[发明专利]用于已安装工程材料拦阻系统的实地强度测试装置和方法

说明书

本申请主张于2008年9月25日申请提交的题为“Field Strength Test Method for Installed Engineered Material Arresting Systems”的美国临时申请序列号61/099,937的利益，该临时申请的全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明的实施例大体上涉及一种特别是在已安装工程材料拦阻系统上的低强度材料的强度测试的便携式测试设备和测试方法，该已安装工程材料拦阻系统在下文中称为EMAS或者可压缩车辆拦阻系统。除了其它之外，EMAS的一种实例被描述在题为Vechicle Arresting Bed Systems的美国专利No.5,885,025中。

背景技术

EMAS系统或可压缩车辆拦阻系统的一个实例包括安置在跑道端部的材料，在行经离开跑道端部的飞机的重量下所述材料将可预见且可靠地压碎(crush)(或以其它方式变形)。由低强度材料提供的抵抗力使飞机减速并使飞机在场端安全区(overrun area)边界内停住。EMAS的目的是以可预见的指定方式失效，由此在车辆使EMAS系统变形时提供受控的可预见的阻力。EMAS因而通常在受到适当冲击时是可压缩、可变形、可压碎或者在适当的冲击下能够被压缩或变形或压碎。EMAS现在是美国机场设计标准的一部分并且被描述在2005年9月30日的美国联邦航空局咨询通告150/5220-22A的“Engineered Materials Arresting Systems(EMAS)for Aircraft Overruns”中。EMAS和跑道安全区规划是由美国联邦航空局指令5200.8和5200.9指导。可替换地，EMAS材料或可压缩(或可变形)车辆拦阻系统可以安置在道路或行人走道(或其它地方)之上或之中，例如用于使飞机以外的车辆或物体减速。

EMAS的设计和制造必须满足美国联邦航空局咨询通告150/5220-22A中所有的规定要求。某些强度的材料被选择从而针对在特定跑道上工作的特定机队组合最优化EMAS性能。根据美国联邦航空局指令5200.9的生命周期成本计算假设EMAS在某一时间会需要更换。为了确定已安装EMAS系统维持所设计的车辆拦阻能力，需要开发实地强度测试装置和测试方法，从而测量随时间推移的已安装EMAS的强度。

美国专利No.5,789,681描述了用于EMAS材料的测试设备和测试方法的一个实例。该专利还限定了压缩梯度强度(CGS)标准，所述标准已经在屋内(in-house)使用从而在生产时控制材料强度。然而，至少因为该测试设备不是便携式的原因，这个被授予专利的屋内测试方法无法直接应用于已安装EMAS系统的实地强度测试。该系统测试被定位在轴承座上的拦阻材料测试段。负载接着以比较快的恒定速度应用到测试段(利用一种液压系统，该液压系统控制具有测试探头的轴)，当测试探头移动穿过样本时，连续地或者以小的增量位移进行力测量。然而，如果希望测试已安装EMAS系统，从系统移除该材料的一个或多个部分并且将这些部分运送回到实验室供测试是不现实且不可靠的。潜在问题的实例为在移除测试件期间材料可能破裂，或者整个系统会由于移除测试件而被连累，这二者都引发测试过程的问题。可以想得到，在某些情形下测试件的移除会要求整个EMAS底座置为停止运行，潜在地排除了使用关联的跑道一个延长的时间段。

此处描述的本发明实施例因此提供一种可以在已有和当前已安装EMAS上(即原位地)容易地实地实施的强度测试装置和方法。期望的便携式测试设备应取得阻力负载和穿透深度的读数。所测量的阻力负载可以转换为CGS。材料中的穿透深度可以使用不同类型的距离测量装置来测量。

尽管某些现成的土壤穿透计能够进行阻力负载和距离测量二者，但是它们不能以其当前设计而直接应用于EMAS材料的实地强度测试。这些穿透计大多数是针对土壤密实度研究设计。例如，美国农业工程师协会(ASAE)和美国测试和材料协会(ASTM)要求使用锥形的冲头，所述冲头是针对土壤测试而特别设计的，但是由于EMAS材料的独特属性的原因，它们不能用于EMAS测试。因此，本发明的实施例提供了用于测试当前已安装EMAS系统的各种特征的便携式系统和测试方法。

发明内容