Покрытие для уменьшения возмущения частиц вещества и жидкостей ветром
Покрытие для уменьшения возмущения частиц вещества ветром имеет первый слой из крупносетчатого материала и второй слой из крупносетчатого материала. Первый слой удерживается в по существу неподвижном положении относительно второго слоя. Покрытие особенно пригодно для использования в качестве посадочного покрытия для вертолетов в условиях, когда пыль, песок, снег, вода или другие частицы или жидкости могут в противном случае вызывать возмущение, приводящее к потере видимости, повреждению или износу деталей вертолета и к вреду или ущербу для находящихся поблизости людей или оборудования. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 табл., 14 ил.
Изобретение относится к покрытию для уменьшения возмущения частиц вещества ветром. Кроме того, покрытие может быть использовано для уменьшения возмущения воды и других жидкостей и небольших твердых тел ветром. В особенности, но не исключительно, изобретение относится к посадочному покрытию для вертолетов, пригодному для использования в районах, где имеются в большом количестве пыль, песок, снег или другие частицы вещества, или вода, грязь или другое жидкое вещество. Изобретение будет описано с конкретной привязкой к примерному случаю посадочного покрытия для вертолетов, но должно быть понятно, что изобретение применимо для борьбы с пылью и другими частицами в любых ветреных условиях, например на обнаженных песчаных дюнах, пляжах, на снегу и сухом грунте.
Пыль и другие частицы вещества могут представлять серьезную опасность для пилотов винтокрылых летательных аппаратов. В этом описании «другие частицы вещества» включают в себя песок, снег, капли воды, обломки камней, каменную крошку, траву, мелкие ветви, грязь, солому и любые другие небольшие свободные предметы. Во время взлета и посадки и во время зависания вблизи земли вокруг вертолета могут образовываться клубы пыли или других частиц. Это может приводить к потере видимости или «частичному затемнению» в случае пыли или песка или к «временному ослеплению» в случае снега. Частицы могут закупоривать воздухозаборные отверстия двигателей летательного аппарата, приводя к перегреву, а мелкие частицы, засосанные в двигатели, могут вызывать повреждение и механические поломки. Частицы могут вызывать ускоренный износ несущих винтов и редуктора несущего винта. Крупные взвешенные в воздухе частицы могут вызывать повреждения глаз и наносить иной вред людям вблизи летательного аппарата, а другие летательные аппараты, транспортные средства, оборудование и механизмы в этой зоне могут быть повреждены.
Посадочные площадки для вертолетов обычно сооружают из бетона, асфальта, битума или другой твердой поверхности. Однако, когда необходимо выполнять посадку в пункте, который не имеет твердой посадочной площадки, часто возникают проблемы, связанные с пылью и другими частицами. Одно решение заключается в создании переносной посадочной площадки, и такие переносные посадочные площадки обычно изготавливают из стали или некоторого другого прочного и относительно твердого и тяжелого материала, который не может быть сдут нисходящим потоком воздуха от вертолета. Однако такие посадочные площадки являются очень громоздкими для перемещения с места на место и непригодны для быстрого развертывания.
Один способ образования временной посадочной площадки для вертолетов на пыльной или песчаной поверхности включает в себя опрыскивание поверхности водой. Эффективность этого способа зависит от наличия достаточного количества доступной воды, а использование посадочной поверхности прекращается после высыхания воды, что в некоторых окружающих условиях может занять несколько минут. Более долговечная посадочная площадка может быть образована путем использования отстойного масла, дизельного топлива или другой нелетучей жидкости, но эффективность все же является кратковременной, при этом необходимо иметь доступный запас масла или дизельного топлива, а вред окружающей среде является значительным. Более благоприятное для окружающей среды решение обеспечивается продуктом, известным как Envirotac II или Rhino Snot”, но все же требуется наличие необходимого запаса.
Посадочные площадки обычно не изготавливают из тканевых материалов, таких как парусина или поливинилхлоридные брезенты, из-за опасности, связанной с полосканием ткани и захвата несущими винтами вертолета. Даже если брезентовое полотно прочно закрепить на каждой стороне, все же возможно, что тяжелые посадочные лыжи или колеса вертолета могут порвать полотно, особенно в случае, когда грунт содержит некоторое количество обнаженной породы, а нисходящий поток воздуха от вертолета на порванную часть полотна побуждает воздух протекать под полотно, поднимая полотно, вызывая приложение дополнительного усилия к точкам крепления и усугубляя разрыв с сопутствующей опасностью того, что порванная часть полотна попадет на несущие винты вертолета.
При некоторых военных операциях посадочные покрытия выполняют из алюминиевого листа (который может быть похожим на ткань, а не на жесткий металл). Алюминий более устойчив, чем брезент, но существуют серьезные трудности и опасности, связанные с ветром, проникающим под покрытия, или с разносом по окружности покрытий или кусков покрытия, приводящим к травмам людей на земле, а также к созданию угрозы безопасности вертолету.
Дополнительная проблема, связанная с использованием гибкого посадочного покрытия, возникает вследствие воздействия нисходящего потока воздуха от вертолета на края посадочной площадки. По мере того как поток нисходящего воздуха от вертолета приближается к земле, он направляется в сторону, так что воздушный поток вблизи краев посадочной площадки становится быстрым и почти горизонтальным. Давление быстротекущего воздуха на верхней стороне посадочной площадки ниже, чем неподвижного воздуха на нижней стороне посадочной площадки, и это побуждает края посадочной площадки развеваться. В прошлом эту проблему решали, делая края посадочной площадки столь тяжелыми, что они не могли перемещаться воздушным потоком, но это существенно ухудшало мобильность посадочной площадки. В качестве альтернативы для закрепления посадочных площадок используют большие тяжелые колышки, но это делает площадки менее мобильными и требует больших затрат времени для размещения или уборки.
В армии США используют относительно легкое временное покрытие дорожного типа, известное как “Mobi-Mat”. Mobi-Mat представляет собой по существу полиэфирную сетку, которая обеспечивает возможность прохождения воздуха сквозь нее. Ее обычно хранят в больших рулонах, которые являются объемистыми и тяжелыми, а при использовании покрытия удерживают метровыми колышками. Стандартными размерами покрытий являются: ширина 4,2 м, толщина 0,4 м и длина 8 м, 12 м или 20 м. Масса покрытия длиной 8 м составляет 56,5 кг, масса покрытия длиной 12 м составляет 84 кг и масса покрытия длиной 20 м составляет 149 кг. Поэтому для переноски каждого покрытия требуются два человека или больше.
Согласно первому объекту настоящего изобретения предложено покрытие для уменьшения возмущения частиц вещества ветром, содержащее:
(а) первый слой из крупносетчатого материала, и
(b) второй слой из крупносетчатого материала,
в котором первый слой удерживается в по существу неподвижном положении относительно второго слоя.
Сетчатый материал с двумя или более слоями можно изготовить, используя кеттлевку, прерывистое шитье, стегание или ткачество, так что многослойный материал будет представляться однослойным. Должно быть понятно, что для задач настоящего изобретения такие материалы считаются имеющими два или более слоев.
Установлено, что покрытие с двумя или более слоями крупносетчатого материала может быть эффективным для предотвращения выхода большей части частиц вещества из-под покрытия и в то же самое время может обеспечивать прохождение некоторой части ветра сквозь покрытие. Этим уменьшается разность давлений между верхней и нижней сторонами покрытия, что делает покрытие намного более устойчивым к разрывам и позволяет ему выдерживать более сильный ветер по сравнению с покрытием, изготовленным из непористых тканей, таких как парусина. Кроме того, возникает эффект расходящегося «беспорядочного движения» ветра, ударяющегося о поверхность покрытия, создаваемый текстильным рисунком крупносетчатого материала, придавливающий покрытие к грунту и не создающий «подъемного» эффекта.
Сетчатый материал может быть материалом любого подходящего вида. Предпочтительно, чтобы сетчатый материал представлял собой трикотажный материал со средней длиной петли от 2 мм до 6 мм, а среднее расстояние между первым и вторым слоями составляло от 2 мм до 10 мм.
Сетчатый материал может быть образован из волокон любого подходящего вида. Могут быть использованы натуральные волокна, такие как шерсть или хлопок, но установлено, что особенно хорошие результаты достигаются, если сетчатый материал выполнен из пластиковых волокон.
Пористость сетчатого материала или доля площади поверхности сетки, которая состоит из отверстий, а не волокон, может иметь любое подходящее значение. Предпочтительно, чтобы каждый слой сетчатого материала имел пористость от 10% до 50%.
Ветер, который ударяется о покрытие, будет частично проходить через покрытие, а частично будет задерживаться покрытием, так что скорость ветра на подветренной стороне покрытия будет ослабленной по сравнению со скоростью ветра на наветренной стороне. Предпочтительно, чтобы каждый слой сетчатого материала имел коэффициент ослабления ветра от 40% до 80% для ветра, направленного под прямыми углами на сетчатый материал при 50 км/ч.
Согласно другому объекту изобретения предложено посадочное покрытие для вертолетов, которое включает в себя одно или несколько покрытий ранее описанного типа. Посадочное покрытие для вертолетов включает в себя периферийную область, которая имеет большую массу на единицу площади, чем сетчатый материал, а первый слой прикреплен ко второму слою в периферийной области.
Предпочтительно, чтобы посадочное покрытие для вертолетов имело длину и ширину, которые превышают размах несущего винта вертолета.
Согласно второму объекту изобретения предложен способ уменьшения возмущения частиц вещества на поверхности ветром, включающий в себя этапы, на которых:
(а) покрывают поверхность покрытием, которое имеет первый слой крупносетчатого материала и второй слой крупносетчатого материала, при этом первый слой удерживают в по существу неподвижном положении относительно второго слоя; и
(b) прикрепляют покрытие к поверхности во множестве точек по периферии покрытия.
Ниже изобретение будет описано более подробно со ссылками на сопровождающие чертежи, которыми иллюстрируются примерные формы изобретения. Должно быть понятно, что характерные особенности этих чертежей заменяют общий принцип предшествующего описания изобретения.
На чертежах представлено:
на фигуре 1 - вид с местным разрезом двух слоев трикотажного сетчатого материала в угловой части покрытия согласно варианту осуществления изобретения;
на фигуре 2 - вид образца трикотажного сетчатого материала, пригодного для использования в варианте осуществления изобретения;
на фигуре 3 - схематический вид надставляемой компоновки из множества покрытий, соединенных друг с другом с целью образования посадочного покрытия для вертолетов согласно варианту осуществления изобретения;
на фигуре 4 - иллюстрация организации эксперимента путем использования нисходящего потока воздуха от вертолета на покрытие, покрывающее песок;
на фигуре 5 - вид покрытия согласно варианту осуществления изобретения;
на фигуре 6 - детальный вид покрытия из фигуры 5;
на фигуре 7 - детальный вид двух покрытий типа, показанного на фигуре 5, соединенных друг с другом;
на фигуре 8 - детальный вид двух покрытий типа, показанного на фигуре 5, соединенных друг с другом;
на фигуре 9 - вид компоновки сложенного покрытия согласно настоящему изобретению;
на фигуре 10 - иллюстрация посадки вертолета в пыльном районе без покрытия;
на фигуре 11 - иллюстрация посадки вертолета из фигуры 10 в пыльном районе на посадочное покрытие, образованное из множества покрытий, изготовленных согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
на фигуре 12 - вид вертолета из фигуры 11, зависшего на некотором расстоянии над посадочной площадкой;
на фигуре 13 - вид вмятины на покрытии согласно изобретению, при этом вмятина сделана лыжами вертолета; и
на фигуре 14 - вмятина на покрытии согласно изобретению, при этом вмятина сделана колесом вертолета.
На фигуре 1 изображен вид с местным разрезом угловой части покрытия 1 согласно варианту осуществления изобретения, предназначенного для уменьшения возмущения частиц вещества ветром. Покрытие включает в себя первый слой 2 из крупносетчатого материала и второй слой 3 из крупносетчатого материала. Первый слой удерживается в по существу неподвижном положении относительно второго слоя. Усиливающий материал 4 расположен вдоль краев, хотя испытания показали, что такое усиление не является необходимым.
На фигуре 2 представлен дополнительный детализированный вид сетчатого материала подходящего типа. Сетчатым материалом предпочтительного типа является трикотажный материал со средней длиной петли от 2 мм до 6 мм. В показанном варианте осуществления средняя длина петли составляет около 3 мм. Желательный размер сетки в известной мере зависит от размера частиц, при этом более мелкие сетки соответствуют более мелким частицам. Трикотажный материал является предпочтительным по сравнению с тканым материалом, поскольку он меньше предрасположен к повреждению в случае, если одна петля обрывается, и также потому, что он обычно позволяет иметь отверстия более подходящих размеров и форм. Кроме того, в случае трикотажной структуры в значительной степени уменьшается образование разрывов и предрасположенность к распространению «спущенных петель» после того, как покрытие повреждается или надрезается.
Предпочтительное среднее расстояние между первым слоем и вторым слоем составляет от 2 мм до 10 мм, так что покрытие образует по существу трехмерную сетку. Покрытие может включать в себя третий слой и, возможно, дополнительные слои, но существует компромисс между желаемыми характеристиками прохождения нисходящего ветра сквозь верхний слой в нижний слой, с одной стороны, и задержкой частиц вещества из-под покрытия, проходящих через слои, с другой. При наличии слишком большого количества слоев коэффициент ослабления ветра возрастает до величины, которая является слишком высокой для эффективного функционирования сетки.
Сетчатый материал может быть изготовлен из хлопка или другого натурального волокна, но в предпочтительных компоновках сетчатый материал образуют из пластиковых волокон. Гладкие пластиковые волокна обычно являются более гладкими, чем натуральные волокна, и поэтому обеспечивают меньшую величину сопротивления ветру, вследствие чего коэффициент ослабления ветра ниже.
Нередко случается, что топливо или масло, или гидравлическая жидкость разливается на грунт вокруг вертолета. Поэтому предпочтительно, чтобы покрытия были изготовлены из материалов, по меньшей мере, в некоторой степени устойчивых к утечкам топлива, масла, гидравлической жидкости, воды и к загрязнению и засорению иных видов. Кроме того, из-за высоких температур, создающихся вокруг частей вертолетов, также весьма желательны свойства огнестойкости и/или огнезащиты.
Также желательно, чтобы покрытия согласно изобретению были устойчивыми к накоплению статического электричества. Один способ исключения статического электричества включает в себя электрическое заземление покрытий, например посредством металлических колышков, прикрепляющих покрытия к грунту, и/или металлического провода, пересекающего покрытия.
Покрытие согласно изобретению может быть выполнено любого подходящего цвета. В одной предпочтительной компоновке цвет покрытия подобен окружающей местности, например песочного цвета для условий пустыни и зеленого для заросших травой участков. В другой компоновке цвет покрытия противоположен цвету местности, так что оно может быть легко обнаружено с воздуха. В еще одной компоновке покрытие имеет один цвет на одной стороне и иной цвет на другой стороне.
Предпочтительно, чтобы пористость сетчатого материала или доля площади поверхности сетки, которая состоит из отверстий, а не из волокон, составляла от 10% до 50%. В варианте осуществления, показанном на фигуре 2, пористость составляет около 30%.
Общий коэффициент ослабления ветра покрытием будет зависеть от ряда факторов, включая гладкость используемых волокон, размер отдельных отверстий (который связан с длиной петель трикотажных материалов) и пористость каждого слоя сетчатого материала. Слои могут иметь разные коэффициенты ослабления ветра, но предпочтительно, чтобы каждый слой сетчатого материала имел коэффициент ослабления ветра от 40% до 80% для ветра, направленного под прямыми углами на сетчатый материал при 50 км/ч.
Покрытие настоящего изобретения пригодно для использования в многочисленных различных ситуациях для уменьшения нежелательных воздействий пыли или других взвешенных частиц. Как рассматривалось ранее, покрытие может быть использовано в качестве посадочного покрытия для вертолетов на пыльном грунте, песчаном грунте или на снегу. Оно также может быть использовано для борьбы с пылью или взвешенными в воздухе частицами на больших открытых грунтовых пространствах, таких как военные лагеря, лагеря беженцев, находящиеся на открытом воздухе места совершения действия (концертов, спортивных соревнований и т.д.), загоны для скота и другие места, где превалируют сухие пыльные условия (особенно в засушливые периоды).
Вследствие свойства пористости покрытия для ветра согласно изобретению не во всех случаях необходимо, чтобы покрытие было прикреплено к грунту. При испытаниях, проведенных с покрытием на бетонной поверхности, подвергавшимся воздействию имитированного нисходящего потока воздуха от вертолета, колыхания краев не было, хотя покрытие не было прикреплено к грунту, и хотя края покрытия не были утяжелены путем усиления. Все же в большей части случаев желательно, чтобы покрытие было прикреплено к грунту по периферии, но во многих случаях степень закрепления может быть весьма минимальной.
На фигуре 3 показана одна конфигурация посадочного покрытия для вертолетов, в которой множество различных покрытий соединено друг с другом для образования одного составного покрытия. Каждое отдельное покрытие в этой компоновке включает в себя периферийную область, которая имеет большую массу на единицу площади, чем сетчатый материал, а два слоя сетчатого материала соединены друг с другом по периферийной области. Соединяемые покрытия могут быть прикреплены друг к другу любым подходящим способом и в любой подходящей конфигурации. Подходящий способ крепления включает в себя шнурование или привязывание покрытий друг к другу канатом или проводом, закрепление липучкой «крючок-петля», металлическими или пластиковыми скрепками или скобами или колышками для натягивания палатки (которые могут быть с плоским торцом для минимизации выступающей части, которая может взаимодействовать с садящимися вертолетами). Желательно любые перекрывающиеся края соседних покрытий (например, при соединении путем закрепления липучкой «крючок-петля») располагать так, чтобы край покрытия, ближайшего к центру посадочной площадки для вертолетов, накладывался на верхнюю часть прилегающего покрытия, вследствие чего нисходящий поток ветра, перемещающийся от центра посадочной площадки к краям, давит вниз на соединения.
Посадочное покрытие для вертолетов имеет длину и ширину, которые превышают размах несущего винта вертолета, в идеале на значительную величину, что уменьшает вероятность вовлечения частиц вещества, окружающих покрытие, в пылевое облако. В примере, показанном на фигуре 3, составное покрытие имеет размеры 21 м на 21 м, и оно образовано из семи небольших покрытий, при этом размеры центрального покрытия составляют 7 м на 7 м, размеры каждого из других шести составляют приблизительно 3,5 м на 14 м. Края каждого покрытия могут быть усилены для обеспечения возможности тугого натяжения покрытий и прикрепления колышками к грунту, хотя испытания показали, что усиление не является необходимым. Каждое покрытие выполнено складным и весит приблизительно от 20 до 22 кг, так что общая масса составляет около 190 кг. Когда покрытия сложены, они занимают общий объем приблизительно 1 м3. Каждое покрытие может быть помещено в свой собственный мешок, который может быть спокойно поднят одним человеком. Все покрытия могут быть помещены в один транспортировочный мешок для хранения и перевозки, чтобы комплект имелся в совокупности. В качестве альтернативы для хранения и транспортировки покрытия могут быть сложены и/или свернуты в рулон до закрепления ремнями или скобами.
Покрытия имеют большую прочность на растяжение и укладываются непосредственно на грунт. Центральное посадочное покрытие может быть дополнительно усилено. Покрытие может быть уложено двумя людьми менее чем за 30 мин и упаковано двумя людьми менее чем за 1 ч. Сравните это со временем развертывания существующих «переносных» конструктивных посадочных площадок для вертолетов, составляющим несколько дней.
В зависимости от размера и пористости покрытия массогабаритные характеристики отдельных покрытий могут изменяться. Например, одно покрытие может весить 25 кг или больше. Размеры и конфигурации покрытий, показанных на фигуре 3, являются только иллюстративными. В зависимости от конкретных ситуаций и требований, например от имеющегося в распоряжении времени развертывания и уровня требуемой защиты, могут быть использованы разнообразные размеры и конфигурации. Например, покрытие согласно настоящему изобретению может быть от 1 м × 1 м и до 60 м × 60 м. Для более крупных военных вертолетов, таких как «Черный ястреб» (“Black Hawk”), желательна общая конфигурация 40-50 м × 40-50 м со сверхпрочной посадочной площадкой (площадками) 12 м × 12 м в центре.
Одна целесообразная конфигурация представляет собой составное покрытие размером 100 футов на 100 футов, изготовленное из 25 сегментов покрытия, каждый размером 6,3 м на 6,3 м и массой 25 кг. На это составное покрытие можно принимать более крупный летательный аппарат, и оно обеспечивает лучшую защиту при более высоких скоростях ветра. При общей массе около 625 кг покрытие может быть уложено менее чем за один час и упаковано несколько более чем за один час 6-8 людьми. Когда требуется меньшая защита или когда в наличии имеются меньшие время и рабочая сила, может быть использована иная конфигурация.
В других конфигурациях все покрытия, образующие посадочную площадку, могут быть по существу одинакового размера и массы без какого-либо специального усиления центрального покрытия, так что все покрытия являются взаимозаменяемыми, и соответствующие места расположения покрытий могут быть изменены, вследствие чего степень истирания покрытий будет выравниваться. Покрытия, имеющие повреждение, могут быть заменены неповрежденными покрытиями.
В некоторых применениях является подходящей квадратная общая конфигурация посадочной площадки; в случае других конфигураций могут быть образованы покрытия прямоугольной формы или любой другой подходящей формы.
Хотя покрытия, показанные на фигуре 3, прикреплены к грунту посредством колышков, могут быть использованы многочисленные другие способы закрепления покрытий. В случае песчаника и/или сухого рыхлого грунта для прикрепления покрытий к грунту могут быть использованы мешки с землей, водонаполненные баллоны и другие средства (обычно они уже связаны друг с другом).
Моделирующий эксперимент
Испытания были проведены на образце покрытия согласно варианту осуществления изобретения. Задача испытания заключалась в определении эффективности удержания частиц покрытием, когда оно подвергалось воздействию ветра со скоростями, сравнимыми со скоростями ветра, ожидаемого на земле под военным вертолетом.
Скорость струи, создаваемой несущим винтом вертолета, зависит от нагрузки на диск вертолета. Нагрузка на диск равна площади (πR2) диска несущего винта, деленной на полетный вес вертолета. Общее правило заключается в том, что нисходящий поток воздуха от вертолета повышается с размером вертолета. Для вертолета S-76C фирмы Sikorsky при максимальном полетном весе 5320 кг нагрузка на диск составляет 37,6 кг/м2. Это дает возрастание скорости нисходящего потока в плоскости несущего винта около 45 км/ч. По мере того как поток опускается под вертолетом, он ускоряется, при этом на расстоянии, приблизительно равном одному диаметру несущего винта, достигается максимальная скорость, равная приблизительно удвоенной скорости в плоскости несущего винта или около 90 км/ч. Поэтому при испытании ориентировались на достижение или превышение этой скорости ветра.
Частицы предварительно взвешивали и затем равномерно распределяли по участку 1,4×1,7 м. Затем его накрывали покрытием, которое закрепляли по месту. После этого с высоты 80 см покрытие подвергали в течение 60 с воздействию порыва ветра с помощью машины для нагнетания воздуха, создающей номинальную скорость ветра 145 миль/ч. Затем покрытие аккуратно убирали, а частицы вещества извлекали и взвешивали для определения количества вещества, которое перемещалось из-под покрытия.
В качестве меры контроля и для получения сравнительной оценки испытание повторяли без покрытия. Испытание проводили для мелких и крупных частиц вещества. Обычная мука использовалась в качестве мелких частиц, а морской песок использовался в качестве крупных частиц.
Результаты испытаний представлены в таблицах ниже.
| Испытание с песком | Количество, г |
| Исходное количество | 1128,00 |
| После обдувания | 1103,00 |
| Потери песка | 25,00 |
| Процент потерь | 2,22% |
| Контрольное испытание с песком без покрытия | |
| Исходное количество | 1128,00 |
| После обдувания | 231,00 |
| Потери песка | 897,00 |
| Процент потерь | 79,52% |
| Относительная эффективность | 97,21% |
| Испытание с пылью | Количество, г |
| Исходное количество | 282,00 |
| После обдувания | 248,00 |
| Потери пыли | 34,00 |
| Процент потерь | 12,06% |
| Контрольное испытание с пылью без покрытия | |
| Исходное количество | 282,00 |
| После обдувания | 45,00 |
| Потери пыли | 237,00 |
| Процент потерь | 84,04% |
| Относительная эффективность | 85,65% |
На фигуре 4 показана организация испытаний. Результаты испытаний свидетельствуют о том, что покрытие является эффективным в части снижения распространения как взвешенного песка, так и взвешенной пыли, при этом покрытие является более эффективным в части снижения распространения взвешенного песка.
Натурные испытания
Затем покрытия, изготовленные согласно изобретению, были испытаны при использовании нескольких вертолетов различных типов, включая 206B Jet Ranger фирмы Bell, AS350B Squirrel фирмы Eurocopter, UH-1N Huey фирмы Bell, UH-60L «Черный ястреб» (“Black Hawk”) фирмы Sikorsky и CH-53E “Super Stallion” фирмы Sikorsky.
Виды конструкции, использованные для покрытий, показаны на фигурах 5-9. На фигуре 5 показано покрытие 1, которое прикреплено к соседним покрытиям с помощью крепежных липучих средств типа «крючок-петля». Две стороны 5 и 6 покрытия 1 имеют обращенные кверху выступающие петлевые края, тогда как две другие стороны 7 и 8 имеют обращенные книзу крючковые края. По краям через одинаковые промежутки расположены D-образные кольца 9, которые могут взаимодействовать с ремнями 10 (см. детали на фигуре 6) на прилегающих покрытиях для содействия прикреплению соседних покрытий друг к другу, и они также могут быть использованы для прикрепления колышками краев покрытий к грунту. Ремень 10 отогнут в обратную сторону на самого себя и удерживается на месте крепежным липучим приспособлением типа «крючок-петля».
На фигурах 7 и 8 показаны детали двух прилегающих покрытий, соединенных друг с другом. На фигуре 8 показан один отогнутый угол покрытия.
На фигуре 9 показано сложенное покрытие и удерживаемое ремнями регулируемой длины.
Должно быть понятно, что показанные варианты осуществления покрытий обеспечивают возможность очень быстрого развертывания покрытий способом, который является эффективным при большом разнообразии условий и температур. В случае типичного развертывания покрытия необходимо только развернуть встык друг к другу, при этом прижать друг к другу согласованные крючки и петли и прикрепить колышками к грунту наружную периферию. Когда необходимо дополнительное закрепление, ремни 10 могут быть использованы в комбинации с кольцами 9 для усиления соединения между прилегающими покрытиями, а покрытия могут быть прикреплены к грунту колышками в точках, внутренних относительно периферии посадочной площадки.
По сравнению с посадочными поверхностями для вертолетов других типов покрытия являются значительно более компактными и легкими. Количество требуемых креплений меньше, и все эти факторы способствуют тому, что приведение в рабочее положение и свертывание осуществляются быстрее, чем в случае посадочных поверхностей других типов.
Для быстрой уборки в качестве необязательного признака покрытия могут иметь быстроразъемные ремни, которые обеспечивают возможность отделения покрытий от анкерных устройств.
Натурные испытания были проведены совместно с упомянутыми выше вертолетами. Сначала некоторое количество песка помещали на относительно твердую поверхность под посадочными покрытиями, изготовленными согласно изобретению, и вертолеты Jet Ranger и Squirrel совершали посадку на посадочные покрытия, маневрировали вокруг и взлетали с посадочных покрытий. Во время испытаний песок не проникал сквозь покрытия, а перемещение покрытий было минимальным даже в случае, когда вертолет приближался и пролетал по периметру покрытий.
Когда песок помещали на верх покрытия, воздушный поток от вертолета продавливал его сквозь покрытие, где он оставался до окончания испытания.
Путем использования вертолетов Huey, «Черный ястреб» (Black Hawk) и Super Stallion выполнялись дополнительные испытания в условиях рыхлой пыли. На фигуре 10 показан вертолет Super Stallion, совершающий посадку на пыльную площадку без покрытий. Пылевая буря, создаваемая нисходящим потоком воздуха от вертолета, делает почти невозможным наблюдение вертолета.
На фигуре 11 показан тот же самый вертолет, совершающий посадку в том же самом месте, но в это время посадочная площадка образована комплектом покрытий согласно настоящему изобретению. Следует отметить, что некоторое количество пыли наблюдается позади вертолета, поднимающейся, когда вертолет приближается к посадочной площадке; тем не менее, видимость намного улучшается, и совсем нет пыли над посадочной площадкой.
На фигуре 12 показан вертолет Super Stallion, зависший на некотором расстоянии над посадочной площадкой. Взвешенная пыль видна по периферии посадочной площадки, но не проникает сквозь сетку посадочной площадки. Рассматриваемая посадочная площадка была разработана для вертолета с меньшим размахом несущего винта. В данном случае размеры посадочной площадки были приблизительно равны величине размаха несущего винта, тогда как предпочтительно, чтобы размеры посадочной площадки были по меньшей мере в 1,5 раза больше величины размаха несущего винта.
На фигуре 13 показан отпечаток, сделанный в покрытии лыжами вертолета Huey. Грунт под покрытием был рыхлым и пыльным, а гибкость покрытия обеспечила возможность проникновения лыжам вертолета на небольшое расстояние в грунт, не вызывая повреждения покрытия. Вертолет Huey имел массу около 4 т.
На фигуре 14 показана аналогичная вмятина, образованная колесами вертолета «Черный ястреб» (Black Hawk). Вертолет «Черный ястреб» (Black Hawk) имеет массу около 6 т. Вертолет Super Stallion имеет массу около 20 т.
Кроме того, гибкость покрытий настоящего изобретения придает им свойство стойкости к повреждению посторонними предметами. Покрытия имеют тенденцию изгибаться вокруг посторонних предметов, а не истираться. С достижением преимущества благодаря конструкции сетки уменьшается опасность истирания или образования спущенных петель, так что покрытие все еще может быть использовано, когда оно надрезано или повреждено.
Когда покрытию причинен ущерб, оно может быть относительно легко заменено путем зашивания прорех или замены испорченных опорных площадок. Покрытия могут поставляться вместе с комплектом инструментов и материалов для ремонта в полевых условиях.
Дополнительное испытание выявило, что покрытия, изготовленные согласно настоящему изобретению, также являются эффективными при посадке на забрызганные грязью поверхности. Испытание показало, что вода фильтруется сквозь покрытия, но грязь преимущественно удерживается под ними. Площадки для выполнения большого количества посадок, которые обычно покрыты глубокой грязью, по существу защищаются покрытиями.
Должно быть понятно, что различные изменения, дополнения и/или модификации могут быть сделаны к ранее описанным деталям без выхода за границы изобретения.
1. Покрытие для уменьшения возмущения частиц вещества ветром, содержащее:
(a) первый слой из крупносетчатого материала и
(b) второй слой из крупносетчатого материала,
в котором первый слой прикреплен ко второму слою в периферийной области и удерживается в, по существу, неподвижном положении относительно второго слоя, причем каждый слой сетчатого материала имеет коэффициент ослабления ветра от 40 до 80% для ветра, направленного под прямыми углами на сетчатый материал при скорости 50 км/ч.
2. Покрытие по п.1, в котором сетчатый материал представляет собой трикотажный материал со средней длиной петли от 2 до 6 мм, а среднее расстояние между первым и вторым слоями составляет от 2 до 10 мм.
3. Покрытие по п.1, в котором сетчатый материал выполнен из пластиковых волокон.
4. Покрытие по любому из пп.1-3, в котором каждый слой сетчатого материала имеет пористость от 10 до 50%.
5. Посадочное покрытие для вертолетов, содержащее одно или более покрытий по п.1, в котором периферийная область имеет большую массу на единицу площади, чем сетчатый материал.
6. Посадочное покрытие для вертолетов по п.5, в котором покрытие имеет длину и ширину, превышающие размах несущего винта вертолета.
7. Способ уменьшения возмущения частиц вещества на поверхности ветром, включающий в себя этапы, на которых:
(a) покрывают поверхность покрытием, имеющим первый слой крупносетчатого материала и второй слой крупносетчатого материала, при этом первый слой прикрепляют ко второму слою в периферийной области и удерживают в, по существу, неподвижном положении относительно второго слоя; причем каждый слой сетчатого материала имеет коэффициент ослабления ветра от 40 до 80% для ветра, направленного под прямыми углами на сетчатый материал при скорости 50 км/ч.
(b) прикрепляют покрытие к поверхности во множестве точек по периферии покрытия.
8. Способ уменьшения возмущения частиц вещества на поверхности ветром по п.7, в котором каждый слой сетчатого материала представляет собой трикотажный материал, изготовленный из пластиковых волокон со средней длиной петли от 2 до 6 мм, а среднее расстояние между первым и вторым слоями составляет от 2 до 10 мм, при этом каждый слой сетчатого материала имеет пористость от 10 до 50%.
