CN102753439A - 防止外来物体撞击的敏感区域保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于保护敏感区域不受外来物体撞击的装置。该装置包括柔性层状抗撞击体（1），其被布置成与待保护物体（4）相距一距离，并被置于由可能轨迹（7）形成的束形中，外来物体（8）沿所述可能轨迹可撞击所述待保护物体（4）。该装置还包括多个能量吸收元件（2），其被配置用于将该装置附连到一结构（5）上的装置（3），该结构位于前面提到的束形之外，从而使得柔性层状体（1）拦截外来物体（8）的撞击轨迹，这会引起柔性层状体的变形以及能量吸收元件（2）的随后逐步延展，由此降低了由结构（5）承受的负荷。本发明能被用来防止飞鸟或其它物体撞击到飞机的敏感区域。该装置由轻质纺织物制成。

Description

防止外来物体撞击的敏感区域保护装置
技术领域
如本说明书的名称所表述的，本发明涉及为保护外来物体可能撞击的敏感区域而设计的装置，以便保持敏感区域的完整性，甚至在发生外来物体撞击的情况下也维持其功能。
本发明的主要目的包括提供一种重量减轻、容易安装的装置，其被置于外来物体通过用来撞击待保护物体的可能轨迹束中，所有这些都使得在拦截外来物体轨迹的情况下，所述装置逐步吸收其能量，防止它撞击到待保护元件，或者如果它确实撞击了待保护元件，也会以最小能量进行，以便不会损坏待保护物体，而所述逐步的能量吸收保护了其中夹有该装置的结构。
本发明适用于期望保护外来物体可能撞击区域从而防止在所述待保护区中出现损坏的任何工业领域，并且更具体地，本发明适用于航空领域，以便保护那些可能危及航空器完整性的航空器敏感区域。
背景技术
航空器结构的发展已经导致包含日益增多的用于飞行控制、通信和航空器内其它任务管理的套件。同时，在估计和计算航空器在其寿命期限中将支撑的负载方面的改进以及在计算结构和材料特征、质量方面的改进已经导致其重量减轻，这允许增加航空器的有用负荷或者它可携带的燃料，但与此对应，结构的重量减轻涉及对其损害有更小的容受。
由于有一定的可能出现航空器被外来物体撞击，特别是高速飞行的鸟，这可危害航空器的完整性，并且相应地危害有效载荷的完整性，及内部的人员和物品。因此，航空管理规定要求保护航空器的重要元件，使其不存在撞击可能，或者不然的话，也要能够直接承受住该撞击。
因此，为了避免对航空器的敏感部件造成损害，待保护元件可被加强，以便能够承受外来物体撞击的影响，并能够继续执行其任务，直到可被修理或更换，或者将某种能够防止外来物体对待保护元件产生直接撞击的元件置于待保护元件路径中也是可能的。在两种情况下，分析得出可增强待保护元件，在元件外部增设元件，或者增强处于将撞击物体的路径中的某个元件。在所有情况下，这种增强包括将航空器的总重量增加到其损害值，降低其特征和/或有利性。
应该注意，除了飞鸟外，还有其它可能撞击航空器重要元件的因素。这些因素有轮子的轮胎爆炸出现“轮缘释放”的情况，或者甚至是物体脱离出现的“桨叶释放”的情况，无论其是来自马达、螺旋桨式涡轮机或者来自电学/液压发电机应急系统。
在前述所有情况下，共同点在于，存在一个具有质量的元件，其遵循已知路径高速行进，因此敏感元件保护要求的实现是可能被满足的。
发明内容
为了实现所述目标，并满足当前规定，本发明提供了一种实现防止外来物体撞击的敏感区域保护的新装置；其特征在于它包括：由抗撞击材料制成的柔性层状体，其被布置成与待保护物体分开，并被置于外来物体可用来撞击所述待保护物体的可能轨迹束的路径中。柔性层状体包括多个能量吸收元件，其又配置有：位于外来物体可用来撞击所述待保护物体的可能轨迹束外部的支撑结构上的夹持元件。
这种构造提供了很大的优势，即所述装置通过层状体拦截外来物体的撞击轨迹，层状体呈现柔性性质，在拦截外来物体时会变形，并且通过包括能量吸收元件，在层状体变形时，产生能量吸收元件的随后逐步延展，这允许吸收撞击物体的能量，而不对支撑它的结构产生高的负荷，从而防止了在结构中产生损害。
在本发明的优选实施例中，柔性层状体是纺织物性质的，例如它可以由芳纶或另一类似材料制成，对撞击表现出高的抵抗力，同时它是柔性的，适于它撞击的外来物体的形状。
而且，柔性层状体相对于待保护物体的间隔至少等于柔性层状体经历的变形加上能量吸收元件中产生的延展，使得如果有外来物体撞击柔性层状体，则会防止对待保护物体产生撞击。
为了实现能量吸收元件中提供的夹持元件的附连，想到了在其中执行所述附连的支撑结构包括一些钩形元件，能量吸收元件中提供的夹持元件被保持在其中。
能量吸收元件的功能是将撞击元件的能量（形式为速度和质量）转换为夹持所述装置的支持结构中提供的钩形元件上的点作用力。通过分析，将钩形元件的力限制在不会对受体结构造成永久损坏的水平。
为此目的，必须确定能量吸收元件、柔性层状体和待保护物体之间的距离、在其中夹持了本发明装置的支撑结构的刚性的最佳组合。
本发明采用的能量吸收元件可以是纺织物元件、机械元件或液压元件。在本发明的优选实施例中，所述能量吸收元件是纺织物性质的，由带状物构成，每个带状物由重叠成之字形的区段构成，从柔性层状体的一侧朝向其内部夹紧，并配置有当外来物体对柔性层状体产生撞击时逐步破裂的密封。所述密封例如可由在设置成之字形模式的带状物上制成的横向接缝确定。
能量吸收元件中提供的夹持元件是快速释放/钩形件类型的，例如可以是扣钩或能够支撑由撞击产生的负荷的类似物，提供了将所述装置简便快速地安装于所需位置，夹持它的支撑结构的钩形元件也是快速释放/钩形件类型的。
而且，柔性层状体和能量吸收元件位于袋状物内部，所述结构的夹持元件从所述袋状物中伸出到所述装置，从而使得所述装置受到袋状物的保护，只有为该结构提供的钩形元件上的锚定扣钩悬垂，这大大地简化并有助于将所述装置安装到所述结构上。
这种构造防止了由外部机构或其误操作对装置的损坏。因此，保护袋的使用降低了由于操作或退化造成故障的可能性，相应提高了本发明的有效性。
接下来，为了便于更好地理解本说明书，附上一系列附图，这些附图构成了说明书的一个整体部分，附图中已经用示例性而非限制性方式呈现了本发明的目的。
附图说明
图1示出了本发明装置的一个可能实施例的示意性透视图。此外，示出了能量吸收元件的配置细节。
图2示出了在前一幅图中所示的本发明装置安装于结构上以便执行待保护元件的保护的示意性透视图。
图3-6示出了当装置上发生飞鸟撞击时，装置运行不同阶段的等同于前一幅附图的侧视图。
图7示出了图1装置被放置于便于处理和安装的保护袋中的示意性透视图。
图8和图9示出了本发明的装置应用于航空器上的可行例子，以便对保持主起落架的门关闭的机构进行保护。为简化视图，图9中起落架的门是打开的。
具体实施方式
参照图中所用的标号，本发明的装置包括抗撞击的纺织物性质（例如芳纶）的柔性层状体1，其中夹持有一系列的能量吸收元件2，它们同样是纺织物性质的，并且都由带状物2构成，每个带状物由之字形的重叠区段构成，并缝制到柔性层状体1。夹持元件3被设置在带状物末端，由扣钩构成，以便允许执行将装置夹持到保持与待保护物体4隔离的支撑结构5，为此所述支撑结构5包括一些钩形元件6，其中扣钩3以快速简便方式夹持，由于只需要将扣钩锚定到钩形元件6上，所以便于装置的组装操作。此配置也是非常有用的，目的是便于在执行完其任务后移去本发明的装置，以便允许定位新装置。
钩形元件6以不同的扣钩3与钩形元件配合的方式组装在柔性层状体1的完全延展位置。所述钩形元件6也可以不位于所需距离，为此在带状物2末端提供允许调节扣钩3相对于柔性层状体1的间隔的张力元件，这允许将本发明的装置安装在支撑结构5上，其中钩形元件6不以所需精度设置（未示出）。
支撑结构5应该在外来物体8可能撞击待保护物体4的可能轨迹束7的外部，因此，通过安装本发明的装置，设置的是覆盖外来物体8可能获得的可能轨迹束7。 
基于以前对其它航空器的实验以及对将安装本发明的仿真，通过风险分析结果，用实验方式知道可能轨迹束7。外来物体撞击的风险分析是必需的，以便证明航空器和所获得结果的信任度很高。这意味着关于可能轨迹束7的知识是众所周知的，现在可以借助可靠手段相对简便地预测可能轨迹束7。
本发明的操作示于图3-图6中，其中外来物体8是在可能轨迹束7内飞行的鸟，如图3中所示，这表示飞鸟8撞击柔性层状体1，其变形，导致能量吸收元件2的张力，引起由所述能量吸收元件2的带状物横向缝合（未示出）所构成的密封裂开，密封延伸，直到在图4和图5中所描述的最大长度，在已经执行飞鸟8的完全制动之后，该装置会保持如图6所示，通过释放钩形元件6的扣钩3，执行装置移去，因此允许组装新装置。
在图7中，示出了图1的装置，具体的是它放置在袋状物9中，任务是防止柔性层状体1和重叠成之字形的带状物2受到可能损坏本发明并降低其保护特性的不利环境条件的影响。袋状物9根据本发明的装置将要安装的区域，必须表现出对外物（水，燃料，液压液体等）以及对环境条件（温度，气流等）的保护特性。袋状物安全闭合，防止接近其内部元件，只有夹持保护装置的扣钩3是在袋状物外部的元件。如已经描述过的，此配置便于保护装置的安装和拆卸。
在袋状物9中有标签10，其中包括所述装置的身份标签，诸如，它可以是名称和/或参数，序列号，到期日期（如果适用），组装指令，安全指令等。
在图8和图9中，描述了本发明在航空器11上为保护锁定钩4（“上锁”）的应用例子，它是位于航空器11的凸出整流罩13上的主起落架的门12的锁定钩。
锁定钩4不受机身保护，因此它被置于在着陆和起飞操作中以及在航空器11的巡航条件下，可能对其产生撞击的飞鸟8的可能轨迹束7内。
锁定钩4是起落架的延长/收缩系统的一个重要元件。它是负责保持门在关闭位置的元件。在图9中，门12是打开的，以简化所述图。
在锁定钩4出现故障的情况下，存在锁定起落架的下面部分的门的风险，阻止其正确展开，相应地，危及航空器和其通道的完整性。
即使有冗余操作系统，也不可能确保锁定钩4支撑飞鸟8或另一外来元件的直接撞击，并能继续正常操作。为此原因，需要通过其外部的一些元件来保护它，以便防止所有可能的风险。
在此例子中，航空器11的支撑结构5位于待保护的锁定钩4前面，并以如之前描述的在柔性层状体1和锁定钩4之间存在足够距离以使本发明以正确方式作用的方式完全覆盖可能轨迹束7，并防止将高负荷传输到支撑结构5。
在飞鸟8或其它任何物体撞击的情况下，锁定钩4会保持完整，航空器可以继续运行，直到通过移去形成凸出整流罩12的外表面的受影响面板，以及移去本发明的装置，损坏被修复为止，本发明的装置不可再使用。由于之前描述的本发明的操作，因为产生的负荷由于本发明的能量吸收效应被最小化，支撑结构5不会遭受损坏。其次，新面板被更换，或者损坏被修复，本发明的新装置被更换。以此方式，会恢复保护能力，使航空器处于最佳运行条件，不需要执行费用高、费力的检查来确保没有对本发明的支撑结构造成损坏。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.防止外来物体撞击的敏感区域保护装置，其特征在于，该装置包括：
· 由抗撞击材料制成的柔性层状体（1），其与待保护物体（4）分离地设置，并被置于外来物体（8）可用来撞击所述待保护物体（4）的可能轨迹束（7）的路径中，并且包括
· 多个能量吸收元件（2），所述能量吸收元件是从纺织物元件、机械元件和液压元件中选择出的，从而使得纺织物性质的能量吸收元件（2）是带状物，其中的每个带状物由重叠成之字形的区段构成，且被夹持到柔性层状体（1）的一侧并朝向其内部，所述带状物（2）配置有当外来物体（8）对柔性层状体（1）产生撞击时逐步破裂的密封；所述能量吸收元件（2）包括：
· 夹持元件（3），所述夹持元件处于支撑结构（5）上，所述支撑结构位于外来物体（8）可用来撞击所述待保护物体（4）的可能轨迹束（7）之外，
以便通过柔性层状体（1）拦截外来物体（8）的撞击轨迹，这会引起柔性层状体变形，以及能量吸收元件（2）的随后延展。
2.根据权利要求1所述的防止外来物体撞击的敏感区域保护装置，其特征在于，所述柔性层状体（1）是纺织物性质的。
3.根据权利要求1所述的防止外来物体撞击的敏感区域保护装置，其特征在于，所述柔性层状体（1）与待保护物体（4）相距一距离，该距离至少等于柔性层状体（1）的变形量加上能量吸收元件（2）的延长量。
4.根据权利要求1所述的防止外来物体撞击的敏感区域保护装置，其特征在于，能量吸收元件（2）中采用的夹持元件（3）是快速释放/钩形元件。
5.根据权利要求4所述的防止外来物体撞击的敏感区域保护装置，其特征在于，所述快速释放/钩形元件是扣钩（3）。
6.根据权利要求1、4或5所述的防止外来物体撞击的敏感区域保护装置，其特征在于，所述夹持元件（3）被夹持到钩形元件（6）上，所述钩形元件设置在所述保护装置的支撑结构（5）中。
7.根据前述权利要求所述的防止外来物体撞击的敏感区域保护装置，其特征在于，所述柔性层状体（1）和所述能量吸收元件（2）位于袋状物（9）内，所述夹持元件（3）从所述保护装置伸出到所述支撑结构（5）。
8.根据权利要求1所述的防止外来物体撞击的敏感区域保护装置，其特征在于，设置成之字形的带状物（2）包括伸张元件，所述伸张元件用于将它们的尺寸调节到所述支撑结构（5）的钩形元件（6）。

Claims (10)

1. 防止外来物体撞击的敏感区域保护装置，其特征在于，该装置包括：
· 由抗撞击材料制成的柔性层状体（1），其与待保护物体（4）分离地设置，并被置于外来物体（8）可用来撞击所述待保护物体（4）的可能轨迹束（7）的路径中，并且包括
· 多个能量吸收元件（2），其配置有：
· 夹持元件（3），所述夹持元件处于支撑结构（5）上，所述支撑结构位于外来物体（8）可用来撞击所述待保护物体（4）的可能轨迹束（7）之外，
以便通过柔性层状体（1）拦截外来物体（8）的撞击轨迹，这会引起柔性层状体变形，以及能量吸收元件（2）的随后延展。
2. 根据权利要求1所述的防止外来物体撞击的敏感区域保护装置，其特征在于，所述柔性层状体（1）是纺织物性质的。
3. 根据权利要求1所述的防止外来物体撞击的敏感区域保护装置，其特征在于，所述柔性层状体（1）与待保护物体（4）相距一距离，该距离至少等于柔性层状体（1）的变形量加上能量吸收元件（2）的延长量。
4. 根据权利要求1所述的防止外来物体撞击的敏感区域保护装置，其特征在于，所述能量吸收元件（2）是从纺织物元件、机械元件和液压元件中选择的元件。
5. 根据权利要求4所述的防止外来物体撞击的敏感区域保护装置，其特征在于，纺织物性质的能量吸收元件（2）是带状物，其中的每个带状物由重叠成之字形的区段构成，且被夹持到柔性层状体（1）的一侧并朝向其内部，所述带状物（2）配置有当外来物体（8）对柔性层状体（1）产生撞击时逐步破裂的密封。
6. 根据权利要求1所述的防止外来物体撞击的敏感区域保护装置，其特征在于，能量吸收元件（2）中采用的夹持元件（3）是快速释放/钩形元件。
7. 根据权利要求6所述的防止外来物体撞击的敏感区域保护装置，其特征在于，所述快速释放/钩形元件是扣钩（3）。
8. 根据权利要求1、6或7所述的防止外来物体撞击的敏感区域保护装置，其特征在于，所述夹持元件（3）被夹持到钩形元件（6）上，所述钩形元件设置在所述保护装置的支撑结构（5）中。
9. 根据前述权利要求所述的防止外来物体撞击的敏感区域保护装置，其特征在于，所述柔性层状体（1）和所述能量吸收元件（2）位于袋状物（9）内，所述夹持元件（3）从所述保护装置伸出到所述支撑结构（5）。
10. 根据权利要求5所述的防止外来物体撞击的敏感区域保护装置，其特征在于，设置成之字形的带状物（2）包括伸张元件，所述伸张元件用于将它们的尺寸调节到所述支撑结构（5）的钩形元件（6）。
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