İzogrid
İzogrid, genellikle tek bir metal plakadan (veya yüzey levhasından) oluşan, üçgen yekpare takviye nervürlerine (genellikle kirişler olarak adlandırılır) sahip kısmen oyulmuş bir yapı türüdür. McDonnell Douglas (şimdi Boeing'in bir parçası) tarafından patenti alındı. Son derece hafif ve serttir.[1] Diğer malzemelerle karşılaştırıldığında, üretimi pahalıdır ve bu nedenle uzay uçuşu uygulamaları ve daha genel havacılık kullanımınında araçların bazı kritik kısımlarıyla sınırlıdır.
Teori ve tasarım[değiştir | kaynağı değiştir]
İzogrid yapılar, sandviç yapılı kompozit panellerle ilgilidir; her ikisi de ayrılmış, sert yüz tabakalarına ve daha hafif bir birbirine bağlanan tabakaya sahip yapıları tanımlayan sandviç teorisi kullanılarak modellenebilir. İzogridler, sandviç-kompozit yapılar için kapalı levhalar ve köpük veya bal peteği yapılara kıyasla, tekli malzeme tabakalarından ve geniş ölçekli üçgen açıklıklara ve flanşlara açık bir desen olarak üretilir.
İsogrid yapılar, kafes yapısı ile güçlendirilmiş ince bir kabuktan oluşur. Bu tür yapılar, hem yapısal direnç hem de hafiflik gösterdikleri için havacılık endüstrisinde oldukça benimsenmiştir.[3]
Üçgen desen çok verimlidir çünkü malzemeden ve dolayısıyla ağırlıktan tasarruf ederken sertliği korur. İzogrid terimi, yapı herhangi bir yönde ölçülen eşit özelliklere sahip bir izotropik malzeme gibi davrandığından dolayı kullanılır ve levha, takviye yapısına atıfta bulunan ızgara şeklindedir.
Benzer bir çeşit, üçgen açıklıklar yerine dikdörtgen açıklıklar kullanan Orthogrid'tir (bazen waffle ızgarası da denir). Bu izotropik değildir (farklı açılardan farklı özelliklere sahiptir), ancak birçok kullanım durumuna iyi uyum sağlar ve üretimi daha kolaydır.
Geleneksel olarak, eşkenar üçgen desen kullanılmıştır çünkü basitleştirilmiş analize uygun olmuştur.[4] Eşkenar üçgen desen izotropik mukavemet özelliklerine sahip olduğundan (tercihli yön yoktur), izogrid olarak adlandırılmıştır.
Bir izogridin sertleştiricileri, genellikle bir CNC freze makinesi ile alüminyum gibi tek bir malzeme tabakasının bir yüzünden işlenir. 0,040 inçten (1,0 milimetre) daha az kalınlıkta üretmek kimyasal öğütme işlemleri gerektirebilir.[5]
Kompozit izogridler, nervürün en azından bir kısmının kaplamadan farklı bir malzeme olduğu, kompozitin çeşitli manuel veya otomatik işlemlerle bir araya getirildiği nervür zarı konfigürasyonlarıdır.[6] Bu, son derece yüksek mukavemet-ağırlık oranları sağlayabilir.
Kullanımlar[değiştir | kaynağı değiştir]
İzogrid paneller, uçak veya uzay araçlarında olduğu gibi düşük ağırlık, sertlik, mukavemet ve hasar toleransının önemli olduğu kendinden sertleştirilmiş yapılar oluşturur. Hava-uzay izogrid yapıları, yüksek G kuvveti altında üst aşamaların ve yüklerin tam ağırlığını desteklemesi gereken yük örtüleri ve güçlendiriciler içerir. Dışa bakan tek bir sızdırmaz tabakaya sahip açık konfigürasyonları, onları özellikle itici yakıtın sızdırmaz hale getirildiği, ancak kullanımda veya bakımda süzülmesine izin vermenin gerekli özellikler olduğu roketlerde itici tanklar için özellikle kullanışlı hale getirir.
İzogrid yapıları kullanan bazı uzay aracı ve fırlatma araçları şunlardır:
- Delta families [7]
- Atlas families [8]
- Skylab uzay istasyonu Uydu Atölyesi modülü
- SLS Çekirdek Aşaması [9]
- CST-100 Starliner [10]
- Spacex Crew Dragon
- Daha düşük maliyet ve üretim kolaylığı nedeniyle Satürn roket tanklarında ortogridler (kare desenli waffle ızgaraları) kullanılmıştır [11]
- Vulcan roketi için ortogridler de planlanıyor.[12]
Kaynakça[değiştir | kaynağı değiştir]
- ^ NEW ULTRA-LIGHTWEIGHT STIFF PANELS FOR SPACE APERTURES. PhD (Tez). University of Kentucky Doctoral Dissertations. 2006. 30 Ocak 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 10 Ocak 2020.
- ^ US patent 4012549, Paul Slysh, "High strength composite structure", Oct 10, 1974 tarihinde yayımlandı, Mar 15, 1977 tarihinde verildi
- ^ Sorrentino (20 Mayıs 2016). "Design and manufacturing of an isogrid structure in composite material: Numerical and experimental results". Composite Structures (İngilizce). 143: 189-201. doi:10.1016/j.compstruct.2016.02.043. ISSN 0263-8223.
- ^ Isogrid design handbook. Marshall Space Flight Center. 1 Ekim 1973 [1973]. 19730000395. 28 Ocak 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Ocak 2021.
- ^ "The Isogrid". 24 Mart 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 27 Mayıs 2011.
- ^ Huybrechts (2002). "Manufacturing theory for advanced grid stiffened structures". Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. Elsevier. 33 (2): 155-161. doi:10.1016/S1359-835X(01)00113-0. 4 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 26 Mayıs 2012.
- ^ Delta launch vehicle isogrid structure NASTRAN analysis, Goddard Space Flight Center, 1 Eylül 1972 [1972], 29 Ocak 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi, erişim tarihi: 21 Ocak 2021
- ^ "Atlas V 500 series" (PDF). United Launch Alliance. 9 Nisan 2016 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Haziran 2016.
- ^ "Progress on NASA's Space Launch System and Orion". Space Launch Report. 26 Ocak 2014. 4 Nisan 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 10 Ocak 2020.
Boeing's SLS core will use AL-2219 Aluminum machined with isogrids
- ^ Young (23 Haziran 2014). "Boeing displays CST-100 progress at Kennedy Space Center". The Space Review. SpaceNews. 26 Ekim 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 25 Ekim 2017.
- ^ Liquid rocket metal tanks and tank components, NASA Lewis Research Center, 1 Mayıs 1974 [1974], ss. 55-58, 30 Ocak 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi, erişim tarihi: 21 Ocak 2021
- ^ Bruno, Tory [@torybruno] (Apr 20, 2017). "Orthogrid trial panel for Vulcan Rocket propellant tank. (Bigger than it looks...)" (Tweet). Erişim tarihi: Jan 10, 2020 – Twitter vasıtasıyla.
Dış bağlantılar[değiştir | kaynağı değiştir]
- Isogrid Plaka Modelleme, Dr Wiliam Örneği, 1997 7 Şubat 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
- Isogrid Tasarım El Kitabı, NASA CR-124075, McDonnell Douglas, 1973 28 Ocak 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
- Gelişmiş Izgara Takviyeli Kompozit Yapılar 22 Nisan 2006 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
- Isogrid - Kabuk Yapıları Araçları, 1990 13 Temmuz 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
- Surfboard Yapımında kullanılan Quarter Isogrid 1 Şubat 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
