МОБИЛЬНОЕ ДЕМПФЕРНОЕ УСТРОЙСТВО

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к средствам обеспечения пассивной безопасности движения на автомобильных дорогах, в частности к мобильным демпферным устройствам, которые могут быть использованы в местах производства дорожных работ (нанесение разметки, ремонт дорожного полотна, восстановление дорожных ограждений, уборка, полив и др.) на автомобилях-заграждениях/прикрытия. Демпферные устройства предназначены для предотвращения возможного наезда транспортного средства на дорожных рабочих или технику, занятых в производстве работ в пределах проезжей части или рядом с ней, при этом при столкновении с транспортным средством демпферное устройство (или демпфер) обеспечивает гашение/ослабление кинетической энергии транспортного средства и его удержание.
Уровень техники
Транспортные средства для обслуживания автомагистралей/автомобильных дорог часто припаркованы рядом с проезжей частью или медленно движутся по полосам высокоскоростного движения или рядом с ними. В таких ситуациях транспортные средства для технического обслуживания представляют серьезную опасность для автомобилистов и рабочих. Риск безопасности, связанный с этими обслуживающими транспортными средствами, обычно сводится к минимуму за счет использования установленного на таком транспортном средстве демпферного устройства (демпфера).
Известны различные конструкции демпферных устройств, применяемых для обеспечения безопасности технических служб в местах производства дорожных работ.
Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является техническое решение, раскрытое в публикации ЕР 1838567 В1, 2011 г., которое представляет собой установленную на прицепе систему ослабления столкновения (краш-систему), содержащую ударный головной узел, разрушаемый трубчатый элемент рамы прицепа и узел разрушаемого моста. При столкновении с транспортным средством головной узел движется вперед, разрушая трубчатую раму прицепа. По мере продолжения удара головной узел контактирует со штоком акселератора моста, что приводит к отсоединению моста, шины прицепа и крыльев от элемента рамы прицепа. Энергия удара рассеивается за счет управляемого замедления транспортного средства, когда оно движется вперед через систему ослабления столкновения.
К недостаткам известной системы относится невысокая удерживающая способность и, как следствие, невысокая максимальная скорость наезда автомобиля, при которой не происходит конструктивного разрушения системы. Кроме того, из-за недостаточной жесткости конструкции при боковом столкновении с автомобилем (под углом к центральной оси прицепа) может происходить неконтролируемое искривление демпфирующих трубчатых элементов рамы, которые должны прогнозируемо разрушаться при столкновении с транспортным средством, а также отсоединение и выход за пределы системы поворотной оси прицепа с непрогнозируемыми опасными для людей и техники последствиями.
Таким образом, до настоящего времени существует потребность в безопасных демпферных устройствах, которые способны эффективно деформироваться и гасить энергию удара при столкновении с транспортным средством.
Раскрытие полезной модели
Технической задачей, на которую направлена полезная модель, является создание мобильного демпферного устройства, которое может быть прикреплено к крюку сцепного устройства автомобиля прикрытия и не обладает недостатками прототипа.
Техническим результатом, который обеспечивается полезной моделью, является повышение безопасности для рабочих при проведении дорожных работ, а также для водителей и пассажиров транспортного средства.
Повышение безопасности, достигаемой применением заявляемого демпферного устройства, заключается в следующих аспектах.
1. Увеличение удерживающей способности мобильного демпферного устройства в случае столкновения с транспортным средством.
2. Повышение максимальной скорости наезда транспортного средства, при которой не происходит конструктивного разрушения основных демпфирующих элементов мобильного демпферного устройства.
3. Сохранение физических свойств и целостности основных демпфирующих элементов мобильного демпферного устройства, а также целостности самого транспортного средства при его наездах на устройство на небольшой скорости.
4. Компенсация искривления основных демпфирующих элементов мобильного демпферного устройства при наездах транспортного средства под углом к центральной оси демпфера.
5. Ограничение движения шасси/колесной пары мобильного демпферного устройства при наезде на него транспортного средства.
Технический результат полезной модели достигается мобильным демпферным устройством, которое содержит узел сцепки (4), раму, состоящую из двух продольных трубчатых демпфирующих элементов (9), двух поперечных элементов (21) и (11), и два узла поворотной оси (16) с колесами, каждый из которых прикреплен к соответствующему элементу (9) рамы, при этом один из поперечных элементов - (21) рамы соединен с узлом (4) сцепки, а другой представляет собой бампер (11), причем между демпфирующими элементами (9) установлен по меньшей мере один поперечный упор (1), вставленный в фиксаторы (2) на соответствующих элементах (9), а внутри рамы параллельно основным демпфирующим элементам (9) и на равном расстоянии от них проходит фиксирующий трос (3), неподвижно соединенный с поперечным упором (1) и одним своим концом прикрепленный к бамперу (11), а другим концом - к поперечному элементу (21) через пружину преднатяжителя (22), при этом в каждом узле поворотной оси (16) к ней крепится ограничительный упор (15), к которому прикреплен кольцевой ограничительный трос (13), при этом каждый основной демпфирующий элемент (9) проходит внутри соответствующего троса (13).
Мобильное демпферное устройство может содержать два или три поперечных упора (1).
Фиксатор (2) поперечного упора (1) может крепиться к основному демпфирующему элементу (9) при помощи сварки.
Поперечный упор (1) может крепиться к фиксирующему тросу (3) при помощи различных типов крепления, а именно: болта (7), анкера, заклепки или сварки.
Ограничительный упор (15) может крепиться к поворотной оси (16) при помощи сварки.
Фиксирующий трос (3) может крепиться к основному элементу (17) бампера (11) через проушину кронштейна (6) троса (3).
Фиксирующий трос (3) может крепиться к бамперу (11) при помощи сварки, заклепки или болтового соединения а к поперечному элементу (21) при помощи болта.
Ограничительный трос (13) может крепиться к ограничительному упору (15) через фиксирующую втулку (14).
Пружина преднатяжителя (22) может крепиться к поперечному элементу (21) рамы при помощи резьбовой шпильки (5) и гайки (8).
Бампер (11) может состоять из основного элемента (17) и энергопоглощающего элемента (19), между которыми могут быть установлены дополнительные демпфирующие элементы (20), выполненные в виде гофрированных элементов.
Количество дополнительных демпфирующих элементов (20) может составлять от одного до шести.
К основному элементу 17 бампера (11) при помощи болтов одним своим концом могут быть прикреплены сердечники (18), которые другим своим концом могут быть прикреплены к демпфирующим элементам (9).
Каждый из основного элемента (17) и энергопоглощающего элемента (19) бампера (11) может состоять из двух поперечных элементов (24), соединенных между собой при помощи вертикальных уголков (25).
Количество вертикальных уголков (25) может составлять от одного до трех.
Крепление уголков (25) к поперечным элементам (24) бампера может выполняться с помощью сварки.
Дополнительные демпфирующие элементы (20) могут крепиться к основному элементу (17) и энергопоглощающему элементу (19) при помощи фланцев (23) с резьбовыми шпильками (27).
краткое описание чертежей
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами.
На фиг. 1 приведен общий вид сверху мобильного демпфера, а на фиг. 1а представлен узел крепления сердечника к основному демпфирующему элементу.
На фиг. 2 приведен общий вид сверху мобильного демпфера, включающего узлы Н, I, K.
На фиг. 2а в увеличении 1:2 показан узел H с фиг.2.
На фиг. 2б в увеличении 1:5 показан узел I с фиг.2.
На фиг. 2в в увеличении 1:2 показан узел К с фиг.2.
На фиг. 2г показан вид устройства в разрезе Y-Y c фиг. 2.
На фиг. 3а приведен поперечный упор (1).
На фиг. 3б приведен фиксатор (2) поперечного упора (1).
На фиг. 3в приведен кронштейн крепления (8) троса (3) к основному элементу (17) бампера (11).
На фиг. 4 приведен дополнительный демпфирующий элемент (20) (абсорбер) в сборе (вид сверху), на фиг. 4а представлен гофрированный элемент абсорбера (20) и фрагмент полустакана абсорбера (20) (вид сверху), на фиг. 4б - два полустакана абсорбера (20), два фланца (23) абсорбера (20) с резьбовыми шпильками (27) и вид на фланец сверху.
На фиг. 5 представлен бампер (11) в сборе с абсорберами (20), а на фиг. 5а представлено крепление бампера (11).
На фиг. 6 приведено крепление кольцевого троса (13).
На фиг. 7 приведен общий вид демпферного устройства слева и справа.
На фиг. 8 представлено 3D-изображение мобильного демпфера, вид слева сверху.
На фиг. 9 представлено 3D-изображение мобильного демпфера, вид справа сверху.
На фиг. 10 представлено 3D-изображение мобильного демпфера, вид сверху.
На фиг. 11 представлено увеличенное 3D-изображение фрагмента мобильного демпфера с узлом левого поперечного упора (1) с ограничительным упором (15), кольцевым тросом (13) и фиксирующей втулкой (14), вид справа сверху.
На фиг. 12 представлено увеличенное 3D-изображение кольцевого троса (13), вид справа сверху.
На фиг. 13 представлено увеличенное 3D-изображение узла крепления поперечного упора (1) с помощью фиксатора (2) к демпфирующему элементу (9) мобильного демпфера.
На фиг. 14 представлено увеличенное 3D-изображение двойного бампера (11) с абсорберами (20), вид сверху сбоку.
На фиг. 15 представлено увеличенное 3D-изображение двойного бампера (11) с абсорберами (20), вид сверху.
Осуществление полезной модели
Принцип работы мобильного демпферного устройства (фиг. 1) основан на применении технологии, направленной на движение центральной оси устройства вперед в одном направлении с транспортным средством, совершающим наезд. Ввиду отсутствия жестких креплений или направляющих, с помощью которых поворотная ось (16) демпфера была бы закреплена или по которым могла бы двигаться прогнозируемо и однонаправленно, поворотная ось (16) демпфера хаотично движется вперед и при сильном ударе может набирать скорость и энергию, способную при столкновении с автомобилем прикрытия, к которому устройство прицеплено, нанести ему ущерб.
С целью минимизации или полного исключения ущерба как людям, так и транспортным средствам, в настоящей полезной модели предусмотрено несколько степеней защиты.
1. Установка поперечных упоров
При столкновении транспортного средства с заявленным демпферным устройством на скорости более 15-20 км/ч происходит разрушение продольных трубчатых демпфирующих элементов (9) рамы мобильного демпфера по линиям сопряжения ребер указанных трубчатых элементов. При этом следует отметить, что во время ударов, направленных под углом к центральной оси заявляемого устройства, значительные по величине силы прикладываются к устройству, которые могут деформировать/изогнуть его раму, и основные демпфирующие элементы (9) в местах соединения могут пойти на излом.
С целью сохранения требуемой жесткости конструкции при таких ударах в заявляемой полезной модели предложено использовать поперечные упоры (1) (фиг. 1-2 и фиг. 3а), которые при сильном боковом воздействии сохраняют геометрию мобильного демпферного устройства, а при фронтальном ударе, т.е. в направлении центральной оси демпфера, позволяют «правильно», т.е. по линиям сопряжения ребер, деформироваться основным трубчатым демпфирующим элементам (9). За счет деформации демпфирующих элементов (9) путем разрыва их сердечником (18), проходящим сквозь них (по виду деформация напоминает очистку банана, т.к. отработавшие части демпфирующего элемента загибаются в 4 стороны), гасится основная энергия удара при наезде транспортного средства на демпфирующее устройство.
Чтобы поперечные упоры (1) при сильном ударе не мешали деформации основных демпфирующих элементов (9) по линиям сопряжения ребер, в заявляемой полезной модели применяется гибкий тип крепления поперечных упоров (1). Для этого на раме предусмотрены фиксаторы (2) поперечного упора (фиг. 3б), которые закреплены на ней с внутренней стороны основных демпфирующих элементов (9) таким образом, чтобы поперечный упор мог быть вставлен между этими двумя элементами (9).
Может быть использован по меньшей мере один поперечный упор (1), но также их может быть больше одного. Оптимально используется три поперечных упора, при этом количестве обеспечивается оптимально желаемая жесткость конструкции, позволяющая распределить нагрузку при боковом наезде равномерно по всей длине конструкции устройства, а не в одной его точке (что неминуемо приведет к деформации в этой конкретной точке). Большее количество упоров экономически нецелесообразно, при использовании меньшего количества упоров жесткость конструкции устройства будет снижаться.
Поперечный упор (1) вставляется в фиксаторы (2), которые жестко закреплены на демпфирующем элементе (9), например, при помощи сварки, но могут быть использованы любые другие подходящие для этого типы крепления, такие как крепление на заклепки, на анкера, болтовое соединение (если позволяет площадь крепления), за счет чего достигается жесткость всей конструкции устройства.
При использовании иного типа крепления кроме сварки, сердечник (18), проходя сквозь место крепления, не должен встречать сопротивления, иначе это способно повлиять на перегрузку для пассажиров, но при этом крепление должно быть надежным, чтобы крепить фиксаторы.
Для удержания поперечного упора (1) в фиксаторе (2) через отверстие (12) в поперечном упоре (1) (фиг. 3а) протягивают фиксирующий трос (3) (фиг. 1-2). Фиксирующий трос (3) натягивают и фиксируют болтом (7) (фиг. 2в и 2г) для фиксации троса через резьбовое отверстие (12) фиксации троса в поперечном упоре (1). Натяжение фиксирующего троса (3) обеспечивается с помощью натяжения пружины преднатяжителя (22) (фиг. 1-2), регулируемое через закручивание гайки (8) (Фиг. 2а). Таким образом, трос закреплен со стороны бампера (11) жестким креплением и гибким креплением со стороны узла сцепки (4) с автомобилем прикрытия. За счет использования поперечных упоров (1) жесткость конструкции устройства при боковом ударе сохраняется на всей протяженности конструкции устройства.
Гибкость такого типа крепления обеспечивается с помощью фиксирующего троса (3), проходящего внутри рамы параллельно основным демпфирующим элементам (9) и на равном расстоянии от них. При этом фиксирующий трос (3) прикреплен одним своим концом через проушину кронштейна троса (6) (фиг. 3в) к бамперу (11) устройства (фиг. 2 и 2б), а другим концом - к пружине преднатяжителя (22), которая, в свою очередь, прикреплена к поперечному элементу рамы (21), соединенному с узлом сцепки (4) устройства.
Гибкость крепления обеспечивается пружиной преднатяжителя (22), которая с помощью резьбовой шпильки (5) преднатяжителя (22) (фиг. 2а) натягивается для обеспечения жесткого крепления поперечного упора (1) за счет закручивания гайки (8) шпильки (5) преднатяжителя (22) до момента столкновения с транспортным средством.
2. Установка кольцевых ограничительных тросов
Еще одним аспектом повышения безопасности, достигаемой заявляемой полезной модели, является ограничение движения шасси/колесной пары мобильного демпферного устройства при наезде на него транспортного средства. Практически это преимущество конструкции устройства реализуется в нивелировании вероятности вылета поворотной оси (16) демпфера из-под его рамы при различных неблагоприятных обстоятельствах, которые невозможно учесть, таких как неровная дорога, положение демпферного устройства и транспортного средства относительно друг друга при столкновении и т.п.
Указанный выше эффект обеспечивается применением в конструкции заявляемого демпфера кольцевого ограничительного троса (13), который не дает поворотной оси (16) устройства выйти за его пределы и отделиться от него, врезаться в автомобиль прикрытия, улететь вперед на проезжую часть или на впереди работающих людей.
Кольцевой ограничительный трос (13) через фиксирующую втулку (14) крепится к ограничительному упору (15) (фиг. 1 и фиг. 6). Ограничительный упор (15) жестко закреплен на поворотной оси (16) устройства, например, при помощи сварки, но могут быть использованы любые другие подходящие для этого способы крепления, такие как хомут, болтовое соединение, заклепки (при выборе крепления кроме сварки, стоит учитывать прочность материалов крепления и выбирать их с запасом по отношению к скрепляемым элементам, поскольку крепление должно обладать большей прочностью, нежели упор (15) и ось (16), т.к. при деформации это будет «тонкое» место и «порвется» в месте крепления) и при наезде транспортного средства на устройство бампер (11) движется вперед, прогнозируемо разрушая основной демпфирующий элемент (9) по линиям сопряжения его ребер и упираясь в ограничительный упор (15).
Под воздействием давления со стороны бампера (11) на ограничительный упор (15) механическое крепление поворотной оси (16) к основному демпфирующему элементу (9) деформируется и поворотная ось (16) движется вперед, не мешая дальнейшей деформации демпфирующего элемента (9). Ограничительный трос (13) в сочетании с ограничительным упором (15), закрепленном на поворотной оси (16) устройства, не дает этой оси (16) смещаться куда-либо, кроме как по направлению вдоль центральной оси демпфирующего устройства. Такая конструкция демпферного устройства с ограничительным тросом и ограничительным упором нивелирует вероятность вылета поворотной оси устройства и отделения от него, повышая безопасность устройства для окружающих его людей и техники.
3. Установка дополнительных демпфирующих элементов - абсорберов
В заявляемой полезной модели бампер (11) (фиг. 5) может быть сборной конструкцией, состоящей из основного элемента (17) и энергопоглощающего элемента (19). К основному элементу (17) бампера (11), одним своим концом крепятся сердечники (18) с помощью болтового соединения (также можно использовать различные типа крепления, обеспечивающие необходимую жесткость и целостную прочность соединения, например заклепки, анкера или сварку), которые другим своим концом, крепятся к демпфирующим элементам (9) также за счет болтового соединения - при помощи болтов 26 (фиг. 1а), также возможны иные типы крепления, которые должны обеспечивать требуемый уровень фиксации и прогнозируемую деформируемость, чтобы сердечник (18) мог сломать элемент крепления. За счет деформации сердечником (18) основного демпфирующего элемента (9), а именно путем разрыва на части, гасится основная энергия удара при наезде транспортного средства на демпфирующее устройство.
Как основной элемент (17), так и энергопоглощающий элемент (19) бампера (11) могут состоять из двух и более поперечных элементов (24), выполненных, например, в форме П-образного, как показано на фиг. 5, или У-образного профиля, и соединенных между собой при помощи вертикальных уголков (25) (фиг. 5а), в количестве от одного до трех. Крепление уголков (25) к поперечным элементам (24) бампера (11) обычно осуществляется с помощью сварки, но может быть выполнено любым подходящим для крепления способом: через заклепки, анкера или болтовое соединение (болты).
Между основным элементом (17) и энергопоглощающим элементом (19) бампера (11) могут быть установлены дополнительные демпфирующие элементы (20) - абсорбирубщие элементы или абсорберы, способные эффективно деформироваться и эффективно гасить энергию удара на скорости до 15-20 км/ч, в зависимости от массы автомобиля, который совершил наезд, энергия удара может гаситься полностью, что позволяет сохранить эксплуатационные свойства транспортного средства и/или сократить затраты на его ремонт в случаях, когда водитель успел увидеть препятствие в виде дорожной техники/рабочих и среагировать, но всё равно совершил наезд на небольшой скорости. В этом случае происходит деформация только абсорберов (20), без деформации основных абсорбирующих элементов (9), что позволяет автомобилю прикрытия, при необходимости, продолжать свою работу в штатном режиме. Абсорберы (20) при этом можно легко заменить на новые и продолжить эксплуатацию устройства в штатном режиме.
Дополнительные демпфирующие элементы (20) (абсорберы) являются сменными элементами, которые могут быть выполнены в форме гофрированных элементов (фиг. 5), например, из стали, различных сплавов или композитных материалов. Физические размеры абсорбера могут изменяться в зависимости от размеров демпферного устройства. В качестве неограничивающего полезную модель примера абсорбер может иметь ширину 190±30 мм, длину 210±30 мм, высоту полустакана 60±10мм и толщину 2±1 мм, при этом фланец абсорбера может иметь толщину 5±2 мм.
В этом случае энергия удара гасится за счет упругопластической деформации (сминания) этих сменных энергопоглощающих элементов (абсорберов). Сминание секций абсорбера (20) за счет рассеивания энергии снижает резкость удара/столкновения и, следовательно, его возможные последствия для людей.
Количество дополнительных демпфирующих элементов (20) может составлять от одного до шести. Оптимальным количеством элементов (20), при котором достигается необходимое гашение энергии удара, является четыре - по два абсорбера на каждом элементе (17, 19) бампера (11). Дополнительные демпфирующие элементы (20) прикреплены к основному элементу (17) и энергопоглощающему элементу (19) при помощи фланцев (23) с резьбовыми шпильками (27) (фиг. 4а и 4б).
При движении транспортных средств на скорости 40-130 км/ч в городской среде или на загородных дорогах мобильный демпфер за счет наличия дополнительных демпфирующих элементов - абсорберов (20) имеет удерживающую способность от 30 кДж при двух абсорберах до 60 кДж при использовании четырех абсорберов. Что дает увеличение изначальной удерживающей способности (770 кДж) на 4-8% по сравнению с прототипом.
При наездах транспортного средства на мобильный демпфер под углом к его центральной оси данный узел демпфера при деформации компенсирует изгибающий момент, возникающий у всего демпферного устройства, тем самым улучшая работу всего устройства по демпфированию вдоль центральной оси демпфера.
Установка абсорберов (20) также позволяет повысить максимальную скорость наезда транспортного средства, при которой не происходит конструктивного разрушения основных демпфирующих элементов (9) мобильного демпферного устройства, с 5 км/ч (у прототипа) до 15-20 км/ч.
Кроме того, в случае незначительного столкновения, которое задействует только двойной бампер (11) и не проходит дальше, поврежденный абсорбер (20) может быть удален и заменен на новый. Это значительно снижает затраты на ремонт демпфера. Использование абсорбера (20) позволяет минимизировать ремонт по стоимости и срокам не только мобильного демпфера, но и транспортного средства, врезавшегося в него.
Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления полезной модели в случае лобового удара энергопоглощающий элемент (19) бампера (11) начинает смещаться вперед и происходит сминание абсорберов (20), когда абсорберы (20) смяты, элемент (19) упирается в элемент (17) и оба элемента (17, 19) бампера (11) продолжают движение вместе. Далее движение фиксирующего троса (3) за счет натянутой пружины преднатяжителя (22) вперед обеспечивает вытаскивание поперечных упоров (1) из фиксаторов (2), что позволяет прогнозируемо и без помех деформироваться демпфирующим элементам (9) демпфера путем их разрыва жесткими сердечниками (18). Ограничительный трос (13) в сочетании с ограничительным упором (15) не дает оси (16) смещаться куда-либо, кроме как по направлению вдоль центральной оси демпфирующего устройства.
Следует понимать, что физические размеры заявляемого устройства могут изменяться в зависимости от таких конкретных требований, как удерживающая способность демпфера, его высота, необходимая для предполагаемого применения, и т.д. В качестве неограничивающего полезную модель примера мобильное устройство может иметь следующие размеры (мм): длина 5000-8500, ширина 2100-2500, высота 800-1100, колея колес 1800-2400.
Как правило, все элементы заявленного демпферного устройства выполнены из металлов или их сплавов, например, различных видов и марок стали. Тем не менее, элементы из армированного волокном пластика также могут быть использованы, когда это возможно.
Для сборки мобильного демпферного устройства используется стандартный набор крепежных инструментов, таких как болты, гайки, шпильки, ключи и т.п., а также стандартные методы крепления механических деталей.