(57)【要約】  本発明の実施形態は、独立の構成材（１０）からなるコアを提供する。独立の構成材（１０）は、複数の構成材から組み立てられたシステムが、移動中の輸送機器の運動エネルギーを吸収するような特性を有する。構成材（１０）はインターロッキング構成材であり得る。構成材は、セラミック、ポリマー複合材料又はその他の材料からつくられ得る。これらの材料は、衝突時に圧潰又は変形するシステムの性能により輸送機器のエネルギーを吸収し、且つ輸送機器を安全に停止させることを補助するために十分に強力であり、そして尚且つ、このバリアで輸送機器を押し潰させるほどには強くない。特定の一実施形態において、前記構成材は、ガス液化カラムにて従来使用されているパッキング要素の改変物であり得る。
2016531040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
輸送機器を捕捉するエネルギー吸収システムであって、
複数の独立の構成材から形成された構造を備え、
前記構成材は、（i）移動する輸送機器の衝撃を受けて前記構成材が圧潰することを可能とする特性と、（ｉｉ）輸送機器が係合している間の拘束されない物体の影響を最小とする特性とを備えるエネルギー吸収システム。
【請求項２】
前記複数の独立の構成材が、前記複数の独立の構成材の互いに対する自由な移動を概して制限する形状を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記複数の独立の構成材が、輸送機器の捕捉中に、集合的移動、又は飛び出しが制限された状態に維持される請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記複数の独立の構成材がインターロッキング構成材である請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記複数の独立の構成材が、前記複数の独立の構成材の間に１つ又は複数の空隙が存在するように組み立てられる請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記複数の独立の構成材は、セラミック、ポリマー材料、複合材料、金属、又はこれらの任意の組合せを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記複数の独立の構成材は、鞍形状、Ｓ字形状、球形状、格子形状、波打ち形状、突出付き円筒形状、絡んだ麺形状、又はこれらの組合せを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記複数の独立の構成材は、単一の又は様々な寸法を有する複数の形状が混合された形状を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記構造物は、構成材の間の空隙を埋めるための１つ以上の追加的材料タイプを更に含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記追加的材料タイプが前記複数の独立の構成材に接着している請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記１つ以上の追加的材料タイプが、砂、発泡体、砂利、接着剤、ポリマーフォーム、
多孔質コンクリート、ＣＢＰＣ、繊維、スクリム又は網状ストリップ、ファブリック、前記複数の独立の構成材を通過する糸、又はこれらの組合せを含む請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記複数の独立の構成材が、前記複数の独立の構成材を互いにさらに固定するために接着剤を用いて複合コア構造物に形成される請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記複数の独立の構成材が変更されたパッキング要素を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記複数の独立の構成材が、約１５０ポンド／立方フィート（約２４００ｋｇ／ｍ３）より小さい密度を有する請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記複数の独立の構成材が、５ｐｓｉ（約３４．５ｋｐａ）〜１２５ｐｓｉ（約８６２ｋｐａ）の範囲の圧縮強度を有する請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記システムが、約１５０ポンド／平方インチ（約１０３４ｋＰａ）より小さい圧縮傾斜強度を有する請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
複数の構成材を用いて輸送機器を捕捉する方法であって、
（ａ）複数の構成材であって、該複数の構成材が他の複数の構成材と緊密に協働することを可能とする形状を有する複数の構成材を提供することと、
（ｂ）前記複数の構成材から、コアを、輸送機器から衝撃を受けた時に前記コアが集合的移動の制限された状態に維持されるように形成することと、
（ｃ）前記複数の構成材のコアを、輸送機器を捕捉するために配置することとを含む方法。
【請求項１８】
前記複数の構成材がインターロッキング形状を含む請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記複数の構成材が類似の形状及び寸法を有する請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数の構成材が異なる形状及び寸法を有する請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記複数の構成材が、セラミック、ポリマー材料、複合材料、金属、又はこれらの任意の組合せを含む請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記複数の構成材が、鞍形状、Ｓ字形状、球形状、格子形状、波打ち形状、突出付き円筒形状、絡んだ麺形状、又はこれらの組合せを含む請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の参照：本願は、２０１３年７月３１日に出願された「輸送機器のための捕捉ベッド」と題する米国仮出願第６１／８６０，３１３号による優先権を主張し、その開示内容全体を援用してここに組み入れる。
【０００２】
本開示の実施形態は、概して、走路の利用可能な長さでは停止できない輸送機器、例えば航空機を減速させるために用いられる捕捉システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
航空機が滑走路端部を越えてオーバーランすることがあり得、実例もあり、乗客の怪我、及び、航空機の破壊及び深刻な損傷の可能性を高めている。このようなオーバーランは、最大８０ノット（１４８．１６ｋｍ／時）の速度で航空機が走行する、離陸中断時又は着陸中に発生している。オーバーランの危険性を最小限にするために、連邦航空局（ＦＡＡ）は、滑走路端部を越えて長さ１０００フィート（３０４．８ｍ）の安全領域を有することを一般に要求している。現在、この安全領域がＦＡＡ基準であるが、国中の多くの滑走路が、この基準の採用以前に建設されていた。これらの滑走路は、水域、道路、又はその他の障害物により、１０００フィートのオーバーランの要求を満たして法令を順守することが経済的に困難であるような場所にあるかもしれない。
【０００４】
オーバーランが生じた状況における深刻な結果を緩和するために、滑走路を越えた位置における既存の土壌面を含むいくつかの材料が、航空機を減速させる能力に関して評価されてきた。しかし、土壌面は、移動している輸送機器（すなわち、航空機）を捕捉するための最良の解決策ではない。これは主に、土壌面の特性が予測不可能だからである。
【０００５】
調査された別のシステムが、輸送機器を捕捉するシステム又はその他の圧縮可能なシステムを提供している。この輸送機器を捕捉するシステム又はその他の圧縮可能なシステムは滑走路端部に配置された材料又はバリアを含み、滑走路の末端から外れて走行している航空機車輪の圧力下で予測可能に且つ確実に圧潰する（又はその他の方法で変形する）。圧縮可能な低強度材料によりもたらされる抵抗力が、航空機を減速させて、航空機をオーバーラン領域の範囲内に停止させる。輸送機器捕捉システムの具体的な例は、特別設計材料停止システム（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ａｒｒｅｓｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、ＥＭＡＳ）と称され、現在では２００５年９月３０日付けの米国連邦航空局の勧告回状１５０／５２２０−２２Ｂ「航空機のオーバーランのための特別設計材料停止システム（ＥＭＡＳ）」に記載されているアメリカ合衆国の飛行場設計基準の一部である。ＥＭＡＳ及び滑走路の安全領域計画が、米国連邦航空局の指令５２００．８及び５２００．９により指導されている。
【０００６】
また、圧縮可能な（又は変形可能な）輸送機器捕捉システムを、例えば、航空機以外の輸送機器や物体を減速させるために、車道又は歩行者用通路（又はその他の場所）に設置してもよい。これらは、高速となり制御不能状態で走行しており、よって安全に停止する必要のある、自動車、列車、トラック、オートバイ、トラクタ、モペッド、自転車、ボート、又は、その他の任意の輸送機器を安全に停止させるために使用され得る。
【０００７】
輸送機器を捕捉するために（特に、航空機の捕捉に関して）検討されてきたいくつかの具体的な材料は、フェノールフォーム、多孔セメント（気泡セメント、細胞セメント）、発泡ガラス（気泡ガラス）、及び、化学結合リン酸塩セラミック（ＣＢＰＣ）を含む。これらの材料は、滑走路端部の捕捉材ゾーン（アレスタゾーン）における浅いベッド（台状部）として形成されることができる。輸送機器が捕捉材ゾーンに侵入すると、輸送機器の車輪は、牽引荷重（引き荷重）の増大を生じるように設計された材料内に沈み込む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、現在まで研究されてきた材料のいくつかを改良できよう。例えば、フェノールフォームは「反跳」特性を有し、圧縮後にエネルギーのいくらかが戻されてしまうという点で不利となり得る。多孔性コンクリートは、原材料及び続く水和工程が変動するという固有の特性のために、密度特性と圧縮強度特性が時間と共に変動するかもしれず製造を維持することが困難となり得る。セラミックの特性は、焼成プロセス中に安定した状態に設定される。発泡ガラスは、均一性の制御が困難な場合がある。従って、輸送機器を捕捉するベッドのための改良された材料を開発することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
従って、本明細書に記載される実施形態は、独立の構成材であって、該独立の構成材を集めたシステムが移動する輸送機器の運動エネルギーを吸収するような圧縮強度を有する、壊れやすい独立の構成材によるコアを提供する。前記構成材は絡み合う（インターロッキングする）構成材であり得る。前記システムは、圧潰してエネルギーを吸収することにより輸送機器を停止させて、輸送機器の乗員の深刻なけが又は死亡を防ぐのに有効であり得る。換言すれば、前記構成材は、衝撃を受けて圧潰又は変形するシステムの性能により輸送機器のエネルギーを吸収して輸送機器の安全な停止を補助するのに十分なほど強く、且つ輸送機器をこれらのバリアにより潰してしまうほどには強くはない材料からなるべきである。組み立てられたシステムは、従来の剛性の又は非圧潰性のバリアよりも、輸送機器をよりゆっくりと減速させ、且つより多くの緩衝をもたらすことを意図されている。
【００１０】
特定の一実施形態において、前記構成材は、改変されたセラミック、ポリマー又は金属製のパッキング要素であるインターロッキング構成材であってよく、この構成材は改変されていない点については、化学産業、石油化学産業等の産業（すなわち、ガス液化カラム）で従来使用されているものである。様々なパッキング要素の形状を用い得るが、本開示により提示されるパッキング要素は、それらが輸送機器を捕捉するために用いられることを可能にする所望の特性を有するように改変され得る。
【００１１】
輸送機器を捕捉するエネルギー吸収システムであって、複数の独立の構成材から形成された構造を備え、前記構成材は、（i）移動する輸送機器の衝撃を受けて前記構成材が圧潰することを可能とする特性と、（ｉｉ）輸送機器が係合している間の拘束されない物体の影響を最小とする特性とを備えるエネルギー吸収システムが提供され得る。
【００１２】
複数の構成材を用いて輸送機器を捕捉する方法であって、複数の構成材であって、該複数の構成材が他の複数の構成材と緊密に協働することを可能とする形状を有する複数の構成材を提供することと、前記複数の構成材から、コアを、輸送機器から衝撃を受けた時に前記コアが集合的移動の制限された状態に維持されるように形成することと、前記複数の構成材のコアを、輸送機器を捕捉するために配置することとを含む方法も提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、鞍形状のパッキング構成材の一実施形態の斜視図である。鞍形状のパッキング構成材は、この構成材を輸送機器捕捉ゾーンにおいて有用とする改変された特性、幾何学的形状、及び寸法を有して製造され得る。
【図２】図２は、リッジを有する、鞍形状の構成材の他の実施形態の斜視図である。鞍形状の構成材は、この構成材を輸送機器捕捉ゾーンにおいて有用とする特性、幾何学的形状、及び寸法を有して製造され得る。
【図３】図３は、スカラップ状の壁を有する、鞍形状の構成材の更なる他の実施形態の斜視図である。鞍形状の構成材は、この構成材を輸送機器捕捉ゾーンにおいて有用とする特性、幾何学的形状、及び寸法を有して製造され得る。
【図４】図４は、スカラップ状の壁及びリッジ壁を有する、鞍形状の構成材の更なる他の実施形態の斜視図である。鞍形状の構成材は、この構成材を輸送機器捕捉ゾーンにおいて有用とする特性、幾何学的形状、及び寸法を有して製造され得る。
【図５】図５Ａは、球形状の構成材の一実施形態の斜視図である。球形状の構成材は、この構成材を輸送機器捕捉ゾーンにおいて有用とする特性、幾何学的形状、及び寸法を有して製造され得る。図５Ｂは、インターロッキングのための突起を有する管形状の構成材の一実施形態の斜視図である。管形状の構成材は、この構成材を輸送機器捕捉ゾーンにおいて有用とする特性、幾何学的形状、及び寸法を有して製造され得る。
【図６】図６は、球形状の構成材の一実施形態の斜視図である。球形状の構成材は、この構成材を輸送機器捕捉ゾーンにおいて有用とする特性、幾何学的形状、及び寸法を有して製造され得る。
【図７】図７は、格子（グリッド又はラティス）形状の構成材の一実施形態の斜視図である。格子形状の構成材は、この構成材を輸送機器捕捉ゾーンにおいて有用とする特性、幾何学的形状、及び寸法を有して製造され得る。
【図８】図８は、雪片形状の構成材の一実施形態の斜視図である。雪片形状の構成材は、この構成材を輸送機器捕捉ゾーンにおいて有用とする特性、幾何学的形状、及び寸法を有して製造され得る。
【図９】図９は、鞍形状の複数の構成材から製造された複合コアの斜視図である。複数の構成材は、これらの構成材を輸送機器捕捉ゾーンにおいて有用とする特性、幾何学的形状、及び寸法を有して製造されている。鞍形状の複数の構成材は、繋がれていなくても、あるいは、インターロッキングをさらに強くするために接着剤を用いて互いに接着されてもよい。
【図１０】図１０は、複数の波状隆起構成材のラザニア状積層により製造された複合コアの斜視図である。複数の構成材は、これらの構成材を輸送機器捕捉ゾーンにおいて有用とする特性、幾何学的形状、及び寸法を有して製造されている。
【図１１】図１１は、一連の複数の麺状構成材から製造された複合コアの斜視図である。複数の構成材は、これらの構成材を輸送機器捕捉ゾーンにおいて有用とする特性、幾何学的形状、及び寸法を有して製造されている。
【図１２】図１２は、Ｓ字形状の複数の構成材から製造された複合コアの斜視図である。複数の構成材は、これらの構成材を輸送機器捕捉ゾーンにおいて有用とする特性、幾何学的形状、及び寸法を有して製造されている。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本開示の実施形態は、輸送機器を捕捉するシステムにおいて用いる改良された材料を提供する。改良は、組成、多孔度の変更、及び密度の変更を含む、製造プロセスの改変により達成された。これらの変更は、衝撃時にエネルギーを吸収でき、衝撃時に所定位置に維持され、高い異物損傷（ＦＯＤ）リスクを生じず、且つ、壊れやすいか又は確実に圧潰する１つ又は複数の構成材を提供するようにあつらえられている。材料は、単独で用いられても、あるいは、設置を容易にし得るコンテインメントシステム（格納容器システム、閉じ込めシステム）内に備え付けられても良い。
【００１５】
特定の実施形態は、衝撃時に圧潰することを可能にする圧縮強度を有する独立の構成材からなるコアを含むエネルギー吸収システムを提供する。これらの構成材はインターロッキング構成材であり得る。本明細書で用いられる用語「インターロッキング」は、構成材が圧潰時にほぼ拘束された位置に維持されること、及び／又は構成材が所定方向に集団で又は自由に移動しないように拘束された状態に維持されることを意味し得る。「インターロッキング」という用語は、輸送機器との係合中における拘束されない構成材の影響が最小となるよう構成された構成材を示してもよい。「インターロッキング」という用語は、前記構成材が以下のような形状を有することを意味するために用いられ得る。すなわち、
構成材が複数の構成材の集団として位置づけられ又は集積された時に、構成材の形状が構成材をループさせ、係合させ、結びつかせ、その他一般に互いに固定させるような形状である。便利なアナロジーは「バレルオブモンキーズ（一樽のサル）」の構成部品との比較であろう。「バレルオブモンキーズ」においては、一つの「サル」を持ち上げると一般にその「サル」の「腕」が他の「サル」とインターロックするが、複数の構成部品「サル」が依然として「インターロッキング」した状態にあるとみなしつつ、１つ又は複数の「サル」を落下させることも可能である。
【００１６】
本明細書で用いられる「インターロッキング」という用語は、複数の構成材がブロック又はグループとして配置され圧力が与えられた時、構成材が概ねブロック又はグループ内に拘束されたままとなるような形状を構成材が有することを意味し得る。本明細書で用いられる「インターロッキング」という用語は、複数の構成材がブロック又はグループとして配置された時、複数の構成材が互いに対して確実に破壊及び／又は破砕し、且つ構成材のグループから飛び出す飛散デブリを多量に生じることなく概ねグループ内の各々の位置に留まったままとなるような形状を構成材が有することを意味し得る。本明細書で用いられる「インターロッキング」という用語は、互いに緊密に協働し、圧力又は力が加えられた場合に著しくは移動しない複数の構成材を示すために用いられ得る。本明細書で用いられる「インターロッキング」という用語は、従来のパッキング要素の形状を有する構成材を示すために用いられ得る。特定の実施形態において、本明細書で用いられる「インターロッキング」という用語は、鞍形状の構成材を示し得る。特定の実施形態において、本明細書で用いられる「インターロッキング」という用語は、部分円弧として成形された構成材を示し得る。特定の実施形態において、本明細書で用いられる「インターロッキング」という用語は、別な方法で他の構成材に固定し得る突起を有するコア体として成形された構成材を示し得る。さらなる実施形態及び追加の詳細を以下に記載する。
【００１７】
一実施形態において、コア材料は、様々な幾何学的形状（形状）及び寸法を有する独立のインターロッキング構成材から構成され、又は、同一の幾何学的形状及び寸法を有する構成材から構成される。これらの構成材は、セラミック、金属、若しくはポリマー材料、又はこれらの組合せから製造され得る。別の実施形態において、コアは、所望のエネルギー吸収特性の達成を補助するその他の材料も含む複合コアであり得る。これらのその他の材料は、インターロッキング構成材の間の空隙を埋める、又は、コンテインメントシステムの提供又は形成を補助する、ばらばらの(ルーズな)有機材料又は無機材料であり得る。その他のインターロッキング補助も用い得る。その他のインターロッキング補助の非限定的な例は、接着剤、膨張発泡体、糸通し（スレッディング）機構、繊維又はこれらの組合せを含む。その他のインターロッキング補助も可能であり、本開示の範囲内にあるとみなされる。
【００１８】
一態様において、本発明の発明者は、複合コアへと集成され得るような様々なインターロッキング構成材又はその他の製品を調査した。いかなる理論にも縛られることを望まないが、確実にインターロックし、積み重なり、係合し、協働し、又はその他の方法で互いに嵌合し得る構成材を提供することにより、（１つ以上の空隙が構成材の間に生じ得るとはいえ）コアシステムを貫く傾斜密度又は傾斜強度を有する組立体という利点がもたらされ得ると考えられた。
【００１９】
特定の実施態様において、本明細書に記載される捕捉材ゾーンを形成するために使用される構成材は、材料、密度及びその他の可能な特徴が改変されたランダムパッキング要素であり得る。いくつかのランダムパッキング要素の形状が、輸送機器捕捉ゾーンにおいて有用であることが分かった（ランダムパッキング要素の輸送機器捕捉ゾーンでの使用は、元々知られた又は意図されたランダムパッキング要素の商業的用途とは全く異なる）。ランダムパッキング要素が利用可能な理由の１つは、それらのインターロックする能力、及び、圧力に耐える能力であろう。
【００２０】
＜構成材形状としてのランダムパッキング要素＞
背景として、ランダムパッキング要素は、典型的に、ガス液化カラムにおいて、カラムを通って下方に流れていく液体と、カラム内を上昇していく蒸気との間に追加の質量移動表面積を提供するために用いられている。例えば、パッキング要素は、一般的に、油を水及び他の成分から分離しようとする蒸留システム又はカラムにて用いられている。蒸留タワーは、１つの単位操作内で積み重ねられた一連の蒸留ステージ／プロセスである。何階建てかのタワーが、蒸気を上昇流通させる開口部と、液体をトレイからトレイへとタワー下方に移動させるチャネルとを有する複数のシーブトレイ（網目板）を有し得る。使用において、混合物／フィードが加圧下で、沸点よりもわずかに低い温度まで加熱される。タワー内の圧力はプレヒータ内の圧力よりも低いため、混合物／フィードは、タワー内に入ると沸騰し始める。沸騰液からの蒸気（混合物よりも軽量の成分を含む）がタワー内を上昇し、液体は下方に流れて排出される。
【００２１】
いくつかのタイプのタワー（パックタワー）は、（より低温で沸騰できるように）沸騰されるべき混合物／液体の表面積を増大させるために設けられたパッキング要素を有するトレイを含む。パッキング要素は、液体を、大きい表面積上を流れるように分離する。これにより、より多くの液体が上昇する蒸気に晒され、蒸気から液体への熱伝達が増大し、熱伝達が最大となる。典型的なパッキング要素は、エネルギー吸収として使用するには適していない。それらは、長年の使用にわたって壊れることなく高負荷及び高圧に耐える目的で、より強く設計されている。例示的なパッキング要素は、テキサス州ウッドランズのポリューションシステムズ社(Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ)、オハイオ州イーストカントンのコックナイト社(Ｋｏｃｋ  Ｋｎｉｇｈｔ  ＬＬＣ)、カンザス州ウィチタのコッホ-グリッシュ社(Ｋｏｃｈ  Ｇｌｉｔｓｃｈ  ＬＰ)、パリのサンゴバン社(Ｓａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ)、又は、中国のエースケムパックタワーパッキング社(ＡｃｅＣｈｅｍＰａｃｋ  Ｔｏｗｅｒ  Ｐａｃｋｉｎｇ  Ｃｏ.，  Ｌｔｄ.)により製造され得る。これらの製造業者のいずれにより提供されるパッキング要素のいずれの形状も、本開示に関連して使用し得る。これらのパッキング要素の特性（例えば、強度、密度、破壊モード、及び、性能）を、エネルギー吸収の用途に適するように広く改変し得る。
【００２２】
ランダムパッキング要素のいくつかの幾何学的形状の１つの特徴は、インターロックする性質である。各構成材は、より大きいシステム内で、別の構成材とインターロックする。インターロッキング機構により、液体−ガス変換がシステム内で生じているときにパッキング材料が安定し、著しく移動しないことが保証される。パッキングの安定性はカラムの全体性能にとって非常に重要である。また、パッキング要素は、システム内の液体及びパッキング要素の重量のみならずモーティブフォース（推進力、原動力、起動力）による大きな負荷に耐えるようにも設計されている。具体的には、背の高い構造物の底部に位置するパッキングは、その上に配置される材料の重量により圧潰することがないように設計される。個々のピース又は複数のパッキング要素の強度は、蒸留カラム内での意図された用途のための重要なパラメータではない。しかし、パッキング要素は、一般に高い破壊強度を有して設計される。例えば、パッキング要素の破壊強度の範囲は、市販のセラミックパッキング要素に関し、約２００ｐｓｉ（約１３７９ｋＰａ）〜約２５０ｐｓｉ（約１７２４ｋＰａ）である。
【００２３】
パッキング要素のいずれの形状も、概説される一般的なパラメータを用いて、本明細書に開示されるように改変され得る。以下の説明及び図面は、特に有用であるとみなされ、特に有用であるよう改変され、及び特に有用であることが分かった様々なパッキング要素の形状のいくつかの非限定的な例を示す。しかし、以下の説明は例示のためだけに提供されるに過ぎず、限定することは全く意図されていないことが理解されるべきである。
【００２４】
図１は、独立のインターロッキング構成材１０Ａのために用いられ得る構成材の可能な形状の一例を示す。この構成材１０Ａは、ここ記載される他の構成材の１つ以上と共に用いられても良く、共に用いられなくてもよい。構成材１０Ａは、橋のような形状、又は、鞍のような形状を有するものとして示されている。例えば、構成材１０Ａは、半円弧形状に湾曲し、窪んだ又は凹状の上側部分１４を備える本体１２を有し得る。凹状の上側部分１４に沿って隆起リッジ１６が延び得る。図１において、隆起リッジ１６は、上側部分１４の長さに延在するわずかな隆起部として示されている。図２は、外側鞍壁２０を互いから分離させている中央リッジ１８を有する代替的な構成材１０Ｂを示す。この構成材１０Ｂは、ここ記載するその他の構成材の１つ以上と共に用いられてもよく、共に用いられなくてもよい。中央リッジ１８は、外側鞍壁２０と同一又は類似の高さを有してよく、構成材１０Ｂを２つの凹状の上側部分２２に分割している。中央リッジ１８は、個々のピース（部品）の強度を増大してもよく、インターロック及び質量増大を補助してもよく、空隙率の低減を補助してもよく、本体全体のエネルギー吸収性能向上を補助してもよい。
【００２５】
図３は、構成材のさらなる実施形態である構成材１０Ｃを示す。この構成材１０Ｃは、ここに記載する他の構成材の１つ以上と共に用いられてもよく、共に用いられなくてもよい。構成材１０Ｃは、「ひだ状の」、スカラップ（貝殻縁の連続扇型）状の、又は、波打ち形状の外側鞍壁２４を有する。スカラップ間の距離２６は所望に応じて変更され得る。また、構成材１０Ｃは、その上側凹部に沿って延在する２つのリブ２８も有する。
【００２６】
さらなる鞍形状の構成材１０Ｄが図４に示されている。この構成材１０Ｄは、ここに記載する他の構成材の１つ以上と共に用いられてもよく、共に用いられなくてもよい。構成材１０Ｄは、一連の開口１９をその内部に備える中央リッジ１８’を有するものとして示されている。この中央リッジ１８’は、図２のリッジ１８よりも大きい幅を有して示されている。また、構成材１０Ｄは、スカラップ状の外側鞍壁２４も有する。スカラップ間の距離２６は、構成材同士が互いに接触されるときにインターロッキング特性を補助するように、所望に応じて変更され得る。また、この距離２６は、構成材のより容易な破壊も補助し得る。
【００２７】
図５Ａは、使用され得る構成材の代替的な実施形態である構成材３０を示す。この構成材３０は、ここに記載する他の構成材の１つ以上と共に用いられてもよく、共に用いられなくてもよい。構成材３０は、１つ又は複数の突起３４を備える略球形状の本体３２を有するものとして示されている。突起３４は、スパイク、こぶ、指、球形状本体３２から盛り上がっている他の任意の形状の構造物であってよい。突起は、構成材３０と他の構成材との相互間のインターロック作用の促進を補助し得る。突起３４は任意の長さであってよい。特定の一実施形態において、突起３４は概ね球形状本体３２の直径未満の長さを有するが、突起３４は、所望であればより長く延在してもよい。
【００２８】
図５Ｂは、使用され得る構成材の代替的な実施形態である構成材３６を示す。この構成材３６は、ここに記載する他の構成材の１つ以上と共に用いられてもよく、共に用いられなくてもよい。構成材３６は、中空の直径部を有する円周状／管状本体３８を有するように示されている。中空の直径部内に、本体３８の支持を補助するために設けられ得る内部形状３９が存在し得る。図５Ｂは、内部形状３９を、十字、「ｘ」字又は「ｔ」字状であるとして示しているが、内部形状３９は、圧潰又は押圧に応じて支持を与え得る、管状本体３８の複数の壁部にまたがる任意の適切な接続部であり得ることが理解されるべきである。管状本体３８から拡張部６６が延在し得る。拡張部６６は、インターロッキングを補助し得る。
【００２９】
図６は、使用され得るさらなる構成材の実施形態である構成材４０を示す。この構成材４０は、ここに記載するその他の構成材の１つ以上と共に用いられてもよく、共に用いられなくてもよい。構成材４０は、一連の湾曲した支持体４４により形成された外側球状本体４２を有するものとして示されている。湾曲支持体４４自体は内側拡張部４６により支持され得る。
【００３０】
さらなる実施形態において、構成材は、図７に示されるような格子状の構成材５０として提供され得る。この構成材５０は、ここに記載する他の構成材の１つ以上と共に用いられてもよく、共に用いられなくてもよい。図７は、コアを形成している複数の格子状構成材５０を示す。格子状構成材５０は、構成材５０の上部５４から下部５６まで延在する波状ストリップ５２を有し得る。波状ストリップ５２は、それらの間に隙間／空間５８を有する。構成材５０はインターロックしないかもしれないが、製造中に適切な位置にセットされるであろう。しかし、図示されているコアブロック構造物は、ある分量に集められたとき、異なるコアブロックの間でインターロックされ得る。図７の構成材５０は、システムが事実上等方性であるように（すなわち、個々のピースそれぞれの向きを意図的に変えることにより）構成され得る。インターロッキング機構は、構成材本来の形状により、あるいは、スレッディング、接着、又はその他の任意の連結手段を必要に応じて用いることにより達成され得る。
【００３１】
本開示で用いられ得る構成材の別の例である構成材６０が図８に示されている。この構成材６０は、ここに記載する他の構成材の１つ以上と共に用いられてもよく、共に用いられなくてもよい。構成材６０は、雪片様形状の構成材６０として提供され得る。この構成材６０は、任意の形状を成し得る延在アーム６２を有する。アーム６２が、構成材６０の形状内に空間を作り出す開口６４を画成している。
【００３２】
本開示と共に使用され得る、可能な構成材及び構成材の形状の他の例が、図９〜図１２の複合物に形成されたコア内に示されている。これらの図は可能な構成を示し、それらは、鞍形状の構成材、ラザニア形に組み立てられたエッグクレート（卵出荷箱）のような湾曲波状構成材、麺形状の要素をコアに形成したもの、Ｓ字形状の要素をコアに形成したものである。これらの構成材のいずれも、ここに記載する他の構成材の１つ以上と共に用いられてよく、共に用いられなくてもよい。
【００３３】
概して、設計された構成材のインターロックする性質が、航空機を捕捉する状況下において構成材が航空機車輪と相互作用するときに、構成材が滑ること、位置シフトすること、又は逸脱することを防止する。このようにして、運動量の移転はほとんど生じない。波板、又は「ラザニアブロック型」として設計された構成材においてさえ、ブロックを形成しているこれらのプレートのせん断位置によりインターロッキングが生じ得て、ブロックの位置が移動してユニットシステムを等方性とする。
【００３４】
非限定的な例として、上記の構成材のいずれも、約１／８インチ（約０．３７２ｃｍ）〜約６インチ（約１５．２４ｃｍ）の範囲の寸法を有し得る。１２インチ（約３０．５ｃｍ）、又は１６インチ（４０．６４ｃｍ）もの大きさの構成材も使用され得る。また、１／１６インチ（０．１５９ｃｍ）ほどに小さい構成材も使用され得る。以下に概説されるように、材料及びシステムは、航空機及びその他の輸送機器を捕捉するために設計され、製造される。材料のその他の固有の特性、例えば、密度インターロッキングモード、寸法、及び、幾何学的形状は、必要とされるエネルギー吸収特性に適合するように変更され得る。
【００３５】
構成材の形状に関するいくつかの選択肢を示してきたが、その他の形状も用いられることができ、それらが本開示の範囲内にあるとみなされることが理解されるべきである。一般的な意図は、インターロックを用いてロックし、エネルギー吸収をもたらす構造又は構成材を提供することである。鞍形状の構成材が、エネルギーを吸収するように挙動することを可能にするロック構造を提供することが分かっている。その他の形状又はいくつかの異なる形状、寸法、及び物理的特性の組合せを多くの異なるシナリオに適用可能であり、また、必要に応じて修正できることが理解されるべきである。
【００３６】
＜特性＞
出願人は、上述の形状のいくつかの材料を改変することにより、それらを輸送機器捕捉ゾーン又は輸送機器捕捉ベッドにおいて有用なものに変えられると突き止めた。改変された構成材の圧縮強度及び密度を、一旦システムとして組み立てられた構成材が所望の通り機能するような値とすることが一般に望ましい。従って、これらの構成材は、組み立てられたシステムが衝撃を受けて確実に破壊及び圧潰し、且つ圧潰されたシステムから大量の破片を飛散させない密度及び圧縮強度を有してつくられ得る。プロセスセットポイント、使用される原材料の組成、反応性、それぞれの粒子サイズ分布、空隙率、軽量添加物、多孔度、可燃構成材の変更など、様々なパラメータを変更し得る。
【００３７】
１つの特定の実施形態において、インターロッキング構成材はセラミック材料からつくられ得る。セラミック材料は、結晶質セラミック、非晶質セラミック、又は複合セラミックであり得る。例えば、セラミック材料は、事実上ガラス質又は結晶質であってよく、多孔質であってよく、超軽量であってよい。また、使用され得る材料は、陶器、石器、磁器、（アルミナ、ベリリア、セリア、ジルコニアなどの）酸化物、（炭化物、ホウ化物、窒化物、ケイ化物などの）非酸化物、又は（粒子強化材料、繊維強化材料、酸化物と非酸化物の組合せのような）複合材料も含むがこれらには限定されない。使用され得る原材料は主として非有機的であるセラミックスを含んでもよく、これにより火災状況下における燃焼の危険性を低減できる。（ポリプロピレン、フルオロカーボン、その他の様々なプラスチックなどの）プラスチックに適切な難燃剤を加えた材料も利用し得る。また、アルミニウム等の金属も使用可能な材料である。さらに、上記のいくつか又は全てを単一の要素又はシステムとして作られた複合材も、建造における適切な材料であろう。
【００３８】
一般的に提供される材料の全般的な材料特性は、低密度であり、脆弱な／圧潰可能な構成材であり、既存の輸送機器捕捉ベッドの強度プロファイルに適応する強度要件を有する。一実施形態において、材料は約１５０ｐｓｉ（ポンド／平方インチ）（約１０３４ｋＰａ）より小さい圧縮強度を有し得る。一実施形態において、材料は約１００ｐｓｉ（約６８９ｋＰａ）より小さい圧縮強度を有し得る。一実施形態において、システムのコアを形成する独立の構成材それぞれの圧縮強度は、約５ｐｓｉ（約３４．５ｋＰａ）〜約１２５ｐｓｉ（約８６２ｋＰａ）の範囲であり得る。
【００３９】
一実施形態において、複数の構成材の密度範囲は、約２ポンド／立方フィート（約３０ｋｇ／ｍ３）〜約５０ポンド／立方フィート（約８００ｋｇ／ｍ３）であり得る。一実施形態において、複数の構成材のセットは、約５０ポンド／立方フィート（約８００ｋｇ／ｍ３）未満の密度を有し得る。一実施形態において、独立の構成材それぞれは、約５ポンド／立方フィート（８０ｋｇ／ｍ３）〜約１５０ポンド／立方フィート（約２４００ｋｇ／ｍ３）の密度範囲を有し得る。その他の実施形態において、独立の構成材それぞれは、約３０ポンド／立方フィート（約４８０ｋｇ／ｍ３）より小さい密度を有し得る。
【００４０】
一実施形態において、独立の構成材それぞれは、約５０％のかさ密度となる多孔度を有し得る。一実施形態において、独立の構成材それぞれは、約６０％〜８０％の多孔度を有し得る。
【００４１】
最終的なシステムは、該システムに衝突する輸送機器に減速に有効な牽引力がかけられ、輸送機器が安全な数値範囲内へと減速されるように、所定の圧縮傾斜強度（ＣＧＳ）を有し得る。最終的なシステムが所望の捕捉機能をもたらすことを可能とするその他の特性も備え得る。したがって、先に記載した構成材の形状は有用であるが、要素の材料は、最適な輸送機器捕捉システムを提供するために記載の通り変更し得る。一態様において、本開示で用いられる構成材は、従来のパッキング要素よりも小さい重量下で圧潰するように設計される。また、本開示で用いる構成材は、衝撃時に小さい粒子に粉砕されるように設計されてもよい。捕捉システムで要求される破壊モードは下記のようなモードである。即ち、材料が、もしも衝撃部位から飛散した場合でも空港でＦＯＤ（異物損傷）を呈さないような小さく脆いピースに分解され得るモードである。
【００４２】
独立の構成材の材料タイプ、密度、多孔度、組成、材料の性質、複合空隙率、その他の特徴、並びに、システムのかさ密度及び圧縮特性は、輸送機器の意図される速度、質量、移動方向に基づき変化し得ることが理解されるべきである。また、これらのパラメータは、システムがどこに設置されるか、及びシステムがどのように設置されるかによっても変化し得る。
【００４３】
＜捕捉ベッド構造物の形成＞
使用において、独立の構成材は、一般に、インターロックされ、又は他の方法で構成されてより大きい構造７０を形作る。構造物７０の例が図９〜１２に示されている。これらの構造物は、異なるタイプの輸送機器、及び、捕捉しようとする輸送機器の特性に基づいてモデル化できる。また、モデルは、利用可能なスペース、及び、システムに侵入する輸送機器の速度を考慮に入れても良い。システムは、輸送機器／対象物の特性に基いてモデル化／設計され得る。例えば、設計、形状、寸法、構成材の比率、及びインターロッキングの程度、（及びその他のパラメータ）を、明確な用途に合わせて仕立て得る。システム全体の性能は、概して、事実上等方性である。
【００４４】
一実施形態において、インターロッキング構成材を型枠又はコンテインメントシステム内に形成し得る。別の実施形態においては、外側の型枠又はコンテインメントシステムを用いずに、インターロッキング構成材を互いに接着し得る。別の実施形態においては、インターロッキング構成材は独立の形態のままとされて、地面の空洞内に設置され得る。
【００４５】
例えば、コンテインメントシステムを、ベース及び外壁を有する箱の形態で提供し得る。一般的な目的は、格納（閉じ込め）のためにインターロッキング要素をその内部に配置できる外縁部を提供することである。コンテインメントシステムを使用する場合、コンテインメントシステムを、地表より上方に繋ぎ留めてもよく、あるいは、地表より下方に設置してもよい。繋ぎ留めシステムは、コンテインメントシステムの底部と地面との間に用いられる剛体若しくは可撓性のピン、又は接着剤を含み得る。
【００４６】
別の例として、インターロッキング構成材は、接着剤やその他の方法により互いに接着されて構成材コアを形成していてもよい。この実施形態の一例が図９に示されている。この図は、複数の鞍形状の構成材１０がインターロックされ、接着剤で接着されて構造物７０を形成する様子を示している。各鞍状構成材は、そのカールした不規則な形状により、及び／又は、箱又は容器内へのランダムな配置により、他の鞍状構成材とインターロックしている。インターロッキングを増大又は低減するために、その他の形状を混ぜてもよい。例えば、図１０は、ラザニア型の波形構造物を示す。これらの構成材は、互いに接する波形の特徴物の性質によりインターロックされる。例えば、図１１は、針形状又は麺形状の構成材を示す。これらの構成材は、その絡み合う構造の特性によりインターロックされる。例えば、図１２は、Ｓ字形状の構成材を示す。これらの構成材は、一つの構成材の湾曲部の他の構成材の湾曲部への引っかかりによりインターロックされる。
本明細書に記載されている１つ又は複数の構成材の表面粗さもまた、インターロッキング機能を補助し得る。
【００４７】
これらの構成材を、必要に応じて、「本体の適所での固定(ｌｏｃｋ ｉｎ ｐｌａｃｅ ｏｆ ｂｏｄｙ)」を強化するために、任意の適切な接着剤を用いてさらに一体に固定してもよい。これらの接着剤の例は、セラミックグレーズ、有機接着剤、発泡ポリマー、箔、又はこれらの組合せを含むが、これらに限定されない。最終システムの機能を向上させ得る任意の所望の材料を加えることも可能である。例えば、水分の侵入を防止するための１つ又は複数の構成材を加え得る。追加的に、又は代替的に、最高負担荷重を支持して、破損することなく歩行者からの負荷を分散させる１つ又は複数の構成材を加え得る。
【００４８】
本システムは、現場から離れた場所で予め組み立てられてもよく、あるいは、最終地の適所で組み立てられてもよい。いずれの場合においても、材料は、小さい領域にセットされていくつかのより小さいサブシステム（すなわちブロック）を形成するか、又は、事実上モノリシックであり得る。現場から離れて製造する場合には、ブロックは最終場所に移動されて適所に設置され得る。設置方法及びシステム保護は、サブシステム又はシステムが設置される環境だけでなく、エネルギー吸収の用途における特有の要求にも基づくであろう。例えば、エネルギー吸収を壁の形態で行う場合、システムを既製の建設材料で保護することが可能であろう。
【００４９】
構造物を形成するためにインターロッキング構成材を互いに固定する別の方法は、構成材同士を結び付けて束にする、互いに糸を通す、特定のインターロッキング構造を備えるよう構成材を形成する、又は、その他の任意の適切な連結方法を含み得る。これらの方法は、さらにロッキング特性を向上させて構成材間の空隙を低減し得るものであり、これにより、システムのエネルギー吸収特性を向上させることができる。
【００５０】
別の例として、所望の場所で地面に窪みを形成して、インターロッキング構成材をこの窪み内に設置してもよい。このオプションを、コンテインメントシステムと共に用いてもよく、共に用いなくてもよい。このオプションを、構成材を互いに接着させることと共に用いてもよく、共に用いなくてもよい。
【００５１】
上記の実施形態のいずれにおいても、インターロッキング構成材間の隙間／空隙を埋めるためにさらなる材料を追加し得る。例えば、空隙を埋めるために、ばらばらの有機材料又は非有機材料を用い得る。複合コアに加えられ得る構成材の非限定的な例は、例えば、砂、発泡体、砂利、接着剤、多孔性コンクリート、ＣＢＰＣ、繊維、スクリム又は網状ストリップ、ファブリック、構成材を通過する糸、及びこれらの任意の組合せを含む（しかしこれらに限定されない）。
【００５２】
前記実施形態のいずれにおいても、製品の向きは、製品が自己排水可能な向きとし得る。組み立てられた材料のせん断特性はオープンセル構造であってもよい。従って、水が侵入した場合でも、システムから流出するための流路を有する。
【００５３】
要約すると、所望の圧縮性、密度、多孔度、及びその他の特性を有するインターロッキング構成材を備える輸送機器捕捉ゾーンシステムが提供される。構成材のインターロックする性質により、得られるシステムは安定しており、運動量移動によるエネルギー吸収の量を最小としている。その代わりに、エネルギー吸収の主要な成分は、材料のシステム内における破壊及び圧潰となる。運動量移動（すなわち、輸送機器の衝突に起因するピースの移動）の最小化は、安全性及び信頼性の観点から有益である。
【００５４】
本明細書で用いられる時、「輸送機器」という用語は、車輪及び／又はベルトを介して動く任意の機械的構造物を意味することを意図されている。この用語は、航空機、トラック、オートバイ、自転車、水上船、及びその他の構造物を含む。本明細書で用いられる時、「捕捉材ゾーン(ａｒｒｅｓｔｏｒ  ｚｏｎｅ)」又は「捕捉ゾーン(ａｒｒｅｓｔｉｎｇ  ｚｏｎｅ)」という用語は、所望の捕捉材料を保持するために用いられ得る任意の窪み又は容器を意味することを意図されている。一実施形態において、このゾーンは、地面に形成された窪み又は空洞として形成され得る。この窪みは、土量を掘り出すことにより形成されることができ、そこに所望の材料が埋め入れられる。あるいは、その他の材料でできた周縁部を窪みの周りにおいてもよい。別の実施形態において、このゾーンは、所望の捕捉材料を地上に保持するよう設計された壁を備える容器型構造又はその他の機械的構造により形成し得て、この時、地面に形成された窪み又は空洞が共に用いられてもよく、共に用いられなくてもよい。他の実施形態において、材料のゾーンへとつながる傾斜部又はその他の構造が存在してもよく、及び／又は、これらの傾斜部又はその他の構造が、捕捉ベッド／捕捉ゾーンを満たすために用いられる捕捉材料から形成されていてもよい。
【００５５】
設置されるアレスタゾーンの寸法は、停止されるべき輸送機器の寸法に依存するであろう。例えば、寸法は、輸送機器の予測される速度及び／又は質量に依存し得る。捕捉材ゾーンの長さ、幅、及び、深さを、適切に変更し得る。一般的な目的は、エネルギーを吸収して輸送機器を減速させる牽引力を生じさせるため、停止されるべき輸送機器の車輪が捕捉材料内にある距離だけ沈むことである。エネルギー吸収能力は、使用される構成材の数、構成材の形状、寸法、個々の物理的及び機械的特性などにより変わり得る。具体的には、構成材の数が多いほどエネルギー吸収能力は大きくなる。また、エネルギー吸収能力は、コアを形成するために用いられる接着剤又はコンテインメントシステムのタイプによっても変化し得る。また、エネルギー吸収能力は、個々の構成材の圧縮強度、密度、多孔度、及び／又は、本体の空隙率に基づいて変化し得る。いくつかの形状は、設定された量にインターロックされた後、その他の形状よりもコンパクトになる場合があり、それにより、異なる本体特性をもたらす。また、エネルギー吸収能力は、構成材間の空隙を埋めるために用いられ得る材料に基づいても変化し得る。
【００５６】
以上に記載し且つ図面に示した構造及び方法に対する変更、改変、追加、及び削除は、本発明の範囲又は精神、及び以下の特許請求の範囲から逸脱せずに行われ得る。
【図１】
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【図２】
2016531040.tif 000004
【図３】
2016531040.tif 000005
【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2016531040.tif 000011
【図９】
2016531040.tif 000012
【図１０】
2016531040.tif 000013
【図１１】
2016531040.tif 000014
【図１２】
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【国際調査報告】
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2016531040.tif 000017
2016531040.tif 000018