Kîta portable dikare bi fiberglass/vinyl ester-ya ku bi UV-ya dermankirî an fîbera karbonê/prepreg epoksî ya ku li germahiya jûreyê tê hilanîn û amûrên dermankirinê yên ku bi hêza batterê têne hilanîn were tamîr kirin. #hilberîna hundurîn #binesaziyê
Tamîrkirina paçên prepreg-ê yên ku bi UV-yê ve têne derman kirin Her çend tamîrkirina fîbera karbonê/prepreg epoksî ya ku ji hêla Custom Technologies LLC ve hatî pêşve xistin ji bo pira tevlihev a infield sade û bilez îsbat kir, lê karanîna fîbera camê ya rezîna vinyl esterê ya bi UV-çalakkirî ya bihêzkirî Prepreg pergalek hêsantir pêşxistiye. . Çavkaniya wêneyê: Custom Technologies LLC
Pirên birêkûpêk ên modularî ji bo operasyonên taktîkî yên leşkerî û lojîstîkê, û her weha ji nû ve vejandina binesaziya veguheztinê di dema bobelatên xwezayî de hebûnên krîtîk in. Strukturên pêkhatî têne lêkolîn kirin da ku giraniya pirên weha kêm bikin, bi vî rengî bargiraniya li ser wesayîtên veguhastinê û mekanîzmayên avêtin-vegirtinê kêm bikin. Li gorî pirên metal, materyalên pêkhatî jî potansiyela zêdekirina kapasîteya bargiraniyê û dirêjkirina jiyana karûbarê heye.
Pira Pêkhatî ya Modular a Pêşketî (AMCB) mînakek e. Seemann Composites LLC (Gulfport, Mississippi, US) û Materials Sciences LLC (Horsham, PA, US) laminatên epoksî yên bi fîbera karbonê-hêzkirî bikar tînin (Wêne 1). ) Sêwirandin û çêkirin). Lêbelê, şiyana tamîrkirina strukturên weha di zeviyê de pirsgirêkek e ku pejirandina materyalên pêkhatî asteng dike.
Figure 1 Pira Pêkhatî, sermayeya sereke ya nav zeviyê Pira Pêkhatî ya Modular a Pêşketî (AMCB) ji hêla Seemann Composites LLC û Materials Sciences LLC ve bi karanîna pêkhateyên epoksî yên bihêzkirî yên fîbera karbonê hate sêwirandin û çêkirin. Çavkaniya wêneyê: Seeman Composites LLC (çep) û Artêşa Dewletên Yekbûyî (rast).
Di sala 2016-an de, Custom Technologies LLC (Millersville, MD, US) ji hêla Artêşa Dewletên Yekbûyî ve ji bo Lêkolîna Nûvekirina Karsaziya Piçûk (SBIR) Qonaxa 1-ê destûrek wergirt da ku rêbazek tamîrkirinê pêşve bibe ku dikare bi serfirazî li ser cîhê ji hêla leşkeran ve were kirin. Li ser bingeha vê nêzîkatiyê, qonaxa duyemîn a bexşîna SBIR di sala 2018-an de hate xelat kirin da ku materyalên nû û alavên bi hêz-batterî nîşan bide, hetta heke patch ji hêla nûciwanek bêyî perwerdehiya pêşîn ve were kirin jî, 90% an jî zêdetir struktur dikare were nûve kirin Raw qawet. Fizîbilîteya teknolojiyê bi pêkanîna rêzek analîz, hilbijartina materyalê, çêkirina nimûneyê û karên ceribandina mekanîkî, û her weha tamîrên piçûk û tev-pîvan ve tê destnîşankirin.
Lêkolînerê sereke di du qonaxên SBIR de Michael Bergen e, damezrîner û serokê Custom Technologies LLC. Bergen ji Carderock of Naval Surface Warfare Center (NSWC) teqawid bû û 27 salan di beşa Struktur û Materyal de xebitî, ku wî li wir pêşkeftin û sepana teknolojiyên pêkhatî di fîloya Hêza Deryayî ya Dewletên Yekbûyî de birêve bir. Dr. Roger Crane di sala 2015-an de piştî ku di sala 2011-an de ji Hêza Deryayî ya Dewletên Yekbûyî teqawid bû, beşdarî Custom Technologies bû û 32 salan xizmet kir. Pisporiya wî ya materyalên pêkhatî weşanên teknîkî û patentan vedihewîne, mijarên wekî materyalên nû yên pêkhatî, çêkirina prototîp, rêbazên girêdanê, materyalên tevlihev ên pirfunctional, çavdêriya tenduristiya avahîsaziyê, û sererastkirina materyalê tevlihev vedigire.
Her du pispor pêvajoyek bêhempa pêş xistine ku materyalên pêkhatî bikar tîne da ku şikestinên li avahiya aluminiumê ya keştiya 5456 5456 ya moşeka rêberkirî ya Ticonderoga CG-47 bi kar bîne. ji bo guherandina panelek platformê ya 2 heta 4 mîlyon dolarî," Bergen got. "Ji ber vê yekê me îsbat kir ku em dizanin ka meriv çawa li derveyî laboratûarê û di hawîrdorek karûbarê rastîn de tamîran pêk tîne. Lê kêşe ev e ku rêbazên sermayeyên leşkerî yên heyî ne pir serketî ne. Vebijêrk tamîrkirina duplexê ye [bi bingehîn li deverên zirardar Tabloyek bi jor ve zeliqîne] an jî maliyet ji karûbarê ji bo tamîrkirina asta ambaran (asta D) derxîne. Ji ber ku tamîrên di asta D-yê de hewce ne, gelek malî têne danîn.
Wî bi berdewamî got ku ya hewce rêbazek e ku ji hêla leşkerên bê ezmûn di materyalên pêkhatî de, tenê kît û pirtûkên lênihêrînê bikar bînin bikar bînin. Armanca me ev e ku em pêvajoyê hêsan bikin: manual bixwînin, zirarê binirxînin û tamîr bikin. Em naxwazin rezîlên şil tevlihev bikin, ji ber ku ev pîvanek rastîn hewce dike ku ji bo dermankirina bêkêmasî misoger bike. Di heman demê de ji me re pergalek bê bermahiyên xeternak jî piştî ku tamîrkirin qediya hewce dike. Û divê ew wekî kîtekek ku ji hêla tora heyî ve were bicîh kirin were pak kirin. ”
Yek çareseriyek ku Teknolojiyên Xweser bi serfirazî destnîşan kir kitek portable e ku zencîreyek epoksî ya hişkkirî bikar tîne da ku pêça tevlihev a adhesive li gorî mezinahiya zirarê (heta 12 înçên çargoşe) xweş bike. Xwepêşandan li ser materyalek pêkhatî ya ku deverek AMCB-ya stûr a 3-inç temsîl dike bi dawî bû. Madeya pêkhatî xwedan 3-inç qalindek dara balsa ya qalind e (15 pound li her tîrêjiya lingê kûp) û du qatên Vectorply (Phoenix, Arizona, DY) C -LT 1100 fîber karbonê 0°/90° qumaşê dirûnê biaxial, yek qatek ji C-TLX 1900 fiber karbonê 0°/+45°/-45° sê şaft û du qatên C-LT 1100, bi tevahî pênc qat. "Me biryar da ku kît dê di lamînatek hema-îzotropîk a mîna pir-texsekê de kelûpelên çêkirî bikar bîne da ku rêwerdana qumaşê nebe pirsgirêk," Crane got.
Pirsgirêka din matrixa resin e ku ji bo tamîrkirina laminate tê bikar anîn. Ji bo ku ji tevlihevkirina rezîna şil dûr nekevin, paç dê prepreg bikar bîne. "Lêbelê, ev dijwarî hilanîn in," Bergen diyar kir. Ji bo pêşdebirina çareseriyek paçê ya hilanîn, Custom Technologies bi Sunrez Corp. (El Cajon, California, USA) re hevkarî kir da ku pêşbirkek fîbera camê/vinyl ester pêşve bibe ku dikare di şeş hûrdeman de ronahiya ultraviyole (UV) bikar bîne. Di heman demê de bi Gougeon Brothers (Bay City, Michigan, USA) re jî hevkarî kir, ku pêşniyara karanîna fîlimek epoksî ya maqûl ya nû kir.
Lêkolînên destpêkê destnîşan kirin ku rezîna epoksî ji bo pêşdibistanên fîbera karbonê rezîna herî maqûl e - estera vinylê ya ku bi UV-ê ve tê dermankirin û fîbera camê ya şefaf baş dixebitin, lê di bin fîbera karbonê ya ku ronahiyê asteng dike de sax nabe. Li ser bingeha fîlima nû ya Gougeon Brothers, pêşbirka epoksî ya dawîn 1 saetê li 210°F/99°C tê saxkirin û li germahiya odeyê xwedan jiyanek dirêj e - hewcedariya hilanîna germahiya nizm tune. Bergen got ku ger germahiya veguheztina camê ya bilind (Tg) hewce be, dê resin jî di germahiyek bilind de, wek 350°F/177°C, were paqij kirin. Her du prepreg di kîteyek tamîrkirinê ya portable de wekî stûnek çîpên prepreg ên ku di zerfek fîlimek plastîk de hatine girtin têne peyda kirin.
Ji ber ku kîteya tamîrkirinê dikare ji bo demek dirêj ve were hilanîn, Teknolojiyên Xweser pêdivî ye ku lêkolînek jiyana refikê bike. "Me çar dorhêlên plastîk ên hişk kirîn - celebek leşkerî ya tîpîk ku di alavên veguheztinê de tê bikar anîn - û nimûneyên epoksî adhesive û prepreg vinyl ester danîn nav her dorhêlê," Bergen got. Dûv re sindoq ji bo ceribandinê li çar deverên cihêreng hatin danîn: banê kargeha Gougeon Brothers li Michigan, banê balafirgeha Maryland, tesîsa derve ya li Geliyê Yucca (çolê Kalîforniya), û laboratûara ceribandina korozyonê ya li başûrê Florida. Bergen destnîşan dike ku hemî bûyeran tomarkerên daneyê hene, "Em her sê mehan carekê nimûneyên dane û materyalê ji bo nirxandinê digirin. Germahiya herî zêde ya ku di qutiyên li Florida û California de hatî tomar kirin 140 °F ye, ku ji bo piraniya rezînên restorasyonê baş e. Ew rastî dijwariyek e.” Digel vê yekê, Gougeon Brothers di hundurê xwe de rezîna epoksî ya paqij a nû hatî pêşkeftî ceribandin. Bergen got, "Nimûneyên ku çend meh di firna 120°F de hatine danîn dest bi polîmerîzebûnê dikin." "Lêbelê, ji bo nimûneyên têkildar ên ku li 110 ° F têne girtin, kîmya rezînê tenê bi hêjmarek piçûk çêtir bûye."
Tamîrkirin li ser tabloya ceribandinê û vê modela pîvanê ya AMCB-ê hate verast kirin, ku heman materyalê laminate û bingehîn wekî pira orîjînal a ku ji hêla Seemann Composites ve hatî çêkirin bikar tîne. Çavkaniya wêneyê: Custom Technologies LLC
Ji bo ku hûn teknîka tamîrkirinê nîşan bidin, laminatek nûner divê were çêkirin, zirar û tamîrkirin. "Di qonaxa yekem a projeyê de, me di destpêkê de tîrêjên piçûk ên 4 x 48-inç û ceribandinên qutkirinê yên çar-xalî bikar anîn da ku îmkana pêvajoya meya tamîrkirinê binirxînin," Klein got. Dûv re, me di qonaxa duyemîn a projeyê de derbasî panelên 12 x 48 înç bûn, barkêşan sepandin da ku rewşek stresê ya biaxial çêbike da ku bibe sedema têkçûnê, û dûv re performansa tamîrkirinê nirxand. Di qonaxa duyemîn de, me modela AMCB ya ku me Maintenance çêkir jî temam kir."
Bergen got ku panela ceribandinê ya ku ji bo îsbatkirina performansa tamîrkirinê hatî bikar anîn bi karanîna heman rêza laminat û materyalên bingehîn ên wekî AMCB-ya ku ji hêla Seemann Composites ve hatî çêkirin hatî çêkirin, "lê me stûrahiya panelê ji 0.375 înç daxist 0.175 înç, li ser bingeha teorema eksê paralel. . Mesele ev e. Rêbaz, digel hêmanên pêvek ên teoriya tîrêjê û teoriya laminate ya klasîk [CLT], ji bo girêdana kêliya bêhêzî û serhişkiya bi bandor a AMCB-ya tev-pîvana bi hilberek demo-yê piçûktir re hate bikar anîn ku hêsantir tê xebitandin û bêtir. mesrefa-bandor. Dûv re, me Modela analîza hêmanên dawî [FEA] ku ji hêla XCraft Inc. (Boston, Massachusetts, USA) ve hatî pêşve xistin, hate bikar anîn da ku sêwirana tamîrên avahîsaziyê baştir bike." Qumaşê fîbera karbonê ku ji bo panelên ceribandinê û modela AMCB hatî bikar anîn ji Vectorply hate kirîn, û bingeha balsa ji hêla Core Composites (Bristol, RI, US) ve hatî peyda kirin.
Gav 1. Ev panela testê 3 înç pîvana kunek nîşan dide da ku zirara ku li navendê hatî nîşankirin simule bike û dora tamîr bike. Çavkaniya wêneyê ji bo hemî gavan: Custom Technologies LLC.
Gav 2. Ji bo rakirina maddeyên xerabûyî û bi taperek 12:1 pêça tamîrkirinê bi kar bînin.
"Em dixwazin li ser tabloya ceribandinê asteke bilindtir zirarê ji ya ku li ser deşta pirê li zeviyê tê dîtin simule bikin," Bergen diyar kir. "Ji ber vê yekê rêbaza me ev e ku em çuçikek qulikê bikar bînin da ku qulikek bi pîvana 3-inç çêbikin. Dûv re, em fîşa maddeya xerabûyî derdixin û pîvazek pneumatîk a desta bikar tînin da ku şapikek 12:1 hilînin.
Crane diyar kir ku ji bo tamîrkirina fîbera karbonê / epoksî, gava ku materyalê panelê "xisardar" were rakirin û şapikek guncav were sepandin, dê prepreg bi firehî û dirêjahî were qut kirin da ku bi tapeya devera zirarê re têkildar be. "Ji bo panela ceribandina me, ev çar qatên prepreg hewce dike da ku materyalê tamîrkirinê bi jorê panela karbonê ya neziravkirî re hevaheng bimîne. Piştî wê, sê tebeqeyên nixumandî yên karbon/epoksî prepreg li ser vê li ser beşa tamîrkirî têne berhev kirin. Her qatek li pey hev 1 inç li her aliyên qata jêrîn dirêj dibe, ku ev yek veguheztinek gav bi gav ji materyalê derdorê "baş" berbi devera tamîrkirî peyda dike." Tevahiya dema pêkanîna vê tamîrkirinê - di nav de amadekirina qada tamîrkirinê, birrîn û danîna materyalê restorasyonê û sepandina prosedûra dermankirinê - bi qasî 2,5 demjimêran.
Ji bo fîbera karbonê/prepreg epoksî, qada tamîrkirinê bi valahiya valahiya tê pakkirin û di 210°F/99°C de yek saetê bi karanîna girêkek germî ya ku bi battêre tê xebitandin tê sax kirin.
Her çend tamîrkirina karbon / epoksî sade û bilez e, tîmê hewcedariya çareseriyek hêsantir ji bo sererastkirina performansê nas kir. Vê yekê bû sedema lêgerîna pêşbirkên dermankirina ultraviolet (UV). Bergen diyar kir, "Eleqeya rezîlên vinyl estera Sunrez li ser ezmûna deryayî ya berê ya bi damezrînerê pargîdaniyê Mark Livesay re ye." "Me pêşî li Sunrez qumaşek camê ya hema-îzotropîk peyda kir, bi karanîna prepreg-a wan a vinyl ester, û di bin şert û mercên cûda de kêşa dermankirinê nirxand. Wekî din, ji ber ku em dizanin ku rezîna estera vinyl ne wekî rezînek epoksî ye ku performansa pêvekirina duyemîn a minasib peyda dike, ji ber vê yekê hewildanên zêde hewce ne ku ji bo nirxandina cûrbecûr ajanên hevgirêdana qata adhesive û destnîşankirina kîjan ji bo serîlêdanê maqûl e.
Pirsgirêkek din jî ev e ku fiberên cam nikarin heman taybetmendiyên mekanîkî yên wekî fîberên karbonê peyda bikin. Crane got, "Li gorî karbonê / epoksê, ev pirsgirêk bi karanîna qatek zêde ya cam / vinyl ester tê çareser kirin." "Sedema ku tenê pêvekek pêvek hewce ye ev e ku materyalê cam qumaşê girantir e." Ev pişkek maqûl çêdike ku dikare di nav şeş hûrdeman de jî di germahiyên zeviyê pir sar/cemid de were sepandin û berhev kirin. Kulîlk bêyî peydakirina germê. Crane diyar kir ku ev karê temîrkirinê di nav saetekê de dikare biqede.
Her du pergalên patchê hatine destnîşan kirin û ceribandin. Ji bo her tamîrkirinê, devera ku tê xera kirin (gav 1) tê nîşankirin (gav 1), bi şûjinek qulikê tê çêkirin, û dûv re bi karanîna grinderek desta ya ku bi battêre hêzdar e tê rakirin (gav 2). Dûv re devera tamîrkirî bi rengek 12:1 qut bikin. Rûyê şapikê bi pêleka alkolê paqij bikin (gav 3). Dûv re, pişka tamîrkirinê bi pîvanek diyar bibire, wê li ser rûyê paqijkirî bi cîh bike (gav 4) û wê bi çîçekê re hevdeng bike da ku gulikên hewayê rake. Ji bo fîbera cam / vinyl estera tîrêjê ya pêşîlêgirtinê, dûv re tebeqeya berdanê li cîhê tamîrkirî bi cîh bikin û şeş hûrdeman bi lampa UV-ya bêtêl palçê bikin (gav 5). Ji bo fîbera karbonê/prepreg epoksî, girêkek termal a pêş-bernamekirî, yek bişkokî, ku bi battêrî ve tê hêz kirin bikar bînin da ku pak bikin û devera tamîrkirî li 210°F/99°C ji bo saetekê sax bikin.
Gav 5. Piştî ku tebeqeya pelêkirinê danî ser devera tamîrkirî, lampa UV-ya bêtêl bikar bînin da ku 6 hûrdeman paçê sax bikin.
"Piştre me ceribandin pêk anîn da ku zeliqandina paçê û şiyana wê ya vegerandina kapasîteya bargiraniyê ya avahiyê binirxînin," Bergen got. "Di qonaxa yekem de, pêdivî ye ku em hêsaniya serîlêdanê û şiyana ku bi kêmî ve 75% ji hêzê vegerînin îspat bikin. Piştî tamîrkirina zirara simulasyonê, ev ji hêla çar-xalî vekêşana li ser fîberek karbonê ya 4 x 48 înç / rezînek epoksî û tîra bingehîn a balsa pêk tê. Erê. Qonaxa duyemîn a projeyê panelek 12 x 48 inch bikar anî, û pêdivî ye ku ji% 90 zêdetir hewcedariyên hêzê di bin barên çenga tevlihev de nîşan bide. Me van hemî hewcedariyan bicîh anî, û dûv re awayên tamîrkirinê li ser modela AMCB wêne kişand. Meriv çawa teknolojî û alavên infield bikar tîne da ku referansek dîtbar peyda bike.
Aliyek sereke ya projeyê ev e ku îspat bike ku nûxwaz dikarin bi hêsanî tamîrê temam bikin. Ji bo vê yekê, ramanek Bergen hebû: "Min soz da ku ez du têkiliyên me yên teknîkî yên di artêşê de nîşan bidim: Dr. Bernard Sia û Ashley Genna. Di nirxandina dawîn a qonaxa yekem a projeyê de, min xwest ku tu tamîr neke. Ashley bi ezmûn tamîr kir. Bi karanîna kît û manuala ku me peyda kir, wê patchê sepand û bê pirsgirêk tamîr kir.
Figure 2 Makîneya girêdana termal a ku ji berê ve hatî bernamekirin û bi hêza bataryayê ve hatî çêkirin, dikare bi pêldana bişkokekê, pêça tamîrkirina fîbera karbonê/epoksî sax bike, bêyî ku pêdivî bi zanîna tamîrkirinê an bernameya çerxa dermankirinê hebe. Çavkaniya wêneyê: Teknolojiyên Xweser, LLC
Pêşveçûnek din a sereke pergala dermankirinê ya bi hêza bateriyê ye (Wêne 2). Bergen destnîşan kir, "Bi lênêrîna hundurîn, hûn tenê hêza bataryayê heye." "Hemû alavên pêvajoyê yên di kîta tamîrkirinê de ku me pêşxistiye bêtêl e." Ev tê de girêdana termal a bi battêrî heye ku bi hev re ji hêla Custom Technologies û dabînkerê makîneya girêdana termal WichiTech Industries Inc. (Randallstown, Maryland, USA) ve hatî pêşve xistin. Crane got, "Ev girêka germî ya ku bi bataryayê ve tê xebitandin ji pêş-bername hatîye bernamesaz kirin da ku biqedînin, ji ber vê yekê kesên nûjen ne hewce ne ku çerxa dermankirinê bername bikin." "Ew tenê hewce ne ku bişkokek bikirtînin da ku rampek rast biqedînin û şil bikin." Pîlên ku niha têne bikar anîn dikarin salek bidomînin berî ku hewce ne ku werin şarj kirin.
Bi qedandina qonaxa duyemîn a projeyê, Custom Technologies pêşnîyarên çêtirkirina şopandinê amade dike û nameyên berjewendî û piştgirî berhev dike. Bergen got, "Armanca me ew e ku em vê teknolojiyê bi TRL 8-ê mezin bikin û wê derxin meydanê." "Em potansiyela serîlêdanên ne-leşkerî jî dibînin."
Hunera kevn a li pişt bihêzkirina fîberê ya yekem a pîşesaziyê rave dike, û têgihîştinek kûr a zanistiya fîberê ya nû û pêşkeftina pêşerojê heye.
Zû zû tê û ji bo yekem car difire, 787 xwe dispêre nûbûnên di materyal û pêvajoyên pêkhatî de da ku bigihîje armancên xwe.
Dema şandinê: Sep-02-2021