تاریخچه سازه های ساندویچی و لانه زنبوری ها

تاریخچه سازه های ساندویچی و لانه زنبوری ها

زمان اولیه- جهان باستان

مدت ها قبل از آن که بشر دست به ساخت سازه ها، ساختمان ها و ماشین ها بزند، مفهوم ساندویچ و ساختار لانه زنبوری توسط طبیعت توسعه و ایجاد شده بود.

ساختار های گیاهان- 100 تا 500 هزار سال قبل

بخشی از برگ های یک گیاه زنبق یا سوسن:

 

ساختار اسکلتی پرندگان- 50 تا 150 هزار سال قبل

بخشی از بال های یک پرنده:

 

ساختار اسکلتی پستانداران- 10 تا 100 هزار سال قبل

بخشی از جمجمه یک انسان:

 

لانه طبیعی زنبور عسل- در حدود 50 هزار سال قبل

لانه زنبور عسل یک نمونه مطلوب کارآمد است، زیرا در ساخت آن از دو پدیده فیزیکی استفاده شده است:

1- سیلندر شش ضلعی مسدود یا بسته شده

2- حداقل انرژی سطح

ساختار شش ضلعی لانه زنبور عسل از زمان های کهن مورد تحسین و توجه بوده است.

 

بزرگان یونان باستان- حدود 1300 قبل از میلاد مسیح

داودالس، مخترع و هنرمند اسطوره ای یونان باستان بیان کرده است که یک لانه زنبوری اعلاء از موم سبک ساخته شده است.

 

ارشمیدس- 230 قبل از میلاد مسیح

ارشمیدس پایه و اساس مهندسی را بنیان نهاده است. او علاوه بر مفهوم چگالی، قانون اهرم را به عنوان اولین عنصر برای درک گشتاور اینرسی سازه های ساندویچی مطرح کرد.

 

پل های رومی ساخته شده بر روی راین و دانوب- 130 تا 55 قبل از میلاد مسیح

ساخت پلی به اندازه 1000 متر توسط آپولو دوریس تحت نظر امپراطوری تروجان، یک نمونه قابل توجه از کاربردهای عملی، تجربه و درک رومیان است.

 

مارکوس وررو- 36 قبل از میلاد مسیح

مارکوس وررو به هندسه دانان (یوکلید و زینودوروس) گزارش داد که ثابت کرده با همان مقدار از مواد شش ضلعی قادر خواهد بود تا عسل بیشتری را نگه داری کند.

مارکوس ویتروویوس یولیو- 25 قبل از میلاد مسیح

در کتاب معماری و فن آوری ویتروویوس شواهد کافی برای استفاده رومی ها از مواد در معماری وجود دارد.

ویتروویوس در “De architectura libri decem” در مورد اکتشافات ارشمیدس گزارش می دهد و همچنین ساختارهای سقف خرپا رومی را به تفصیل تشریح می کند(نقاشی پالادیو در نسخه 1556 از کتاب ویتروویوس).

 

Authentica Habita از فردریک بارباروسا- 1155

Authentica Habita امتیازات ویژه ای را به محققان می دهد. این فرآیند، انحصار آموزش را از کلیساها گرفته و باعث ایجاد بسیاری از دانشگاه ها می شود.

کشف مجدد کتاب ویتروویوس در روم- 1493

یوهانس گوتنبرگ- 1440

اختار دستگاه چاپ و علوم انسانی یک دوره جدید را آغاز کرد: رنسانس

لئوناردو داوینچی- 1493

کشفیات داوینچی شامل محور خنثی، روابط طولی- عرضی و بار شکست در سه نقطه در اثر خمش ناشناخته مانده بود. دو دفترچه از یادداشت های داوینچی در سال 1965 کشف شدند.

لئوناردو داوینچی بعضی از روابط کلیدی را 200 سال قبل از ادم ماریوت و رابرت موک کشف کرده بود:

“اگر خطوط اولیه موازی (a,b) با یکدیگر در سمت پایین برخورد کنند، می توان گفت که فاصله آن ها از یکدیگر در سمت بالا با همان مقدار افزایش می یابد. در وسط نیز فاصله بین (c-o) افزایش یا کاهش نمی یابد. ”

لئوناردو داوینچی توضیح می دهد که با بارگذاری مشابه 4 تیرک که به هم متصل شده اند، تیرک شماره یک، یک چهارم طول درازا خم می شود. هرچند که او نتیجه درست افزایش طول و ارتفاع را نشان می دهد. داوینچی باید متوجه می شد که شکست خیلی بزرگتر خواهد شد اگر 4 تیرک به یکدیگر متصل نمی شدند.

 

 

آندریا پالادیو- 1570

سازه های خرپای پالادیو نشان دهنده یک درک خوب در مورد نحوه جلوگیری از تغییر شکل برش است. هر چند که به پل خود در باسانو حمایت های دیگری را اضافه می کند که باعث انتقال دادن کامل فشار و در نتیجه آسیب پذیر کردن آن در برابر سیل می شود.

پل چوبی پالادیو چه با سقف و چه بدون سقف هنوز یک سازه ساندویچی نیست.

 

گالیله- 1638

گالیله بر روی مشکلات خمش کار می کند و کارایی لوله را در برابر میله های جامد توصیف می کند.

“من می خواهم نظریه مقاومت مواد جامد توخالی را اضافه کنم. هنر و طبیعت، پیش تر در هزاران عملیات مورد استفاده قرار گرفته اند که باعث افزایش استحکام بدون افزایش وزن شده اند. این مسئله در استخوان پرندگان و در بیشتر ساقه ها قابل مشاهد هستند. آن ها سبک بوده و در عین حال در برابر خم شدن و شکستن مقاوم هستند.”

 

رابرت هوک- 1665

رابرت هوک کشف می کند که ساختار سلولی چوب پنبه بسیار شبیه به ساختار شش ضلعی لانه زنبوری است.

 

یاکوب لئوپولد- 1726

یاکوب لئوپولد نخستین پل های لوله ای را با سقف های بارگذاری شده ثبت و همچنین نخستین طرح تیرک ساندویچی را منتشر کرد.

لئوپولد اولین توضیحات در مورد تاثیر ساندویچ در سازه ها را ارائه می دهد و توصیه هایی را در مورد چگونگی استحکام بخشیدن به تیرک های چوبی بیان می کند.

لئوپولد همچنین مزایای طراحی میل گرد متصل را که اجازه استفاده از تیرک های ارزان تر را می دهد، تشریح کرد. او توضیح داد که فقط تیرک عمودی مرکزی از میلگرد بسته شده پشتیبانی می کند.

 

ویکتور لوییز- 1786

ویکتور از کتاب “Theatrum Pontificale” لئوپولد که در مورد کارهای او برای پادشاه لهستان بود، آگاهی داشت.

تیرک فلزی ساندویچی در سقف سالن تئاتر Comédie-Française

 

جان باپتیست راندلت- 1802

تیرک ساندویچی پیشرفته طراحی شده توسط ویکتور لوییز توسط راندلت و دولائو گزارش شد و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.

افزایش استحکام تیرک در اثر تاثیرات ساندویچ با جداکننده ها مورد تحلیل قرار گرفت و نخستین بار توسط راندلت و دولائو ثبت شد.

 

آلپلیسون دولائو- 1820

اولین بار از رابطه b (h³-h1³) / 12 برای محاسبه انحراف توسط دولائو مورد استفاده قرار گرفت.

 

تاریخچه انتقال توسط زمین و آب و هوا به شدت با پیشرفت علوم مواد و مهندسی سازه و تاریخچه سازه های ساندویچی شکل مرتبط است.

تاریخچه ساندویچ ها در حمل و نقل

اولین تیرک ساندویچ شکل در حمل و نقل، یک تیرک چوبی پوشیده شده با آهن بود که وزن لوکوموتیوهای جورج و رابرت استفنسون را کاهش داد و یکی از عناصر موفقیت تجاری آن ها بود.

رابرت استفنسون- 1830

لوکوموتیو رابرت استفنسون دارای یک تیرک ساندویچ شکل بود. این تیرک از ورقه آهنی و هسته خاکستر چوب ساخته شده بود.

 

اصطلاح ساندویچ در کاربردهای ساختمانی اولین بار برای این تیرک سه لایه مورد استفاده قرار گرفت. رابرت استفنسون پل های راه آهن را ساخت و تبدیل به اولین مهندس راه و ساختمان میلیونر شد.

ویلیام فیربرن- 1849

انجام آزمایشات و تجزیه و تحلیل برای مقابله با پدیده شکست سه نقطه خمش بارگذاری شده در ساختارهای لوله ای شکل.

رابرت استفنسون ایده یک پل برای حرکت قطار بر روی لوله را در ذهن داشت و در مورد آن با ویلیم فیربرن مشورت و همفکری کرد. او یک مجموعه از طرح ها و آزمایشات برای ساخت پل لوله ای شکل Britania با اندازه 149 متر را انجام داد: دومین سفارش از طراحی ساندویچ

برای تایید نظریه با هودکینسون ریاضیدان مشورت و همفکری شد. محاسبه استحکام او در نهایت 40 درصد از میزان مورد انتظار فاصله داشت. او اصرار داشت که زنجیرهایی برای امنیت بیشتر اضافه شوند. اما هرگز این اتفاق رخ نداد.

 

ایزمبارد برونل- 1855

ایزمبارد برونل کشتی های بخار را با استفاده دو برابری از لایه آهنی در قسمت پایین ساخت. در وسط این لایه های آهنی از بافت سلولی ترکیب شده استفاده شده بود و در نهایت درون یک فریم میله ای شکل قرار گرفته بود. فیربرن و دیگران در مورد چند لایه بودن فریم مستطیلی شکل بحث می کردند.

 

جولیوس استیگل- 1890

لانه زیبوری مصنوعی از ورقه های چند لایه جهت زنبورداری اختراع شد.

مرحله دوم ساخت این لانه زنبوری مصنوعی قرار دادن آن در داخل موم داغ یا پارافین بود تا سفت شده و توسط زنبورها مورد پذیرش قرار بگیرد. (این عمل بسیار شبیه به فرو بردن ورقه های ضخیم لانه زنبوری در اسید فنیک جهت پذیرفته شدن توسط مقامات هواپیمایی در حدود 50 سال بعد بود)

 

اکتاو چانوت- 1894

اکتاو چانوت یک مهندس پل راه آهن بود. او یک سازه دوقلوی ساندویچی شکل جهت پرواز با استفاده از الیاف چوبی و سیم های مورب ساخت.

جانوت هرگز آن را ثبت نکرد اما یافته هایش را به همه نشان داد. این به دلیل عدم آگاهی او از ارزش اختراعش نبود. بلکه برای آن ارزش های بالاتری را در نظر گرفته بود. او در سال 1894 اظهار کرد:

“بگذارید امیدوار باشیم که ظهور یک ماشین پرواز موفق که اکنون به سختی پیش بینی یا حتی غیر ممکن تلقی می شود چیزی به جز کم کردن فاصله ها، در دسترس قراردادن تمام نقاط جهان، افزایش تمایل بشر به داشتن ارتباط نزدیک تر با یکدیگر، پیشرفت تمدن بشری و صلح و حسن نیت و خوبی برای جهان به ارمغان نیاورد.”

 

هانس هیلبرون- 1901

نخستین تولید کننده سلول های لانه زنبوری

هانس هیلبرون در سال 1901 کاغذی برای کارهای تزئینی با ساختار لانه زنبوری و فرآیند تولید آن را در کارخانه کاغذ سازی Heilbrun & Pinner اختراع و ایجاد کرد.

 

بعد از آن فرآیند تولید یک پشته از کاغذهای رولی شکل لانه زنبوری توسط همین کارخانه ( بعد از آن توسط Budwig) به ثبت رسید.

ماشین پرواز رایت- 1903

چانوت مربی برادران رایت بود. ساختار ساسی هواپیمای آن ها از سال 1903 توسط چانوت ساخته شده بود. درک او از طراحی سبک، کلید نخستین طرح های موفق هواپیما بود.

 

هوفتر- 1914

ایجاد ساختار لانه زنبوری از مقوای نازک چند لایه برای ساندویچ پانل ها.

هسته لانه زنبوری از برش یک بلوک انباشته شده از ورقه های تخته ای چندلایه متصل به هم، ساخته شده بود. از این ساختار برای کاربردهای ساختمانی استفاده می شد.

 

هوگو یانکرز- 1915

هوگو یانکرز هسته های لانه زنبوری را برای هواپیما در سال 1915 ثبت کرد.

او معتقد بود که یک ورقه فلزی می تواند به صورت فشرده بارگذاری شود به شرط آن که در فواصل بسیار کوتاه مورد حمایت قرار بگیرد. “پشتیبان ها ممکن است توسط کنار هم قرار گرفتن مجموعه ای از سلول های مربع، مستطیل، مثلث یا شش ضلعی شکل توخالی ایجاد شود.”

هرچند که آن ها با مشکل چسباندن یک ورقه متوالی به بافت سلولی هسته برخورد کردند و آن ها را مجبور به باز کردن ساختار چندلایه که می تواند از اتصال یا جوش دادن به یکدیگر ایجاد شود، هدایت کرد.

هواپیمای مسافربری F13 Junkers از سال 1919 نمونه اولیه هواپیمای مدرن است.

 

 

جورج هنری جونز- 1918

ساخت ساندویچ با روکش جلاء داده شده توسط پارافین و فوم ترکیبی از هسته بالسا و چوب جنگلی سخت در وسط.

 

تئودور ون کارمن- 1924

ساخت ساندویچ پانل با روکش کامپوزیت پلیمر:

تئودور ون کارمن و پل استوک نخستین ساندویچ پانل با هسته بالسا و روکش های کامپوزیت پلیمر را برای سازه های هواپیما ثبت کردند. در ساخت این ساندویچ پانل از اسید فونیک که توسط لئو ماتریک در سال 1907 اختراع شده بود، استفاده شد.

 

جورج تامسون- 1931

اولین استفاده کننده از کاغذهای لانه زنبوری در سازه های کاربردی ساختمان. جورج تامسون استفاده از کاغذهای تزئینی لانه زنبوری ( که توسط شرکت Heilburn & Pinner ساخته شده بود) به عنوان عایق صدا برای پوشش دیوار را پیشنهاد کرد.

تامسون یک کاربرد از توسعه ساختار لانه زنبوری به عنوان هسته برای پانل های گچی سبک را به ثبت رساند.

او با همکاری لینکن کسی که استفاده از ساختار لانه زنبوری را برای رادوم هواپیما پیشنهاد کرد، روکش های چند لایه را جایگزین هسته ساخته شده از ضایعات کتان (پنبه) کرد.

 

ادوارد بود- 1934

ساندویچ پانل لانه زنبوری چند لایه استیل از طریق متصل کردن ورقه های فلزی:

ادوارد بود در سال 1914 ورقه های فولادی شکل گرفته برای اولین ماشین تمام فلزی را معرفی کرد. پس از آن شرکت او در سال 1920 شروع به قالب گیری عمده ماشین فولادی کرد. ادوارد بود طراحی و ساخته خود را در سال 1934 با ضبط کردن حرکت ترمز قطار Zephyr به ثبت رساند.

 

درنیه- 1937

کلود درنیه پیشگام صنعت هواپیما با هدف حل مسئله پیوند هسته و پوسته (که توسط یانکرزها تجربه شده بود) در سال 1937 فعالیت خود را آغاز کرد.

او لوله و فلز چند لایه لانه زنبوری را برای سازه های هواپیما و همچنین یک روش اتصال هسته- پوسته با غلظت و فشار یک پوسته در حالت پلاستیک بر روی دیواره های هسته سلول که سخت بودند اما در حالت پلاستیک قرار نداشتند را پیشنهاد کرد.

 

نورمن دی بروین- 1938

تولید اولین چسب مناسب برای ساندویچ پانل های لانه زنبوری:

نورمن دی بروین در سال 1938 یک فرآیند تولید دستی چسب برای لانه های زنبوری را با استفاده از صمغ بارور شده سبک بافت برای سازه های ساندویچ شکل هواپیما به ثبت رساند.

 

راجر استیل- 1948

بازسازی فرآیند تولید محصولات لانه زنبوری برای کامپوزیت ها:

راجر استیل از برنامه رادوم الهام گرفت. در شرکت خود (California Reinforced Plastics که چند سال بعد به Hexcel تبدیل شد) ساختار های لانه زنبوری توسط فرآیند ریخته گری ساخته شد.

استیل این تصور را داشت که ساختار لانه زنبوری بسیار کارآمدتر از آن چیزی است که انسان به آن دست خواهد یافت.

 

DuPont, Hexcel – 1969

ورقه لانه زنبوری Nomex(R) (که از الیاف آرامید بافته نشده مقاوم در برابر آتش توسط DuPont در اواسط دهه 60 ساخته شده بود) نخستین بار در هواپیمای بوئینگ 747 در سال 1969 مورد استفاده قرار گرفت.

برای ساخت این هواپیما از 1500 متر مربع ورقه لانه زنبوری برای قسمت داخلی و 2000 متر مربع ورقه لانه زنبوری برای قطعات خارجی استفاده شد.

 

گای دوکوری- 1980

هسته های لانه زنبوری اکسترود شده خارج از صفحه یا سطح:

اکستروژن بلوک های کوچک لانه زنبوری که قبل از برش ورق لانه زنبوری به بلوک های بزرگ تر جوش داده می شوند.

 

دیوید، هودل، بائر و دوشن- 1983

لوله های لانه زنبوری اکسترود شده:

اکستروژن لوله های تک، پیوند دادن لوله ها به یک بلوک بزرگ و برش دادن به شکل لانه زنبوری

 

Pflug, Verpoest – 1996

توسعه و پیشرفت هسته های لانه زنبوری FoldHex:

لانه زنبوری چند لایه از ورقه های تولید شده توسط فرآیندهای تسریع در خط.

 

Pflug, Verpoest – 1999

توسعه و پیشرفت هسته های لانه زنبوری TorHex:

لانه زنبوری چند لایه از ورقه های تولید شده توسط فرآیندهای تسریع در خط.

 

Pflug, Verpoest – 2000

توسعه و پیشرفت سلول های لانه زنبوری ThermHex:

لانه زنبوری چند لایه از محصولات گرمانرم به وسیله فرآیند تولید تسریع در خط.

 

Pflug, Verpoest – 2004

فرآیند تولید ThermHex با سازه لانه زنبوری نیمه باز

 

بنیاد EconCore- 2005

بیایید آینده ساندویچ پانل لانه زنبوری را با هم بسازیم!

 

بیاد ThermHex- 2010

آینده محصولات لانه زنبوری گرمانرم از این جا آغاز می شود!

همچنین در نظر داشته باشید شما می توانید برای خرید ساندویچ پانل دیواری و ساندویچ پانل سقفی نیز به سایت ما مراجعه نماییدو