] Представлена также баллонная система 60, содержащая гибкий надувной баллон 55. В качестве одного примера, и как будет более подробно описано в настоящем документе в отношении ФИГ. 3-10, надувной баллон 55 может содержать множество волнообразных признаков. Еще в одной альтернативной конфигурации баллонной системы 60, и как будет более подробно описано в настоящем документе в отношении ФИГ. 11-13, баллонная система 60 может содержать многослойный баллон. В альтернативных вариантах реализации, и как будет более подробно описано в настоящем документе в отношении ФИГ. 14-30, баллонная система 60 может содержать опору для баллона, размещенную внутри полости 56 баллона, образованной гибким надувным баллонном 55.
[00090] Гибкий надувной баллон 55 может быть размещен во внутренней полости 45 рабочего приспособления 15 для отверждения перед циклом отверждения или может быть вставлен в нее, чтобы противодействовать внешним давлениям, прикладываемым к заготовке 10 во время процесса отверждения, например во время процесса автоклавного отверждения. Как будет более подробно описано в настоящем документе, опорная конструкция 58 для баллона может быть размещена в полости 56 баллона, образованной баллоном 55. Укладочные слои 12 выкладывают поверх баллона и рабочего приспособления 15 для отверждения. Такой этап процесса может быть реализован посредством машины для автоматизированной укладки волокон. Указанные выложенные укладочные слои будут в итоге образовывать полки стрингера.
[00091] Гибкий мешок, такой как вакуумный мешок 25, может быть размещен и загерметизирован поверх гибкого баллона 55, рабочего приспособления 15 для отверждения и укладочных слоев и затем прикреплен к рабочему приспособлению 15 для отверждения. По существу, вакуумный мешок 25 будет обеспечивать разрежение и покрытие композитной заготовки 10, выложенных укладочных слоев 12 и надувного баллона 55. Гибкий мешок 25 выполнен с возможностью соединения с подходящим источником 30 разрежения для вакуумирования гибкого мешка 25.
[00092] Как показано на ФИГ. 2, раскрытые баллонные системы и способы отверждения могут быть использованы для отверждения самых разных полимерных композитных деталей с различной геометрией, имеющих одну или более внутренних полостей. Например, помимо прочего, различные раскрытые баллонные системы и способы могут быть использованы при производстве армированного волокном полимерного композитного стрингера 20. В одной предпочтительной конфигурации этот стрингер 20 может содержать многослойную выкладку из препрега. Также могут быть использованы другие материалы для стрингера, такие как, помимо прочего, упрочняющие материалы на основе сухого волокна (dry fiber reinforcing) или упрочняющие материалы на основе сухого волокна с проклеиванием (tackifled dry fiber reinforcing). В этой показанной конфигурации стрингер 20 содержит шляповидную секцию 40, образующую внутреннюю полость 22 стрингера, пару проходящих в боковом направлении секций 50А, В, полок и по существу плоскую секцию 52 обшивки, которая консолидируется вместе с секциями 50А,В полок во время отверждения. Множество укладочных слоев 21, образующих стрингер, проиллюстрировано на ФИГ. 2. Как будет очевидно специалистам в данной области техники, возможны альтернативные композиции и геометрические формы стрингера.
[00093] На ФИГ. 3 проиллюстрирован перспективный вид одного варианта реализации предпочтительной баллонной системы 100, которая может быть использована в системе, проиллюстрированной на ФИГ. 1. На ФИГ. 4 представлен вертикальный разрез баллонной системы 100, выполненный по линии 4-4 по ФИГ. 3. Нагнетательный штуцер 106 выполнен в передней стенке 104 баллона, имеющего конфигурацию 100. Как показано на ФИГ. 3 и 4, баллонная система 100 содержит баллон 105, содержащий нижнюю стенку 110 баллона, которая в целом имеет форму, подходящую для размещения вдоль днища, внутренней поверхности полости заготовки, такой как полость 45 заготовки 10, проиллюстрированная на ФИГ. 1. Баллон 105 дополнительно содержит первую боковую стенку 120 баллона, которая проходит вверх от нижней стенки 110, и также содержит вторую боковую стенку 125 баллона, которая также проходит от нижней стенки 110. Верхняя стенка 130 проходит от передней стенки 104 баллона к задней стенке 101 баллона и заключает в себе баллон 105, так что нижняя стенка 110 баллона, первая боковая стенка 120 баллона, вторая боковая стенка 125 баллона, передняя стенка 104 баллона, нижняя стенка 101 баллона и верхняя стенка 130 баллона задают внутреннюю полость 135 баллона. Первая боковая стенка 120 баллона и верхняя стенка 130 баллона задают первый верхний угол 123, а вторая боковая стенка 125 баллона и верхняя стенка 130 баллона задают второй верхний угол 124. Аналогично, первая боковая стенка 120 баллона и нижняя стенка 110 баллона задают первый нижний угол 128, а вторая боковая стенка 125 баллона и нижняя стенка 110 баллона задают второй нижний угол 129.
B
B
B
B
[00094] Как проиллюстрировано на ФИГ. 3, баллонная система 100 также может содержать нагнетательный штуцер 106, выполненный с возможностью соединения с источником текучей среды повышенного давления (такого как источник 32 текучей среды, проиллюстрированный на ФИГ. 1), таким как воздух для надувания баллонной системы 100, и с источником разрежения для сдувания баллона (таким источником, как источник 30 разрежения, проиллюстрированный на ФИГ. 1). В этой показанной конфигурации баллон 105 содержит удлиненную конструкцию, которая проходит по длине L 115 баллона. В одной конфигурации длина L 115 баллона в целом эквивалентна длине рабочего приспособления для отверждения. Однако в одной конфигурации длина L 115 баллона может быть больше, чем длина полости заготовки, выходя за пределы концов заготовки. Как будет очевидно специалистам в данной области техники, могут быть использованы также альтернативные конфигурации длины L 115 баллона. Кроме того, баллон 105 дополнительно содержит в целом трапециевидное поперечное сечение 117, хотя также могут быть использованы другие геометрические конфигурации и конструкции.
B
[00095] Как проиллюстрировано на чертежах, эта баллонная система 100 содержит конструкцию 101 и указанная конструкция содержит множество волнообразных признаков 140 в виде криволинейных или волнистых признаков. В частности, в данной конфигурации 100 баллона первое множество волнообразных признаков 140 выполнено вдоль верхней стенки 130 баллона. В одной предпочтительной конфигурации первое множество волнообразных признаков 140 проходит вдоль всей длины L 115 баллона 105. Аналогично, второе множество волнообразных признаков 142 выполнено вдоль длины первой боковой стенки 120 баллона, а третье множество волнообразных признаков 144 также выполнено вдоль длины второй боковой стенки 125 баллона. Как проиллюстрировано на чертежах, второе множество волнообразных признаков 142 проходит параллельно друг другу вдоль длины первой боковой стенки 120 баллона. Третье множество волнообразных признаков 144 проходит параллельно друг другу вдоль длины второй боковой стенки 125 баллона.
B
B
B
[00096] В альтернативной приведенной в качестве примера баллонной системе первое множество волнообразных признаков 140 может быть выполнено только вдоль участка длины L 115 верхней стенки 130 баллона. Как проиллюстрировано на чертежах, первое множество волнообразных признаков 140 проходит параллельно друг другу вдоль длины 115 верхней стенки 130 баллона. Аналогично, второе множество волнообразных признаков 142 может быть выполнено только вдоль участка длины L 115 первой боковой стенки 120 баллона, а третье множество волнообразных признаков 144 может быть выполнено только вдоль участка длины L 115 второй боковой стенки 125 баллона. В одной предпочтительной конфигурации и как проиллюстрировано на ФИГ. 3-4, первое множество волнообразных признаков 140, второе множество волнообразных признаков 142 и третье множество волнообразных признаков 144 схожи друг с другом. Иными словами, каждое из множеств волнообразных признаков 140, 142, 144 имеет схожую геометрическую конфигурацию или радиус кривизны.
[00097] Хотя баллонная система 100, как проиллюстрировано на чертежах, содержит схожие волнообразные признаки 140, 142, 144, специалистам в данной области техники будет очевидно, что могут быть использованы альтернативные криволинейные или волнистые признаки. В качестве одного примера, в некоторых конструкциях баллонной системы только верхняя стенка 130 баллона может содержать волнообразные признаки 140, 142, 144, а остальные стенки баллона (первая и вторая боковые стенки 120, 125 и нижняя стенка 110) не содержат волнообразных признаков 140, 142, 144. В альтернативном варианте реализации только участок верхней стенки 130 баллона может содержать волнообразные признаки 140, 142, 144. Аналогично, еще в одной альтернативной конфигурации баллонной системы волнообразные признаки 140, 142, 144 могут быть выполнены вдоль только одной или обеих из боковых стенок 120, 125 баллона. Кроме того, хотя нижняя стенка баллона 100, как проиллюстрировано на ФИГ. 3 и 4, не содержит волнообразных признаков, в альтернативных конфигурациях баллона сходные или отличающиеся волнообразные признаки 146 могут быть выполнены также вдоль этой нижней стенки 110 баллона.
[00098] На ФИГ. 5 представлен подробный вид 126 участка 128, обозначенного как "А" в баллонной системе 100, проиллюстрированной на ФИГ. 3 и 4. В частности, на ФИГ. 5 проиллюстрирован увеличенный вид 126 второго верхнего угла 124 баллонной системы 100, образованного верхним участком 126 второй боковой стенки 125 баллона и правым участком 131 верхней стенки 130 баллона 105, проиллюстрированными на ФИГ. 3 и 4. На этом увеличенном виде, проиллюстрированном на ФИГ. 5, множество волнообразных признаков 142, выполненных вдоль верхней стенки 130, и множество волнообразных признаков 144, выполненных вдоль второй боковой стенки 120, содержат схожие волнообразные признаки. Иными словами, каждое множество из первого и второго множества волнообразных признаков 142, 144 имеет схожую геометрическую конфигурацию, например радиус кривизны 121. В качестве одного примера, все волнообразные признаки 142, 144 содержат схожие волнообразные признаки, имеющие радиус кривизны 121 равный приблизительно 0,5000 дюйма (12,7 мм). Аналогично, множество волнообразных признаков, выполненных вдоль верхней стенки 130, содержат волнообразные признаки, имеющие сходный радиус кривизны 121, равный приблизительно 0,5000 дюйма (12,7 мм). Однако специалистам в данной области техники будет очевидно, что могут быть использованы альтернативные конфигурации баллона с альтернативными или отличающимися геометрическими конфигурациями и/или радиусами кривизны.
[00099] В качестве одного примера, в одной конфигурации баллона первое множество волнообразных признаков может быть выполнено вдоль первой боковой стенки 120. Это первое множество волнообразных признаков 140 может иметь первый радиус кривизны 121. В этой же конфигурации баллона второе множество волнообразных признаков 142 может быть выполнено вдоль верхней стенки 130 и это второе множество волнообразных признаков 142 может иметь второй радиус кривизны 121, который отличается от первого радиуса кривизны 121 первого множества волнообразных признаков 140. Аналогично, третье множество волнообразных признаков 144 может быть выполнено вдоль второй боковой стенки 125. Третье множество волнообразных признаков 144 может иметь сходные размеры или размеры, отличающиеся от размеров первого или второго множества волнообразных признаков 140, 142.
[000100] На ФИГ. 6 в общих чертах проиллюстрированы этапы способа 150 автоклавного отверждения с использованием баллонной системы 100, описанной выше со ссылкой на ФИГ. 3-5. Например, начиная на этапе 152, полимерную композитную заготовку размещают с поддержкой внутри автоклава посредством размещения на подходящем рабочем приспособлении, таком как рабочее приспособление 15 для отверждения, описанное выше со ссылкой на ФИГ. 1. На этапе 154 вспомогательные формирующие средства (не показано) могут быть использованы для впрессовывания различных укладочных слоев, образующих заготовку, в полость пресс-формы и согласования заготовки по форме с округлениями 178А, B в полости 173 рабочего приспособления. Различные укладочные слои 191, образующие заготовку 190, задают полость 192 заготовки.
[000101] На этапе 156 баллон 180, содержащий множество волнообразных признаков 181, размещают в полости 192 заготовки и поверх заготовки 190. Например, на ФИГ. 7 проиллюстрирован баллон 180, содержащий множество волнообразных признаков 181 и размещенный внутри полости 192 заготовки и поверх заготовки 190. Как проиллюстрировано на чертежах, заготовка 190 содержит множество укладочных слоев 191, которые были размещены в полости 173 рабочего приспособления 175, и укладочные слои 191 заготовки согласованы по форме 190 со округлениями 178А, 178В полости 176 рабочего приспособления. Кроме того, на ФИГ. 8 подробно проиллюстрирован участок, обозначенный как "В" на ФИГ. 7 и иллюстрирующий укладочные слои 191 заготовки 190, согласованные по форме со округлениями 178А, В рабочего приспособления. Как проиллюстрировано на ФИГ. 8, второй нижний угол 198 баллона 180 обеспечивает небольшое уплотнение для выложенных укладочных слоев 191, находящихся вдоль округлений 178 В рабочего приспособления.
ICSS
[000102] Перед отверждением баллон 180 включает в себя волнообразные признаки 181, как было описано ранее. Изначально баллон 180 имеет первоначальный размер W 184 поперечного сечения после первой установки в полость 173 рабочего приспособления.
[000103] Обращаясь к способу, проиллюстрированному на ФИГ. 6, на этапе 158 укладочные слои 194 выкладывают поверх баллона 180 и рабочего приспособления 175. Такой этап обработки может быть реализован посредством машины для автоматизированной укладки волокон. Как видно из ФИГ. 7, эти выложенные укладочные слои 194 будут в итоге способствовать образованию полок 196А, В стрингера, таких как полки 50А,В стрингера, проиллюстрированные на ФИГ. 2.
[000104] Затем, на этапе 160 баллон 180 может быть соединен с вентиляционным отверстием. Такое вентиляционное отверстие обеспечивает возможность надувания баллона 180 до необходимого давления, а также обеспечивает возможность надувания баллона до необходимого размера поперечного сечения. Один пример вентиляционного отверстия 176 проиллюстрирован на ФИГ. 7. Обращаясь к способу 150, проиллюстрированному на ФИГ. 6, на этапе 162 композитную заготовку 190, выложенные укладочные слои 194 вместе с баллоном 180 накрывают гибким мешком, таким как вакуумный мешок 25, проиллюстрированный на ФИГ. 1. Вакуумный мешок 25 затем может быть загерметизирован относительно приспособления 175 для отверждения. На этапе 164 в вакуумном мешке 25 создают разрежение.
[000105] На этапе 166 инициируют процесс отжимания. Во время этого этапа давление Ра автоклава прикладывают к вакуумному мешку 25, чтобы начать сдавливание различных укладочных слоев 191, образующих заготовку 190. Кроме того, давление Ра автоклава первоначально прикладывают к внутренней части или полости баллона 180 посредством вентиляционного отверстия, создавая повышенное давление в баллоне 180, с тем чтобы противодействовать силам, прикладываемым к композитной заготовке 190 посредством давления автоклава. На этапе 168 баллон 180 начинает расширение от своего первоначального размера 184 поперечного сечения до необходимого размера 186 поперечного сечения.
A
A
[000106] На этапе 170 во внутренней части баллона 180 создают повышенное внутреннее давление с помощью давления Р автоклава. Это создание повышенного давления внутри баллона 180 вызывает приложение силы Р к композитной заготовке 190. Благодаря этому композитная заготовка 190, подвергаемая формованию, может быть отверждена в автоклаве, пока баллон 180 сохраняет свое надутое состояние с этим необходимым размером 186 поперечного сечения. Увеличенный размер 186 поперечного сечения баллона помогает обеспечить, что во время процесса отверждения и формования внешняя поверхность 198 композитная заготовки 190 прижимается к соответствующей рабочей поверхности 176 рабочего приспособления 175. Указанное также повышает эффективное давление, прикладываемое к внутренним округлениям 186 заготовки 190.
DCSS
DCSS
WICSS
[000107] Например, на ФИГ. 9 проиллюстрирован перспективный вид баллона 180, проиллюстрированного на ФИГ. 7, после того как баллон 180 был надут для достижения необходимого размера W 186 поперечного сечения во время цикла отверждения. Как проиллюстрировано на ФИГ. 9, необходимый размер W 186 поперечного сечения надутого баллона больше, чем первоначальный размер  184 поперечного сечения баллона 184 перед надуванием (ФИГ. 7). Как также проиллюстрировано на ФИГ. 9, необходимый размер 186 поперечного сечения надутого баллона 180 приводит к сжатию композитных укладочных слоев 191, образующих заготовку 190. В частности, необходимый размер 186 поперечного сечения надутого баллона 180 приводит к тому, что второй нижний угол 129 баллона 180 обеспечивает вжатие композитных укладочных слоев 191, образующих заготовку 190, в скругление 178В рабочего приспособления.
[000108] Как показано на ФИГ. 6, на этапе 172 отжимание заготовки 190 продолжают с применением нагревания. Отжимание продолжают посредством компактирования или выдавливания воздуха и летучих веществ между укладочными слоями 191 или слоями препрега заготовки 190 при умеренных нагревании и разрежении, с тем чтобы обеспечить посадку на рабочем приспособлении 175, чтобы предотвратить появление складок и способствовать адгезии. Далее, на этапе 174 множество волнообразных признаков 181 создает множество "микровыпучиваний", которые будут стремиться увеличить величину прижатия различных стенок баллона к композитным укладочным слоям 191. На этапе 176, когда отверждение завершено, давление Ра автоклава удаляют из вакуумного мешка 25 и, благодаря этому, также удаляют из внутренней части баллона 180.
[000109] Баллон 105, 180, проиллюстрированный и описанный со ссылкой на ФИГ. 3-10, обеспечивает ряд преимуществ. Например, благодаря способу обработки стрингеров, как описано в настоящем документе, внутреннее поперечное сечение 184 выложенных композитных укладочных слоев 190, образующих полость 192 заготовки, меньше (т.е. полость 192 заготовки уже) перед отверждением, чем после отверждения. Ср. ФИГ. 7 и 9. Это связано отчасти с процессом "отжимания", которое выполняют во время компактирования и отверждения композитных укладочных слоев 191, 194. Процесс отжимания происходит как вследствие коэффициента теплового расширения (СТЕ) материала баллона (который обычно значительно выше, чем коэффициент СТЕ теплового расширения окружающей конструкции и коэффициент СТЕ теплового расширения пресс-формы, в которую встроен шляповидный профиль), так и эластичной природы самого материала баллона (обычно резины), особенно при повышении давления посредством цикла автоклавного отверждения. К сожалению, иногда сложно рассчитать номинальное поперечное сечение баллона, которое является одновременно достаточно малым, чтобы обеспечить размещение внутри стрингера перед отверждением, и достаточно большим для расширения до необходимого поперечного сечения во время отверждения.
[000110] Если баллон 105, 180 слишком мал для конечного поперечного сечения, баллон 180 будет перекрывать скругления 186 заготовки 190 во время отверждения. Арочный эффект для скруглений может иметь место, если баллон не имеет постоянного сжимающего контакта со округлением от начала имеющей скругление секции до ее конца. Арочный эффект может привести к появлению структурно неприемлемых складок, скоплению смолы (resin richness) и утолщению радиуса. Если, с другой стороны, указанный баллон 105, 180 выполнен слишком большим для правильного размещения в поперечном сечении стрингера перед отверждением, стенки баллона могут выпучиваться во время первоначального размещения баллона и при создании разрежения. Иногда, если выпучивание небольшое, выпучивание устраняется во время процесса отжимания и отверждения. К сожалению, часто выпучивание не устраняется, и конечная композитная деталь будет включать в себя непоследовательные и непредсказуемые бороздки из смолы и перекосы укладочных слоев.
DCS
[000111] Раскрытые баллонные системы, как подробно описано в отношении ФИГ. 3-10, имеют тенденцию к уменьшению такого выпучивания. Например, и как показано на ФИГ. 7-10, волнообразные признаки 140, 142, 144 баллонной системы 100 будут иметь тенденцию к эффективному увеличению общей периферической длины баллонной системы 100 без увеличения первоначального размера 184 поперечного сечения баллонной системы 100. Благодаря этому, баллонная система 100 будет иметь поперечное сечение 184, которое будет обеспечивать для баллонной системы 100 возможность размещения внутри приспособления для отверждения перед отверждением. Такое поперечное сечение 184 баллона благодаря этому обеспечит возможность расширения с получением несколько большего поперечного сечения во время процесса отжимания. Например, как проиллюстрировано на ФИГ. 8-10, поскольку множество волнообразных признаков 181 обеспечивает возможность расширения баллона 180 для достижения необходимого поперечного сечения W 186, баллон 180 толкает укладочные слои 191 в скругления 178А,В рабочего приспособления, при этом предотвращая появление арочного эффекта для баллона 180 в местах скруглений 178А,В рабочего приспособления.
[000112] Еще одно преимущество раскрытых баллонных систем состоит в том, что такие баллонные системы будут эффективно создавать множество "микровыпучиваний" во время процесса отверждения. Указанное будет стремиться увеличить величину сжатия стенок баллона до того, как они образуют одно большое выпучивание (которое не пропадет во время отверждения). Наконец, вследствие сжатия, создаваемого в стенках баллона во время цикла отжимания (там, где выпучивания действительно исчезают под действием давления автоклава), будет обеспечено повышение эффективного давления, прикладываемого к внутренним скруглениям стрингера.
TWOL
[000113] На ФИГ. 11 проиллюстрирована альтернативная многослойная баллонная система 200. Как проиллюстрировано на чертежах, баллонная система 200 содержит многослойную баллонную систему. Такая многослойная баллонная система содержит наружный слой 204 баллона. Этот наружный слой 204 выполнен так, чтобы образовать верхнюю стенку 204а наружного слоя, нижнюю стенку 204b наружного слоя, первую боковую стенку 204с наружного слоя и вторую боковую стенку 204d наружного слоя. Как проиллюстрировано на чертежах, первая и вторая боковые стенки 204c, d наружного слоя проходят между верхней стенкой 204а наружного слоя и нижней стенкой 204b наружного слоя. В этой проиллюстрированной многослойной баллонной системе 200, наружный слой 204 баллона содержит выполненную с перекрытием верхнюю стенку 206. Иными словами, участок наружного слоя 204 баллона перекрывает сам себя вдоль верхней стенки баллонной системы 200. В этой показанной конфигурации выполненная с перекрытием верхняя стенка проходит через всю ширину W 210 наружного слоя 204 верхней стенки.
TWOL
[000114] В альтернативной конфигурации многослойной баллонной системы только участок наружного слоя 204 перекрывает сам себя вдоль верхней стенки баллонной системы 200. В качестве одного примера, наружный слой 204 может перекрывать сам себя только поверх участка общей ширины W 210 наружной верхней стенки 204а баллона, например, только с перекрытием примерно 25%.
TWIL
[000115] Многослойная баллонная система 200 дополнительно содержит внутренний слой 218 баллона. Этот внутренний слой 218 баллона выполнен так, чтобы образовать верхнюю стенку 218а внутреннего слоя, нижнюю стенку 218b внутреннего слоя, первую боковую стенку 218с внутреннего слоя и вторую боковую стенку 218d внутреннего слоя. Как проиллюстрировано на чертежах, первая боковая стенка 218 с внутреннего слоя и вторая боковая стенка 218d внутреннего слоя проходят между верхней стенкой 218а внутреннего слоя и нижней стенкой 218b наружного слоя. В этой проиллюстрированной многослойной баллонной системе 200 внутренний слой 218 содержит выполненную с перекрытием верхнюю стенку 222. Иными словами, участок внутреннего слоя 218 перекрывает сам себя вдоль верхней стенки баллонной системы 200. В этой показанной конфигурации выполненная с перекрытием верхняя стенка проходит через всю ширину W 222 внутреннего слоя 218 верхней стенки.
TWIL
[000116] В альтернативной конфигурации многослойной баллонной системы только участок внутреннего слоя 218 перекрывает сам себя вдоль верхней стенки баллонной системы 200. В качестве одного примера, внутренний слой 218 может перекрывать сам себя только поверх участка ширины W 222 верхней стенки 218а внутреннего слоя, например, с перекрытием только примерно 25%.
[000117] Баллонная система 200 дополнительно содержит промежуточный слой 240. Указанный промежуточный слой 240 расположен между наружным слоем 204 и внутренним слоем 218. В предпочтительном варианте реализации этот промежуточный слой 240 расположен вдоль нижней, верхней и первой и второй боковых стенок. В одном примере, промежуточный слой 240 содержит слой найлона. В альтернативном варианте реализации изобретения промежуточный слой 212 содержит слой стекловолокна. Дополнительно промежуточный слой 212 также может содержать армирование, которое может содержать по существу жесткий материал, такой как, например, помимо прочего, тканое стекловолокно. Промежуточный слой 240 обеспечивает выполнение нескольких функций. Например, промежуточный слой 240 может обеспечивать для баллонной системы 200 повышенную конструктивную жесткость. Кроме того, промежуточный слой 240 баллонной системы 200 может также сокращать склонность баллонной системы 200 к усадке при повторных использованиях.
[000118] В одной альтернативной конфигурации баллонной системы по меньшей мере один отдельный внутренний слой 246 также может быть выполнен вдоль верхней стенки баллонной системы 200. В качестве одного примера, отдельный внутренний слой 244 может быть выполнен вдоль нижней поверхности верхней стенки 218а внутреннего слоя (т.е. расположен вдоль нижней поверхности 214 верхней стенки 218а внутреннего слоя). В качестве еще одного примера, по меньшей мере один отдельный внутренний слой 246 выполнен между верхней поверхностью верхней стенки 218а внутреннего слоя и промежуточным слоем 240. Еще в одном примере множество отдельных внутренних слоев выполнено между верхней поверхностью верхней стенки 218а внутреннего слоя и промежуточным слоем 240. В обеих таких конфигурациях с отдельным внутренним слоем, отдельный внутренний слой может содержать отдельный слой материала Витон, отдельный слой найлона, отдельный слой стекловолокна и/или комбинацию этих материалов.
[000119] Еще в одной альтернативной конфигурации многослойная баллонная система 200, проиллюстрированная на ФИГ. 11, может содержать многослойную баллонную систему, содержащую по меньшей мере первое множество волнообразных признаков 140. (например, таких как волнообразные признаки 140, 142, 144 и 146, проиллюстрированные и описанные в настоящем документе в отношении ФИГ. 3-10). Например, первое множество волнообразных признаков 140 может быть обеспечено по меньшей мере на участке любой из первой боковой стенки 204с наружного слоя баллона, второй боковой стенки 204d баллона, верхней стенки 204а баллона и/или нижней стенки 204b баллона. Специалистам в данной области техники будет очевидно, что могут быть использованы также альтернативные многослойные баллонные системы.
[000120] В одной предпочтительной конфигурации внутренний слой 218 баллона содержит фторкаучук (фторэластомер), такой как Витон (Viton). Аналогично, в одной предпочтительной конфигурации наружный слой 204 баллона также содержит фторкаучук, такой как Витон (Viton). Специалистам в данной области техники будет очевидно, что фторкаучук представляет собой синтетический каучук специального назначения на основе фторуглерода, который имеет химическую стойкость в широком спектре и превосходные рабочие характеристики, особенно при высоких температурах. Фторкаучук имеет относительно низкий коэффициент теплового расширения, что обеспечивает улучшенную стабильность размеров многослойной баллонной системы 200. В предпочтительном варианте реализации изобретения толщина внутренних и наружных слоев 218, 204 фторкаучука зависит от конкретного применения. В качестве одного примера толщина внутреннего слоя 218 и наружного слоя 204 может составлять приблизительно 0,060 дюйма (1,524 мм).
TWOL
[000121] На ФИГ. 12 проиллюстрирована еще одна альтернативная многослойная баллонная система 300, которая может быть использована в баллонной системе, проиллюстрированной на ФИГ. 5. Как проиллюстрировано на чертежах, многослойная баллонная система 300 содержит наружный слой 304 баллона. Наружный слой 304 выполнен так, чтобы образовать верхнюю стенку 304а наружного слоя, нижнюю стенку 304b наружного слоя, первую боковую стенку 304с наружного слоя и вторую боковую стенку 304d наружного слоя. Как проиллюстрировано на чертежах, первая и вторая боковые стенки 304c, d наружного слоя проходят между верхней стенкой 304а наружного слоя и нижней стенкой 304b наружного слоя. В этой проиллюстрированной баллонной системе 300, верхняя стенка 304а наружного слоя содержит выполненную с перекрытием верхнюю стенку 308. Иными словами, участок наружного слоя 304 перекрывает сам себя вдоль верхней стенки баллонной системы 300. В этой показанной конфигурации выполненная с перекрытием верхняя стенка проходит только вдоль участка всей ширины W 310 верхней стенки наружного слоя 304.
TWIL
[000122] Аналогично, баллонная система 300, проиллюстрированная на ФИГ. 12, дополнительно содержит внутренний слой 318. Этот внутренний слой 318 выполнен так, чтобы образовать верхнюю стенку 318а внутреннего слоя, нижнюю стенку 318b внутреннего слоя, первую боковую стенку 318 с внутреннего слоя и вторую боковую стенку 318d внутреннего слоя. Как проиллюстрировано на чертежах, первая и вторая боковые стенки 318c, d внутреннего слоя проходят между верхней стенкой 318а внутреннего слоя и нижней стенкой 318b наружного слоя. В этой проиллюстрированной баллонной системе 300, внутренний слой 318 содержит выполненную с перекрытием верхнюю стенку 322. Иными словами, участок внутреннего слоя 318 перекрывает сам себя вдоль всей ширины верхней стенки внутреннего слоя 318. В этой показанной конфигурации выполненная с перекрытием верхняя стенка 322 проходит через всю ширину W 326 верхней стенки внутреннего слоя 318.
TWIL
[000123] В одной альтернативной конфигурации только участок внутреннего слоя 318 баллона может перекрывать сам себя вдоль верхней стенки 322 баллонной системы 300. В качестве одного примера, внутренний слой 318 может перекрывать сам себя только поверх участка ширины W 326 верхней стенки внутреннего слоя, например, с перекрытием только примерно 25%.
[000124] Многослойная баллонная система 300 дополнительно содержит промежуточный слой 330. Как проиллюстрировано на ФИГ. 12, промежуточный слой 330 расположен между наружным слоем 304 баллона и внутренним слоем 318 баллона. В этой предпочтительной конфигурации промежуточный слой 330 проходит вдоль нижних стенок, верхних стенок, первых боковых стенок и вторых боковых стенок баллонной системы 300. В одной приведенной в качестве примера конфигурации промежуточный слой 330 содержит слой найлона. В альтернативном варианте реализации изобретения промежуточный слой 330 содержит слой стекловолокна. Промежуточный слой 330 также может содержать армирование, которое может включать в себя по существу жесткий материал, такой как, например, помимо прочего, тканое стекловолокно. Промежуточный слой 330 обеспечивает ряд преимуществ. Например, промежуточный слой 330 может придавать баллонной системе 300 повышенную конструктивную жесткость. Кроме того, промежуточный слой 330 может также уменьшить склонность баллонной системы 300 терять свою первоначальную форму (т.е. подвергаться усадке) при повторных использованиях.
[000125] В одной альтернативной конфигурации баллонная система 300 может дополнительно содержать отдельный внутренний слой 340. В качестве одного примера и как видно на ФИГ. 12, этот отдельный внутренний слой 340 может быть выполнен вдоль верхней стенки баллонной системы 300. В качестве одного примера, отдельный внутренний слой 340 может быть выполнен вдоль верхней поверхности верхней стенки 318а внутреннего слоя и проходить по меньшей мере вдоль участка первой боковой стенки 318с наружного слоя и по меньшей мере участка второй боковой стенки 318d внутреннего слоя. В одной предпочтительной конфигурации отдельный внутренний слой 340 содержит слой материала Витон. В альтернативном варианте реализации изобретения отдельный внутренний слой 340 содержит слой стекловолокна.
[000126] Еще в одной альтернативной конфигурации многослойная баллонная система 300, проиллюстрированная на ФИГ. 12, содержит многослойную баллонную систему, содержащую по меньшей мере первое множество волнообразных признаков. Например, множество волнообразных признаков может быть выполнено по меньшей мере на участке любой из первой боковой стенки 304 с наружного слоя баллона, второй боковой стенки 304d, верхней стенки 304а и/или нижней стенки 304b.
TWOL
[000127] На ФИГ. 13А проиллюстрирована еще одна альтернативная многослойная баллонная система 400. Как проиллюстрировано на чертежах, многослойная баллонная система 400 содержит наружный слой 402 баллона. Этот наружный слой 402 баллона выполнен так, чтобы образовать верхнюю стенку 402а наружного слоя, нижнюю стенку 402b наружного слоя, первую боковую стенку 402с наружного слоя и вторую боковую стенку 402d наружного слоя. Как проиллюстрировано на чертежах, первая и вторая боковые стенки 402c,d наружного слоя проходят между верхней стенкой 402а наружного слоя и нижней стенкой 402b наружного слоя. В этой проиллюстрированной баллонной системе 400, верхняя стенка 402а наружного слоя содержит выполненную с перекрытием верхнюю стенку 404. Иными словами, участок наружного слоя 402 перекрывает сам себя вдоль верхней стенки баллонной системы 400. В этой показанной конфигурации выполненная с перекрытием верхняя стенка 404 проходит только вдоль участка всей ширины W 406 верхней стенки наружного слоя 404.
TWIL
TWIL
[000128] Баллонная система 400, проиллюстрированная на ФИГ. 13А, дополнительно содержит первый внутренний слой 408 баллона. Этот первый внутренний слой 408 баллона выполнен так, чтобы образовать верхнюю стенку 408а внутреннего слоя, нижнюю стенку 408b внутреннего слоя, первую боковую стенку 408с внутреннего слоя и вторую боковую стенку 408d наружного слоя. Как проиллюстрировано на чертежах, первая и вторая боковые стенки 408c,d внутреннего слоя проходят между верхней стенкой 408а внутреннего слоя и нижней стенкой 408b наружного слоя. В этой проиллюстрированной баллонной системе 400, внутренний слой 408 содержит выполненную с перекрытием верхнюю стенку 410. Иными словами, в этой показанной конфигурации первый участок внутреннего слоя 408 перекрывает второй участок внутреннего слоя 408 по всей ширине W 412 верхней стенки внутреннего слоя 408. В этой показанной конфигурации выполненная с перекрытием верхняя стенка проходит через всю ширину W 412 верхней стенки внутреннего слоя 408.
[000129] Баллонная система 400 дополнительно содержит отдельный или второй внутренний слой 414. Как видно на ФИГ. 13А, этот отдельный внутренний слой 414 выполнен в пределах первого участка внутреннего слоя 408 баллона и второго участка размещенной с перекрытием верхней стенки 410 внутреннего слоя 408. В этой показанной конфигурации отдельный внутренний слой 414 проходит по меньшей мере вдоль участка верхней поверхности внутреннего слоя. В одной предпочтительной конфигурации отдельный внутренний слой 414 может содержать слой материала Витон. В альтернативном варианте реализации изобретения отдельный внутренний слой 414 содержит слой стекловолокна.
[000130] Многослойная баллонная система 400 дополнительно содержит промежуточный слой 416. Как проиллюстрировано на ФИГ. 13А, промежуточный слой 416 расположен между наружным слоем 402 баллона и первым внутренним слоем 408 баллона. В этой предпочтительной конфигурации промежуточный слой 416 проходит вдоль нижних стенок, верхних стенок, первых боковых стенок и вторых боковых стенок баллонной системы 400. В одной приведенной в качестве примера конфигурации промежуточный слой 416 содержит слой найлона. В альтернативном варианте реализации изобретения промежуточный слой 416 содержит слой стекловолокна. Промежуточный слой 416 может также содержать армирование, которое может включать в себя по существу жесткий материал, такой как, например, помимо прочего, тканое стекловолокно. Промежуточный слой 416 создает ряд преимуществ. Например, промежуточный слой 416 может придавать баллонной системе 400 повышенную конструктивную жесткость. Кроме того, промежуточный слой 416 может также уменьшить склонность баллонной системы 400 терять свою первоначальную форму (т.е. подвергаться усадке) при повторных использованиях.
[000131] Еще в одной альтернативной конфигурации многослойная баллонная система 400, проиллюстрированная на ФИГ. 13А, содержит многослойную баллонную систему, содержащую по меньшей мере одно множество волнообразных признаков. Например, в одной приведенной в качестве примера многослойной баллонной системе, волнообразные признаки выполнены по меньшей мере на участке любой из первой боковой стенки 404с, второй боковой стенки 404d, верхней стенки 404а и/или нижней стенки 404b наружного слоя баллона.
[000132] Раскрытые многослойные баллонные системы обеспечивают ряд преимуществ. Например, стандартному баллону для производства фюзеляжа свойственно скопление смолы в значительном количестве. Скопление смолы приписывается неравномерному распределению или чрезмерному использованию смолы в отвержденном композитном элементе, имеющем слоистую структуру. Области скопления смолы, как правило, подвержены растрескиванию. Хотя это скопление смолы может быть устранено ремонтом для использования в производстве, ремонт может быть дорогостоящим и может потребовать много часов для переделывания. Стандартному баллону также свойственны проблемы при обработке, утечки, усадка, а также общая ограниченная прочность, что ограничивает количество отверждений, которые могут быть выполнены на каждый транспортный комплект. Баллонные системы, описанные в настоящем документе, содержащие множество слоев Витона и слои стекловолокна, обеспечивают ряд преимуществ по сравнению с баллонными системами известных типов. Например, раскрытые многослойные баллонные системы способствуют сокращению утечек, уменьшению усадки и обеспечивают продление общего срока службы, что приводит к сокращению дорогостоящих ремонтных работ и напрасно потраченных человеко-часов.
[000133] На ФИГ. 13В в общих чертах проиллюстрированы этапы способа 420 автоклавного отверждения с использованием многослойной баллонной системы, такой как система, описанная выше со ссылкой на ФИГ. 11-13А. Например, начиная на этапе 422, полимерную композитную заготовку размещают с поддержкой внутри автоклава посредством размещения на подходящем рабочем приспособлении, таком как рабочее приспособление 15 для отверждения, описанное со ссылкой на ФИГ. 1. На этапе 424 вспомогательные формировательные средства (не показано) могут быть использованы для впрессовывания различных укладочных слоев, образующих заготовку, в полость пресс-формы и согласования заготовки по форме со скруглениями в полости пресс-формы.
[000134] На этапе 426 многослойный баллон вставляют в полость рабочего приспособления поверх заготовки. На этапе 428 дополнительные укладочные слои могут быть уложены поверх баллона. На этапе 430 баллон соединяют с вентиляционным отверстием. Такое вентиляционное отверстие обеспечивает возможность надувания баллона до необходимого давления, а также обеспечивает возможность надувания баллона до необходимого размера поперечного сечения. Это вентиляционное отверстие 176 проиллюстрировано на ФИГ. 7 и 9. На этапе 432 композитную заготовку вместе с баллоном накрывают гибким мешком, таким как вакуумный мешок 25, проиллюстрированный на ФИГ. 1. Вакуумный мешок затем может быть загерметизирован относительно рабочего приспособления для отверждения. На этапе 434 в вакуумном мешке создают разрежение.
A
A
A
A
[000135] На этапе 436 инициируют процесс отжимания, при котором давление Р автоклава прикладывают к вакуумному мешку, чтобы начать сдавливание различных укладочных слоев, образующих заготовку. Кроме того, давление Р автоклава первоначально прикладывают к внутренней части или полости баллона посредством вентиляционного отверстия, создавая повышенное давление в баллоне, с тем чтобы противодействовать силам, прикладываемым к композитной заготовке посредством давления автоклава. На этапе 438 во внутренней части баллона создают внутреннее повышенное давление с помощью давления Р автоклава. Это создание внутри баллона повышенного давления вызывает приложение силы Р к композитной заготовке. Благодаря этому композитная заготовка, подвергаемая формованию, может быть отверждена в автоклаве, пока баллон сохраняет свое надутое состояние с указанным необходимым размером поперечного сечения. Увеличенный размер поперечного сечения помогает обеспечить прижатие внешней поверхности композитной заготовки во время процесса отверждения и формования к соответствующим рабочим поверхностям рабочего приспособления. Указанное также повышает эффективное давление, прикладываемое к внутренним скруглениям заготовки.
[000136] На этапе 440 отжимание заготовки продолжают с применением нагревания. Отжимание продолжают посредством компактирования или выдавливания воздуха и летучих веществ между укладочными слоями или слоями препрега заготовки при умеренных нагревании и разрежении, с тем чтобы обеспечить посадку на рабочем приспособлении, чтобы предотвратить появление складок и способствовать адгезии. На этапе 442, когда отверждение завершено, давление Ра автоклава удаляют из вакуумного мешка и, благодаря этому, также удаляют из внутренней части баллона.
[000137] Как описано выше, баллонная система 60, проиллюстрированная на ФИГ. 1, может содержать баллон, имеющий волнообразные признаки, например, как в приведенных в качестве примера баллонных системах, описанных и проиллюстрированных со ссылкой на ФИГ. 3-10. Также как описано в настоящем документе, в одной альтернативной конфигурации баллонная система 60, проиллюстрированная на ФИГ. 1, содержит многослойную баллонную систему, содержащую баллон с внутренними слоями, внешними слоями и промежуточными слоями различных материалов, таких как Витон, найлон и/или стекловолокно. Еще в одной альтернативной конфигурации баллонной системы, баллонная система 60, проиллюстрированная на ФИГ. 1, содержит баллонную систему, содержащую комбинацию баллона вместе с гибкой внутренней опорой для баллона, причем опора для баллона выполнена во внутренней полости баллона, образованной баллоном, с тем чтобы обеспечивать выдерживание сжимающей нагрузки между нижней поверхностью верхней стенки баллона и верхней поверхностью нижней стенки баллона.
[000138] Гибкие внутренние опоры для баллона, которые обеспечивают выдерживание сжимающей нагрузки, как раскрыто и описано в настоящем документе, обеспечивают несколько преимуществ. Например, гибкие баллоны часто используют там, где необходимо противодействие баллонов давлению нагнетания машин для автоматизированной укладки волокон перед повышением давления в баллоне (состояние, в котором баллон находится во время автоклавного отверждения). Один пример может представлять собой шляповидную жесткую панель, при этом укладочные слои панели укладывают посредством укладочной машины после размещения шляповидных стрингеров в укладочном приспособлении. Дряблость баллонов во время этих операций может вызывать затруднения при работе машины, особенно когда ориентация обуславливает необходимость выкладки укладочного слоя в перпендикулярном направлении по отношению к баллону, что может привести к избыточной длине волокна для укладки. Раскрытая в настоящем документе внутренняя гибкая опора для баллона обеспечивает поддержку, необходимую во время размещения волокон для обшивки/панели, без отрицательного воздействия на рабочие характеристики баллонов.
[000139] Кроме того, раскрытые в настоящем документе системы опор для баллона также могут предотвратить чрезмерную выкладку жгутов. Кроме того, такие системы опор для баллона также обеспечивают возможность более быстрой укладки волокна и, следовательно, получение более качественного элемента, имеющего слоистую структуру. Обычные баллонные системы без такой внутренней опоры для баллона часто приводят к получению низкокачественного элемента, имеющего слоистую структуру, для которого требуется переделка или даже его приходится выбрасывать в случае слишком многочисленных складок композиционных материалов.
[000140] Кроме того, раскрытые в настоящем документе опоры для баллона в целом являются легкими, благодаря чему заполнители скруглений (т.е. "лапша" (noodles)) не будут выпадать из своих желобов во время нанесения обшивки. Кроме того, материал опоры для баллона является прочным и способен выдерживать давление нагнетания до 120 фунтов (54 кг) при автоматизированной укладке волокон (AFP) с целью получения высококачественного композитного изделия. Материал опоры для баллона является в целом гибким для имеющих точно изготовленный профиль стрингеров и согласован по форме в переходных областях (т.е. соединительных областях), как то необходимо. Кроме того, раскрытые в настоящем документе опоры для баллона отсоединяют от баллона и благодаря этому они не мешают адекватному расширению баллона в автоклаве во время цикла отверждения.
[000141] В одной предпочтительной внутренней конфигурации баллона опора для баллона выполнена для выдерживания сжимающей нагрузки между нижней поверхностью верхней стенки баллона и верхней поверхностью нижней стенки баллона.
В альтернативной конфигурации системы опоры для баллона, опора для баллона обеспечивает выдерживание сжимающей нагрузки между нижней поверхностью верхней стенки баллона, верхней поверхностью нижней стенки баллона, внутренней поверхностью первой боковой стенки баллона и внутренней поверхностью второй боковой стенки гибкого баллона. (См., например, ФИГ. 15А,В, 19А, В, 20А,В, 21А,В, 27А,В, 28А,В, 29А,В и 30А,В). Еще в одной альтернативной конфигурации опора для баллона выполнена для выдерживания сжимающей нагрузки между нижней поверхностью верхней стенки баллона, внутренней поверхностью первой боковой стенки баллона и внутренней поверхностью второй боковой стенки гибкого баллона. (См., например, ФИГ. 24А,В, 25А,В и 26А,В). Специалистам в данной области техники будет очевидно, что могут быть использованы альтернативные системы опор для баллона.
[000142] Например, на ФИГ. 14А представлена иллюстрация приведенной в качестве примера баллонной системы 450, содержащей баллон 480 и опору 475 для баллона, которую размещают во внутренней полости 485 баллона, образованной баллоном 480. На ФИГ. 14 В показано поперечное сечение приведенной в качестве примера баллонной системы 450, проиллюстрированной на ФИГ. 14А. В одной предпочтительной конфигурации баллон 480 имеет конструкцию, схожую с конструкцией баллона 70, проиллюстрированного на ФИГ. 6 и 7. В альтернативном варианте реализации изобретения баллон 480 содержит баллон, имеющий множество волнообразных признаков, такой как приведенные в качестве примера баллоны, описанные и проиллюстрированные со ссылкой на ФИГ. 3-10. Еще в одной альтернативной конфигурации баллон 480 содержит многослойный баллон, такой как приведенные в качестве примера многослойные баллоны, описанные и проиллюстрированные в настоящем документе со ссылкой на ФИГ. 11-13.
BS
BS
[000143] Как показано на ФИГ. 14А и В, баллон 480 содержит нижнюю стенку 482, первую боковую стенку 484 баллона, проходящую от нижней стенки 482, вторую боковую стенку 486 баллона, проходящую от нижней стенки 482. Верхняя стенка 488 баллона проходит от передней стенки баллона (не показано) к задней стенке 489 баллона и заключает в себе баллон, образуя, таким образом, внутреннюю полость 490 баллона. Баллонная система 450 дополнительно содержит опору 460 для баллона, содержащую спиральную или штопорообразную опорную конструкцию, которую размещают во внутренней полости 490 баллона, образованной баллоном 480. В этой показанной конфигурации конструкция 460 спиральной или штопорообразной опоры содержит конструкцию, в которой расстояние между соседними витками спирали имеет одинаковую длину вдоль длины L 485 опоры 460 для баллона. Например, расстояние между первой спиралью 461a и второй спиралью 461b выполнено таким же, как расстояние между второй спиралью 461b и третьей спиралью 461с. В альтернативных конфигурациях спиральной опорной конструкции расстояние спиралей может отличаться вдоль длины L 485 опоры 460 для баллона.
[000144] Спиралевидная опорная конструкция 460 для баллона служит опорой для баллона 480 между нижней поверхностью 470 верхней стенки 488 баллона и верхней поверхностью 472 нижней стенки 482 баллона, с тем чтобы обеспечивать выдерживание сжимающей нагрузки между верхней стенкой 488 баллона и нижней стенкой 482 баллона. В частности, как видно из ФИГ. 14В, первая несущая поверхность 464 гибкой опоры 460 для баллона и вторая несущая поверхность 466 гибкой опоры 460 для баллона обеспечивают выдерживание сжимающей нагрузки между нижней поверхностью верхней стенки 488 баллона и верхней поверхностью нижней стенки 482 баллона.
B
B
B
[000145] В этой предпочтительной конфигурации опора 460 для баллона обеспечивает поддержку вдоль всей длины L 485 баллона 480. Однако, как в случае других приведенных в качестве примеров опор для баллона, раскрытых в настоящем документе, могут быть использованы альтернативные длины опор для баллона. В одной альтернативной конфигурации баллонная система 450 может содержать множество спиральных опор баллона, выполненных вдоль длины L 485 баллона 480, а не одну непрерывную опору для баллона, как проиллюстрировано на чертежах. Еще в одной конфигурации опоры для баллона опора для баллона выполнена вдоль только участка длины L 485 баллона.
[000146] На ФИГ. 15А представлена иллюстрация еще одной баллонной системы 500, содержащей приведенную в качестве примера опору 510 для баллона, размещенную в полости баллона 530, такого как баллон 80, проиллюстрированный на ФИГ. 6 и 7. На ФИГ. 15В показано поперечное сечение приведенной в качестве примера баллонной системы 500, проиллюстрированной на ФИГ. 15А. Как проиллюстрировано на чертежах, баллонная система содержит баллон 530 (сходный с баллоном 480, описанным и проиллюстрированным на ФИГ. 14А и В) вместе с еще одной приведенной в качестве примера опорой 510 для баллона.
[000147] Как показано на ФИГ. 15А и В, баллон 530 содержит нижнюю стенку 532, первую боковую стенку 534 баллона, проходящую от нижней стенки 532, вторую боковую стенку 536 баллона, проходящую от нижней стенки 532. Верхняя стенка 538 баллона проходит от передней стенки баллона (не показано) к задней стенке 539 баллона и заключает в себе баллон 530, образуя, таким образом, внутреннюю полость 540 баллона.
[000148] В этой показанной конфигурации опора 510 для баллона содержит множество конструкций 512, 514, 516 спиральных или штопорообразных опор. В частности, в этой конфигурации опора для баллона содержит первую спиральную опору 512, вторую спиральную опору 514 и третью спиральную опору 516, причем конструкции 514, 516 второй и третьей спиральных опор имеют схожие геометрии. Конструкция 512 первой спиральной опоры имеет более крупную геометрическую конфигурацию, чем конструкции 514, 516 второй и третьей спиральных опор.
[000149] Как проиллюстрировано на чертежах, конструкция 514 второй спиральной опоры вложена в первый нижний угол 542 баллона 530, образованный между первой боковой стенкой 534 баллона и нижней стенкой 532 баллона. Конструкция 516 третьей спиральной опоры вложена во второй нижний угол 544 баллона 530, образованный между второй боковой стенкой 536 баллона и нижней стенкой 532 баллона. Конструкция 512 первой спиральной опоры размещена между нижней поверхностью 520 верхней стенки 538 баллона и первой и второй опорными конструкциями 514, 526, соответственно. В одной предпочтительной конфигурации конструкция 512 первой спиральной опоры имеет больший диаметр, чем конструкции 514, 516 второй и третьей спиральных опор. Однако специалистам в данной области техники будет очевидно, что возможны альтернативные геометрические конфигурации и размеры опор для баллона.
[000150] В этой конфигурации, как видно из ФИГ. 15В, первая несущая поверхность 513 конструкции 512 первой спиральной опоры, вторая несущая поверхность 515 конструкции 514 второй спиральной опоры и третья несущая поверхность 517 конструкции 516 третьей спиральной опоры обеспечивают выдерживание сжимающей нагрузки между нижней поверхностью верхней стенки 538 баллона и верхней поверхностью нижней стенки 532 баллона, соответственно.
B
[000151] На ФИГ. 16А представлена иллюстрация еще одной приведенной в качестве примера баллонной системы 550, содержащей опору 560 для баллона, размещенную в полости баллона 590, образованной баллоном 580, таким как баллон, проиллюстрированный на ФИГ. 5 и 6. На ФИГ. 16В показано поперечное сечение опоры 560 для баллона, проиллюстрированной на ФИГ 16А. Как проиллюстрировано на чертежах, опора 560 для баллона содержит синусоидальную конструкцию, которая проходит по длине L 581 баллона 580.
[000152] Как показано на ФИГ. 16А и В, баллон 580 содержит нижнюю стенку 582, первую боковую стенку 584 баллона, проходящую от нижней стенки 582, вторую боковую стенку 586 баллона, проходящую от нижней стенки 582. Верхняя стенка 588 баллона проходит от передней стенки баллона (не показано) к задней стенке 591 баллона и заключает в себе баллон 580, образуя, таким образом, внутреннюю полость 590 баллона.
[000153] В этой показанной конфигурации синусоидальная опорная конструкция 560 размещена в полости баллона 590, так что верхняя несущая поверхность 562 опорной конструкции 560 служит опорой для нижней поверхности 570 верхней стенки 588 баллона. Кроме того, нижняя несущая поверхность 564 опорной конструкции 560 расположена вдоль верхней поверхности 572 нижней стенки 582 баллона. По существу, в этой конфигурации конструкции опоры, как видно из ФИГ. 16В, верхняя несущая поверхность 562 опоры 560 для баллона, служащая опорой для нижней поверхности 570 верхней стенки баллона, и нижняя несущая поверхность 564 опоры 560 для баллона обеспечивают выдерживание сжимающей нагрузки между нижней поверхностью верхней стенки 588 баллона и верхней поверхностью нижней стенки 582 баллона, соответственно.
SS
BS
[000154] Как проиллюстрировано на ФИГ. 16А и В, опорная конструкция 560 имеет постоянную ширину W 566 вдоль всей длины L опоры 560 для баллона. Специалистам в данной области техники будет очевидно, что могут быть использованы также альтернативные синусоидальные конфигурации опор для баллонов. Например, также могут быть использованы альтернативные синусоидальные опорные конструкции с различными амплитудами, периодами и ширинами опорной конструкции.
[000155] Например, на ФИГ. 17А представлена иллюстрация еще одной приведенной в качестве примера синусоидальной опоры 610 для баллона, размещенной в полости баллона 640, образованной баллоном 630. На ФИГ. 17В показано поперечное сечение опоры 610 для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 17А и размещенной в полости баллона 640, образованной баллоном 630. Подобно баллону 580, проиллюстрированному на ФИГ. 16А и В, баллон 630 содержит нижнюю стенку 632, первую боковую стенку 634 баллона, проходящую от нижней стенки 632, вторую боковую стенку 636 баллона, проходящую от нижней стенки 632. Верхняя стенка 638 баллона проходит от передней стенки баллона (не показано) к задней стенке 637 баллона и заключает в себе баллон 630, образуя, таким образом, внутреннюю полость 640 баллона.
[000156] Как проиллюстрировано на чертежах, эта опора 610 для баллона содержит две отдельные опорные конструкции: первую синусоидальную опорную конструкцию 614, похожую на синусоидальную опорную конструкцию 560, проиллюстрированную на ФИГ. 16А и 16В, вместе с второй плоской опорой 612 для баллона. В этой показанной конфигурации вторая плоская опора 612 для баллона выполнена между верхней стенкой 638 баллона и первой несущей поверхностью синусоидальной опорной конструкции 614.
[000157] По существу, в этих двухкомпонентных конфигурациях конструкции опоры, как видно из ФИГ. 17 В, верхняя несущая поверхность 613 второй плоской опоры 612 для баллона служит опорой для нижней поверхности 639 верхней стенки 638 баллона и с нижней несущей поверхностью 615 второй синусоидальной опоры 614 для баллона обеспечивают выдерживание сжимающей нагрузки между нижней поверхностью 639 верхней стенки 638 баллона и верхней поверхностью 633 нижней стенки 632 баллона, соответственно.
[000158] На ФИГ. 18А представлена иллюстрация еще одной альтернативной синусоидальной опоры 660 для баллона, которая размещена в полости баллона 690, образованной баллоном 680, сходным с баллоном, проиллюстрированным на ФИГ. 5 и 6. На ФИГ. 18В показано поперечное сечение конфигурации опоры для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 18А и размещенной внутри полости 690, образованной баллоном 680. Баллон 680 содержит нижнюю стенку 682, первую боковую стенку 684 баллона, проходящую от нижней стенки 682, вторую боковую стенку 686 баллона, проходящую от нижней стенки 682. Верхняя стенка 688 баллона проходит от передней стенки баллона (не показано) к задней стенке 689 баллона и заключает в себе баллон 680, образуя, таким образом, внутреннюю полость 690 баллона.
[000159] В этой показанной конфигурации синусоидальная опорная конструкция 660 размещена в полости баллона 690, так что верхняя несущая поверхность 662 опорной конструкции 660 служит опорой для нижней поверхности 670 верхней стенки 688 баллона, а нижняя несущая поверхность 664 опорной конструкции 660 расположена вдоль верхней поверхности 672 нижней стенки 682 баллона. По существу, как видно из ФИГ. 18В, верхняя несущая поверхность 662 опоры 660 для баллона, служащая опорой для нижней поверхности 670 верхней стенки 688 баллона, и нижняя несущая поверхность 664 опоры 660 для баллона обеспечивают выдерживание сжимающей нагрузки между нижней поверхностью 689 верхней стенки 688 баллона и верхней поверхностью нижней стенки 682 баллона, соответственно.
SS
BS
BS
BS
[000160] Как проиллюстрировано на ФИГ. 18А, В, опорная конструкция 660 имеет отличающуюся ширину W 666 вдоль всей длины L 668 опоры 660 для баллона. Однако специалистам в данной области техники будет очевидно, что могут быть использованы также синусоидальные опорные конструкции, имеющие альтернативную ширину. В качестве одного примера также может быть использована синусоидальная конструкция, имеющая постоянную ширину на первом участке длины L опоры для баллона вместе с отличающейся шириной на втором участке длины L.
[000161] На ФИГ. 19А представлена иллюстрация еще одной баллонной системы 700, содержащей опору 710 для баллона, размещенную в полости баллона 740, образованной баллоном 730, таким как баллон, проиллюстрированный на ФИГ. 5 и 6. На ФИГ. 19В показано поперечное сечение опоры 710 для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 19А и размещенной в полости баллона 740, образованной баллоном 730. Баллон 730 содержит нижнюю стенку 732, первую боковую стенку 734 баллона, проходящую от нижней стенки 732, вторую боковую стенку 736 баллона, проходящую от нижней стенки 322. Верхняя стенка 738 баллона проходит от передней стенки баллона (не показано) к задней стенке 739 баллона и заключает в себе баллон 730, образуя, таким образом, внутреннюю полость 740 баллона.
[000162] Как проиллюстрировано на чертежах, опора 710 для баллона содержит многостороннюю опору для баллона. В частности, опора 710 для баллона содержит пятистороннюю конструкцию, причем опора 710 для баллона размещена в полости баллона 740. В частности, опора 710 для баллона размещена, с тем чтобы поддерживать нижнюю поверхность 748 верхней стенки 738 баллона, внутреннюю поверхность 744 первой боковой стенки 734 баллона, внутреннюю поверхность 746 второй боковой стенки 736 баллона и верхнюю поверхность 742 нижней стенки 732 баллона. По существу, как видно из ФИГ. 19В, верхняя несущая поверхность 712 опоры 710 для баллона служит опорой для нижней поверхности 749 верхней стенки 748 баллона, первая боковая несущая поверхность 711а опоры 710 для баллона служит опорой для внутренней поверхности 744 первой боковой стенки баллона, вторая боковая несущая поверхность 711b опоры 710 для баллона служит опорой для внутренней поверхности 746 второй боковой стенки 736, и с нижней несущей поверхностью 718 опоры 710 для баллона обеспечивают выдерживание сжимающей нагрузки между верхней стенкой 738 баллона, боковыми стенками 734, 736 баллона и нижней стенкой 732 баллона, соответственно.
[000163] В одной конфигурации многосторонняя опора 710 для баллона содержит цельную опору для баллона, как проиллюстрировано на ФИГ. 19А. Однако в одной альтернативной конфигурации многосторонняя опора 710 для баллона содержит опору, составленную из секций и имеющую множество стенок. Например, на ФИГ. 20А представлена иллюстрация еще одной системы 750 опоры для баллона, причем опора для баллона содержит составленную из секций многостороннюю опору 760. Как проиллюстрировано на чертежах, многосторонняя опора 760 содержит множество вырезов по длине опоры 760. Преимуществами такой составленной из секций многосторонней опоры 760 являются меньший вес и большая гибкость.
[000164] На ФИГ. 21А представлена иллюстрация еще одной баллонной системы 800, содержащей опору 810 для баллона, размещенную в полости баллона 840, образованной баллоном, таким как баллон, проиллюстрированный на ФИГ. 5 и 6. На ФИГ. 21В показано поперечное сечение конфигурации опоры для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 21А. Как проиллюстрировано на чертежах, опора 810 для баллона содержит многостороннюю опору для баллона.
[000165] Как проиллюстрировано на чертежах, опора 810 для баллона содержит многостороннюю опору для баллона. В частности, опора 810 для баллона содержит пятистороннюю конструкцию, причем опора 810 для баллона размещена в полости баллона 840. В частности, опора 810 для баллона размещена, с тем чтобы поддерживать нижнюю поверхность 848 верхней стенки 838 баллона, внутреннюю поверхность 844 первой боковой стенки 834 баллона, внутреннюю поверхность 846 второй боковой стенки 836 баллона и верхнюю поверхность 842 нижней стенки 832 баллона. По существу, как видно из ФИГ. 21В, верхняя несущая поверхность 812 опоры 810 для баллона служит опорой для нижней поверхности 848 верхней стенки 848 баллона, первая боковая несущая поверхность 811а опоры 810 для баллона служит опорой для внутренней поверхности 844 первой боковой стенки баллона, вторая боковая несущая поверхность 811b опоры 810 для баллона служит опорой для внутренней поверхности 846 второй боковой стенки 836, и с нижней несущей поверхностью 811с опоры 810 для баллона обеспечивают выдерживание сжимающей нагрузки между верхней стенкой 888 баллона, боковыми стенками 834, 836 баллона и нижней стенкой 832 баллона, соответственно.
[000166] На ФИГ. 22А представлена иллюстрация еще одной баллонной системы 850, содержащей опору 860 для баллона, размещенную в полости баллона 890, образованной баллоном 880, таким как баллон, проиллюстрированный на ФИГ. 5 и 6. На ФИГ. 22В показано поперечное сечение опоры 860 для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 22А и размещенной внутри полости, образованной баллоном 880. Баллон 880 содержит нижнюю стенку 882, первую боковую стенку 884 баллона, проходящую от нижней стенки 882, вторую боковую стенку 886 баллона, проходящую от нижней стенки 882. Верхняя стенка 888 баллона проходит от передней стенки баллона (не показано) к задней стенке 889 баллона и заключает в себе баллон 880, образуя, таким образом, внутреннюю полость 890 баллона.
[000167] Как проиллюстрировано на чертежах, опора 860 для баллона содержит двояковогнутую опору. Эта двояковогнутая опора 860 для баллона содержит верхнюю несущую поверхность 862 и нижнюю несущую поверхность 864. Эта двояковогнутая опора 860 для баллона дополнительно содержит первую боковую опору 866 и вторую боковую опору 868. В частности, первая боковая опора 866 проходит с образованием вогнутости от первого конца 863а нижней несущей поверхности 864 к первому концу 861а верхней несущей поверхности 862. Аналогично, вторая боковая опора 868 проходит с образованием вогнутости от второго конца 863b нижней несущей поверхности 864 вверх по направлению ко второму концу 861b верхней несущей поверхности 862. Таким образом, верхняя поверхность верхней несущей поверхности 862 обеспечивает поддержку вдоль нижней поверхности верхней стенки 888 баллона. Кроме того, нижняя несущая поверхность нижней опоры 864 обеспечивает опору для баллона на верхней поверхности нижней стенки 882 баллона.
[000168] По существу, как видно из ФИГ. 22В, верхняя несущая поверхность 862 опоры 860 для баллона служит опорой для нижней поверхности верхней стенки 888 баллона, и нижняя несущая поверхность 864 опоры 860 для баллона выполнена вдоль верхней поверхности нижней стенки 832 баллона, с тем чтобы обеспечивать выдерживание сжимающей нагрузки между верхней стенкой 888 баллона и нижней стенкой 832 баллона, соответственно.
TBS
BBS
[000169] Как проиллюстрировано на ФИГ. 22В, верхняя несущая поверхность 862 имеет ширину W 863, которая больше, чем ширина W 865 нижней несущей поверхности 864. Специалистам в данной области техники будет очевидно, что также могут быть выполнены конструкции с альтернативной шириной опор.
[000170] Как проиллюстрировано на ФИГ. 22А, двояковогнутая опора 860 для баллона содержит непрерывную конструкцию. В одной альтернативной конфигурации двояковогнутая опора для баллона может содержать двояковогнутую составленную из секций опору. Например, на ФИГ. 23А представлена иллюстрация составленной из секций двояковогнутой опоры 900 для баллона, размещенной внутри баллона 930, такого как баллон, проиллюстрированный на ФИГ. 5 и 6. На ФИГ. 23В показано поперечное сечение составленной из секций двояковогнутой опоры 930 для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 25А. Преимуществами такой составленной из секций опоры для баллона являются меньший вес и большая гибкость.
[000171] На ФИГ. 24А представлена иллюстрация еще одной баллонной системы 950, содержащей опору 960 для баллона, размещенную в полости баллона 990, образованной баллоном 980, таким как баллон, проиллюстрированный на ФИГ. 5 и 6. На ФИГ. 24В показано поперечное сечение опоры 960 для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 24А и размещенной внутри полости, образованной баллоном 980. Баллон 980 содержит нижнюю стенку 982, первую боковую стенку 984 баллона, проходящую от нижней стенки 982, вторую боковую стенку 986 баллона, проходящую от нижней стенки 982. Верхняя стенка 988 баллона проходит от передней стенки баллона (не показано) к задней стенке 989 баллона и заключает в себе баллон 980, образуя, таким образом, внутреннюю полость 990 баллона.
TBS
BS
BS
TS
[000172] Как проиллюстрировано на чертежах, опора 960 для баллона содержит многостороннюю конструкцию, которая содержит верхнюю несущую поверхность 962 и нижнюю стенку 966. Как проиллюстрировано на чертежах, верхняя несущая поверхность имеет ширину W 963, а нижняя стенка 966 имеет ширину W 967, при этом ширина W 967 нижней стороны больше ширины W 963 верхней стороны.
[000173] Как проиллюстрировано на чертежах, опора 960 для баллона содержит многостороннюю опору для баллона. В частности, опора 960 для баллона содержит четырехстороннюю конструкцию, причем опора 960 для баллона размещена в полости баллона 990. Как проиллюстрировано на чертежах, опора 960 для баллона размещена так, чтобы поддерживать нижнюю поверхность верхней стенки 988 баллона, внутреннюю поверхность 985 первой боковой стенки 984 баллона и внутреннюю поверхность 987 второй боковой стенки 986 баллона. По существу, как видно из ФИГ. 24В, верхняя несущая поверхность 962 опоры 960 для баллона служит опорой для нижней поверхности верхней стенки 988 баллона, первая боковая несущая поверхность 965 опоры 960 для баллона служит опорой для внутренней поверхности 985 первой боковой стенки 984 баллона, и вторая боковая несущая поверхность 969 опоры 960 для баллона служит опорой для внутренней поверхности 987 второй боковой стенки 986 таким образом, что опора 960 для баллона обеспечивает выдерживание сжимающей нагрузки между верхней стенкой 988 баллона и боковыми стенками 984, 986 баллона, соответственно.
[000174] Как проиллюстрировано на чертежах, многосторонняя опора 950, проиллюстрированная на ФИГ. 24А, содержит не составленную из секций конструкцию. Однако в одной альтернативной конфигурации многосторонняя опора 950 для баллона содержит составленную из секций опору для баллона. Например, на ФИГ. 25А представлена иллюстрация составленной из секций и имеющей множество стенок конструкции опоры 1010 для баллона, размещенной в полости баллона 1040, образованной баллоном 1030, таким как баллон, проиллюстрированный на ФИГ. 5А и 5В. На ФИГ. 25В показано поперечное сечение опоры 1010 для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 25А и размещенной в полости баллона 1040.
[000175] На ФИГ. 26А представлена иллюстрация еще одной баллонной системы 1050, содержащей опору 1060 для баллона, размещенную в полости баллона 1090, образованной баллоном 1080, таким как баллон, проиллюстрированный на ФИГ. 5 и 6. На ФИГ. 26В показано поперечное сечение конфигурации опоры для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 26А. Баллон 1080 содержит нижнюю стенку 1082, первую боковую стенку 1084 баллона, проходящую от нижней стенки 1082, вторую боковую стенку 1086 баллона, проходящую от нижней стенки 1082. Верхняя стенка 1088 баллона проходит от передней стенки баллона (не показано) к задней стенке 1089 баллона и заключает в себе баллон 1080, образуя, таким образом, внутреннюю полость 1090 баллона.
[000176] Как проиллюстрировано на чертежах, опора 1060 для баллона содержит основной опорный участок 1062, первую опорную полку 1064 и вторую опорную полку 1066. Первая опорная полка 1064 содержит первый участок 1065а полки и второй участок 1065b полки. В этой показанной конфигурации второй участок 1065b длиннее, чем первый участок 1065а полки. Аналогично, вторая опорная полка 1066 содержит первый участок 1067а полки и второй участок 1067b полки. В этой показанной конфигурации второй участок 1067b полки длиннее, чем первый участок 1067а полки.
[000177] Как проиллюстрировано на ФИГ. 26В, обеспечивая опору для баллона 1080, внешняя поверхность 1063 первой опорной полки 1064 расположена вдоль внутренней поверхности первой боковой стенки 1084 баллона, а внешняя поверхность 1068 второй полки 1066 расположена вдоль внутренней поверхности второй боковой стенки 1086 баллона. В этой показанной конфигурации основной участок 1062 опоры 1060 для баллона изогнут с получением выпуклой формы, так что верхняя поверхность основного участка 1060 опоры для баллона служит опорой нижней поверхности верхней стенки баллона.
[000178] По существу, как видно из ФИГ. 26В, верхняя несущая поверхность 1063 основного участка 1060 опоры для баллона служит опорой для нижней поверхности 1098 верхней стенки 1088 баллона, первая опорная полка 1064 служит опорой для внутренней поверхности 1094 первой боковой стенки 1084 баллона, и вторая опорная полка 1064 служит опорой для внутренней поверхности 1096 второй боковой стенки 1086 таким образом, что опора 1060 для баллона обеспечивает выдерживание сжимающей нагрузки между верхней стенкой 1088 баллона и боковыми стенками 1084, 1086 баллона, соответственно.
[000179] На ФИГ. 27A представлена иллюстрация еще одной баллонной системы 1100, содержащей опору 1110 для баллона, размещенную в полости баллона 1140, образованной баллоном 1030, таким как баллон, проиллюстрированный на ФИГ. 5 и 6. На ФИГ. 27В показано поперечное сечение конфигурации опоры для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 27А. Баллон 1130 содержит нижнюю стенку 1132, первую боковую стенку 1134 баллона, проходящую от нижней стенки 1132, вторую боковую стенку 1136 баллона, проходящую от нижней стенки 1132. Верхняя стенка 1138 баллона проходит от передней стенки баллона (не показано) к задней стенке 1139 баллона и заключает в себе баллон 1130, образуя, таким образом, внутреннюю полость 1140 баллона.
[000180] В этой показанной конфигурации опора 1110 для баллона содержит множество цилиндрических опорных конструкций 1112a-d, 1114. В частности, в этой конфигурации опора для баллона содержит множество первых и множество вторых цилиндрических опорных конструкций, при этом первые и вторые цилиндрические опорные конструкции имеют схожую геометрическую конфигурацию. Например, и как проиллюстрировано на ФИГ. 27В, цилиндрическую опорную конструкцию
[000181] Третья спиралевидная опорная конструкция имеет более крупную геометрическую конфигурацию, чем первая и вторая опорные конструкции.
[000182] В этой показанной конфигурации опора 1110 для баллона содержит множество цилиндрических опор 1112, 1114, 1116, 1118 и 1119. В частности, в этой конфигурации опора 1110 для баллона содержит первое множество цилиндрических опор 1112, второе множество цилиндрических опор 1114, третье множество цилиндрических опор 1116, четвертое множество цилиндрических опор 1119. В этой предпочтительной конфигурации первая, вторая, четвертая и пятая цилиндрические опорные конструкции имеют схожие цилиндрические геометрии. Конструкция 1119 третьей спиральной опоры имеет менее крупную геометрическую конфигурацию, чем первая, вторая, четвертая и пятая цилиндрические опоры.
[000183] Как проиллюстрировано на ФИГ. 27В, первая цилиндрическая опора 1112 вложена в первый нижний угол 1142 баллона 1130, образованный между первой боковой стенкой 1134 баллона и нижней стенкой 1132 баллона. Аналогично, вторая цилиндрическая опорная конструкция 1114 вложена во второй нижний угол 1144 баллона 1130, образованный между второй боковой стенкой 1136 баллона и нижней стенкой 1132 баллона.
[000184] Третья цилиндрическая опорная конструкция 1119 вложена между первой и второй опорными конструкциями 1112, 1114. Четвертая и пятая цилиндрические опоры 1116, 1118 размещены между нижней поверхностью 1133 верхней стенки 1132 баллона и первой и второй опорными конструкциями 1112, 1114, соответственно. В одной предпочтительной конфигурации третья цилиндрическая опора 1119 имеет меньший диаметр, чем первая, вторая, четвертая и пятая цилиндрические опоры 1112, 1114, 1116 и 1118. Однако специалистам в данной области техники будет очевидно, что возможны также альтернативные конфигурации и размеры опоры для баллона.
[000185] В этой конфигурации, как видно из ФИГ. 27В, несущая поверхность 1113 первой цилиндрической опоры 1112, несущая поверхность 1115 второй цилиндрической опоры 1114, несущая поверхность 1117 четвертой цилиндрической опоры 1116 и несущая поверхность 1117 обеспечивают выдерживание сжимающей нагрузки между нижней поверхностью 1133 верхней стенки 1132 баллона и верхней поверхностью 1133 нижней стенки 1132 баллона, соответственно.
[000186] На ФИГ. 28А представлена иллюстрация еще одной баллонной системы 1150, содержащей опору 1160 для баллона, размещенную в полости баллона, такого как баллон, проиллюстрированный на ФИГ. 5А и 5В. На ФИГ. 28В показано поперечное сечение опоры 1160 для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 18А и размещенной в полости 1190 баллона, образованной баллоном 1180. Баллон 1180 содержит нижнюю стенку 1182, первую боковую стенку 1184 баллона, проходящую от нижней стенки 1182, вторую боковую стенку 1186 баллона, проходящую от нижней стенки 1182. Верхняя стенка 1188 баллона проходит от передней стенки баллона (не показано) к задней стенке 1189 баллона и заключает в себе баллон 1180, образуя, таким образом, внутреннюю полость 1190 баллона.
[000187] Как проиллюстрировано на чертежах, опора 1160 для баллона содержит многостороннюю опору для баллона. В этой проиллюстрированной многосторонней опоре баллона опора 1160 для баллона содержит шестистороннюю конструкцию, причем опора 1160 для баллона размещена в полости баллона 1190. В частности, опора 1160 для баллона размещена так, чтобы поддерживать нижнюю поверхность 1182 верхней стенки 1188 баллона, внутреннюю поверхность 1185 первой боковой стенки 1184 баллона, внутреннюю поверхность 1187 второй боковой стенки 1186 баллона и верхнюю поверхность 1183 нижней стенки 1182 баллона. По существу, как видно из ФИГ. 28В, верхняя несущая поверхность 1162 опоры 1160 для баллона служит опорой для нижней поверхности 1182 верхней стенки 1188 баллона, первая боковая несущая поверхность опоры 1160 для баллона служит опорой для внутренней поверхности 1185 первой боковой стенки 1184 баллона, вторая боковая несущая поверхность 1168 опоры 1160 для баллона служит опорой для внутренней поверхности 1187 второй боковой стенки 1186 баллона, и с нижней несущей поверхностью 1166 опоры 1160 для баллона обеспечивают выдерживание сжимающей нагрузки между верхней стенкой 1188 баллона, боковыми стенками 1184, 1186 баллона и нижней стенкой 1182 баллона, соответственно.
[000188] В одной конфигурации многосторонняя опора 1160 для баллона содержит составленную из секций опору для баллона, как проиллюстрировано на ФИГ. 28А. В такой конфигурации опоры для баллона, составленной из секций, множество щелевых отверстий выполнено вдоль длины опоры 1160 для баллона. В одной альтернативной конфигурации многосторонняя опора 1160 для баллона содержит цельную или не составленную из секций и имеющую множество стенок опору для баллона.
[000189] На ФИГ. 29А представлена иллюстрация еще одной спиральной опоры 1260 для баллона. На ФИГ. 29В показано поперечное сечение спиральной опоры 1260 для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 29А и размещенной в полости баллона 1290, образованной баллоном 1280. Баллон 1280 содержит нижнюю стенку 1282, первую боковую стенку 1284 баллона, проходящую от нижней стенки 1282, вторую боковую стенку 1286 баллона, проходящую от нижней стенки 1282. Верхняя стенка 1288 баллона проходит от передней стенки баллона (не показано) к задней стенке (не показано) и заключает в себе баллон 1280, образуя, таким образом, внутреннюю полость 1290 баллона.
[000190] Как проиллюстрировано на чертежах, спиральная опора 1260 для баллона содержит многостороннюю опору для баллона в форме непрерывной спирали. В этой проиллюстрированной многосторонней опоре баллона, спиральная опора 1260 для баллона содержит шестистороннюю конструкцию, причем опора 1260 для баллона размещена в полости баллона 1290. В частности, спиральная опора 1260 для баллона размещена так, чтобы поддерживать нижнюю поверхность 1282 верхней стенки 1288 баллона, внутреннюю поверхность 1285 первой боковой стенки 1284 баллона, внутреннюю поверхность 1287 второй боковой стенки 1286 баллона и верхнюю поверхность 1283 нижней стенки 1282 баллона. По существу, как видно из ФИГ. 29В, верхняя несущая поверхность 1262 спиральной опоры 1260 для баллона служит опорой для нижней поверхности 1282 верхней стенки 1288 баллона, первая боковая несущая поверхность спиральной опоры 1260 для баллона служит опорой для внутренней поверхности 1285 первой боковой стенки 1284 баллона, вторая боковая несущая поверхность 1268 опоры 1260 для баллона служит опорой для внутренней поверхности 1287 второй боковой стенки 1286 баллона, и с нижней несущей поверхностью 1266 опоры 1260 для баллона обеспечивают выдерживание сжимающей нагрузки между верхней стенкой 1288 баллона, боковыми стенками 1284, 1286 баллона и нижней стенкой 1282 баллона, соответственно.
[000191] В одной конфигурации верхняя несущая поверхность 1262 спиральной опоры 1260 для баллона имеет выпуклую верхнюю несущую поверхность 1262, имеющую проходящую вверх выпуклую форму. Такая выпуклая верхняя несущая поверхность 1262 будет иметь первую высоту при комнатной температуре, которая равна второй высоте при температуре отверждения. По существу, выпуклая верхняя несущая поверхность будет поддерживать нижнюю поверхность верхней стенки 1288 баллона при комнатной температуре. Кроме того, при более высокой температуре отверждения, выпуклая верхняя несущая поверхность 1262 продолжит поддерживать нижнюю поверхность верхней стенки 1288 баллона, поскольку при температуре отверждения коэффициент теплового расширения баллона 1280 будет распространяться (extend) на конструктивные размеры этой полости. Благодаря этому, выпуклая верхняя несущая поверхность 1262 продолжит поддерживать верхнюю стенку баллона 1280 даже при более высоких температурах отверждения.
[000192] В одной конфигурации спиральная опора 1260 для баллона содержит спиральную опору для баллона с расположенными на равных расстояниях секциями, причем расстояния между смежными спиральными участками в целом равны друг другу. В одной конфигурации спиральная опора 1260 для баллона содержит спираль, имеющую постоянную ширину вдоль всей длины спиральной опоры для баллона.
[000193] На ФИГ. 30А представлена иллюстрация еще одной спиральной опоры 1360 для баллона. На ФИГ. 30В показано поперечное сечение спиральной опоры 1360 для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 30А и размещенной в полости 1390 баллона, образованной баллоном 1380. Баллон 1380 содержит нижнюю стенку 1382, первую боковую стенку 1384 баллона, проходящую от нижней стенки 1382, вторую боковую стенку 1386 баллона, проходящую от нижней стенки 1382. Верхняя стенка 1388 баллона проходит от передней стенки баллона (не показано) к задней стенке баллона (не показано) и заключает в себе баллон 1380, образуя, таким образом, внутреннюю полость 1390 баллона.
[000194] Как проиллюстрировано на чертежах, спиральная опора 1360 для баллона содержит многостороннюю опору для баллона в форме непрерывной спирали. В этой проиллюстрированной многосторонней опоре баллона, спиральная опора 1360 для баллона содержит шестистороннюю конструкцию, причем опора 1360 для баллона размещена в полости баллона 1390. В частности, спиральная опора 1360 для баллона размещена так, чтобы поддерживать нижнюю поверхность 1382 верхней стенки 1388 баллона, внутреннюю поверхность 1385 первой боковой стенки 1384 баллона, внутреннюю поверхность 1387 второй боковой стенки 1386 баллона и верхнюю поверхность 1383 нижней стенки 1382 баллона. По существу, как видно из ФИГ. 30В, верхняя несущая поверхность 1362 спиральной опоры 1360 для баллона служит опорой для нижней поверхности 1382 верхней стенки 1388 баллона, первая боковая несущая поверхность спиральной опоры 1360 для баллона служит опорой для внутренней поверхности 1385 первой боковой стенки 1384 баллона, вторая боковая несущая поверхность 1368 опоры 1360 для баллона служит опорой для внутренней поверхности 1387 второй боковой стенки 1386 баллона, и с нижней несущей поверхностью 1366 опоры 1360 для баллона обеспечивают выдерживание сжимающей нагрузки между верхней стенкой 1388 баллона, боковыми стенками 1384, 1386 баллона и нижней стенкой 1382 баллона, соответственно.
[000195] В одной конфигурации спиральная опора 1360 для баллона содержит спиральную опору для баллона с расположенными на равных расстояниях секциями, причем расстояния между смежными спиральными участками в целом равны друг другу. В одной конфигурации спиральная опора 1360 для баллона содержит спираль, имеющую постоянную ширину вдоль всей длины спиральной опоры 1360 для баллона. В одной конфигурации в каждой спиральной секции спиральной опоры 1360 для баллона выполнено щелевое отверстие. Как проиллюстрировано на чертежах, множество щелевых отверстий в множестве спиральных секций опоры для баллона выполнены имеющими одинаковую форму и размеры. Однако в альтернативных конфигурациях спиральной опоры для баллона могут быть использованы щелевые отверстия различных размеров и конфигураций.
[000196] На ФИГ. 31А представлена иллюстрация еще одной опоры для баллона в форме спиральной опоры 1450 для баллона. На ФИГ. 31В представлена иллюстрация системы 1460 опор для баллона, содержащей спиральную опору 1450 для баллона, размещенную в полости 1490 баллона 1480, такого как баллон, проиллюстрированный на ФИГ. 5А и 5В. На ФИГ. 31С показано поперечное сечение спиральной опоры 1450 для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 31В и размещенной в полости 1490 баллона, образованной баллоном 1480. Баллон 1480 содержит нижнюю стенку 1482, первую боковую стенку 1484 баллона, проходящую от нижней стенки 1482, вторую боковую стенку 1486 баллона, проходящую от нижней стенки 1482. Верхняя стенка 1488 баллона проходит от передней стенки баллона (не показано) к задней стенке баллона (не показано) и заключает в себе баллон 1480, образуя, таким образом, внутреннюю полость 1490 баллона.
[000197] Как проиллюстрировано на чертежах, спиральная опора 1450 для баллона содержит многостороннюю опору для баллона в форме непрерывной спирали. В этой проиллюстрированной многосторонней опоре баллона, спиральная опора 1450 для баллона содержит шестистороннюю конструкцию, причем опора 1450 для баллона размещена в полости баллона 1490. В частности, спиральная опора 1450 для баллона размещена так, чтобы поддерживать нижнюю поверхность 1482 верхней стенки 1488 баллона, внутреннюю поверхность 1485 первой боковой стенки 1484 баллона, внутреннюю поверхность 1487 второй боковой стенки 1486 баллона и верхнюю поверхность 1483 нижней стенки 1482 баллона. По существу, как видно из ФИГ. 31С, верхняя несущая поверхность 1462 спиральной опоры 1460 для баллона служит опорой для нижней поверхности 1482 верхней стенки 1488 баллона, первая боковая несущая поверхность спиральной опоры 1450 для баллона служит опорой для внутренней поверхности 1485 первой боковой стенки 1484 баллона, вторая боковая несущая поверхность 1468 опоры 1450 для баллона служит опорой для внутренней поверхности 1487 второй боковой стенки 1486 баллона, и с нижней несущей поверхностью 1466 опоры 1460 для баллона обеспечивают выдерживание сжимающей нагрузки между верхней стенкой 1488 баллона, боковыми стенками 1484, 1486 баллона и нижней стенкой 1482 баллона, соответственно.
[000198] В одной конфигурации спиральная опора 1450 для баллона содержит спиральную опору для баллона с расположенными на равных расстояниях секциями, при этом расстояния S между смежными спиральными участками в целом равны друг другу. В спиральной опоре 1450 для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 31А-С, это расстояние S 1451 (ФИГ. 31А) между смежными спиральными участками может быть увеличено или уменьшено в зависимости от применения опоры для баллона. Например, расстояние S 1451 опоры 1450 для баллона в целом больше, чем расстояние спиральных опор для баллона, проиллюстрированных на ФИГ. 29 и 30.
[000199] На ФИГ. 32А проиллюстрирован перспективный вид составленной из множества сочлененных секций опоры 1550 для баллона. Как проиллюстрировано на чертежах, составленная из множества секций опора 1550 для баллона содержит множество секций 1560 для баллона, соединенных друг с другом. Как проиллюстрировано на чертежах, указанное множество секций 1560 для баллона скреплены друг с другом посредством соединительного элемента, такого как соединительный элемент 1570. В этой показанной конфигурации соединительный элемент 1570 содержит крестообразный соединительный элемент. Также, как проиллюстрировано, каждая секция опоры для баллона внутри указанного множества секций 1560 содержит четырехстороннюю опорную конструкцию, которая присоединена к соседней четырехсторонней секции опоры для баллона посредством крестообразного соединительного элемента.
[000200] Чтобы обеспечить возможность соединения смежных опорных секций для баллона, каждая секция опоры для баллона содержит две вертикально ориентированные, обращенные вперед и имеющие ножки части. Например, опорная секция 1560А баллона содержит две вертикально ориентированные, обращенные вперед и имеющие ножки части 1562А, В. Каждые из этих обращенных вперед имеющих ножки частей образуют приемную полость. Например, первая вертикально ориентированная, обращенная вперед и имеющая ножку часть 1562А образует первую приемную полость 1566А, а вторая вертикально ориентированная, обращенная вперед и имеющая ножку часть 1562В образует вторую приемную полость 1566В.
[000201] Кроме того, каждая опорная секция баллона содержит две горизонтально ориентированные, обращенные назад и имеющие ножки части. Например, опорная секция 1560 для баллона содержит две горизонтально ориентированные, обращенные назад и имеющие ножки части 1570А, В. Каждые из этих обращенных назад и имеющих ножки частей образуют приемную полость. Например, первая горизонтально ориентированная, обращенная назад и имеющая ножку часть 1572А образует первую приемную полость 1574А, а вторая горизонтально ориентированная, обращенная назад и имеющая ножку часть 1570В образует вторую приемную полость 1574В.
[000202] Когда различные смежные опорные секции 1560 соединяют друг с другом, с тем чтобы образовать выполненную сочлененной опору 1550 для баллона, ножки крестообразного соединительного элемента 1570 взаимодействуют с передними вертикально ориентированными и имеющими ножки частями 1562А, В секции опоры для баллона, а верхний и нижний участки крестообразного соединительного элемента 1570 взаимодействуют с задними горизонтально обращенными и имеющими ножки частями второй опорной секции баллона, находящейся возле первой опорной секции 1560 для баллона.
[000203] На ФИГ. 32В проиллюстрирован перспективный вид альтернативной составленной из множества сочлененных секций опоры 1580 для баллона, схожей по конструкции с опорой 1550 для баллона, проиллюстрированной на ФИГ. 32А. Как проиллюстрировано на чертежах, составленная из множества секций опора для баллона содержит множество опор для баллона 1588, которые функционально соединены друг с другом посредством соединительного элемента 1586. Однако одно отличие между опорой 1550 для баллона и опорой 1580 для баллона заключается в том, что с опорой 1580 для баллона используется звездообразный соединительный элемент 1586 для соединения смежных опорных секций для баллона, образующих опору.
[000204] Иными словами, когда различные смежные опорные секции 1588 соединяют друг с другом, с тем чтобы образовать выполненную сочлененной опору 1580, ножки звездообразного соединительного элемента 1586 взаимодействуют с передними вертикально ориентированными и имеющими ножки частями секции опоры для баллона, а верхний и нижний участки звездообразного соединительного элемента 1586 взаимодействуют с задними горизонтально обращенными и имеющими ножки частями второй опорной секции баллона, находящейся возле первой опорной секции 1580 для баллона.
[000205] На ФИГ. 32С проиллюстрирован перспективный вид составленной из множества сочлененных секций опоры 1650 для баллона. Как проиллюстрировано на чертежах, составленная из множества сочлененных секций опора 1650 для баллона содержит множество секций 1660А-В для баллона, скрепленных друг с другом посредством соединительного элемента 1680. В этой показанной конфигурации соединительный элемент 1680 содержит кольцевой соединительный элемент. Также, как показано, каждая опорная секция 1660А-С баллона содержит четырехстороннюю опорную конструкцию, причем каждая из этих опорных секций для баллона соединена со смежной опорной секцией баллона посредством кольцевого соединительного элемента.
[000206] Чтобы обеспечить возможность соединения смежных опорных секций для баллона, каждая опорная секция 1660А-С баллона содержит две вертикально ориентированные, обращенные вперед и имеющие ножки части. Например, первая опорная секция 1660А баллона содержит первую обращенную вперед и имеющую ножку часть 1662А и вторую вертикально ориентированную, обращенную вперед и имеющую ножку часть 1662В. Каждые из этих обращенных вперед имеющих ножки частей 1662А, В образуют приемную полость. Например, первая вертикально ориентированная, обращенная вперед и имеющая ножку часть 1662А образует первую приемную полость 1666А, а вторая вертикально ориентированная, обращенная вперед и имеющая ножку часть 1662В образует вторую приемную полость 1662В.
[000207] Аналогично, каждая опорная секция 1660А-С баллона содержит две горизонтально ориентированные, обращенные назад и имеющие ножки части. Кроме того, каждые из этих обращенных назад и имеющих ножки частей образуют приемную полость. Например, первая горизонтально ориентированная, обращенная назад и имеющая ножку часть 1670А первой опорной секции 1660А баллона образует первую приемную полость 1674А. Аналогично, вторая горизонтально ориентированная, обращенная назад и имеющая ножку часть 1670 В первой опорной секции 1660А баллона образует вторую приемную полость, (не показано на ФИГ. 32С). Второй и третий опорные элементы 1660 В и 1660С для баллона содержат схожие конструкции.
[000208] Также, как показано на ФИГ. 32С, кольцевой соединительный элемент 1680 имеет в целом круговую геометрию. Вдоль наружной поверхности кольцевого соединительного элемента 1680 выполнено множество радиально проходящих выступов. Например, в конструкции кольцевого соединительного элемента, проиллюстрированной на ФИГ. 32С, четыре выступа, расположенные на одинаковом расстоянии друг от друга и проходящие в радиальном направлении, выполнены вдоль внешней поверхности кольцевого соединительного элемента 1680. На ФИГ. 32С проиллюстрировано только два из этих радиально проходящих выступов 1682 и 1688.
[000209] Когда различные смежные опорные секции 1660А-С соединяют друг с другом, с тем чтобы образовать выполненную сочлененной опору 1650 для баллона, как проиллюстрировано на ФИГ. 32С, два из выступов кольцевого соединительного элемента 1680 взаимодействуют с передними вертикально ориентированными и имеющими ножки частями 1562А, В второй опорной секции 1660В, а два из штифтов кольцевого соединительного элемента 1680 взаимодействуют с горизонтально ориентированными, обращенными назад и имеющими ножки частями первой опорной секции 1660А баллона, находящейся возле второй опорной секции 1660В баллона.
[000210] На ФИГ. 32D проиллюстрирован перспективный вид составленной из множества сочлененных секций опоры 1750 для баллона. Как проиллюстрировано на чертежах, составленная из множества сочлененных секций опора 1750 для баллона содержит множество секций 1760А-С для баллона, скрепленных друг с другом. В этой показанной конфигурации каждая опорная секция 1760А-С баллона содержит четырехстороннюю опорную конструкцию, соединенную посредством конструкции на основе шарового шарнира с приемным элементом, как описано в настоящем документе.
[000211] Например, первая опорная секция 1760А баллона содержит три ножки, которые проходят от первой поверхности 1764 секции 1760А опоры для баллона. Эти три ножки 1762А-С проходят от первой поверхности 1764 и поддерживают первый приемный элемент 1766А. Аналогично, первая опорная секция 1760А баллона содержит три ножки 1772А-С, которые проходят от второй поверхности 1774 секции 1760А опоры для баллона. Эти три ножки 1772А-С проходят от второй поверхности 1774 и поддерживают второй приемный элемент 1776В. Третья опорная секция 1760С баллона внутри проиллюстрированной опоры 1750 для баллона по ФИГ. 32D содержит конструкцию, аналогичную первому и второму приемным элементам.
[000212] Вторая опорная секция 1760В баллона имеет конфигурацию, схожую с конфигурацией первой и второй опорных секций 1760А и 1760С баллона. Однако она не содержит ни первый, ни второй приемный элемент, т.к. вторая опорная секция 1760В баллона содержит конструкцию с первым и вторым шаровыми элементами.
[000213] Например, вторая опорная секция 1760 В баллона содержит три ножки 1782А-С, которые проходят от первой поверхности 1784 второй опорной секции 1760 В баллона. Эти три ножки 1782А-С проходят от первой поверхности 1784, чтобы поддерживать первый шаровой элемент 1780. Аналогично, вторая опорная секция 1760 В баллона дополнительно содержит три ножки 1792А-С, которые проходят от второй поверхности 1794 второй опорной секции 1760 В баллона. Эти три ножки 1792А-С проходят от второй поверхности 1794 так, чтобы поддерживать второй шаровой элемент 1790.
[000214] Когда различные смежные опорные секции 1760А-С соединяют друг с другом, с тем чтобы образовать выполненную сочлененной опору 1750 для баллона, как проиллюстрировано на ФИГ. 32D, первый шаровой элемент 1780 второй опорной секции 1760В соединен с возможностью снятия со вторым приемным элементом 1776В первой опорной секции. Аналогично, второй шаровой элемент 1790 второй опорной секции 1760В соединен с возможностью снятия с первым приемным элементом третьей опорной секции 1760С.
[000215] Одним из преимуществ использования выполненной сочлененной конструкции опоры для баллона, такой как выполненные сочлененными конструкции опоры для баллона, проиллюстрированные на ФИГ. 32-34, является простота их изготовления. Иными словами, одна секция опоры для баллона, такая как секции 1588 опоры для баллона может быть изготовлена, и затем готовая опорная конструкция для баллона может быть собрана для получения конкретной или необходимой длины, в зависимости от применения.
[000216] На ФИГ. 33 в общих чертах проиллюстрированы этапы способа 2000 автоклавного отверждения с использованием баллонной системы, содержащей опору для баллона, такую как опоры для баллона, описанные выше со ссылкой на ФИГ. 14-32. Например, начиная на этапе 2002, полимерную композитную заготовку размещают с поддержкой внутри автоклава посредством размещения на подходящем рабочем приспособлении, таком как рабочее приспособление 15 для отверждения, раскрытое со ссылкой на ФИГ. 1. На этапе 2004 вспомогательные формировательные средства (не показано) могут быть использованы для впрессовывания различных укладочных слоев, образующих заготовку, в полость пресс-формы и согласования заготовки по форме со округлениями в полости пресс-формы.
[000217] На этапе 2006 баллон размещают в полости рабочего приспособления поверх заготовки. Такой баллон может содержать волнообразные признаки, как раскрыто в настоящем документе. Кроме того, такой баллон может содержать многослойную баллонную систему, как описано в настоящем документе. На этапе 2008 опору для баллона размещают в полости, образованной баллоном.
[000218] На этапе 2010 укладочные слои укладывают посредством укладочной машины поверх баллона, создавая давление нагнетания в баллоне. На этапе 2012 опора для баллона обеспечивает выдерживание сжимающей нагрузки между укладочными слоями, уложенными с помощью машины, и самого баллона. На этапе 2014 баллон может быть соединен с вентиляционным отверстием. Такое вентиляционное отверстие обеспечивает для баллона возможность надувания до необходимого давления, а также обеспечивает возможность надувания баллона до необходимого размера поперечного сечения. Такое вентиляционное отверстие 176 проиллюстрировано на ФИГ. 7 и 9. На этапе 2016 композитную заготовку вместе с баллоном накрывают гибким мешком, таким как вакуумный мешок 25, проиллюстрированный на ФИГ. 1. Вакуумный мешок затем может быть загерметизирован относительно рабочего приспособления для отверждения. На этапе 2018 в вакуумном мешке создают разрежение.
A
A
[000219] На этапе 2020 инициируют процесс отжимания, при котором давление Р автоклава прикладывают к вакуумному мешку, чтобы начать сдавливание различных укладочных слоев, образующих заготовку. Кроме того, давление Р автоклава первоначально прикладывают к внутренней части или полости баллона посредством вентиляционного отверстия, создавая повышенное давление в баллоне, с тем чтобы противодействовать силам, прикладываемым к композитной заготовке посредством давления автоклава.
A
A
[000220] На этапе 2022 во внутренней части баллона создают внутреннее повышенное давление с помощью давления Р автоклава. Это создание внутри баллона повышенного давления вызывает приложение силы Р к композитной заготовке. Благодаря этому, композитная заготовка, подвергаемая формованию, может быть отверждена в автоклаве, пока баллон сохраняет свое надутое состояние с указанным необходимым размером поперечного сечения. Увеличенный размер поперечного сечения помогает обеспечить прижатие внешней поверхности композитной заготовки во время процесса отверждения и формования к соответствующим рабочим поверхностям рабочего приспособления. Указанное также повышает эффективное давление, прикладываемое к внутренним скруглениям заготовки.
A
[000221] На этапе 2024 отжимание заготовки продолжают с применением нагревания. Отжимание продолжают посредством компактирования или выдавливания воздуха и летучих веществ между укладочными слоями или слоями препрега заготовки при умеренных нагревании и разрежении, с тем чтобы обеспечить посадку на рабочем приспособлении, чтобы предотвратить появление складок и способствовать адгезии. На этапе 2026, когда отверждение завершено, давление Р автоклава удаляют из вакуумного мешка и, благодаря этому, также удаляют из внутренней части баллона.
[000222] На ФИГ. 34 представлена иллюстрация перспективного вида воздушного летательного аппарата 2100, который может включать в себя одну или более слоистых конструкций на основе композиционных материалов, изготовленных с помощью одной из конфигураций баллонной системы согласно настоящему раскрытию. Как показано на ФИГ. 34, воздушный летательный аппарат 2100 содержит фюзеляж 2112, носовую часть 2114, кабину 2116 экипажа, крылья 2118 функционально соединенные с фюзеляжем 2120, одну или более двигательных установок 2120, хвостовой вертикальный стабилизатор 2122 и один или более хвостовых горизонтальных стабилизаторов 2124. Хотя воздушный летательный аппарат 2100, показанный на ФИГ. 34, представляет собой коммерческий пассажирский воздушный летательный аппарат, указанные один или более композитных элементов, имеющих слоистую структуру, раскрытых в настоящем документе, могут также быть использованы в воздушных летательных аппаратах и транспортных средствах другого типа. Более конкретно, принципы раскрытых конфигураций могут применяться в других пассажирских воздушных летательных аппаратах, грузовых воздушных летательных аппаратах, военных воздушных летательных аппаратах, винтокрылых летательных аппаратах и воздушных летательных аппаратах других типов, а также космических транспортных средствах, спутниках, космических ракетах-носителях, ракетах и других космических аппаратах. Также следует отметить, что конфигурации конструкций и способы согласно настоящему изобретению могут быть использованы в других транспортных средствах, таких как лодки и другие водные суда, поезда, автомобили, грузовики, автобусы, или в других подходящих транспортных средствах, выполненных из композитных элементов, имеющих слоистую структуру или с их использованием, как раскрыто в настоящем документе.
[000223] Конфигурации настоящего изобретения могут найти применение в различных потенциальных сферах, в частности, в транспортной промышленности, включая, например, аэрокосмическую, судостроительную, автомобильную промышленность и другие отрасли, в которых могут быть использованы конструкции на основе термопластичных композиционных материалов. Таким образом, как показано на ФИГ. 35 и 36, конфигурации настоящего изобретения могут быть использованы в контексте способа 2130 изготовления и обслуживания воздушного летательного аппарата, как показано на ФИГ. 34, и воздушного летательного аппарата 2150, как показано на ФИГ. 36. Применения раскрытых конфигураций в аэрокосмической сфере могут включать, например, помимо прочего, проектирование и изготовление композитных элементов, имеющих слоистую структуру, изготовленных с помощью одной или более различных баллонных систем, как раскрыто в настоящем документе.
[000224] Во время подготовки к изготовлению показанный в качестве примера способ 2130 может включать в себя разработку спецификации и проектирование 2132 воздушного летательного аппарата 2150 и материальное снабжение 2134. В качестве одного примера, для разработки спецификации и проектирования композитных элементов, имеющих слоистую структуру и относящихся к воздушному летательному аппарату, на данном этапе могут быть определены необходимые инженерные характеристики баллонной системы. Указанное может включать в себя выбор типа баллонной системы для изготовления композитного элемента, имеющего слоистую структуру, для которого требуется полость, такого как стрингер, проиллюстрированный на ФИГ. 2. Такая баллонная система может содержать баллонную систему, содержащую волнообразные признаки, многослойную баллонную систему, баллонную систему с использованием опоры для баллона или их возможную комбинацию.
[000225] В качестве еще одного примера во время этапа разработки спецификации и проектирования в одной конкретной конфигурации баллонной системы, может быть выбран тип волнообразных признаков. Еще в одном примере во время этого этапа разработки спецификации и проектирования, если выбирают многослойную баллонную систему, может быть определена толщина внутреннего слоя баллона или наружного слоя баллона и/или наличие перекрытия внутреннего слоя и внешнего слоя. Кроме того, во время этого этапа разработки спецификации и проектирования может быть определено использование одной или более опор для баллона. В качестве еще одного примера на этом этапе проектирования может быть определено, что в процессе производства композитного элемента, имеющего слоистую структуру, должна быть использована комбинация волнообразных признаков баллона, многослойной баллонной системы и опоры для баллона.
[000226] Во время производства может иметь место изготовление 2136 компонентов и сборочных узлов и интеграция систем 2138 воздушного летательного аппарата 2150. После такого этапа изготовления компонентов и сборочных узлов этот воздушный летательный аппарат 2150 может пройти через стадию сертификации и доставки 2140 для ввода в эксплуатацию 2142. При эксплуатации заказчиком воздушный летательный аппарат 2150 подпадает под регламентное техобслуживание и текущий ремонт 2144, которые могут включать в себя модернизацию, перенастройку, переоборудование и так далее.
[000227] Каждый из этапов процессов способа 2150 может быть выполнен или осуществлен системным интегратором, третьей стороной и/или оператором (например, заказчиком). В целях настоящего описания системный интегратор может включать в себя, без ограничения, любое количество производителей воздушных летательных аппаратов и субподрядчиков по основным системам; третья сторона может включать в себя, без ограничения, любое количество поставщиков, субподрядчиков и поставщиков; а оператор может представлять собой авиакомпанию, лизинговую компанию, военную организацию, обслуживающую организацию и т.д.
[000228] Как показано на ФИГ. 36, воздушный летательный аппарат 2150, изготовленный с помощью приведенного в качестве примера способа 2130, может включать корпус 2152 с множеством высокоуровневых систем 2154 и внутреннюю часть 2156. Примеры высокоуровневых систем 2154 могут включать в себя одну или более из следующих систем: движительная система 2158, электрическая система 2160, гидравлическая система 2162 и система 2164 управления условиями окружающей среды. Может быть включено любое количество систем. Хотя показан пример, относящийся к аэрокосмической промышленности, принципы настоящего раскрытия могут быть применены в других производственных сферах, таких как судостроительная и автомобильная промышленность.
[000229] Системы и способы, раскрытые в настоящем документе, могут быть использованы во время любого одного или большего количества этапов способа 2130 изготовления и обслуживания. Например, компоненты или сборочные узлы, соответствующие процессу производства, могут быть изготовлены или произведены аналогично компонентам или сборочным узлам, изготовленным во время эксплуатации воздушного летательного аппарата 2150. Также, одна или более конфигураций устройства, конфигураций способа или их комбинация могут быть использованы во время производственных этапов 2132 и 2134, например, с существенным ускорением сборки или снижением стоимости воздушного летательного аппарата 2150. Аналогично, одна или более конфигураций устройства, конфигураций способа или их комбинация могут быть использованы, во время эксплуатации воздушного летательного аппарата 2150, например, помимо прочего, во время регламентного техобслуживания и текущего ремонта 2144.
Таким образом, в целом, согласно первому аспекту настоящего изобретения предложена:
А1. Конструкция, содержащая:
множество стенок, образующих полость баллона, имеющую первоначальный размер поперечного сечения, и
первое множество волнообразных признаков, выполненных по меньшей мере вдоль одной из указанного множества стенок, образующих полость баллона.
А2. Также предложена конструкция по параграфу А1, в которой
первое множество волнообразных признаков обеспечивает возможность расширения конструкции от первоначального размера поперечного сечения до второго размера поперечного сечения после надувания конструкции во время отверждения композитной заготовки,
причем второй размер поперечного сечения больше, чем первоначальный размер поперечного сечения.
A3. Также предложена конструкция по параграфу А1, в которой указанное множество стенок конструкции содержит:
нижнюю стенку;
первую боковую стенку, проходящую от нижней стенки;
вторую боковую стенку, проходящую от нижней стенки;
первую концевую стенку;
вторую концевую стенку и
верхнюю стенку, проходящую от первой концевой стенки к второй концевой стенке и заключающую в себе указанную конструкцию,
причем нижняя стенка, первая боковая стенка, вторая боковая стенка, первая концевая стенка, вторая концевая стенка и верхняя стенка образуют полость баллона, а
по меньшей мере одна стенка из нижней стенки, верхней стенки, первой боковой стенки, первой концевой стенки, второй концевой стенки или второй боковой стенки содержит первое множество волнообразных признаков.
А4. Также предложена конструкция по параграфу А2, в которой первое множество волнообразных признаков проходит по длине указанной по меньшей мере одной стенки из нижней стенки, верхней стенки, первой боковой стенки, первой концевой стенки, второй концевой стенки или второй боковой стенки.
А5. Также предложена конструкция по параграфу A3, в которой первое множество волнообразных признаков проходит по участку длины указанной по меньшей мере одной стенки из нижней стенки, верхней стенки, первой боковой стенки, первой концевой стенки, второй концевой стенки или второй боковой стенки.
А6. Также предложена конструкция по параграфу А1, в которой первое множество волнообразных признаков содержит множество однообразных волнообразных признаков.
А7. Баллон по параграфу А6, в которой каждый признак из указанного множества однообразных волнообразных признаков имеет эквивалентный радиус кривизны.
А8. Также предложена конструкция по параграфу A3, в которой по меньшей мере одна стенка из нижней стенки, верхней стенки, первой боковой стенки, первой концевой стенки, второй концевой стенки или второй боковой стенки содержит второе множество волнообразных признаков.
А9. Также предложена конструкция по параграфу А8, в которой первое множество волнообразных признаков имеет первый радиус кривизны, а второе множество волнообразных признаков имеет второй радиус кривизны,
причем первый радиус кривизны отличается от второго радиуса кривизны.
А10. Также предложена конструкция по параграфу А1, дополнительно содержащая нагнетательный штуцер, выполненный с возможностью соединения с источником разрежения, используемым для надувания полости баллона от первоначального размера поперечного сечения до второго размера поперечного сечения.
Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения предложен:
В11. Способ отверждения заготовки, включающий следующие этапы:
размещение заготовки на рабочем приспособлении;
размещение конструкции, имеющей первоначальный размер поперечного сечения, в полости заготовки, размещенной на рабочем приспособлении;
выкладка укладочных слоев поверх указанной конструкции, размещенной в полости заготовки;
соединение указанной конструкции с вентиляционным отверстием;
герметизацию вакуумного мешка поверх заготовки, уложенных укладочных слоев, рабочего приспособления и указанной конструкции;
создание разрежения;
инициирование процесса отжимания заготовки посредством надувания указанной конструкции;
начало расширения указанной конструкции от первоначального размера поперечного сечения до второго размера поперечного сечения, большего, чем первоначальный размер поперечного сечения;
создание множества микровыпучиваний внутри указанной конструкции;
повышение эффективного давления, которое прикладывают к внутренним скруглениям заготовки;
завершение отжимания и
отверждение заготовки.
Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения предложена:
С1. Многослойная баллонная система для использования при отверждении композитной заготовки, в которой образована внутренняя полость, при этом баллон содержит:
- наружный слой баллона, образующий верхнюю стенку, нижнюю стенку, первую боковую стенку и вторую боковую стенку, при этом первая боковая стенка и вторая боковая стенка проходят между верхней стенкой и нижней стенкой,
- первый внутренний слой баллона, образующий верхнюю стенку, нижнюю стенку, первую боковую стенку и вторую боковую стенку, причем первая боковая стенка и вторая боковая стенка проходят между верхней стенкой и нижней стенкой, и
- промежуточный слой баллона, расположенный между наружным слоем баллона и первым внутренним слоем баллона.
С2. Также предложена многослойная баллонная система по параграфу С1, в которой наружный слой баллона содержит выполненную с перекрытием верхнюю стенку.
С3. Также предложена многослойная баллонная система по параграфу С2, в которой выполненная с перекрытием верхняя стенка содержит выполненную с частичным перекрытием верхнюю стенку.
С4. Также предложена многослойная баллонная система по параграфу С1, в которой первый внутренний слой баллона содержит выполненную с перекрытием верхнюю стенку.
С5. Также предложена многослойная баллонная система по параграфу С4, в которой
выполненная с перекрытием верхняя стенка первого внутреннего слоя баллона содержит выполненную с частичным перекрытием верхнюю стенку.
С6. Также предложена многослойная баллонная система по параграфу С4, дополнительно содержащая
слой стекловолокна, выполненный в размещенной с перекрытием верхней стенке первого внутреннего слоя баллона.
С7. Также предложена многослойная баллонная система по параграфу С1, дополнительно содержащая
второй внутренний слой баллона, выполненный ниже верхней стенки первого внутреннего слоя баллона.
С8. Также предложена многослойная баллонная система по параграфу С7, в которой
первый внутренний слой баллона содержит выполненную с перекрытием верхнюю стенку, а
второй внутренний слой баллона выполнен ниже размещенной с перекрытием верхней стенки первого внутреннего слоя.
С9. Также предложена многослойная баллонная система по параграфу С7, в которой второй внутренний слой баллона содержит слой фторкаучука.
С10. Также предложена многослойная баллонная система по параграфу С1, дополнительно содержащая
множество слоев фторкаучука, выполненных между верхней стенкой первого внутреннего слоя баллона и промежуточным слоем.
C11. Также предложена многослойная баллонная система по параграфу С1,
дополнительно содержащая второй внутренний слой баллона, выполненный между первым внутренним слоем баллона и промежуточным слоем,
причем второй внутренний слой баллона проходит по меньшей мере вдоль участка первой боковой стенки первого внутреннего слоя.
С12. Также предложена многослойная баллонная система по параграфу С11, в которой
второй внутренний слой баллона, выполненный между первым внутренним слоем баллона и промежуточным слоем, проходит вдоль участка второй боковой стенки первого внутреннего слоя баллона.
С13. Также предложена многослойная баллонная система по параграфу С11, в которой
второй внутренний слой баллона содержит фторкаучук.
С14. Также предложена многослойная баллонная система по параграфу С1, в которой
верхняя стенка наружного слоя баллона имеет первую толщину, а
первая боковая стенка и вторая боковая стенка наружного слоя баллона имеют вторую толщину,
причем первая толщина верхней стенки наружного слоя баллона отличается от второй толщины первой и второй боковых стенок наружного слоя баллона.
Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения предложен:
D1. Способ отверждения заготовки, включающий следующие этапы:
размещение заготовки на рабочем приспособлении;
размещение многослойной конструкции в полости заготовки, образованной заготовкой, размещенной на рабочем приспособлении;
выкладка укладочных слоев поверх указанной конструкции, размещенной в полости заготовки;
соединение многослойной конструкции с вентиляционным отверстием;
покрытие заготовки, рабочего приспособления, укладочных слоев и многослойной конструкции сверху вакуумным мешком;
создание разрежения;
инициирование процесса отжимания заготовки посредством надувания многослойной конструкции;
завершение отжимания и
отверждение заготовки.
Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения предложена:
Е1. Баллонная система для использования при отверждении композитной заготовки, имеющей внутреннюю полость, баллонная система, содержащая: баллон, содержащий:
нижнюю стенку баллона;
первую боковую стенку баллона, проходящую от нижней стенки;
вторую боковую стенку баллона, проходящую от нижней стенки; и
верхнюю стенку баллона, заключающую в себе баллон,
при этом нижняя стенка баллона, первая боковая стенка баллона, вторая боковая стенка баллона и верхняя стенка баллона образуют полость баллона, и
гибкую опору для баллона, размещенную в полости баллона таким образом, что
первая несущая поверхность гибкой опоры для баллона и вторая несущая поверхность гибкой опоры для баллона обеспечивают выдерживание сжимающей нагрузки между нижней поверхностью верхней стенки баллона и верхней поверхностью нижней стенки баллона.
Е2. Также предложена баллонная система по параграфу Е1,
в которой гибкая опора для баллона, размещенная в полости баллона,
дополнительно обеспечивает выдерживание сжимающей нагрузки между внутренней поверхностью первой боковой стенки баллона и внутренней поверхностью второй боковой стенки баллона.
Е3. Также предложена баллонная система по параграфу Е1, в которой
гибкая опора для баллона содержит по меньшей мере одну штопорообразную опору.
Е4. Также предложена баллонная система по параграфу Е1, в которой
гибкая опора для баллона содержит синусоидальную опору.
Е5. Также предложена баллонная система по параграфу Е4, в которой синусоидальная опора имеет постоянную ширину вдоль длины синусоидальной опоры.
Е6. Также предложена баллонная система по параграфу Е4, дополнительно содержащая:
дополнительную опору, выполненную между верхней стенкой баллона и синусоидальной опорой.
Е7. Также предложена баллонная система по параграфу Е6, в которой:
дополнительная опора, выполненная между верхней стенкой баллона и синусоидальной опорой, содержит прямоугольную опору.
Е8. Также предложена баллонная система по параграфу Е4, в которой синусоидальная опора имеет непостоянную ширину.
Е9. Также предложена баллонная система по параграфу Е1, в которой
гибкая опора для баллона содержит составленную из секций опору.
Е10. Также предложена баллонная система по параграфу Е1, в которой гибкая опора для баллона содержит двояковогнутую опору.
E11. Также предложена баллонная система по параграфу Е10, в которой
двояковогнутая опора содержит:
верхнюю несущую поверхность,
нижнюю несущую поверхность,
первую боковую опору и
вторую боковую опору,
причем первая боковая опора проходит с образованием вогнутости от первого конца нижней несущей поверхности к первому концу верхней несущей поверхности, а
вторая боковая опора проходит с образованием вогнутости между вторым концом нижней несущей поверхности вверх по направлению ко второму концу верхней несущей поверхности.
Е12. Также предложена баллонная система по параграфу Е1, в которой
гибкая опора для баллона проходит вдоль всей длины баллона.
Е13. Также предложена баллонная система по параграфу Е1, в которой
баллонная система содержит множество волнообразных признаков.
Е14. Также предложена баллонная система по параграфу Е1, в которой
баллонная система содержит многослойную баллонную систему.
Е15. Также предложена баллонная система по параграфу Е1, в которой
баллонная система содержит составленную из множества секций баллонную систему.
Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения предложена:
F1. Баллонная система для использования при отверждении композитной заготовки, содержащей внутреннюю полость, содержащая:
баллон, содержащий:
нижнюю стенку баллона;
первую боковую стенку баллона, проходящую от нижней стенки;
вторую боковую стенку баллона, проходящую от нижней стенки; и
верхнюю стенку баллона, проходящую от передней стенки баллона к задней стенке баллона и заключающую в себе баллон,
при этом нижняя стенка баллона, первая боковая стенка баллона, вторая боковая стенка баллона, верхняя стенка баллона, передняя стенка баллона и задняя стенка баллона образуют полость баллона, и
гибкую опору для баллона, размещенную в полости баллона таким образом, что
первая несущая поверхность гибкой опоры для баллона и вторая несущая поверхность гибкой опоры для баллона обеспечивают выдерживание сжимающей нагрузки между нижней поверхностью верхней стенки баллона и внутренней поверхностью первой боковой стенки баллона и внутренней поверхностью второй боковой стенки баллона.
F2. Также предложена баллонная система по параграфу F1, в которой гибкая опора для баллона содержит трапециевидную опору для баллона.
F3. Также предложена опора для баллона по параграфу F1, в которой опора для баллона содержит составленную из секций гибкую опору для баллона.
F4. Также предложена опора для баллона по параграфу F1, в которой опора для баллона содержит
конструкцию двояковогнутой опоры.
F5. Также предложена опора для баллона по параграфу F4, в которой конструкция двояковогнутой опоры содержит:
верхнюю несущую поверхность,
нижнюю несущую поверхность,
первую боковую опору и
вторую боковую опору,
причем первая боковая опора проходит с образованием вогнутости от первого конца нижней несущей поверхности к первому концу верхней несущей поверхности, а
вторая боковая опора проходит с образованием вогнутости между вторым концом нижней несущей поверхности вверх по направлению ко второму концу верхней несущей поверхности.
F6. Также предложена опора для баллона по параграфу F4, в которой опора для баллона содержит составленную из секций опору для баллона.
F7. Также предложена опора для баллона по параграфу F1, в которой опора для баллона содержит составленную из множества секций опору для баллона.
Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения предложен:
G1. Способ отверждения заготовки, включающий этапы
размещения заготовки на рабочем приспособлении;
размещения баллона в полости заготовки, образованной заготовкой, размещенной на рабочем приспособлении;
размещения опоры для баллона в полости баллона, образованной баллоном;
выкладки множества укладочных слоев поверх указанной конструкции и опоры для баллона;
обеспечения выдерживания сжимающей нагрузки посредством опоры для баллона;
соединения баллона с вентиляционным отверстием;
покрытия заготовки, рабочего приспособления, опоры для баллона и баллона сверху вакуумным мешком;
создания разрежения;
инициирования процесса отжимания заготовки посредством надувания баллона;
завершения отжимания и
отверждения заготовки.
Описание различных предпочтительных конфигураций было представлено в целях иллюстрации и описания и не претендует на исчерпывающий характер или не ограничивается раскрытыми конфигурациями. Многие возможные модификации и варианты будут очевидны специалистам в данной области техники. Кроме того, различные предпочтительные конфигурации могут обеспечивать различные преимущества по сравнению с другими предпочтительными конфигурациями. Конфигурация или конфигурации были выбраны и описаны в целях наилучшего объяснения принципов конфигураций, их практического применения и обеспечения возможности понимания специалистами в данной области техники представленного раскрытия различных конфигураций с различными модификациями, которые подходят для конкретного рассматриваемого использования.