FI77421C

FI77421C - Foerfarande foer framstaellning av en fallskaerm.

Info

Publication number: FI77421C
Application number: FI850686A
Authority: FI
Inventors: Jarmo Ilmari Uotila
Original assignee: Jarmo Ilmari Uotila
Priority date: 1985-02-20
Filing date: 1985-02-20
Publication date: 1989-03-10
Also published as: DE3666567D1; FI850686A0; FI77421B; EP0194071B1; FI850686L; US4993667A; EP0194071A1

Description

77421

MENETELMÄ LASKUVARJON VALMISTAMISEKSI

Tavanomaiset ympyränmuotoiset kankaiset laskuvarjot valmistetaan pääpiirteissään seuraavasti: ensin tehdään ympyräsegmentin muotoisia kaistoja joko suoraan kankaasta leikkaamalla tai kokoamalla pienemmistä osista. Näistä kaistoista kootaan kupuaihio ompelemalla niitä yhteen ympyrään tai lievään kartioon tarvittava kappalemäärä. Samalla kupuaihioon mahdollisesti ommellaan vahvikkeita ja kantopunosten kiinnityksen yhteydessä kupua vahvistetaan edelleen. Kantopunokset voivat jatkua yli kuvun tai ne on kiinnitetty vain reunaan, jolloin kupua voidaan edelleen vahvistaa kaistasauman kohdalta. Vahvikkeet tietenkin asetetaan paikkoihin, joissa alkuperäisen rakenteen lujuus on riittämätön esiintyviin rasituksiin nähden.

Lisäksi käytetyn valmistustekniikan sanelee myös saatavilla olevan kankaan kapeus ja hinta; on pakko koota kupu pienemmistä osista ja vähillä hukkapaloilla. Näiltä osin esim. muovikalvo olisi otollisempi materiaali; sitä on saatavina moninkertaisina leveyksinä ja murto-osaan kankaan hinnasta. Kuitenkin muovikalvolla on ominaisuuksia, jotka tekevät siitä sellaisenaan laskuvarjon materiaaliksi sopimattoman: se on täysin ilmealäpäisemätöntä, jolloin laskuvarjon avautumisisku kasvaa ja muutenkin pieni lujuus osoittautuu lisääntyneisiin rasituksiin täysin riittämättömäksi, -2- 77421 Täysin ilmaaläpöisematön varjo on lisäksi epävakaa, jolloin se ei kelpaa toisiin sovellutuksiin. Edelleen tavanomaiset valmistusmenetelmät eivät sovellu, vaan on käytettävä muovikalvolle ominaisia liitos- ja vahvistusmenetelmiä, kuten kuumasaumausta tai liimausta.

Patentti 54893 käsittelee keksintöä, jossa ilmaaläpäisemättömästä materiaalista valmistettu kupu saadaan tietyllä rei'ityksellä sekä vakaaksi että niin pehmeästi avautuvaksi, että muovikalvoa voidaan joissakin tilanteissa käyttää kupumateriaalina. Valmistusmenetelmään liittyviä pulmia, kuten kuvun vahvistamista, ei ko. keksintö ratkaise.

Laskuvarjo rasitusten lähtökohtana on aerodynaaminen painekuorma, joka suuntautuu kuvun sisäpuolelta ulospäin. Ensimmäisenä vastaanottavana elimenä on kupumateriaali, joka rasittuu sekä kantopunosten suunnassa (säteittäin) että niitä vastean kohtisuorassa (tangentiaalisesti). Säteittäinen rasitus välittyy kantopunoksiin ja tangentiaalinen kehärasitus avaa laskuvarjoa rasittaen pääasiassa kupumaterlalia. Kantopunosten kuormitus välittyy niiden yhtymäpis.eessä olevaan kuormaan. Painekuorman jakautuminen kuvun alueelle on hyvin monimutkainen tapahtuma, jota ei vielä teoreettisesti hallita kovinkaan hyvin. Avautumisen yhteydessä, jolloin kuormitus on suurin, on kyseessä dynaaminen virtaus elastisen ja huokoisen kappaleen ympäristössä ja läpi, joka virtaus on sekä osittain laminaarista että suurelta osin turbulenttista ja irronnutta.

Pääpiirteissään voidaan kuitenkin sanoa, että painekuorma rasittaa kupua sekä kehämäisesti että säteen suunnassa, joka säteen suuntainen rasitus välittyy kantopunoksiin.

Tämän keksinnön kohteena on sellainen laskuvarjon valmistusmenetelmä, joka mahdollistaa yksinkertaisen rakenteen yhdessä niin riittävän lujuuden kanssa, että esimerkiksi muovika lvoa on mahdollista käyttää kupumateriaalina. Yksinkertainen rakenne on suotava, jolloin muovikalvon soveltuvuutta automaattisissa valmistusmenetelmissä päästään täysin käyttämään.

Keksinnölle tunnusomaista on se, mitä patenttivaatimuksissa on esitetty. Yksinkertaistettuna tunnusmerkkinä keksinnölle on kupumateriaalin vahvistuksen ja kantopunosten tai niiden kiinnityslenkkien muodostaminen samalla jatkuvalla kuvun materiaalin vahvikekuidulla. Kuitu on vahvuudeltaan kupumateriaalin, esim. muovikalvon, vahvikkeena käytetyn kuidun luokkaa. Tällöin se voidaan kiinnittää kupumateriaaliin samoilla menetelmillä kuin pelkän vahvistetun materiaalin valmistuksessa käytettäisiin.

-3- 77421

Keksinnön tarkoitus saavutetaan siten, ette kuvun reunalla olevien kantopunospisteiden välillä kuljetetaan Jatkuvaa kuitua, joka kiinnitetään kupuun. Kun vahvikekuitua kuljetetaan eri jaolla olevien pisteiden välillä syntyy vahvikevaikutus kuvun eri kohtiin erilaisena, jolloin vahvikkeen vahvistavaa vaikutusta voidaan kontrolloida sekä paikan että suunnan mukaan. Esimerkiksi: viemällä vahvikekuitu suoraan kuvun yli vastapuolen pisteeseen vahvistuu ko. kuidun vaikutusalue vain säteen suuntaisesti, mutta siirtämällä ylivientikulmaa hiukan sivulle (esim. seuraavaan kantopunospisteeseen) vahvistuu kuvun keskiosa kehämäisesti reunaosien ollessa edelleen säteittäin vahvistettuja, kohti kantopunospistettä, kuten oikeaoppisesti pitääkin. Äärimmäisenä voidaan kuitua kuljettaa joka toisen kantopunospisteen kautta, jolloin vahvistetaan vain kuvun reunaa kehämäisesti.

Kyseinen vahvfkekuituverkosto voidaan helposti kuiduttaa ympyrälevyn reunoilla, kantopunosten kohdalla olevien tappien kautta. Tässä tapauksessa kupuaihioon, kalvoon tms. kiinnitys käy parhaiten kuidutuksen jälkeen. Kuvun on oltava tällöin hiukan pienempi, jolloin tapit jäävät kiinnitettäessä kuvun ulkopuolelle ja kiinnityksen jälkeen valmis kupu voidaan nostaa tappien varasta pois ja kiinnittää kantopunokset syntyneisiin lenkkeihin.

Vielä edullisemmin voidaan kuldutus suorittaa jatkamalla em. levyn reunalta tapin kierron sijasta levyn alle siellä olevaan koukkuun ja edelleen takaisin reunapisteeseen. Näin on saatu aikaan samalla vahvikekuidulla myös kantopunos, joka aiemmassa menetelmässä liitettiin erikseen vahvikekuitujen muodostamaan lenkkiin. Tällä menetelmällä ei voida kuitenkaan vahvistaa kuvun reuna-alueita kehämäisesti, koska tässä tapauksessa syntyvä tiukka kulma reunapisteeseen pyrkii vetämään vahviketta irti kupumateriaalista. Ylipäänsäkin ko. reunakulman takia ei tässä menetelmässä voida reunapisteissä käydä useaan otteeseen samassa pisteessä, koska tällöin on vaikea saada pitävää liitosta vahvikkeen ja kuvun välille em. reunakulmaa vastaan. Erillisten kentopunosten tapauksessa ei kyseistä irtirepivää komponenttia synny.

Edelläkuvatut valmistusmenetelmät ovat erinomaisen soveliaita automaattisiin valmistusmenetelmiin. Esimerkiksi kupumateriaali voi olla kaksi muovikalvoa, jotka lämpösaumataan yhteen vahvikeverkoston ympärille. Vahvikeverkosto on muodostettavissa ympyrälevyn reunoilla olevien tappien kautta pujottelemalla esim. robottikäsivarren avulla.

Valitsemalla kuidun lujuus ja pujotuskertojen lukumäärä ja kuidutusjako sopivasti saadaan varjolle sekä haluttu kokonaislujuus että lujuuden jakautuma (säteen/kehän suunta, paikka kuvussa) Kupumateriaali Ile riittää tässä varsin pieni lujuus, koska sitä vahvistetaan tiiviillä , 77421 -4- verkostolla ja sen merkitys pääasiassa on välittää painekuorma vahvikekuiduille. Tätä voidaan korostaa erilaisilla vahvikkeen ja kupumateriaalin elastisiteettivalinnoilla.

On lisäksi huomattava, että keksinnön mukainen valmistusmenetelmä ei rajoitu pelkästään ympyränmuotoisiin kupuihin, vaan se soveltuu aivan yhtä hyvin esimerkiksi ristin muotoisiin kupuihin. Samoin voidaan vahvikeverkosto rakentaa halutun kulmaisen kartion päälle, jolloin tähän voidaan klinniittämällä vastaava kupumaterlaall saada aikaan kartlokas laskuvarjon kupu.

Suuria laskuvarjoja valmistettaessa asettaa edelläkuvattu kuvun yhdellä kertaa kuiduttaminen suuriakin tilavaatimuksia; tällä hetkellä suurimmat laskuvarjot ovat 40 m halkaisijaltaan. Tälläiset varjot voidaan edullisimmin koota useasta kappaleesta, jotka on valmistettu edelläkuvatulla menetelmällä, mutta vain sillä erotuksella, että osa reunoille muodostettavista kiinnityspisteistä käytetään kappaleiden toisiinsa kiinnittämiseen. Ympyränmuotoinen kupu voidaan koota esimerkiksi kahdeksasta sektorin muotoisesta kappalesta, joiden suorilla kyljillä on kilnnityspisteet kokoamista varten ja jonka kaarevalla reunalla on kiinnityspisteet kantopunoksia varten.

Keksintöä selventävät seuraavat kuvat:

Kuvissa la, Ib ja 1c (vastaavasti sivulta, päältä ja reunayksitylskohta) esitetään ympyränmuotoinen tasokupu, jossa jatkuvaa kultua (1) on kuljetettu kahdeksan kantopunospisteen (3) kautta, siten että näihin on syntynyt kantopunosten kiinnitykseen sopiva lenkki (4). Kuitua on kuljetettu samojen pisteiden kautta useaan kertaan ja samaa kuidutusjakoakin (joka toiseen, joka kolmanteen) on käytetty useaan kertaan. Yahvikekuidut on kiinnitetty ympyränmuotoiseen kupumateriaaliin (2).

Kuvissa 2a, 2b ja 2c (vastaavasti sivulta, päältä ja reunayksitylskohta) on esitetty myös keksinnön mukainen valmistustapa, jossa jatkuva kuitu (1) kuljetetaan kantopunosten kiinnityskohtien (3) välillä kupualueella ja sen ulkopuolella kiinnityskohdista (3) kuorman kiinnityspisteeseen (6) ja takaisin kiinnityskohtiin (3). Kiinnityskohdat (3) sijaitsevat suoraan kupumateriaalin (2) reunassa eivätkä kuidut kulje kupualueella moneen kertaan loivalla kulmalla.

Kuvissa 3a, 3b ja 3c (vastaavasti sivulta, päältä ja reunayksitylskohta) on esitetty keks nnön mukainen yksinkertainen valmistustapa, jossa vahvikekuitua (1) kuljetetaan kiinnityskohdissa (3) vain kerran (edestakaisin), mutta jossa kiinnityskohtia on vastaavasti paljon. Yahvikekuidut

II

_5_ 77421 kuljetetaan lähes suoraan yli kuvun, jolloin kuitujen antama vahvistus on vain säteittäistä. Kupumateriaalina on kaksi ympyränmuotoista muovikalvoa (8), jotka on saumattu yhteen kuitujen kanssa kupualueella, toinen kalvon ylä- ja toinen alapuolelle. Kupualueen ulkopuolella kuidut kulkevat kantopunosten yhtymäpisteeseen (6), jolloin niistä muodostuu lukuisat ohuet kantopunokset (9).

Kuvassa 4 on esitetty keksinnön mukainen valmistustapa, jossa kupumateriaali (2) on ristimäiseksi leikattu ja kantopunosten kiinnityspisteet (3) sijaitsevat ristiulkonemien reunoilla. Näiden välille on kuljetettu jatkuvaa vahvikekuitua (1).

Kuvassa 5 on esitetty keksinnön mukainen valmistustapa, jossa tasoympyrän tai kartion muotoinen kupu kootaan sektorin muotoisista kappaleista, kiinnittämällä ne suorilta sivuilta toisiinsa. Vahvikekuitua (1) kuljetetaan kappaleen (2) reunoilla olevien kiinnityspisteiden (3) kautta siten, että niihin muodostuu kiinnityslenkit (4). Sektorin suorilla sivuilla olevista kiinnityslenkeistä (4) kuvun kappaleet kiinnitetään toisiinsa ja kantopunokset kiinnitetään sektorin kaarevalla osalla oleviin kiinnityslenkkeihin, tässä kuvassa alakulmassa oleviin Jenkkeihin (4).

Edellä selostettu ei ole tarkoitettu mitenkään rajoittamaan patenttivaatimuksia, vaan vain esittämään yksittäisiä sovellutusesimerkkejä. Kupu voidaan koota esimerkiksi valmistamalla se kahdella tai useammalla kuidulla yhtäaikaa, jotka kuidut voivat kukin noudattaa omaa kaavaansa; vaikkapa osa kuiduista muodostaa selostuksen mukaisesti myös kantopunokset ja osa vain vahvistaa kupua ilman että niihin kiinnitetään mitään erillisiä kantopunoksia (lenkit olivat vain kuvitteellisia kantopunoksia varten) jne.

Lisäksi on huomattava, että keksinnön mukainen valmistustapa el estä soveltamasta patentin 54893 mukaista rei'ityskeksintöä, koska vahvikekuidut ovat niin ohuita, etteivät ne haittaa ilman virtausta ko. patentin mukaisissa suurissa aukoissa. Tällöin vahvikekuidut vain jatketaan reiän läpi edellä kuvailtuun tapaan.

Keksinnnön mukainen valmistusmenetelmä on käytännössä kokeiltu ja todettu toimivaksi, mm. käyttämällä kahta yhteenlaminoitavaa muovikalvoa kupumateriaalina ja keinokuitua vahvikkeena on valmistettu laskuvarjoja, jotka ovat kestäneet luokkaa 1000 km/h nopeuksia. Näiden varjojen halkaisija on ollut yli metrin. Vastaavaa kangasvarjoa ei olisi todennäköisesti pystytty pakkaamaan saman tilavuuteen.

Claims

6 77421

1. Menetelmä laskuvarjon kuvun tai sen osan valmistamiseksi, jossa kupu muocostuu kupumateriaalista, kuvun kautta kulkevista vahvikkeista sekä kuvun tai sen osan reunoihin muodostetuista kiinnityskohdista (3) t u n n e 11 u siitä, että valitaan yksi kiinnityskohta (3) aloituskohdaksi ja viedään yhtenäinen vahvike (1) aloituskohdasta johonkin toiseen kiinnityskohtaan ja sieltä edelleen takaisin aloituskohtaan tai Johonkin toiseen kiinnityskohtaan edes takaisin siten, että kupualueelle muodostuu vahvikeverkko ja kiinnitetään vahvike (1) kupumateriaaliin (2).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että kiinnityskohdassa (3) viedään vahvike (1) kupualueen ulkopuolelle siten, että vahvike (1) muodostaa kiinnityskohtaan (3) kiinnitystenkin (4), johon voidaan kiinnittää kantopunos tai josta kuvun osa voidaan kiinnittää toiseen kuvun osaan.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että kilnnityslenklt (4) tehdään ulottumaan kantopunostenyhtymäpisteeseen (6) asti. jolloin kiinnityslenkit muodostavat kantopunokset (7).

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa kupu valmistetaan muovikalvosta tunnettu siitä, että kupu tai sen osa muodostetaan kahdesta muovikalvokerroksesta (8), joiden väliin vahvike (1) johdetaan ja mainitut kerrokset (8) liitetään toisiinsa, jolloin myös vahvikkeet (1) kiinnittyvät kupuun. n