JP4092294B2 - 耐ジェット噴流性乗物拘束ブロック、拘束路盤および方法 - Google Patents

Description

本発明は、滑走路をオーバーランする航空機のような輸送手段の前進運動を拘束することに関し、より詳しくは、ジェット噴流や他の潜在的破壊力への耐性を改善した拘束の実施態様に関する。

発明の背景
滑走路端をオーバーランする航空機の問題は、米国特許第５,８８５,０２５号明細書「乗物拘束路盤システム」（以下「'０２５号特許」として参照する）において、乗客の負傷や航空機の損傷の可能性を伴うものとして議論されている。この特許は、米国特許第５,９０２,０６８号明細書「乗物拘束ユニット製造方法」（'０６８号特許）や米国特許第５,７８９,６８１号明細書「拘束材試験装置および方法」（'６８１号特許）とともに、拘束路盤；ユニットおよび製造方法、拘束目的のための発泡コンクリートの適用を踏まえた試験について説明している。'０２５、'０６８および'６８１号特許の開示は、ここに参照することにより本願に組み込まれる。

一例として、図１Ａ、１Ｂおよび１Ｃは、空港の滑走路端において導入するため、発泡コンクリートブロックにより構築された乗物拘束路盤の平面、側面および端部を示している。'０２５特許においてさらに十分に説明されるように、オーバーランする航空機は、傾斜したランプを経由して拘束路盤に進入し、高さおよび圧縮傾斜強度（compressive gradient strength）が増加する発泡コンクリートブロックの列と衝突する。このような圧縮傾斜強度や拘束路盤の構造は、乗客の負傷や航空機の損傷の可能性を最小限とするように、前進が拘束されるように規定されている。これらの図において、明確にするために、垂直の寸法と個々のブロックサイズについて詳述する。実際の拘束路盤は、幅１５０フィート程度で、最大高または厚さ３０インチ程度の寸法を有し、４フィート×４フィートまたは４フィート×縦の寸法８フィートの何千ものブロックが含まれていてもよい。

上記特許に従って構築された拘束路盤は、主要な空港に導入され、実際の緊急オーバーラン状況下での安全な航空機停止に効果的であることが示されてきた。例えば、この発明の譲受人により作られた拘束路盤によるＪＦＫ国際空港でオーバーランした旅客機の拘束について、１９９９年５月１３日付ニューヨークタイムズ紙にて報告された。

しかしながら、いくつかの適用例において、一つには特別な空港レイアウトによっては、ジェット噴流の接近や他の物理的力が、拘束路盤の耐用年数を制限し得る劣化または破壊の効果を起こさせる可能性がある。例えば、発泡コンクリートのような材料は、拘束路盤において用いられる場合、航空機の着陸装置を破壊することなくコンクリートの圧縮破壊をさせるため、強度を制限しなければならなかった。このような拘束目的のために用いられる圧縮性材料の強度を制限する必要条件は、代わりに、実際の拘束インシデント以外に拘束路盤に接触する物体、人または乗物のような他の原因のみならず、音響、圧力、振動、揚力、跳ね上がった砂利、および航空機近くからのジェット噴流の特性または影響によって、材料を損傷または破壊しやすくするものである。とりわけジェット噴流現象に関して、拘束路盤導入地の滑走路端において測定された条件では、風速１７６ＭＰＨ、音波レベル１５０ｄＢ以上であった。

従って、本発明の目的は、以下の一以上の特性や能力を有する新規で改善された拘束ブロック、拘束路盤およびそれに関連する方法を提供することにある。

−航空機拘束の際の所定の能力；
−ジェット噴流現象のいくつかまたは全てに対する改善された耐性；
−歩行者や管理車両の通行からの損傷に対する改善された耐性；
−航空機の運航に近接して導入された場合の改善された耐久力；
−大気条件に対する改善された耐性；
−簡易化された導入および交換；および
−輸送および導入時における損傷に対する改善された耐性。

発明の概要
本発明に基づいて、乗物拘束ユニットは、圧縮性材料のブロックと、脆い材料（frangible material：易砕性材料）の上部シートと、外部現象（例えばジェット噴流現象）の影響の伝達を低減するブロックおよび上部シートの間の中間材料と、少なくとも一部分に他の要素を包んだ包装材料とを含んでもよい。

特別の適用においては、ブロックは、厚さ６乃至３０インチの発泡コンクリートでもよく、上部シートは、厚さ約四分の一インチのセメントボードでもよく、中間材料は、厚さ約四分の一インチの発泡ポリエチレンでもよく、包装材料は、ポリエステルのネットでもよい。このような乗物拘束ユニットは、同様に、セメントボードの底シートおよび耐水特性を持ち横たえる封止材を有していてもよい。

また本発明に基づいて、乗物拘束ユニットを製造する方法は、以下のステップを有してもよい：

（ａ）上面、底面、および側面を有する圧縮性材料のブロックを準備し；
（ｂ）力伝達緩和特性をもつ中間材料をその上面の上に配置し；
（ｃ）易砕性材料の上部シートを中間材料の上に配置し；および
（ｄ）上部シートおよび中間材料をブロックに固定する。

より特別の適用においては、上記ステップ（ｄ）は、少なくともブロック、上部シートおよび中間材料を少なくとも部分的に包装材料に包むことを含んでも良く、さらに付加的に底部保護シートを追加して封止材をユニットに適用するステップが含まれてもよい。

本発明を他の更なる目的とともにより良く理解するため、添付した図面が参照され、本発明の範囲は添付した請求の範囲において示される。

発明の説明
図２は、本発明に従う乗物拘束ユニット１０の一実施例を示している。この図は、必ずしも一定の割合で作図されたものではなく、例えば、４フィート×４フィート×厚さ６乃至３０インチの寸法の拘束ユニットを表している。

図に示すように、乗物拘束ユニット１０は、上面、底面および側面と上面から底面までの厚さを有する圧縮性材料のブロック１２を含んでいる。ブロック１２は、'０６８号特許に従って製造された発泡コンクリートでもよいし、フェノール樹脂フォーム、セラミックフォームや他の適当な材料により形成されていてもよい。'０２５号特許に記載されるとおり、航空機拘束の用途のためには、乗客の負傷や着陸装置の故障など航空機の損傷を生ずることなく、望ましい距離の範囲内で拘束される航空機の進行を可能にするように、適切な拘束材料の特性が選択される。例えば、６０から８０ｐｓｉ（平方インチ当りポンド）の範囲の圧縮傾斜強度で侵食度（penetration range）６６から８０パーセントを超えるように製造された発泡コンクリートは、拘束路盤に用いる場合に適切であることが見出されている。このような用途の発泡コンクリートの製造および試験は、'０６８号特許および'６８１号特許において説明されている。

拘束ユニット１０は、ユニット１０の上面の上に位置する易砕性材料で公称的に同延の上部シート１４を有している。さらに説明されるように、拘束路盤を比較的運航する航空機の近傍に配置して導入する場合、ジェット噴流現象および他の外力は、拘束路盤への適用に適切な強度の圧縮性材料に対して悪影響を及ぼすかもしれない。本発明に従って、拘束ユニット１０の他の要素と組み合わせた上部シート１４は、そのような悪影響に対してより増大した耐性を与える。

この好ましい実施形態においては、上部シート１４は、厚さ二分の一インチ以下のセメントボードのセクションを含んでもよい。この厚さは、例えば、公称四分の一から十六分の五インチの範囲に収まっていてもよい。ここでの意味としては、「セメントボード」の語は、シート状で提供される商標「Durock」（USG Corp.）や「Wonderboard」（Custom Building Products Corp.）のような、商業的に入手可能な製品を呼ぶものとして用いられている。また、ここでの意味としては、「公称」（nominal）または「名目上・公称的」（nominally）の語は、規定された基準値、寸法または範囲のプラスまたはマイナス１５パーセントの範囲内の値や寸法を特定するために用いられている。「脆い（易砕性）」（frangible）の語は、必ずしも弱さ（weakness）やきゃしゃさ（delicacy）を意味するものではなく、壊れやすい（breakable）、または粉砕しやすい（shatterable）というありふれた辞書に載っている意義で用いられている。

図解された実施形態における拘束ユニット１０は、上部シート１４とブロック１２の上面との間に位置する中間材料１６を有している。中間材料１６は、独立気泡発泡ポリエチレン（closed-cell polyethylene foam）や、上部シート１４とブロック１２の上面との間に配置するために選択された他の材料のような発泡体材料のシートまたは層であってもよい。中間材料１６は、一般的には柔軟で、圧縮性または弾力性もしくはその両方の性質を有しており、好ましくは主寸法の両方について等しく壊れやすい性質を有している。拘束ユニット１０を備える要素の組み合わせとの関連で、外部現象の影響の伝達を低減するため、中間材料１６は、力伝達緩和特性（a force transmission mitigation characteristic）を提供するように選択されてもよい。適切な材料と厚さは、適用される現象の性質と重大度を考慮し詳細な用途に基づいて定めることができる。ここでの意味としては、「緩和特性」（mitigation characteristic）の語は、「強い」（harsh）、「都合の悪い」（hostile）または「厳しい」（severe）状態をより小さくするという「緩和する」（mitigate）の通常の辞書による意義と整合して用いられており、拡散（spreading）、分散（dispersing）、希釈（diluting）、偏向（deflecting）、放散（dissipating）、減衰（attenuating）、緩衝（cushioning）または一般に力伝達緩和特性を有する材料の底面または底層について破壊効果を減少させることのうち、一以上の意義を含んでもよい。

発泡コンクリートブロックおよび厚さ十六分の五インチのセメントボードの上部シートを用いたこの好ましい実施形態においては、厚さ四分の一インチの独立気泡発泡ポリエチレン材料が航空機拘束路盤用途のために含まれている。このように、このようなフォームシートは、一般の適用に適切で十分な力緩和特性を与えるものと考えられる。外部現象（例えばジェット噴流現象より高レベルまたは低レベル）の異なるレベルを前提とする他の実施形態では、中間材料１６は、他の適切な材料から構成されてもよく、また、厚くても、薄くても、省略されてもよい。このように、いくつかの適用例においては、上部シート１４は、中間材料１６を含めることなしに、実際に存在する外部現象レベルからブロック１２の十分な分離レベルを提供している。

図２に示す拘束ユニット１０は、ブロック１２、上部シート１４および中間材料１６を少なくとも部分的に包む包装材料１８を含んでいる。包装材料１８は、ファブリック（例えば、ポリエステルネットや、他の織ったまたは不織の材料の部分）、フィルム（例えば、穴の開いたまたは連続したもの、通気性のものまたは他のプラスチックフィルム、または収縮フィルム材料）、ひも状のものまたは他の適切な包装材料としてもよい。包装材料１８は、不透明なものとして図示されているが、通常は基本的に透明であってもよい。説明されるように、拘束ユニット１０はまた、底層２０を含んでおり、包装材料１８は、部分的にまたは完全にユニット１０の要素１２、１４、１６および２０の全てを包んでいる。包装材料１８は、粘着性または接着性を有するか付加されており、ユニット１０の他のいくつかまたは全ての構成要素に、包装材料１８を少なくとも部分的に接着または保持するのに適している。また、適切な粘着性材料は、包装材料１８の下面と滑走路表面との間にも適用されている。

包装材料１８の基本的機能は、拘束インシデントにおける分裂、破損、その他の部分的または完全な分散を前提として、緊急でない状況においてユニット１０を構造的に完全な状態に維持することを助けるものであり、それによって拘束状況下においてユニット１０の望ましい圧縮破壊を妨害しないようにするものである。このことと呼応して、包装材料１８の機能は、滑走路または他の面へのユニット１０の接着を容易にすることにあり、ユニットおよびその構成要素の完全な状態を維持するとともに、ユニット１０を移動させる傾向があるジェット噴流と結びついた持ち上げる力に耐えるものである。もし導入中に包装材料１８の下部が滑走路に接着していれば、その上部は、ユニット１０に作用する持ち上げる力に耐えることに役立つであろう。

述べたとおり、拘束ユニット１０は、ブロック１２の底面の下に位置し公称的に同延の底層２０を有していてもよい。層２０は、セメントボードのシート、ブロック１２よりも大きな強度をもつ発泡コンクリートの層、または他の適切な材料を備えていてもよい。層２０の基本的機能は、ユニット１０を所望の場所に保持するため、拘束ユニット１０が滑走路延長や他の面に接着されることを可能にする点にある。従って、層２０は、ブロック１２の材料よりも硬いか強いことが望ましく、滑走路の延長表面に直接接着されたとしたらブロック１２の上部がブロック１２の下部から壊れて外れるであろう潜在的可能性なしに、より大きな面と面の据付けまたは粘着の能力が提供される。このように、層２０は、改善された据付けまたは粘着の能力を提供するように選択され、包装材料１８によりブロック１２に保持されるときには、完全なユニット１０のための改善された据付けまたは粘着の能力を提供する。ブロック１２は、発泡コンクリートを型に注ぐことによって形成されてもよい。層２０の封入には、このような型の底にまず配置して、ブロックをその上部に成型してもよい。代わりに、層２０は、あらかじめ加工された圧縮力のある材料のブロックの下に配置されてもよい。

拘束ユニット１０は、包装材料１８の一部または全部の上を横たわり耐水特性を有する封止材２２を有してもよい。ポリウレタンや他の適切な材料の封止材は、特に、天候の影響からのみならずジェット噴流や他の力と結びついた外部現象からの更なる保護を提供するため、拘束ユニット１０の上面に配置されてもよい。代わりに、包装材料１８は、それ自身が耐水特性を提供しまたは組み込んでいてもよく、導入以前に適切な封止材を加えていてもよい。

関連する外部現象は、ジェット噴流現象を含んでおり、実際の拘束事件によるもの以外に拘束路盤と接触する人、乗物や他の物体に起因する圧縮力または他の力のみならず、音響、振動、圧力、揚力、侵食（例えば、空中の砂利によるもの）および他の特性や影響を含んでもよい。説明した拘束ユニット１０の構成要素は、ブロック１２におけるこのような外部現象の影響を低減または緩和するように（例えば、上部シート１４における外部現象インシデントに関連したブロック１２の保護のレベルを提供するように）選択されてもよく、それによって、このような現象に対する拘束ユニットの抵抗を高めるために上述したような力伝達緩和特性を提供する。同時に、その構成要素および合成の拘束ユニットは、それ自身、滑走路をオーバーランする航空機の車輪の接触による所望の特性でのユニット圧縮／破壊の基本要求パラメータを覆すように、強くまたは力に対して抵抗力がなければならないわけではない。上述の拘束ユニットは、オーバーランする航空機がないときは、外部現象の有害な影響に対して改善された抵抗性を提供し、このような乗物を拘束する際には、所定の破壊特性を提供する。

図３は、本発明を利用する方法について説明するのに有用なフローチャートである。

３０では、乗物の拘束への適用のために適切な特性を有する圧縮性材料のブロック１２が与えられている。述べたように、そのブロックは'０６８特許で述べられるような適切な圧縮傾斜強度を有する発泡コンクリートや、他の適切な材料を包含してもよい。航空機の拘束路盤への適用のためには、そのブロックは、一般的には、およそ４フィート×４フィート×厚さ６乃至３０インチの寸法を有してもよい。

３１では、中間材料１６がブロック１２の上面の上に配置される。中間材料１６は、独立気泡や他のフォームまたは外部現象についての所望の力伝達緩和特性を与える他の材料の層を含んでいてもよい。このような材料は、選択された特定の材料によってエネルギー吸収特性を有しても有さなくてもよく、厚さ二分の一インチ以下またはそれ以上であってもよい。好ましい実施例では、中間材料１６は、厚さおよそ四分の一インチの発泡ポリエチレンのシートの形で与えられている。ある実施の形態においては、（例えば、予想される外部現象の厳しさの観点から）中間材料１６は省略されてもよい。

３２では、易砕性材料の上部シート１４が中間材料１６の上に配置される。述べたように、上部シート１４は、セメントボードまたは他の適切な材料のセクションを含んでいてもよい。一般的に、仮に上部シート１４として商業的に入手可能なセメントボードが用いられるなら、厚さ約二分の一インチ以下としてもよく、この好ましい実施例に用いられている厚さ十六分の五インチとしてもよい。

３３では、底層２０がブロック１２の底面の下に配置される。先に述べたとおり、底層２０は、セメントボードのセクション、ブロック１２よりも大きな強度の発泡コンクリートの層または他の材料を備えてもよい。底層２０は、一般的には、拘束ユニットを滑走路延長の表面への接合または接着および拘束インシデントの際に包装材料として用いられるネットやストラッピングが上方に引き上げられてブロック材料にはまりこむことの防止のための付加された強度と安定性を与えるため、ブロック１２の材料よりも硬くまたは強くあるいはその両方である。いくつかの適用例においては、全体的な拘束ユニットの運用要求を考慮して、底層２０は省略されてもよい。

３４では、上部シート１４および中間材料１６がブロック１２に固定される。先に述べたとおり、これは、少なくとも部分的に拘束ユニット１０の他のコンポーネントを包んだ包装材料１８によって成されてもよい。この好ましい実施形態において、包装材料１８は、引張り強さ８０乃至９０ポンドの撚糸で構成され、ネット開口部が四分の一平方インチ未満のポリエステルネットのセクションを備えている。他の実施形態において、ファブリック、プラスチックフィルム、穴の開いたシュリンクラップ、ストラップ、または拘束インシデントにおいて適切な破壊特性を有し、十分な強度を提供するように選択された他の適切な材料が使用されてもよい。

３５では、封止材は、耐水特性を提供するため、拘束ユニット１０の上面および選択された他の面に適用されてもよい。この好ましい実施形態において、下地をエポキシ樹脂としたポリウレタンがこの目的のために用いられるが、他の適切な材料が使用され、耐水および紫外線などのある程度の外部現象への追加的耐性を提供してもよい。

本発明の理解により、上記方法のステップは変更されても、順序に関して変えられても、省略されても、または、追加的または異なるステップにより補われてもよいことが明らかとなるであろう。当業者は、特別な適用や運用条件のため、必要に応じて適切な材料および構造を選択することができるであろう。述べたように、包装材料を拘束ユニットの他のコンポーネントに貼り付けるか接着することが望ましいかもしれない。また、特別な適用においては、本発明と合わせて一部のコンポーネントは省略されても、変えられても、または補われてもよい。

本発明の望ましい実施形態について記載したとおり、当該技術に熟達した者は、本発明から逸脱することなしに他の更なる改良がなされることや本発明の範囲に含まれる全ての改良や変化について請求することが意図されることについて認識するであろう。

図１Ａ、１Ｂおよび１Ｃは、乗物拘束路盤のそれぞれ平面図、縦断面図および横断面図である。 図２は、本発明に基づく乗物拘束ユニットの正投影図である。 図３は、本発明に基づく乗物拘束ユニットの製造方法について説明するのに有用なフローチャートである。

Claims (26)

1. 上面、底面および側面と上面から底面までの厚さを有する発泡コンクリートのブロックと、
   前記上面の上方に該上面の少なくとも大部分を覆うように位置し、前記発泡コンクリートよりも脆い易砕性材料と、
   前記易砕性材料および前記上面の間に位置し、前記易砕性材料を通して伝達される外部の力の伝達を緩和する中間材料と、
   前記ブロック、易砕性材料および中間材料を少なくとも部分的に包む保持手段と
   を備えた乗物拘束ユニット。
2. 前記中間材料は、前記易砕性材料の上で発生したジェット噴流、音響、振動、圧力または揚力のうち少なくとも１つにより引き起こされる外部の力の影響の伝達を緩和する柔軟性材料のシートを含むことを特徴とする請求項１に記載の乗物拘束ユニット。
3. 前記ブロックは、上面から底面までの厚さが６乃至３０インチであり、前記易砕性材料は、厚さ二分の一インチを超えないことを特徴とする請求項１に記載の乗物拘束ユニット。
4. 前記易砕性材料は、前記発泡コンクリートよりも大きな硬度を有することを特徴とする請求項１に記載の乗物拘束ユニット。
5. 前記易砕性材料は、四分の一乃至十六分の五インチの厚さのセメントボードのセクションを含むことを特徴とする請求項１に記載の乗物拘束ユニット。
6. 前記中間材料は、発泡ポリエチレン材料のシートを含むことを特徴とする請求項５に記載の乗物拘束ユニット。
7. 前記保持手段は、ポリエステルネットのセクションを含む包装材料を有することを特徴とする請求項１に記載の乗物拘束ユニット。
8. 上面、底面および側面と上面から底面までの厚さを有する圧縮性材料からなるブロックと、
   前記上面の上に該上面の少なくとも大部分を覆うように配置され、前記圧縮性材料よりもジェット噴流に対して大きな抵抗性をもつ易砕性材料と、
   前記易砕性材料および前記上面の間に配置され、前記上面上に発生し前記易砕性材料を通して伝達されるジェット噴流の伝達を緩和する中間材料と
   を備えた乗物拘束ユニット。
9. 前記中間材料は、フォーム材料のシートを含むことを特徴とする請求項１または８に記載の乗物拘束ユニット。
10. 前記易砕性材料および前記中間材料は、それぞれ二分の一インチを超えない厚さを有することを特徴とする請求項８に記載の乗物拘束ユニット。
11. 前記ブロック、前記易砕性材料および前記中間材料を少なくとも部分的に包む保持手段をさらに備えた請求項８に記載の乗物拘束ユニット。
12. 上面、底面および側面と上面から底面までの厚さを有する圧縮性材料からなるブロックと、
    前記上面の上に該上面の少なくとも大部分を覆うように配置され、前記圧縮性材料よりも大きな硬度を持つ易砕性材料と、
    少なくとも一部分が前記ブロックおよび易砕性材料を包む保持手段と
    を備えた乗物拘束ユニット。
13. 圧縮性材料の前記ブロックは、発泡コンクリートのブロックであることを特徴とする請求項８または１２に記載の乗物拘束ユニット。
14. 上面、底面および側面と上面から底面までの厚さを有し、乾燥密度１２乃至２２ｐｃｆ（立方フィート当りポンド）の発泡コンクリートからなるブロックと、
    １インチの八分の五を超えない厚さのセメントボードのセクションを含み、前記上面の少なくとも大部分を覆う上部シートと、
    前記上部シートおよび前記上面の間に配置され前記上部シートを通して伝達される外部の力の伝達を緩和するフォーム材料の中間層と、
    前記ブロック、上部シートおよび中間層を少なくとも部分的に包む保持手段と
    を備えた乗物拘束ユニット。
15. 前記中間層は、ウレタンフォーム（polyurethane foam）を含むことを特徴とする請求項１４に記載の乗物拘束ユニット。
16. 前記保持手段は、ポリエステルネットのセクションを含む包装材料を有することを特徴とする請求項１２または１４に記載の乗物拘束ユニット。
17. 行列状に配列された各々請求項１、８、１２および１４のいずれか１項に記載の複数の乗物拘束ユニットを備えた乗物拘束路盤。
18. （ａ）上面、底面および側面を有する圧縮性材料からなるブロックを用意するステップと、
    （ｂ）前記上面の上に該上面の少なくとも大部分を覆い、前記圧縮性材料よりも脆い易砕性材料を配置するステップと、
    （ｃ）前記易砕性材料を前記ブロックに固定するステップと
    を有する乗物拘束ユニットの作成方法。
19. ステップ（ａ）および（ｂ）の間に、以下の
    （ｘ）前記上面および前記易砕性材料の間に力伝達緩和特性を有する中間材料を配置するステップ
    をさらに有することを特徴とする請求項１８に記載の作成方法。
20. ステップ（ｘ）は、フォーム材料のシートを配置することを含むことを特徴とする請求項１９に記載の作成方法。
21. ステップ（ａ）は、発泡コンクリートのブロックを用意することを含むことを特徴とする請求項１８に記載の作成方法。
22. ステップ（ｂ）は、前記圧縮性材料よりも大きな強度を有する易砕性材料を配置することを含むことを特徴とする請求項１８に記載の作成方法。
23. ステップ（ｂ）は、１インチの八分の五を超えない厚さのセメントボードのセクションを配置することを含むことを特徴とする請求項１８に記載の作成方法。
24. ステップ（ｃ）は、前記ブロックおよび易砕性材料を少なくとも部分的に包装材料に包むことを含むことを特徴とする請求項１８に記載の作成方法。
25. ステップ（ｃ）は、前記ブロックおよび易砕性材料を少なくとも部分的にポリエステルネットのセクションに包むことを含むことを特徴とする請求項１８に記載の作成方法。
26. （ａ）各々請求項１８に記載する通りに複数の乗物拘束ユニットを形成し、
    （ｂ）前記路盤に進入する乗物の進行を拘束するのに適した幅および長さの領域をカバーするために前記ユニットを配置すること
    を特徴とする乗物拘束路盤を形成する方法。

Images