ДОРОЖНАЯ ПРОТИВОУДАРНАЯ ДЕМПФИРУЮЩАЯ СИСТЕМА

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для более эффективного обеспечения сохранности жизни и здоровья человека при дорожно-транспортном происшествии (ДТП), в частности при лобовом или касательном столкновении с разделительными блоками транспортных потоков и барьерными заграждениями.
Удародемпфирующие элементы предложенной системы могут быть использованы для общей (групповой) защиты массивных объектов от внешних динамических воздействий высоких уровней, например при сейсмоударах, взрывах, столкновениях и т.п.
Дорожные амортизирующие системы значительно снижают процент ДТП с летальным исходом, а сам автомобиль получает меньшие повреждения, чем при столкновении на той же скорости с бетонным или металлическим ограждением. Примечательно, что в РФ на каждые 100 ДТП приходится до 14 погибших, что в три-четыре раза больше чем в Европе. Только на московских дорогах ущерб от ДТП составляет около 180 млрд. рублей ежегодно. По данным ВОЗ в автокатастрофах каждый год в мире погибает 1,2 млн. человек и 50 млн. человек получают травмы и увечья.
Часто на автодорогах в качестве амортизирующих устройств используются пластиковые буферы, заполненные водой. Такие устройства предназначены для одноразового применения и восстановлению не подлежат. Зимой вода в таких буферах замерзает и их использование невозможно.
Наиболее близким прототипом предложенного изобретения является дорожное демпфирующее устройство, запатентованное в США. По данным разработчиков этих устройств использование их в качестве ударозащитных систем сократило процент ДТП с летальным исходом с 60% до 12%. Безопасность столкновения автомобиля с такой системой обеспечивают
энергопоглащающие картриджи, заполненные специальным составом, а также металлические диафрагмы и боковые панели, изготовленные по специальной технологии.
Сообщается, что при лобовом столкновении система восстанавливается более чем на 70%, тем самым существенно уменьшая расходы на сервисное обслуживание [1].
Внешне демпфирующее устройство выглядит как несколько отсеков дорожного заграждения, подвижно скрепленных между собой. При ударе металлические пластины не мнутся, а складываются одна в другую (по типу указки). Внутри каждого отсека размещен специальный пластиковый контейнер с алюминиевой гармошкой, залитой строительной пеной. Эти контейнеры и являются основными демпферами при ударе. Вся конструкция системы установлена на массивном рельсе, жестко закрепленном на бетонном основании.
Такие демпфирующие системы устанавливаются в местах разделения транспортных потоков, перед опорами мостов и тоннелей, у развилок дорожного полотна, перед острыми углами дорожных ограждений и т.п.
К основному недостатку этого демпфирующего устройства следует отнести одноразовое использование сменных картриджей. Высока также стоимость самого устройства - 17000 долл. США и стоимость одного сменного картриджа составляет 700 долл. США.
Техническим результатом предложенного изобретения является высокая степень защиты автомобилей при аварийном лобовом или касательном столкновении с дорожной демпфирующей системой и полное ее восстановление без замены демпфирующих конструкций и элементов системы.
Указанный технический результат достигается за счет того, что дорожная противоударная демпфирующая система выполнена в виде одинаковых секций, количество которых определяется местом расположения,
требуемым гашением ударного импульса и другими факторами. Секции последовательно соединены между собой с помощью гофрированных металлических стенок, входящих одна в другую. Внутри этих секций расположены тросовые амортизирующие системы квазинулевой жесткости, целиком выполненные из металла. Количество участвующих в гашении удара секций зависит от скорости и массы автомобиля, а также вектора направления удара. Таким образом, в результате столкновения происходит последовательное, начиная с первой, «складывание секций».
Выбор тросовых систем в качестве противоударной демпфирующей системы обусловлен высокими механическими свойствами тросов, большой силой межвиткового трения, минимальными остаточными деформациями при снятии нагрузок. Стальные тросы обладают высокой стабильностью свойств при долговременных динамических нагрузках, а также устойчивостью к температурным, коррозийным и другим факторам.
Использование тросовых систем позволило обеспечить требуемые диссипативные характеристики. Реализация вышеуказанных свойств тросовых элементов в режиме квазинулевой жесткости позволила увеличить «ход» демпфирующей системы и обеспечить эффективное гашение ударного импульса.
На фиг.1 представлена кинематическая схема дорожной противоударной демпфирующей системы. Ударное воздействие принимает на себя удароприемная секция 1. Сдвигающиеся гофрированные стенки 2 закреплены таким образом, что при сжатии расположенных внутри них последовательно удародемпфирующих элементов 3, стенки вдвигаются одна в другую по направляющим гофрам на сторонах стенок. Демпфирующая система расположена на стальных опорных тросах 4 и перемещается по ним со скольжением. Натяжение тросов регулируется. Заключительная секция системы жестко прикреплена к опорному устройству 5. Высота закрепления
самой системы выбирается с учетом минимального клиренса, а направляющие тросы расположены ниже подвески автомобиля.
На фото 1 представлен масштабный действующий макет демпфирующий системы до и после ударного воздействия. Макет состоит из двух секций и выполнен в масштабе 1:5 к реальной конструкции системы. Секции выполнены в виде групповых тросовых демпферов с нелинейной характеристикой и имеют зону квазинулевой жесткости. Характерным отличием таких устройств является их большой «ход» в основном направлении. Все демпферы ориентированы вдоль оси системы и обеспечивают требуемое перемещения для плавного гашения ударного импульса. При столкновении с удароприемной секцией демпфирующего устройства усилие удара передается и частично гасится первой секцией, затем второй и т.д. до полного затухания. Боковые панели также складываются вместе с каскадно работающими демпферами по принципу телескопа.
Вся система установлена на прочных канатах, протянутых продольно, и снабженных натяжителями. Вместе с этим тросы гасят энергию удара при касательном или боковом столкновении автомобиля с противоударной демпфирующей системой.
[1] Evaluation findings for flip-energy absorption systems "L.C.C. Slider Bearings" //Technical Evaluation Report, American Society of Civil Engineers, July 1, 1998, 42 р.