СТОЛБОВАЯ КОНСТРУКЦИЯ
PILLAR STRUCTURE

Область техники, к которой относится изобретение, и известный уровень техники
Настоящее изобретение относится к столбовой конструкции в соответствии с вводной частью пункта 1 формулы изобретения.
Фонарный столб или дорожный столб другого типа, установленный рядом с дорогой, обычно выполнен с возможностью пластической деформации в связи с аварией, так что столб может поглощать горизонтально направленные силы от налетающего автотранспортного средства, подвергаясь деформации надлежащим образом. Во время своей деформации пластически деформируемый столб должен поглощать кинетическую энергию налетающего автотранспортного средства, так что автотранспортное средство замедляется сравнительно плавно, а не подвергается резкой остановке, тем самым уменьшается риск продольных телесных повреждений для людей, едущих в автотранспортном средстве.
Пластически деформируемые дорожные столбы уже известны в множестве разных исполнений. Разные типы уже известных пластически деформируемых дорожных столбов показаны, например, в US 5 060 437 А и US 2010/0107521 А1.
Задача изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание столбовой конструкции упомянутого типа посредством реализации нового и эффективного конструктивного решения.
Сущность изобретения
В соответствии с настоящим изобретением, упомянутая задача решается посредством столбовой конструкции, содержащей признаки, указанные в пункте 1 формулы изобретения.
Столбовая конструкция в соответствии с изобретением содержит:
- полый, пластически деформируемый столб, содержащий трубчатую внешнюю стенку из листового металла;
- фундамент для прикрепления упомянутого столба к земле, причем данный фундамент содержит вертикальную полость для приема нижней части упомянутой трубчатой внешней стенки, при этом трубчатая внешняя стенка проходит через отверстие в верхнем конце упомянутой полости; и
- кольцеобразный клиновой элемент, проходящий вокруг упомянутой трубчатой внешней стенки, причем данный клиновой элемент расположен в верхнем конце упомянутой полости и зажат между упомянутой трубчатой внешней стенкой и внутренней стенкой упомянутой полости, чтобы закреплять упомянутый столб в упомянутой полости посредством заклинивания; и
- усиливающий элемент, который прикреплен к части упомянутого участка трубчатой внешней стенки, размещенного в упомянутой полости, чтобы противодействовать смятию данной части, при этом верхний конец упомянутого усиливающего элемента расположен на расстоянии от упомянутого отверстия полости, если смотреть в аксиальном направлении, для того чтобы обеспечить возможность, в связи со столкновением с упомянутым столбом, смятия упомянутой части трубчатой внешней стенки, расположенной между верхним концом усиливающего элемента и отверстием полости. Упомянутый клиновой элемент на своей внутренней стороне содержит поддерживающие выступы, посредством которых клиновой элемент плотно прилегает к трубчатой внешней стенке, причем данные поддерживающие выступы расположены на расстоянии друг от друга, если смотреть в окружном направлении клинового элемента, и при этом предусмотрены промежуточные свободные пространства между упомянутыми поддерживающими выступами, если смотреть в окружном направлении клинового элемента, чтобы позволять частям трубчатой внешней стенки вдавливаться в некоторые из данных свободных пространств, когда трубчатая внешняя стенка подвергается смятию в связи с столкновением со столбовом.
Когда налетающее автотранспортное средство ударяется о вышеупомянутый столб, трубчатая внешняя стенка будет подвергаться смятию выше упомянутого усиливающего элемента под действием силы автотранспортного средства, и части трубчатой внешней стенки будут вдавливаться в некоторые из свободных пространств между поддерживающими выступами клинового элемента. Конструктивное исполнение клинового элемента с поддерживающими выступами и промежуточными свободными пространствами на стороне клинового элемента, обращенной к трубчатой внешней стенке столба, будет облегчать смятие части трубчатой стенки, расположенной между усиливающим элементом и участком, задетым автотранспортным средством. Таким образом, верхняя часть участка трубчатой внешней стенки, расположенного в полости фундамента, будет также подвергаться смятию, что приводит к тому, что трубчатая внешняя стенка будет сплющиваться и сгибаться вперед в направлении перемещения автотранспортного средства на краю отверстия полости. Данная деформация трубчатой внешней стенки будет способствовать относительно плавному торможению автотранспортного средства. Кинетическая энергия автотранспортного средства будет также оказывать аксиальное растягивающее усилие на участок трубчатой внешней стенки, расположенный в полости фундамента, так что данный участок смещается вверх в полости совместно с усиливающим элементом. Вследствие своего контакта с трубчатой внешней стенкой, клиновой элемент будет отделяться от полости в связи с направленным вверх перемещением упомянутого участка трубчатой внешней стенки, что обеспечит дополнительное смятие трубчатой внешней стенки. Во время упомянутого направленного вверх перемещения, усиливающий элемент будет наклоняться в полости фундамента и вызывать так называемый эффект вытягивания, который замедляет данное перемещение и предотвращает отрыв столба от фундамента. Благодаря тому, что нижний конец столба удерживается в фундаменте, столб может непрерывно способствовать эффективному торможению автотранспортного средства на протяжении всего процесса деформации. Клиновой элемент и усиливающий элемент будут соответственно способствовать созданию благоприятных возможностей для относительно плавного, но эффективного торможения автотранспортного средства в связи с столкновением со столбом.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения, усиливающий элемент имеет аксиальную длину, которая больше или равна 75% аксиальной длины участка трубчатой внешней стенки, размещенного в полости. При такой длине усиливающего элемента гарантируется достаточно эффективный эффект вытягивания в то время, как на участке трубчатой внешней стенки, расположенном в полости фундамента, остается сминаемый участок достаточной длины.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, упомянутый усиливающий элемент является трубчатым. Таким образом, усиливающий элемент может быть изготовлен просто и эффективно, в то время как прочность усиливающего элемента можно легко регулировать посредством выбора соответствующего материала и толщины стенки для усиливающего элемента. Кроме того, прикреплять трубчатый усиливающий элемент к трубчатой внешней стенке столба относительно просто.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения, упомянутый столб опирается на опорную поверхность в полости посредством нижнего конца трубчатой внешней стенки или нижнего конца усиливающего элемента.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, вышеупомянутая опорная поверхность в полости фундамента конически сужается в направлении вниз. Таким образом, можно просто гарантировать надлежащее размещение столба в фундаменте, при этом нижний конец столба центрирован в полости фундамента, в то же время гарантируется, что нижний конец трубчатой внешней стенки или нижний конец усиливающего элемента, уже в начале процесса деформации, находится в контакте с и будет скользить вверх вдоль внутренней поверхности в полости под влиянием замедляющих сил трения.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, нижняя часть усиливающего элемента выступает под нижним концом трубчатой внешней стенки. Таким образом можно гарантировать, что в процессе деформации нижний конец столба будет скользить относительно внутренней стенки полости фундамента посредством нижнего конца усиливающего элемента, а не нижнего конца трубчатой внешней стенки, тем самым предотвращается значительная деформация самой нижней части трубчатой нижней стенки, которая в самом худшем случае могла бы привести к пропаданию контакта между трубчатой внешней стенкой и усиливающим элементом.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, трубчатая внешняя стенка имеет многоугольную форму поперечного сечения с пятью или более сторонами, при этом по меньшей мере три угла трубчатой внешней стенки упираются в соответствующий поддерживающий выступ клинового элемента, а каждый из других углов трубчатой внешней стенки проходит через промежуточное свободное пространство между двумя поддерживающими выступами. Углы трубчатой внешней стенки, которые не упираются в какой-либо поддерживающий выступ и вместо этого проходят через промежуточные свободные пространства между поддерживающими выступами, будут образовывать линии сгиба, которые облегчают вдавливание частей трубчатой внешней стенки в некоторые из свободных пространств между поддерживающими выступами клинового элемента, когда автотранспортное средство сталкивается со столбом, что способствует облегчению первоначальной деформации трубчатой внешней стенки в связи с столкновением.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, продольные щели размещены параллельно друг другу в трубчатой внешней стенке и распределены в ее окружном направлении, чтобы облегчить смятие трубчатой внешней стенки в связи с столкновением со столбом, причем данные щели размещены в участке трубчатой внешней стенки, расположенном выше фундамента и где предположительно налетающее автотранспортное средство ударяется в трубчатую внешнюю стенку. Смятие трубчатой внешней стенки, активизируемое щелями в участке, где автотранспортное средство ударяется в столб, будет приводить к сплющиванию и сгибанию трубчатой внешней стенки в данном участке. Даная деформация трубчатой внешней стенки будет способствовать относительно плавному торможению автотранспортного средства.
Другие благоприятные отличительные признаки столбовой конструкции в соответствии с изобретением будут очевидны из зависимых пунктов формулы изобретения и приведенного ниже описания.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет более подробно описано ниже посредством примеров вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 представляет собой вид сбоку столбовой конструкции в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 представляет собой перспективный вид части столбовой конструкции, показанной на фиг.1.
Фиг.3 представляет собой вид с пространственным разделением элементов столбовой конструкции, показанной на фиг.1.
Фиг.4 представляет собой схематичный продольный разрез части столбовой конструкции, показанной на фиг.1.
Фиг.5 представляет собой перспективный вид клинового элемента, содержащегося в столбовой конструкции, показанной на фиг.1.
Фиг.6 представляет собой вид сверху клинового элемента, показанного на фиг.5, прикрепленного к соответствующему столбу.
Фиг.7 представляет собой вид сверху клинового элемента, показанного на фиг.5, со столбом, показанным в смятом состоянии, и
Фиг.8а-8d представляют собой схематичные продольные разрезы части столбовой конструкции, показанной на фиг.1, показывающие разные этапы процесса деформации под действием силы от налетающего автотранспортного средства.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
На фиг.1-4 показана столбовая конструкция 1 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Столбовая конструкция 1 содержит полый удлиненный столб 2, который предназначен для установки рядом с дорогой. В показанном примере столб 2 представляет собой фонарный столб, предназначенный для поддержания светильника. Однако столбовая конструкция 1 в соответствии с изобретением может также содержать столб другого типа, например, такой как столб, приспособленный для поддержания дорожного знака. Столб 2 выполнен с возможностью пластической деформации в связи со столкновением, т.е. выполнен так, что он подвергается деформации в значительной степени под действием силы от автомобиля или другого автотранспортного средства, сталкивающегося со столбом, даже если автотранспортное средство движется с относительно низкой скоростью. Столб 2 содержит трубчатую внешнюю стенку 4 из листового металла, например, из высокопрочной стали толщиной примерно 2 мм. Трубчатая внешняя стенка 4 предпочтительно имеет многоугольную форму поперечного сечения с пятью или более сторонами и может быть изготовлена, например, посредством роликового профилирования плоской заготовки из листового металла, имеющей коническую форму. В показанном примере трубчатая внешняя стенка 4 содержит двенадцать сторон и конически сужается в направлении вверх. Однако, в качестве альтернативы, трубчатая внешняя стенка столба может иметь круглую форму поперечного сечения.
Столбовая конструкция 1 дополнительно содержит фундамент 5 для прикрепления столба 2 к земле и кольцеобразный клиновой элемент 6 для закрепления столба в фундаменте.
Фундамент 5 предпочтительно выполнен из бетона и содержит вертикальную полость 7 для приема нижнего участка 8 трубчатой внешней стенки 4, при этом трубчатая внешняя стенка проходит через отверстие 9 в верхнем конце полости 7. В показанном примере, упомянутая полость содержит внутреннюю стенку 10 с круглой формой поперечного сечения, которая конически сужается в направлении вниз. В своем нижнем конце, внутренняя стенка 10 соединена с опорной поверхностью 11, которая конически сужается в направлении вниз и которая имеет больший угол наклона чем внутренняя стенка 10. Фундамент 5 предназначен для закапывания в землю, при этом отверстие 9 полости находится на уровне поверхности земли.
Клиновой элемент 6 проходит вокруг трубчатой внешней стенки 4 и расположен в верхнем конце полости 7 фундамента в отверстии 9 полости. Клиновой элемент 6 зажат между трубчатой внешней стенкой 4 и внутренней стенкой 10 полости 7, чтобы закреплять столб 2 в полости 7 посредством заклинивания. Клиновой элемент 6 на своей внутренней стороне содержит поддерживающие выступы 14, посредством которых клиновой элемент 6 плотно прилегает к трубчатой внешней стенке 4. Предпочтительно, предусмотрено три или более поддерживающих выступов 14. Поддерживающие выступы 14 расположены на расстоянии друг от друга, если смотреть в окружном направлении клинового элемента, при этом предусмотрены промежуточные свободные пространства 15 между поддерживающими выступами 14, если смотреть в окружном направлении клинового элемента, чтобы позволять частям трубчатой внешней стенки 4 вдавливаться в некоторые из данных свободных пространств 15, когда трубчатая внешняя стенка подвергается смятию, когда автотранспортное средство сталкивается со столбом 2, как показано на фиг.7. В показанном примере, клиновой элемент 6 содержит основание 16 в форме разомкнутого кольца, при этом поддерживающие выступы 14 соединены с основанием 16 и продолжаются из основания в радиальном направлении внутрь к центральной оси 17 основания. Основание 16 содержит огибающую поверхность 18, которая конически сужается, если смотреть в аксиальном направлении от верхнего края 19 основания к нижнему краю 20 основания, причем клиновой элемент 6 плотно прилегает к внутренней стенке 10 полости посредством данной огибающей поверхности 18.
В том случае, когда трубчатая внешняя стенка 4 столба имеет многоугольную форму поперечного сечения с четным количеством сторон 22, количество поддерживающих выступов 14 клинового элемента 6 соответственно будет вдвое меньше количества сторон 22 трубчатой внешней стенки 4, при этом клиновой элемент 6 прикреплен к трубчатой внешней стенке 4 в таком положении, что каждый второй угол 21а трубчатой внешней стенки 4 упирается в поддерживающий выступ 14 клинового элемента, а каждый из других углов 21b трубчатой внешней стенки 4 расположен между двумя поддерживающими выступами 14, как показано на фиг.6. Таким образом, каждый из вышеупомянутых углов 21b трубчатой внешней стенки 4 проходит через промежуточное свободное пространство 15 между двумя поддерживающими выступами 14. В показанном варианте осуществления, трубчатая внешняя стенка 4 содержит двенадцать сторон, и клиновой элемент 6 содержит шесть поддерживающих выступов 14, которые равномерно распределены в окружном направлении клинового элемента.
Предпочтительно, клиновой элемент 6 выполнен из пластмассы.
Усиливающий элемент 23 прикреплен к части участка 8 трубчатой внешней стенки 4, размещенного в полости 7, ниже клинового элемента 6, чтобы противодействовать смятию данной части, когда автотранспортное средство сталкивается со столбом 2. В показанном варианте осуществления, упомянутая часть представляет собой нижнюю часть участка 8 трубчатой внешней стенки 4, размещенного в полости 7. Верхний конец 24 усиливающего элемента 23 расположен на расстоянии от вышеупомянутого отверстия 9 полости 7, если смотреть в аксиальном направлении, чтобы обеспечить возможность смятия части трубчатой внешней стенки 4, расположенной между верхним концом 24 усиливающего элемента и отверстием 9 полости, когда автотранспортное средство сталкивается со столбом 2. Кроме того, в показанном варианте осуществления верхний конец 24 усиливающего элемента 23 расположен на расстоянии от нижнего конца 20 клинового элемента 6, если смотреть в аксиальном направлении. Усиливающий элемент 23 предпочтительно выполнен так, чтобы по возможности плотно прилегать к трубчатой внешней стенке 4, и прикреплен к трубчатой внешней стенке посредством соответствующих крепежных элементов 25 или другим пригодным способом, например, посредством сварки. Усиливающий элемент 23 предпочтительно трубчатый и предпочтительно имеет круглую форму поперечного сечения, но, как вариант, может иметь многоугольную форму поперечного сечения, например, в соответствии с многоугольной формой поперечного сечения трубчатой внешней стенки 4, или звездообразную форму поперечного сечения. Усиливающий элемент 23 предпочтительно закреплен внутри трубчатой внешней стенки 4, но, как вариант, может быть закреплен с ее внешней стороны.
В показанном варианте осуществления, усиливающий элемент 23 прикреплен к трубчатой внешней стенке 4 таким образом, что нижняя часть 26 усиливающего элемента 23 выступает под нижним концом 27 трубчатой внешней стенки 4, тем самым позволяя столбу 2 опираться на вышеупомянутую опорную поверхность 11 в полости 7 посредством нижнего конца 28 усиливающего элемента. Однако, как вариант, столб 2 может опираться на опорную поверхность 11 посредством нижнего конца 27 трубчатой внешней стенки 4.
Аксиальная длина L1 усиливающего элемента 23 должна быть больше или равна диаметру вышеупомянутого отверстия 9 полости 7 и меньше или равна 75% аксиальной длины L2 участка 8 трубчатой внешней стенки 4, размещенного в полости 7. Допустимо, если аксиальная длина L1 усиливающего элемента 23 составляет 40-60%, предпочтительно примерно 50%, аксиальной длины L2 участка 8 трубчатой внешней стенки 4, размещенного в полости 7.
Предпочтительно, усиливающий элемент 23 выполнен из стали.
Трубчатая внешняя стенка 4 предпочтительно содержит продольные щели 30, которые размещены параллельно друг другу в трубчатой внешней стенке 4 и распределены в ее окружном направлении, чтобы облегчать смятие трубчатой внешней стенки 4, когда автотранспортное средство сталкивается со столбом 2. Щели 30 расположены в участке трубчатой внешней стенки 4, который расположен выше фундамента 5 и где, предположительно, налетающее автотранспортное средство ударяется в трубчатую внешнюю стенку 4. Предпочтительно, предусмотрено три или более щелей 30.
Фиг.8а-8d очень схематично показывают, как деформируется нижняя часть столба 2, когда автотранспортное средство 31 в виде автомобиля сталкивается со столбом. На первом этапе процесса столкновения трубчатая внешняя стенка 4 подвергается первоначальному смятию в том участке, где автотранспортное средство 31 ударяется в трубчатую внешнюю стенку 4, в то время как часть трубчатой внешней стенки 4, которая плотно прилегает к клиновому элементу 6, выдавливается на одну сторону клинового элемента и сгибается, как показано на фиг.8b. Кинетическая энергия автотранспортного средства 31 оказывает аксиальное растягивающее усилие на участок 8 трубчатой внешней стенки 4, размещенный в полости 7 фундамента, так что данный участок перемещается в направлении вверх совместно с усиливающим элементом 23, в то же время данный участок 8 и усиливающий элемент 23 принимают наклонное положение в полости 7 и скользят относительно опорной поверхности 11 и/или внутренней стенки 10 полости. Силы трения между усиливающим элементом 23 или трубчатой внешней стенкой 4 и опорной поверхностью 11 или внутренней стенкой 10 будут замедлять данное перемещение, направленное вверх. Благодаря контакту между клиновым элементом 6 и трубчатой внешней стенкой 4, часть клинового элемента будет вместе с ней перемещаться в направлении вверх и выходить из своего контакта с внутренней стенкой 10 полости, как показано на фиг.8b и 8с. При продолжающемся смятии трубчатой внешней стенки 4, данная стенка будет сплющиваться в участке выше усиливающего элемента 23 в соответствии с образованием первой линии 32 сгиба на краю отверстия 9 полости и второй линии 33 сгиба немного выше первой линии 32 сгиба, как показано на фиг.8с. Усиливающий элемент 23 будет оставаться практически неповрежденным в процессе столкновения, и за счет своего контакта с внутренней стенкой 10 полости он предохраняет столб 2 от полного отсоединения от фундамента 5. В процессе своей деформации трубчатая внешняя стенка 4 способствует поглощению кинетической энергии автотранспортного средства 31, так что автотранспортное средство подвергается относительно плавному торможению, благодаря чему уменьшается риск серьезных телесных повреждений для людей, едущих в автотранспортном средстве. Если при столкновении со столбом 2 автотранспортное средство 31 движется с высокой скоростью, то столб 2 будет сгибаться вниз поверх автотранспортного средства 31, а если при столкновении со столбом 2 автотранспортное средство 31 движется с низкой скоростью, то столб 2 будет падать вперед в направлении перемещения автотранспортного средства.
Настоящее изобретение, конечно, никак не ограничено вышеописанными вариантами осуществления. Напротив, многочисленные возможности для его модификаций будут очевидны для специалиста в данной области техники без отхода от основной идеи изобретения, которая определена в прилагаемой формуле изобретения.