CN104603009B - 用于包括但不限于能量吸收的目的的稳定的集料及其它材料以及结构 - Google Patents
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Abstract
描述了用于吸收能量的材料(14)和结构(10)。尽管不必如此限定它们的用途，但所述材料(14)和所述结构(10)非常适合拦阻飞机和其他交通工具，而且详细说明了尤其是(但不排他地)在采用泡沫玻璃或其他集料时，用于维持系统完整性性的包装和其他方案。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年9月6日提交的序列号为13/604,787的美国专利申请的优先权，其内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及集料、材料和其它结构，并且更具体地，但未必排他地涉及交通工具拦阻系统，其中集料、材料和其它结构被用来吸收能量以实现交通工具拦阻。
背景技术
由Allen等共同拥有的美国专利No.7,597,502(“Allen专利”)，公开了使用诸如陶瓷、酚醛泡沫或多孔混凝土之类的可压缩材料来帮助拦阻交通工具。如果需要，可压缩材料可以被形成为特殊压缩梯度强度的块或床。织物、薄膜或其它可包装材料可以包围块的至少部分，“在非紧急情况期间利用“[包装材料]的基本功能[a]以辅助维持块的结构整体性”，而“在拦阻事件期间，包装材料将承受撕裂、破裂或其它局部或完全碎裂”。参见Allen专利,第4栏,11.43-48。
Narmo的公开号为2012/0057931的美国专利申请(the“Narmo申请”)类似地公开了将泡沫玻璃集料用于交通工具拦阻中。Narmo申请的系统包括填充有泡沫玻璃集料的床，以及“顶盖”。如Narmo申请中所定义的，“顶盖”包括“任意盖子…其将防止集料块[受到]污染或被空气传播的颗粒填充，遭受植物生长，或[遭受]其它与泡沫状玻璃集料块的性能[干涉]的环境影响”。参见Narmo申请,第2页,第2栏，第0028段。
发明内容
尚不清楚是否Narmo申请的任意“顶盖”都将令人满意以维持其对应的集料床体的结构完整性。因此，本发明提供用于维持床完整性的部分或完整的“包装”和其它方案，特别是(但不排他地)当采用玻璃或其它集料时。作为非限制示例，可模压的袋子可包含聚集颗粒，其中该袋子能够被组装到床中。另选地，可将颗粒嵌入粘合剂或其它结合剂中，由箱子封装，或锚定至屋顶、天花板或其它结构。
本发明的至少一个变型可包括土工织物盖和通常竖直延伸的锚状物。在该实施例中，泡沫玻璃或其它材料的颗粒可形成床，该床例如整个或部分地由呈网或网状物形式的土工织物盖覆盖。竖直杆或其它结构可用作锚状物，从而将盖子连接至床的基础或与适合的别处。这种锚状物可由易碎的或可变形的材料制成，使得不会过度地妨碍交通工具拦阻。
在本发明的另一个变型中，至少一些颗粒可以被放置于箱子或袋子内(不论是否可模压箱)。如果袋子被粘附或附接至床的盖子和基础，替代杆或其它结构，或者除杆或其它结构之外，袋子自身可帮助锚定盖子。尽管可采用其它类型材料来代替，优选的袋子可由敞开网状物、易碎材料形成。
无论是否被装袋，集料都可以被放置于隔间或其他具有地板和如果需要直立壁的结构内。在本发明的至少一些实施例中，壁的上边缘可以被折叠以形成凸缘以便于附接至盖子。这种重定向180度(即，颠倒定位)的结构可具有附接至基础的凸缘。在一些情况下，集料可被粘附至隔间或其它结构的地板。
另选地或另外，松散的集料可以与粘合剂或结合剂混合以形成砖块或其它整体单元。优选地这种粘合剂是非水泥的，目前优选的结合剂包括化学键合的磷酸盐陶瓷(CBPC)、沥青或具有诸如飞灰、矿渣、磨砂玻璃等之类的填料成分的聚合混合物(例如，环氧树脂)。单元的尺寸与形状可根据需要为令人满意的安装而改变；该单元可以被堆叠为床的部分，在单元之间具有或没有空隙，且相邻的单元可以，但并不一定彼此粘附或附接。可选地，这些单元同样可被放置于隔间或其它结构内并且被粘附至它们的地板。
此外，如果适当，任何这种松散的集料与结合剂的混合可在原位发生。在这种“现场浇铸”技术可以加快床形成，其中混合在现场发生并且混合物立即被(例如，作为浆体)注入床内。由此，它可在床体中凝固或固化。浇注可发生在一个或多个层中，在层之间具有或不具有织物或其他分隔物。
替代泡沫玻璃，代替的可变形材料可包括其它类型的开孔或闭孔陶瓷。如果需要，可例如使用不透水(或防水)材料涂覆或以其他方式覆盖包括开孔陶瓷的结构。一种这样的涂层本身可以是无孔陶瓷；另选地，也可采用其它涂层或覆盖物。又另一种可变形材料可以是或可以包括加气蒸压混凝土(AAC)、磷酸盐结合的多孔复合材料，碱激发的多孔飞灰或多孔聚合物。
在特定的寒冷气候下，包括加热元件、通道、导管或通风孔的太阳能或其它动力的加热系统可被包括在床中或邻近于床。对于缺乏喷射服务的机场(因此床将不会遭受喷气)，可在不具有任何覆盖物或具有低强度网或涂层的情况下使用松散的或袋装的集料或其它材料。另选地，可用沥青覆盖集料或其它材料，本质上作为跑道的继续，虽然沥青具有足够低的强度以根据需要辅助实现交通工具拦阻。床可以是自排水的或包括排水管或通道，并且如果需要可包括伸缩接头。
因此，本发明的一个可选的、非排他的目的是提供吸收能量的材料和结构。
本发明的另一个可选的、非排他的目的是提供用于实现交通工具拦阻的材料和结构。
本发明的可选的、非排他的目的也是提供当集料被用作能量吸收材料时用于维持床完整性的“包装”以及其他方案。
本发明的另一个可选的、非排他的目的是提供用于原位浇注能量吸收材料的技术。
此外，本发明的一个可选的、非排他的目的是提供用于能量吸收材料的支撑物、隔间或其它结构。
参照本申请的文本和附图，本发明的其它目的、特征和优点对于本领域的技术人员来说将是显而易见的。
附图说明
图1为本发明的示例性床的示意表示。
图2为本发明的示例性床的示意表示。
图3为本发明的示例性的床的部件的实体模型。
图3A为与图3中的那些部件相似的示例性的床的部件的透视图。
图3B为图3A的床部件的剖面图。
图4为本发明的示例性的床的部件的实体模型。
图4A为与图4中那些部件相似的床部件的剖面图。
图5为本发明的示例性的床的部件的示意表示。
图6描绘了示例性的松散材料，其利用结合剂粘合，或粘合至支撑件以形成单元。
图6A提供了与图6相似的另一种描绘。
图7描绘了示例性的松散材料，其与结合剂粘合且定位于隔间内。
图7A提供了与图7相似的另一种描绘。
图8A-8B为单元的示意表示，该单元包括(仅)上部覆盖物或涂层(图8A)或包括上部覆盖物或涂层和侧面覆盖物或涂层两者(图8B)。
图9为本发明的第三个示例性床的示意表示。
图10A-10B为本发明的示例性床的示意俯视图(图10A)和示意平面图(图10B)。
图11A-B以及图12-13为用于原位浇注材料的示例性技术的示意图。
图14A-C为本发明的示例性的床的部件的示意图。
具体实施方式
图1以示意形式示出了本发明的示例性床10。床体10，以及本文中提及的任意其它床可根据需要在水平面以上(above-grade)、水平面以下(below-grade)或者既在水平面以上又在水平面以下延伸。如图1所示的为水平或表面S，其中床10的至少部分在表面S之上延伸。如果将床10设计(至少主要)用于实现固定翼飞机的拦阻，表面S有利地可以为跑道或滑行道。
床10可包含至少可变形材料14、顶部或盖子18的，和锚状物22。根据Narmo申请材料14可以是或包括呈泡沫玻璃颗粒形式的集料。另选地或另外，材料14可以是或包括其它用永久或暂时地可变形材料。材料14有益地是不能受火的，这与美国联邦航空管理局的指南一致。
缺少盖子18的情况下，至少一些构成床10的材料可能暴露于喷气、风或其它条件，其可导致材料14的分散。因此，盖子18可用于约束存在于水平面处或水平面之上的材料14。当遭受待被拦阻的交通工具的重量时，盖子18有益地是可变形的；目前优选的但不排他的盖子18的形式可以是诸如塑料网之类的土工织物，其网眼小于大部分形成材料14的任意松散颗粒。
一个或多个锚状物22可以用于将盖子18相对于材料14固定就位。锚状物22可附接或粘附至盖子18并且穿过床体10大致竖直地延伸到地面或其它支撑床10的基础，将盖子18系泊到基础。如图14A-14C所示，可能的锚状物22可包括几段塑料管26和可选的快速释放或脱离连接器30以及盘34。管子26优选在遭受待被拦阻的交通工具的重量时变形，以便不妨碍拦阻，而盘34，如果存在，可帮助稳定锚状物22以免于因振动或其它力在集料内部移动。
图2示出了本发明的替代床100。如床10一样，床100可包括材料14和盖子18。如果需要，床100同样可以包括锚状物22。但是，与床10不同，不是松散集料，或除松散集料之外，床体100可包括袋子38、箱子或其它材料14容器。以此种方式包含材料14应该减小材料14的滑动或其它不期望的移动。此外，如图2所示，如果袋子38从床100的基础延伸至盖子18，袋子可能作为额外或替代的锚状物被粘附或附接至基础和盖子18。尽管图2示出了每个袋子38都延伸床100的高度，但也可将多个较短的袋子38连接在一起以代替延伸整个该高度。
图3详细说明了用于材料14的示例性支撑结构42的实体模型。结构可包括基部46和直立壁50，直立壁相交以形成隔间54。可将材料14的松散集料放置于隔间54内以减少材料14在床内不期望地移动的进一步机会。另外，壁50可包括凸缘58，以便于附接至盖子18。图4示出了相似结构42’，其中材料14被包含在袋子38和隔间54两者内，两者的组合仍进一步减少了材料14在床内的不期望的运动。
材料14可包括例如被固化以形成整体的砖、块或单元62的集料和结合剂的混合物。另选地，材料14可被胶合或以其他方式粘附至基部材料66以形成整体单元62’(参见图6)。在任一情况下，可将单元62(或62’)堆叠为床的部分，在单独的单元62(或62’)之间具有或没有空隙。图5示出了具有空隙的堆叠的单元62。尽管示出了两行单元62，但在床中可包括更多或更少的行。类似地，尽管在图5中描绘了均匀尺寸和形状的多个单元62，但单独单元62的尺寸或形状(或两者)可以不同于相邻或附近的单元62的尺寸或形状(或两者)。而且单元62可以在接触点处彼此粘附或附接，尽管这种粘附或附接不是强制性的。
在图6的单元62’的一个变型中，材料14优选为泡沫玻璃，而基部材料66优选为沥青。当然，本领域的技术人员会认可可以使用其他材料代替。因为单元62与62’甚至可被进一步约束以维持床的完整性，图7示出了在支撑结构42’的隔间54内的示例性单元62。
可将单元62或62’覆盖在任何或全部顶部、侧面或底部表面上以改善各种特性(参见图8A-8B)。具体地，可有益地将防水涂层添加至单元62或62’。这种涂层可能是陶瓷、塑料或其它适合的材料。另选地，可将这种材料的薄片(wafer)粘附或附接到单元。实际上，泡沫玻璃本身(尽管优选具有较高密度)可被用作陶瓷涂层或薄片。
图9描绘了又另一个缺少任何盖子18的床200。可通过将沥青跨表面S散布，并将材料14或其容器，诸如袋子38粘附至沥青来形成床200。尽管不要求盖子18与床200连接，但如果需要该连接也可存在。
图10A至图10B示意地描绘了床300。除材料14之外，床300可包括用于其加热的元件或部件。当在寒冷气候中安装床300时，这些元件或部件可能是特别有益的，因为可以想象极端温度可能会影响床300的性能特性。
可随床300一起利用任意类型的加热。但是，图10A至图10B示出了一种用于床300的非电加热的示例性技术。与该技术一致，可将一个或多个具有通风孔的管子70安装在基础中并且与强制热风源74连通。因为强制热风移动穿过管子，(随着离开通风孔的热风上升)热风从基础向上加热床300。通过周围地形的适当的倾斜，由热风融化的堆积的雪和冰随后向下行进并离开床300的区域。如果材料14是没有密封的，则热风可经由材料14中的裂缝和空隙离开床300。相反，如果材料14是密封的，可能需要为热风形成出口。
代替在形成床之前装袋、装箱或以其他方式容纳材料14，在一些情况下，可现场浇注材料14。图11A至图11B以及图12至图13示例性地示出了一些现场浇注方法，例如，将材料14的浆体倾倒或喷射到床中。在任意这些方法中，可将材料14固定到整体结构中，或形成多层，或形成多个块，或以其它方式形成，具有或不具有散布在其中的纤维、织物或其它材料或物质。
提供前述以用于说明、解释并描述本发明的实施例的目的。在不偏离本发明范围或精神的前提下，对这些实施例的进一步修改和改编对于本领域的技术人员将是显而易见的并且可以进行的。实际上，可形成与用作交通工具阻拦系统的部分的稳定化材料的概念一致的在本申请中认定的实施例的多个变型。使用任意方向和相对定位的术语(例如，上部、下部、向上等)来鉴定标称的或优选的，而不是绝对的元件之间的关系，并可将其适当地进行修改。最后，将Allen专利和Narmo申请的内容通过该引用整体并入本文。
Claims (16)
1.一种用于拦阻沿着跑道的表面行进的飞机能量吸收材料，包括：
a.松散集料，(i)所述松散集料被构造成变形以便吸收能量，并且(ii)所述松散集料在所述跑道的所述表面之上和之下延伸；以及
b.用于稳定所述松散集料的位置以便形成在所述跑道的所述表面之上和之下延伸的床的装置，所述稳定装置包括：(i)锚状物组件，所述锚状物组件包括至少一个锚状物，其至少部分地延伸穿过所述床，以及(ii)塑料网，所述塑料网：(A)覆盖所述松散集料，(B)附接或粘附至所述至少一个锚状物；并且(C)具有的网眼小于所述松散集料的大部分颗粒的尺寸；以及
c.位于所述床之内或之下的用于加热所述松散集料的装置。
2.根据权利要求1所述的能量吸收材料，其中所述稳定装置还包括选自包括如下的组中的一个或多个的至少一个部件：锚定的盖子、袋子、箱子、支撑结构、粘合剂、结合剂以及沥青。
3.根据权利要求1所述的能量吸收材料，其中所述松散集料选自包括如下的组中的一个或多个：开孔泡沫玻璃、闭孔泡沫玻璃、陶瓷、磷酸键合的多孔复合材料、碱激活的多孔飞灰、多孔地质聚合物以及加气蒸压混凝土。
4.根据权利要求1所述的能量吸收材料，其中所述稳定装还置包括容纳所述松散集料的袋子或箱子或壁。
5.根据权利要求1所述的能量吸收材料，其中所述稳定装置还包括多个容纳所述松散集料的袋子或箱子。
6.根据权利要求1所述的能量吸收材料，其中所述稳定装置还包括至少部分地约束所述松散集料的支撑结构。
7.根据权利要求6所述的能量吸收材料，其中所述松散集料直接或间接地附接或粘附至所述支撑结构。
8.根据权利要求6所述的能量吸收材料，其中所述支撑结构包括基部和大致竖直的壁。
9.根据权利要求1所述的能量吸收材料，其中所述稳定装置还包括粘合剂或结合剂，所述松散集料利用所述粘合剂或所述结合剂被混合以形成单元。
10.根据权利要求9所述的能量吸收材料，其中所述粘合剂或所述结合剂选自包括如下的组中的一个或多个：化学键合的磷酸盐陶瓷、沥青和高分子粘合剂。
11.根据权利要求1所述的能量吸收材料，其中所述稳定装置还包括沥青。
12.根据权利要求11所述的能量吸收材料，其中所述松散集料通过所述沥青被直接或间接地附接或粘附至地面。
13.根据权利要求1所述的能量吸收材料，其中所述加热装置包括强制热风。
14.根据权利要求1所述的能量吸收材料，其中所述至少一个锚状物包括一定长度的管子。
15.根据权利要求1所述的能量吸收材料，其中所述至少一个锚状物包括多个间隔开并且大致竖直延伸穿过所述床的锚状物。
16.一种拦阻沿着跑道的表面行进的飞机的运动的方法，包括：
a.提供松散集料，(i)所述松散集料被构造成变形以便吸收能量并由此实现飞机拦阻，并且(ii)所述松散集料在所述跑道的所述表面之上和之下延伸；以及
b.提供用于稳定所述松散集料的位置以便形成在所述跑道的所述表面之上和之下延伸的床的装置，所述稳定装置包括：(i)锚状物组件，所述锚状物组件包括至少一个锚状物，其至少部分地延伸穿过所述床，以及(ii)塑料网，所述塑料网：(A)覆盖所述松散集料，(B)附接或粘附至所述至少一个锚状物；并且(C)具有的网眼小于所述松散集料的大部分颗粒的尺寸；以及
c.位于所述床之内或之下的用于加热所述松散集料的装置。
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