Портативдик комплект бөлмө температурасында сакталган UV менен айыккан стекловолокно/винил эфир же көмүртек була/эпоксид препреги жана батарея менен иштеген айыктыруучу жабдуулар менен оңдоого болот.#ичкиөндүрүштүк #инфраструктура
Ультрафиолет нуру менен айыктыра турган препрег патчты оңдоо Custom Technologies LLC тарабынан талаадагы композиттик көпүрө үчүн иштелип чыккан көмүртек буласы/эпоксид препрегинин оңдоосу жөнөкөй жана тез болгону менен, айнек буласы менен бекемделген UV менен айыккан винил эфир чайырын колдонуу Prepreg бир кыйла ыңгайлуу системаны иштеп чыкты. .Сүрөт булагы: Custom Technologies LLC
Модулдук жайгаштырылуучу көпүрөлөр аскердик тактикалык операциялар жана логистика, ошондой эле табигый кырсыктар учурунда транспорттук инфраструктураны калыбына келтирүү үчүн маанилүү каражат болуп саналат.Мындай көпүрөлөрдүн салмагын азайтуу, муну менен транспорт каражаттарына жана ишке киргизүү-калыбына келтирүү механизмдерине жүктү азайтуу үчүн композиттик конструкциялар изилденип жатат.Металл көпүрөлөр менен салыштырганда, композиттик материалдар да жүк көтөрүү жөндөмдүүлүгүн жогорулатуу жана кызмат мөөнөтүн узартуу мүмкүнчүлүгүнө ээ.
Advanced Modular Composite Bridge (AMCB) мисал болуп саналат.Seemann Composites LLC (Gulfport, Миссисипи, АКШ) жана Materials Sciences LLC (Horsham, PA, US) көмүртек буласы менен бекемделген эпоксиддүү ламинаттарды колдонушат (1-сүрөт).) Долбоорлоо жана куруу).Бирок, мындай конструкцияларды жер-жерлерде оңдоо мүмкүнчүлүгү композиттик материалдарды кабыл алууга тоскоол болгон маселе болуп келген.
1-сүрөт Композиттик көпүрө, талаадагы негизги актив Advanced Modular Composite Bridge (AMCB) Seemann Composites LLC жана Materials Sciences LLC тарабынан көмүртек буласы менен бекемделген эпоксиддүү чайыр композиттерин колдонуу менен иштелип чыккан жана курулган.Сүрөт булагы: Seeman Composites LLC (солдо) жана АКШ армиясы (оңдо).
2016-жылы Custom Technologies LLC (Миллерсвилл, MD, АКШ) аскерлер тарабынан ийгиликтүү ишке ашырыла турган оңдоо ыкмасын иштеп чыгуу үчүн АКШ армиясы тарабынан каржыланган Чакан бизнести инновацияларды изилдөө (SBIR) 1-фаза грантын алды.Бул ыкманын негизинде, SBIR грантынын экинчи этабы 2018-жылы жаңы материалдарды жана аккумулятор менен иштеген жабдууларды көрсөтүү үчүн ыйгарылды, ал тургай, патч алдын ала үйрөтүүсүз башталгыч тарабынан аткарылса да, структуранын 90% же андан көп бөлүгүн чийки калыбына келтирүүгө болот. күч.Технологиянын максатка ылайыктуулугу бир катар талдоо, материалды тандоо, үлгүлөрдү даярдоо жана механикалык сыноо тапшырмаларын аткаруу менен, ошондой эле чакан жана толук масштабдуу оңдоолор менен аныкталат.
SBIRдин эки фазасынын негизги изилдөөчүсү - Custom Technologies LLC компаниясынын негиздөөчүсү жана президенти Майкл Берген.Берген Кардероктун Аскер-деңиз бетиндеги согуш борборунун (NSWC) пенсиясына чыгып, Структуралар жана материалдар департаментинде 27 жыл кызмат өтөгөн, ал жерде АКШ деңиз флотунун флотунда композиттик технологияларды иштеп чыгууну жана колдонууну башкарган.Доктор Роджер Крейн 2011-жылы АКШнын деңиз флотунан пенсияга чыккандан кийин Custom Technologies компаниясына 2015-жылы кошулган жана 32 жыл кызмат өтөгөн.Анын композиттик материалдар боюнча экспертизасы жаңы композиттик материалдар, прототибин өндүрүү, туташтыруу ыкмалары, көп функциялуу композиттик материалдар, структуралык ден соолуктун мониторинги жана композиттик материалдарды калыбына келтирүү сыяктуу темаларды камтыган техникалык басылмаларды жана патенттерди камтыйт.
Эки эксперт Тикондерога CG-47 классындагы 5456 башкарылуучу ракеталык крейсердин алюминий үстүнкү конструкциясындагы жаракаларды оңдоо үчүн композиттик материалдарды колдонгон уникалдуу процессти иштеп чыгышты. 2 миллиондон 4 миллион долларга чейин платформа тактасын алмаштырууга», - деди Берген.«Ошентип, биз лабораториядан тышкаркы жана реалдуу тейлөө чөйрөсүндө оңдоо иштерин жүргүзө аларыбызды далилдедик.Бирок кыйынчылык - азыркы аскердик активдердин ыкмалары анча ийгиликтүү эмес.Опция дуплексти оңдоо [негизинен бузулган аймактарда тактаны жогору жагына чаптоо] же кампа деңгээлиндеги (D-деңгээли) оңдоолор үчүн активди кызматтан алып салуу.D деңгээлиндеги оңдоолор талап кылынгандыктан, көптөгөн активдер четке кагылган.
Андан ары ал композиттик материалдар боюнча тажрыйбасы жок жоокерлер гана комплекттерди жана техникалык тейлөө боюнча колдонмолорду колдонуу менен аткара ала турган ыкма зарыл экенин айтты.Биздин максат - бул процессти жөнөкөйлөтүү: колдонмону окуп, зыянды баалоо жана оңдоо иштерин жүргүзүү.Биз суюк чайырларды аралаштыргыбыз келбейт, анткени бул толук айыктыруу үчүн так өлчөөнү талап кылат.Ошондой эле оңдоо иштери аяктагандан кийин зыяндуу калдыктары жок система керек.Жана ал учурдагы тармак тарабынан жайылтыла турган комплект катары пакеттелген болушу керек.”
Custom Technologies ийгиликтүү көрсөткөн бир чечим - бул жабышчаак композиттик патчты зыяндын өлчөмүнө (12 чарчы дюймга чейин) ылайыкташтыруу үчүн катаалданган эпоксид жабышчагын колдонгон көчмө комплект.Демонстрация 3 дюймдук калың AMCB палубасын билдирген курама материалда аяктады.Композиттик материалда 3 дюймдук калың бальза жыгачынын өзөгү (бир куб фут тыгыздыгына 15 фунт) жана эки катмар Vectorply (Феникс, Аризона, АКШ) C -LT 1100 көмүртек буласы 0°/90° биаксиалдык тигилген кездеме, бир катмар C-TLX 1900 көмүртек була 0°/+45°/-45° үч стволдор жана эки C-LT 1100 катмары, жалпысынан беш катмар."Биз комплект көп огуна окшош квази-изотроптук ламинаттагы даярдалган тактарды колдонот деп чечтик, андыктан кездеменин багыты көйгөй жаратпайт" деди Кран.
Кийинки маселе ламинат оңдоо үчүн колдонулган чайыр матрицасы болуп саналат.Суюк чайырды аралаштырбоо үчүн, патч препрегди колдонот."Бирок, бул кыйынчылыктар сактоо болуп саналат", Берген түшүндүрдү.Сактоочу патч чечимди иштеп чыгуу үчүн Custom Technologies компаниясы Sunrez Corp. (Эл Кажон, Калифорния, АКШ) менен шериктеш болуп, алты мүнөттө ультра кызгылт көк нурду (UV) колдоно ала турган айнек була/винил эфир препрегин иштеп чыкты.Ал ошондой эле жаңы ийкемдүү эпоксиддик пленканы колдонууну сунуш кылган Gougeon Brothers (Бей Сити, Мичиган, АКШ) менен кызматташкан.
Алгачкы изилдөөлөр эпоксиддик чайырдын көмүртектүү була үчүн эң ылайыктуу чайыр экенин көрсөттү-UV-дарылануучу винил Эстер жана тунук айнек була жакшы иштейт, бирок жарыкты бөгөттөөчү көмүртек буласынын астында айыктыра албайт.Gougeon Brothers жаңы тасмасынын негизинде, акыркы эпоксиддик препрег 210°F/99°C температурада 1 саатка айыгат жана бөлмө температурасында узак сактоо мөөнөтү бар – төмөн температурада сактоонун кереги жок.Берген жогору айнек өтүү температурасы (Tg) талап кылынса, чайыр да, мисалы, 350 ° F / 177 ° C сыяктуу жогорку температурада айыктырат деп билдирди.Эки препрег тең портативдик оңдоп-түзөө комплектинде пластик пленкалуу конвертке чапталган препрег патчтары катары берилет.
Оңдоо комплекти узак убакыт бою сакталышы мүмкүн болгондуктан, Custom Technologies жарактуулук мөөнөтүн изилдөөнү талап кылат."Биз төрт катуу пластик тосмолорду сатып алдык - транспорттук жабдууларда колдонулган типтүү аскердик тип - жана ар бир корпуска эпоксиддик жабышчаак жана винил эфир препрегинин үлгүлөрүн койдук" деди Берген.Андан кийин кутулар сыноо үчүн төрт башка жерге жайгаштырылды: Мичигандагы Gougeon Brothers фабрикасынын чатыры, Мэриленд аэропортунун чатыры, Юкка өрөөнүндөгү (Калифорния чөлү) сырткы мекеме жана Флориданын түштүгүндөгү тышкы коррозияны текшерүү лабораториясы.Бардык учурларда маалыматтарды каттоочулар бар, Берген мындай дейт: «Биз ар бир үч ай сайын баалоо үчүн маалыматтарды жана материалдардын үлгүлөрүн алып турабыз.Флоридада жана Калифорнияда кутуларда жазылган максималдуу температура 140°F, бул көпчүлүк калыбына келтирүүчү чайырлар үчүн жакшы.Бул чыныгы кыйынчылык».Кошумчалай кетсек, Gougeon Brothers жаңыдан иштелип чыккан таза эпоксиддик чайырды ички сыноодон өткөрүштү."Бир нече ай бою 120 ° F мешке коюлган үлгүлөр полимерленип баштайт" деди Берген."Бирок, 110 ° F температурада сакталган тиешелүү үлгүлөр үчүн чайырдын химиясы бир аз гана жакшырды."
Оңдоо Seemann Composites тарабынан курулган баштапкы көпүрө сыяктуу эле ламинат жана негизги материалды колдонгон сыноо тактасында жана AMCB бул масштабдуу моделинде текшерилди.Сүрөт булагы: Custom Technologies LLC
Оңдоо техникасын көрсөтүү үчүн өкүл ламинат жасалышы, бузулушу жана оңдолушу керек."Долбоордун биринчи этабында биз алгач оңдоо процессибиздин максатка ылайыктуулугун баалоо үчүн чакан масштабдагы 4 х 48 дюймдук устундарды жана төрт чекиттүү ийилүүчү тесттерди колдондук" деди Клейн.«Андан кийин, биз долбоордун экинчи этабында 12 х 48 дюймдук панелдерге өттүк, иштен чыгуу үчүн биаксиалдык стресс абалын түзүү үчүн жүктөрдү колдондук, андан кийин оңдоо иштерине баа бердик.Экинчи этапта биз техникалык тейлөөнү курган AMCB моделин бүтүрдүк.
Берген оңдоонун натыйжалуулугун далилдөө үчүн колдонулган сыноо панели Seemann Composites чыгарган AMCB сыяктуу ламинаттарды жана негизги материалдарды колдонуу менен жасалганын айтты, "бирок биз параллелдүү ок теоремасынын негизинде панелдин калыңдыгын 0,375 дюймдан 0,175 дюймга чейин азайттык. .Бул жагдай.Метод нур теориясынын жана классикалык ламинат теориясынын [CLT] кошумча элементтери менен бирге толук масштабдуу AMCBнин инерция моментин жана эффективдүү катуулугун башкарууга оңой болгон жана башкалардан азыраак өлчөмдөгү демо продукт менен байланыштыруу үчүн колдонулган. үнөмдүү.Андан кийин биз XCraft Inc. (Бостон, Массачусетс, АКШ) тарабынан иштелип чыккан чектүү элементтердин анализи [FEA] модели структуралык оңдоолордун дизайнын жакшыртуу үчүн колдонулган.Сыноо панелдери жана AMCB модели үчүн колдонулган көмүртек була кездеме Vectorplyден сатылып алынган, ал эми бальса өзөгү Core Composites (Бристол, RI, АКШ) тарабынан жасалган.
Кадам 1. Бул сыноо панели 3 дюймдук тешиктин диаметрин көрсөтөт.Бардык кадамдар үчүн сүрөт булагы: Custom Technologies LLC.
Кадам 2. Бузулган материалды алып салуу үчүн батарейка менен иштеген кол майдалагычты колдонуңуз жана оңдоо патчын 12:1 конус менен жабыңыз.
"Биз талаадагы көпүрөнүн палубасында көрүнгөндөн жогорураак зыяндын деңгээлин сыноо тактасында окшоштургубуз келет" деп түшүндүрдү Берген.«Ошентип, биздин ыкма диаметри 3 дюймдук тешик жасоо үчүн арааны колдонуу болуп саналат.Андан кийин, биз бузулган материалдын вилкасын сууруп алып, колго пневматикалык жаргылчак менен 12:1 жоолугун иштетебиз».
Crane көмүртек була / эпоксидди оңдоо үчүн, "бузулган" панелдик материал алынып салынгандан кийин жана тийиштүү жоолук салынгандан кийин, препрег бузулган аймактын конустугуна туура келүү үчүн туурасы жана узундугуна кесилет деп түшүндүрдү.«Биздин сыноо панели үчүн оңдоочу материалды оригиналдуу бузулбаган көмүртек панелинин үстүнкү бөлүгүнө шайкеш келтирүү үчүн бул препрегтин төрт катмарын талап кылат.Андан кийин көмүртек/эпоксид препрегинин үч каптоочу катмары оңдолгон бөлүгүнө топтолот.Ар бир кийинки катмар төмөнкү катмардын бардык тарабында 1 дюймга созулат, бул "жакшы" курчап турган материалдан оңдолгон аймакка акырындык менен жүктүн өтүшүн камсыз кылат.Бул оңдоону аткаруунун жалпы убактысы, анын ичинде оңдоо аянтын даярдоо, калыбына келтирүүчү материалды кесүү жана коюу жана айыктыруу процедурасын колдонуу - болжол менен 2,5 саат.
Көмүртек була/эпоксид препрег үчүн оңдоо аймагы вакуумда таңгакталган жана 210°F/99°C температурада бир саатка батарейка менен иштеген термикалык байланышты колдонуу менен айыгат.
Көмүртек/эпоксидди оңдоо жөнөкөй жана тез болгону менен, команда өндүрүмдүүлүгүн калыбына келтирүү үчүн ыңгайлуураак чечимдин зарылдыгын түшүндү.Бул ультрафиолет (УК) менен айыктыруучу препрегтерди изилдөөгө алып келди."Sunrez винил эфир чайырларына болгон кызыгуу компаниянын негиздөөчүсү Марк Ливсей менен болгон мурунку деңиз тажрыйбасына негизделген", - деп түшүндүрдү Берген.«Биз алгач Сунрезге винил эфир препрегинин жардамы менен квази-изотроптук айнек кездеме бердик жана ар кандай шарттарда айыктыруу ийри сызыгын бааладык.Кошумчалай кетсек, биз винил эфир чайырынын эпоксиддүү чайырга окшош эместигин билебиз, ал ылайыктуу экинчилик адгезия көрсөткүчүн камсыз кылат, ошондуктан ар кандай жабышчаак катмарды бириктирүүчү агенттерди баалоо жана алардын кайсынысы колдонууга ылайыктуу экенин аныктоо үчүн кошумча күч-аракет талап кылынат.
Дагы бир маселе, айнек жипчелери көмүртек булалары сыяктуу механикалык касиеттерди бере албайт."Көмүртек / эпоксиддик жамаачы менен салыштырганда, бул көйгөй айнек / винил эфирдин кошумча катмарын колдонуу менен чечилет" деди Кран."Бир гана кошумча катмар керек болушунун себеби, айнек материалы оор кездеме болуп саналат."Бул алты мүнөттүн ичинде өтө муздак/тоңдургуч талаа температурасында колдонула турган ылайыктуу патчты жаратат.Жылуулук бербестен айыктыруу.Кран бул оңдоо иштеринин бир сааттын ичинде бүтүшү мүмкүн экенин белгиледи.
Эки патч системасы тең демонстрацияланган жана сыналган.Ар бир оңдоо үчүн бузула турган жер белгиленет (1-кадам), тешик араа менен түзүлүп, андан кийин батарея менен иштеген кол жаргылчактын жардамы менен алынып салынат (2-кадам).Андан кийин оңдолгон жерди 12:1 конус кылып кесип.Жоолуктун бетин спирт ичимдиктери менен тазалаңыз (3-кадам).Андан кийин, оңдоо жамаачысын белгилүү бир өлчөмдө кесип, тазаланган бетке (4-кадам) коюп, аба көбүкчөлөрүн алып салуу үчүн ролик менен бириктириңиз.Айнек буласы/UV менен айыктыруучу винил эфир препрег үчүн, андан кийин оңдолгон жерге релиз катмарын коюп, патчты зымсыз UV лампа менен алты мүнөт айыктырыңыз (5-кадам).Көмүртек була/эпоксид препреги үчүн алдын ала программаланган, бир баскычтуу, батарея менен иштеген термикалык байланышты колдонуп, таңгактарды соруңуз жана оңдолгон аймакты 210°F/99°C температурада бир саатка айыктырыңыз.
Кадам 5. Оңдолуп жаткан жерге пилинг катмарын койгондон кийин, патчты 6 мүнөт айыктыруу үчүн зымсыз UV лампасын колдонуңуз.
"Андан кийин биз патчтын жабышчаактыгын жана анын структуранын жүк көтөрүмдүүлүгүн калыбына келтирүү жөндөмүн баалоо үчүн сыноолорду өткөрдүк" деди Берген.«Биринчи этапта биз колдонуунун оңойлугун жана күчтүн 75%дан кем эмесин калыбына келтирүү мүмкүнчүлүгүн далилдешибиз керек.Бул симуляцияланган зыянды оңдогондон кийин 4 х 48 дюймдук көмүртек була/эпоксид чайырында жана бальза өзөктүү нурунда төрт чекиттүү ийилип жасалат.Ооба.Долбоордун экинчи этабы 12 х 48 дюймдук панелди колдонгон жана татаал штамм жүктөмдөрүндө 90% дан ашык күч талаптарын көрсөтүшү керек.Биз бул талаптардын баарын аткарып, анан AMCB үлгүсүндөгү оңдоо ыкмаларын сүрөткө тарттык.Көрүү маалымдамасын берүү үчүн талаадагы технологияны жана жабдууларды кантип колдонуу керек.
Долбоордун негизги аспектиси - жаңы баштагандар оңдоону оңой эле бүтүрө аларын далилдөө.Ушул себептен улам Бергенге мындай ой келди: «Мен армиядагы эки техникалык байланышыбызга: доктор Бернард Сиа менен Эшли Геннага көрсөтүүгө убада бердим.Долбоордун биринчи этабын акыркы кароодо мен эч кандай оңдоо иштерин жүргүзүүнү сурандым.Оңдоону тажрыйбалуу Эшли аткарган.Биз берген комплектти жана колдонмону колдонуп, ал патчты колдонду жана эч кандай көйгөйсүз оңдоону аяктады.
2-сүрөт Батарея менен иштөөчү алдын ала программаланган, батарейка менен иштеген термикалык байланыштыруучу машина оңдоо билимин же айыктыруу циклин программалоону талап кылбастан, бир баскычты басуу менен көмүртек була/эпоксидди оңдоо патчын айыктыра алат.Сүрөт булагы: Custom Technologies, LLC
Дагы бир негизги өнүгүү - бул батарея менен иштеген айыктыруу системасы (2-сүрөт)."Талаада тейлөө аркылуу сизде батареянын күчү гана бар", - деди Берген."Биз иштеп чыккан оңдоо комплектиндеги бардык технологиялык жабдуулар зымсыз."Буга Custom Technologies жана WichiTech Industries Inc. (Рандаллстаун, Мэриленд, АКШ) термикалык байланыш машинасынын жеткирүүчүсү биргелешип иштеп чыккан батарея менен иштеген жылуулук байланышы кирет."Батарейка менен иштеген бул термикалык байланыштыргыч толугу менен айыктыруу үчүн алдын ала программаланган, андыктан жаңы баштагандарга айыктыруу циклин программалоонун кереги жок" деди Кран."Алар жөн гана туура рампаны бүтүрүп, сууга түшүү үчүн баскычты басышы керек."Учурда колдонулуп жаткан батарейкалар кайра заряддоого муктаж болгонго чейин бир жылга жетет.
Долбоордун экинчи этабы аяктагандан кийин, Custom Technologies кийинки жакшыртуу сунуштарын даярдап, кызыгуу жана колдоо каттарын чогултууда."Биздин максатыбыз бул технологияны TRL 8ге жеткирип, аны талаага алып чыгуу" деди Берген."Биз ошондой эле аскердик эмес колдонмолор үчүн мүмкүнчүлүктөрдү көрүп жатабыз."
Өнөр жайдын биринчи жипчесин бекемдөөнүн артындагы эски искусствону түшүндүрөт жана жаңы була илимин жана келечектеги өнүгүүнү терең түшүнөт.
Жакында жана биринчи жолу уча турган 787 өз максаттарына жетүү үчүн композиттик материалдар жана процесстердеги инновацияларга таянат.
Посттун убактысы: 02-02-2021