İzogrid

İzogrid, genellikle tek bir metal plakadan (veya yüzey levhasından) oluşan, üçgen yekpare takviye nervürlerine (genellikle kirişler olarak adlandırılır) sahip kısmen oyulmuş bir yapı türüdür. McDonnell Douglas (şimdi Boeing'in bir parçası) tarafından patenti alındı. Son derece hafif ve serttir. Diğer malzemelerle karşılaştırıldığında, üretimi pahalıdır ve bu nedenle uzay uçuşu uygulamaları ve daha genel havacılık kullanımınında araçların bazı kritik kısımlarıyla sınırlıdır.
Teori ve tasarım
İzogrid yapılar, sandviç yapılı kompozit panellerle ilgilidir; her ikisi de ayrılmış, sert yüz tabakalarına ve daha hafif bir birbirine bağlanan tabakaya sahip yapıları tanımlayan sandviç teorisi kullanılarak modellenebilir. İzogridler, sandviç-kompozit yapılar için kapalı levhalar ve köpük veya bal peteği yapılara kıyasla, tekli malzeme tabakalarından ve geniş ölçekli üçgen açıklıklara ve flanşlara açık bir desen olarak üretilir.
İsogrid yapılar, kafes yapısı ile güçlendirilmiş ince bir kabuktan oluşur. Bu tür yapılar, hem yapısal direnç hem de hafiflik gösterdikleri için havacılık endüstrisinde oldukça benimsenmiştir.
Üçgen desen çok verimlidir çünkü malzemeden ve dolayısıyla ağırlıktan tasarruf ederken sertliği korur. İzogrid terimi, yapı herhangi bir yönde ölçülen eşit özelliklere sahip bir izotropik malzeme gibi davrandığından dolayı kullanılır ve levha, takviye yapısına atıfta bulunan ızgara şeklindedir.
Benzer bir çeşit, üçgen açıklıklar yerine dikdörtgen açıklıklar kullanan Orthogrid'tir (bazen waffle ızgarası da denir). Bu izotropik değildir (farklı açılardan farklı özelliklere sahiptir), ancak birçok kullanım durumuna iyi uyum sağlar ve üretimi daha kolaydır.
Geleneksel olarak, eşkenar üçgen desen kullanılmıştır çünkü basitleştirilmiş analize uygun olmuştur. Eşkenar üçgen desen izotropik mukavemet özelliklerine sahip olduğundan (tercihli yön yoktur), izogrid olarak adlandırılmıştır.
Bir izogridin sertleştiricileri, genellikle bir CNC freze makinesi ile alüminyum gibi tek bir malzeme tabakasının bir yüzünden işlenir. 0,040 inçten (1,0 milimetre) daha az kalınlıkta üretmek kimyasal öğütme işlemleri gerektirebilir.
Kompozit izogridler, nervürün en azından bir kısmının kaplamadan farklı bir malzeme olduğu, kompozitin çeşitli manuel veya otomatik işlemlerle bir araya getirildiği nervür zarı konfigürasyonlarıdır. Bu, son derece yüksek mukavemet-ağırlık oranları sağlayabilir.
Kullanımlar
İzogrid paneller, uçak veya uzay araçlarında olduğu gibi düşük ağırlık, sertlik, mukavemet ve hasar toleransının önemli olduğu kendinden sertleştirilmiş yapılar oluşturur. Hava-uzay izogrid yapıları, yüksek G kuvveti altında üst aşamaların ve yüklerin tam ağırlığını desteklemesi gereken yük örtüleri ve güçlendiriciler içerir. Dışa bakan tek bir sızdırmaz tabakaya sahip açık konfigürasyonları, onları özellikle itici yakıtın sızdırmaz hale getirildiği, ancak kullanımda veya bakımda süzülmesine izin vermenin gerekli özellikler olduğu roketlerde itici tanklar için özellikle kullanışlı hale getirir.
İzogrid yapıları kullanan bazı uzay aracı ve fırlatma araçları şunlardır:
Delta families
Atlas families
Skylab uzay istasyonu Uydu Atölyesi modülü
SLS Çekirdek Aşaması
CST-100 Starliner
Spacex Crew Dragon
Daha düşük maliyet ve üretim kolaylığı nedeniyle Satürn roket tanklarında ortogridler (kare desenli waffle ızgaraları) kullanılmıştır
Vulcan roketi için ortogridler de planlanıyor.