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Dokumentenidentifikation DE69316146T2 06.08.1998
EP-Veröffentlichungsnummer 0593381
Titel Verfahren zur Filamentablagerung auf einer achsensymemetrischen konvexen Fläche, Vorrichtung zu deren Herstellung und herstellte Form
Anmelder Aérospatiale Société Nationale Industrielle, Paris, FR
Erfinder Mathieu, Gerard, Residence Louqsor Appartement 23, F-31000 Toulouse, FR;
Monget, Francois, F-33700 Merignac, FR
Vertreter Sparing . Röhl . Henseler, 40237 Düsseldorf
DE-Aktenzeichen 69316146
Vertragsstaaten DE, ES, GB, IT
Sprache des Dokument Fr
EP-Anmeldetag 12.10.1993
EP-Aktenzeichen 934500083
EP-Offenlegungsdatum 20.04.1994
EP date of grant 07.01.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.08.1998
IPC-Hauptklasse B29C 53/60
IPC-Nebenklasse D04H 3/04   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft die Realisation von bombierten Strukturen, die aus einer insbesondere halbkugeligen Hülle gebildet wird, die außen mit widerstandsfähigen Fasern bedeckt ist, die gegebenenfalls in einem härtbaren Bindemittel eingebettet sind.

Die Erfindung richtet sich genauer, jedoch nicht ausschließlich, auf die Realisierung von Behältern zum Lagern von Fluids unter Druck, insbesondere als "Flaschen" bezeichnete Behälter zur Aufnahme von Gas wie Luft, Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid, die in verschiedenen industriellen Bereichen verwendet werden. Dieser Behältertyp umfaßt einen zentralen zylindrischen Ring, der an jedem Ende durch einen im allgemeinen halbkugelig gewölbten Boden verlängert ist, wobei die Gesamtheit mit Hilfe von widerstandsfähigen Fasern umschnürt ist, die in einem härtbaren Bindemittel eingebettet sind.

Einer der Böden besitzt in seiner Mitte eine Durchtrittsöffnung derart, daß die Umwicklung der Enden der Flasche realisiert ist, indem eine Reserve auf dem Scheitelbereich der beiden Halbkugeln von Böden angelegt wird.

Die aktuelle Technik der zur Realisierung einer derartigen Struktur verwendeten Filamentaufbringung besteht in einer einfachen Wicklung mit elementarem Muster, im Verlauf von welchem der aufzulegende Faden ein einziges Mal über die halbkugelige Kalotte verläuft, wobei das Verlaufen mit einem leichten winkelförmigen Versatz sovielmal und ohne Unterbrechung wiederholt wird, wie die Schichtfäden enthält.

Der Nachteil dieser Technik besteht in der Fadenansammlung am Rand der Öffnung eines der Böden und in der entsprechenden Totzone des anderen Bodens, die auf diese Weise einen "Wulst" bilden, der keine konstante Wandstärke der Umschnürung dieser Endpartien von Flaschen liefert.

Die Dokumente FR-A-1 414 309 und FR-A-2 038 524 illustrieren eine derartige Technik.

Des weiteren bezieht sich das Dokument FR-A-2 575 966 auf eine ahnliche Technik mit dem Unterschied, daß bei jeder Schicht die Fäden auf den bombierten Kalotten Tangenten an einem Kreis eines Durchmessers größer als derjenige des Kreises sind, der durch die vorhergehende Schicht tangiert wird, wodurch ermöglicht wird, mehrere kleine konzentrische Wülste anstelle eines einzelnen voluminöseren zu bilden. Diese Art der Ausführung ist jedoch nicht vollständig zufriedenstellend, da Wülste auf der Oberfläche bestehen bleiben.

Die Erfindung beabsichtigt, diese Nachteile zu beseitigen, indem eine neue Technik der Filamentaufbringung auf bombierte Oberflächen und insbesondere auf kugelige Flächen vorgeschlagen wird, um Strukturen vom Flaschentyp im oben definierten Sinn oder in einer allgemeinen Weise jede Struktur zu realisieren, die durch ein Stück gebildet wird, dessen Außenfläche eine konvexe axialsymmetrische Geometrie aufweist und in der Symmetrieachse eine zu der Achse zentrierte Öffnung oder Totzone umfaßt, die nicht zu bedecken ist. Eine derartige Struktur kann beispielsweise ein Teil sein, das thermomechanischen Beanspruchungen widerstehen muß, um thermischen Schutz für in die Atmosphäre wiedereintretende Körper zu liefern, oder ein Abschnitt einer bedeutenderen Struktur.

Die Erfindung hat zum Gegenstand ein Verfahren zur Filamentablagerung auf einer axialsymmetrischen konvexen, insbesondere halbkugeligen Fläche, die mit einer kreisförmigen, im Pol zentrierten Öffnung oder Totzone versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß

- man einen Kreis, als Bezugskreis bezeichnet, parallel zum Außenrand der Fläche und in einem vorbestimmten Abstand zur Randebene definiert,

- man auf dem Bezugskreis eine regelmäßige Folge von Punkten definiert,

- man das Filament oder eine Einheit von Filamenten gemäß einer ersten im wesentlichen geodätischen Trajektone auf der Fläche ausgehend von dem Außenrand bis zu einem ersten Punkt des Bezugskreises, bezeichnet als Ausgangspunkt, präsentiert,

- man das Filament ausgehend von dem Ausgangspunkt bis zu einem zweiten Punkt des Bezugskreises, als Ankunftspunkt bezeichnet, gemäß einer zweiten im wesentlichen geodätischen Trajektorie ablegt,

- man das Filament über den Ankunftspunkt hinaus bis zum Außenrand gemäß einer dritten im wesentlichen geodätischen Trajektone ablegt,

- man den gleichen Ablegevorgang wiederholt, indem ein zweiter Ausgangspunkt auf dem Kreis und ein zweiter Ankunftspunkt passiert werden,

- man ein derartiges Ablegen bis maximal soviele Male wiederholt, daß es möglich ist, die ablegten Filamente wenigstens im Bereich benachbart zu der Öffnung oder Totzone ohne sich zu kreuzen zu lassen, so daß eine Gesamtheit von Filamenten, Schale genannt, abgelegt wird, wonach

- man den gleichen Ablegevorgang der Schale unter aufeinander folgender Verschiebung wiederholt, bis jeder Punkt des Bezugskreises einmal und ein einziges Mal ein Ausgangs- und ein Ankunftspunkt wird, um eine Schicht zu erhalten, und

- man gegebenenfalls das vorstehend beschriebene Verfahren bis zum Erhalt der gewünschten Schichtdicke erneut beginnt.

Ein derartiges Verfahren erlaubt es, auf der konvexen axialsymmetrischen Fläche eine geodätische Ablagerung von Filamenten vorzunehmen. Durch geodätische Aufbringung eines Filaments versteht man eine Ablagerung derart, daß in jedem Punkt des Filaments die Hauptnormale mit der Normalen auf die Ablagefläche zusammenfällt, wobei eine im wesentlichen konstante Stärke von der Öffnung oder Totzone bis zur Nachbarschaft des Wendekreises der Trajektone von Filamenten definiert durch die Ausgangs- und Ankunftspunkte erhalten wird. Im Verlauf des Ablegens einer Schale im weiter oben definierten Sinn können die Filamente sämtlich auf der gleichen Seite der Öffnung oder der Totzone abgelegt werden, oder auf der einen und anderen Seite der letzteren, wobei diese zweite Art eine bessere Verteilung von Unterschichtstärken aufgrund des Kreuzens von Filamenten von übereinander angeordneten Schalen ermöglicht. Man kann auch das Muster des Ablegens von Schalen, die eine Schicht im weiter oben definierten Sinn bilden, von einer Schicht zur anderen variieren, um ein erweiterbares Wandstärkenprofil zu erhalten.

Zwischen zwei übereinander befindlichen Schichten oder zwischen jeder Schicht kann man auch eine Filamentablage durch einfaches Wickeln in dem in der Einleitung definierten Sinn vornehmen.

Desgleichen kann das Ablegen gemäß der Erfindung durch ein Heften vervollständigt werden, bei dem Filamente gemäß einer dritten Richtung lokal orthogonal zu den Ablegerichtungen gemäß der Erfindung eingeführt werden.

Die Erfindung hat ferner zum Gegenstand eine Vorrichtung zur Durchführung des obigen Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch eine Reihe von Nadeln oder dergleichen gebildet wird, die bezüglich einer zu bedeckenden Fläche längs des Bezugskreises vorstehend und vorzugsweise im gleichen Abstand zueinander angeordnet sind und die Ausgangs- und Ankunftspunkte definieren, zwischen denen das Filament oder die Einheit von Filamenten mit Hilfe einer Wickelmaschine bekannten Typs geodätischen abgelegt wird.

Die Erfindung hat schließlich zum Gegenstand jede Struktur, die entsprechend dem Verfahren beschichtet ist.

Andere Eigenschaften und Vorteile der Technik der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels des oben definierten Verfahrens, wobei die Beschreibung lediglich beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben ist, in denen:

- Figur 1 eine Kopfansicht einer halbkugeligen Fläche ist, die mit einer ersten Schale bedeckt ist, die entsprechend einer Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung abgelegt ist;

- Figur 2 eine perspektivische Ansicht der Fläche von Figur 1 ist;

- Figur 3 die Fläche von Figur 1 darstellt, die mit drei Schichten bedeckt ist, und

- Figur 4 eine perspektivische Ansicht der Fläche von Figur 3 ist.

In den Figuren 1 bis 4 hat man bei 1 eine halbkugelige Fläche mit ihrem Außenrand, materialisiert durch den Äquator 2, ihren Pol 3, eine kreisförmige Öffnung oder Zone 4, zentriert zum Pol 3, die nicht bedeckt werden muß, die Achse 5, die durch den Pol 3 und den Mittelpunkt 6 der halbkugeligen Fläche 1 verläuft, dargestellt.

Ein Faden, gebildet aus mehreren kontinuierlichen und gruppierten Filamenten, wird auf die halbkugelige Fläche 1 durch aufeinanderfolgende Umläufe abgelegt.

Man bezeichnet mit F1 den ersten Umlauf, wobei der Faden am Äquator 2 im wesentlichen einer Erzeugenden des Zylinders, der die Halbkugel 1 verlängert, folgend erscheint.

Der Faden F1 wird entsprechend dem Verfahren der Erfindung auf der Fläche 1 im wesentlichen gemäß einem Meridian (Teilabschnitt F1d) bis zu einem Punkt N1d abgelegt, der als erster Ausgangspunkt bezeichnet wird, der auf der Schale Nr. 1 erscheint, und sich auf einem Kreis R, als Bezugskreis bezeichnet, befindet, der durch Schneiden der Fläche 1 mit einer zum Äquator 2 parallelen Ebene definiert ist und sich in einem Abstand d von der Äquatorialebene befindet.

Vom Punkt N1d wird der Faden F1 (Teilabschnitt F1g) auf der durch den Kreis R begrenzten Kalotte längs eines großen Kreisbogens 7 der Oberfläche 1 bis zu einem Ankunftspunkt N1a des Kreises R abgelegt, der derart bestimmt ist, daß der Teilabschnitt F1g, der Bezug g zeigt an, daß es sich um eine geodätische Ablegung handelt, entweder die öffnung oder den Kreis 4 tangiert oder sich in sehr geringem Abstand hierzu befindet.

Zwischen dem Kreis R und dem Äquator 2 wird der Faden F1 im wesentlichen gemäß einem Meridian der Fäche 1 (Teilabschnitt F1a) abgelegt, wonach über den Äquator 2 hinaus der Faden F1 im wesentlichen parallel zur Achse 5 verläuft.

Beim Umlauf des Fadens F2 wird dieser im wesentlichen gemäß einem Meridian (Teilabschnitt F2d) zwischen dem Äquator 2 und dem Kreis R bis zu einem Punkt N2d des letzteren, der sich in der Nähe des Punktes N1d befindet, abgelegt.

Ausgehend vom Punkt N2d wird der Faden F2 (Teilabschnitt F2g) auf der Kalotte begrenzt durch den Kreis R längs eines großen Kreisbogens 8 der Fläche bis zu einem Ankunftspunkt N2a des Kreises R abgelegt.

Jenseits des Punktes N2a wird der Faden im wesentlichen gemäß einem Meridian (Teilabschnitt F2a) bis zum Äquator 2 abgelegt und danach ist der Faden F2 im wesentlichen parallel zur Achse 5.

Es ist zu bemerken, daß bei der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform der Ankunftspunkt N2a, der für den Faden F2 gewählt wird, in bezug auf die Ebene, die die Achse 5 und den Teilabschnitt F2d enthält, auf der Seite gegenüberliegend zum Punkt N2a derart ist, daß der Teilabschnitt F2g die Öffnung oder den Kreis 4 von der anderen Seite als der Teilabschnitt F1g umrundet.

Des weiteren wird die Stelle des Punktes N2a auf dem Kreis R derart gewählt, daß sie im wesentlichen den Fadenteilabschnitt F2g der Öffnung oder des Kreises 4 verlängert.

Wohlgemerkt kann man einen anderen Punkt beispielsweise wählen, um sich dem Teilabschnitt F2g der Öffnung oder des Kreises 4 zu nähern.

Beim dritten Umlauf des Fadens (Faden F3) wird dieser wie bei den anderen Umläufen im wesentlichen gemäß einem Meridian (F3d) bis zu einem Ausgangspunkt N3d auf dem Kreis R abgelegt.

Jenseits des Kreises R wird der Faden gemäß einem großen Kreisbogen 9 (Teilabschnitt F3g) bis zu einem Punkt N3a des Kreises R abgelegt, der in einem Abstand vom Punkt N1a gleich demjenigen zwischen den Punkten N1d und N3d und auf der Seite des Kreises R angeordnet ist, so daß er die Teilabschnitte F1g und F3g nicht kreuzt.

Jenseits des Punktes N3a folgt der Faden im wesentlichen einem Meridian (Teilabschnitt F3a) wie bei den vorhergehenden Umläufen.

Bei der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform erfolgt das Ablegen des Teilabschnitts F3g symmetrisch zu demjenigen des Teilabschnitts F2g in bezug auf eine Ebene, die die Achse 5 enthält und Punkte N2d und N3d in gleichem Abstand passiert.

Schließlich folgt beim vierten Umlauf (Faden F4) der gleiche Vorgang mit einem Ausgangspunkt N4d und einem Ankunftspunkt N4a auf dem Kreis R, wobei der Teilabschnitt F4g geodätischer Ablegung symmetrisch zum Teilabschnitt F1g in bezug auf die vorstehend definierte Ebene abgelegt wird.

Die Teilabschnitte F1g bis F4g bilden eine Schale, d.h. eine Einheit von Fäden, die es ermöglicht, auf der sphärischen durch den Kreis R begrenzten Kalotte ohne Kreuzen von Fäden wenigstens im Bereich der Kalotte am nächsten zur Öffnung oder zum Kreis 4 aufgebracht zu werden. Wenn sich in der in den Figuren wiedergegebenen Darstellung die Teilabschnitte Fig bis F4g bei 10 kreuzen, so findet dies in einem Streifen der Kalotte nahe dem Kreis R statt.

Vorzugsweise wird eine Schale das Maximum an Fäden umgruppieren, das man geodätisch ohne Kreuzen im Bereich nahe der Öffnung oder dem Kreis 4 ablegen kann.

Die Ausgangspunkte N1d bis N4d ebenso wie die Ankunftspunkte N1a bis N4a sind Teil einer Reihe von regelmäßig längs des Kreises R verteilten Punkten, wobei deren Anzahl vorzugsweise eine Vielzahl der Anzahl von Fäden pro Schale ist.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Kreis R in zweiundsiebzig Punkte unterteilt.

Wenn man nur eine Schicht betrachtet, die erhalten wird, wenn jeder der zweiundsiebzig Punkte (N1d, N2d, N3d, N4d usw. ...) aufeinander folgend und bis zur Rückkehr zum Ausgangspunkt N1d Ausgangspunkt des Ablegens auf der Kalotte wird, werden daher achtzehn Schalen wie die Schale N1 abgelegt, die die Teilabschnitte F1g bis F4g umschichten.

In Figur 3 hat man die neun ersten Schalen N1 bis N9, identifiziert durch ihre Ausgangspunkte auf dem Kreis R, dargestellt, die die Hälfte des Kreises R bedecken. Es ist zu bemerken, daß für die Schalen Nr. 8 und Nr. 9 bestimmte Ausgangspunkte mit Ankunftspunkten von Schalen Nr. 1 und Nr. 2 zusammenfallen. Dies trifft beispielsweise für die Ausgangspunkte N31d, N33d und N35d zu, die mit den entsprechenden Ankunftspunkten N3a, N1a und N7a zusammenfallen.

An diesen zugleich Ausgangs- und Ankunftspunkte bildenden Punkten werden die beiden Fäden von Teilabschnitten, die auf der Kalotte abgelegt werden, einerseits auf einer Seite der Öffnung oder des Kreises 4 und andererseits auf der anderen Seite abgelegt, wie beispielsweise in Figur 3 durch die Teilabschnitte F3g, F31g und Fig, F339 dargestellt ist.

Desgleichen treffen bestimmte Fäden, die auf der Kalotte ausgehend von den Ausgangspunkten der Schalen N8, N9 abgelegt sind, Ankunftspunkte, die mit bestimmten Punkten N1d bis N8d zusammenfallen, wobei die in Frage stehenden Fäden an diesen Punkten ebenfalls mit den Fadenteilabschnitten F1g bis F8g in bezug auf die Öffnung oder den Kreis 4 gegenüberliegend angeordnet sind.

Wenn die Schalen N10 bis N18 derart abgelegt worden sind, daß sie eine Schicht im oben definierten Sinn bilden, sind alle oben genannten Punkte des Kreises R einmal und nur einmal Ausgangspunkt und Ankunftspunkt.

Die aufeinander folgenden Schalen N1 bis N18 werden vorzugsweise gemäß dem gleichen Muster abgelegt, wobei die Fäden für jede Schale auf beiden Seiten der Öffnung oder des Kreises 4 angeordnet sind, wie beispielsweise durch die Teilabschnitte F5g, F7g und F6g, F8g für die Schale N2 und für die Teilabschnitte F9g, F11g und F10g, F12g für die Schale N3 dargestellt ist.

Eine derartige Schicht weist keinen ringförmigen Wulst benachbart zur Öffnung oder zum Kreis 4 auf, da die Art des Ablegens es ermöglicht, auf der Gesamtheit der bedeckten sphärischen Kalotte die Kreuzungen 10 von Fäden zu verteilen, wie man aus Fig. 3 erkennen kann.

Auf diese Weise wird nicht nur das Ablegen von Fäden auf der Kalotte geodätisch, wodurch eine gute Stabilität von Fäden sichergestellt wird, sondern die Kreuzungen von Fäden werden gleichmäßig auf einer großen Fläche verteilt, die auf diese Weise der Schicht eine sehr regelmäßige Stärke verleihen.

Die gewünschte Stärke der Beschichtung auf der sphärischen Fläche 1 wird durch Realisieren der geeigneten Anzahl von Schichten erhalten.

Anstatt für jede Schale von vier Fäden (F1g bis F4g; F5g bis F8g; F9g bis F12g) eine abwechselnde Ablage von zwei Fäden auf einer Seite der Öffnung 4 und zwei auf der anderen vorzunehmen, kann man die vier Fäden auf einer gleichen Seite der Öffnung oder des Kreises 4 immer gemäß großen Kreisbögen ablegen.

Das abwechselnde Ablegen, wie es dargestellt ist, ermöglicht es, eine dickere Schicht und eine regelmäßigere, aber weniger dichte Faserstruktur zu erhalten, da es mehr Kreuzungen von Fäden als bei einem Ablegen auf einer gleichen Seite der Öffnung oder des Kreises 4 gibt.

Des weiteren braucht man in einer gleichen Schale nicht die zunehmende Ordnung von Punkten, die auf dem Kreis R definiert sind, zu respektieren und kann beispielsweise die Fäden der Schale N1 ablegen, indem man in irgendeinem der vier Ausgangspunkte N1d bis N4d anfängt, wonach sie in dem zweiten Durchgang über irgendeinen der drei verbleibenden Ausgangspunkte verlaufen und so fort.

Vorteilhafterweise realisiert man die verschiedenen Schichten mit einem winkelmäßigen wechselseitigen Versatz, um die Filamentstruktur zu vergleichmäßigen.

Dieser wechselseitige Versatz wird beispielsweise erhalten, indem man als ersten Ausgangspunkt der ersten Schale der zweiten Schicht nicht mehr den Punkt N1d der Figuren 1 bis 4, sondern den unmittelbar folgenden Punkt N2d nimmt. Dies vermeidet das übereinander Anordnen von Schalen gleichen Rangs von einer Schicht zur nachfolgenden.

Dieser Versatz kann auch erhalten werden, indem der Ablagesinn von Schalen der nachfolgenden Schicht umgekehrt wird, d.h. indem vom Gegen-Urzeigersinn auf dem Kreis R ausgegangen wird, während bei der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform die Ablage von aufeinander folgenden Schalen N1 bis N18 im Uhrzeigersinn längs des Kreises R stattfindet.

Das Muster des Ablegens von Schalen jeder Schicht kann gegebenenfalls geändert werden, um ein gewünschtes Stärkenprofil zu erhalten.

Zudem kann eine klassische Zwischenschichtwicklung realisiert werden, desgleichen ist es möglich, durch Heften beispielsweise entsprechend den Lehren des Dokuments FR-2 612 950 im Namen der Anmelderin das Einsetzen eines Fadens in die Wandstärke (dritte Richtung) der Filamentstruktur vorzunehmen.

Der Abstand d zwischen den Ebenen des Kreises R und dem Äquator 2 kann variieren. Jedoch darf er nicht zu gering sein, da dies als Konsequenz eine Tendenz zur Konzentration von Kreuzungen von Fäden in einem ringförmigen Band nahe zum Kreis R hätte. Der Abstand d darf des weiteren nicht zu groß sein, da dies dazu führen würde, daß die ringförmige Zone zwischen dem Kreis R und dem Äquator 2, die von Fäden, die entsprechend Meridianen abgelegt sind, vergrößert würde.

Die Änderung der Richtung oder Ablenkung der Trajektorie von Fäden auf der Höhe der Ausgangs- und Ankunftspunkte auf dem Kreis R wird beispielsweise mit Hilfe von radial in die Fläche 1 auf der Höhe der Punkte N1d, N2d; N1a, N2a eingesetzten Nadeln realisiert.

Derartige Nadeln erleichtern das Ablegen eines Fadens auf der einen oder anderen Seite jeder Nadel, um dem Faden die gewünschte Richtung zur einen oder anderen Seite der Öffnung oder des Kreises 4 zu verleihen.

Eine derartige Technik des Einsetzens von Nadeln und Wickelns ausgehend von einem derartigen Nadelmuster ist an sich bekannt und beispielsweise in dem weiter oben zitierten Dokument FR-2 612 950 illustriert.

Nach Anbringen der Fäden werden die Nadeln entfernt oder auch an Ort und Stelle gelassen. Man kann sie auch als schmelzbare Nadeln verwenden.

In dem oben angegebenen Beispiel für das Ablegen hat man zum Erleichtern des Verständnisses die Ausgangs- und Ankunftspunkte auf dem Bezugskreis R definiert, es ist jedoch augenscheinlich, daß man auch eine umgekehrte Ablage vornehmen kann, d.h. indem man von den oben als Ankunftspunkte bezeichneten Punkten auf dem Kreis R ausgeht und sich hiervon entfernt, um die weiter oben als Ausgangspunkte bezeichneten Punkte, die in der gleichen Folge angeordnet sind, zu erreichen.

Das Verfahren der Erfindung ermöglicht es, "Flaschen, im oben definierten Sinn herzustellen, die einen mittleren Zylinder und zwei halbkugelige Böden umfassen, die jeweils eine kreisförmige, um den Pol zentrierte Umkleidungsreserve und entsprechend für einen der Böden eine Öffnung für die Flasche aufweist.

Die beiden Böden besitzen eine Stärke, die im wesentlichen längs eines Meridians konstant ist, und zwar ohne Wulst auf dem äußeren Umfang der zentralen Reserve.

Der Zylinder und die beiden Böden werden vorzugsweise gleichzeitig gewickelt, wobei der Faden auf den Böden entsprechend der Erfindung abgelegt wird, indem eine oder mehrere Schichten von in Längsrichtung auf dem Zylinder abgelegten Fäden derart gebildet werden, daß ein Eintrag gebildet wird, der dann von einer Umfangswicklung ausgehend vom gleichen Faden nur im Bereich des Zylinders bedeckt wird.

Allgemein ermöglicht es das Verfahren der Erfindung, die Beschichtung der ganzen axialsymmetrischen konvexen Fläche zu realisieren, welcher Art und Bestimmung das so beschichtete Objekt auch immer ist, das selbst eine Gesamtheit bildet oder ein Teil eines größeren Objektes ist.

Schließlich ist die Erfindung augenscheinlich nicht auf die oben beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen begrenzt, sondern umfaßt im Gegenteil alle Varianten, insbesondere soweit sie die Anzahl von pro Schale abgelegten Fäden, die Art des Ablegens, alternierend oder nicht, Fäden einer gleichen Schale, die Anzahl von Schalen zum Bilden einer Bedeckungsschicht im oben definierten Sinne, die Anzahl und das Muster des Ablegens von Schalen, die eine Schicht bilden, ebenso wie die Art von Mitteln, die geeignet sind, in Höhe des Bezugskreises R die Fadenablagerichtung zu ändern.

Bei dem verwendeten Faden, gebildet aus longitudinalen Filamenten in einer mehr oder weniger bedeutenden Anzahl, kann es sich um eine Glasfaser, Kohlenstoffaser, "Kevlar"-Faser, Aluminiumoxid-, Borfaser, usw., imprägniert oder nicht imprägniert, handeln.

Es ist des weiteren zu bemerken, daß jeder Faden aus einer Gesamtheit von Fäden in Form eines Streifens oder Bandes gebildet sein kann.

Die auf diese Weise abgelegte Filamentstruktur kann dann imprägniert, verdichtet, usw. ... werden.


Anspruch[de]

1. Verfahren zur Filamentablagerung auf einer achssymmetrischen konvexen, insbesondere haibkugeligen Fläche (1), die mit einer kreisförmigen, im Pol zentrierten Öffnung oder Totzone (4) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß

- man einen Kreis (R), als Bezugskreis bezeichnet, parallel zum Außenrand (2) der Fläche und in einem vorbestimmten Abstand zur Randebene definiert,

- man auf dem Bezugskreis (R) eine regelmäßige Folge von Punkten definiert,

- man das Filament oder eine Einheit von Filamenten gemäß einer ersten im wesentlichen geodätischen Trajektone (F1d) auf der Fläche ausgehend von dem Außenrand (2) bis zu einem ersten Punkt des Bezugskreises (R), bezeichnet als Ausgangspunkt (N1d), präsentiert,

- man das Filament ausgehend von dem Ausgangspunkt (N1d) bis zu einem zweiten Punkt des Bezugskreises (R), als Ankunftspunkt (N1a) bezeichnet, gemäß einer zweiten im wesentlichen geodätischen Trajektone (F1g) ablegt,

- man das Filament über den Ankunftspunkt (N1a) hinaus bis zum Außenrand (2) gemäß einer dritten im wesentlichen geodätischen Trajektone (F1a) ablegt,

- man den gleichen Ablegevorgang wiederholt, indem ein zweiter Ausgangspunkt (N2d) auf dem Kreis (R) und ein zweiter Ankunftspunkt (N2a) passiert werden,

- man ein derartiges Ablegen bis maximal soviele Male wiederholt, daß es möglich ist, die abgelegten Filamente (F1g bis F4g) wenigstens im Bereich benachbart zu der Öffnung oder Totzone (4) ohne sich zu kreuzen zu lassen, so daß eine Gesamtheit von Filamenten, Schale (N1) genannt, abgelegt wird, wonach

- man den gleichen Ablegevorgang der Schale unter aufeinanderfolgender Verschiebung wiederholt, bis jeder Punkt des Bezugskreises (R) einmal und ein einziges Mal ein Ausgangs- und ein Ankunftspunkt wird, um eine Schicht zu erhalten, und

- man gegebenenfalls das vorstehend beschriebene Verfahren bis zum Erhalt der gewünschten Schichtdicke erneut beginnt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Verlauf des Ablegens einer Schale (N1) die Filamente (F1g bis F4g) beiderseits der Öffnung oder Totzone (4) abgelegt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Verlauf des Ablegens einer Schale die Filamente auf der gleichen Seite der Öffnung oder Totzone (4) abgelegt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangspunkte jeder Schale (N1 bis N18) einer Schicht aus einer Gruppe von aufeinanderfolgenden Punkten längs des Bezugskreises (R) genommen werden, wobei die Ausgangspunkte innerhalb der Gruppe in irgendeiner Ordnung gewählt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß von einer Schicht zur anderen der Ausgangspunkt (N1d) der ersten Schale (N1) winkelmäßig in bezug auf denjenigen der ersten Schale der vorhergehenden Schicht verschoben ist.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß von einer Schicht zur anderen der Ausgangspunkt (N1d) der ersten Schale (N1) der gleiche wie denjenige der ersten Schale der vorhergehenden Schicht ist und die Schalen der folgenden Schicht in umgekehrten Ablagesinn der Schalen der vorhergehenden Schicht abgelegt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen (N1 bis N8) einer gleichen Schicht nicht alle das gleiche Filamentablagemuster aufweisen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeder Schicht eine konventionelle Bewicklung vorgenommen wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablagen der Schicht(en) durch ein Heften vervollständigt wird, bei dem Filamente gemäß einer dritten Richtung eingeführt werden.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch eine Reihe von Nadeln od.dgl. gebildet wird, die beziglich einer zu bedeckenden Fläche (1) längs des Bezugskreises (R) vorstehend und in gleichem Abstand zueinander angeordnet sind und die Ausgangs- und Ankunftspunkte (Nd, Na) definieren, zwischen denen das Filament oder die Einheit von Filamenten mit Hilfe einer Wickelmaschine bekannten Typs gemäß einer im wesentlichen geodätischen Trajektone auf der Fläche (1) abgelegt wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln schmelzbar sind.

12. Struktur umfassend wenigstens eine halbkugelige Fläche, die gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 bedeckt ist.

13. Struktur nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen zylindrischen Ring und zwei halbkugelige endseitige Böden aufweist, von denen einer mit einer Zugangsöffnung versehen ist und der andere eine nicht bedeckte Totzone korrespondierend zu der Öffnung umfaßt.







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