ES2372035A1 - Dispositivo de protección de zonas sensibles frente a impacto de objetos extraños. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de protección de zonas sensibles frente a impacto de objetos extraños.Comprende un cuerpo laminar flexible (1) resistente a impactos, dispuesto separado del cuerpo a proteger (4) y sobre el haz de las posibles trayectorias (7) con las que el objeto extraño pudiera impactar sobre dicho objeto a proteger (4), e incluye una pluralidad de elementos de absorción de energía (2), dotados de elementos de fijación (3) del dispositivo sobre una estructura (5) situada fuera del haz (7), para que el cuerpo laminar flexible (1) intercepte una trayectoria de impacto de un objeto extraño (8), produciendo su deformación y la posterior extensión progresiva de los elementos de absorción de energía reduciendo las cargas a soportar por la estructura (5).Se aplica para impedir el impacto de aves, u otros objetos sobre zonas sensibles de aeronaves.El dispositivo es de naturaleza textil de peso reducido.
Description
Dispositivo de protección de zonas sensibles
frente a impacto de objetos extraños.
La presente invención, según lo expresa el
enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un dispositivo
que está previsto para proteger zonas sensibles en las que puede
impactar un objeto extraño, de forma que se preserve la integridad
de dichas zonas sensibles manteniendo su funcionalidad aún en el
caso en el que se produzca un impacto de un objeto extraño.
El principal objeto de la invención consiste en
proporcionar un dispositivo de reducido peso y fácil instalación que
se interpone en el haz de las posibles trayectorias con las que el
objeto extraño pudiera impactar sobre el objeto a proteger, y todo
ello de modo que en caso de interceptar la trayectoria de un objeto
extraño, absorba su energía de forma progresiva evitando que impacte
contra el elemento a proteger, o que si lo llegara a impactar lo
hiciera con una mínima energía que no produzca daño en el objeto
protegido, al tiempo que dicha absorción de energía progresiva
preserve a la estructura en la que se encuentra fijado el
dispositivo.
La invención es aplicable en cualquier sector de
la industria en el que se requiera proteger una zona sobre la que
puedan impactar objetos extraños, de forma que se impida que se
produzcan daños en dicha zona protegida, y más concretamente la
invención es aplicable en el sector aeronáutico para proteger zonas
sensibles de la aeronave que puedan poner en peligro su
integridad.
La evolución de la arquitectura de las aeronaves
ha traído consigo la incorporación de un creciente número de equipos
para la gestión de los mandos de vuelo, las comunicaciones y otras
misiones dentro de la aeronave. A la vez, la mejora en la estimación
y cálculo de las cargas que va a soportar la aeronave durante su
vida así como la mejora en el cálculo de las estructuras y la
caracterización y calidad de los materiales ha propiciado la
reducción de su peso lo cual permite aumentar la carga útil de la
aeronave o el combustible que pueden soportar, pero como
contrapartida esta reducción del peso de la estructura implica una
menor tolerancia al daño de la misma.
Dado que existe una cierta probabilidad de que
se produzcan impactos de objetos extraños sobre aeronaves, en
particular aves a alta velocidad, que pueden poner en peligro la
integridad de la aeronave y, en consecuencia, del pasaje, las
personas y bienes que se encuentran en su interior. Por este motivo,
las regulaciones aeronáuticas exigen que los elementos críticos de
la aeronave estén protegidos para que no haya posibilidad de impacto
o, en su defecto, que sean capaces de soportar directamente el
impacto.
Por tanto, para evitar los daños en las partes
sensibles de la aeronave se puede reforzar el elemento a proteger
para que sea capaz de soportar el efecto del impacto del objeto
extraño y seguir cumpliendo su misión hasta que pueda ser reparado o
sustituido, o también cabe la posibilidad de interponer en la
trayectoria del elemento a proteger algún elemento capaz de evitar
el impacto directo del objeto extraño contra él. En ambos casos la
conclusión del análisis supone el refuerzo del elemento a proteger,
añadiendo elementos ajenos al mismo, o el refuerzo de algún elemento
que se encuentre en la trayectoria del objeto que va a impactar.
Este refuerzo supone en todos los casos un aumento en el peso total
de la aeronave que va en prejuicio de la misma, disminuyendo sus
prestaciones y/o rentabilidad.
Cabe señalar que aparte de las aves existen
otros elementos que pueden impactar en los elementos críticos de las
aeronaves. Entre estos elementos se encuentran, entre otros, los
casos en los que se produce explosión de la llanta de las ruedas
"Rim Release" o incluso desprendimientos de objetos "Blade
Release" ya sea del motor, hélice de la turbina o del sistema
generador de electricidad/hidráulica de emergencia.
En todos los casos anteriores, el denominador
común es que existe un elemento con una masa, siguiendo una
trayectoria conocida y a alta velocidad, por lo que el cumplimiento
del requerimiento de protección de los elementos sensibles es
factible de cumplir.
Para conseguir los objetivos y cumplir la
normativa vigente, la invención proporciona un nuevo dispositivo que
realiza la protección de zonas sensibles frente al impacto de un
objeto extraño; que se caracteriza porque comprende un cuerpo
laminar flexible de material resistente a impactos que se dispone
separado del cuerpo a proteger y sobre el haz de las posibles
trayectorias con las que el objeto extraño pudiera impactar sobre
dicho objeto a proteger. El cuerpo laminar flexible incluye una
pluralidad de elementos de absorción de energía que, a su vez, están
dotados de elementos de fijación del dispositivo en una estructura
situada fuera del haz de las posibles trayectorias con las que el
objeto extraño pudiera impactar sobre el objeto a proteger.
Esta configuración presenta la gran ventaja de
que el dispositivo intercepta la trayectoria de impacto de un objeto
extraño mediante el cuerpo laminar, el cual al presentar una
naturaleza flexible, al interceptar un objeto extraño, se deforma y
al incorporar los elementos de absorción de energía, tras la
deformación del cuerpo laminar, se produce la posterior extensión
progresiva de los elementos de absorción de energía lo que permite
absorber la energía del objeto que impacta sin producir cargas
elevadas en la estructura en la que se soporta, evitando que se
produzcan daños en la misma.
En la realización preferente de la invención el
cuerpo laminar flexible es de naturaleza textil, como por ejemplo
puede ser kevlar u otro material similar, que presenta una alta
resistencia frente a impactos al mismo tiempo que es flexible y se
adapta a la forma de un cuerpo extraño cuando impacta sobre él.
Además, la separación del cuerpo laminar
flexible respecto del cuerpo a proteger es al menos equivalente a la
deformación que sufre el cuerpo laminar flexible más la extensión
que se produce en los elementos de absorción de energía, de forma
que frente a un impacto de un objeto extraño contra el cuerpo
laminar flexible, se evite que se produzca el impacto contra el
cuerpo a proteger.
Para efectuar la sujeción de los elementos de
fijación previstos en los elementos de absorción de energía, se
prevé que la estructura en la que se efectúa dicha fijación
comprenda unos elementos de enganche en los que se retienen los
elementos de fijación previstos en los elementos de absorción de
energía.
La función de los elementos de absorción de
energía es la de transformar la energía del elemento que impacta (en
forma de velocidad y masa) en fuerzas puntuales en los elementos de
enganche previstos en la estructura en la que se fija el
dispositivo. La fuerza de los elementos de enganche está limitada
mediante análisis a niveles que no produzcan daños permanentes en la
estructura receptora.
Para ello se debe determinar la mejor
combinación entre los elementos de absorción de energía, distancia
entre el cuerpo laminar flexible y el objeto a proteger y la rigidez
de la estructura en la que se fija el dispositivo de la
invención.
La invención prevé que los elementos de
absorción de energía puedan ser de tipo textil, mecánicos e
hidráulicos. En la realización preferente de la invención dichos
elementos de absorción de energía son de naturaleza textil y están
constituidos por bandas, cada una constituida por tramos
sobrepuestos en zig-zag, que están fijadas desde el
lado del cuerpo laminar flexible hacia su interior y dotadas de
precintos que se rompen progresivamente al producirse un impacto de
un objeto extraño sobre el cuerpo laminar flexible. Dichos
precintos, por ejemplo, pueden estar determinados por costuras
transversales practicadas sobre las bandas dispuestas en
zig-zag.
Los elementos de fijación previstos en los
elementos de absorción de energía son del tipo de suelta/enganche
rápido, como por ejemplo pueden ser mosquetones o similares, capaces
de soportar las cargas que produzca el impacto, y que al mismo
proporcionan una fácil y rápida instalación del dispositivo en el
lugar requerido, como son los elementos de enganche de la estructura
en la que se fijan.
Además el cuerpo laminar flexible y los
elementos de absorción de energía se encuentran ubicados en el
interior de una bolsa de la que emergen los elementos de fijación
del dispositivo a la estructura, de forma que el dispositivo se
encuentra protegido por la bolsa de la que únicamente sobresalen los
mosquetones de anclaje en los elementos de enganche previstos en la
estructura, lo que simplifica y favorece considerablemente el
montaje del dispositivo sobre dicha estructura.
Esta configuración evita el daño del dispositivo
por agentes externos o por la mala manipulación del mismo. Por tanto
el empleo de la bolsa de protección disminuye la probabilidad de
fallo por manipulación o deterioro y, consecuentemente, se aumenta
la efectividad de la invención.
A continuación para facilitar una mejor
comprensión de esta memoria descriptiva, y formando parte integrante
de la misma, se acompañan una serie de dibujos en los que con
carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de
la invención.
Figura 1.- Muestra una representación
esquemática de un posible ejemplo de realización del dispositivo de
la invención. Además se muestra un detalle de la configuración del
elemento de absorción de energía.
Figura 2.- Muestra una representación
esquemática de la instalación del dispositivo de la invención
representado en la figura anterior sobre una estructura para
realizar la protección del elemento a proteger.
Figuras 3 a 6.- Muestran una vista lateral
equivalente a la figura anterior de las diferentes fases del
funcionamiento del dispositivo cuando se produce un impacto de un
ave sobre el mismo.
Figura 7.- Muestra una representación
esquemática del dispositivo de la figura 1 alojado en una bolsa de
protección que facilita su manipulación e instalación.
Figuras 8 y 9.- Representan un posible ejemplo
de aplicación del dispositivo de la invención en una aeronave, para
realizar la protección del mecanismo que mantiene cerrada la puerta
del tren principal de aterrizaje. En la figura 9 la puerta del tren
de aterrizaje se encuentra abierta para simplificar la figura.
Haciendo referencia a la numeración adoptada en
las figuras, el dispositivo de la invención comprende un cuerpo
laminar flexible 1 resistente a impactos que es de naturaleza
textil, como por ejemplo puede ser Kevlar, en el cual se encuentran
fijados una serie de elementos de absorción de energía 2, que
igualmente son de naturaleza textil y están constituidos por bandas,
cada una constituida por tramos sobrepuestos en
zig-zag y cosidas sobre el cuerpo laminar flexible
1. En el extremo de la banda 2 se encuentra dispuesto un elemento de
fijación 3 que está constituido por un mosquetón para permitir
efectuar la fijación del dispositivo sobre una estructura 5 que
queda separada del objeto a proteger 4, para lo que dicha estructura
5 incluye unos elementos de enganche 6 en los que se fijan los
mosquetones 3 de forma rápida y sencilla lo que facilita la
operación de montaje del dispositivo, ya que únicamente se requiere
anclar los mosquetones en los elementos de enganche 6. Esta
configuración también es de mucha utilidad para facilitar la
retirada del dispositivo de la invención después de haber realizado
su misión para permitir colocar un dispositivo nuevo.
Los elementos de enganche 6 están montados de
forma que los diferentes mosquetones 3 coincidan con los mismos en
la posición totalmente extendida del cuerpo laminar flexible 1.
También cabe la posibilidad de que dichos elementos de enganche 6 no
se encuentren ubicados a la distancia requerida, para lo que en el
extremo de las bandas 2 se prevén elementos tensores que permiten
regular la separación de los mosquetones 3 respecto al cuerpo
laminar flexible 1, lo que permite instalar el dispositivo de la
invención en soportes 5 en los que los elementos de enganche 6 no se
hayan dispuesto con la precisión requerida (no representado).
El soporte 5 debe encontrarse fuera del haz 7 de
las posibles trayectorias con las que el objeto extraño 8 pudiera
impactar sobre el objeto a proteger 4, de forma que al instalarse el
dispositivo de la invención éste queda dispuesto cubriendo el haz de
las posibles trayectorias 7 que pueda adquirir el objeto extraño
8.
El haz de las posibles trayectorias 7 es
conocido experimentalmente por el resultado de análisis de riesgos
basado en la experiencia previa en otras aeronaves y en las
simulaciones sobre las que se instalará la invención. Los análisis
de riesgos por impactos de objetos extraños son obligatorios para
poder certificar una aeronave, y la confianza en los resultados de
los mismos es alta. Ello quiere decir que el conocimiento del haz de
las posibles trayectorias 7 de impacto de los objetos extraños, es
bien conocida y se puede predecir con relativa facilidad con los
medios disponibles hoy en día.
En las figuras 3 a 6 se muestra el
funcionamiento de la invención, en las que el objeto extraño es un
ave 8 que se encuentra volando dentro del haz de las posibles
trayectorias 7, tal y como se muestra en la figura 3, lo que
determina que el ave 8 impacte contra el cuerpo laminar flexible 1
el cual se deforma produciendo la tensión de los elementos de
absorción de energía 2, lo que provoca la rotura de los precintos
constituidos por costuras transversales (no representadas) a las
bandas que constituyen dichos elementos de absorción de energía 2,
extendiéndose éstos hasta su máxima longitud tal y como se
representa en las figuras 4 y 5, para a continuación tras haber
realizado el frenado completo del ave 8 el dispositivo quedará tal y
como se muestra en la figura 6, situación en la que se procede a
retirar el dispositivo soltando los mosquetones 3 de los elementos
de enganche 6, y permitiendo a continuación montar un nuevo
dispositivo.
En la figura 7 se muestra el dispositivo de la
figura 1, pero con la particularidad de que se encuentra alojado en
una bolsa 9 cuya misión es evitar que el cuerpo laminar flexible 1 y
las bandas sobrepuestas en zig-zag 2 se vean
afectados por las condiciones ambientales adversas que pudieran
deteriorar a la invención y disminuir sus características
protectoras. Dicha bolsa 9, en función de la zona donde se vaya a
instalar el dispositivo de la invención, ha de presentar
características de protección frente a agentes externos (agua,
combustible, líquidos hidráulicos, etc), y frente a condiciones
ambientales (temperatura, flujos de aire, etc). La bolsa se
encuentra totalmente cerrada impidiendo el acceso a los elementos
internos de la misma, y los únicos elementos que están fuera de
dicha bolsa son los mosquetones 3 de fijación del dispositivo, lo
que facilita la instalación y desmontaje del dispositivo, tal y como
ya fue comentado.
En la bolsa 9 se encuentra una etiqueta 10 en la
que se incluye la etiqueta identificativa del dispositivo, como por
ejemplo puede ser una denominación y/o una referencia, el número de
serie, fecha de caducidad (si se aplica), instrucciones de montaje,
instrucciones de seguridad, etc.
En las figuras 8 y 9 se describe un ejemplo de
aplicación de la invención en una aeronave 11 en la que el objeto a
proteger 4 es el gancho de bloqueo 4a
"up-lock", que es el gancho de bloqueo de la
puerta del tren de aterrizaje principal 12 situado en la panza 13
"belly fairing" de la aeronave 11.
Dicho gancho de bloqueo 4a no se encuentra
protegido por el fuselaje, por lo que está dispuesto entre el haz de
posibles trayectorias 7 de aves 8 que pueden impactar con el mismo
durante las operaciones de aterrizaje y despegue así como en
condiciones de crucero de la aeronave 11.
El gancho 4a es un elemento crítico en el
sistema de extensión/retracción del tren de aterrizaje. Es el
encargado de mantener la puerta en posición cerrada. En la figura 9
la puerta 12 se encuentra abierta para simplificar dicha figura.
En caso de fallo del gancho de bloqueo 4a se
corre el riesgo de que la puerta bloquee la bajada del tren de
aterrizaje impidiendo el correcto despliegue del mismo y, en
consecuencia, se pone en peligro la integridad de la aeronave y, de
su pasaje.
Aunque existen sistemas redundantes de
funcionamiento no es posible asegurar que el gancho de bloqueo 4a
soporte un impacto directo de un ave 8 u otro elemento extraño, y
siga funcionando correctamente. Por este motivo, es necesario
protegerlo mediante algún elemento ajeno al mismo para evitar todo
posible riesgo.
En este ejemplo la estructura soporte 5 de la
aeronave 11 se encuentra situada delante del gancho de bloqueo 4a a
proteger y cubriendo completamente el haz de las posibles
trayectorias 7 de forma que entre el cuerpo laminar flexible 1 y el
gancho de bloqueo 4a hay la suficiente distancia para que la
invención actúe de forma correcta, tal y como fue descrito
anteriormente, y evitando la transmisión de cargas elevadas a la
estructura soporte 5.
En caso de impacto de un ave 8, o cualquier otro
objeto, el gancho 4a quedará intacto y la aeronave puede seguir
operativa hasta que se repare el daño mediante la retirada de los
paneles que forman la superficie exterior de la panza 12 afectados
así como la retirada del dispositivo de la invención, el cual no es
reutilizable. Debido al funcionamiento descrito anteriormente de la
invención, la estructura soporte 5 no habrá sufrido daños, ya que
las cargas que se producen son minimizadas debido al efecto
absorbedor de energía de la invención. A continuación se colocan
nuevos paneles o se repararán los daños y se coloca un nuevo
dispositivo de la invención. De esta forma se restaurará la
capacidad de protección dejando la aeronave en óptimas condiciones
de funcionamiento sin necesidad de realizar inspecciones caras y
laboriosas para asegurar la ausencia de daños en la estructura
soporte de la invención.
Claims (10)
1. Dispositivo de protección de zonas sensibles
frente a impacto de objetos extraños, caracterizado porque
comprende:
- -
- un cuerpo laminar flexible (1) de material resistente a impactos que se dispone separado del cuerpo a proteger (4) y sobre el haz de las posibles trayectorias (7) con las que el objeto extraño (8) pudiera impactar sobre dicho objeto a proteger (4), y que incluye
- -
- una pluralidad de elementos de absorción de energía (2), que están dotados de
- -
- elementos de fijación (3) del dispositivo en una estructura (5) situada fuera del haz de las posibles trayectorias (7) con las que el objeto extraño (8) pudiera impactar sobre el objeto a proteger (4),
para interceptar una trayectoria de impacto de
un objeto extraño (8) mediante el cuerpo laminar flexible (1), lo
que produce su deformación y la posterior extensión progresiva de
los elementos de absorción de energía (2).
2. Dispositivo de protección de zonas sensibles
frente a impacto de objetos extraños, según reivindicación 1,
caracterizado porque el cuerpo laminar flexible (1) es de
naturaleza textil.
3. Dispositivo de protección de zonas sensibles
frente a impacto de objetos extraños, según reivindicación 1,
caracterizado porque la separación del cuerpo laminar
flexible (1) respecto del cuerpo a proteger (4) es al menos
equivalente a la deformación del cuerpo laminar flexible (1) más la
extensión de los elementos de absorción de energía (2).
4. Dispositivo de protección de zonas sensibles
frente a impacto de objetos extraños, según reivindicación 1,
caracterizado porque los elementos de absorción de energía
(2) son elementos seleccionados entre elementos textiles, mecánicos
e hidráulicos.
5. Dispositivo de protección de zonas sensibles
frente a impacto de objetos extraños, según reivindicación 4,
caracterizado porque los elementos de absorción de energía
(2) de naturaleza textil, son bandas, cada una de las cuales están
constituidas por tramos sobrepuestos en zig-zag y
fijados desde el lado del cuerpo laminar flexible (1) y hacia su
interior, estando dichas bandas (2) dotadas de precintos que se
rompen progresivamente al producirse un impacto de un objeto extraño
(8) sobre el cuerpo laminar flexible (1).
6. Dispositivo de protección de zonas sensibles
frente a impacto de objetos extraños, según reivindicación 1,
caracterizado porque los elementos de fijación (3) previstos
en los elementos de absorción de energía (2) son de suelta/enganche
rápido.
7. Dispositivo de protección de zonas sensibles
frente a impacto de objetos extraños, según reivindicación 6,
caracterizado porque los elementos de suelta/enganche rápido
son mosquetones (3).
8. Dispositivo de protección de zonas sensibles
frente a impacto de objetos extraños, según reivindicaciones 1, 6 ó
7, caracterizado porque los elementos de fijación (3) se
fijan en elementos de enganche (6) previstos en la estructura (5) de
fijación del dispositivo.
9. Dispositivo de protección de zonas sensibles
frente a impacto de objetos extraños, según reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el cuerpo laminar flexible
(1) y los elementos de absorción de energía (2) están ubicados en el
interior de una bolsa (9) de la que emergen los elementos de
fijación (3) del dispositivo a la estructura (5).
10. Dispositivo de protección de zonas sensibles
frente a impacto de objetos extraños, según reivindicación 5,
caracterizado porque las bandas dispuestas en
zig-zag (2) comprenden elementos tensores para
ajustar sus dimensiones a la sujeción (6) de la estructura (5).
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