[go: up one dir, main page]

RU2789104C1 - Composite control cables and stabilizing tension cables for aviation applications and the method for their manufacture - Google Patents

Composite control cables and stabilizing tension cables for aviation applications and the method for their manufacture Download PDF

Info

Publication number
RU2789104C1
RU2789104C1 RU2022124065A RU2022124065A RU2789104C1 RU 2789104 C1 RU2789104 C1 RU 2789104C1 RU 2022124065 A RU2022124065 A RU 2022124065A RU 2022124065 A RU2022124065 A RU 2022124065A RU 2789104 C1 RU2789104 C1 RU 2789104C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
prepreg tow
fiber
wedge
bobbin
fibrous
Prior art date
Application number
RU2022124065A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Роб СДЖОСТЕДТ
Джеремиа ШВАРЦ
Original Assignee
ГЕЙЛЕКТИК КО., ЭлЭлСи
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ГЕЙЛЕКТИК КО., ЭлЭлСи filed Critical ГЕЙЛЕКТИК КО., ЭлЭлСи
Application granted granted Critical
Publication of RU2789104C1 publication Critical patent/RU2789104C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: composite cables.
SUBSTANCE: invention generally relates to composite cables, such as control cables and stabilizing tension cables for high-altitude aircraft and airships, as well as to the device and method for their manufacture. The cable consists of a bundle of fibrous prepreg enclosed in a polymer sleeve, with one bobbin at each end to facilitate the connection. Strengthening the fibrous prepreg harness along the length of the cable using a high-temperature shrink tube, for example, made of polyvinylidene fluoride (PVDF), eliminates twisting of the fibrous prepreg harness, thus reducing the number of turns around the bobbins. The prevention of twisting of the fibrous prepreg bundle also reduces the required fiber length and, consequently, reduces the overall change in the length of the control cable with temperature fluctuations. Additional strength of the cable can be achieved by adding and maintaining a significant tension of the fibrous prepreg harness by applying a load during the curing process.
EFFECT: invention enables to produce control and stabilizing cables and tension cables for high-altitude aircraft and airships having low weight, high strength and low coefficient of thermal expansion.
28 cl, 16 dwg

Description

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИCROSS REFERENCES TO RELATED APPLICATIONS

[0001] Настоящая заявка в соответствии с §119(e) действующего патентного законодательства США испрашивает приоритет по находящейся на рассмотрении американской предварительной патентной заявки № 62/989149, поданной 13 марта 2020 г., которая включена в настоящий документ посредством ссылки во всей ее полноте.[0001] This application, pursuant to §119(e) of current U.S. patent law, claims priority over pending U.S. Provisional Patent Application No. 62/989149, filed March 13, 2020, which is incorporated herein by reference in its entirety .

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES

[0002] Настоящее изобретение в целом относится к композитным тросам, таким как управляющие тросы и стабилизирующие тросы натяжения для высотных самолетов и дирижаблей, а также к устройству и способу для их изготовления.[0002] The present invention relates generally to composite cables, such as control cables and stabilizing tension cables for high-altitude aircraft and airships, and to an apparatus and method for making them.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION

[0003] Самолеты и дирижабли подвержены воздействию низких температур, что влияет на их конструкцию. В частности, высотные самолеты, в которых используются механические органы управления полетом, содержащие тросы управления, подвержены воздействию экстремальных температурных условий. Управляющие тросы используются для приведения в действие управляющих поверхностей самолета, таких как элероны, рули высоты и рули направления.[0003] Aircraft and airships are exposed to low temperatures, which affects their design. In particular, high-altitude aircraft using mechanical flight controls containing control cables are subject to extreme temperature conditions. Control cables are used to actuate aircraft control surfaces such as ailerons, elevators, and rudders.

[0004] Стальной проволочный трос был традиционным решением для управления полетом этих высотных самолетов. Однако коэффициент теплового расширения (CTE) для стального проволочного троса требует, чтобы управляющие тросы были провисшими на земле, чтобы компенсировать усадку, которая происходит на большой высоте из-за низких температур. [0004] Steel wire rope has been the traditional solution for flight control of these high-altitude aircraft. However, the coefficient of thermal expansion (CTE) for steel wire rope requires that the control cables be slack on the ground to compensate for the shrinkage that occurs at high altitude due to low temperatures.

[0005] Высотные самолеты обычно имеют большой размах крыльев для повышения эффективности полета. Следовательно, длина управляющих тросов или трасс управляющих тросов является большой, влияние низких температур и CTE троса усугубляется. Таким образом, управляющий трос с более низким CTE, который можно оптимально отрегулировать на земле и который не становится чрезмерно натянутым на больших высотах, был бы выгодным и полезным. [0005] High-altitude aircraft typically have large wingspans to improve flight efficiency. Therefore, the length of the control cables or control cable runs is long, and the effect of low temperatures and CTE of the cable is aggravated. Thus, a lower CTE control cable that can be optimally adjusted on the ground and that does not become overtight at high altitudes would be advantageous and useful.

[0006] Углеродное волокно предлагает потенциальное решение этой проблемы, поскольку углеродное волокно имеет слегка отрицательный коэффициент расширения, что позволяет оптимально регулировать тросы на земле и не дает им становиться слишком тугими во время полета на большой высоте. [0006] Carbon fiber offers a potential solution to this problem because carbon fiber has a slightly negative expansion coefficient, which allows the cables to be optimally adjusted on the ground and prevents them from becoming too tight during high altitude flight.

[0007] Аналогичным образом дирижаблям часто требуются стабилизирующие тросы или тросы натяжения для больших стабилизаторов и пилонов двигателей. Эти стабилизирующие тросы должны быть легкими и высокопрочными. Несмотря на то, что дирижабли не летают на больших высотах, они могут летать в холодных погодных условиях, и важно, чтобы стабилизирующие тросы не меняли резко свою длину при изменении температуры. Кроме того, для стабилизирующих тросов может потребоваться защита от удара молнии.[0007] Similarly, airships often require stabilizing cables or tension cables for large stabilizers and engine pylons. These stabilizing cables should be lightweight and high strength. Although airships do not fly at high altitudes, they can fly in cold weather conditions, and it is important that the stabilizing cables do not change their length abruptly with temperature changes. In addition, stabilizing cables may require lightning protection.

[0008] Управляющие тросы из углеродного волокна были успешно изготовлены и использовались на прототипах высотных самолетов. Эти тросы из углеродного волокна используются для прямых участков, а традиционные стальные тросы используются для тех частей управляющих тросов, которые проходят по шкивам. Штифтовые соединения с отверстием под шплинт соединяют тросы из углеродного волокна со стальными тросами. Участки из стального троса должны быть максимально короткими.[0008] Carbon fiber control cables have been successfully manufactured and used on prototype high-altitude aircraft. These carbon fiber cables are used for the straight runs, while traditional steel cables are used for the parts of the control cables that run over the sheaves. Cotter pin connections connect carbon fiber cables to steel cables. The sections of steel cable should be as short as possible.

[0009] Однако существует потребность в высотном самолете, имеющем механические средства управления полетом с более прочными управляющими тросами с меньшей вариацией прочности между частями, меньшим весом, более высокой прочностью при растяжении и более низким CTE, а также в способе и устройстве для их изготовления. [0009] However, there is a need for a high-altitude aircraft having mechanical flight controls with stronger control cables with less strength variation between parts, lighter weight, higher tensile strength and lower CTE, as well as a method and apparatus for making them.

[0010] Дирижабли, такие как аэростаты, обычно имеют большие лопастные хвостовые поверхности, которые обеспечивают горизонтальную и вертикальную устойчивость и управляемость. Эти хвостовые кили дирижабля должны быть очень легкими. Обычной практикой является использование натяжных элементов из металлического троса в качестве стабилизирующих тросов натяжения для стабилизации этих легких килей на больших дирижаблях. Следовательно, также существует потребность в композитном стабилизирующем тросе или другом натяжном элементе, который имеет меньший вес, чем обычно используемый стальной трос.[0010] Airships, such as hot air balloons, typically have large bladed tail surfaces that provide horizontal and vertical stability and control. These airship tail keels must be very light. It is common practice to use metal cable tension members as stabilizing tension cables to stabilize these light keels on large airships. Therefore, there is also a need for a composite stabilizing cable or other tension member that is lighter in weight than the commonly used steel cable.

[0011] СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ[0011] SUMMARY

[0012] В целях обобщения настоящего изобретения здесь описаны некоторые аспекты, преимущества и новые особенности изобретения. Следует понимать, что не обязательно все такие преимущества могут быть достигнуты в соответствии с любым конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения. Таким образом, настоящее изобретение может быть воплощено или реализовано таким образом, что достигается или оптимизируется одно преимущество или группа преимуществ, как описано в настоящем документе, без обязательного достижения других преимуществ, которые могут быть описаны или предложены в настоящем документе.[0012] In order to summarize the present invention, some aspects, advantages and new features of the invention are described here. It should be understood that not necessarily all such advantages can be achieved in accordance with any particular embodiment of the present invention. Thus, the present invention may be embodied or implemented in such a way that one advantage or group of advantages as described herein is achieved or optimized without necessarily achieving other advantages that may be described or suggested herein.

[0013] В одном варианте осуществления раскрывается более прочный управляющий трос из углеродного волокна с меньшей вариацией прочности между частями, а также процесс и инструменты для его изготовления. В отличие от тросов предшествующего уровня техники этот более прочный управляющий трос из углеродного волокна создается путем устранения скручивания пропитанного смолой пучка углеродного волокна или жгута препрега углеродного волокна во время изготовления. Затвердевание жгута препрега углеродного волокна по длине троса с помощью высокотемпературной термоусадочной трубки, например из поливинилиденфторида (PVDF), позволяет устранить скручивание жгута препрега углеродного волокна и уменьшить количество витков жгута препрега углеродного волокна вокруг бобин, которые необходимы для одинакового по прочности троса. [0013] In one embodiment, a stronger carbon fiber control cable with less strength variation between parts is disclosed, as well as the process and tools for making it. Unlike prior art cables, this stronger carbon fiber control cable is created by eliminating twisting of the resin impregnated carbon fiber bundle or carbon fiber prepreg tow during manufacture. Curing the carbon fiber prepreg tow along the length of the cable using high temperature heat shrink tubing such as polyvinylidene fluoride (PVDF) eliminates the twisting of the carbon fiber prepreg tow and reduces the number of turns of the carbon fiber prepreg tow around the bobbins that are required for uniform cable strength.

[0014] Устранение перекручивания жгута препрега углеродного волокна также значительно увеличивает предел прочности при растяжении управляющего троса. Дополнительно к этому, устранение перекручивания жгута препрега углеродного волокна уменьшает его длину, и, следовательно, дополнительно уменьшается общее изменение длины управляющего троса при колебаниях температуры. [0014] Eliminating kink in the carbon fiber prepreg tow also significantly increases the tensile strength of the control cable. In addition, the elimination of kink in the carbon fiber prepreg tow reduces its length, and hence the overall change in length of the control cable with temperature fluctuations is further reduced.

[0015] Дополнительная прочность управляющего троса по сравнению с предшествующим уровнем техники может быть достигнута за счет добавления и поддержания значительного натяжения жгута препрега углеродного волокна путем приложения грузов на стадии отверждения. В одном варианте осуществления прочность управляющего троса увеличивается более чем в два раза за счет устранения скручивания пучка углеродного волокна и добавления веса для натяжения жгута препрега углеродного волокна во время отверждения. В одном примере предел прочности при растяжении увеличивается с 5000 до 13000 фунтов.[0015] Additional control cable strength over the prior art can be achieved by adding and maintaining significant tension on the carbon fiber prepreg tow by applying weights during the curing step. In one embodiment, the strength of the control cable is more than doubled by eliminating twisting of the carbon fiber bundle and adding weight to tension the carbon fiber prepreg tow during curing. In one example, the tensile strength is increased from 5,000 to 13,000 pounds.

[0016] В альтернативном варианте осуществления управляющие тросы также могут быть изготовлены из препрега из арамидного волокна с использованием того же раскрытого производственного процесса и инструментов для применений, где проводящее волокно нежелательно. Однако в случае тросов из арамидного волокна покрытие термоусадочной трубки может включать добавку или наполнитель, блокирующий ультрафиолетовое излучение, для защиты арамидного волокна от разрушения под воздействием ультрафиолетового света. [0016] In an alternative embodiment, control cables can also be made from aramid fiber prepreg using the same disclosed manufacturing process and tools for applications where conductive fiber is undesirable. However, in the case of aramid fiber cables, the heat shrink tubing coating may include an additive or filler that blocks ultraviolet radiation to protect the aramid fiber from degradation by ultraviolet light.

[0017] В альтернативном варианте осуществления жгут препрега углеродного волокна или жгут препрега арамидного волокна могут использоваться в сочетании с настоящим изобретением для изготовления стабилизирующих тросов или тросов натяжения для конструкций самолетов и дирижаблей, а также для других применений натяжных элементов, использующих способ производства.[0017] In an alternative embodiment, a carbon fiber prepreg tow or an aramid fiber prepreg tow can be used in conjunction with the present invention to make stabilizing cables or tension cables for aircraft and airship structures, as well as for other applications of tensile members using the manufacturing method.

[0018] В некоторых применениях в самолетах и дирижаблях защита от ударов молнии также может быть встроена в тросы и тросы натяжения путем добавления внешнего слоя проволочной сетки или другого проводящего поверхностного материала и обжатия его на бобинах или встроенных клиновидных бобинах на концах тросов и тросов натяжения.[0018] In some aircraft and airship applications, lightning protection may also be built into the cables and tension cables by adding an outer layer of wire mesh or other conductive surface material and crimping it onto spools or built-in wedge-shaped spools at the ends of the cables and tension cables.

[0019] Соответственно, один или более вариантов осуществления настоящего изобретения преодолевают один или более недостатков известного уровня техники. [0019] Accordingly, one or more embodiments of the present invention overcome one or more disadvantages of the prior art.

[0020] Например, в одном варианте осуществления способ изготовления троса из волокна содержит стадии обеспечения жгута препрега из волокна, содержащего множество волоконных нитей, предварительно пропитанных эпоксидной смолой; обеспечения инструмента для изготовления, содержащего первый инструментальный штифт и второй инструментальный штифт; размещения первой бобины на первом инструментальном штифте и второй бобины на втором инструментальном штифте; наматывания жгута волокнистого препрега на первую и вторую бобины множество раз без скручивания жгута волокнистого препрега; установки первого клина на первом конце жгута волокнистого препрега для формирования первого расщепления жгута волокнистого препрега; обвязки жгута волокнистого препрега на первом расщеплении жгута волокнистого препрега; удаления второй бобины со второго инструментального штифта; нанесения термоусадочной трубки на жгут волокнистого препрега; повторной установки второй бобины на второй инструментальный штифт; установки второго клина на втором конце жгута волокнистого препрега для формирования второго расщепления жгута волокнистого препрега; обвязки жгута волокнистого препрега на втором расщеплении жгута волокнистого препрега; натяжения жгута волокнистого препрега; нанесения термоусадочной пленки на часть жгута волокнистого препрега; нанесения первой волокнистой обмотки на первое расщепление; нанесения второй волокнистой обмотки на второе расщепление; и нагрев жгута волокнистого препрега для уплотнения и отверждения жгута волокнистого препрега для формирования троса из волокна.[0020] For example, in one embodiment, a method for making a fiber rope comprises the steps of providing a fiber prepreg tow comprising a plurality of fiber filaments preimpregnated with an epoxy resin; providing a manufacturing tool comprising a first tool pin and a second tool pin; placing the first bobbin on the first tool pin and the second bobbin on the second tool pin; winding the fibrous prepreg tow onto the first and second bobbins a plurality of times without twisting the fibrous prepreg tow; placing a first wedge at a first end of the fibrous prepreg tow to form a first split of the fibrous prepreg tow; tying the fibrous prepreg tow on the first split of the fibrous prepreg tow; removing the second bobbin from the second tool pin; applying heat shrink tubing to the fiber prepreg tow; reinstalling the second bobbin on the second tool pin; placing a second wedge at a second end of the fiber prepreg tow to form a second split of the fiber prepreg tow; tying the fiber prepreg tow on the second split of the fiber prepreg tow; tension of the fibrous prepreg tow; applying a shrink film to a portion of the fiber prepreg tow; applying a first fiber wrap to the first split; applying a second fiber wrap to the second split; and heating the fiber prepreg tow to densify and cure the fiber prepreg tow to form a fiber cable.

[0021] В этом варианте осуществления способ может дополнительно содержать множество волоконных нитей, содержащих множество волоконных углеродных нитей; причем термоусадочная трубка содержит термоусадочную трубку из PDVF; причем натяжение жгута волокнистого препрега включает использование груза; причем второй инструментальный штифт сдвигается при натяжении жгута волокнистого препрега с помощью груза; причем множество волоконных нитей содержит множество волоконных нитей арамида; причем термоусадочная трубка содержит термоусадочную трубку из PDVF, блокирующую ультрафиолетовое излучение.[0021] In this embodiment, the method may further comprise a plurality of fiber filaments comprising a plurality of fiber carbon filaments; wherein the heat shrink tube comprises a PDVF heat shrink tube; moreover, the tension of the fibrous prepreg tow includes the use of a load; wherein the second tool pin is displaced by tensioning the fiber prepreg tow with a weight; wherein the plurality of fiber filaments comprises a plurality of aramid fiber filaments; wherein the heat shrink tube comprises a PDVF heat shrink tube blocking ultraviolet radiation.

[0022] В другом примерном варианте осуществления трос из волокна производится с помощью процесса, содержащего стадии обеспечения жгута препрега из волокна, содержащего множество волоконных нитей, предварительно пропитанных эпоксидной смолой; обеспечения инструмента изготовления, содержащего первый инструментальный штифт и второй инструментальный штифт; размещения первой бобины на первом инструментальном штифте и второй бобины на втором инструментальном штифте; наматывания жгута волокнистого препрега на первую и вторую бобины множество раз без скручивания жгута волокнистого препрега; установки первого клина на первом конце жгута волокнистого препрега для формирования первого расщепления жгута волокнистого препрега; обвязки жгута волокнистого препрега на первом расщеплении жгута волокнистого препрега; удаления второй бобины со второго инструментального штифта; нанесения термоусадочной трубки на жгут волокнистого препрега; повторной установки второй бобины на второй инструментальный штифт; установки второго клина на втором конце жгута волокнистого препрега для формирования второго расщепления жгута волокнистого препрега; обвязки жгута волокнистого препрега на втором расщеплении жгута волокнистого препрега; натяжения жгута волокнистого препрега; нанесения термоусадочной пленки на часть жгута волокнистого препрега; нанесения первой волокнистой обмотки на первое расщепление; нанесения второй волокнистой обмотки на второе расщепление; и нагревания жгута волокнистого препрега для уплотнения и отверждения жгута волокнистого препрега для формирования троса из волокна.[0022] In another exemplary embodiment, a fiber cable is produced by a process comprising the steps of providing a fiber prepreg tow comprising a plurality of fiber filaments preimpregnated with an epoxy resin; providing a manufacturing tool comprising a first tool pin and a second tool pin; placing the first bobbin on the first tool pin and the second bobbin on the second tool pin; winding the fibrous prepreg tow onto the first and second bobbins a plurality of times without twisting the fibrous prepreg tow; placing a first wedge at a first end of the fibrous prepreg tow to form a first split of the fibrous prepreg tow; tying the fibrous prepreg tow on the first split of the fibrous prepreg tow; removing the second bobbin from the second tool pin; applying heat shrink tubing to the fiber prepreg tow; reinstalling the second bobbin on the second tool pin; placing a second wedge at a second end of the fiber prepreg tow to form a second split of the fiber prepreg tow; tying the fiber prepreg tow on the second split of the fiber prepreg tow; tension of the fibrous prepreg tow; applying a shrink film to a portion of the fiber prepreg tow; applying a first fiber wrap to the first split; applying a second fiber wrap to the second split; and heating the fiber prepreg tow to compact and cure the fiber prepreg tow to form a fiber cable.

[0023] В этом варианте осуществления углеродное волокно, производимое с помощью этого процесса, может дополнительно содержать множество волоконных нитей, содержащих множество волоконных углеродных нитей; причем термоусадочная трубка содержит термоусадочную трубку из PDVF; причем натяжение жгута волокнистого препрега включает использование груза; причем второй инструментальный штифт сдвигается при натяжении жгута волокнистого препрега с помощью груза; причем множество волоконных нитей содержит множество волоконных нитей арамида; причем термоусадочная трубка содержит термоусадочную трубку из PDVF, блокирующую ультрафиолетовое излучение.[0023] In this embodiment, the carbon fiber produced by this process may further comprise a plurality of fiber filaments comprising a plurality of fiber carbon filaments; wherein the heat shrink tube comprises a PDVF heat shrink tube; moreover, the tension of the fibrous prepreg tow includes the use of a load; wherein the second tool pin is displaced by tensioning the fiber prepreg tow with a weight; wherein the plurality of fiber filaments comprises a plurality of aramid fiber filaments; wherein the heat shrink tube comprises a PDVF heat shrink tube blocking ultraviolet radiation.

[0024] В другом примерном варианте осуществления способ изготовления троса из волокна содержит стадии обеспечения жгута препрега из волокна, содержащего множество волоконных нитей, предварительно пропитанных эпоксидной смолой; обеспечения инструмента изготовления, содержащего первый инструментальный штифт и второй инструментальный штифт; обеспечения первой клиновидной бобины, содержащей первую клиновидную часть и первую часть бобины, и обеспечения второй клиновидной бобины, содержащей вторую клиновидную часть и вторую часть бобины; размещения первой клиновидной бобины на первом инструментальном штифте и размещения второй клиновидной бобины на втором инструментальном штифте; обматывания жгута волокнистого препрега вокруг первой части бобины первой клиновидной бобины и второй части бобины второй клиновидной бобины множество раз без перекручивания жгута волокнистого препрега; формирования первого расщепления жгута волокнистого препрега в первой клиновидной части первой клиновидной бобины; обвязки жгута волокнистого препрега на первом расщеплении жгута волокнистого препрега; удаления второй клиновидной бобины со второго инструментального штифта; нанесения термоусадочной трубки на жгут волокнистого препрега; повторной установки второй клиновидной бобины на втором инструментальном штифте; формирования второго расщепления жгута волокнистого препрега на второй клиновидной части второй клиновидной бобины; обвязки жгута волокнистого препрега на втором расщеплении жгута волокнистого препрега; натяжения жгута волокнистого препрега; нанесения термоусадочной пленки на часть жгута волокнистого препрега; нанесения первой волокнистой обмотки на первое расщепление; нанесения второй волокнистой обмотки на второе расщепление; и нагревания жгута волокнистого препрега для уплотнения и отверждения жгута волокнистого препрега для формирования троса из волокна.[0024] In another exemplary embodiment, a method for making a fiber rope comprises the steps of providing a fiber prepreg tow comprising a plurality of fiber filaments preimpregnated with an epoxy resin; providing a manufacturing tool comprising a first tool pin and a second tool pin; providing a first wedge-shaped bobbin containing a first wedge-shaped part and a first bobbin part, and providing a second wedge-shaped bobbin containing a second wedge-shaped part and a second bobbin part; placing the first wedge-shaped bobbin on the first tool pin and placing the second wedge-shaped bobbin on the second tool pin; wrapping the fibrous prepreg tow around the first bobbin part of the first wedge-shaped bobbin and the second bobbin part of the second wedge-shaped bobbin a plurality of times without twisting the fibrous prepreg tow; forming a first splitting of the fiber prepreg tow in the first wedge-shaped portion of the first wedge-shaped bobbin; tying the fibrous prepreg tow on the first split of the fibrous prepreg tow; removing the second wedge-shaped bobbin from the second tool pin; applying heat shrink tubing to the fiber prepreg tow; reinstalling the second wedge-shaped bobbin on the second tool pin; forming a second split of the fiber prepreg tow on the second wedge portion of the second wedge shaped bobbin; tying the fiber prepreg tow on the second split of the fiber prepreg tow; tension of the fibrous prepreg tow; applying a shrink film to a portion of the fiber prepreg tow; applying a first fiber wrap to the first split; applying a second fiber wrap to the second split; and heating the fiber prepreg tow to compact and cure the fiber prepreg tow to form a fiber cable.

[0025] В этом варианте осуществления способ может дополнительно содержать множество волоконных нитей, содержащих множество волоконных углеродных нитей; причем термоусадочная трубка содержит термоусадочную трубку из PDVF; причем натяжение жгута волокнистого препрега включает использование груза; причем второй инструментальный штифт сдвигается при натяжении жгута волокнистого препрега с помощью груза; причем множество волоконных нитей содержит множество волоконных нитей арамида; причем термоусадочная трубка содержит термоусадочную трубку из PDVF, блокирующую ультрафиолетовое излучение.[0025] In this embodiment, the method may further comprise a plurality of fiber filaments comprising a plurality of carbon fiber filaments; wherein the heat shrink tube comprises a PDVF heat shrink tube; moreover, the tension of the fibrous prepreg tow includes the use of a load; wherein the second tool pin is displaced by tensioning the fiber prepreg tow with a weight; wherein the plurality of fiber filaments comprises a plurality of aramid fiber filaments; wherein the heat shrink tube comprises a PDVF heat shrink tube blocking ultraviolet radiation.

[0026] В другом примерном варианте осуществления трос из волокна производится с помощью процесса, содержащего стадии обеспечения жгута препрега из волокна, содержащего множество волоконных нитей, предварительно пропитанных эпоксидной смолой; обеспечения инструмента изготовления, содержащего первый инструментальный штифт и второй инструментальный штифт; обеспечения первой клиновидной бобины, содержащей первую клиновидную часть и первую часть бобины, и обеспечения второй клиновидной бобины, содержащей вторую клиновидную часть и вторую часть бобины; размещения первой клиновидной бобины на первом инструментальном штифте и размещения второй клиновидной бобины на втором инструментальном штифте; обматывания жгута волокнистого препрега вокруг первой части бобины первой клиновидной бобины и второй части бобины второй клиновидной бобины множество раз без перекручивания жгута волокнистого препрега; формирования первого расщепления жгута волокнистого препрега в первой клиновидной части первой клиновидной бобины; обвязки жгута волокнистого препрега на первом расщеплении жгута волокнистого препрега; удаления второй клиновидной бобины со второго инструментального штифта; нанесения термоусадочной трубки на жгут волокнистого препрега; повторной установки второй клиновидной бобины на втором инструментальном штифте; формирования второго расщепления жгута волокнистого препрега на второй клиновидной части второй клиновидной бобины; обвязки жгута волокнистого препрега на втором расщеплении жгута волокнистого препрега; натяжения жгута волокнистого препрега; нанесения термоусадочной пленки на часть жгута волокнистого препрега; нанесения первой волокнистой обмотки на первое расщепление; нанесения второй волокнистой обмотки на второе расщепление; и нагревания жгута волокнистого препрега для уплотнения и отверждения жгута волокнистого препрега для формирования троса из волокна.[0026] In another exemplary embodiment, a fiber cable is produced by a process comprising the steps of providing a fiber prepreg tow comprising a plurality of fiber filaments preimpregnated with an epoxy resin; providing a manufacturing tool comprising a first tool pin and a second tool pin; providing a first wedge-shaped bobbin containing a first wedge-shaped part and a first bobbin part, and providing a second wedge-shaped bobbin containing a second wedge-shaped part and a second bobbin part; placing the first wedge-shaped bobbin on the first tool pin and placing the second wedge-shaped bobbin on the second tool pin; wrapping the fibrous prepreg tow around the first bobbin part of the first wedge-shaped bobbin and the second bobbin part of the second wedge-shaped bobbin a plurality of times without twisting the fibrous prepreg tow; forming a first splitting of the fiber prepreg tow in the first wedge-shaped portion of the first wedge-shaped bobbin; tying the fibrous prepreg tow on the first split of the fibrous prepreg tow; removing the second wedge-shaped bobbin from the second tool pin; applying heat shrink tubing to the fiber prepreg tow; reinstalling the second wedge-shaped bobbin on the second tool pin; forming a second split of the fiber prepreg tow on the second wedge portion of the second wedge shaped bobbin; tying the fiber prepreg tow on the second split of the fiber prepreg tow; tension of the fibrous prepreg tow; applying a shrink film to a portion of the fiber prepreg tow; applying a first fiber wrap to the first split; applying a second fiber wrap to the second split; and heating the fiber prepreg tow to compact and cure the fiber prepreg tow to form a fiber cable.

[0027] В этом варианте осуществления углеродное волокно, производимое с помощью этого процесса, может дополнительно содержать множество волоконных нитей, содержащих множество волоконных углеродных нитей; причем термоусадочная трубка содержит термоусадочную трубку из PDVF; причем натяжение жгута волокнистого препрега включает использование груза; причем второй инструментальный штифт сдвигается при натяжении жгута волокнистого препрега с помощью груза; причем множество волоконных нитей содержит множество волоконных нитей арамида; причем термоусадочная трубка содержит термоусадочную трубку из PDVF, блокирующую ультрафиолетовое излучение.[0027] In this embodiment, the carbon fiber produced by this process may further comprise a plurality of fiber filaments comprising a plurality of fiber carbon filaments; wherein the heat shrink tube comprises a PDVF heat shrink tube; moreover, the tension of the fibrous prepreg tow includes the use of a load; wherein the second tool pin is displaced by tensioning the fiber prepreg tow with a weight; wherein the plurality of fiber filaments comprises a plurality of aramid fiber filaments; wherein the heat shrink tube comprises a PDVF heat shrink tube blocking ultraviolet radiation.

[0028] Другие цели, особенности и преимущества настоящего изобретения станут очевидными после рассмотрения следующего подробного описания и сопроводительных чертежей.[0028] Other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent upon consideration of the following detailed description and accompanying drawings.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0029] Фиг. 1 показывает пример управляющего троса из скрученного углеродного волокна предшествующего уровня техники.[0029] FIG. 1 shows an example of a prior art twisted carbon fiber control cable.

[0030] Фиг. 2A показывает примерный вариант осуществления управляющего троса из углеродного волокна в соответствии с настоящим изобретением.[0030] FIG. 2A shows an exemplary embodiment of a carbon fiber control cable in accordance with the present invention.

[0031] Фиг. 2B показывает примерный вариант осуществления бобины для использования в управляющем тросе из углеродного волокна в соответствии с настоящим изобретением.[0031] FIG. 2B shows an exemplary embodiment of a spool for use in a carbon fiber control cable in accordance with the present invention.

[0032] Фиг. 2С показывает примерный вариант осуществления клина для использования в управляющем тросе из углеродного волокна в соответствии с настоящим изобретением.[0032] FIG. 2C shows an exemplary wedge for use in a carbon fiber control cable in accordance with the present invention.

[0033] Фиг. 2D показывает частичный вид примерного варианта осуществления управляющего троса из углеродного волокна в соответствии с настоящим изобретением.[0033] FIG. 2D shows a partial view of an exemplary embodiment of a carbon fiber control cable in accordance with the present invention.

[0034] Фиг. 2Е показывает дополнительный частичный вид примерного варианта осуществления управляющего троса из углеродного волокна в соответствии с настоящим изобретением.[0034] FIG. 2E shows an additional partial view of an exemplary embodiment of a carbon fiber control cable in accordance with the present invention.

[0035] Фиг. 3 иллюстрирует примерный вариант осуществления инструмента изготовления для производства управляющего троса из углеродного волокна в соответствии с настоящим изобретением с первой бобиной и второй бобиной и со жгутом препрега из углеродного волокна.[0035] FIG. 3 illustrates an exemplary embodiment of a manufacturing tool for producing a carbon fiber control cable according to the present invention with a first spool and a second spool and with a carbon fiber prepreg tow.

[0036] Фиг. 4 иллюстрирует примерный вариант осуществления интерфейса жгута препрега из углеродного волокна и бобины.[0036] FIG. 4 illustrates an exemplary embodiment of the carbon fiber prepreg tow and bobbin interface.

[0037] Фиг. 5 иллюстрирует примерный вариант осуществления первого клина в жгуте препрега из углеродного волокна.[0037] FIG. 5 illustrates an exemplary embodiment of the first wedge in a carbon fiber prepreg tow.

[0038] Фиг. 6 иллюстрирует альтернативный вариант осуществления интегрированного клина и бобины.[0038] FIG. 6 illustrates an alternative embodiment of an integrated wedge and bobbin.

[0039] Фиг. 7 иллюстрирует примерный вариант осуществления жгута препрега из углеродного волокна под натяжением.[0039] FIG. 7 illustrates an exemplary embodiment of a carbon fiber prepreg tow under tension.

[0040] Фиг. 8 иллюстрирует примерный вариант осуществления жгута препрега из углеродного волокна под натяжением со скользящей бобиной.[0040] FIG. 8 illustrates an exemplary embodiment of a carbon fiber prepreg tow under tension with a sliding bobbin.

[0041] Фиг. 9 иллюстрирует примерную блок-схему процесса производства управляющего троса из углеродного волокна в соответствии с настоящим изобретением.[0041] FIG. 9 illustrates an exemplary process flow diagram for the manufacture of a carbon fiber control cable in accordance with the present invention.

[0042] Фиг. 10 иллюстрирует управляющий трос из арамидного волокна или элемент натяжения в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения.[0042] FIG. 10 illustrates an aramid fiber control cable or tensioner in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.

[0043] Фиг. 11 иллюстрирует примерный вариант осуществления альтернативного управляющего троса из углеродного волокна с интегрированным клином и бобиной.[0043] FIG. 11 illustrates an exemplary embodiment of an alternative carbon fiber control cable with an integrated wedge and spool.

[0044] Фиг. 12 иллюстрирует примерный вариант осуществления элемента натяжения в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения.[0044] FIG. 12 illustrates an exemplary embodiment of a tension element in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0045] Далее следует подробное описание вариантов осуществления для иллюстрации принципов настоящего изобретения. Эти варианты осуществления иллюстрируют аспекты настоящего изобретения, но настоящее изобретение не ограничивается каким-либо вариантом осуществления. Объем патентных притязаний настоящего изобретения охватывает многочисленные альтернативы, модификации и эквиваленты. Объем патентных притязаний настоящего изобретения ограничивается только приложенной формулой изобретения.[0045] The following is a detailed description of the embodiments to illustrate the principles of the present invention. These embodiments illustrate aspects of the present invention, but the present invention is not limited to any embodiment. The scope of the patent claims of the present invention covers numerous alternatives, modifications and equivalents. The scope of the patent claims of the present invention is limited only by the appended claims.

[0046] В то время как в нижеследующем описании изложены многочисленные конкретные детали для обеспечения полного понимания настоящего изобретения, оно может быть осуществлено в соответствии с формулой изобретения без некоторых или всех этих конкретных деталей. [0046] While numerous specific details are set forth in the following description in order to provide a thorough understanding of the present invention, it may be practiced according to the claims without some or all of these specific details.

[0047] Различные варианты осуществления будут подробно описаны со ссылкой на сопроводительные чертежи. По мере возможности одни и те же ссылочные номера будут использоваться во всех чертежах для обозначения одних и тех же или одинаковых деталей. Ссылки на конкретные примеры и реализации даны в иллюстративных целях и не предназначены для ограничения области охвата формулы изобретения. [0047] Various embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. To the extent possible, the same reference numbers will be used throughout the drawings to refer to the same or the same parts. References to specific examples and implementations are provided for illustrative purposes and are not intended to limit the scope of the claims.

[0048] Предшествующий уровень техники [0048] Background Art

[0049] Как показано на Фиг. 1, управляющие тросы 100 из углеродного волокна предшествующего уровня техники содержат жгут 110 из углеродного волокна, пропитанный эпоксидной смолой, отверждаемой при комнатной температуре, обмотанный вокруг алюминиевых бобин 120, которые формируют точки соединения концов троса. Жгут 110 из углеродного волокна скручивается перед отверждением, чтобы удерживать волокна композита вместе. Тросы подвешиваются вертикально, и эпоксидная смола затвердевает. Полость 130, в которой скрученный углеродный жгут разделяется, охватывая алюминиевые бобины 120, заполняется смесью эпоксидной смолы и флокированного хлопкового наполнителя. [0049] As shown in FIG. 1, prior art carbon fiber control cables 100 comprise a carbon fiber tow 110 impregnated with room temperature curing epoxy wrapped around aluminum spools 120 that form the connection points of the ends of the cable. The carbon fiber tow 110 is twisted prior to curing to hold the fibers of the composite together. The cables are hung vertically and the epoxy hardens. The cavity 130, in which the stranded carbon tow separates around the aluminum spools 120, is filled with a mixture of epoxy and flocked cotton filler.

[0050] Управляющие тросы 100 из углеродного волокна предшествующего уровня техники, изготовленные с использованием этого подхода предшествующего уровня техники, имеют более низкую предельную прочность на растяжение, чем требуется для применения в высотных самолетах и дирижаблях. Кроме того, скручивание пучка углеродных волокон увеличивает общую длину пучка углеродных волокон и, следовательно, увеличивает изменение общей длины управляющего троса при колебаниях температуры. В дополнение к этому, эти управляющие тросы 100 из углеродного волокна предшествующего уровня техники также имеют нежелательные и значительные различия в предельной прочности между частями из-за скручивания и изменений угла, под которым волокна расходятся в пустотах 130, чтобы пройти вокруг алюминиевых бобин 120. [0050] Prior art carbon fiber control cables 100 made using this prior art approach have a lower ultimate tensile strength than is required for high-altitude aircraft and airship applications. In addition, twisting the carbon fiber bundle increases the overall length of the carbon fiber bundle and therefore increases the change in the overall length of the control cable with temperature fluctuations. In addition, these prior art carbon fiber control cables 100 also have undesirable and significant differences in ultimate strength between parts due to twisting and changes in the angle at which the fibers diverge in the voids 130 to pass around the aluminum bobbins 120.

[0051] Управляющие тросы 200 из углеродного волокна [0051] Carbon fiber control cables 200

[0052] На Фиг. 2A показан примерный вариант осуществления управляющего троса 200 из углеродного волокна в соответствии с настоящим изобретением. Жгут 210 препрега из углеродного волокна, который обеспечивает необходимую прочность управляющего троса из углеродного волокна, наматывается между первой бобиной 320 и второй бобиной 340 и вокруг них. Процесс наматывания может выполняться вручную или с помощью стандартной обмоточной машины. Использование жгута 210 препрега из углеродного волокна способствует удовлетворению требований к прочности управляющего троса 200 из углеродного волокна для высотных самолетов и дирижаблей.[0052] In FIG. 2A shows an exemplary carbon fiber control cable 200 in accordance with the present invention. The carbon fiber prepreg tow 210, which provides the necessary strength to the carbon fiber control cable, is wound between and around the first bobbin 320 and the second bobbin 340. The winding process can be carried out manually or with a standard winding machine. The use of the carbon fiber prepreg tow 210 helps to meet the strength requirements of the carbon fiber control cable 200 for high-altitude aircraft and airships.

[0053] Жгут 210 препрега из углеродного волокна содержит множество или пучок волоконных углеродных нитей, предварительно пропитанных эпоксидной смолой. Смола в жгуте 210 препрега из углеродного волокна находится на В-стадии (частично отверждена), поэтому она имеет липкость, облегчающую обработку. Преимущество использования жгута 210 препрега из углеродного волокна состоит в том, что соотношение волокна и смолы является точным и приводит к минимальным отклонениям между частями. Липкость жгута 210 препрега из углеродного волокна также способствует изготовлению управляющего троса 200 из углеродного волокна, потому что позволяет жгуту 210 препрега из углеродного волокна слипаться в единый компактный пучок при обертывании жгута 210 препрега из углеродного волокна между первой бобиной 320 и второй бобиной 340, а также между ними, что позволяет легко надевать термоусадочную трубку 230 на жгут 210 препрега из углеродного волокна. [0053] The carbon fiber prepreg tow 210 comprises a plurality or bundle of carbon fiber filaments preimpregnated with an epoxy resin. The resin in the carbon fiber prepreg tow 210 is in the B-stage (partially cured), so it has a tackiness that facilitates processing. The advantage of using carbon fiber prepreg tow 210 is that the fiber to resin ratio is accurate and results in minimal inter-part variation. The tackiness of the carbon fiber prepreg tow 210 also aids in the fabrication of the carbon fiber control cable 200 because it allows the carbon fiber prepreg tow 210 to adhere into a single compact bundle when the carbon fiber prepreg tow 210 is wrapped between the first spool 320 and the second spool 340, as well as between them, which makes it easy to put the heat shrink tube 230 on the tow 210 of the carbon fiber prepreg.

[0054] Устойчивая к высоким температурам и к истиранию 230 термоусадочная трубка 230, такая как термоусадочная трубка из PVDF, накладывается поверх жгута 210 препрега из углеродного волокна. Термоусадочная трубка 230 выполняет несколько функций. Во-первых, она объединяет жгут 210 препрега из углеродного волокна во время отверждения в пакет с круглым поперечным сечением, который по существу не содержит пустот. В одном примерном варианте осуществления пустоты составляют менее двух процентов объема. Во-вторых, термоусадочная трубка 230 связывается со жгутом 210 препрега из углеродного волокна, образуя защитную оболочку вокруг жгута 210 препрега из углеродного волокна. Примерная термоусадочная трубка 230, удовлетворяющая предпочтительным параметрам процесса, производится одной компанией под торговой маркой Kynar™, но также могут использоваться другие аналогичные или эквивалентные термоусадочные трубки из PVDF.[0054] A high temperature and abrasion resistant 230 heat shrink tubing 230, such as PVDF heat shrink tubing, is applied over the carbon fiber prepreg tow 210. Heat shrink tubing 230 performs several functions. First, it consolidates the carbon fiber prepreg tow 210 during curing into a bag with a circular cross section that is substantially free of voids. In one exemplary embodiment, the voids are less than two percent by volume. Second, the heat shrink tubing 230 is bonded to the carbon fiber prepreg tow 210 to form a protective sheath around the carbon fiber prepreg tow 210. An exemplary heat shrink tubing 230 that satisfies the preferred process parameters is manufactured by one company under the trademark Kynar™, but other similar or equivalent PVDF heat shrink tubing may also be used.

[0055] Фиг. 2B показывает примерный вариант осуществления первой бобины 320 и второй бобины 340. В одном примерном варианте осуществления первая бобина 320 и вторая бобина 340 изготовлены из твердого анодированного алюминия типа III для предотвращения электролиза между алюминием и жгутом 210 препрега из углеродного волокна. Альтернативно слой эпоксидного пленочного клея может быть нанесен на внутреннюю поверхность 350 первой бобины 320 и на внутреннюю поверхность 350 второй бобины 340, которая находится в контакте со жгутом 210 препрега из углеродного волокна. [0055] FIG. 2B shows an exemplary embodiment of a first spool 320 and a second spool 340. In one exemplary embodiment, the first spool 320 and second spool 340 are made of type III hard anodized aluminum to prevent electrolysis between the aluminum and the carbon fiber prepreg tow 210. Alternatively, a layer of epoxy film adhesive may be applied to the inner surface 350 of the first bobbin 320 and to the inner surface 350 of the second bobbin 340 that is in contact with the carbon fiber prepreg tow 210.

[0056] В другом примерном варианте осуществления титан также может использоваться для первой бобины 320 и второй бобины 340, так что они не требуют твердого анодированного алюминия типа III. В другом примерном варианте осуществления эпоксидная краска может использоваться для покрытия внутренней поверхности 350 первой бобины 320 и внутренней поверхности 350 второй бобины 340 для предотвращения коррозии и электролиза, когда первая бобина 320 и вторая бобина 340 находятся в контакте со жгутом 210 препрега из углеродного волокна.[0056] In another exemplary embodiment, titanium can also be used for the first bobbin 320 and the second bobbin 340 so that they do not require type III hard anodized aluminum. In another exemplary embodiment, an epoxy paint may be used to coat the inner surface 350 of the first bobbin 320 and the inner surface 350 of the second bobbin 340 to prevent corrosion and electrolysis when the first bobbin 320 and second bobbin 340 are in contact with the carbon fiber prepreg tow 210.

[0057] Фиг. 2C показывает примерный вариант осуществления первого клина 510 с заостренным концом 515 и второго клина 710 с заостренным концом 715. Первый клин 510 также может иметь закругленный конец 525 для прилегания к внутренней поверхности 350 первой бобины 320, а второй клин 710 также может иметь закругленный конец 525 для прилегания к внутренней поверхности 350 второй бобины 340. В одном примерном варианте осуществления первый клин 510 и второй клин 710 изготовлены из прессованного стекловолокна, обычно называемого G10. Лист стекловолокна подвергается гидроабразивной резке, механической обработке или распилу для формирования закругленного конца 525, чтобы он подходил к внутренней поверхности 350 первой бобины 320 и второй бобины 340. [0057] FIG. 2C shows an exemplary embodiment of a first wedge 510 with a pointed end 515 and a second wedge 710 with a pointed end 715. The first wedge 510 may also have a rounded end 525 to fit against the inner surface 350 of the first bobbin 320, and the second wedge 710 may also have a rounded end 525 to fit against the inner surface 350 of the second bobbin 340. In one exemplary embodiment, the first wedge 510 and the second wedge 710 are made of pressed glass fiber, commonly referred to as G10. The glass fiber sheet is waterjet cut, machined, or sawn to form a rounded end 525 to fit the inner surface 350 of the first bobbin 320 and the second bobbin 340.

[0058] В другом примерном варианте осуществления эпоксидные микросферы также могут использоваться для первого клина 510 и второго клина 710, но это не будет приводить к одинаковому уровню согласованности между частями. В другом примерном варианте осуществления для первого клина 510 и второго клина 710 также может использоваться алюминий.[0058] In another exemplary embodiment, epoxy microspheres can also be used for the first wedge 510 and the second wedge 710, but this will not result in the same level of consistency between the parts. In another exemplary embodiment, aluminum may also be used for the first wedge 510 and second wedge 710.

[0059] Как показано на Фиг. 2D, обвязка 270 используется для крепления жгута 210 препрега из углеродного волокна на первом расщеплении 530 жгута 210 препрега из углеродного волокна для ограничения ударной нагрузки в этой точке и предотвращения дальнейшего растекания жгута 210 препрега из углеродного волокна в направлении первой бобины 320 или второй бобины 340 после первого расщепления 530, повышая прочность и консистенцию управляющего троса 200 из углеродного волокна. Ударная нагрузка представляет собой вектор силы, возникающий при прямолинейном натяжении троса. Существует вектор силы, который делит угол изгиба пополам и обычно называется ударной нагрузкой. Обвязка 270 ограничивает эту ударную нагрузку. [0059] As shown in FIG. 2D, strapping 270 is used to attach the carbon fiber prepreg tow 210 to the first split 530 of the carbon fiber prepreg tow 210 to limit impact at that point and prevent further spreading of the carbon fiber prepreg tow 210 towards the first spool 320 or the second spool 340 after first splitting 530, increasing the strength and consistency of the carbon fiber control cable 200. The impact load is a force vector that occurs when a cable is pulled in a straight line. There is a force vector that bisects the bending angle and is commonly referred to as the impact load. Strapping 270 limits this impact.

[0060] Первый клин 510 и второй клин 710 гарантируют, что угол разделения жгута 210 препрега из углеродного волокна одинаков для разных частей, поскольку первый клин 510 устанавливается на первом конце 520 жгута 210 препрега из углеродного волокна, а второй клин 710 устанавливается на втором конце 770 (как показано на Фиг. 7) жгута 210 препрега из углеродного волокна.[0060] The first wedge 510 and the second wedge 710 ensure that the angle of separation of the carbon fiber prepreg tow 210 is the same for different parts, since the first wedge 510 is installed at the first end 520 of the carbon fiber prepreg tow 210, and the second wedge 710 is installed at the second end 770 (as shown in FIG. 7) of the carbon fiber prepreg tow 210.

[0061] Как показано на Фиг. 2E, в дополнение к термоусадочной трубке 230, которая накладывается поверх жгута 210 препрега из углеродного волокна, термоусадочная пленка 260 помещается поверх жгута 210 препрега из углеродного волокна и вокруг него от той точки, где он расщепляется в первом расщеплении 530 для прохождения вокруг первой бобины 320, а также от той точки, где он расщепляется во втором расщеплении 760 (как показано на Фиг. 7) для прохождения вокруг второй бобины 340. Обвязки 250 из углеродного волокна затем накладываются на первое расщепление 530 и второе расщепление 760, где пересекаются термоусадочная трубка 230 и термоусадочная пленка 260. Обвязки 250 из углеродного волокна предотвращают дальнейшее расщепление жгута 210 препрега из углеродного волокна под действием высоких растягивающих нагрузок. [0061] As shown in FIG. 2E, in addition to the heat shrink tubing 230 that is applied over the carbon fiber prepreg tow 210, the shrink film 260 is placed over and around the carbon fiber prepreg tow 210 from the point where it splits in the first split 530 to pass around the first bobbin 320. , as well as from the point where it splits in the second split 760 (as shown in Fig. 7) to pass around the second bobbin 340. The carbon fiber straps 250 are then applied to the first split 530 and the second split 760 where the heat shrink tubing 230 intersects. and shrink wrap 260. The carbon fiber straps 250 prevent further splitting of the carbon fiber prepreg tow 210 under high tensile loads.

[0062] Инструмент 300 изготовления [0062] Manufacturing tool 300

[0063] На Фиг. 3 и 4 показан примерный вариант осуществления производственного инструмента 300 для формирования управляющего троса 200 из углеродного волокна из жгута препрега 210 из углеродного волокна. Первая бобина 320 размещается на первом инструментальном штифте 310, а вторая бобина 340 размещается на втором инструментальном штифте 330. Жгут 210 препрега из углеродного волокна наматывается между первой бобиной 320 и второй бобиной 340 и вокруг них. Первая бобина 320 и вторая бобина 340 формируют точки соединения концов троса.[0063] In FIG. 3 and 4 show an exemplary manufacturing tool 300 for forming a carbon fiber control cable 200 from a carbon fiber prepreg tow 210. The first bobbin 320 is placed on the first tool pin 310 and the second bobbin 340 is placed on the second tool pin 330. A carbon fiber prepreg tow 210 is wound between and around the first bobbin 320 and the second bobbin 340. The first bobbin 320 and the second bobbin 340 form the connection points for the ends of the cable.

[0064] Как показано на Фиг. 5, первый клин 510 устанавливается на первом конце 520 жгута 210 препрега из углеродного волокна. Жгут 210 препрега из углеродного волокна может быть сжат вместе с использованием его липкости для того, чтобы превратить его в объединенный пучок с первым расщеплением 530 на остром конце 515 первого клина 510. Первый клин 510 управляет тем, где разделение жгута препрега 210 из углеродного волокна проходит вокруг первой бобины 320.[0064] As shown in FIG. 5, the first wedge 510 is mounted on the first end 520 of the carbon fiber prepreg tow 210. The carbon fiber prepreg tow 210 can be compressed together using its tackiness to form it into an integrated bundle with a first split 530 at the pointed end 515 of the first wedge 510. The first wedge 510 controls where the carbon fiber prepreg tow 210 splits. around the first reel 320.

[0065] Альтернативная клиновидная бобина 600 [0065] Alternative wedge spool 600

[0066] Как показано на Фиг. 6, в альтернативном варианте осуществления клиновидная часть 610 может быть интегрирована с частью 620 бобины, формируя интегрированную клиновидную бобину 600. В этом варианте осуществления для клиновидной бобины 600 клиновидная часть 610 интегрируется с частью 620 бобины. [0066] As shown in FIG. 6, in an alternative embodiment, the wedge portion 610 may be integrated with the bobbin portion 620 to form an integrated wedge bobbin 600. In this embodiment, for the wedge reel 600, the wedge portion 610 is integrated with the bobbin portion 620.

[0067] Включение облегчающих отверстий 630 в клиновидную бобину 600 делает ее такой же по весу, как первый клин 510 и второй клин 710, изготовленные из G10. Альтернативно, вместо включения облегчающих отверстий 630 в клиновидную бобину 600 клиновидная бобина 600 может быть изготовлена из алюминия с клиновидной частью 610, обработанной так, чтобы образовать поперечное сечение двутавровой балки. На боковых сторонах клиновидной бобины 600 могут быть вырезаны карманы, чтобы ее поперечное сечение приобрело форму двутавровой балки. Стороны обрабатываются вдали от клиновидной части 610, оставляя тонкую центральную перемычку с фланцами, которые поддерживают жгут 210 препрега из углеродного волокна.[0067] The inclusion of relief holes 630 in the wedge spool 600 makes it the same weight as the first wedge 510 and second wedge 710 made from G10. Alternatively, instead of including relief holes 630 in the wedge-shaped bobbin 600, the wedge-shaped bobbin 600 may be made of aluminum with the wedge portion 610 machined to form an I-beam cross-section. Pockets can be cut into the sides of the wedge-shaped bobbin 600 so that its cross-section takes the form of an I-beam. The sides are machined away from the wedge 610 leaving a thin central web with flanges that support the carbon fiber prepreg tow 210.

[0068] Натяжение с помощью инструмента 300 изготовления [0068] Tensioning with the fabrication tool 300

[0069] Как показано на Фиг. 7 и 8, груз 720 используется для натяжения жгута 210 препрега из углеродного волокна во время отверждения. Натяжение жгута 210 препрега из углеродного волокна гарантирует, что каждый отдельный виток жгута 210 препрега из углеродного волокна одинаково нагружен и в равной степени способствует прочности управляющего троса 200 из углеродного волокна. [0069] As shown in FIG. 7 and 8, a weight 720 is used to tension the carbon fiber prepreg tow 210 during curing. Tension on the carbon fiber prepreg tow 210 ensures that each individual turn of the carbon fiber prepreg tow 210 is equally loaded and contributes equally to the strength of the carbon fiber control cable 200.

[0070] В одном варианте осуществления второй инструментальный штифт 330 находится на ползуне 730, что позволяет грузу 720 скользить для приложения натяжения. В одном примерном варианте осуществления для натяжения двадцати жгутов 210 препрега из углеродного волокна можно использовать в общей сложности груз в 72 фунта. В примерном варианте осуществления двадцать жгутов 210 препрега из углеродного волокна могут быть образованы путем намотки жгута 210 препрега из углеродного волокна вокруг первой бобины 320 и второй бобины 340 двадцать раз. В этом примерном варианте осуществления имеется сорок отдельных жгутов 210 препрега из углеродного волокна в середине управляющего троса 200 из углеродного волокна между первой бобиной 320 и второй бобиной 340, и двадцать отдельных жгутов 210 препрега из углеродного волокна вокруг каждой из первой бобины 320 и второй бобины 340. Прочность управляющего троса 200 из углеродного волокна определяется количеством витков жгута 210 препрега из углеродного волокна.[0070] In one embodiment, the second tool pin 330 is on the slider 730, which allows the load 720 to slide to apply tension. In one exemplary embodiment, a total of 72 pounds of weight can be used to tension twenty carbon fiber prepreg tows 210. In an exemplary embodiment, twenty carbon fiber prepreg tows 210 may be formed by wrapping the carbon fiber prepreg tow 210 around the first bobbin 320 and the second bobbin 340 twenty times. In this exemplary embodiment, there are forty individual carbon fiber prepreg strands 210 in the middle of the carbon fiber control cable 200 between the first spool 320 and the second spool 340, and twenty individual carbon fiber prepreg strands 210 around each of the first spool 320 and the second spool 340. The strength of the carbon fiber control cable 200 is determined by the number of turns of the carbon fiber prepreg tow 210 .

[0071] В одном варианте осуществления груз 720 также используется для облегчения формирования жгута 210 препрега из углеродного волокна до желаемой длины для управляющего троса 200 из углеродного волокна. Жгуту 210 препрега из углеродного волокна позволяют скользить под действием силы, приложенной грузом 720, до тех пор, пока не будет достигнута точная длина управляющего троса 200 из углеродного волокна. Затем конец жгута 210 препрега из углеродного волокна закрепляется, чтобы удерживать его на нужной длине. [0071] In one embodiment, a weight 720 is also used to facilitate forming the carbon fiber prepreg tow 210 to the desired length for the carbon fiber control cable 200. The carbon fiber prepreg tow 210 is allowed to slide under the force applied by the weight 720 until the exact length of the carbon fiber control cable 200 is reached. The end of the carbon fiber prepreg tow 210 is then secured to hold it at the desired length.

[0072] Процесс 900 изготовления для управляющих тросов [0072] Manufacturing process 900 for control cables

[0073] На Фиг. 9 показан процесс 900 изготовления управляющего троса 200 из углеродного волокна с использованием инструмента 300 изготовления.[0073] In FIG. 9 shows a process 900 for manufacturing a carbon fiber control cable 200 using a manufacturing tool 300 .

[0074] На стадии 910 первая бобина 320 размещается на первом инструментальном штифте 310, а вторая бобина 340 - на втором инструментальном штифте 330, и жгут 210 препрега из углеродного волокна обматывается вокруг первой бобины 320 и второй бобины 340 и между ними. Если клиновидная бобина 600 используется вместо первой бобины 320 и второй бобины 340, часть 620 бобины каждой клиновидной бобины 600 помещается на первом инструментальном штифте 310 и втором инструментальном штифте 330, соответственно, и жгут 210 препрега из углеродного волокна обматывается вокруг каждой части 620 бобины и между ними.[0074] In step 910, the first bobbin 320 is placed on the first tool pin 310 and the second bobbin 340 is placed on the second tool pin 330, and the carbon fiber prepreg tow 210 is wrapped around and between the first bobbin 320 and the second bobbin 340. If a wedge-shaped bobbin 600 is used instead of the first bobbin 320 and the second bobbin 340, the bobbin portion 620 of each wedge-shaped bobbin 600 is placed on the first tool pin 310 and the second tool pin 330, respectively, and the carbon fiber prepreg tow 210 is wrapped around each bobbin part 620 and between them.

[0075] На стадии 920 первый клин 510 устанавливается на первом конце 520 жгута 210 препрега из углеродного волокна. Жгут 210 препрега из углеродного волокна зажимается вместе, чтобы сформировать уплотненный пучок с первым расщеплением 530 на остром конце 515 первого клина 510. Если используется клиновидная бобина 600, жгут 210 препрега из углеродного волокна зажимается вместе, чтобы сформировать уплотненный пучок с первым расщеплением 530 на остром конце клиновидной части 610.[0075] In step 920, the first wedge 510 is installed on the first end 520 of the carbon fiber prepreg tow 210. The carbon fiber prepreg tow 210 is clamped together to form a compacted bundle with the first split 530 at the sharp end 515 of the first wedge 510. the end of the wedge-shaped part 610.

[0076] На стадии 930 второй клин 710 устанавливается на втором конце 770 жгута 210 препрега из углеродного волокна во втором расщеплении 760. Если используется клиновидная бобина 600, дополнительный клин для установки не требуется, но клиновидная часть 610 второй клиновидной бобины 600 окончательно располагается на втором конце 770 жгута 210 препрега из углеродного волокна во втором расщеплении 760.[0076] In step 930, the second wedge 710 is installed at the second end 770 of the carbon fiber prepreg tow 210 in the second split 760. end 770 of the carbon fiber prepreg tow 210 in the second split 760.

[0077] Затем, на стадии 940, жгут 210 препрега из углеродного волокна обвязывается на месте обвязкой 270 на первом расщеплении 530. Для обвязки 270 можно использовать жгут из углеродного волокна. Использование обвязки 270 для крепления жгута 210 препрега из углеродного волокна непосредственно к первому расщеплению 530 жгута 210 препрега из углеродного волокна ограничивает ударную нагрузку в этой точке, чтобы предотвратить растекание жгута 210 препрега из углеродного волокна. [0077] Next, in step 940, the carbon fiber prepreg tow 210 is tied in place with a strap 270 at the first split 530. A carbon fiber tow may be used for the strap 270. Using a strap 270 to attach the carbon fiber prepreg tow 210 directly to the first split 530 of the carbon fiber prepreg tow 210 limits the impact at that point to prevent the carbon fiber prepreg tow 210 from spreading.

[0078] Затем, на стадии 950, термоусадочная трубка 230, такая как термоусадочная трубка из PVDF, накладывается поверх жгута 210 препрега из углеродного волокна, что требует временного удаления второй бобины 340 или второй клиновидной бобины 600. В одном примерном варианте осуществления термоусадочная трубка 230 представляет собой стойкую к высоким температурам и истиранию термоусадочную трубку из PVDF. В одном варианте осуществления термоусадочная трубка 230 состоит из двух кусков, так что имеется соединение внахлест в середине жгута 210 препрега из углеродного волокна. Однако можно использовать один или более двух кусков термоусадочной трубки 230.[0078] Next, in step 950, heat shrink tubing 230, such as PVDF heat shrink tubing, is applied over carbon fiber prepreg tow 210, requiring temporary removal of second bobbin 340 or second wedge bobbin 600. In one exemplary embodiment, heat shrink tubing 230 is a high temperature and abrasion resistant PVDF heat shrink tubing. In one embodiment, the heat shrink tubing 230 is in two pieces such that there is an overlap in the middle of the carbon fiber prepreg tow 210. However, one or more than two pieces of 230 heat shrink tubing may be used.

[0079] Это соединение позволяет протолкнуть термоусадочную трубку 230 к первому клину 510 и обеспечить выход воздуха из термоусадочной трубки 230 во время отверждения жгута 210 препрега из углеродного волокна. Специалисту в данной области техники будет очевидно, что усадку 4:1 можно использовать для термоусадочной трубки 230, чтобы она была достаточно большой, чтобы скользить по жгуту 210 препрега из углеродного волокна для тросов большой длины, но при этом имела достаточную усадку для уплотнения жгута 210 препрега из углеродного волокна во время отверждения.[0079] This connection allows the heat shrink tubing 230 to be pushed to the first wedge 510 and allow air to escape from the heat shrink tubing 230 during the curing of the carbon fiber prepreg tow 210. One of skill in the art will appreciate that a 4:1 shrink can be used for heat shrink tubing 230 to be large enough to slide over long length carbon fiber prepreg tow 210, yet shrink enough to seal the tow 210. carbon fiber prepreg during curing.

[0080] Величина усадки термоусадочной трубки 230 и температуры, необходимые для усадки термоусадочной трубки 230, относительно температуры отверждения жгута 210 препрега из углеродного волокна должны тщательно контролироваться так, чтобы они соответствовали друг другу. Тепловой профиль должен быть адаптирован таким образом, чтобы термоусадочная трубка 230 уплотнялась, когда смола имеет наименьшую вязкость и до того, как она начнет полимеризоваться с применением натяжных грузов. Термоусадочная трубка 230 должна полностью сжаться до того, как эпоксидная смола в жгуте 210 препрега из углеродного волокна начнет полимеризоваться. [0080] The amount of shrinkage of the heat shrink tubing 230 and the temperatures required to shrink the heat shrink tubing 230 relative to the curing temperature of the carbon fiber prepreg tow 210 must be carefully controlled to match. The thermal profile must be adapted so that the heat shrink tubing 230 seals when the resin is at its lowest viscosity and before it begins to polymerize using tension weights. The heat shrink tubing 230 must shrink completely before the epoxy in the carbon fiber prepreg tow 210 begins to cure.

[0081] В одном варианте осуществления термоусадочная трубка 230 подвергается максимальной усадке, когда вязкость эпоксидной смолы в жгуте 210 препрега из углеродного волокна снижается при нагревании. Следовательно, уплотнение жгута 210 препрега из углеродного волокна достигается до того, как произойдет полимеризация смолы. [0081] In one embodiment, heat shrink tubing 230 undergoes maximum shrinkage when the viscosity of the epoxy in the carbon fiber prepreg tow 210 decreases with heat. Therefore, sealing of the carbon fiber prepreg tow 210 is achieved before the resin polymerizes.

[0082] На стадии 960, после наложения термоусадочной трубки 230 поверх жгута 210 препрега из углеродного волокна, можно повторно установить вторую бобину 340 и установить второй клин 710 на втором конце 770 жгута 210 препрега из углеродного волокна. Если клиновидная бобина 600 используется вместо комбинации второй бобины 340 и второго клина 710, на этой стадии повторно устанавливается вторая клиновидная бобина 600. В этой точке жгут 210 препрега из углеродного волокна затем обвязывается на месте обвязкой 270 на втором расщеплении 760.[0082] In step 960, after the heat shrink tubing 230 has been applied over the carbon fiber prepreg tow 210, the second bobbin 340 can be reinstalled and the second wedge 710 can be installed on the second end 770 of the carbon fiber prepreg tow 210. If the wedge spool 600 is used in place of the combination of the second spool 340 and the second wedge 710, the second wedge spool 600 is reinstalled at this point. At this point, the carbon fiber prepreg tow 210 is then tied in place with the strap 270 at the second split 760.

[0083] На стадии 970 груз 720 используется для натяжения жгута 210 препрега из углеродного волокна до желаемой длины для управляющего троса 200 из углеродного волокна. Жгут 210 препрега из углеродного волокна затем стабилизируется под натяжением, и термоусадочная трубка 230 устанавливается в ее окончательное положение.[0083] In step 970, a weight 720 is used to tension the carbon fiber prepreg tow 210 to the desired length for the carbon fiber control cable 200. The carbon fiber prepreg tow 210 is then stabilized under tension and the heat shrink tubing 230 is placed in its final position.

[0084] На стадии 980, после того, как жгут 210 препрега из углеродного волокна стабилизирован под натяжением, термоусадочная трубка 230 устанавливается в ее окончательное положение. Термоусадочная пленка 260 размещается поверх и вокруг жгута 210 препрега из углеродного волокна от той точки, где он расщепляется, чтобы пройти вокруг первой бобины 320 в первом расщеплении 530 и вокруг второй бобины 340 во втором расщеплении 760, или части 620 бобины, если используется клиновидная бобина 600. Затем на первое расщепление 530 и второе расщепление 760 накладываются обвязки 250 из углеродного волокна. Обвязки 250 из углеродного волокна предотвращают дальнейшее расщепление жгута 210 препрега из углеродного волокна под действием высоких растягивающих нагрузок. [0084] In step 980, after the carbon fiber prepreg tow 210 has been stabilized under tension, the heat shrink tubing 230 is set in its final position. Shrink film 260 is placed over and around the carbon fiber prepreg tow 210 from the point where it splits to pass around the first bobbin 320 in the first split 530 and around the second bobbin 340 in the second split 760, or part of the bobbin 620 if a tapered bobbin is used. 600. Carbon fiber straps 250 are then applied to the first split 530 and the second split 760. The carbon fiber straps 250 prevent further splitting of the carbon fiber prepreg tow 210 under high tensile loads.

[0085] На стадии 990 источник тепла, такой как замкнутое пространство печи, используется для нагрева с целью усадки термоусадочной трубки 230 и термоусадочной пленки 260 и отверждения эпоксидной матрицы жгута 210 препрега из углеродного волокна, когда он находится под натяжением. [0085] In step 990, a heat source, such as an enclosed oven space, is used to heat to shrink the heat shrink tubing 230 and shrink film 260 and cure the epoxy matrix of the carbon fiber prepreg tow 210 while it is under tension.

[0086] В одном варианте осуществления типичная температура отверждения повышается от температуры окружающей среды до 350 градусов по Фаренгейту и выдерживается при этой более высокой температуре в течение минимум 2 час. Для достижения максимальной прочности управляющего троса 200 из углеродного волокна необходимо, чтобы эпоксидная матрица полностью отвердела. В альтернативном варианте осуществления управляющий трос 200 из углеродного волокна может быть удален после начального отверждения и дополнительно отвержден во второй печи. Преимущество последующего отверждения управляющего троса 200 из углеродного волокна в качестве второго процесса заключается в том, что это позволяет быстрее изготовить следующий управляющий трос 200 из углеродного волокна с использованием процесса 900 изготовления управляющего троса 200 из углеродного волокна с использованием инструмента 300 изготовления, и партия готовых управляющих тросов 200 из углеродного волокна может вместе подвергаться последующему отверждению, что является более эффективным. [0086] In one embodiment, a typical cure temperature is raised from ambient temperature to 350 degrees Fahrenheit and held at that higher temperature for a minimum of 2 hours. For maximum strength of the 200 carbon fiber control cable, the epoxy matrix must be fully cured. In an alternative embodiment, the carbon fiber control cable 200 may be removed after initial curing and further cured in a second oven. The advantage of post curing the carbon fiber control cable 200 as a second process is that it allows the next carbon fiber control cable 200 to be fabricated more quickly using the carbon fiber control cable 200 manufacturing process 900 using the fabrication tool 300, and a batch of finished control cables. of the carbon fiber cables 200 can be post-cured together, which is more efficient.

[0087] Альтернативный вариант осуществления [0087] Alternative embodiment

[0088] В альтернативном варианте осуществления, как показано на Фиг. 10, управляющий трос 1000 из арамида может быть изготовлен путем использования жгута 1010 препрега из арамидного волокна вместо жгута 210 препрега из углеродного волокна в управляющем тросе 200 из углеродного волокна, и использования производственного процесса 900 и производственного инструмента 300, раскрытых в настоящем документе. Жгут 1010 препрега из арамидного волокна является подходящим для приложений, в которых проводящее волокно нежелательно. [0088] In an alternative embodiment, as shown in FIG. 10, an aramid control cable 1000 can be manufactured by using an aramid fiber prepreg tow 1010 instead of the carbon fiber prepreg tow 210 in the carbon fiber control cable 200, and using the manufacturing process 900 and manufacturing tool 300 disclosed herein. Aramid fiber prepreg tow 1010 is suitable for applications where a conductive fiber is undesirable.

[0089] Однако в случае управляющих тросов 1000 из арамида термоусадочная трубка 230 может включать в себя добавку или наполнитель, блокирующий ультрафиолетовое излучение, для защиты арамидного волокна от разрушения под воздействием ультрафиолетового света. В одном варианте осуществления термоусадочная трубка 230 может представлять собой термоусадочную трубку из PDVF Kynar™, которая доступна с черным пигментом, который может использоваться в качестве барьера для ультрафиолетового света.[0089] However, in the case of aramid control cables 1000, heat shrink tubing 230 may include an ultraviolet blocking additive or filler to protect the aramid fiber from degradation by ultraviolet light. In one embodiment, heat shrink tubing 230 may be PDVF Kynar™ heat shrink tubing, which is available with a black pigment that can be used as a UV light barrier.

[0090] Фиг. 11 показывает управляющий трос 1100 с клиновидной бобиной 600, который является примером альтернативного варианта осуществления управляющего троса 200 из углеродного волокна. Управляющий трос 1100 с клиновидной бобиной 600 может быть изготовлен либо из жгута 210 препрега из углеродного волокна, либо из жгута 1010 препрега из арамидного волокна с использованием производственного процесса 900 и производственного инструмента 300, раскрытых в настоящем документе. Альтернативный управляющий трос 1100 с клиновидной бобиной 600 имеет такую же предельную прочность, как и управляющий трос 200 из углеродного волокна с первым клином 510 и вторым клином 710, сделанными из G10 или алюминия, при условии, что угол клина, условия изготовления, такие как натяжение намотки и эквивалентная сила натяжения, а также условия отверждения в печи являются одинаковыми.[0090] FIG. 11 shows a wedge spool control cable 1100 600, which is an example of an alternative carbon fiber control cable 200 embodiment. The control cable 1100 with wedge spool 600 can be made from either carbon fiber prepreg tow 210 or aramid fiber prepreg tow 1010 using manufacturing process 900 and manufacturing tool 300 disclosed herein. Alternative control cable 1100 with wedge spool 600 has the same ultimate strength as carbon fiber control cable 200 with first wedge 510 and second wedge 710 made of G10 or aluminum, provided that the wedge angle, manufacturing conditions such as tension winding and equivalent tensile force as well as curing conditions in the oven are the same.

[0091] Как показано на Фиг. 12, в еще одном альтернативном варианте осуществления жгут 210 препрега из углеродного волокна или жгут 1010 препрега из арамидного волокна может использоваться с инструментом 300 изготовления стабилизирующего троса 1200, а также для других применений тросов натяжения или натяжных элементов для структур 1210 самолетов и дирижаблей с использованием производственного процесса 900. [0091] As shown in FIG. 12, in yet another alternative embodiment, carbon fiber prepreg tow 210 or aramid fiber prepreg tow 1010 can be used with stabilizing wire 1200 fabrication tool 300, as well as other applications of tension cables or tension members for aircraft and airship structures 1210 using a manufacturing process 900.

[0092] В некоторых приложениях для самолетов и дирижаблей защита от удара молнии может быть встроена в управляющий трос 200 из углеродного волокна, управляющий трос 1000 из арамида, управляющий трос 1100 с клиновидной бобиной 600 или стабилизирующий трос 1200 путем добавления внешнего слоя проволочной сетки или другого проводящего поверхностного материала и навивки его на первую бобину 320 и вторую бобину 340 или на клиновидные бобины 600, в зависимости от того, что используется.[0092] In some aircraft and airship applications, lightning protection may be built into the carbon fiber control cable 200, aramid control cable 1000, wedge spool control cable 1100 600, or stabilizing cable 1200 by adding an outer layer of wire mesh or other conductive surface material and winding it onto a first bobbin 320 and a second bobbin 340 or wedge spools 600, whichever is used.

[0093] В то время как настоящее изобретение было конкретно описано в связи с некоторыми конкретными вариантами его осуществления, следует понимать, что это сделано в качестве иллюстрации, а не в качестве ограничения. Разумные вариации и модификации возможны в пределах объема вышеизложенного раскрытия и чертежей без отклонения от духа настоящего изобретения.[0093] While the present invention has been specifically described in connection with certain specific embodiments, it should be understood that this is by way of illustration and not limitation. Reasonable variations and modifications are possible within the scope of the foregoing disclosure and drawings without departing from the spirit of the present invention.

Claims (94)

1. Способ изготовления троса из волокна, содержащий:1. A method for manufacturing a fiber cable, comprising: обеспечение жгута волокнистого препрега, содержащего множество волоконных нитей, предварительно пропитанных эпоксидной смолой;providing a fibrous prepreg tow comprising a plurality of fiber filaments pre-impregnated with an epoxy resin; обеспечение инструмента изготовления, содержащего первый инструментальный штифт и второй инструментальный штифт;providing a manufacturing tool comprising a first tool pin and a second tool pin; помещение первой бобины на первый инструментальный штифт и второй бобины на второй инструментальный штифт;placing the first bobbin on the first tool pin and the second bobbin on the second tool pin; оборачивание жгута волокнистого препрега вокруг первой бобины и второй бобины множество раз без скручивания жгута волокнистого препрега;wrapping the fibrous prepreg tow around the first bobbin and the second bobbin a plurality of times without twisting the fibrous prepreg tow; установку первого клина на первом конце жгута волокнистого препрега для формирования первого расщепления жгута волокнистого препрега;placing a first wedge at a first end of the fibrous prepreg tow to form a first split of the fibrous prepreg tow; обвязку жгута волокнистого препрега на первом расщеплении жгута волокнистого препрега;tying the fibrous prepreg tow on the first split of the fibrous prepreg tow; удаление второй бобины со второго инструментального штифта;removing the second bobbin from the second tool pin; приложение термоусадочной трубки поверх жгута волокнистого препрега;applying heat shrink tubing over the fiber prepreg tow; повторную установку второй бобины на второй инструментальный штифт;reinstalling the second bobbin on the second tool pin; установку второго клина на втором конце жгута волокнистого препрега для формирования второго расщепления жгута волокнистого препрега;placing a second wedge at a second end of the fiber prepreg tow to form a second split of the fiber prepreg tow; обвязку жгута волокнистого препрега на втором расщеплении жгута волокнистого препрега;tying the fiber prepreg tow on the second split of the fiber prepreg tow; натяжение жгута волокнистого препрега;tension of the fibrous prepreg tow; приложение термоусадочной пленки поверх части жгута волокнистого препрега;applying a shrink film over a portion of the fiber prepreg tow; приложение первой волокнистой обмотки на первое расщепление;applying the first fiber wrap to the first split; приложение второй волокнистой обмотки на второе расщепление; иapplying a second fiber winding to the second split; And нагревание жгута волокнистого препрега для объединения и отверждения жгута волокнистого препрега для формирования троса из волокна.heating the fiber prepreg tow to combine and cure the fiber prepreg tow to form a fiber rope. 2. Способ по п. 1, в котором множество волоконных нитей содержит множество волоконных углеродных нитей.2. The method of claim 1 wherein the plurality of fiber filaments comprises a plurality of carbon fiber filaments. 3. Способ по п. 2, в котором термоусадочная трубка содержит термоусадочную трубку из PDVF.3. The method of claim 2, wherein the heat shrink tubing comprises PDVF heat shrink tubing. 4. Способ по п. 1, в котором натяжение жгута волокнистого препрега осуществляют с использованием груза.4. The method of claim 1, wherein the fiber prepreg tow is tensioned using a weight. 5. Способ по п. 4, в котором дополнительно осуществляют скольжение второго инструментального штифта во время натяжения жгута волокнистого препрега с использованием груза.5. The method of claim 4, further comprising sliding the second tool pin while tensioning the fiber prepreg tow using a weight. 6. Способ по п. 1, в котором множество волоконных нитей содержит множество волоконных арамидных нитей.6. The method of claim 1 wherein the plurality of fiber filaments comprises a plurality of aramid fiber filaments. 7. Способ по п. 6, в котором термоусадочная трубка содержит блокирующую ультрафиолетовый свет термоусадочную трубку из PDVF.7. The method of claim 6 wherein the heat shrink tubing comprises a UV light blocking PDVF heat shrink tubing. 8. Трос из волокна, изготовленный способом, содержащим следующие стадии:8. Fiber rope made by a process comprising the following steps: обеспечение жгута волокнистого препрега, содержащего множество волоконных нитей, предварительно пропитанных эпоксидной смолой;providing a fibrous prepreg tow comprising a plurality of fiber filaments pre-impregnated with an epoxy resin; обеспечение инструмента изготовления, содержащего первый инструментальный штифт и второй инструментальный штифт;providing a manufacturing tool comprising a first tool pin and a second tool pin; помещение первой бобины на первый инструментальный штифт и второй бобины на второй инструментальный штифт;placing the first bobbin on the first tool pin and the second bobbin on the second tool pin; оборачивание жгута волокнистого препрега вокруг первой бобины и второй бобины множество раз без скручивания жгута волокнистого препрега;wrapping the fibrous prepreg tow around the first bobbin and the second bobbin a plurality of times without twisting the fibrous prepreg tow; установку первого клина на первом конце жгута волокнистого препрега для формирования первого расщепления жгута волокнистого препрега;placing a first wedge at a first end of the fibrous prepreg tow to form a first split of the fibrous prepreg tow; обвязку жгута волокнистого препрега на первом расщеплении жгута волокнистого препрега;tying the fibrous prepreg tow on the first split of the fibrous prepreg tow; удаление второй бобины со второго инструментального штифта;removing the second bobbin from the second tool pin; приложение термоусадочной трубки поверх жгута волокнистого препрега;applying heat shrink tubing over the fiber prepreg tow; повторную установку второй бобины на второй инструментальный штифт;reinstalling the second bobbin on the second tool pin; установку второго клина на втором конце жгута волокнистого препрега для формирования второго расщепления жгута волокнистого препрега;placing a second wedge at a second end of the fiber prepreg tow to form a second split of the fiber prepreg tow; обвязку жгута волокнистого препрега на втором расщеплении жгута волокнистого препрега;tying the fiber prepreg tow on the second split of the fiber prepreg tow; натяжение жгута волокнистого препрега;tension of the fibrous prepreg tow; приложение термоусадочной пленки поверх части жгута волокнистого препрега;applying a shrink film over a portion of the fiber prepreg tow; приложение первой волокнистой обмотки на первое расщепление;applying the first fiber wrap to the first split; приложение второй волокнистой обмотки на второе расщепление; иapplying a second fiber winding to the second split; And нагревание жгута волокнистого препрега для объединения и отверждения жгута волокнистого препрега для формирования троса из волокна.heating the fiber prepreg tow to combine and cure the fiber prepreg tow to form a fiber rope. 9. Трос по п. 8, в котором множество волоконных нитей содержит множество волоконных углеродных нитей.9. The cable according to claim 8, wherein the plurality of fiber filaments comprises a plurality of carbon fiber filaments. 10. Трос по п. 9, в котором термоусадочная трубка содержит термоусадочную трубку из PDVF.10. Cable according to claim 9, wherein the heat shrink tubing comprises PDVF heat shrink tubing. 11. Трос по п. 8, в котором натяжение жгута волокнистого препрега осуществляют с использованием груза.11. A cable according to claim 8, wherein the fiber prepreg tow is tensioned using a weight. 12. Трос по п. 11, в котором дополнительно осуществляют скольжение второго инструментального штифта во время натяжения жгута волокнистого препрега с использованием груза.12. The cable according to claim 11, further comprising sliding the second tool pin while tensioning the fiber prepreg tow using a weight. 13. Трос по п. 8, в котором множество волоконных нитей содержит множество волоконных арамидных нитей.13. The cable according to claim 8, wherein the plurality of fiber filaments comprises a plurality of aramid fiber filaments. 14. Трос по п. 13, в котором термоусадочная трубка содержит блокирующую ультрафиолетовый свет термоусадочную трубку из PDVF.14. The cable of claim 13, wherein the heat shrink tubing comprises a UV light blocking PDVF heat shrink tubing. 15. Способ изготовления троса из волокна, содержащий:15. A method for manufacturing a fiber cable, comprising: обеспечение жгута волокнистого препрега, содержащего множество волоконных нитей, предварительно пропитанных эпоксидной смолой;providing a fibrous prepreg tow comprising a plurality of fiber filaments pre-impregnated with an epoxy resin; обеспечение инструмента изготовления, содержащего первый инструментальный штифт и второй инструментальный штифт;providing a manufacturing tool comprising a first tool pin and a second tool pin; обеспечение первой клиновидной бобины, содержащей первую клиновидную часть и первую часть бобины, и обеспечение второй клиновидной бобины, содержащей вторую клиновидную часть и вторую часть бобины;providing a first wedge-shaped bobbin containing a first wedge-shaped part and a first bobbin part, and providing a second wedge-shaped bobbin containing a second wedge-shaped part and a second bobbin part; помещение первой клиновидной бобины на первый инструментальный штифт и второй клиновидной бобины на второй инструментальный штифт;placing the first wedge-shaped bobbin on the first tool pin and the second wedge-shaped bobbin on the second tool pin; оборачивание жгута волокнистого препрега вокруг первой части бобины первой клиновидной бобины и второй части бобины второй клиновидной бобины множество раз без скручивания жгута волокнистого препрега;wrapping the fibrous prepreg tow around the first bobbin part of the first wedge-shaped bobbin and the second bobbin part of the second wedge-shaped bobbin multiple times without twisting the fibrous prepreg tow; формирование первого расщепления жгута волокнистого препрега на первой клиновидной части первой клиновидной бобины;forming a first splitting of the fiber prepreg tow on the first wedge-shaped portion of the first wedge-shaped bobbin; обвязку жгута волокнистого препрега на первом расщеплении жгута волокнистого препрега;tying the fibrous prepreg tow on the first split of the fibrous prepreg tow; удаление второй клиновидной бобины со второго инструментального штифта;removing the second wedge-shaped bobbin from the second tool pin; приложение термоусадочной трубки поверх жгута волокнистого препрега;applying heat shrink tubing over the fiber prepreg tow; повторную установку второй клиновидной бобины на второй инструментальный штифт;reinstalling the second wedge-shaped bobbin on the second tool pin; формирование второго расщепления жгута волокнистого препрега на второй клиновидной части второй клиновидной бобины;forming a second split of the fibrous prepreg tow on the second wedge portion of the second wedge shaped bobbin; обвязку жгута волокнистого препрега на втором расщеплении жгута волокнистого препрега;tying the fiber prepreg tow on the second split of the fiber prepreg tow; натяжение жгута волокнистого препрега;tension of the fibrous prepreg tow; приложение термоусадочной пленки поверх части жгута волокнистого препрега;applying a shrink film over a portion of the fiber prepreg tow; приложение первой волокнистой обмотки на первое расщепление; applying the first fiber wrap to the first split; приложение второй волокнистой обмотки на второе расщепление; иapplying a second fiber winding to the second split; And нагревание жгута волокнистого препрега для объединения и отверждения жгута волокнистого препрега для формирования троса из волокна.heating the fiber prepreg tow to combine and cure the fiber prepreg tow to form a fiber rope. 16. Способ по п. 15, в котором множество волоконных нитей содержит множество волоконных углеродных нитей.16. The method of claim 15 wherein the plurality of fiber filaments comprises a plurality of carbon fiber filaments. 17. Способ по п. 16, в котором термоусадочная трубка содержит термоусадочную трубку из PDVF.17. The method of claim 16 wherein the heat shrink tubing comprises PDVF heat shrink tubing. 18. Способ по п. 15, в котором натяжение жгута волокнистого препрега осуществляют с использованием груза.18. The method of claim 15, wherein the fiber prepreg tow is tensioned using a weight. 19. Способ по п. 18, в котором дополнительно осуществляют скольжение второго инструментального штифта во время натяжения волокнистого препрега с использованием груза.19. The method of claim 18 further comprising sliding the second tool pin while tensioning the fibrous prepreg using a weight. 20. Способ по п. 15, в котором множество волоконных нитей содержит множество волоконных арамидных нитей.20. The method of claim 15 wherein the plurality of fiber filaments comprises a plurality of aramid fiber filaments. 21. Способ по п. 20, в котором термоусадочная трубка содержит блокирующую ультрафиолетовый свет термоусадочную трубку из PDVF.21. The method of claim 20, wherein the heat shrink tubing comprises UV blocking PDVF heat shrink tubing. 22. Трос из волокна, изготовленный способом, содержащим следующие стадии:22. A fiber cable made by a method comprising the following steps: обеспечение жгута волокнистого препрега, содержащего множество волоконных нитей, предварительно пропитанных эпоксидной смолой;providing a fibrous prepreg tow comprising a plurality of fiber filaments pre-impregnated with an epoxy resin; обеспечение инструмента изготовления, содержащего первый инструментальный штифт и второй инструментальный штифт;providing a manufacturing tool comprising a first tool pin and a second tool pin; обеспечение первой клиновидной бобины, содержащей первую клиновидную часть и первую часть бобины, и обеспечение второй клиновидной бобины, содержащей вторую клиновидную часть и вторую часть бобины;providing a first wedge-shaped bobbin containing a first wedge-shaped part and a first bobbin part, and providing a second wedge-shaped bobbin containing a second wedge-shaped part and a second bobbin part; помещение первой клиновидной бобины на первый инструментальный штифт и второй клиновидной бобины на второй инструментальный штифт;placing the first wedge-shaped bobbin on the first tool pin and the second wedge-shaped bobbin on the second tool pin; оборачивание жгута волокнистого препрега вокруг первой части бобины первой клиновидной бобины и второй части бобины второй клиновидной бобины множество раз без скручивания жгута волокнистого препрега;wrapping the fibrous prepreg tow around the first bobbin part of the first wedge-shaped bobbin and the second bobbin part of the second wedge-shaped bobbin multiple times without twisting the fibrous prepreg tow; формирование первого расщепления жгута волокнистого препрега на первой клиновидной части первой клиновидной бобины;forming a first splitting of the fiber prepreg tow on the first wedge-shaped portion of the first wedge-shaped bobbin; обвязку жгута волокнистого препрега на первом расщеплении жгута волокнистого препрега;tying the fibrous prepreg tow on the first split of the fibrous prepreg tow; удаление второй клиновидной бобины со второго инструментального штифта;removing the second wedge-shaped bobbin from the second tool pin; приложение термоусадочной трубки поверх жгута волокнистого препрега;applying heat shrink tubing over the fiber prepreg tow; повторную установку второй клиновидной бобины на второй инструментальный штифт;reinstalling the second wedge-shaped bobbin on the second tool pin; формирование второго расщепления жгута волокнистого препрега на второй клиновидной части второй клиновидной бобины;forming a second split of the fibrous prepreg tow on the second wedge portion of the second wedge shaped bobbin; обвязку жгута волокнистого препрега на втором расщеплении жгута волокнистого препрега;tying the fiber prepreg tow on the second split of the fiber prepreg tow; натяжение жгута волокнистого препрега;tension of the fibrous prepreg tow; приложение термоусадочной пленки поверх части жгута волокнистого препрега;applying a shrink film over a portion of the fiber prepreg tow; приложение первой волокнистой обмотки на первое расщепление;applying the first fiber wrap to the first split; приложение второй волокнистой обмотки на второе расщепление; иapplying a second fiber winding to the second split; And нагревание жгута волокнистого препрега для объединения и отверждения жгута волокнистого препрега для формирования троса из волокна.heating the fiber prepreg tow to combine and cure the fiber prepreg tow to form a fiber rope. 23. Трос по п. 22, в котором множество волоконных нитей содержит множество волоконных углеродных нитей.23. The cable according to claim 22, wherein the plurality of fiber filaments comprises a plurality of carbon fiber filaments. 24. Трос по п. 23, в котором термоусадочная трубка содержит термоусадочную трубку из PDVF.24. Cable according to claim 23, wherein the heat shrink tubing comprises PDVF heat shrink tubing. 25. Трос по п. 22, в котором натяжение жгута волокнистого препрега содержит использование груза.25. The cable according to claim 22, wherein the tension of the fiber prepreg tow comprises the use of a weight. 26. Трос по п. 25, дополнительно содержащий скольжение второго инструментального штифта во время натяжения жгута волокнистого препрега с использованием груза.26. The cable of claim 25, further comprising sliding the second tool pin while tensioning the fiber prepreg tow using a weight. 27. Трос по п. 22, в котором множество волоконных нитей содержит множество волоконных арамидных нитей.27. The cable according to claim 22, wherein the plurality of fiber filaments comprises a plurality of aramid fiber filaments. 28. Трос по п. 27, в котором термоусадочная трубка содержит блокирующую ультрафиолетовый свет термоусадочную трубку из PDVF.28. The cable of claim 27, wherein the heat shrink tubing comprises a UV-blocking PDVF heat shrink tubing.
RU2022124065A 2020-03-13 2021-03-12 Composite control cables and stabilizing tension cables for aviation applications and the method for their manufacture RU2789104C1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62/989,149 2020-03-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2789104C1 true RU2789104C1 (en) 2023-01-30

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6228474B1 (en) * 1996-02-21 2001-05-08 Toray Industries, Inc. Epoxy resin composition for a fiber-reinforced composite material, yarn prepreg, and process and apparatus for preparing the same
JP3480769B2 (en) * 1995-09-25 2003-12-22 新日本石油株式会社 Epoxy resin composition for tow prepreg
RU2321606C1 (en) * 2006-06-19 2008-04-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" Method of production of prepreg
WO2017099060A1 (en) * 2015-12-10 2017-06-15 三菱レイヨン株式会社 Tow prepreg, composite material-reinforced pressure vessel, and method for producing composite material-reinforced pressure vessel

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3480769B2 (en) * 1995-09-25 2003-12-22 新日本石油株式会社 Epoxy resin composition for tow prepreg
US6228474B1 (en) * 1996-02-21 2001-05-08 Toray Industries, Inc. Epoxy resin composition for a fiber-reinforced composite material, yarn prepreg, and process and apparatus for preparing the same
RU2321606C1 (en) * 2006-06-19 2008-04-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" Method of production of prepreg
WO2017099060A1 (en) * 2015-12-10 2017-06-15 三菱レイヨン株式会社 Tow prepreg, composite material-reinforced pressure vessel, and method for producing composite material-reinforced pressure vessel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2619769B1 (en) Method of terminating a stranded synthetic filament cable
US4184784A (en) Termination and method of terminating ropes or cables of aramid fiber or the like
JPH02127583A (en) Manufacturing method of composite twisted tensile strength body
US5126167A (en) Process of manufacturing a fiber reinforced plastic armored cable
US4710594A (en) Telecommunications cable
US3960050A (en) Method of making impregnated braided rope
US4499716A (en) Reinforcement structure
EP0178088B1 (en) Optical cable
DE3545089A1 (en) SINGLE-CORD CABLE FROM A REINFORCED OPTICAL FIBER AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
CN105929503B (en) Loose-sleeve lapping reinforced buffer type flexible irradiation-resistant optical cable and manufacturing method thereof
RU2789104C1 (en) Composite control cables and stabilizing tension cables for aviation applications and the method for their manufacture
US12037744B2 (en) Composite control cables and stabilizing tendons for aircraft applications and method for manufacture of same
EP0633348A1 (en) Complex fiber string and method of manufacturing the same
CN109706765B (en) Fixed point constant force connection breaking structure suitable for space position keeping and fixing
CN205809368U (en) A kind of pine overlaps the flexible optical cable of resistance to irradiation of wrapped reinforcing buffer-type
CN215857225U (en) Multipurpose high-strength integrated solid carbon fiber inhaul cable
CN214219190U (en) Carbon fiber composite material rib with nylon belt wound on surface
US20100019082A1 (en) Composite Flight Control Cables
JP2516710B2 (en) Composite twist type tensile strength body
USRE29133E (en) Constant length composite glass fiber cable under varying temperature conditions
JP2516714B2 (en) Method for manufacturing composite twisted strength member
US3821879A (en) Constant length composite glass fiber cable under varying temperature conditions
CA1252839A (en) Telecommunications cable
EP0156097B1 (en) Cable
CN112761070A (en) Multipurpose high-strength integrated solid carbon fiber inhaul cable and preparation method thereof