УСТРОЙСТВО ПОГЛОЩЕНИЯ ЭНЕРГИИ ДЛЯ КОНСТРУКТИВНОГО ЭЛЕМЕНТА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
DEVICE FOR ABSORBING ENERGY FOR AIRCRAFT STRUCTURAL ELEMENT

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к пассивному устройству поглощения энергии для элемента конструкции летательного аппарата, такого как лопасть, лопатка или любой другой элемент винта, крыла, стойки или фюзеляжа летательного аппарата. Это устройство поглощения энергии предусмотрено для интегрирования в конструктивный элемент летательного аппарата, чтобы ограничить риск частичного отделения и разрушения конструктивного элемента в случае удара и снизить, таким образом, уязвимость этого конструктивного элемента по отношению к угрозе удара во время полета летательного аппарата.
Изобретение относится также к вращающемуся конструктивному элементу летательного аппарата, содержащему такое устройство поглощения кинетической энергии.
Изобретение находит свое применение в области авиации и, в частности, в области летательных аппаратов с задним расположением силовой установки. Оно находит применение, в частности, в области изготовления турбовинтовых двигателей и несущих винтов вертолетов, а также в области изготовления лопаток из композиционных материалов. Изобретение можно также применять при изготовлении зон передних кромок неподвижных несущих поверхностей самолета или любой другой конструкции, которая должна выдерживать удары.
Уровень техники
В области авиации известно, что вращающиеся конструктивные элементы и элементы несущих поверхностей подвержены повышенному риску столкновения с птицами, ударам града, фрагментов льда, камней или кусков шин или других твердых фрагментов, с которыми летательный аппарат может столкнуться во время полета, посадки или взлета.
Вращающиеся элементы, связанные с двигателем или с подвижной несущей поверхностью летательного аппарата, например с воздушными винтами или с элементами винтов, такими как лопатки и лопасти, наиболее подвержены динамическому контакту при столкновении летательного аппарата с птицами или другими предметами. В частности, лопатки из композиционных материалов некоторых двигателей и лопасти вертолетов являются наиболее уязвимыми. Эти столкновения являются чрезвычайно энергетическими, так как скорость столкновения может достигать 110 м/с. Поэтому они могут быть исключительно опасными для вращающихся конструктивных элементов и в экстремальных случаях могут повлечь за собой крушение летательного аппарата.
В случае двигателей летательных аппаратов с винтами противоположного вращения и с задним расположением силовой установки, как правило, двигатели расположены вблизи фюзеляжа. Поскольку, как правило, двигатель этого типа не закрыт капотом, удар по вращающимся элементам двигателя может привести к отсоединению элемента двигателя или части этого элемента двигателя со всеми вытекающими последствиями для полета летательного аппарата. Таким образом, во время столкновения существует повышенный риск частичного или полного отделения вращающегося элемента двигателя с последствиями в виде цепной реакции в результате удара этого отделившегося элемента по другому вращающемуся элементу двигателя или противоположного двигателя.
Поэтому авиационные конструкторы стараются свести к минимуму возможность частичной или полной потери вращающихся элементов в случае удара посредством создания вращающихся конструктивных элементов, способных противостоять этим ударам.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является устранение вышеупомянутых недостатков известных технических решений. В связи с этим изобретением предложено устройство поглощения энергии для конструктивного элемента летательного аппарата, такого как неподвижная несущая поверхность самолета или лопасти, лопатки или любой другой вращающийся элемент двигателя самолета или вертолета, которое позволяет уменьшить угрозу, связанную со столкновениями с птицами или твердыми предметами.
Для этого изобретением предложено интегрировать в конструктивные элементы устройство, позволяющее пассивно поглощать кинетическую энергию, создаваемую ударом, чтобы избежать разрушения этого конструктивного элемента. Это устройство поглощения энергии содержит наружную оболочку, выполненную из плетеного композиционного материала, стойкого к разрушению, и сердцевину из пеноматериала, содержащую усилительные элементы, которые могут рассеивать создаваемую ударом кинетическую энергию.
Более конкретно, объектом изобретения является устройство поглощения кинетической энергии для конструктивного элемента летательного аппарата, который может подвергнуться динамическому удару, отличающееся тем, что содержит:
- наружную оболочку, выполненную из плетеного композиционного материала с возможностью сохранять целостность после удара,
- сердцевину из пеноматериала, заключенную в наружную оболочку и по меньшей мере частично заполняющую указанную наружную оболочку, при этом указанная сердцевина из пеноматериала выполнена с возможностью по меньшей мере частичного поглощения создаваемой ударом кинетической энергии и с возможностью уплотняться, высвобождая объем во время деформации оболочки, и
- усилительные элементы, по меньшей мере частично интегрированные в сердцевину из пеноматериала, чтобы вместе с сердцевиной из пеноматериала рассеивать создаваемую ударом кинетическую энергию.
Устройство поглощения кинетической энергии в соответствии с изобретением может иметь один или несколько следующих отличительных признаков:
- наружная оболочка содержит несколько слоев пропитанных прядей, переплетенных с сухими волокнами,
- пропитанные волокна являются углеродными волокнами, арамидными волокнами и/или волокнами ПВО,
- усилительные элементы содержат непрерывные нити, введенные посредством вшивания в сердцевину из пеноматериала и образующие петли внутри пеноматериала,
- усилительные элементы содержат прерывистые нити, введенные посредством вшивания в сердцевину из пеноматериала,
- прерывистые нити имеют, каждая, головку в виде L или T, отбортованную снаружи наружной оболочки,
- нити пропитаны отверждаемой смолой,
- нити вшиты в сердцевину из пеноматериала под меняющимися углами,
- усилительные элементы содержит внутренние перегородки, проходящие через сердцевину из пеноматериала и перегораживающие пеноматериал,
- усилительные элементы выполнены из углерода и/или арамида,
- усилительные элементы содержат набор гвоздей, каждый из которых имеет стержень, заостренный конец и углеродную головку или твердый отбойник (пластинку из металла или углерода), способствующий удержанию гвоздя во время его разрушения, при этом гвозди окружены оплеткой из углеродных, арамидных или других волокон,
- сердцевина из пеноматериала содержит заднюю часть, окружающую гвозди, и переднюю часть из эластичного материала, расположенную напротив заостренных концов гвоздей, для распределения создаваемой ударом кинетической энергии под разными углами.
Объектом изобретения является также устройство поглощения кинетической энергии для конструктивного элемента летательного аппарата, который может подвергнуться динамическому удару, отличающееся тем, что содержит:
- наружную оболочку, выполненную из плетеного композиционного материала с возможностью сохранять целостность после удара,
- сердцевину из пеноматериала, заключенную в наружную оболочку и по меньшей мере частично заполняющую указанную наружную оболочку, при этом указанная сердцевина из пеноматериала выполнена с возможностью по меньшей мере частичного поглощения создаваемой ударом кинетической энергии и с возможностью уплотняться, высвобождая объем во время деформации оболочки, и
- прерывистые нити, введенные посредством вшивания в сердцевину из пеноматериала для образования усилительных элементов, которые вместе с сердцевиной из пеноматериала обеспечивают рассеяние создаваемой ударом кинетической энергии, причем эти прерывистые нити имеют, каждая, головку в виде L или T, отбортованную снаружи наружной оболочки.
Кроме того, объектом изобретения является также вращающийся конструктивный элемент летательного аппарата, содержащий переднюю кромку и заднюю кромку, отличающийся тем, что содержит описанное выше устройство поглощения кинетической энергии, находящееся в зоне передней кромки.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - пример вращающегося конструктивного элемента летательного аппарата, оснащенного устройством поглощения энергии в соответствии с изобретением, вид в разрезе.
Фиг. 2А и 2B - устройство поглощения энергии в соответствии с изобретением согласно первому варианту выполнения усилительных элементов.
Фиг. 3A и 3B - устройство поглощения энергии в соответствии с изобретением согласно второму варианту выполнения усилительных элементов.
Фиг. 4А и 4B - устройство поглощения энергии в соответствии с изобретением согласно третьему варианту выполнения усилительных элементов.
Фиг. 5A-5D - устройство поглощения энергии в соответствии с изобретением согласно четвертому варианту выполнения усилительных элементов.
Фиг. 6А и 6B - устройство поглощения энергии в соответствии с изобретением согласно версии усилительных элементов, показанных на фиг. 2А и 2B.
Осуществление изобретения
Изобретением предложено устройство поглощения кинетической энергии пассивного типа, предназначенное для интегрирования в неподвижную несущую поверхность самолета или в лопасть, лопатку или любой другой вращающийся конструктивный элемент самолета или вертолета или в любую другую конструкцию, которая должна обладать стойкостью к ударам. Независимо от того, является ли он неподвижным или вращающимся, элемент, в который интегрируют устройство поглощения кинетической энергии, будет в дальнейшем называться конструктивным элементом. Этот конструктивный элемент предназначен, с одной стороны, для поглощения или рассеяния создаваемой ударом кинетической энергии и, с другой стороны, для предупреждения разрушения или отсоединения этого конструктивного элемента с целью сохранения его целостности даже в случае удара.
Пример конструктивного элемента, который может содержать устройство поглощения кинетической энергии в соответствии с изобретением, показан на фиг. 1. На этой фиг. 1 в разрезе показан пример лопасти. Эта лопасть 10 имеет в сечении вытянутую форму и содержит спереди переднюю кромку 11 и сзади заднюю кромку 12, противоположную передней кромке.
Эта лопасть 10 содержит оболочку 15 лопасти, внутри которой находится тело 13 лопасти. Оболочка 15 лопасти содержит также устройство 20 поглощения кинетической энергии в соответствии с изобретением. Это устройство 20 поглощения кинетической энергии расположено в зоне передней кромки 11 лопасти. Действительно, во время удара именно зона передней кромки 11, находящаяся снаружи винта, подвергается удару в первую очередь. Поэтому именно эта зона 11 должна поглощать создаваемую ударом кинетическую энергию.
Для обеспечения единства между телом 13 лопасти и устройством 20 поглощения кинетической энергии между устройством 20 поглощения кинетической энергии и телом 13 лопасти располагают интерфейс 14 устройство/тело лопасти, который обеспечивает соединение устройства 20 поглощения кинетической энергии с телом лопасти внутри оболочки 15 лопасти.
Следует отметить, что на фиг. 1 показан пример лопасти. Вместе с тем, любой конструктивный элемент аналогично состоит из оболочки элемента, тела элемента, интерфейса и устройства поглощения кинетической энергии в соответствии с изобретением. Таким образом, любой рассматриваемый конструктивный элемент (лопасть, лопатка, неподвижная несущая поверхность и т.д.) содержит переднюю кромку, в которой расположено устройство поглощения кинетической энергии в соответствии с изобретением.
Согласно изобретению, устройство поглощения кинетической энергии содержит сердцевину из пеноматериала, а также усилительные элементы, расположенные в наружной оболочке. Эта наружная оболочка устройства поглощения кинетической энергии может соответствовать оболочке 15 лопасти. Наружная оболочка охватывает одновременно сердцевину из пеноматериала, усилительные элементы и тело 13 лопасти. В этом случае всю оболочку 15 лопасти выполняют идентично наружной оболочке, которая будет описана ниже.
Пример этого устройства поглощения кинетической энергии представлен на фиг. 2А и 2B.
На фиг. 2А в перспективе и в частичном разборе показано устройство поглощения кинетической энергии в соответствии с изобретением. На фиг. 2B это же устройство поглощения кинетической энергии показано в разрезе. На фиг. 2А и 2B показано устройство поглощения кинетической энергии в соответствии с изобретением согласно первому варианту выполнения усилительных элементов.
Устройство 20 поглощения кинетической энергии в соответствии с изобретением содержит наружную оболочку 21, которая предназначена для сохранения целостности формы конструктивного элемента после удара. Эта наружная оболочка 2, которая будет описана ниже, заполнена сердцевиной 22 из пеноматериала, предназначенной, с одной стороны, для придания жесткости наружной оболочке 21 и, с другой стороны, для поглощения по меньшей мере части создаваемой ударом кинетической энергии, и выполнена с возможностью уплотняться, чтобы высвобождать объем во время деформации оболочки.
Эта сердцевина 22 из пеноматериала содержит внутри усилительные элементы 30, которые позволяют рассеивать кинетическую энергию, появляющуюся при ударе, которая не была поглощена сердцевиной 22 из пеноматериала. Это рассеяние кинетической энергии усилительными элементами 30 происходит за счет последовательного разрыва усилительных элементов, за счет расслоения или за счет трения.
Устройство поглощения кинетической энергии с его наружной оболочкой 21, его сердцевиной 22 из пеноматериала и его усилительными элементами 30 предназначено для включения в промышленное изделие, такое как лопасть или любой другой конструктивный элемент. Устройство поглощения кинетической энергии в соответствии с изобретением должно быть выполнено с возможностью соединения с промышленным изделием для обеспечения целостности этого изделия. Поэтому наружная оболочка 22 устройства поглощения кинетической энергии содержит сердцевину 22 из пеноматериала и усилительные элементы 30 в соответствии с изобретением, однако она может также содержать другие элементы, являющиеся частью промышленного изделия.
Наружная оболочка 21 устройства поглощения кинетической энергии в соответствии с изобретением образует подобие чехла, который охватывает и удерживает сердцевину 22 из пеноматериала и усилительные элементы 30. Весь комплекс выполнен с возможностью рассеяния кинетической энергии в результате удара без фрагментации, что позволяет избегать любого риска повторных ударов в виде цепной реакции. Для этого наружная оболочка 21 должна иметь способность достигать большой степени деформации в момент удара, не теряя при этом своей целостности. Следовательно, она должна характеризоваться поведением при пластической деформации. Согласно изобретению, наружная оболочка 21 выполнена из плетеных композиционных материалов. Иначе говоря, наружная оболочка 21 образует оплетку из композитных волокон. Эта оплетка содержит множество пропитанных прядей на основе однонаправленного (в направлении длины конструктивного элемента) волокнистого усиления для обеспечения соединения с телом лопасти или любого конструктивного элемента. В частности, она может содержать 2-4 слоя пропитанных прядей. Оплетка содержит также пласты плетеных сухих заготовок с пропитанными прядями. В этом случае оплетка является оплеткой 2D, то есть двухмерной оплеткой.
Оплетка может также представлять собой оплетку 3D, то есть трехмерную оплетку. В этом случае композитная оплетка, кроме оплетки 2D, содержит также усиление в толщине. При этом структура плетения оплетки является более плотной и участвует в поглощении энергии.
Независимо от типа оплетки, 2D или 3D, волокна, образующие эту оплетку, могут быть либо углеродными волокнами, либо арамидными волокнами, либо могут представлять собой прядь арамида, переплетенную с углеродными волокнами, либо могут быть волокнами РВО (полифенилен-2,6-бензобисоксазол). Преимуществом углеродного волокна является рассеяние за счет разрыва, даже если углеродное волокно находится в наружной оболочке. Оплетка из углеродных волокон обеспечивает также рассеяние энергии за счет взаимного трения.
Преимуществом арамида является то, что он является более мягким материалом и деформируется. Волокна из арамида разрываются лишь частично, но зато деформируются. Таким образом, оплетка из арамида сопровождает деформацию сердцевины из пеноматериала и обеспечивает, таким образом, рассеяние энергии за счет трения.
Таким образом, понятно, что переплетение углеродных волокон с арамидными волокнами дает преимущество при рассеянии за счет разрыва в сочетании с рассеянием за счет трения или с деформацией изделия. Иначе говоря, в конфигурации выполнения с арамидом последний обеспечивает способность к деформации и гарантирует удержание устройства во время удара. Оплетка из волокон ПРВ имеет примерно такие же преимущества, что и арамид. В конфигурации гибридной углеродно-арамидной оболочки углерод способствует уменьшению глубины удара, а также рассеянию кинетической энергии при разрыве волокон.
Сердцевина из пеноматериала конструктивного элемента в соответствии с изобретением содержит пеноматериал с несколькими степенями плотности. Независимо от своей плотности, пеноматериал должен по меньшей мере частично заполнять наружную оболочку и придавать ей жесткость. Он позволяет также удерживать на месте усилительные элементы.
3
3
Плотность пеноматериала может колебаться от 50 кг/м до 200 кг/м. Преимуществом пеноматериала с более высокой плотностью является способность поглощать большее количество кинетической энергии. Пеноматериал более низкой плотности позволяет сделать устройство поглощения кинетической энергии более легким, что отвечает неизменному критерию в авиации, где преследуется цель уменьшения общей массы летательного аппарата. Кроме того, пеноматериал более низкой плотности можно впрыскивать, что обеспечивает более легкое размещение усилительных элементов. Независимо от своей плотности, пеноматериал обеспечивает стабильность устройства поглощения кинетической энергии во время работы.
Этот пеноматериал может иметь полую или сплошную форму. Иначе говоря, сердцевина из пеноматериала может содержать полость в центре. В этом случае пеноматериал образует лишь интерфейс с наружной оболочкой для придания ей жесткости.
Сердцевина 22 из пеноматериала снабжена усилительными элементами 30, которые позволяют рассеивать кинетическую энергию при ударе. Различные усилительные элементы можно использовать отдельно или в сочетании друг с другом. Различные варианты выполнения усилительных элементов будут описаны отдельно, но при этом следует иметь в виду, что их можно комбинировать друг с другом.
Первый вариант выполнения усилительных элементов 30 представлен на фиг. 2А и 2B. Эти усилительные элементы представляют собой относительно гибкие нити, которые вводят посредством вшивания через сердцевину 22 из пеноматериала. Эти нити 31 могут быть непрерывными нитями или прерывистыми нитями. Их можно располагать в сердцевине 22 из пеноматериала через равномерные промежутки или через неравномерные промежутки. Понятно, что нить может иметь разное натяжение в зависимости то того, является она непрерывной или прерывистой. В случае непрерывной нити точка разрыва находится в изгибах нити, то есть в петлях, находящихся внутри сердцевины из пеноматериала. В случае прерывистых нитей разрыв происходит от одного конца нити до ее другого конца. В примере, показанном на фиг. 2А, нити в сердцевине из пеноматериала расположены параллельно и в продольном направлении по отношению к передней кромке. В примере, показанном на фиг. 2B, нити 31а расположены перпендикулярно к нитям 31b, образуя сетку и обеспечивая рассеяние кинетической энергии под разными углами атаки.
На фиг. 3A и 3B представлен второй вариант выполнения усилительных элементов 30 устройства поглощения кинетической энергии. На фиг. 3A устройство поглощения кинетической энергии показано в перспективе и в частичном разборе, а на фиг. 3B это устройство поглощения кинетической энергии показано в разрезе. В этом варианте выполнения усилительные элементы 30 представляют собой прерывистые нити 32, оснащенные, каждая, головкой 33, имеющей форму L или Т. В примере на фиг. 3A и 3B головки имеют Т-образную форму. Независимо от формы, в виде L или в виде T, головка 33 находится на конце нити 32 снаружи сердцевины 22 из пеноматериала. Каждую прерывистую нить 32 вводят посредством вшивания через сердцевину 22 из пеноматериала и ее конец загибают снаружи сердцевины из пеноматериала для образования головки 33. Для обеспечения загибания выступающей длины нити 32 на наружной стенке 23 сердцевины 22 из пеноматериала с целью получения головки 33 на выступающую длину нити 32 наносят липкое связующее вещество. Выполненная таким образом головка 33 L-образной или Т-образной формы сцепляется с наружной оболочкой 21. В этом варианте выполнения головка L-образной или Т-образной формы во время удара ломается, что позволяет рассеять часть кинетической энергии за счет разрыва; другая часть кинетической энергии будет затем рассеяна за счет трения нитей по пеноматериалу.
Третий вариант выполнений усилительных элементов представлен на фиг. 6А и 6B. В этом варианте выполнения прерывистые нити 32 вшиты под меняющимися углами α. Иначе говоря, эти нити 32 вшиты таким образом, чтобы образовать друг с другом угол, не равный нулю, но меньший или равный 45°. Как показано на фиг. 6А и 6B, вшивание осуществляют с распределением от центральной зоны стороны сердцевины из пеноматериала, противоположной углу атаки, до края сердцевины из пеноматериала, образующего переднюю кромку. В примере показанном на фиг. 6B, угол α между двумя нитями приблизительно равен 20°. Такое расположение нитей позволяет рассеивать энергию под разными углами атаки.
Независимо от типа нитей, то есть от того, являются нити непрерывными, прерывистыми, с головкой или без головки, эти нити можно пропитывать отверждаемой смолой, которая позволяет им после вшивания затвердеть, чтобы во время удара они могли разрываться.
Согласно другому варианту выполнения, усилительные элементы устройства поглощения кинетической энергии в соответствии с изобретением могут представлять собой перегородки или стенки, разделяющие сердцевину из пеноматериала на две или несколько перегороженных частей. На фиг. 4А и 4B соответственно в перспективе с частичным разбором и в разрезе показан пример перегораживания сердцевины из пеноматериала. В этом примере единственная перегородка 34 делит сердцевину из пеноматериала на две перегороженные части 34а, 34b. Эта перегородка 34 является продольной, то есть ориентированной под углом 0° относительно передней кромки, и обе перегороженные части образуют, каждая, треугольник. Таким образом, если удар происходит по передней кромке конструктивного элемента (что соответствует наиболее вероятному месту удара), перегородка 34 разрывается и рассеивает таким образом кинетическую энергию за счет разрыва.
В варианте в сердцевине из пеноматериала можно разместить несколько других перегородок в разных направлениях, чтобы получить разделение на несколько отсеков. Эти перегородки можно расположить в продольном или в поперечном направлениях. Можно также комбинировать несколько продольных и поперечных перегородок.
Каждая перегородка 34 выполнена из пропитанных смолой углеродных нитей или арамидных нитей. Понятно, что благодаря присутствию смолы, две перегороженные части 34а, 34b сердцевины из пеноматериала образуют моноблочный элемент. Как было указано выше, если перегородка выполнена из углерода, она будет стремиться разрушиться на несколько частей во время удара, что обеспечивает рассеяние энергии за счет разрыва. Если перегородка выполнена из арамида, она складывается в виде гармошки и рассеивает энергию за счет трения и за счет деформации.
В примере, показанном на фиг. 4А и 4B, перегороженная сердцевина из пеноматериала обеспечивает удержание не только перегородки 34, но также непрерывных или прерывистых нитей 31. Эти нити 31 ориентированы в поперечном направлении относительно передней кромки, что обеспечивает рассеяние кинетической энергии под разными углами атаки. Таким образом, можно комбинировать несколько типов усилительных элементов, чтобы еще лучше рассеивать энергию во время удара.
На фиг. 5А, 5B, 5C и 5D представлен другой вариант выполнения, в котором усилительные элементы выполнены в виде набора гвоздей 35. В этом варианте выполнения каждый гвоздь 35 содержит стержень 35a, который с одной стороны заканчивается заостренным концом 35b и с другой стороны - головкой 35d. Головка 35d, стержень 35а и заостренный конец 35b выполнены моноблочно, то есть образуют единый элемент из углерода. Конец 35b, противоположный головке 35b в наборе гвоздей, заострен в виде конуса, например, под углом 30°, что обеспечивает, с одной стороны, более легкое введение набора гвоздей в сердцевину 22 из пеноматериала и, с другой стороны, стабильное срабатывание устройства поглощения энергии. Стержень 35а гвоздя, расположенный между головкой и заостренным концом, окружен углеродной оплеткой 35c.
В варианте, показанном на фиг. 5А и 5B, все гвозди (из которых на чертеже показан только один) расположены под углом 0°, начиная от передней кромки. Иначе говоря, гвоздь расположен напротив передней кромки, что соответствует направлению, в котором вероятность удара является наиболее высокой, хотя их можно ориентировать и в других направлениях. Каждый набор гвоздей 35 расположен в сердцевине 22 из пеноматериала таким образом, чтобы заостренный конец находился вблизи передней кромки. Таким образом, в случае удара гвозди 35 принимают на себя удар на уровне заостренного конца 35b, который будет понемногу ломаться по мере увеличения давления на пеноматериал при ударе. Таким образом, набор гвоздей обеспечивает рассеяние кинетической энергии за счет множественных разрывов, при этом углеродная оплетка 35а деформируется, что приводит к еще большей фрагментации гвоздя.
В сердцевине 22 из пеноматериала можно расположить в ряды несколько гвоздей, то есть распределить их равномерно параллельно друг другу. С другой стороны, гвозди можно распределить неравномерно с разной ориентацией, чтобы обеспечивать рассеяние энергии при ударах с разными углами атаки. Шаг набора гвоздей, а также плотность каждого набора гвоздей и диаметр этих гвоздей можно предусмотреть в зависимости от конструктивного элемента и от типа используемой сердцевины из пеноматериала.
Понятно, что в отличие от прерывистых нитей, показанных на фиг. 2А и 2B, которые являются дискретными связями, вшитыми в сердцевину из пеноматериала с меняющимися углами для обеспечения эффективности при разных углах удара, наборы гвоздей являются элементами большего диаметра, предназначенными для поглощения большего количества энергии, но при ограниченных углах удара.
В версии этого варианта выполнения сердцевина 22 из пеноматериала содержит переднюю часть 24а и заднюю часть 24b. Задняя часть 24b соответствует описанной выше сердцевине 22 из пеноматериала. Эта задняя часть 24b пробита гвоздями 35. Передняя часть 24а может представлять собой пеноматериал с плотностью, отличной от плотности пеноматериала задней части 24b, и иметь другую упругость. Такой пеноматериал в сочетании с перегородкой или без нее позволяет распределять создаваемую ударом кинетическую энергию по нескольким гвоздям и для более значительного угла атаки, чтобы энергию рассеивало максимальное количество гвоздей устройства поглощения кинетической энергии. Таким образом, удар оказывается распределенным на максимальное количество гвоздей, а не только на гвозди, находящиеся в месте удара. Пеноматериал передней части 24а сердцевины из пеноматериала может быть, например, эластомером, выбранным по его способности амортизации, или пеноматериалом другой плотности (например, более высокой) по сравнению с плотностью задней части 24b сердцевины 22 из пеноматериала, позволяющим поглощать энергию.
Этот вариант выполнения с гвоздями можно комбинировать с описанными выше вариантами выполнения, такими как вариант выполнения с вшитыми нитями или вариант выполнения с перегородками. Вариант на фиг. 5А и 5B соответствует комбинации усилительных элементов в виде гвоздей и усилительных элементов в виде нитей, вшитых в сердцевину из пеноматериала.
В целом различные описанные выше варианты выполнения усилительных элементов можно комбинировать друг с другом, чтобы увеличить рассеяние энергии с охватом различных углов удара. Все описанные варианты и версии выполнения позволяют получить механизм плавного срабатывания рассеяния энергии. Таким образом, сердцевина из пеноматериала разрушается в большей или меньшей степени в зависимости от кинетической энергии, развиваемой во время удара.