ES2949530T3 - Sistema de protección balística para vehículos - Google Patents

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Abstract

La invención se refiere a un dispositivo de protección balística para vehículos, en particular para chasis de vehículos ferroviarios, con al menos un primer juego de ruedas (1) que tiene una primera rueda (2), una segunda rueda (3) y un eje de juego de ruedas (4). . Para proporcionar condiciones de construcción ventajosas, se propone que alrededor del eje del juego de ruedas (4) pueda disponerse una carcasa (5), que comprende al menos una primera capa de material (6), que comprende un primer material de fibras. De esto se obtiene una protección ventajosa del eje del eje montado sobre ruedas (4) contra daños, por ejemplo por impactos de piedras, a velocidades de marcha especialmente altas y a temperaturas especialmente bajas. Además, el primer material fibroso de la primera capa de material (6) provoca una alta absorción de energía, teniendo al mismo tiempo el dispositivo de protección una masa reducida. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de protección balística para vehículos
La invención se refiere a un sistema de protección balística para vehículos, en particular para chasis de vehículos ferroviarios con al menos un primer juego de ruedas, que tiene una primera rueda, una segunda rueda y un eje del juego de ruedas.
Componentes de vehículos como por ejemplo ejes de juegos de ruedas de chasis para vehículos ferroviarios deben ser protegidos frente a daños, debiendo estar diseñados ejes de juegos de ruedas para resistir en servicio continuo y soportar elevadas cargas, en particular a flexión y a torsión.
Los métodos de diseño prescritos en las normas europeas (EN), en particular en la EN 13104 y la EN 13103, así como en las normas rusas, en particular en la OCT 32.93-97, son válidos sólo para materiales no corrαdos y superficies no dañadas. Por esta razón deben tener los ejes del juego de ruedas una protección frente a la corrosión y la misma, así como los propios ejes de juegos de ruedas, deben estar protegidos frente a daños en la superficie, que por ejemplo puede ocasionar un impacto de piedras, arena, nieve y hielo, así como una repercusión de altas o bajas temperaturas. Si resultan daños en la superficie (por ejemplo marcas), deben repararse los ejes de juegos de ruedas afectados, lo que origina un gran esfuerzo en mantenimiento y elevados costes de mantenimiento, así como una baja disponibilidad de los vehículos.
Por el estado de la técnica se conoce por ejemplo el sistema de protección de ejes de juegos de ruedas Siemens Steel Rubber Axle Protection (SISRAP). SISRAP protege un eje de un juego de ruedas de un vehículo ferroviario por ejemplo frente a impactos de piedras e incluye una estera de elastómero adecuada para bajas temperaturas, semicubiertas de chapa de acero inoxidable, así como bandas de fijación de un material inoxidable.
La estera de elastómero tiene un grosor de 3 mm y envuelve el eje del juego de ruedas sobre el que está previsto un recubrimiento de protección frente a la corrosión. La estera de elastómero está envuelta su vez por dos semicubiertas semicilíndricas, con grosores de 2 mm cada una. Las secciones transversales de ambas semicubiertas tienen los mismos radios.
El sistema de protección del eje del juego de ruedas SISRAP se da a conocer en el documento DE 102010009437 A1. El citado enfoque tiene en su forma conocida los inconvenientes de una gran masa del sistema de protección del eje del juego de ruedas y es poco adecuado para velocidades de marcha del vehículo ferroviario superiores a 250 km/h. Las semicubiertas deberían estar realizadas para velocidades de marcha superiores a 250 km/h con un mayor grosor. Además, las bandas de fijación deben realizarse, en particular a velocidades superiores a los 250 km/h, en gran cantidad o especialmente gruesas, con lo que aumentan la masa y la inercia del eje del juego de ruedas, así como las potencias de accionamiento necesarias para el vehículo ferroviario. Además resulta así una mayor necesidad de espacio en la zona del eje del juego de ruedas, así como un mayor coste de un montaje y desmontaje del sistema de protección del eje del juego de ruedas.
Además muestra el documento WO 00/59764 una protección de un eje del juego de ruedas configurada como tubo cilíndrico. El tubo incluye una ranura, que se extiende por una superficie envolvente del tubo y facilita procesos de montaje y desmontaje.
El tubo puede tener dos capas de distintos plásticos. Además puede estar constituido el tubo en varias partes. Se representan distintos dispositivos de cierre, estando por ejemplo dos semicubiertas unidas entre sí mediante atornilladuras o bien teniendo el tubo un cierre de gancho.
Además muestra el documento DE 20 2014 008 476 U1 un dispositivo de protección frente a impactos con forma tubular, que tiene dos semicubiertas y segmentos finales con forma de embudo. Está prevista una capa de soporte de metal o plástico reforzado con fibra de carbono, con el cual está unido elastómero o tejido entremezclado con elastómero.
El documento EP 1942 040 A1 da conocer una envolvente de protección para un eje de un juego de ruedas de un vehículo ferroviario, en el que están previstas una capa exterior protectora y una capa interior de amortiguamiento. La capa exterior está envuelta con una película metálica y puede estar unido con ella un dispositivo de cierre.
La invención tiene como objetivo básico especificar un sistema de protección balística perfeccionado respecto al estado de la técnica.
De acuerdo con la invención se logra este objetivo con un sistema de protección balística con las características técnicas de la reivindicación 1.
La utilización de un primer material de fibras, que por ejemplo puede tener fibras de polietileno, provoca una elevada absorción de energía o bien amortiguamiento en objetos (por ejemplo piedras de basalto con una masa de hasta 250 g), que impactan sobre el eje de los juegos de ruedas a una velocidad de marcha del vehículo superior a 250 km/h. El juego de ruedas está protegido frente a deformaciones y otros daños y se logra una atenuación acústica.
Además el sistema de protección balística puede estar realizado con menos grosor y más ligero, debido al primer material de fibras, con lo que se logran una menor masa y una inercia inferior del eje de los juegos de ruedas.
De acuerdo con la invención está previsto que la cubierta tenga una segunda capa de material.
La segunda capa de material puede estar realizada por ejemplo en acero, titanio o en un material reforzado con fibras y estar prensada con la primera capa de material. El plástico reforzado con fibras puede tener por ejemplo un segundo material de fibras con fibras de vidrio, así como una matriz de material orgánico.
Debido a la segunda capa de material, se logra una elevada resistencia a la tracción del sistema de protección balística y con ello una ventajosa resistencia frente a objetos que impacten (por ejemplo piedras, etc.).
Un compuesto de la primera capa de material y de la segunda capa de material puede estar realizado delgado y con poca masa.
Una configuración alternativa, pero no reivindicada, se obtiene cuando la primera capa de material está realizada como plástico reforzado con fibras con el primer material de fibras y un segundo material de fibras.
Mediante esta medida se logra un sistema de protección balística con sólo una capa de material, pero que a la vez tiene una gran capacidad de absorción de energía, una gran resistencia a la tracción, así como un pequeño grosor y poca masa. El primer material de fibras puede tener por ejemplo fibras de polietileno, que están mezcladas con el segundo material de fibras, por ejemplo con fibras de vidrio y una matriz de material orgánico. Así se combinan características de una gran capacidad de absorción de energía y de una elevada resistencia a la tracción.
Una solución favorable se logra cuando la cubierta tiene al menos un cierre de cremallera.
Así se realizan fácilmente el montaje y desmontaje del sistema de protección balística sobre el eje del juego de ruedas. No se necesita ninguna herramienta.
Además tiene el cierre de cremallera, en comparación con un cierre de gancho o de una unión atornillada, menor necesidad de espacio, así como una masa inferior. Además no se necesita ningún seguro de cierre adicional (por ejemplo fijadores).
A continuación se describirá la invención más en detalle en base a ejemplos de realización.
A modo de ejemplo muestran:
Figura 1: una vista lateral de un eje de un juego de ruedas en representación seccionada con una primera variante de realización a modo de ejemplo de un sistema de protección balística de acuerdo con la invención, que tiene una primera capa de material y una segunda capa de material,
figura 2: una vista lateral de un eje de un juego de ruedas en representación seccionada, con un sistema de protección balística que no se corresponde con las reivindicaciones, que tiene exactamente una primera capa de material, figura 3: una vista oblicua de una cubierta de una tercera variante de realización a modo de ejemplo de un sistema de protección balística de acuerdo con la invención, que tiene un cierre de cremallera,
figura 4: dos vistas laterales de un eje de un juego de ruedas en representación seccionada, con la tercera variante de realización a modo de ejemplo de un sistema de protección balística de acuerdo con la invención,
figura 5: una vista en planta sobre un detalle de un chasis con un primer juego de ruedas, alrededor de cuyo eje del juego de ruedas está dispuesta la tercera variante de realización a modo de ejemplo de un sistema de protección balística de acuerdo con la invención y
figura 6: una vista en planta sobre un detalle de un chasis con un primer juego de ruedas, alrededor de cuyo eje del juego de ruedas está dispuesta una cuarta variante de realización a modo de ejemplo de un sistema de protección balística de acuerdo con la invención, con un cierre de botones.
Una vista lateral representada en la figura 1 de un eje de un juego de ruedas 4 de un vehículo ferroviario en representación seccionada con una primera variante de realización a modo de ejemplo de un sistema de protección balística de acuerdo con la invención, incluye una cubierta cilíndrica 5, que tiene una primera capa de material 6 situada en el interior y una segunda capa de material 7 situada en el exterior.
El eje del juego de ruedas 4 tiene en un recubrimiento de protección frente a la corrosión, que no se representa.
La cubierta 5 envuelve el eje del juego de ruedas 4 y está asegurada mediante un cierre de cremallera 8.
No es posible ningún movimiento de la cubierta 5 respecto al eje del juego de ruedas 4, o sólo un movimiento que puede despreciarse, es decir, la cubierta 5 está fijada sobre el eje del juego de ruedas 4.
La primera capa de material 6 está prensada con la segunda capa de material 7, utilizándose para los correspondientes procesos de prensado un autoclave no representado, conocido por el estado de la técnica.
La primera capa de material 6 tiene un primer material de fibra con un tejido de fibras compuesto por fibras artificiales, realizadas en polietileno, con lo que se logra una gran capacidad de absorción de energía.
La segunda capa de material 7 está realizada en acero con una gran resistencia a la tracción.
Debido a la primera capa de material 6 y a la segunda capa de material 7, se combinan entre sí ventajosamente características de una elevada capacidad de absorción de energía y una gran resistencia a la tracción.
De acuerdo con la invención es también concebible realizar la segunda capa de material 7 en titanio o en plástico reforzado con fibras. En una realización en plástico reforzado con fibras, tiene el plástico reforzado con fibras un segundo material de fibras compuesto por fibras de vidrio, así como una matriz de resina epoxi con protección ignífuga. No obstante, de acuerdo con la invención son concebibles también otros materiales matriciales orgánicos, como por ejemplo poliuretano.
La cubierta 5 tiene un grosor de 6 mm y se utiliza para velocidades de marcha del vehículo ferroviario de hasta 380 km/h.
En la figura 2 se representa una vista lateral de un eje de un juego de ruedas 4 de un vehículo ferroviario en representación seccionada con una segunda forma de realización, no reivindicada, de un sistema de protección balística, incluyendo el sistema de protección balística una cubierta cilíndrica 5 con exactamente una primera capa de material 6.
El eje del juego de ruedas 4 tiene un recubrimiento de protección anticorrosión no representado.
La cubierta 5 envuelve el eje del juego de ruedas 4 y está fijada mediante un cierre de cremallera 8.
La primera capa de material 6 está realizada en plástico reforzado con fibras. El plástico reforzado con fibras tiene un primer material de fibras, de fibras de polietileno y un segundo material de fibras, de fibras de vidrio. Está previsto un material matricial de resina epoxi con protección ignífuga. No obstante, de acuerdo con la invención son concebibles también otros materiales matriciales orgánicos, como por ejemplo poliuretano.
El primer material de fibras está mezclado con el segundo material de fibras, con lo que se combinan entre sí ventajosamente características de una elevada capacidad de absorción de energía y una gran resistencia a la tracción. La figura 3 muestra una vista oblicua de una cubierta 5 de una tercera variante de realización a modo de ejemplo de un sistema de protección balística de acuerdo con la invención, con un cierre de cremallera 8. El cierre de cremallera 8 está dispuesto sobre una superficie envolvente de la cubierta cilíndrica 5. El mismo está realizado rectilíneo y orientado en paralelo a un eje longitudinal del juego de ruedas 19.
El cierre de cremallera 8 está soldado con la cubierta 5, que está realizada con un plástico reforzado con fibras. De acuerdo con la invención es por ejemplo también concebible tejer el cierre de cremallera 8 con la cubierta 5.
De acuerdo con la invención, incluye la cubierta 5 una primera capa de material 6 y una segunda capa de material 7, pudiendo realizarse la segunda capa de cubierta 7 en un material metálico y pudiendo estar soldado el cierre de cremallera 8 con la segunda capa de material 7.
El cierre de cremallera 8 tiene en una primera hilera de grapas 9 y una segunda hilera de grapas 10, así como una corredera 11. Con la corredera 11 pueden encajar entre sí y soltarse de nuevo, para abrir y cerrar la cubierta 5, grapas de la primera hilera de grapas 9 y grapas de la segunda hilera de grapas 10. En un estado de cierre de la cremallera 8, está fijada la cubierta 5 sobre un eje de juego de ruedas 4 no mostrado en la figura 3.
En la figura 4 se representa a la izquierda un primer estado de una cubierta 5 de una tercera variante de realización a modo de ejemplo de un sistema de protección balística de acuerdo con la invención con un cierre de cremallera 8 y a la derecha un segundo estado. El cierre de cremallera 8 tiene una primera hilera de grapas 9 y una segunda hilera de grapas 10.
En el primer estado está abierta la hilera de grapas 8 y la cubierta 5 está curvada, así como parcialmente calada sobre un eje del juego de ruedas 4.
En el segundo estado envuelve la cubierta 5 el eje del juego de ruedas 4 y el cierre de cremallera 8 está cerrado, es decir, la primera hilera de grapas 9 y la segunda hilera de grapas 10 están encajadas entre sí.
La cubierta 5 está fijada en el segundo estado sobre el eje del juego de ruedas 4.
La cubierta 5 tiene una primera capa de material 6 representada en la figura 1 y ya descrita y una segunda capa de material 7, teniendo la primera capa de material 6 un primer material de fibras con un tejido de fibras. La segunda capa de material 7 está realizada como chapa de acero delgada. El sistema de protección balística está realizado por lo tanto delgado, ligero y flexible, con lo cual se logra un reducido coste para montar y desmontar la cubierta 5, tal como se representa en la figura 4 a la izquierda.
La figura 5 muestra un chasis de un vehículo ferroviario con un bastidor del chasis 13, una unidad de transmisión de un motor de accionamiento 14 unida con el bastidor del chasis 13, así como un primer juego de ruedas 1 con una primera rueda 2, una segunda rueda 3, así como un eje del juego de ruedas 4. El primer juego de ruedas 1 está acoplado a través de un primer cojinete del juego de ruedas con una primera carcasa del cojinete del juego de ruedas 15, así como a través de un segundo cojinete del juego de ruedas con una segunda carcasa del cojinete del juego de ruedas 16 al bastidor del chasis 13. Además están dispuestos entre el primer juego de ruedas 1 y el bastidor del chasis un primer resorte primario 17 y un segundo resorte primario 18.
La unidad de transmisión del motor de accionamiento 14 está acoplada al primer juego de ruedas 1.
En la figura 5 no se representa un segundo juego de ruedas, que en cuanto a diseño y en cuanto a su acoplamiento con el bastidor del chasis 13, está realizado igual que el primer juego de ruedas 1.
Sobre el eje del juego de ruedas 4 está dispuesto en una zona entre la unidad de transmisión del motor de accionamiento 14 y la primera carcasa del cojinete del juego de ruedas 15, un sistema de protección balística. Éste tiene una cubierta 5, que envuelve el eje del juego de ruedas 4. Sobre la cubierta 5, tal como se representa también en la figura 3 y en la figura 4, está dispuesto un cierre de cremallera 8. Éste se encuentra cerrado y la cubierta 5 está fijada sobre el eje del juego de ruedas 4.
En la figura 6 se representa un chasis de un vehículo ferroviario, que en cuanto a principios de diseño se corresponde con aquella variante de chasis mostrada en la figura 5. Por lo tanto se utilizan en la figura 6 en parte las mismas referencias que en la figura 5.
Sobre un eje de un juego de ruedas 4 está dispuesto en una zona entre una unidad de transmisión del motor de accionamiento 14 y una primera carcasa del cojinete del juego de ruedas 15, un sistema de protección balística. Éste tiene una cubierta 5, que envuelve el eje del juego de ruedas 4. Sobre la cubierta 5 está dispuesto un cierre de botones 12.
El cierre de botones 12 tiene sobre un lado de la cubierta 5 una hilera de botones, con botones de presión y en el otro lado de la cubierta 5 una serie con escotaduras.
Los botones de presión están encajados, en un estado de montaje mostrado en la figura 6, en las escotaduras. El cierre de botones 12 está por lo tanto cerrado y la cubierta 5 está fijada sobre el eje del juego de ruedas 4.
De acuerdo con la invención es concebible también renunciar a un cierre sobre la cubierta 5 y por ejemplo fabricar la cubierta 5 a partir de un material especialmente extensible. Así puede deslizarse la cubierta 5, similarmente a una media, tras el proceso de fabricación del eje del juego de ruedas 4 sobre el mismo. La cubierta 5 se calza sobre el eje del juego de ruedas 4 y queda fijada sobre el eje del juego de ruedas 4.
Además es posible también disponer varias cubiertas 5 sobre el eje del juego de ruedas 4, por ejemplo una primera cubierta entre la primera carcasa del cojinete del juego de ruedas 15 y un primer disco de frenado del eje, no representado en las figuras 1 a 6 y una segunda cubierta entre el primer disco de frenado del eje y un segundo disco de frenado del eje, igualmente no mostrado, etc.
Además es concebible que la cubierta 5 incluya por ejemplo una primera cubierta parcial y una segunda cubierta parcial, cuyas secciones transversales tengan el mismo radio y que puedan unirse entre sí mediante un primer cierre de cremallera y un segundo cierre de cremallera.
Lista de referencias
1 primer juego de ruedas
2 primera rueda
3 segunda rueda
4 eje del juego de ruedas
5 cubierta
6 primera capa de material
7 segunda capa de material
8 cierre de cremallera
9 primera fila de grapas
10 segunda fila de grapas
11 corredera
12 cierre de botones
13 bastidor del chasis
14 unidad de transmisión del motor de accionamiento
15 primera carcasa del cojinete del juego de ruedas
16 segunda carcasa del cojinete del juego de ruedas
17 primer resorte primario
18 segundo resorte primario
19 eje longitudinal del juego de ruedas

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Sistema de protección balística para vehículos, en particular para chasis de vehículos ferroviarios con al menos un primer juego de ruedas, que tiene una primera rueda, una segunda rueda y un eje del juego de ruedas,
en el que una cubierta (5), que incluye al menos una primera capa de material (6), que tiene un primer material de fibras, puede colocarse alrededor del eje del juego de ruedas (4), teniendo la cubierta (5) una segunda capa de material (7), caracterizado porque la primera capa de material (6) está prensada con la segunda capa de material (7).
2. Sistema de protección balística de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque el primer material de fibras de la primera capa de material (6) contiene polietileno.
3. Sistema de protección balística de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el primer material de fibras de la primera capa de material (6) está realizado como tejido de fibras.
4. Sistema de protección balística de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado porque la segunda capa de material (7) está realizada en un material metálico.
5. Sistema de protección balística de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado porque la segunda capa de material (7) está realizada como plástico reforzado con fibras con un segundo material de fibras.
6. Sistema de protección balística de acuerdo con la reivindicación 5,
caracterizado porque el segundo material de fibras contiene fibras de vidrio.
7. Sistema de protección balística de acuerdo con la reivindicación 5 ó 6,
caracterizado porque el plástico reforzado con fibras tiene una matriz de material orgánico.
8. Sistema de protección balística de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7,
caracterizado porque la cubierta (5) tiene al menos una cremallera (8).
9. Sistema de protección balística de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8,
caracterizado porque la cubierta (5) tiene al menos un cierre de botones (12).
10. Sistema de protección balística de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9,
caracterizado porque la cubierta (5) incluye al menos una primera semicubierta y una segunda semicubierta, teniendo una primera sección transversal de la al menos primera semicubierta y una segunda sección transversal de la segunda semicubierta los mismos radios.
11. Sistema de protección balística de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10,
caracterizado porque la cubierta (5) está realizada cilíndrica.
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