Procedimiento para la formación de una estructura que tiene una protección contra rayos y estructura de protección contra rayos.

Un procedimiento para la formación de una estructura (20, 120,

220) que tiene protección contra rayos,comprendiendo el procedimiento:

recibir al menos una capa estructural (60, 160, 260);

recibir al menos una tira de protección contra rayos (50, 150, 250) dispuesta en al menos una capa de refuerzo(40, 140, 240) que comprende una cinta compuesta reforzada de fibra unidireccional, comprendiendo la al menosuna tira de protección contra rayos (50, 150, 250) un primer material, y comprendiendo la al menos una capa derefuerzo (40, 140, 240) un segundo material diferente del primer material;

aplicar automáticamente, utilizando al menos uno de un aparato de colocación de fibra, un aparato de disposiciónde cinta, y unos medios de fabricación automatizados similares, la al menos una tira de protección contra rayos(50, 150, 250) dispuesta sobre la al menos una capa de refuerzo (40, 140, 240) sobre la por lo menos una capaestructural (60, 160, 260), soportando la al menos una capa de refuerzo (40, 140, 240) la tira de proteccióncontra rayos y asegurando que las tensiones de tracción son asumidas por la capa de refuerzo para minimizarlas tensiones sobre la tira de protección contra rayos durante la aplicación automática de la al menos una tira deprotección contra rayos (50, 150, 250) dispuesta sobre la al menos una capa de refuerzo (40, 140, 240) paraevitar daños en la tira de protección contra rayos; y

formar la al menos una capa estructural (60, 160, 260), la tira de protección contra rayos (50, 150, 250), y la capade refuerzo (40, 140, 240), en la estructura (20, 120, 220).

Procedimiento para la formación de una estructura que tiene una protección contra rayos y estructura de protección contra rayos 5

Referencia cruzada a solicitud relacionada

Campo de la invención La presente invención se refiere en general a protección contra rayos para estructuras, y más particularmente a procedimientos para aplicar automáticamente la protección contra rayos durante la formación de estructuras, tales como estructuras compuestas.

Antecedentes de la invención La energía extremadamente alta de un rayo puede causar daños a estructuras, a menos que se proporcione una protección adecuada. Las estructuras compuestas son particularmente vulnerables debido a la conductividad eléctrica relativamente baja en comparación con los metales. Los materiales compuestos se utilizan con frecuencia en aplicaciones aeronáuticas y aeroespaciales, debido a su alta relación entre su resistencia y su peso, y deseablemente están protegidos contra los daños causados por los rayos.

Tradicionalmente, las estructuras compuestas fueron fabricadas utilizando una disposición manual con una capa conductora añadida manualmente para la protección contra rayos. Para minimizar el peso, la protección contra rayos es muy ligera y extremadamente frágil. Procedimientos automatizados, tales como máquinas de colocación de fibras y disposición de cintas se utilizan actualmente para la fabricación automática de estructuras de materiales compuestos, sin embargo, la frágil protección contra rayos todavía se aplica manualmente.

La publicación de la solicitud de patente Nº. 2005/0041362 de Hall divulga una tira de desviación de corriente que tiene un dieléctrico situado por encima de una pluralidad de segmentos conductores. Un aislante también se proporciona entre los segmentos conductores y por debajo del dieléctrico. Cuando se requiere transparencia de RF, los segmentos conductores pueden tener una dimensión máxima que es de aproximadamente una 116-ésima parte de una longitud de onda de la frecuencia operativa más alta de una antena que puede estar comunicada a través de la tira de desviación de corriente. El dieléctrico puede ser de color para que coincida con el color de la estructura a la que se aplica. Bajo la exposición a un fuerte campo eléctrico, la tira de desviación de corriente forma un canal

ionizado sobre el dieléctrico.

La publicación de la solicitud de patente alemana Nº. DE200610035847 de Olaf y otros divulga un procedimiento de producción de una sección de ala, por ejemplo para aviones, que implica la colocación de la disposición estructural en un aparato de laminación mediante una máquina de colocación de cinta, y el curado de la disposición estructural para formar una sección de ala. El procedimiento incluye el suministro de una disposición estructural que comprende una red metálica que está hecha de metal y se impregna previamente con una matriz de resina, donde la disposición estructural está colocada a lo largo de diferentes direcciones respecto al aparato de laminación. La disposición estructural se coloca en un aparato de laminación mediante una máquina de colocación de cinta, donde la máquina de colocación de cinta se mueve a lo largo de un conjunto de ejes mediante un control numérico por ordenador. La 45 disposición estructural se cura para formar una sección de ala.

La patente del Reino Unido Nº. GB2433467 de Brown divulga una estructura protectora de superficie exterior para aplicaciones tales como una aeronave. La estructura de protección se forma proporcionando un material de carga que tiene un soporte de resina, un material de malla metálica tal como una lámina expandida o tela metálica tejida y un aislador con la resina en el material de carga y llenando el aislador los orificios en la malla de metal para formar una superficie que puede ser cubierta con acabados, tales como materiales de carga aplicados mediante pulverización, una imprimación y una pintura para proporcionar una estructura más robusta que resiste la corrosión y evita la microfisuración del sustrato, mientras que proporciona resistencia a la erosión por la lluvia, durabilidad ambiental, rendimiento estructural, y protección contra rayos, mientras que al mismo tiempo es de peso más ligero y

menos costoso de mantener y reparar.

La protección contra rayos para estructuras compuestas incluye, por ejemplo, la patente US Nº. 3.755.713 de Paszkowski, que divulga una malla de alambre de metal incrustada en una estructura compuesta para la protección contra rayos. La malla de metal, una lámina y/o alambres están incrustados en la estructura mediante un proceso manual.

La patente US Nº. 6.692.681 de Lunde divulga un procedimiento y un aparato para la fabricación de estructuras compuestas tales como un fuselaje de aeronave. Después de colocación de fibras de la piel exterior de fibra de carbono, pueden colocarse manualmente otras capas. Por ejemplo, una capa de tejido que contiene filamentos de 65 metal para protección contra rayos puede aplicarse manualmente.

Hay una necesidad de una mayor protección contra rayos para estructuras, y más particularmente de procedimientos para aplicar automáticamente la protección contra rayos durante la formación de estructuras, tales como estructuras compuestas.

Sumario de la invención En un primer aspecto, la presente invención proporciona un procedimiento para la formación de una estructura que tiene protección contra rayos de acuerdo con la reivindicación 1.

En un tercer aspecto, la presente invención proporciona unos medios de protección contra rayos de acuerdo con la reivindicación 22.

En un cuarto aspecto, la presente invención proporciona una estructura y una estructura compuesta formada usando los procedimientos descritos anteriormente.

Breve descripción de los dibujos El objeto que se considera como la invención se indica particularmente y se reivindica claramente en la porción final de la memoria. La invención, sin embargo, se puede entender mejor con referencia a la siguiente descripción detallada de diversas realizaciones y los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 es una vista en perspectiva de una realización de una estructura compuesta que tiene unos medios de protección contra rayos de acuerdo con un aspecto de la presente invención;

La figura 2 es una vista en perspectiva de los medios de protección contra rayos dispuestos en una lámina de liberación o soporte;

La figura 3 es una vista lateral esquemática de una realización de un aparato de colocación de cinta para formar automáticamente una estructura compuesta con los medios de protección contra rayos de la figura 1;

La figura 4 es una vista en perspectiva de otra realización de una estructura compuesta de acuerdo con otro aspecto de la presente invención que tiene medios de protección contra rayos, donde una porción de las tiras de protección contra rayos adyacentes están superpuestas;

La figura 5 es una vista en perspectiva de otra realización de una estructura compuesta de acuerdo con otro aspecto de la presente invención, que tiene medios de protección contra rayos, donde porciones de protección contra rayos adyacentes están separadas para definir un hueco;

La figura 6 es un diagrama de flujo de una realización de un procedimiento para formar una estructura que tiene protección contra rayos de acuerdo con un aspecto de la presente invención; y

La figura 7 es un diagrama de flujo de otra realización de un procedimiento para formar automáticamente una estructura compuesta que tiene protección contra rayos que utiliza al menos uno de un aparato de colocación de fibra, un aparato de disposición de cinta, y unos medios de fabricación automatizados similares de acuerdo con un 45 aspecto de la presente invención.

Descripción detallada de la invención La presente invención está dirigida a protección contra rayos de estructuras tales como estructuras compuestas y, especialmente, para estructuras compuestas con fibra colocada o cinta dispuesta. Las estructuras aeronáuticas y aeroespaciales son especialmente aplicables, ya que las estructuras de alto rendimiento (tales como, pero no limitadas a helicópteros, aviones, vehículos aéreos no tripulados y misiles) actualmente se fabrican utilizando tecnologías de colocación de fibra, de disposición de cinta y otros medios de fabricación automatizados.

Tal como se usan en el presente documento, los siguientes términos se definen como sigue:

Tira de protección contra rayos: Cualquier capa o capas de materiales eléctricamente conductores aplicadas a cualquier estructura para disipar la energía eléctrica de un rayo. Esta capa o... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para la formación de una estructura (20, 120, 220) que tiene protección contra rayos, comprendiendo el procedimiento:

recibir al menos una capa estructural (60, 160, 260) ; recibir al menos una tira de protección contra rayos (50, 150, 250) dispuesta en al menos una capa de refuerzo (40, 140, 240) que comprende una cinta compuesta reforzada de fibra unidireccional, comprendiendo la al menos una tira de protección contra rayos (50, 150, 250) un primer material, y comprendiendo la al menos una capa de refuerzo (40, 140, 240) un segundo material diferente del primer material; aplicar automáticamente, utilizando al menos uno de un aparato de colocación de fibra, un aparato de disposición de cinta, y unos medios de fabricación automatizados similares, la al menos una tira de protección contra rayos (50, 150, 250) dispuesta sobre la al menos una capa de refuerzo (40, 140, 240) sobre la por lo menos una capa estructural (60, 160, 260) , soportando la al menos una capa de refuerzo (40, 140, 240) la tira de protección contra rayos y asegurando que las tensiones de tracción son asumidas por la capa de refuerzo para minimizar las tensiones sobre la tira de protección contra rayos durante la aplicación automática de la al menos una tira de protección contra rayos (50, 150, 250) dispuesta sobre la al menos una capa de refuerzo (40, 140, 240) para evitar daños en la tira de protección contra rayos; y formar la al menos una capa estructural (60, 160, 260) , la tira de protección contra rayos (50, 150, 250) , y la capa de refuerzo (40, 140, 240) , en la estructura (20, 120, 220) .

2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, donde la por lo menos una capa estructural (60, 160, 260) comprende un tercer material y el segundo material de la al menos una capa de refuerzo (40, 140, 240) comprende el tercer material.

3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, donde la al menos una tira de protección contra rayos (50, 150, 250) es más ancha que la al menos una capa de refuerzo (40, 140, 240) .

4. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, donde la al menos una tira de protección contra rayos (50, 150, 250) es más estrecha que la al menos una capa de refuerzo (40, 140, 240) .

5. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, donde la aplicación de la al menos una tira de protección contra rayos (50, 150, 250) comprende la aplicación de una pluralidad de tiras de protección contra rayos, donde al menos una de la pluralidad de tiras de protección contra rayos está solapada con otra de al menos una de la

pluralidad de tiras de protección contra rayos.

6. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, donde la aplicación de la al menos un tira de protección contra rayos (50, 150, 250) comprende la aplicación de una pluralidad de tiras de protección contra rayos, donde un borde de al menos una de la pluralidad de tiras de protección contra rayos está separada de un borde de una diferente de la pluralidad de tiras de protección contra rayos.

7. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, donde la recepción de la al menos una tira de protección contra rayos comprende recibir la al menos una capa de refuerzo dispuesta sobre una lámina de liberación (70) .

8. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además la aplicación de una capa superficial sobre la tira de protección contra rayos (50, 150, 250) .

9. Unos medios de protección contra rayos (30, 130, 230) para su uso en la formación de manera automática de una estructura (20, 120, 220) que tiene protección contra rayos, comprendiendo los medios de protección contra rayos:

una capa de refuerzo (40, 140, 240) que comprende una cinta compuesta reforzada con fibra unidireccional; una tira de protección contra rayos (50, 150, 250) dispuesta sobre la capa de refuerzo, comprendiendo dicha tira de protección contra rayos un primer material, y comprendiendo la capa de refuerzo un segundo material diferente del primer material;

donde la capa de refuerzo y la tira de protección contra rayos es operable para aplicarse de manera automática utilizando al menos uno de un aparato de colocación de fibra, un aparato de disposición de cinta, y medios de fabricación automatizados similares, y soportando la al menos una capa de refuerzo la tira de protección contra rayos y asegurando que las tensiones de tracción son asumidas por la capa de refuerzo para minimizar las tensiones en la tira de protección contra rayos durante la aplicación automática de la al menos una tira de protección contra rayos dispuesta sobre la al menos una capa de refuerzo y para evitar daños a la tira de protección contra rayos; y donde la capa de refuerzo forma una porción de la estructura (20, 120, 220) .

10. Los medios de protección contra rayos de acuerdo con la reivindicación 9, donde la capa de refuerzo (40, 140,

240) comprende fibras que comprenden al menos una de grafito, fibra de vidrio, y aramida, poliolefina lineal, cerámica, y metal.

11. Los medios de protección contra rayos de acuerdo con la reivindicación 9, donde la tira de protección contra rayos (50, 150, 250) comprende un espesor de aproximadamente 0, 00889 cm (0, 0035 pulgadas) , y la capa de refuerzo (40, 140, 240) comprende un espesor de aproximadamente 0, 0127 cm (0, 005 pulgadas) .

12. Los medios de protección contra rayos de acuerdo con la reivindicación 9, donde la al menos una tira de protección contra rayos (50, 150, 250) es más ancha que la al menos una capa de refuerzo (40, 140, 240) .

13. Los medios de protección contra rayos de acuerdo con la reivindicación 9, donde la al menos una tira de protección contra rayos (50, 150, 250) es más estrecha que la al menos una capa de refuerzo (40, 140, 240) . 10

14. Los medios de protección contra rayos de acuerdo con la reivindicación 9, donde los medios de protección contra rayos son operable de manera que la tira de protección contra rayos proporciona una trayectoria conductora para disipar la energía de un rayo en la estructura.

15. Una estructura (20, 120, 220) que comprende los medios de protección contra rayos (30, 130, 230) de acuerdo con la reivindicación 9.