VILLANUEVA MONTERO, Rafael (Corpa 19, Alcalá de Henares, E-28806, ES)
| REIVINDICACIONES : 1. - DISPOSITIVO DE PROTECCION 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 PROTECCION 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 PROTECCION 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 PROTECCION 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 PROTECCION 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 PROTECCION 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 PROTECCION 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 PROTECCION DE ZONAS SENSIBLES FRENTE A IMPACTO DE OBJETOS EXTRAÑOS, según reivindicaciones 1, 6 6 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 PROTECCION 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 PROTECCION 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) . |
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.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
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 Reléase" o incluso desprendimientos de objetos "Blade Reléase" 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.
DESCRIPCION DE LA INVENCION
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. BREVE ENUNCIADO DE LAS FIGURAS
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.
DESCRIPCION DE LA FORMA DE REALIZACION PREFERIDA
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 dia.
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 para la protección del gancho de bloqueo 4 "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 13 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 asi como en condiciones de crucero de la aeronave 11.
El gancho 4 es un elemento critico 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 4 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 4 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 4 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 4 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 4 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 asi 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.