이소그리드

Isogrid
탐사 비행 테스트 1을 위해 오리온 우주선과 델타 IV 로켓을 연결하는 어댑터 내부의 이소그리드

이소그리드는 일반적으로 삼각형 일체형 보강 리브(흔히 스트링어라고 함)가 있는 단일 금속 플레이트(또는 페이스 시트)로 형성되는 부분 중공 구조의 한 유형입니다.그것은 맥도넬 더글러스(현 [1]보잉사의 일부)에 의해 특허를 받았다.굉장히 가볍고 [2]뻣뻣합니다.다른 재료에 비해 제조 비용이 많이 들기 때문에 우주 비행 용도 및 보다 일반적인 항공 우주 사용에 있어 특히 중요한 부분에 한정됩니다.

이론과 설계

Isogrid 패널의 상단도
이소그리드 플랜지[3] 보강재 단면

이소그리드 구조는 샌드위치 구조 복합 패널과 관련이 있으며, 두 가지 모두 분리된 단단한 페이스 시트와 가벼운 상호 연결 층이 있는 구조를 설명하는 샌드위치 이론을 사용하여 모델링할 수 있습니다.샌드위치 복합구조용 밀폐시트 및 폼 또는 벌집구조와 비교하여 이소그리드는 단일 재료시트 및 대규모 삼각 개구부와 플랜지에 대한 개방 패턴을 사용하여 제조된다.

격자 구조로 보강된 얇은 피부로 이소그리드 구조를 구성한다.이러한 구조물은 구조적 저항성과 [4]가벼움을 모두 나타내기 때문에 항공산업에서 채택되고 있다.

삼각형 패턴은 강성을 유지하면서 재료의 무게를 줄여 매우 효율적입니다.이소그리드라는 용어는 구조가 등방성 물질처럼 작용하여 모든 방향으로 동일한 특성을 측정하며, 시트 및 스티프너 구조를 가리키는 그리드와 같은 역할을 하기 때문에 사용됩니다.

이와 유사한 변형으로는 Orthogrid(와플 그리드라고도 함)가 있으며, 삼각형 대신 직사각형 개구부를 사용합니다.이것은 등방성이 아니지만(각도가 다르면 특성이 다르다) 많은 사용 사례와 잘 맞아떨어져 제조하기가 더 쉽습니다.

전통적으로 정삼각형 패턴은 단순 [5]분석에 적합하기 때문에 사용되었습니다.[6] 정삼각형 패턴은 등방성 강도 특성(우선 방향 없음)을 가지고 있기 때문에 이소그리드라고 명명되었다.[5]

제조업

이소그리드의 스티프너는 일반적으로 CNC 밀링 머신을 사용하여 알루미늄과 같은 단일 재료 시트의 한 면에 가공됩니다.0.040인치(1.0mm) 미만의 두께에는 화학적 밀링 공정이 [7]필요할 수 있습니다.

다공성과 같은 매개변수를 제어하면서 전체 재료 및 생산 비용의 감소와 높은 효율성과 정확성으로 인해 적층 제조 기법에 대한 대대적인 추진이 이루어졌습니다.또, 테스트용의 시제품 제작의 용이성도 [8]큰 공헌을 했습니다.

복합 이소그리드는 리브-스킨 구성으로, 리브의 적어도 일부가 피부와 다른 재료이며, 다양한 수동 [9]또는 자동화된 공정에 의해 조립된 복합체이다.이로 인해 강도-무게 비율이 [10]매우 높아질 수 있습니다.

사용하다

CST-100 압력 용기의 이소그리드

이소그리드 패널은 항공기나 우주 비행체와 같이 저중량, 강성, 강도 및 손상 내구성이 중요한 자체 강화 구조를 형성한다.항공 우주 등각 구조에는 높은 G 부하에서 상단 및 적재물의 전체 중량을 지지해야 하는 페이로드 쉬라우드 및 부스터가 포함된다.바깥쪽을 향한 단일 밀봉 시트로 구성된 개방 구성은 로켓용 추진제 탱크에 특히 유용하며, 추진제를 밀봉하지만 사용 중 또는 유지보수가 필요한 기능입니다.

이소그리드 구조를 사용하는 일부 우주선 및 발사체에는 다음이 포함된다.

레퍼런스

  1. ^ Huybrechts, Steven M.; Hahn, Steven E.; Meink, Troy E. (July 5–9, 1999). GRID STIFFENED STRUCTURES: A SURVEY OF FABRICATION, ANALYSIS AND DESIGN METHODS (PDF). Proceedings of the 1999 International Conference on Composite Materials. Paris, France. Retrieved Jan 10, 2020. The McDonnell-Douglas Corporation (now part of The Boeing Company) holds the patent rights for development of the first aluminum isogrid
  2. ^ Black, Jonathan T. (2006). NEW ULTRA-LIGHTWEIGHT STIFF PANELS FOR SPACE APERTURES (PhD). University of Kentucky Doctoral Dissertations. Retrieved Jan 10, 2020.
  3. ^ 미국 특허 4012549, Paul Slish, "고강도 복합구조", 1974년 10월 10일 발행, 1977년 3월 15일 발행
  4. ^ Sorrentino, L.; Marchetti, M.; Bellini, C.; Delfini, A.; Albano, M. (2016-05-20). "Design and manufacturing of an isogrid structure in composite material: Numerical and experimental results". Composite Structures. 143: 189–201. doi:10.1016/j.compstruct.2016.02.043. ISSN 0263-8223.
  5. ^ a b c d McDonnell Douglas Astronautics Company (February 1973). Isogrid Design Handbook (PDF) (Technical report). NASA. p. 1.0.002 (12/252). NASA CR-124075. Retrieved Jan 10, 2020.
  6. ^ Meyer, R. R; Harwood, O. P. (Oct 1, 1973) [1973]. Isogrid design handbook. Marshall Space Flight Center. 19730000395.
  7. ^ Slysh, Paul. "The Isogrid". Archived from the original on March 24, 2012. Retrieved May 27, 2011.
  8. ^ Tripathi, Kukreja, Madan. "Evolution in Manufacturing of Grid Stiffened Structures through CAM and Additive Techniques". Research Gate.{{cite web}}: CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  9. ^ Huybrechts, Steven; Troy E. Meink; Peter M. Wegner; Jeff M. Ganley (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. Archived from the original on March 4, 2016. Retrieved 26 May 2012.
  10. ^ Wegner, Peter M.; Higgins, John E.; VanWest, Barry P. (2002). "Application of Advanced Grid-Stiffened Structures Technology to the Minotaur Payload Fairing". 43rd AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference. Denver, CO. Archived from the original on May 27, 2012.
  11. ^ Knighton, D. J. (Sep 1, 1972) [1972], Delta launch vehicle isogrid structure NASTRAN analysis, Goddard Space Flight Center, hdl:2060/19720025227, archived from the original on Jun 11, 2007
  12. ^ "Atlas V 500 series" (PDF). United Launch Alliance. Archived from the original (PDF) on 2016-04-09. Retrieved 2016-06-06.
  13. ^ Kyle, Ed (Jan 26, 2014). "Progress on NASA's Space Launch System and Orion". Space Launch Report. Retrieved Jan 10, 2020. Boeing's SLS core will use AL-2219 Aluminum machined with isogrids
  14. ^ Young, Anthony (23 June 2014). "Boeing displays CST-100 progress at Kennedy Space Center". The Space Review. SpaceNews. Retrieved 25 October 2017.
  15. ^ Wagner, W. A. (May 1, 1974) [1974], Liquid rocket metal tanks and tank components (PDF), NASA Lewis Research Center, pp. 55–58, hdl:2060/19750004950, archived from the original on Nov 22, 1995
  16. ^ Bruno, Tory [@torybruno] (Apr 20, 2017). "Orthogrid trial panel for Vulcan Rocket propellant tank. (Bigger than it looks...)" (Tweet). Retrieved Jan 10, 2020 – via Twitter.

외부 링크