FI126294B - Lentokenttämaston rikkoutuva harus - Google Patents

Description

Lentokenttämaston rikkoutuva harus

Keksinnön kohteena on lentokenttämaston rikkoutuva harus, joka rikkoutuu törmäyksessä aiheuttamatta vaaraa tai kriittisiä vaurioita siihen osuvaan objektiin.

On tunnettua valmistaa lentokenttämastoja komposiittiputkista, joissa lujitteena käytetään lasikuituja. Tavoitteena on saada masto kevyeksi ja törmäyksessä helposti rikkoutuvaksi, jotta masto ei aiheuttaisi vaaraa tai kriittisiä vaurioita lentokoneen siihen törmätessä. ICAO-suunnittelumanuaalissa PART.6 määritellään mastoraken-teen sallitut rikkoutumismekanismit, joita ovat heikennyskohta (windowing) ja taipuma (pending). Myös pirstaloituminen eli pirstoutuminen kappaleiksi kuuluu sallittuihin rikkoutumismekanismeihin, mutta tällä hetkellä käytössä olevilla tunnetuilla harustetuilla mastoilla rikkoutumismekanismi perustuu heikennyskohtaan. Tyypillisesti käytetään teräs- tai muita vaijeriharuksia, jolloin haruksen rikkoutumismekanismi perustuu vaijeriharuksen heikennykseen ja juuren rikkoutumiseen.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan parannettu harusrakenne komposiittimateriaalista, jonka rikkoutumismekanismi perustuu pirstaloitumiseen, jolloin harusta voidaan käyttää mm. ICAO tai FAA sertifioinnin vaativiin sovelluksiin. Tämä tarkoitus saavutetaan oheisessa patenttivaatimuksessa 1 esitettyjen tunnusmerkkien perusteella. Epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa on esitetty keksinnön edullisia suoritusmuotoja.

Keksinnön mukainen harus on siis komposiittimateriaalista valmistettu putki tai putkimainen profiili, joka rikkoutuu törmäyksessä pirstaloitumalla sekundäärisiksi sirpaleiksi, joiden kokoja massa jäävät riittävän pieniksi, jotta sekundäärisistä sirpaleista ei aiheudu vastaavaa vaaraa kuin teräs- tai alumiinimateriaaleista valmistetuilla ha-ruksilla.

Seuraavassa keksintöä havainnollistetaan viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää perspektiivikuvana harustettua putkimastoa, jota voidaan käyttää esimerkiksi lentokoneiden lähestymisvalomastoina tai säämastoina, kuviot 1A-1D esittävät yksityiskohtaisia suurennoksia kuvion 1 kohdista A-D.

Kuvio 2 esittää suuremmassa mittakaavassa keksinnön mukaisen haruksen putkimaista osaa sivulta nähtynä ja kuvio 3 esittää kuviosta 2 pitkin viivaa A-A otettua leikkausta.

Kuviossa 1 on putkimainen lentokenttämasto 1 jäykistetty haruksilla 2 ja 3. Harukset muodostuvat kuudesta komposiitti putkesta 4, joiden väritys on vuorotellen punainen ja valkoinen. ICAO määräysten mukaan yli 2m pitkien tukirakenteiden väritys tulee olla vuorotellen punainen ja valkoinen 7 osaan jaettuna. Esitetyssä suoritusesimer-kissä seitsemäs väri tulee maston yläosasta, joka maalataan haruspisteestään yksiväriseksi. Haruksiin 2 ja 3 kuuluu lisäksi lähellä haruksen tyveä oleva lyhyt vaijeri 5. Harusten yläpäät on kiinnitetty mastoon 1 haruslaipalla 6, johon harusten yläpäät tarttuvat sokkeleilla 7. Komposiittiputkien 4 välissä on sokkelit 7 ja alemman kompo-siittiputken 4 alapää liittyy vaijeriin 5 sokkelilla 7. Vaijerit 5 puolestaan liittyvät pe-ruspulttiin 11 haruskiristimillä 10. Peruspultti on kiinnitetty harusankkuriin 8.

Kuvioissa 2 ja 3 on esitetty lähemmin haruksissa 2 ja 3 käytetty komposiitti putki 4. Komposiitti putken 4 pituus voi vaihdella tarpeen mukaan. Pääosa haruksen pituudesta muodostuu kuitenkin komposiittimateriaalista valmistetuista putkista 4. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää myös putkimaista profiilia (esim. C-muotoinen profiili). Olennaista on, että putken tai putkimaisen profiilin materiaalit ja mittasuhteet on valuttu siten, että putki tai putkimainen profiili rikkoutuu törmäyksessä sirpaloitumalla eli pirstoutumalla. Tällöin muodostuu sekundäärisiä sirpaleita, joiden kokoja massa ovat riittävän pieniä, jotta niistä ei aiheudu kriittistä vahinkoa lentokoneelle törmäystilanteessa. Sokkeli 7 ja kiinnityssilmukka 12 ovat kiinnitetyt komposiitti putken 4 päihin päätyinserteillä 13, joiden ei tarvitse irrota törmäyksessä, koska itse putki materiaali pirstaloituu (pirstoutuu osiksi). Sokkelit 7 ja kiinnityssilmukat 12 voidaan korvata muunkinlaisilla kiinnityselimillä, joilla komposiitti putket 4 voidaan liittää toistensa jatkoksi muodostamaan yhtenäinen vetoa kestävä harus.

Putken tai putkimaisen profiilin seinämävahvuuden tulee olla riittävän ohut, jotta pirstaloituminen aikaansaadaan. Tyypillisesti seinämävahvuus on alueella l-3mm, edullisesti alueella l,5-2,5mm. Putken 4 halkaisija on tyypillisesti alueella 20-40mm, edullisesti alueella 20-30mm. Komposiittimateriaaleina voivat olla lasikuitulujite ja kerta muovi nen hartsi. Lujitteen määrä komposiittimateriaalissa voi olla suurempi kuin 35 % painosta. Tyypillisesti lujitteen määrä on alueella 35-80 % painosta, edullisesti alueelle 60-80% painosta. Haruksessa käytettävä putki tai putkiprofiili voidaan valmistaa pulltruusio-, pullwinding-, cowinding-, filament winding tai prepreg menetelmällä.

Harusputken rikkoutumismekanismi perustuu sekä profiiligeometriaan että materiaalin käyttäytymiseen. Edellä annettujen ohjearvojen ja testien avulla ammattimies voi hakea tarvittavat mittasuhteet ja ainekomponenttien suhteet, jotta haluttu pirstaloi-tuminen aikaansaadaan.

Kerta muovisena matriisina voidaan käyttää mm. polyesteriä, vinyyliesteriä, polyuretaania, epoksia, akryyliä tai fenolia. Kuitulujite voi muodostua jatkuvista tai lyhyistä kuiduista.

Lentokenttämasto 1 on valmistettu myös komposiittimateriaalista pulltruusio- tai pullwinding menetelmällä. Se on muodoltaan putkimainen ja putken mittasuhteet ja materiaalit on valittu siten, että myös masto rikkoutuu törmäyksessä pirstaloitumal-la. Erityisesti seinämävahvuuden tulee olla ohut suhteessa halkaisijaan. Tällainen mitoitus on mahdollinen kun masto on jäykistetty riittävästi haruksilla.

Claims (6)

1. Lentokenttämaston rikkoutuva harus, joka rikkoutuu törmäyksessä aiheuttamatta vaaraa tai kriittisiä vaurioita siihen osuvaan objektiin, tunnettu siitä, että pääosa haruksen (2, 3) pituudesta muodostuu komposiittimateriaalista valmistetusta putkesta (4) tai putkimaisesta profiilista, jonka mittasuhteet ja materiaalit on valittu siten, että putki (4) tai putkimainen profiili rikkoutuu törmäyksessä pirstaloitumalla eli osiksi pirstoutumalla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen harus, tunnettu siitä, että putken (4) tai putkimaisen profiilin seinämävahvuus on valittu niin ohueksi, että haluttu pirstaloitumi-nen aikaansaadaan.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen harus, tunnettu siitä, että komposiittimateriaaleina ovat lasikuitulujite ja kertamuovinen matriisi ja että lasikuitulujitteen määrä on 35-80 painoprosenttia.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen harus, tunnettu siitä, että kukin harus (2, 3) muodostuu ainakin kuudesta komposiitti putkesta (4), jotka on kytketty toistensa jatkeeksi sokkeleilla (7) ja kiinnityssilmukoilla (12) tai vastaavilla kiinnityseli-millä.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen harus, tunnettu siitä, että putki (4) tai putkiprofiili on valmistettu jollakin seuraavista menetelmistä: pulltruusio-, pull-winding-, cowinding-, filament winding tai prepreg menetelmä.

6. Komposiittimateriaalista valmistettu lentokenttämasto, tunnettu siitä, että masto (1) on tuettu jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-5 mukaisilla haruksilla (2, 3) ja että putkimainen masto (1) on valmistettu komposiittimateriaalista ja putken mittasuhteet ja materiaalit on valittu siten, että masto rikkoutuu törmäyksessä pirstaloitumalla. Patentkrav