ES2581853T3

ES2581853T3 - Lecho de intercepción para vehículos

Info

Publication number: ES2581853T3
Application number: ES11703509.7T
Authority: ES
Inventors: Jon A. Narmo
Original assignee: Norsk Glassgjenvinning AS
Current assignee: Norsk Glassgjenvinning AS
Priority date: 2010-01-13
Filing date: 2011-01-13
Publication date: 2016-09-07
Anticipated expiration: 2031-01-13
Also published as: JP6022942B2; MX2012008127A; MX338142B; US8579542B2; DK2523857T3; GB2476944B; EA201290613A1; PT2523857T; US20120057931A1; PL2523857T3; EP2523857B1; HRP20160844T1; BR112012017231B1; CY1117807T1; JP2013517171A; BR112012017231A2; CN102822057A; HUE028791T2; GB201000544D0; EA023395B1

Abstract

Sistema de intercepción de vehículos, en el que el sistema comprende: - una zona de intercepción de vehículos que comprende un lecho relleno de un agregado de vidrio espumado con tamaños de partícula que van desde 0,25 cm a 15 cm y fracciones de huecos nominales de aproximadamente 70 a un 98%, y - una cubierta superior que cubre la superficie superior del lecho de agregado de vidrio espumado.

Description

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DESCRIPCION

Lecho de intercepcion para vetnculos

Esta invencion se refiere a lechos de intercepcion para decelerar vetnculos, tales como aeronaves incapaces de detenerse en una pista de despegue disponible.

Antecedentes

Un problema de seguridad en aviacion es que las aeronaves durante el despegue o el aterrizaje de vez en cuando rebasan la pista de despegue disponible y terminan en el terreno por detras de la pista de despegue. Hay varios ejemplos de este tipo de accidentes con resultados catastroficos, tanto en terminos de danos materiales como en la perdida de vidas/ salud gravemente danada de las personas involucradas.

Se han identificado una serie de posibles causas de este tipo de accidentes, tales como descubrimiento tardfo de fallos mecanicos de la aeronave haciendo necesario abortar el despegue, fallos de rotura de las aeronaves, incidentes meteorologicos inesperados, errores del piloto, etc. La amplia variedad de las causas detras de los rebasamientos, hace diffcil que sea posible introducir medidas para evitar por completo estas situaciones en la aviacion.

Por lo tanto, para aliviar y evitar las graves consecuencias de situaciones de rebasamiento, es necesario dotar a las pistas de despegue con medios para la captura y/ o ralentizacion, de forma segura, de las aeronaves que rebasan la pista de despegue. Para los aerodromos con un monton de espacio disponible detras de la pista de despegue, una respuesta obvia es simplemente prolongar la pista de despegue para permitir que las aeronaves amplfen el espacio para detenerse mediante el uso de sus frenos o la inversion de la potencia de los motores.

Sin embargo, muchos aerodromos no tienen espacio disponible para hacer una prolongacion suficiente de la pista de despegue, y tambien hay incidentes cuando un rebasamiento es provocado por un mal funcionamiento de los sistemas de frenado de las aeronaves. Por tanto, es ventajoso proporcionar aerodromos con uno o mas medios para ejercer una fuerza de deceleracion externa sobre las aeronaves que rebasen el final de la pista de aterrizaje, y que sean capaces de forzar al avion a detenerse a una velocidad de deceleracion que sea tolerable para la construccion mecanica de la aeronave, especialmente el tren de aterrizaje, y para las personas a bordo de la aeronave.

Estado de la tecnica anterior

Una solucion conocida para llevar aeronaves (u otros vetnculos de ruedas) a su intercepcion es proporcionar una zona de intercepcion. Una zona de intercepcion es una zona hecha con un lecho poco profundo de un material relativamente blando encima de un material duro capaz de soportar las ruedas del vetnculo. Cuando un vetnculo entra en la zona de intercepcion, sus ruedas se hundiran de alguna manera dentro del material blando y por tanto se obtendra un aumento significativo de la carga de arrastre. La masa blanda de la zona de intercepcion por tanto absorbe la energfa cinetica del vetnculo y lo lleva a una intercepcion segura. Las zonas de intercepcion son atractivas para utilizarse en aerodromos debido a que son pasivas en su naturaleza y no tienen partes moviles, de tal manera que estan siempre listas para su uso.

Un ejemplo de zonas de intercepcion se da a conocer en US 3 066 896, donde el interceptor consta en una cuenca poco profunda rellena de lfquido de una longitud de aproximadamente 300 m situada al final de la pista de despegue, y que esta cubierta con una cubierta superior flexible pero dura. La cuenca rellena de lfquido con la cubierta superior forma una zona blanda al final de la pista de despegue que se presionada por las ruedas de un avion que se mueve sobre la cubierta superior. Debido a la necesidad de desalojar el lfquido subyacente a medida que las ruedas giran sobre la cubierta superior, la zona de presion crea un incremento dimensionable en la resistencia al giro de las ruedas y por tanto funciona como una zona de intercepcion que induce una fuerza de deceleracion sobre el avion

US 3 967 704 da a conocer el uso de un material deformable como lecho de intercepcion, adyacente a una pista de un vetnculo. Un vetnculo que sale de su pista entrara en una zona con una capa de este material deformable; las ruedas del vetnculo penetraran en el material deformable y por tanto induciran una resistencia al giro significativa la cual decelerara el vetnculo. El material deformable es una espuma curada con una resistencia a la compresion que vana entre aproximadamente 100 a 350 kPa (15 a 50 psi), la cual es calculada para proporcionar un retardo en un avion del orden de 0,7 a 0,9 g. Se mencionan resinas de urea/ formaldetndo como espumas curables adecuadas.

US 5 193 764 da a conocer un lecho de intercepcion hecho de placas de espuma resistentes al fuego, friables ngidas conectadas para formar un panel. Las placas de espuma debenan estar hechas, de forma preferente, de espuma fenolica, tener un espesor en el rango de entre 2,5 a 15,2 cm y una resistencia a la compresion en el rango de entre 137 a 552 kPa (20 a 80 psi).

La Administracion de Aviacion Federal de los EE.UU. ha investigado el uso de diferentes materiales para hacer zonas de intercepcion para las aeronaves. En estudios realizados por Robert Cook y otros, "Sistemas de intercepcion para aeronaves de terreno blando: Informe final"., Washington DC, Administracion Federal de Aviacion 1987, FAA/ PM-87-

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27, y "Evaluacion de una lecho de intercepcion de espuma para areas de rebasamiento de seguridad de aeronaves", Dayton: Instituto de Investigacion de la Universidad de Dayton, 1988, UDR-TR-88-07, se discute la necesidad de contar con materiales blandos con un comportamiento mecanico confiable y consistente con el cambio de las condiciones climaticas. El comportamiento mecanico de materiales blandos, tales como arcilla o arena depende del contenido de humedad, es decir, la arcilla seca es dura y ofrece un reducido efecto de arrastre, mientras que la arcilla humeda es tan suave que las ruedas se pueden hundir hasta abajo y obtener un arrastre que colapse el tren de aterrizaje. Las cuencas de aguas poco profundas se ha encontrado que funcionan satisfactoriamente como lechos de intercepcion para aeronaves a velocidades de 90 km/ h (50 nudos) o menos, pero atraen a las aves y tambien tendran problemas de congelacion en climas fnos. Otro posible problema con lechos de intercepcion es que las ruedas de las aeronaves pueden crear una explosion de material en partfculas que puede ser tragado por los motores de aeronaves cuando el avion pasa a alta velocidad sobre el lecho de interseccion. Los informes de Cook y otros tambien investigaron la idoneidad de varios materiales de intercepcion espumados, y encontraron que, en este sentido, las espumas cementosas teman ventajas sobre las espumas polimericas.

Investigaciones adicionales realizadas por White y Agrawal, "Sistemas de intercepcion de terreno blando para aeropuertos: Informe final", Washington DC, Administracion Federal de Aviacion, 1993, TC-93-80, encontraron que los materiales deformables, tales como la espuma fenolica y el cemento celular tienen ventajas al proporcionar cargas de arrastre predecibles impartidas en el tren de aterrizaje y de propiedades mecanicas constantes durante un amplio intervalo de temperaturas. El cemento celular se convirtio en el material de eleccion debido a su recuperacion cercana a cero despues de una deformacion y de una composicion qmmicamente inerte.

US 6 726 400 da a conocer una lecho de intercepcion de hormigon celular que tiene una longitud, anchura y espesor que incluyen primeras y segundas filas de bloques de hormigon celular compresible, teniendo cada bloque una resistencia de gradiente de compresion (CGS) caractenstica que representa un gradiente seleccionado de resistencia a la compresion con la profundidad, a lo largo de una profundidad de penetracion de al menos un 10 a un 60 por ciento del espesor del bloque, la resistencia de gradiente de compresion caractenstica seleccionada para proporcionar una deceleracion gradual de un vehfculo que entra en dicha lecho. Se describe que los bloques de hormigon tienen una densidad en seco en el rango de entre 192 a 352 kg/ m3. La primera fila de bloques debena tener una 60/ 80 CGS caractenstica nominal igual a 482,6 MPa (70 psi), y la segunda fila de bloques debena tener una 80/ 100 caractenstica nominal igual a 620,5 MPa (90 psi), cuando se hace la media a lo largo de dicha profundidad de penetracion de dichos bloques respectivos.

Un estudio realizado por Stehly, "Informe de ensayo de hormigon, Proyecto: Sistema de intercepcion de material de ingeniena del aeropuerto St,. Paul Mineapolis”, American Ingineering Testing Inc, 2007, 05-03306, encontro que el rendimiento del interceptor basado en hormigon se degrado despues de su instalacion en 1999.

El documento "Desarrollo de mejora de sistemas de intercepcion de aeronaves civiles" (Mateo Barsotti, Proyecto ACRP 07-03ACI, Conferencia America del Norte, Denver, EE.UU. 6 de mayo de 2008) da a conocer un sistema de intercepcion de un vehfculo de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1. Es considerado como el estado de la tecnica anterior mas proximo a la invencion.

Objetivo de la invencion

El principal objetivo de la invencion es proporcionar un sistema de intercepcion capaz de decelerar de forma segura vehfculos segun la reivindicacion 1. Tambien se reivindica el metodo correspondiente (reivindicacion 9) y el uso (reivindicacion 11).

Un objetivo adicional de la invencion es proporcionar un sistema de intercepcion con un rendimiento, para multiples aeronaves, superior.

Descripcion de la invencion

La invencion se basa en la constatacion de que un agregado de espuma roto rugoso hecho de vidrio se puede utilizar para formar lechos de intercepcion de bajo coste de inversion y bajo coste de mantenimiento para interceptar vehfculos, y en el descubrimiento de que los agregados de vidrio espumados muestran un incremento exponencial en la absorcion de energfa con una mayor tasa de compresion. El ultimo descubrimiento proporciona una ventaja de que la tasa de compresion del material en un lecho de intercepcion es una funcion de la profundidad de penetracion de las ruedas del vehfculo que esta siendo interceptado, de manera que el incremento exponencial en la absorcion de energfa con profundidades de penetracion de rueda mayores hace que el agregado de vidrio espumado sea muy adecuado para su utilizacion en lechos de intercepcion de usos multiples para su uso en vehfculos de enormes variaciones en el peso.

El termino "vidrio", tal y como se usa en este documento significa un solido amorfo usualmente denominado vidrio de sosa y cal o vidrio de sosa, pero tambien puede incluir otros tipos de vidrio tales como vidrio de borosilicato. El vidrio de sosa y cal esta normalmente hecho fundiendo materias primas que incluyen uno o mas de, carbonato de sodio (sosa), piedra caliza, dolomita, dioxido de silicio, oxido de aluminio, y pequenas cantidades de aditivos. Los vidrios de

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borosilicato estan hechos fundiendo oxido de boro, dioxido de silicio, y pequenas cantidades de aditivos. El termino "agregado de vidrio espumado", como se usa en este documento significa un vidrio que es fundido, aireado, solidificado, y luego triturado a partfculas con tamanos que vanan desde 0,25 cm a 15 cm (~ 0,1 a 5,9 pulgadas). El vidrio aireado tiene fracciones de huecos nominales de aproximadamente un 70 a un 98%.

Asf, en un primer aspecto, la presente invencion se refiere a un sistema de intercepcion de un vehnculo, en el que el sistema comprende:

- una zona de intercepcion del vehnculo que comprende un lecho relleno de agregado de vidrio espumado con tamanos de partfcula que van desde 0,25 cm a l5 cm y fracciones de huecos nominales de aproximadamente un 70 a un 98%, y

- una cubierta superior que cubre la superficie superior del lecho de agregado de vidrio espumado. En un segundo aspecto, la presente invencion se refiere a un metodo para la intercepcion de vehnculos, en el que el metodo comprende

- hacer un lecho en el terreno, donde los vehnculos van a ser interceptados,

- llenar el lecho con el agregado de vidrio espumado con tamanos de partfcula que van desde 0,25 cm a 15 cm y fracciones de huecos nominales de aproximadamente un 70 a un 98%, y

- cubrir la superficie superior del lecho con una cubierta superior.

En un tercer aspecto, la presente invencion se refiere al uso de agregado de vidrio espumado con tamanos de partfcula que van desde 0,25 cm a 15 cm y fracciones de huecos nominales de aproximadamente un 70 a un 98% en los sistemas de intercepcion de vehnculos.

El termino "vehnculo" tal como se usa en este documento significa cualquier estructura mecanica automovil que se desplaza sobre la tierra mediante el uso de ruedas y/ o correas. El termino tambien incluye aeronaves que se mueven en tierra/ aeropuertos. Tambien puede incluir vehnculos no automoviles, tales como bicicletas.

El termino "cubierta superior", como se usa en este documento significa cualquier cubierta de la masa de agregado, lo cual impedina a la masa de agregado de ser contaminada o llena de partfculas aereas, sujeta al crecimiento de plantas, u otros impactos ambientales que interfieran con el rendimiento de la masa de agregado de vidrio espumado. La cubierta superior debe ser lo suficientemente fuerte como para mantener mecanicamente la mayor parte de la masa de agregado limpia, pero no tan fuerte que impida que las ruedas de un vehnculo que va a ser detenido, penetren a traves de la cubierta y entren en la masa de agregado. Ejemplos de cubiertas superiores adecuadas son las lonas polimericas, laminas de plastico, cesped artificial, etc. Sin embargo, se puede emplear cualquier cubierta capaz de proteger a la masa de agregado, pero incapaz de soportar las ruedas del vehnculo. La cubierta superior puede tener ventajosamente una funcion decorativa mediante la aplicacion de materiales con un atractivo estetico o que esten en armoma con el medio ambiente. Un cesped artificial que imita la apariencia de un cesped de hierba puede ser un ejemplo de una cubierta superior estetica.

El termino "fraccion de huecos nominal" como se usa en el presente documento incluye fracciones de huecos que surgen de los poros microestructurales del vidrio espumado y los huecos entre las piezas agregadas, la fraccion de huecos nominal general se entiende que es por lo tanto como el efecto neto de dichas dos fracciones tomadas en conjunto. La fraccion de huecos nominal por lo tanto corresponde a la densidad total del agregado de vidrio espumado. En caso de que, por ejemplo, se emplee vidrio de silicato, que tiene una densidad, para una fraccion de huecos nominal de cero, de aproximadamente 2.500 kg/ m3, una fraccion de huecos nominal de un 98% significara por lo tanto que 1 m3 de agregado de vidrio espumado pesa alrededor de 50 kg, mientras que una fraccion de huecos nominal de un 70% corresponde a un peso de aproximadamente 750 kg por m3.

El termino "lecho", como se usa en este documento se ha de entender como un termino generico que abarca cualquier forma de depresion/cavidad formada en el terreno. La depresion/cavidad puede estar formada simplemente mediante la eliminacion de masa/ volumen de movimientos de tierra y luego el rellenado de la depresion/cavidad con agregado de vidrio espumado para formar un lecho de agregado cuyo plano de superficie superior esta alineado con el plano de la superficie del terreno circundante. Como alternativa, el lecho de agregado de vidrio espumado puede ser mantenido en su lugar mediante el uso de muros de contencion u otra forma de estructura mecanica, es decir, paredes, alrededor del penmetro del lecho, en los casos en sea necesaria una resistencia mecanica mas fuerte. El lecho tambien puede colocarse en el terreno, ya sea sin formar una depresion/ cavidad o, alternativamente, mediante la formacion de una depresion/cavidad estrecha, de tal manera que el lecho de agregado de vidrio espumado sobresaldra una distancia por encima del nivel de la superficie del terreno. En estos casos la masa de agregado necesita estar contenida mediante el uso de bermas u otra forma de estructura mecanica a lo largo del penmetro del lecho. Si la berma/ estructura mecanica sobresale una distancia por encima del nivel del terreno, el ultimo modo de realizacion puede necesitar medios para hacer que el vetnculo entre en el lecho de agregado de una manera suave, es decir, tal como una rampa etc. que lo conduzca al lecho. La parte inferior del lecho puede estar dotada por, por ejemplo, de suelo en la depresion/cavidad para reforzar mecanicamente el fondo del lecho cuando sea necesario.

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Las dimensiones y ubicacion del lecho de intercepcion dependen del uso previsto, es dedr, de la masa del vetuculo, su velocidad y la presion de compresion de las ruedas del vetuculo en el material de agregado de vidrio espumado. El material de agregado induce una fuerza de arrastre sobre las ruedas del vehfculo, siendo incapaz de soportar la fuerza de compresion inducida por las ruedas, de tal manera que se hunden una distancia en el material de agregado y por lo tanto comprimen una pista/ canal/ surco en la masa de agregado al pasar sobre el interceptor. De este modo, la funcionalidad del interceptor esta ligada a la resistencia a la compresion del agregado de vidrio espumado, que es una funcion de la fraccion de huecos nominal del vidrio espumado, la longitud de la zona de intercepcion, y la profundidad del lecho relleno de agregado de vidrio espumad .

En principio, la invencion puede funcionar con vidrio espumado con cualquier fraccion de huecos nominal conocida, pero en la practica habra un lfmite definido por la presion sobre el terreno inducida por las ruedas de los vetuculos que van a ser interceptados. Las ruedas deben ser capaces de hundirse una distancia en la masa de agregado con el fin de recibir una fuerza de arrastre eficaz. Y viceversa, las ruedas no deben penetrar demasiado profundamente ya que esto dara lugar a unas tasas muy altas de fuerza de arrastre y de deceleracion que pueden ser perjudiciales para el vetuculo o las personas a bordo. Por tanto, se cree que en la practica, la fraccion de huecos nominal del vidrio espumado que se emplea en el agregado puede variar de una aireacion relativamente baja con una fraccion de huecos nominal de un 70% a los vidrios altamente aireados, con una fraccion de huecos nominal de un 98%. Cualquier fraccion de huecos nominal dentro de estos dos valores se puede emplear, y tambien se puede emplear cualquier mezcla de agregados de vidrio espumado con diferentes fracciones de huecos nominales dentro de estos lfmites.

Las investigaciones del agregado de vidrio espumado para su uso en sistemas de intercepcion destinados a detener a las aeronaves, realizadas por Matthew Barsotti y otros [1] encontraron que un agregado de vidrio espumado con una densidad de 154 kg/ m3, que corresponde a una fraccion de huecos nominal de un 93,8% y con una gradacion, es decir, tamanos de partfcula del agregado en el intervalo de 0,4 a 6,3 cm (0,2 a 2,4 pulgadas), y con una partfcula de tamano medio del agregado de 4,8 cm (1,9 pulgadas) es muy adecuado para su uso en sistemas de intercepcion de aeronaves de usos multiples. La distribucion del tamano de partfcula del agregado es de un 0.88% en peso de partfculas, con tamanos de 4 a 8 mm, un 0,29% en peso, con tamanos de 8 a 12,5 mm, un 1,03% en peso, con tamanos de 12,5 a 14 mm, un 1,91% en peso, con tamanos de 14 a 16 mm, un 4,21% en peso, con tamanos de 16 a 20 mm, un 33,45% en peso, con tamanos de 20 a 31,5 mm, un 35,30% en peso, con tamanos de 31,5 a 40 mm, un 15,13% en peso, con tamanos de 40 a 50 mm, un 5,74 de peso % con tamanos de 50 a 63 mm, y un 0,31% en peso, con tamanos superiores a 63 mm. Estos ensayos se realizaron con el objetivo de definir un interceptor de aeronaves de usos multiples optimo capaz de interceptar aeronaves que estan en el rango de entre un Bombardier CRJ- 100/ 200 con 50 asientos de pasajeros a un Boeing B747-400 con 500 asientos de pasajeros.

Una gradacion de, por ejemplo, 0,4 a 6,3 cm, tal y como se usa en el presente documento esta relacionada con el tamano de malla, de decir, rejillas utilizadas para clasificar las partfculas, de tal manera que la gradacion de 0,4 a 6,3 cm significa partfculas de vidrio espumado con un tamano lo suficientemente grande como para no pasar a traves de una rejilla con un tamano de malla de 0,4 cm, pero lo suficientemente pequenos para pasar a traves de una rejilla con un tamano de malla de 6,3 cm.

Los ensayos realizados por Barsotti y otros tambien muestran que el agregado de vidrio espumado tiene una propiedad ventajosa en que la absorcion de la energfa mecanica del material de agregado de vidrio espumado aumenta exponencialmente con el esfuerzo de compresion. Este descubrimiento fue inesperado, ya que cada pieza de vidrio espumado del agregado esta compuesta de vidrio deformable, y se espera que muestre, desde el punto de vista mecanico, propiedades similares a los materiales deformables convencionales empleados en los interceptores de vetuculos actuales del tipo de bloque de espuma como el dado a conocer en US 6 726 400 mas arriba. Sin estar limitados por la teona, se cree que el agregado de vidrio espumado tambien mostrara propiedades mecanicas de un continuo, dado que las piezas que ajustan de forma holgada del agregado fluiran mas o menos libremente cuando esten expuestas a las fuerzas cortantes. El proceso de compresion para el agregado espumado consiste en comprimir los huecos de espuma microestructural asf como los huecos intersticiales entre las piezas de agregado. Esta compresion doble puede ser la razon por la cual el agregado de vidrio espumado se encuentra que tiene un aumento exponencial en la absorcion de energfa mecanica con un esfuerzo de compresion mayor. Este comportamiento es mostrado en la figura 1, la cual muestra de forma grafica el historial de carga de ensayos de compresion realizados en dos gradaciones del agregado de vidrio espumado.

Los ensayos se realizaron rellenando un cilindro confinado con un diametro interno de 31,433 cm (12,375 pulgadas) con agregado de vidrio espumado de una gradacion, y presionando un rodillo de diametro de 30,48 cm (12,00 pulgadas) dentro del cilindro a una velocidad fija de 7,62 cm/ min (3 pulgadas/ min). El rodillo tema un diametro el cual es al menos 6 veces el tamano caractenstico de las partfculas de agregado para asegurar un comportamiento de material continuo. El material fue situado de forma holgada dentro del cilindro sin compactar.

Tal y como se muestra en el grafico de la figura 1, se aprecia que la tension inducida necesaria para comprimir el material, y por lo tanto la energfa absorbida por el material, aumenta exponencialmente con el aumento lineal en el grado de compresion del material. Ademas, se encontro en los ensayos que los datos de carga para ensayos replicados fueron remarcablemente consistentes, a pesar de la naturaleza aleatoria de las piezas de agregado para cada ensayo. Sin embargo, se encontro que el tamano de gradacion del agregado tema un efecto sustancial en la

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carga y la absorcion de ene^a. Es por tanto necesario elegir la gradacion del agregado de vidrio espumado de forma cuidadosa para utilizarlo en lechos de intercepcion. Otra observacion importante de estos ensayos es que el material de agregado de vidrio espumado funcionara como un material de compresion variable con la profundidad en el que las penetraciones de la rueda mas profundas conduciran a un incremento en la carga vertical, no solo porque un area de superficie mas grande entra en contacto con el material de agregado, sino tambien porque el material se endurece continuamente a medida que la compresion aumenta. Esta propiedad es la que hace que el agregado de vidrio espumado sea adecuado para sistemas de intercepcion de usos multiples capaces de manejar aeronaves de muy diferentes tamanos, desde aeronaves pequenos con pesos maximos de despegue de aproximadamente 24 toneladas metricas de un avion a reaccion de 50 pasajeros tal como un Bombardier CRJ-100 a aproximadamente 590 toneladas metricas de un avion de 500 pasajeros tal como un Airbus A380.

Otro uso de un sistema de intercepcion con agregado de vidrio espumado es como zona de seguridad para vehfculos de pasajeros y/ o autobuses/ camiones que viajan en carreteras publicas. El sistema de intercepcion puede ser dispuesto adyacente a la carretera en curvas pronunciadas, en colinas escarpadas etc. con el fin de interceptar vehfculos que haya perdido su adherencia a la carretera y se dirijan sin control fuera de la carretera. Usos similares pueden ser la intercepcion de bicicletas que han perdido el control cuando se mueven en carriles para bicicletas. Una zona de intercepcion adyacente con un efecto de intercepcion modesto puede proporcionar la asistencia de frenado necesaria que necesita el ciclista para recuperar el control. Un uso adicional de sistema de intercepcion es como una limitacion ffsica para prevenir ataques sobre ruedas. Cualquier area o construccion que necesita proteccion contra ataques llevados a cabo por vetuculos puede ser protegida formando zonas de intercepcion alrededor de ellas lo cual asegura que cualquier vetuculo que intente embestir el area/ edificio sea interceptado. Este uso del sistema de intercepcion puede ser ventajoso para, por ejemplo, bases de Naciones Unidas en pafses en los que hay un riesgo de ser atacadas por camiones/ coches cargados con explosivos y un conductor suicida. El sistema de intercepcion puede tambien ser utilizado en instalaciones militares en las que hay una necesidad para prevenir ffsicamente que los vetuculos entren en el area. Para estos usos, se contempla emplear agregados de vidrio espumado con altas fracciones de huecos nominales y por tanto resistencias a la compresion bajas para asegurar que los vehfculos que entren en el area de intercepcion queden atrapados firmemente.

Como se ha mencionado, la funcionalidad de la invencion depende de la fraccion de huecos nominal del vidrio espumado y de la gradacion de las partfculas. Es decir, el efecto de la invencion se tiene cuando la resistencia a la deformacion del agregado de vidrio espumado se sintoniza con la presion sobre el terreno de la rueda del vehfculo que va a ser interceptado. Los ensayos que se han realizado en partfculas de vidrio espumado con una gradacion de 0,4 a 6,3 cm, tamano medio de partfcula de 4,8 cm y fraccion de huecos nominal de un 86%, y los calculos basados en estos ensayos muestran que este agregado es adecuado para su uso en interceptores de usos multiples para aeronaves cuando las dimensiones del lecho de intercepcion tienen una longitud de 200 m y una profundidad de 90 cm. Para otras aplicaciones, podna ser necesario emplear otras gradaciones y/ o fracciones de huecos nominales para tener en cuenta diferentes restricciones con respecto a las dimensiones permitidas y/ u otros vehfculos que tienen que ser interceptados. Estas gradaciones y/ o las fracciones de huecos nominales se encontraran por el experto la materia realizando investigaciones ordinarias de prueba y error.

La amplia gama de usos posibles del sistema de intercepcion requiere el uso de agregados de vidrio espumados con un amplio rango de fracciones de huecos nominales y de gradaciones. La presente invencion debena ser entendida como una explotacion general de un material de intercepcion nuevo. Es la explotacion del descubrimiento de un aumento exponencial de la asociacion de energfa mediante tasas de compresion combinadas con un impacto medioambiental muy bajo y un bajo coste de vidrio aireado que es la esencia de esta invencion. Por lo tanto la invencion abarca cualquier posible uso de este material como interceptor para vehfculos. En la practica, las fracciones de huecos nominales estanan en algun lugar entre un 70 y un 98%, y la gradacion estana en algun lugar entre 0,25 cm y 15 cm. Cualquier fraccion de huecos nominal y gradacion dentro de estos lfmites se podna emplear. Es decir, el agregado de vidrio espumado podna tener una gradacion con tamano de partfculas de cualquier rango comenzando con uno de, 0,25, 0,30, 0,40, 0,50, 0,60, 0,70, 0,80, 0,90, 1,00, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6 , 1,7, 1,8, 1,9, 2,0, 2,2, 2,4, 2,6, 2,8, 3,0, 3,5, 4,0, 4,5, y 5,0 cm, y terminando con uno de, 5,5, 6,0, 6,5, 7,0, 8,5, 9,0, 9,5, 10, 11, 12, 13, 14, y 15 cm. Rangos preferidos son gradaciones de 0,25 a 10 cm; de 0,5 a 8 cm; de 0,7 a 7 cm; y de 1 a 6 cm.

El agregado de vidrio espumado podna tambien emplear partfculas de vidrio espumado con diferencias en las fracciones de huecos nominales. Es decir, tener ademas masas de agregado con una fraccion de huecos nominal de las partfculas de vidrio espumado, tambien contemplando para emplear de forma alternativa masas de agregado con mezclas de fracciones de huecos nominales en rangos comenzando con uno de, 75, 76, 77, 78, 79 , 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, y 94% y terminando con uno de, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82,83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94 y 95%. Rangos preferidos son fracciones de huecos nominales de un 80 a un 98%; de un 70 a un 95%; y de un 90 a un 94%.

Las partfculas de vidrio espumado tienen una microestructura de celdas cerradas que limita la absorcion de agua, de manera que el agua solo puede penetrar en los poros abiertos mas exteriores de las partfculas. El agregado de vidrio espumado se ha utilizado en aplicaciones de ingeniena civil tales como la construccion de relleno ligero, el aislamiento y la proteccion contra las heladas de los cimientos de carreteras y terrazas. Estas aplicaciones muestran que las propiedades mecanicas del agregado de vidrio espumado son estables con variaciones dclicas de temperatura y

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humedad. Sin embargo, el agua estancada que sumerge las partfculas de vidrio espumado puede ser un problema en climas con ciclos de congelacion y descongelacion, ya que los poros llenos de agua abiertos mas exteriores pueden sufrir erosion por congelacion. Esto puede conducir a una disminucion de la gradacion del material de agregado en el tiempo. Los ensayos realizados sobre el material han descubierto que despues de 50 ciclos de congelacion descongelacion en inmersion completa en agua, el material sufre una disminucion del 47% en la capacidad de absorcion de energfa.

Por lo tanto, puede ser ventajoso dotar al lecho de agregado con medios de drenaje para evitar el agua estancada en la masa de agregado. Los medios de drenaje pueden ser de cualquier diseno de ingeniena civil, conocido actualmente

0 en el futuro capaz de drenar un lecho. Como alternativa, la masa de agregado de vidrio espumado en el lecho de intercepcion puede hacerse impermeable siendo envuelta por materiales geoplasticos y/ o geotextiles para formar un sellado contra la penetracion del agua. Esta tecnica es bien conocida para las personas expertas en la materia de los vertederos.

Las dimensiones de la cuenca del interceptor no son caractensticas cnticas de este invento y seran disenadas sobre una base del interceptor dependiendo del tipo de aeronave u otro vetnculo que va a ser utilizado. Cualquier tamano y diseno concebible de la cuenca del interceptor caera dentro del alcance de la invencion. En la practica, las dimensiones de la cuenca del interceptor tendran profundidades que vanan de aproximadamente 10 cm a 200 cm y longitudes de

1 m a 400 m. El diseno de la cuenca puede ser cualquier forma geometrica adecuada para la aplicacion real. Los ejemplos de posibles configuraciones del diseno de la cuenca incluyen, pero no se limitan a, triangular, rectangular, circular, elfptica, poligonal, trapezoidal, o cualquier combinacion de estos.

El lecho de intercepcion puede ventajosamente estar equipado con zonas de transicion en las partes perifericas adyacentes al terreno/ suelo circundante. La funcionalidad de las zonas de transicion es la de proporcionar un aumento gradual de la carga de arrastre en el vetnculo siendo interceptado al entrar en el interceptor, al tener un aumento gradual de la profundidad del lecho cuando se mueve desde el borde hacia la parte mayor. La zona de transicion puede estar formada teniendo un aumento escalonado en el lecho, o teniendo paredes inclinadas del lecho.

Listado de figuras

La figura 1 es un facsfmil de las figuras 11 a 8 de [1], que muestra los esfuerzos de compresion medidos y la absorcion de energfa para el agregado de vidrio espumado con una gradacion de 0,4 a 6,3 cm, un tamano medio de partfcula de 4,8 cm y un 93,8% de fraccion de huecos nominal.

La figura 2 es un dibujo esquematico de un ejemplo de modo de realizacion de la invencion visto desde el lateral.

La figura 3 es un dibujo esquematico de otro ejemplo de modo de realizacion de la invencion visto desde el lateral.

La figura 4 es un facsfmil de las figuras 11 a 22 de [1], que muestra la velocidad de la aeronave calculada, deceleracion, y las fuerzas en el amortiguador frontal del tren de aterrizaje.

La figura 5 es un diagrama de barras que muestra la distribucion del tamano de partfcula de un agregado de vidrio espumado de acuerdo con un ejemplo de modo de realizacion de la invencion.

La figura 6 muestra una representacion grafica de los ensayos de compresion sobre un agregado de tres fracciones de huecos nominales, cada una con una distribucion de tamano de partfcula, como se muestra en la figura 4

Ejemplo de modos de realizacion de la invencion

La invencion se describira con mas detalle por medio de dos ejemplos de modos de realizacion destinados a ser utilizados como sistemas de intercepcion de aeronaves. Estos modos de realizacion no deben considerarse como una limitacion de la idea inventiva general de emplear agregados de vidrio espumado para detener vehfculos de cualquier tipo.

Primer ejemplo de modo de realizacion

Un primer ejemplo de modo de realizacion del sistema de intercepcion de vehnculos se forma en el terreno, y se muestra esquematicamente desde el lateral en la figura 2. La seccion transversal vertical longitudinal del lecho tiene la forma de un trapecio de altitud B y longitud A que esta previsto en el terreno 2 de tal manera que la superficie 4 superior de la zona de intercepcion esta alineada con, y al mismo nivel que el plano formado por el terreno 2 circundante. Mediante el uso de un diseno con una seccion transversal trapezoidal vertical del lecho, se obtiene que ambos extremos del lecho estan provistos de zonas 3 de transicion suaves. El angulo a de inclinacion puede estar, normalmente, en el intervalo de 20 a 30°. La parte inferior 2 del lecho puede estar provista de medios de drenaje (no mostrados) para evitar que el agua se estanque en el lecho.

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El lecho esta relleno de agregado 1 de vidrio espumado. La profundidad maxima del agregado de vidrio espumado, en este modo de realizacion, es la altura B del trapezoide, y la longitud de la zona de intercepcion es la longitud A del lado superior del trapezoide. La superficie superior del lecho de agregado se cubre con una capa 4 de cubierta superior de cesped artificial. Una rueda 5 de un avion que entra en el sistema de intercepcion se muestra esquematicamente. La rueda se desplaza en la direccion mostrada por la flecha, y penetra a traves de la cubierta 4 superior y se hunde gradualmente en el vidrio espumado a medida que pasa sobre la zona 2 de transicion suave y entra en la parte mayor del lecho.

El agregado de vidrio espumado tiene una fraccion de huecos nominal de un 93,8% y las partfculas del agregado 1 tienen una agregacion de 0,4 a 6,3 cm y un tamano medio de partfcula de 4,8 cm. La distribucion del tamano de partfcula del agregado 1 es de un 0,88% en peso de partfculas, con tamanos de 4 a 8 mm, un 0,29% en peso, con tamanos de 8 a 12,5 mm, un 1,03% en peso, con tamanos de 12,5 a 14 mm, un 1,91% en peso, con tamanos de 14 a 16 mm, un 4,21% en peso, con tamanos de 16 a 20 mm, un 33,45% en peso, con tamanos de 20 a 31,5 mm, un 35,30% en peso, con tamanos de 31,5 a 40 mm, un 15,13% en peso, con tamanos de 40 a 50 mm, un 5,74 % en peso, con tamanos de 50 a 63 mm, y un 0,31% en peso, con tamanos superiores a 63 mm. La distribucion del tamano se muestra graficamente en la figura 4. La profundidad B del lecho es de 91 cm, y la longitud A de la zona de intercepcion es de 200 m. La seccion transversal horizontal del lecho (no mostrada) es o bien rectangular o triangular. En el caso de una seccion transversal rectangular, la anchura del lecho es constante y por lo menos debe ser tan amplia como la pista de aterrizaje donde se coloca el interceptor, pero ventajosamente puede ser mas amplia con el fin de permitir una cierta desviacion de rumbo de la aeronave al entrar en el lecho de intercepcion. La capacidad de interceptar aeronaves con desviaciones de rumbo cuando entran en el lecho de intercepcion puede ser mejorada mediante la formacion del lecho de intercepcion con una seccion transversal horizontal triangular.

El inventor ha realizado mediciones de la resistencia a la deformacion del agregado 1 presionando un piston circular con un diametro de 29,99 cm en un barril lleno con el agregado y que tiene un diametro interno de 30,00 cm. Los experimentos se han realizado para la misma gradacion que el agregado 1 pero con tres diferentes fracciones de huecos nominales. Los resultados se dan en la tabla 1 y se muestran graficamente en la figura 5. Los tres agregados teman la agregacion dada anteriormente, y que se muestra en la figura 4.

Los calculos realizados por han predicho que el ejemplo de modo de realizacion de la invencion sera capaz de detener a las aeronaves que entran con una velocidad de 130 km/ h (70 nudos) para detenerse totalmente en 110 m (360 pies) cuando el avion es un Bombardier CRJ-200, a 95 m (310 pies) en el caso de Boeing 737-800, y 180 m (590 pies) en el caso de un Boeing 747-400. Un facsfmil de la figura 11 a 22 de muestra la velocidad de la aeronave calculada, la deceleracion, y las fuerzas en el amortiguador frontal del tren de aterrizaje inducidas por el agregado de vidrio espumado en un Boeing 737-800 que entra en el ejemplo del modo de realizacion, con una velocidad de 130 km/ h.

Los calculos proporcionados en para el Bombardier CRJ-200 y el Boeing 747-400 muestran resultados similares y verifican que el agregado de vidrio espumado del ejemplo del modo de realizacion proporcionara un sistema de intercepcion de aeronaves de usos multiples, donde las aeronaves estan siendo interceptados de una manera segura con tasas de deceleracion de 0,7 a 1,0 g y longitudes de frenado en el intervalo de 90 a 200 m.

Segundo ejemplo de modo de realizacion

El segundo ejemplo de modo de realizacion se hace a lo largo de la misma solucion de principio que el primer ejemplo de modo de realizacion, en el que el interceptor esta hecho del mismo agregado de vidrio espumado con una fraccion de huecos nominal similar y una distribucion de tamano de partfculas como la dada para el primer ejemplo de modo de realizacion, y se da aproximadamente la misma longitud A y profundidad B del lecho. El ejemplo del modo de realizacion se muestra desde el lateral en la figura 3. Por favor tenga en cuenta que la longitud del lecho ha sido truncada en la figura.

La principal diferencia es que el lecho 1 de agregado de vidrio espumado en el segundo ejemplo de modo de realizacion se coloca directamente sobre el terreno 2 sin formar un pozo/depresion, vease la figura 3. En este caso, el lecho de vidrio espumado necesita ser contenido mediante el uso de una estructura 6 mecanica a lo largo de la periferia del lecho. La estructura mecanica, de forma ventajosa, debe ser disenada para funcionar como una rampa tanto para entrar como para salir del lecho de agregado 1. Esto puede obtenerse a traves de la formacion de la estructura 6 mecanica con una seccion transversal triangular de tal manera que un avion que se dirige hacia el lecho 1 se movera sin problemas hacia arriba en la rampa y entrara en el lecho 1 por hundirse en el lecho rodando a lo largo de la parte inferior 3 con pendiente del lecho hasta que la rueda 5 queda suspendida en el agregado de vidrio espumado. El angulo de inclinacion puede ser el mismo que el dado en el primer ejemplo de modo de realizacion, pero tambien se pueden emplear otros angulos de inclinacion. El lecho esta cubierto por una capa de cesped artificial 4.

Tabla 1: Ensayos de compresion sobre agregado de tres fracciones de huecos nominales, cada una con una distribucion del tamano de partfcula, como se muestra en la figura 4.

Agregado con una fraccion de huecos nominal de un 94,6 % (correspondiente a una densidad de 135kg/ m3)

Porcentaje de compresion [%]: Fuerza de compresion [N] Resistencia a la compresion [MPa]

20: 32.500 0,46

25: 48.000 0,68

30: 55.000 0,78

40: 90.000 1,28

20: 38.000 0,54

25: 50.000 0,71

30: 58.000 0,82

40: 92.000 1,30

20: 55.000 0,78

25: 61.000 0,86

30: 90.000 1,28

40: 120.000 1,70

Referencias

5 1. Matthew Barsotti y otros, informe publicado el 21 de enero de 2910 con el tttulo “Desarrollo de mejora de sistemas

de intercepcion de aeronaves civiles" en el Programa de investigacion cooperativa de aeropuertos, administrado por la Junta de investigacion de transporte de las Academias Nacionales, EE.UU.

Claims

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Reivindicaciones

1. Sistema de intercepcion de vehnculos, en el que el sistema comprende:

- una zona de intercepcion de vehnculos que comprende un lecho relleno de un agregado de vidrio espumado con tamanos de partfcula que van desde 0,25 cm a 15 cm y fracciones de huecos nominales de aproximadamente 70 a un 98%, y

- una cubierta superior que cubre la superficie superior del lecho de agregado de vidrio espumado.
2. Sistema de intercepcion de vehnculos de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el agregado de vidrio espumado se realiza mediante de vidrio de sosa y cal o vidrio de sosa, con fraccion de huecos nominal en un rango comenzando en un 75% y terminando en un 95%.
3. Sistema de intercepcion de vehnculos de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que la fraccion de huecos nominal esta en uno de los siguientes rangos: de 80 a 90%; de 83 a 88%; y de 85 a 87%.
4. Sistema de intercepcion de vehnculos de acuerdo con la reivindicacion 2 o 3, en el que el agregado de vidrio espumado tiene una gradacion con tamanos de partfcula de cualquier rango comenzando en 0,25 cm y terminando en 15 cm.
5. Sistema de intercepcion de vehnculos de acuerdo con la reivindicacion 4, en el que el agregado de vidrio espumado tiene una gradacion de uno de los siguientes rangos: de 0,25 a 10 cm; de 0,5 a 8 cm; de 0,7 a 7 cm; y de 1 a 6 cm.
6. Sistema de intercepcion de vehnculos de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el agregado de vidrio espumado tiene una fraccion de huecos nominal de un 93,8% y las partfculas de agregado tienen una agregacion de 0,4 a 6,3 cm y un tamano medio de partfcula de 4,8 cm, y en el que la profundidad del lecho es de 91 cm y la longitud del lecho es 200 m.
7. Sistema de intercepcion de vehnculos de acuerdo con la reivindicacion 6, en el que la distribucion del tamano de partfcula del agregado de vidrio espumado es de un 0,88% en peso de partfculas, con tamanos de 4 a 8 mm, 0,29% en peso, con tamanos de 8 a 12,5 mm, un 1,03% en peso, con tamanos de 12,5 a 14 mm, un 1,91% en peso, con tamanos de 14 a 16 mm, un 4,21% en peso, con tamanos de 16 a 20 mm, un 33.45% en peso, con tamanos de 20 a 31,5 mm, un 35.30% en peso, con tamanos de 31,5 a 40 mm, un 15,13% en peso, con tamanos de 40 a 50 mm, un 5,74% en peso, con tamanos de 50 a 63 mm, y un 0,31% en peso, con tamanos superiores a 63 mm.
8. Sistema de intercepcion de vehnculos de acuerdo con la reivindicacion 4, en el que la cubierta superior esta hecha de uno de: lonas impermeables polimericas, laminas de plastico y cesped artificial.
9. Metodo para la intercepcion de vehnculos, en el que el metodo comprende:

- hacer un lecho en el terreno, donde los vehnculos deben ser interceptados,

- llenar el lecho con agregado de vidrio espumado con tamanos de partfcula que van desde 0,25 cm a 15 cm y fracciones de huecos nominales de aproximadamente un 70 a un 98%, y

- cubrir la superficie superior del lecho con una cubierta superior.
10. Metodo para la intercepcion de vehnculos de acuerdo con la reivindicacion 9, en el que

- el vehnculo a ser interceptado es un avion,

- se forma un lecho en el final de una pista de despegue con una profundidad de 91 cm y una longitud de 200 m,

- se utilizan agregado de vidrio espumado con una fraccion de huecos nominal de un 93,8% y las partfculas del agregado tiene una agregacion de 0,4 a 6,3 cm y un tamano medio de partfcula de 4,8 cm y

- se cubre el agregado de vidrio espumado con un cesped artificial como cubierta superior.
11. El uso de agregado de vidrio espumado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 en sistemas de intercepcion de vehnculos.