加筋板及其制造方法.pdf

本发明涉及一种制造包括蒙皮(11)和至少一个大幅度拉长的加强筋(12)的加筋板(10)的方法，所述加强筋包括形成空腔(15)的纵向凹槽(13)，所述板包括用于储存和释放电能的至少一个装置(19)，所述装置置于所述空腔内，所述方法涉及：用储存和释放电能的至少一个装置(19)来填充所述凹槽(13)的步骤；以及用所述蒙皮来铺盖所述装置，从而使得所述加强筋的凹槽和所述蒙皮一起形成所述空腔(15)的步骤。本发明还涉及从这样的方法获得的加筋环(10)。

权利要求书
1.  一种制造包括蒙皮(11)和至少一个大幅度拉长的加强筋(12)的加筋板(10)的方法，所述至少一个加强筋包括布置在纵向方向上并与所述蒙皮形成空腔(15)的凹槽(13)，所述板包括用于储存和释放电能的至少一个装置(19)，所述装置置于所述空腔内，所述方法涉及：用储存和释放电能的至少一个装置(19)来填充至少一个加强筋(12)的所述凹槽(13)的步骤；以及用所述蒙皮来铺盖储存和释放电能的所述至少一个装置，从而使得所述加强筋的凹槽和所述蒙皮一起形成所述空腔(15)的步骤。

2.  根据权利要求1所述的方法，其中，在储存和释放电能的所述至少一个装置的所述铺盖步骤期间，储存和释放电能的所述至少一个装置形成芯，所述蒙皮覆盖在所述芯上。

3.  根据权利要求2所述的方法，其中，
-所述加强筋包括复合材料；
-填充所述加强筋的所述凹槽的步骤是用预固化的加强筋执行的；以及
-所述覆盖步骤之后跟随着对所述加筋板进行固化的步骤。

4.  根据权利要求1至3中的一项权利要求所述的方法，其中，填充所述加强筋的凹槽的步骤是由电极层和与所述蒙皮的表面(14)基本平行的多孔电绝缘装置层的连续层叠来执行的，所述蒙皮与所述至少一个加强筋的所述凹槽形成所述空腔。

5.  根据权利要求1至3中的一项权利要求所述的方法，包括：在填充所述加强筋凹槽的所述步骤之前的电极层和多孔电绝缘装置层的连续层叠的步骤，然后是缠绕围绕具有基本上与所述空腔互补的形式的芯所达到的层叠的步骤。

6.  根据权利要求1至5中的一项权利要求所述的方法，包括：为所述电极层配备用于收集电能的装置的步骤；用于收集相同极的电能的装置一起连接至包括与储存和释放电能的所述至少一个装置相对的开口的中空管(26，27)的步骤；电解质注入所述管以浸透所述电极层的步骤；以及插塞所述管的步骤。

7.  一种包括蒙皮(11)和至少一个大幅度拉长的加强筋(12)的加筋板(10)，所述至少一个加强筋包括布置在纵向方向上并与所述蒙皮形成空腔(15)的凹槽(13)，所述板包括用于储存和释放电能的至少一个装置(19)，所述装置置于所述空腔内，所述板是从根据权利要求1至6中的一项权利要求所述 的方法获得的。

8.  根据权利要求7所述的板，其中，储存和释放电能的所述至少一个装置置于所述空腔内以铸模到所述空腔的壁。

9.  根据权利要求7或权利要求8所述的板，其中，储存和释放电能的所述至少一个装置是超级电容器。

10.  根据权利要求9所述的板，其中，所述超级电容器包括与所述蒙皮的表面(14)基本平行地布置的两个电极层(20，21)，所述层由多孔电绝缘装置层(22)彼此分离。

11.  根据权利要求10所述的板，其中，所述超级电容器的层在横向方向上的两个相对末端处配备有在所述电极层之间进行密封的装置(23)，从而使浸透所述电极层的电解质能够仅流动通过所述多孔电绝缘装置层。

12.  根据权利要求10或权利要求11所述的板，其中，两个连续的电极层配备有用于收集电能的装置，所述装置在横向方向上彼此相对布置。

13.  根据权利要求9所述的板，其中，所述超级电容器包括基本以螺旋方式布置的两个电极层，所述层由多孔电绝缘装置层彼此分离。

14.  根据权利要求10至13中的一项权利要求所述的板，其中，两个连续的电极层在纵向方向上相对于彼此突出，所述突出配备有用于收集电能的装置。

说明书加筋板及其制造方法
本发明涉及加筋板。本发明应用于航空领域。
飞机向电气消费者的增加使用的演进大大增加了对电能和电力的需要。为了满足这些新的需要，特别开发了必要的电能在飞机起飞前储存在飞机上的系统。从这个角度来说，例如，引入了超级电容器的包。例如，在文档US5793603中对这些包进行了描述。
然而，在这样的系统的情况下，有必要对能量和功率密度进行优化以便降低它们的质量和体积，从而使得减轻飞机的质量，并因此减少它们的环境影响。
因此在提升由这样的系统提供的能量和功率密度的同时，存在对降低所述系统的质量和体积的需要。
本发明的一个方面使得解决该第一技术问题。
加筋板传统上包括蒙皮和至少一个大幅度拉长的加强筋，其包括布置在纵向方向上并与蒙皮形成空腔的凹槽。这样的加筋板通常是通过覆盖在工装芯上来制造的，工装芯的形状与空腔互补，并且一旦制造完成则将工装撤回。例如，在申请人的文档FR2898539中描述了用于撤回工装芯的操作。
然而，工装芯的撤回是特别困难的，尤其是当加强筋具有双曲率时。实际上，这样的操作需要许多时间和手段。
因此存在简化这样的加筋板制造方法，尤其是从工装芯撤回的操作从而降低其时间和成本的需要。
本发明的一个方面使得解决该第二技术问题。
更准确地说，本发明的目的是制造包括蒙皮和至少一个大幅度拉长的加强筋的加筋板的方法；所述至少一个加强筋包括布置在纵向方向上并与所述蒙皮形成空腔的凹槽；所述板包括用于储存和释放电能的至少一个装置，所述装置置于所述空腔内；所述方法涉及：用储存和释放电能的至少一个装置来填充至少一个加强筋的所述凹槽的步骤；以及用所述蒙皮来铺盖储存和释放电能的至少一个装置，从而使得所述加强筋的凹槽和所述蒙皮一起形成所述空腔的步骤。
这样的加筋板的使用具有以下优点：一方面，通过节约对储存和释放电能的至少一个装置进行封装本来所必须的质量而允许质量增益，另一方面， 通过使用加筋板空腔的迄今未使用的体积而允许体积增益。
另外，这样的加筋板具有能够被置于尽可能靠近要被提供电能的系统的优点。
最后，储存和释放电能的至少一个装置在加强筋空腔中的存在具有修正结构的声学响应的优点。因此有可能避免使用噪声衰减设备，从而允许补充的质量增益。
优选地，在储存和释放电能的至少一个装置的铺盖步骤期间，储存和释放电能的至少一个装置形成蒙皮覆盖在其上的芯。
这种方法具有以下优点：使用储存和释放电能的至少一个装置作为工装芯，一旦加筋板的制造完成，则不一定要撤回该工装芯。
更优选地，加强筋包括复合材料；填充加强筋凹槽的步骤是用预固化的加强筋来执行的；并且覆盖步骤之后跟随着加筋板的固化步骤。
根据本发明的一个实施例，填充加强筋凹槽的步骤是由电极层和与蒙皮的表面基本平行的多孔电绝缘装置层的连续层叠来执行的，所述蒙皮和至少一个加强筋的凹槽形成空腔。
根据本发明的另一个实施例，在填充加强筋凹槽的步骤之前，该方法包括：电极层和多孔电绝缘装置层的连续层叠的步骤，然后是缠绕围绕具有基本上与空腔互补的形式的芯所达到的层叠的步骤。
优选地，该方法还包括：为电极层配备用于收集电能的装置的步骤；用于收集相同极的电能的装置一起连接至包括与储存和释放电能的至少一个装置相对的开口的中空管的步骤；电解质注入所述管以浸透电极层的步骤；以及插塞所述管的步骤。
这样的中空管的安装具有避免内囊直接存在于加强筋结构中的优点，从而允许所述加强筋的简单性和机械强度上的增益。
本发明的另一个目的是包括蒙皮和至少一个大幅度拉长的加强筋的加筋板，所述至少一个加强筋包括布置在纵向方向上并与所述蒙皮形成空腔的凹槽；所述板包括用于储存和释放电能的至少一个装置，所述装置置于所述空腔内；所述加筋板是根据如上所述的方法获得的。
优选地，储存和释放电能的所述至少一个装置置于所述空腔内以铸模到所述空腔的壁。
储存和释放电能的这样的装置具有形成有助于加筋板的制造的芯的优点。
优选地，储存和释放电能的至少一个装置是超级电容器。
超级电容器的使用具有以下优点：与电池相比，对于相等的质量来说，使得要存储的在电池与电容器之间的中间量的能量有更快的能量释放。
根据本发明的实施例，该超级电容器包括与蒙皮的表面基本平行地布置的两个电极层，所述层由多孔电绝缘装置层彼此分离。
优选地，该超级电容器的层在横向方向上的两个相对末端处配备有在电极层之间进行密封的装置，从而使浸透电极层的电解质可以仅流动通过多孔电绝缘装置层。
这种密封装置的使用具有以下优点：迫使电解质流动通过多孔电绝缘装置层，因此使得超级电容器能够更好地运转。
优选地，两个连续的电极层配备有用于收集电能的装置，所述装置在横向方向上彼此相对布置。
用于收集电能的装置的这种布置具有简化相同极装置的连接的优点。
根据本发明的另一个实施例，超级电容器包括基本以螺旋方式布置的两个电极层，所述层由多孔电绝缘装置层彼此分离。
优选地，两个连续的电极层在纵向方向上相对于彼此突出，所述突出配备有用于收集电能的装置。
电极层的这种布置具有简化用于对相同极的电能进行收集的装置的连接的优点。
通过阅读下文的描述以及通过考察附图将更好地理解本发明。这些描述是通过举例的方式给出的，绝不是对本发明的限制。附图示出：
图1：根据本发明的实施例的加筋板的总图；
图2a和2b：根据图1所示的本发明的实施例的加筋板的详细视图。
图1、2a和2b分别示出了根据本发明的实施例加筋的板10的总图和详细视图。
加筋板10包括蒙皮11。例如，蒙皮11是空中运载工具(如飞机)的机身。蒙皮11可以是基本平坦的，具有单曲率或双曲率。示例中的蒙皮11具有单曲率。
加筋板10还包括至少一个加强筋12。例如，加强筋12包括复合材料。加强筋12具有沿第一方向大幅度拉长的形式。第一方向在本说明书接下来的部分中与被称为纵向的方向相对应。
加强筋12包括布置在纵向方向上的凹槽13。蒙皮11的表面14覆盖加 强筋12的凹槽13。从而蒙皮11和凹槽13的装配形成空腔15。凹槽13优选地包括与蒙皮11的表面14基本平行地布置的底座16。
优选地，空腔15在纵向方向上的每个末端(15A，15B)处是闭合的。在图2a和2b中示出了空腔15的第一末端15A。
优选地，加强筋12在被称为横向的方向上包括凹槽13的每个末端处的肋(17，18)。对肋(17，18)进行配置从而使得其铸模到蒙皮11的表面14。通过这种方法，蒙皮11和加强筋12在肋(17，18)处彼此粘附。
空腔15容纳储存和释放电能的至少一个装置19。储存和释放电能的至少一个装置19在空腔15中占据的体积基本上等于空腔15的内部体积。通过这种方法，容纳储存和释放电能的至少一个装置19铸模到空腔15的壁。
优选地，储存和释放电能的至少一个装置19是超级电容器。超级电容器19包括由多孔电绝缘装置层22彼此分离的两个电极层(20，21)。例如，电极层(20，21)是铺盖有活性炭的沉积物的铝的薄片，并且例如，多孔电绝缘装置层22是纤维板。电极层(20，21)由电解质浸透，电解质优选为液体，诸如例如，碳酸丙烯酯或乙腈。
在图2a和2b所示的示例中，空腔15容纳若干个超级电容器19。超级电容器19相对于彼此布置，从而使得电极层(20，21)同时服务两个超级电容器。
根据图2a和2b中所示的本发明的实施例，电极和多孔电绝缘装置的层(20，21，22)与蒙皮11的表面14基本平行地布置。
优选地，电极和多孔电绝缘装置的层(20，21，22)沿横向方向的末端配备有用于在所述层之间进行密封的装置23，从而使得电解质仅可以流动通过多孔电绝缘装置层22。例如，密封装置23是如膜或液态树脂的粘合剂。
根据本发明的另一个实施例，电极和多孔电绝缘装置的层(20，21，22)是基本以螺旋方式布置的。螺旋优选具有与空腔15基本互补的形式。例如，电极和多孔电绝缘装置的层(20，21，22)围绕具有与空腔15基本互补的形式的芯以螺旋方式布置。
根据图2a和2b所示的实施例，在第一末端15A处，电极层(20，21)配备有用于收集电能的装置(24，25)，例如，具有舌状带的形式。用于从两个连续的电极层(20，21)收集电能的装置(24，25)优选在横向方 向上彼此相对布置。通过这种方法，用于收集相同极的电能的装置(24，25)在横向方向上置于相同末端处。
根据一种变型，两个连续电极层中的第一电极层在第一或第二末端(15A，15B)处配备有用于收集电能的装置，并且第二电极层在第二或第一末端(15B，15A)处配备有用于收集电能的另一个装置。通过这种方法，用于收集相同极的电能的装置(24，25)在纵向方向上置于相同末端(15A，15B)处。两个连续的电极层优选在纵向方向上相对于彼此突出，并且用于从电极层收集电能的装置布置在所述突出上。
优选地，用于收集相同极的电能的装置基本彼此对齐。
用于收集相同极的电能的装置通过分支28分别连接到管(26，27)。这些管(26，27)中的至少一个优选是中空的，并且包括与超级电容器19相对布置的开口。通过这种方法，可以将电解质引入管(26，27)中的至少一个管，以便浸透电极层(20，21)。在该示例中，管(26，27)中的每一个是中空的，并且包括与超级电容器19相对布置的开口。
加筋板10通过节约对超级电容器19进行封装本来所必须的质量允许质量增益，并且通过使用加筋板10的空腔15的迄今未被占用的体积允许体积增益。加筋板10还具有以下优点：能够被置于尽可能靠近要被提供电能的系统，尤其是在难以访问的地方，诸如飞机的机头。
如上所述的加筋板10是通过具有与蒙皮11的表面14基本互补的表面以及与加强筋12的凹槽13基本互补的至少一个凹槽的模具来制造的。
加强筋12第一次置于模具的至少一个凹槽中。当加强筋12置于模具中时，所述加强筋优选是预固化的。
然后通过与凹槽13的底座16基本平行的电极层20和多孔电绝缘装置层22的连续层叠以超级电容器19填充加强筋12的凹槽13。当超级电容器19的层与模具的表面齐平时认为凹槽13被“填满”。
在一种变型中，填充加强筋12的凹槽13需要以下步骤：电极层和多孔电绝缘装置层的连续层叠的第一步骤，然后是缠绕之前围绕具有基本上与凹槽13的壁和模具表面互补的形式的芯形成的层叠的第二步骤，以及将由此缠绕就位的层放置于加强筋12的凹槽13中的最后的第三步骤。
在该示例中，然后在加强筋12的凹槽13与电极和多孔电绝缘装置的层(20，21，22)之间的接口处，在横向方向上向所述层的末端应用密封装置23。当密封装置23是液态树脂时该实施例尤其适用。在一种变型中， 在对电极和多孔电绝缘装置的层(20，21，22)进行层叠之前，在横向方向上向所述层中的每个层的末端应用密封装置23。当密封装置23是如膜的粘合剂时该实施例尤其适用。
然后，用于收集电能的装置(24，25)置于电极层中的每个电极层上，并且相同的极装置(24，25)分别连接到管(26，27)，优选通过压接的方式。
然后以蒙皮11铺盖超级电容器19，从而使得加强筋12的凹槽13和蒙皮11一起形成孔口15。蒙皮11优选覆盖在超级电容器19上形成芯，并且由此形成的加筋板10被固化在高压釜中。
在图2a和2b所示的示例中，然后将电解质注入管(26，27)中的每个管，以便浸透电极层(20，21)，然后例如通过压接或钎焊来插塞管(26，27)。在一种变型中，仅将电解质注入这些管中的一个管，所述管中的另一个管之前已经被插塞。
制造加筋板10的方法允许超级电容器19用作工装芯来覆盖蒙皮11，而不必在所述制造完成后将其撤回。