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Diese
Erfindung betrifft Stoß dämpfende
Elemente, die dazu bestimmt sind, eine Aufprallanlage wie definiert
in der Präambel
zu Patentanspruch 1 zu bilden und betrifft insbesondere, aber nicht
ausschließlich,
eine Aufprallanlage für
den Einsatz an Motorrennstrecken.
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Bekannte
Typen von Aufprallanlagen, die an Motorrennstrecken verwendet werden,
umfassen Anlagen aus Altreifen, die so angeordnet sind, dass eine „Reifenwand" entsteht, die beim
Auftreffen eines Fahrzeugs den Aufprall teilweise auffängt. Weiters sind
mit Wasser gefüllte
Behälter
bekannt, die ebenfalls so angeordnet sind, dass sie den Aufprall
auffangen. Die bekannten Aufprallanlagen sind relativ unwirksam,
wenn ein Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit auf sie aufprallt, und
das kann zu schweren Verletzungen des Fahrzeuglenkers führen.
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Einige
Motorrennstrecken sind auch, zumindest teilweise, durch ungeschützte Betonwände umgeben.
Wenn ein Fahrzeug auf eine solche Wand aufprallt, absorbiert die
Wand den Aufprall der Kollision nur in geringem Maße und so
kann es zu schweren Verletzungen des Fahrers und großen Schäden am Fahrzeug
kommen.
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Eine
Aufprallanlage mit den in der Präambel zu
Anspruch 1 definierten Merkmalen ist weiter in AU-B-619 439 beschrieben.
Die in diesem australischen Patent beschriebenen Stoß dämpfenden
Elemente umfassen eine Kammer mit freisetzbarer Luft als Innenbereich
und entweder ein aufgeblasenes Kissen oder eine weiche Schaumschicht
auf beiden Seiten der Kammer mit freisetzbarer Luft als Außenbereich.
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Es
ist das Ziel der Erfindung, Probleme zu lösen, die mit diesen bekannten
Aufprallanlagen verbunden sind.
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Die
Stoß dämpfenden
Elemente nach der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass ihr
Innenbereich, der den Aufprall auffängt, aus einem Schaummaterial
besteht, das eine Dichte im Bereich von 21 bis 60 kg/m3 und
eine Härte
im Bereich von 55 bis 195 N hat, dass ihr Außenbereich aus einem härteren und
dichteren Schaummaterial besteht oder eine Last verteilende Schicht
zur lateralen Verbreitung des Aufpralls umfasst, und dass jedes
Stoß dämpfende
Element ein männliches
Element an einem Ende und ein weibliches Element am anderen Ende
umfasst, wobei das männliche
und weibliche Element eines Elements mit dem respektive weiblichen
und männlichen
Element von anschließend
liegenden Stoß dämpfenden
Elementen verbunden sind, wenn die Stoß dämpfenden Elemente aneinander
anschließend
angeordnet sind, um eine Aufprallanlage zu bilden.
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Der
erwähnte
Außenbereich
ist vorzugsweise nicht metallisch. Der erwähnte Außenbereich ist vorzugsweise
zumindest teilweise federnd. Der erwähnte Außenbereich kann elastisch sein.
Der erwähnte
Außenbereich
ist vorzugsweise flexibel. Der erwähnte Außenbereich ist vorzugsweise
deformierbar und/oder komprimierbar. Der erwähnte Außenbereich ist vorzugsweise
in Bezug zum Innenbereich gesichert. Zur Verbindung des Außenbereichs
mit dem erwähnten
Innenbereich sind vorzugsweise adhäsive Mittel vorhanden.
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Der
erwähnte
Innenbereich ist vorzugsweise federnd. Der erwähnte Innenbereich kann elastisch sein.
Der erwähnte
Innenbereich ist vorzugsweise flexibel. Der erwähnte Innenbereich ist vorzugsweise komprimierbar.
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In
einer ersten Ausführung
kann der Außenbereich
aus einem Schaummaterial bestehen. Das erwähnte Schaummaterial ist vorzugsweise
ein rekonstituiertes Schaummaterial. Ein bevorzugtes Schaummaterial
ist Polyurethanschaum. Der erwähnte
Außenbereich überlagert
vorzugsweise einen Teil des erwähnten
Innenbereichs. Besonders zu bevorzugen ist, dass der erwähnte Außenbereich den
erwähnten
Innenbereich entlang dessen Länge überlagert.
Der Innenbereich besteht vorzugsweise aus Schaummaterial. Das erwähnte Schaummaterial ist
vorzugsweise ein Schaummaterial der ersten Herstellung. Ein bevorzugtes
Schaummaterial ist Polyurethanschaum. Die erwähnten Außen- und Innenbereiche umfassen
vorzugsweise getrennte Materialteile, die in Bezug zueinander gesichert
sind. Als Alternative können
der erste und der zweite Bereich in einem einzigen Formverfahren
geformt werden, indem die Materialmasse, die sich während des
Formverfahrens in bestimmten Regionen der Form sammelt, dazu veranlasst
wird, sich unterschiedlich auszuformen. Das Stoß dämpfende Element kann zwei Außenbereiche
umfassen, zwischen denen der erwähnte
Innenbereich angeordnet ist.
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In
einer zweiten Ausführung
kann der erwähnte
Außenbereich
eine Last verteilende Schicht zur lateralen Verteilung des Aufpralls
umfassen. Der erwähnte
Außenbereich
ist vorzugsweise dünner
als der erwähnte
Innenbereich. Der erwähnte
Außenbereich
kann eine Abdeckung für
einen Teil des erwähnten
Innenbereichs umfassen. Der erwähnte
Außenbereich
umfasst vorzugsweise laminares Schichtmaterial. Der erwähnte Außenbereich
kann ein Laminat umfassen. Eine Schicht eines solchen Laminats ist vorzugsweise
federnd, es kann zum Beispiel ein Gummi oder gummiähnliches
Material umfassen, und eine Schicht kann eine verstärkende Schicht sein,
sie kann zum Beispiel ein gewebtes Textilmaterial umfassen. Der
erwähnte
Außenbereich
kann eine Stärke
im Bereich von 1 mm bis 20 mm haben, vorzugsweise im Bereich von
2 mm bis 10 mm, besonders zu bevorzugen ist der Bereich zwischen
3 mm und 8 mm. Vorzugsweise sind der erwähnte Außenbereich und der erwähnte Innenbereich
in Bezug zueinander gesichert, passenderweise durch adhäsive Mittel.
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Der
erwähnte
Außenbereich
und der erwähnte
Innenbereich des erwähnten
Stoß dämpfenden
Elements definieren vorzugsweise ein inneres Glied, das durch eine
Abdeckung abgedeckt ist. Die erwähnte
Abdeckung umschließt
das erwähnte
innere Glied vorzugsweise zur Gänze.
Die erwähnte
Abdeckung ist vorzugsweise substanziell wasserdicht. Die erwähnte Abdeckung
ist vorzugsweise Flammen verzögernd.
Die erwähnte
Abdeckung kann ein synthetisches Kunststoffmaterial umfassen, zum
Beispiel PVC. Verstärkungsmittel,
zum Beispiel in Form eines Nylon- oder Polyesterschichtmaterials,
können zur
Verstärkung
des PVCs angebracht sein.
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Das
erwähnte
Stoß dämpfende
Element ist so angeordnet, dass es an einem weiteren Stoß dämpfenden
Element anliegt, das gleich wie das oben beschriebene Stoß dämpfende
Element ist. Das erwähnte
Stoß dämpfende
Element umfasst ein männliches
Element, passenderweise an einem Ende, und ein weibliches Element,
passenderweise am anderen Ende, wobei die männlichen und weiblichen Elemente
so angeordnet sind, dass sie sich mit respektive weiblichen und
männlichen
Elementen von anderen Stoß dämpfenden
Elementen verbinden. Das erwähnte
männliche
Element umfasst vorzugsweise einen konvexen Bereich und das erwähnte weibliche
Element umfasst einen entsprechend geformten konkaven Bereich.
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Das
erwähnte
Stoß dämpfende
Element ist vorzugsweise länglich
und hat eine Elongationsachse. Das erwähnte Element ist vorzugsweise
symmetrisch um seine Elongationsachse.
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In
der erwähnten,
oben beschriebenen zweiten Ausführung überlagert
der erwähnte
Außenbereich
vorzugsweise Seiten des erwähnten
Stoß dämpfenden
Elements, zwischen den erwähnten männlichen
und weiblichen Elementen. Zumindest eines der erwähnten männlichen
und weiblichen Elemente kann einen Außenbereich wie beschrieben umfassen.
Vorzugsweise umfasst das erwähnte männliche
Element den erwähnten
Außenbereich.
In diesem Fall kann sich der erwähnte
Außenbereich substanziell
ununterbrochen rund um das erwähnte Stoß dämpfende
Element ausdehnen, das erwähnte weibliche
Element aber ausschließen.
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Das
erwähnte
Stoß dämpfende
Element hat vorzugsweise eine Länge
von mindestens 0,75 m und weniger als 3 m. Die Länge befindet sich vorzugsweise
im Bereich von 1 m bis 2,5 m und besonders zu bevorzugen ist der
Bereich von 1,5 m bis 2,5 m. Die Höhe des Elements ist vorzugsweise
größer als
0,5 m und geringer als 2,0 m. Die Höhe befindet sich vorzugsweise
im Bereich von 0,5 m bis 1,0 m. Die Breite des Elements ist größer als
0,5 m und schmäler
als 2,0 m. Die Breite befindet sich vorzugsweise im Bereich von
0,7 m bis 1,2 m.
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Das
erwähnte
Stoß dämpfende
Element kann Mittel umfassen, um das erwähnte Element an einem zweiten
Stoß dämpfenden
Element zu sichern.
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Die
Erfindung dehnt sich auf eine Aufprallanlage aus, die eine Vielzahl
von Stoß dämpfenden
Elementen nach der Erfindung umfasst.
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Nebeneinander
liegende Stoß dämpfende Elemente
liegen aneinander an. Vorzugsweise liegen sich quer ausdehnende
Enden der Stoß dämpfenden Elemente
aneinander an.
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Die
Elemente können
durch geeignete Mittel aneinander gesichert sein.
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Besondere
Ausführungen
der Erfindung werden nachfolgend als Beispiel beschrieben, wobei
auf die begleitenden schematischen Zeichnungen verwiesen wird, in
denen
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Länge
einer Aufprallanlage ist, die drei Stoß dämpfende Elemente zeigt;
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2 ein
Querschnitt durch ein Stoß dämpfendes
Element ist, wobei die Abdeckung des Elements entfernt ist.
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3 eine
perspektivische Ansicht eines weiteren Stoß dämpfenden Elements ist; und
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4 ein
Querschnitt entlang der Linie III-III von 3 ist.
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Die
Länge der
Aufprallanlage in 1 umfasst drei Stoß dämpfende
Elemente 2, die miteinander verbunden sind. Jedes Element 2 umfasst
einen konvexen Endbereich 4 und einen konkaven Endbereich 6,
wobei die Endbereiche 4, 6 entsprechende Formen
haben, sodass der konvexe Bereich 4 eines Elements satt
in den konkaven Bereich eines anderen Elements aufgenommen werden
kann, wie in der Abbildung gezeigt.
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Jedes
Stoß dämpfende
Element 2 umfasst eine äußere PVC-Abdeckung,
die einen den Aufprall absorbierenden Schaumbereich 8 des
Elements vollständig
umschließt.
Die PVC-Abdeckung
ist so angeordnet, dass sie als Schutzschicht wirkt und verhindert,
dass zum Beispiel Wasser und Öl
mit dem Schaumbereich in Kontakt kommen und in diesen eindringen.
Die PVC-Abdeckung ist weiters Flammen verzögernd. Die PVC-Abdeckung kann
geeignet gefärbt
oder mit Werbematerial versehen sein.
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Der
Schaumbereich 8 ist so, wie in 2 gezeigt
und hat einen konstanten Querschnitt. Der Bereich 8 umfasst äußere Schaumbereiche 10,
die sich entlang den gegenüber
liegenden Seiten eines inneren Schaumbereichs 12 ausstrecken.
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Die äußeren Schaumbereiche 10 sind
aus rekonstituiertem Polyurethanschaum hergestellt. Der Schaum hat
passenderweise eine Dichte im Bereich von 5–14 lb/ft3 (80–224 kg/m3). Die Dichte beträgt vorzugsweise etwa 9 lb/ft3 (144 kg/m3).
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Der
innere Schaumbereich 12 ist aus Polyurethanschaum der ersten
Herstellung. Er hat eine Dichte im Bereich von 21–60 kg/m3 (gemessen nach der Britischen Norm 4443
Teil 1, Methode 2 (1988)), besonders bevorzugt im Bereich 25–40 kg/m3. Die Härte
des Schaums ist im Bereich 55 bis 195 N (gemessen nach der Britischen
Norm 4443 Teil 2, Methode 2 (1988)).
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Es
soll festgehalten werden, dass die äußeren Schaumbereiche 10 härter als
die inneren Schaumbereiche 12 sind.
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Die
Schaumbereiche 10 (und, entsprechend, das Element 2)
hat passenderweise eine Breite „x" von etwa 1,0 Meter; eine Höchstlänge „y" von etwa 2,0 Metern;
und eine Höhe
von etwa 0,7 Metern.
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Das
Gewicht jedes Elements 2 kann im Bereich von 65–150 kg
liegen.
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Aus 2 ist
ersichtlich, dass das Element symmetrisch um seine Elongationsachse
ist.
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Element 2 kann
verwendet werden, um eine Aufprallanlage jeder ausgewählten Länge zu konstruieren,
indem eine geeignete Anzahl von Elementen aneinander gereiht werden,
wie in 1 gezeigt. Die Aufprallanlage kann zum Beispiel
vor eine Betonwand gestellt werden, die eine Rennstrecke umgibt,
wobei eine Seite des Elements 2 an der Wand anliegt. Als
Alternative kann die Aufprallanlage eine bestehende Reifenwand ersetzen.
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Die
Aufprallanlage ist so angeordnet, dass die konvexen Endbereiche 4 der
Elemente in Fahrtrichtung 28 der Fahrzeuge auf der Rennstrecke
weisen.
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Obwohl
in den Abbildungen nicht gezeigt, kann ein Endblock angeboten werden,
der angeordnet ist, um den in 1 gezeigten
freien konkaven Endbereich 6 zu füllen. Der Endblock kann einen senkrechten
oder konkaven, nach außen
gerichteten Bereich haben.
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Die
Aufprallanlage ist angeordnet, um beim Aufprall eines Fahrzeugs
in spitzem Winkel starken Widerstand zu bieten, sich aber progressiv
zu verformen, wenn der Aufprall aus größeren Winkeln stattfindet,
bis hin zu einer Maximalverformung bei frontalem Aufprall.
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Wenn
ein Fahrzeug genauer gesagt in einem spitzen Winkel auf die Anlage
aufprallt, wird das Fahrzeug abgelenkt werden, nachdem ein Teil
der Kraft des Aufpralls durch den äußeren Schaumbereich 10 absorbiert
wurde, der am dichtesten beim Fahrzeug liegt. Bei Aufprallen in
spitzem Winkel entlang der Länge
der Anlage wird ein geringer Teil der Kraft des Aufpralls durch
den inneren Schaumbereich 12 absorbiert werden. Bei Aufprallen
in größerem Winkel
bis hin zu einem frontalen Aufprall wird der innere Schaumbereich 12 mehr
und mehr des Aufpralls absorbieren. Bei einem frontalen Aufprall
in einem Winkel von 90° zur
Anlage wird der äußere Schaumbereich
delaminieren und so wird ein Teil der Aufprallkraft absorbiert.
Ein größerer Teil
der Aufprallkraft wird dann durch die innere Schaumschicht 12 absorbiert
werden.
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Das
in den 3 und 4 gezeigte Stoß dämpfende
Element 20 hat dieselbe allgemeine Form wie die Aufprallanlage 2;
es weist jedoch eine andere Konstruktion auf. In dieser Hinsicht
hat Element 20 einen Innenbereich 22 aus Polyurethanschaum
einer einzigen Dichte und Art, der durch ein Schichtmaterial 24 bedeckt
ist. Das Material 24 ist an der Seite 26 des Elements
befestigt und streckt sich von Position A zu Position B über den
konvexen Endbereich 4 aus. Der konkave Endbereich 6 ist
nicht bedeckt.
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Das
Material 24 kann eine Lage verstärktes Gummibandmaterial der
Art umfassen, die normalerweise für Förderbänder verwendet wird. Solches
Material umfasst ein Laminat, das eine Gummischicht und eine oder
mehrere verstärkende
Schichten aus zum Beispiel einem Textilmaterial wie gewebter Baumwolle
oder Nylon enthält.
Das Material ist flexibel und elastisch. Die Stärke des verwendeten Materials
kann im Bereich von 3–10
mm liegen.
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Das
Element 20 kann durch eine schützende PVC-Abdeckung umschlossen werden, wie oben
beschrieben.
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Eine
Aufprallanlage wird unter Verwendung einer Vielzahl von wie oben
beschriebenen Elementen 20 hergestellt. In Fahrzeugaufpralltests
hat die Anlage gute Resultate erzielt. Insbesondere wurde festgestellt,
dass das Material 24, wenn ein Fahrzeug auf die Anlage
aufprallt, dazu tendiert, die Kraft des Aufpralls lateral zu verbreiten,
sodass ein größeres Volumen
von Innenbereich 22 verwendet wird, um den Aufprall zu
absorbieren. Weiters unterstützt
das Material 24 die Erholung eines Elements, das einen Aufprall
aufnahm, und kann so die Lebensdauer des Elements verlängern.
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Es
ist nun festzuhalten, dass die Elemente 2, 20 ein
vielseitiges und effizientes Mittel zum Bau einer Aufprallanlage
bieten können.
Die Elemente 2, 20 können tragbar sein und können einfach
an die Standorte gebracht werden, an denen sie gebraucht werden.
Angesichts des symmetrischen Aufbaus der Elemente können sie
an beiden Seiten einer Strecke verwendet werden. Da die Elemente
weiters einfach in kräftigen
Farben und/oder mit Mustern darauf hergestellt werden können, können sie
verglichen mit bekannten Betonanlagen oder Reifenwänden ästhetisch
gesehen besser akzeptiert werden.