[发明专利]轻质支承结构、制造轻质支承结构的方法、复合夹心板以及制造复合夹心板的方法

说明书

技术领域

本发明涉及轻质支承结构，其包括轻质支承结构和施加载荷和/或锚固的元件，制造如此轻质支承结构的方法。本发明还涉及复合夹心板以及制造如此复合夹心板的方法。

背景技术

复合夹心板是特殊类型的复合材料/结构，其通过将两个相对薄但刚硬的面板附连到重量轻但厚的内芯上加工制成的。内芯材料通常是强度相对低的材料，但其较厚的厚度提供了夹心的复合材料，该复合材料具有高的弯曲刚度和总体低的密度。通常通过将内芯材料层叠在两个薄层之间来制造复合夹心板，所述薄层提供拉升强度。轻质内芯通常通过粘结连接和/或金属钎焊附连到面板上。这形成板状的组件。

面板通常是层叠物，其由玻璃和/或碳纤维加强的热缩性和/或热固性聚合物组成，诸如不饱和的聚酯、环氧树脂。替代地，金属片，最好是诸如铝那样轻质金属，也可用于夹心板的面板。夹心板的轻质内芯通常是开口室和/或闭口室结构的泡沫(诸如聚氯乙烯、聚亚胺酯、聚乙烯或聚苯乙烯泡沫、复合泡沫)，或是开口室和/或闭口室的金属泡沫，最好是诸如铝那样轻质金属。

相当经常地是蜂窝结构，最好是诸如铝那样轻质金属或玻璃纤维和高级复合材料，由于它们的强度对重量比极好，所以，它们首选为轻质内芯。蜂窝结构是具有蜂窝几何形的结构，其允许使所用材料量为最少而达到最小的重量。蜂窝结构的几何形可变化很大，但所有如此结构的共同特征是形成在薄的垂直壁之间的中空小室阵列。小室通常为圆柱形和六角形。蜂窝形的结构提供密度最小的材料以及平面外相当高的压缩特性和平面外的剪切特性。

复合夹心板的特性是正交性的，因此，根据结构的定向，板的反作用是不同的。因此，有必要区分平面内的力和平面外的力。在复合夹心板中，提供面板来来传递平面内的力，而提供轻质内芯来形成高的平面外的压缩阻力。

复合夹心板广泛地用于这样的场合：需要平的或略微弧形的表面，且它们高的强度-对-重量比是有价值的。出于该原因，它们广泛地用于航天工业中，并且长期来在飞机和火箭领域起作用。尽管夹心板能够承载高载荷，但各种部件的载荷施加和/或锚固却需要特殊的方案，因为所述不同的强度依赖于所施加力的方向。为了充分利用复合夹心板的有利特性和避免其损坏，来自诸如透镜、天线之类的附加部件的静态和动态载荷必须最佳地传输到结构中。当飞机、航天器、火箭、卫星等经受高达100g量级的强烈振动时，部件附连点上的传递到承载部件的夹心板的载荷非常高。

为了满足这些严格的要求，可借助于配装到夹心结构内的插入件来达到部件锚固和载荷施加，所述插入件诸如是GB1328429中披露的插入件。同时，插入件应配装而平地坐在复合夹心板内。该过程目前主要通过手工或复杂的工艺过程来实施，所述复杂工艺过程涉及需要各种工具和辅助装置的强劳动力的生产步骤。例如，GB1328429中披露的插入件是使用平行于复合夹心板的面板的辅助板进行安装的，在插入到板内的过程中以及在将插入件粘结到板上的粘结剂固化过程中，辅助板附连到插入件。然而，这过程可花费高达48小时，这使得该过程非常低效。此外，粘结剂常常意外地泄漏会将辅助版粘结到插入件上，这可导致插入件受到应力，或在最坏的情形中，在移去辅助版的过程中，甚至插入件被拉出夹心板外。此外，用来将载荷施加到复合夹心板的已知的插入件必须与安装插入件的切口非常精确地对齐，这使得自动化组装变得不可能或非常昂贵。

发明内容

有待解决的技术问题

本发明的目的因此是提供轻质支承结构和对应的生产轻质支承结构的方法，轻质支承结构包括复合夹心板，其允许各种部件安全和强力地锚固，并将载荷最佳地施加到如此的复合夹心板，同时，大大地降低提供如此复合夹心板的努力，无需各种工具和辅助。

本发明的另一目的是提供复合夹心板和对应的生产复合夹心板的方法，复合夹心板适于接纳插入件，允许提供各种部件安全和强力的锚固，以及最佳地将载荷施加到如此的复合夹心板内。

发明概述