专利名称：复合式拦阻单元体及其生产方法
技术领域：
本发明涉及飞机场用阻拦装置，特别涉及一种用于机场跑道阻拦系统的复合式特性泡沫材料拦阻单元体及其生产方法以及由该复合式拦阻单元体组成的飞机场用阻拦装置。
背景技术：
国内外的统计数据均表明，当前，在严重危害民航飞行安全的事故中，飞机在起飞或者降落时冲出跑道位列首位。为此，国际民航组织即将在“国际标准与建议措施”中提高跑道端安全区长度的标准，以减少因为冲出跑道造成的重大飞行安全事故。但是，因为地理或者别的环境因素的制约，很多机场难以满足新的跑道端安全区长度要求，而通过在跑道端头铺设特性材料拦阻系统(Engineered Material Arresting System,以下简称EMAS),将可以在不增加安全区长度的情况下，实现与新标准等效的安全保障。该系统是一种铺设在跑道端安全区内的长几十米至一百多米、与跑道同宽、厚几十厘米的泡沫材料拦阻床，利用特性泡沫材料的溃缩吸能特性，在保证机上人员和飞机结构安全的条件下，拦停冲出跑道飞机的设施。按照美国联邦航空局(FAA)出台的咨询通告AC 150/5520-22A第9条规定，用于铺装EMAS的材料应满足力学性能、使用安全性和环境耐候性方面的要求，即能提供拦阻飞机所需的吸能特性，使飞机按照预定的方式平稳减速，同时具有防水(或耐水)、阻燃、无毒、耐腐蚀、耐高低温、耐老化、抗风蚀等性能特点，具备长寿命全天候工作能力。同时，考虑到实际应用需求，该材料还应该便于搬运、铺装、维护和更换的特点。国际上常用的方式是选用预制的泡沫材料方块，如泡沫混凝土或酚醛泡沫材料，来铺装跑道拦阻系统。中国专利CN 101016203A公开了一种用粉煤灰、水泥、石膏和铝粉经化学发泡制备的带有中空长孔的混凝土方块。美国专利US 5902068、US6726400公开了一种由水泥、发泡剂和水用物理发泡工艺加工的泡沫混凝土拦阻方块。美国专利US5885025、US6971817公开了在泡沫混凝土方块外，再包裹一层水泥薄板材，以保护泡沫混凝土方块避免被飞机发动机尾流破坏。美国专利US7597502、US8021075公开了一种带塑料保护顶盖和底部托盘的泡沫材料单元块，提高材料的防水性和抗飞机发动机尾流吹袭的能力。但这些材料的环境耐候性均存在缺陷，也未对材料阻燃等使用安全性提出要求，无法保证系统使用安全性和寿命。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种复合式拦阻单元体，包括泡沫材料立方体
I、设置在泡沫材料立方体I上方的复合材料保护顶盖2、设置在泡沫材料立方体I下方的防水底部托盘3、设置在泡沫材料立方体I四周的单元体封装结构4和喷涂在复合材料保护顶盖2顶部的顶部抗老化涂层5和喷涂在泡沫材料立方体I表面的防水涂层6组成。一种复合式拦阻单元体的生产方法，其中，包括以下步骤
I)按照本专利所公开的配方及比例在热注成型机上生产出符合要求的防水底部托盘；2)将所述的防水底部托盘放置在相应的泡沫材料浇筑模具中，并做好接触部位的密封，防止浇筑时材料泄露；3)将一定量的泡沫混凝土生产原料浇筑到放置在防水底部托盘上的模具中，让泡沫混凝土生产原料在模具中发泡成型，经过一定时间的养护和干燥后，按照需要的体积对已经发泡成型的泡沫混凝土进行切割，形成本专利的泡沫材料立方体；4)对泡沫材料立方体的表面进行喷涂防水涂层；5)生产尺寸和性能符合要求的保护顶盖，并将封装结构的一端粘结在保护顶盖的 侧边内侧；6)将保护顶盖安装在泡沫材料立方体的上面，并将封装结构的另一端粘结在防水底部托盘的底面；7)在封装好的单元体保护顶盖的上表面喷涂抗老化涂层。所述复合式特性泡沫材料拦阻单元体不仅具备了 EMAS系统所需要溃缩吸能特性，相对于现有技术，还兼具了以下优点1)便于生产和安装过程中的搬移；2)能够抵抗紫外线照射、飞机发动机尾流及常见风沙的侵蚀；3)具有防水或耐水性能；4)阻燃、耐常见油料及防冰液腐蚀；5)使用寿命长。本发明还提供一种机场用阻拦装置，由上述多个复合式拦阻单元体组装而成。
图I为本发明一实施方式的复合式拦阻单元体的结构示意图；图2为图I所示复合式拦阻单元体中复合材料保护顶盖的结构示意图；图3为图2所示复合材料保护顶盖的A-A面剖视图；图4为图I所示复合式拦阻单元体中塑料防水底部托盘的结构示意图；图5为本发明另一实施方式的复合式拦阻单元体的结构示意图；图6为本发明实施方式的阻拦装置的示意图；图7为图6的俯视图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。图I示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的复合式拦阻单元体10的结构。一种复合式拦阻单元体10，包括泡沫材料立方体I、设置在泡沫材料立方体I上方的复合材料保护顶盖2、设置在泡沫材料立方体I下方的防水底部托盘3、设置在泡沫材料立方体I四周的单元体封装结构4和喷涂在复合材料保护顶盖2顶部的顶部抗老化涂层5以及喷涂在泡沫材料立方体I表面的防水涂层6。所述泡沫材料立方体I的材料为泡沫混凝土或泡沫玻璃等具有良好溃缩吸能特点的材料。该材料在飞机机轮碾压时能够按照一定方式稳定的破碎，从而按设计要求为飞机提供拦阻力，在保证飞机结构和机上人员安全的情况下使飞机快速停止。所述泡沫材料立方体I的材料可为一个整体，也可以是多个小块通过一定方式粘结在一起的结构。所述泡沫材料立方体I为长与宽为50cnTl50cm,高度一般为20cnT70cm。该尺寸可便于运输。复合材料保护顶盖2由顶面21和侧边22组成，如图2所示，这样便于顶盖与泡沫材料的固定。侧边22的内壁尺寸与所述泡沫材料立方体的长宽尺寸一致，侧边的高度通常3飞cm为宜，此高度可满足EMAS拦阻床铺设时单元块之间的密封要求。所述复合材料保护顶盖为双层或多层热模成型材质，从外向内，各层强度递减，脆性递增。如图3所示，在本发明一个实施方式中，所述复合材料保护顶盖2包括高强材料外层23和脆性材料内层24。其中，高强材料可以是高强SMC (玻纤含量15 25%)材料，脆性材料可以是偏脆性DMC (玻纤含量5 10%)材料。该顶盖材料具有阻燃特性，同时也能够耐燃油、滑油、液压油和除/防冰液的腐蚀。由此，该保护顶盖既能保证在安装时维护人员可以正常在拦阻装置上行走而不造成损坏，又可以保证当飞机冲入时，该阻拦装置在拦阻时能够被机轮整齐地压裂，不对泡沫材料的拦阻特性产生影响。同时，顶盖本身具有良好的抗风蚀和老化能力，在户外自然条件下至少可以保证10年的使用寿命。·如图4所示，防水底部托盘3由塑料材料，如40%PS+60%改性PS通过热注成型，其内部设有加强筋板31，底部设有标准叉车槽32，供生产、运输和安装时搬运使用。所述防水底部托盘3整体具有足够的刚性，在泡沫材料生产初期搬运时能提供足够的支撑力。该防水底部托盘3的作用主要为泡沫材料底部提供防水，为单元体生产、运输和铺设中的搬运提供方便，避免泡沫材料破损。如图I或图5所示，单元体封装结构4的一端设置在复合材料保护顶盖2上，另一端设置在防水底部托盘3的底面，从而将复合材料保护顶盖2、泡沫材料立方体I和塑料防水底部托盘3连接成一个整体，并且遮挡住泡沫材料立方体1，保证顶盖不会因外力随意脱离泡沫材料。单元体封装结构4可以是聚酯纱布等柔软的连接带，一端通过高强度速干胶(硅胶、树脂类)或尼龙扣均匀粘结在顶盖2侧边的内侧，另一端粘结在塑料底托的底面。在封装完成时，应保证顶盖与泡沫材料完全贴合，且不存在应力集中区，避免后续因应力集中而发生翘曲，影响拦阻床的密封。单元体封装结构4可以为图I所示的布式封装结构或图5所示的带式封装结构。如图5所示，所述顶部抗老化涂层5为具有很强粘附性的高分子抗老化涂层，如硅胶涂料。该图层可提高复合材料保护顶盖2的抗紫外线、抗风蚀和砂石磨损能力。可在单元体生产时喷涂，也可在拦阻床使用一段时间后用于修复顶盖使用，解决已铺设拦阻装置出现的顶盖老化问题。所述顶部抗老化涂层5是哑光的，以免因其反光给飞行员造成影响。所述表面防水涂层6主要解决泡沫材料怕水、怕冻融的问题。通过在泡沫材料立方体I的侧边喷涂防水层(如混凝土防水剂或者是亚光、抗老化的硅胶涂料)，防止拦阻床密封防水失效时泡沫材料吸入水导致其失效。以泡沫混凝土单元体为例，所述复合式拦阻单元体10的生产方法包括如下几个步骤I)按照本专利所公开的配方及比例在热注成型机上生产出符合要求的防水底部托盘3 ;2)将所述的防水底部托盘3放置在相应的泡沫材料浇筑模具中，并做好接触部位的密封，防止浇筑时材料泄露；
3)将一定量的泡沫混凝土生产原料浇筑到放置在防水底部托盘3上的模具中，让泡沫混凝土生产原料在模具中发泡成型，经过一定时间的养护和干燥后，按照需要的体积对已经发泡成型的泡沫混凝土进行切割，形成泡沫材料立方体I ;4)对泡沫材料立方体I的表面进行喷涂防水涂层6 ；5)生产尺寸和性能符合要求的保护顶盖2，并将单元体封装结构4的一端粘结在保护顶盖2的侧边内侧；6)将保护顶盖2安装在泡沫材料立方体I的上面，并将单元体封装结构4的另一端粘结在防水底部托盘3的底面； 7)在封装好的保护顶盖3的上表面喷涂抗老化涂层5。在实际复合式拦阻单元体10生产时，上述部分步骤可并行实施或调整顺序。如图6、图7所示，本发明还提供一种机场用阻拦装置20。阻拦装置20由上述多个复合式拦阻单元体10组装而成，在每两个相邻的复合式拦阻单元体10之间均涂有防水用的硅胶涂料。以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于发明的保护范围。
权利要求
1.复合式拦阻单元体，其特征在于，包括泡沫材料立方体(I)、设置在所述泡沫材料立方体(I)上方的保护顶盖(2)、设置在所述泡沫材料立方体(I)下方的防水底部托盘(3)、设置在所述泡沫材料立方体(I)四周的单元体封装结构(4)和喷涂在所述保护顶盖(2)顶部的抗老化涂层(5 )以及喷涂在泡沫材料立方体(I)表面的防水涂层(6 )。
2.根据权利要求I所述的复合式拦阻单元体，其特征在于，所述泡沫材料立方体(I)为泡沫混凝土或泡沫玻璃。
3.根据权利要求2所述的复合式拦阻单元体，其特征在于，所述泡沫材料立方体(I)的长与宽为50cm 150cm,高度为20cm 70cm。
4.根据权利要求I或2中任一项所述的复合式拦阻单元体，其特征在于，所述保护顶盖(2)由2层材料复合组成，包括高强材料的外层(23)和脆性材料的内层(24)。
5.根据权利要求4所述的复合式拦阻单元体，其特征在于，所述高强材料为高强片状膜塑料；所述脆性材料为团装膜塑料或低玻纤片状膜塑料。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的复合式拦阻单元体，其特征在于，所述塑料防水底部托盘(3 )内部设有加强筋板(31)，底部设有叉车槽(32 )。
7.根据权利要求6所述的复合式拦阻单元体，其特征在于，所述单元体封装结构(4)为聚酯纱布。
8.根据权利要求7所述的复合式拦阻单元体，其特征在于，所述单元体封装结构(4)为布式或带式封装结构。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的复合式拦阻单元体，其特征在于，所述顶部抗老化涂层(5)为硅胶涂料。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的复合式拦阻单元体，其特征在于，所述表面防水涂层(6)为混凝土防水剂或硅胶涂料。
11.复合式拦阻单元体的生产方法，其特征在于，包括以下步骤 1)在热注成型机上生产防水底部托盘(3)； 2)将所述的防水底部托盘(3)放置在相应的泡沫材料浇筑模具中，并做好接触部位的密封，防止浇筑时材料泄露； 3)将一定量的泡沫混凝土生产原料浇筑到放置在防水底部托盘(3)上的模具中，让泡沫混凝土生产原料在模具中发泡成型，经过一定时间的干燥后，按照需要的体积对已经发泡成型的泡沫混凝土进行切割，形成泡沫材料立方体(I); 4)对泡沫材料立方体(I)的表面进行喷涂防水涂层(6)； 5)生产尺寸和性能符合要求的保护顶盖(2)，并将单元体封装结构(4)的一端粘结在保护顶盖(2)的侧边内侧； 6)将保护顶盖(2)安装在泡沫材料立方体(I)的上面，并将单元体封装结构(4)的另一端粘结在防水底部托盘(3)的底面； 7)在封装好的保护顶盖(2)的上表面喷涂抗老化涂层(5)；
12.—种阻拦装置，其特征在于，所述阻拦装置(20)由权利要求1-10中任一项所述的复合式拦阻单元体(10)组成。
全文摘要
一种复合式拦阻单元体，包括泡沫材料立方体、设置在所述泡沫材料立方体上方的保护顶盖、设置在所述泡沫材料立方体下方的防水底部托盘、设置在所述泡沫材料立方体四周的单元体封装结构和喷涂在所述保护顶盖顶部的抗老化涂层以及喷涂在泡沫材料立方体表面的防水涂层。该复合式拦阻单元体不仅具备了EMAS系统所需要溃缩吸能特性，相对于现有技术，还兼具了以下优点1)便于生产和安装过程中的搬移；2)能够抵抗紫外线照射、飞机发动机尾流及常见风沙的侵蚀；3)具有防水或耐水性能；4)阻燃、耐常见油料及防冰液腐蚀；5)使用寿命长。
文档编号E01F15/00GK102936880SQ20121048262
公开日2013年2月20日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者史亚杰, 刘平, 姜春水, 孔祥骏, 李敬 申请人:中国民航科学技术研究院