Устройство экстренной остановки автомобиля
VEHICLE EMERGENCY STOP DEVICE

Предлагаемое изобретение относится к области безопасности на дорогах России, в частности к устройствам экстренной остановки автомобилей, предназначенное для спасения пассажиров в критической ситуации.
Актуальность темы очевидна.
За 10 месяцев 2019 года количество дорожно-транспортных происшествий снизилось по сравнению с аналогичным периодом в 2018 году. Если в прошлом году число аварий составило 138 106, то в 2019 году произошло 132 251 (-3,5%) ДТП. Число погибших в ДТП в прошлом году - 14 989 человек, тогда как в 2019 году - 13 576 (-9,4%). Количество раненых также уменьшилось с 176424 человек до 171366 (-2,9%). Причиной аварий являются сами дороги, техника, не имеющая средств экстренной остановки и человеческий фактор. Дальнейшее сохранение положительной динамики должно проходить за счет улучшения качества дорог и применения устройств экстренной остановки автомобилей.
Задача экстренного торможения состоит в остановке за минимальное время и при прохождении при этом минимального расстояния. Это связанные величины, так как чем эффективнее снижается скорость, тем меньшее время нужно на остановку, и тем меньший будет пройден тормозной путь. В данной работе предлагается новый способ экстренной остановки автомобиля и его конструктивная реализация. Существующие средства безопасности: фронтальные ограждения, шлагбаумы и барьеры громоздки, стационарны и применяются в особых ограждаемых местах и в исключительных случаях. [1].
Для решения задач, связанных с принудительной остановкой транспортного средства, полиция и ГАИ располагают эффективными методами, приемами и специально созданными техническими средствами [2]. Остановка машины осуществляется путем торможения или воздействия на ее узлы и агрегаты. Известны: «ежи», тумбы, барьеры - «выскочки», «лианы», «кактус», «перекат». Для "мягкой" остановки машины используют сетки - «неводы». Их закрепляют на пневматических поршнях, которые гасят удар. « Щупальца» - сеть наматывается на ось, шипы впиваются в колеса и блокируются, машина останавливается. В перспективе будут применяться электромагнитные "глушилки" [3]. В серийных автомобилях, кроме ручного тормоза, устройств экстренной остановки не предусмотрено. Предлагаются различные изобретения таких устройств, но нет данных их практического применения.
Известно аварийное тормозное устройство автотранспортного средства, содержащее замкнутую тормозную ленту, опорные ролики и телескопический откидной рычаг, подвешенные к раме транспортного средства и вводимые в контакт с колесом и дорожным полотном, а также систему силового привода для приведения рычага в рабочее и транспортное положения [4].
Известно также аварийное тормозное устройство, содержащее подвешенный к кузову тормозной башмак и закрепленный на днище кузова силовой гидравлический механизм поднятия и опускания башмака, включающий гидроцилиндр со штоком, возвратную пружину и поворотный рычаг управления [5].
Известно аварийное тормозное устройство, содержащее установленные на раме автотранспортного средства тормозной механизм, вводимый в контакт с дорожным полотном, и систему гидравлического силового привода тормозного механизма, включающую гидроцилиндр со штоком и механизмом его вертикального перемещения, возвратную пружину и поворотный рычаг управления [6].
Известно аварийное тормозное устройство машины, особенность которого заключается в том, что тормозное устройство снабжено системой поглощения кинетической энергии, выполненной в виде ползуна в форме ступенчатой прямоугольной плиты, свободно с зазорами размещенного в полости жестко прикрепленной к раме направляющей коробчатого сечения, внутри которой к ее основаниям ребрами прикреплены перекрывающие рабочий ход ползуна пластинки из пластичного материала, ориентированные под острым углом к направлению рабочего хода ползуна [7]. Рассмотренных устройств не много, они просты и могут быть эффективны при малых скоростях автотранспорта, для легковых машин они не приемлемы.
Имеются предложения устройств экстренной остановки легковых автомобилей. Известно устройство экстренного торможения транспортного средства, содержащее размещенные под задней частью транспортного средства подпружиненный откидной рычаг, оборудованный наконечником с предназначенным для взаимодействия с дорожным полотном шипом, и фиксатор рычага в транспортном положении, связанный посредством привода с расположенным в кабине транспортного средства блоком управления. Устройство также снабжено деформируемыми элементами, брусом, пиропатроном, съемной пластиной с шипами и металлическим тросом[8].
АВАРИЙНЫЙ ТОРМОЗ АВТОМОБИЛЯ, содержащий тормозное устройство и его привод, закрепленные на кузове автомобиля, отличающийся тем, что привод выполнен в виде порохового газогенератора, установленного в направляющем стволе, на котором размещен с возможностью перемещения тормозной элемент тормозного устройства, выполненный с возможностью проникания в грунт, при этом тормозной элемент соединен с силовыми тягами, выполненными, например, в виде тросов, пропущенными через прижимные устройства, расположенные на днище кузова [9].
Аварийное тормозное устройство. Сущность: устройство включает взаимодействующий с транспортной магистралью стержень с наконечником и его привод. Стержень выполнен цилиндрическим и ступенчатым с меньшим диаметром со стороны наконечника, а его привод снабжен полым цилиндром, который своим внутренним диаметром сопряжен с большим диаметром стержня и имеет у торцевой стенки взрывной заряд. На выступающей вниз на срез полого цилиндра части стержня с меньшим диаметром размещено кольцо, соединенное тросом с тормозным барабаном. Тормозной барабан имеет резьбовое соединение с закрепленной на стойках осью, а между упором стойки в направлении перемещения барабана и торцевой поверхностью барабана размещена пружина. Устройство закреплено на транспортном средстве за его центром тяжести по направлению движения. Длина цилиндрической части стержня с меньшим диаметром с наконечником соответствует глубине проникновения стержня на наиболее податливом грунте транспортной магистрали для данного взрывного устройства [10]. Все тормозные устройства воздействуют на колесо или непосредственно на дорогу. «Клинья, подстилки, ежи» и прочие приспособления не заводского изготовления не гарантируют безопасность пользователям, сведений о их успешном применении нет.
Все предлагаемые конструктивные решения направлены на уменьшение тормозного пути и движения «юзом», не предотвращая совсем движения по инерции в приобретенном направлении, что в большинстве случаев не исключает аварий или перевертывания автомобилей. Устройства разового применения. В лучшем случае разрушается не машина, а тормозное устройство. Каждая из предложенных конструкций может быть прототипом заявленного изобретения лишь как логические варианты решения задачи.
Имеется также устройство с другим способом погашения кинетической энергии движущегося легкового автомобиля. Предлагается прямолинейное движение превращать во вращательное движение вокруг определенной оси с небольшими колебаниями на вроде «юлы», при этом автомобиль приподнимается над землей особой конструкцией [11]. Устройство принятое нами за прототип состоит из элементов опоры, вращения и стабилизации, отличается тем, что опорой является металлический или полимерный сильфон, способный раздвигаться под действием газа или сжатого воздуха и сжиматься под действием упругости ребер сильфона, днище сильфона изготовлено из полужесткой полимерной пластины с шипами, способной изгибаться по рельефу дорожного покрытия, верхняя жесткая крышка сильфона имеет отверстия где установлены газовые патроны, предохранительный и выпускной клапаны; элементом вращения является направляющая круговая рама, смонтированная на крышке сильфона, по которой при вращении машины перемещаются роликовые опоры, состоящие из роликов и кронштейнов, закрепленных на днище автомобиля, по центру днища установлены шаровая опора с валом, который закреплен внутри стояка на подшипниках; для стабилизации машины при вращении на ступице вала закреплены рессоры амортизатора. Повышению стабилизации служат и роликовые опоры, перемещающиеся по круговой раме и полимерная пластина с шипами, прижимающаяся к дороге с силой равной весу автомобиля.. Для замедления вращения машины в стояк вмонтирован электромагнитный тормоз, колодки которого прижимающиеся к валу.
Для автомобиля размеры устройств имеют значения.
Целью изобретения является создание компактного, работоспособного, надежного устройства экстренной остановки автомобиля многоразового действия, обеспечивающего повышение безопасности движения на дорогах России.
Предлагаемое устройство экстренной остановки автомобиля, состоит из опоры, в виде металлического или полимерного сильфона, способного раздвигаться под действием газа или сжатого воздуха и сжиматься под действием упругости ребер сильфона, и элементов вращения и стабилизации, отличающееся тем, что элементом вращения является металлический диск жестко связанный с днищем машины и вращающийся вместе с ней при аварии, а элементом стабилизации, торможения и остановки является другой металлический диск, жестко связанный с крышкой сильфона и приходящий в плотное соприкосновение с первым диском при раздвижении сильфона, через центр дисков проходит вал вращения, связанный с днищем автомобиля посредством шаровой опоры, а с крышкой сильфона через подшипник качения и стояк, в котором вмонтирован электромагнитный тормоз, при этом оба диска покрыты полимерной пленкой с низким коэффициентом трения, для поглощения вибраций каждый диск снабжен полимерными кольцами из пористого материала.
Другим отличием является то, что днище сильфона изготовлено из полужесткой полимерной пластины с присосками, улучшающими контакт устройства с жестким покрытием дороги.
Сущность изобретения поясняется чертежами: фиг. 1 - схематично изображено предлагаемое тормозное устройство в рабочем состоянии, фиг. 2 - транспортное положение (с местным разрезом), фиг. 3 - вид сверху, фиг. 4 - компоновка устройства в машине в момент работы, 5 - транспортировка устройства машиной.
Где: 1 - сильфон, 2 - днище сильфона в виде пластины с присосками, 3 - крышка сильфона, 4 - газовые патроны, 5 - предохранительный клапан, 6 - выпускной клапан, 7 - металлический диск, связанный с днищем машины, 8 - металлический диск, связанный с крышкой сильфона, 9 - пористые шайбы, 10 - шаровая опора, 11 - вал, 12 - ступица вала, 14 - рессоры амортизатора, 15 - стояк, 16 - подшипники качения, 17 - электромагнитный тормоз, 18 - защелки, 19 - корпус машины.
Устройство экстренной остановки автомобиля изготавливается в процессе сборки автомобиля в заводских условиях. Можно собирать устройство в цилиндрическом коробе, который потом вставляется в прорезь в днище машины, и размещается под сидениями. Специально для устройства создается электронный блок слежения за обстановкой на дороге и автоматического срабатывания устройства. Этим исключается негативный человеческий фактор, когда человек в стрессовом состоянии «стопорится» или производит губительные действия. Водителю не нужно искать нужную кнопку среди многих других на приборной панели, что сделать мгновенно - проблематично.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом. На заводе отрабатываются параметры срабатывания системы, определяются критерии экстренной ситуации, которые закладываются в бортовой компьютер вместе с системой слежения за ситуацией на дороге. При достижении этих критериев, определяющих близость столкновения, преграда, овраг или неуправляемое скольжение срабатывают подушки безопасности и одновременно газовые патроны раздвигают сильфон до соприкосновения пластины с присосками с дорогой. При этом, давление газа и раздвижка сильфона должны хватать для подъема машины и отрыва колес от дороги. В таком положении вес машины передается через шаровую опору - 10, вал - 11, рессоры амортизатора - 14, закрепленные на ступице вала - 12 на крышку сильфона - 3. При этом вал - 12 проходит внутри стояка 15, опираясь на подшипники качения-16. Сила инерции подвешенной машины заставит ее вращаться вокруг оси, проходящей через вал - 11. Для замедления вращения машины в стояк вмонтирован электромагнитный тормоз 17, колодки которого прижимающиеся к валу - 11. Для восприятия колебательных движений корпуса машины во время кручения служат шаровая опора - 10 и рессоры амортизатора - 14. Вращению подлежат: корпус машины 19, вал 11 со ступицей вала 12, амортизатор с рессорами - 14 и металлический диск 7, связанный с днищем машины и опирающийся на неподвижный металлический диск 8, связанный с крышкой сильфона. Для обеспечения нормального вращения диски покрыты полимерной пленкой с низким коэффициентом трения. Не исключено, что к нагрузке на сильфон от веса машины добавятся динамические воздействия, при этом произойдет стравливание газа через предохранительный клапан - 5. После погашения кинетической энергии и прекращения вращения машины воздух из сильфона - 1 стравливается через выпускной клапан - 6, сильфон - 1 сжимается, пластина с присосками - 2 выравнивается с днищем машины и закрепляется защелками 18. Перезарядив газовые патроны - 4, можно продолжать движение по дороге.
По мнению заявителя, предлагаемое устройство довольно оригинально, имеет возможность претендовать на заводское изготовление и серийное производство.
ИСТОЧНИКИ:
1. https://auto.tut.by/news/road/660636.html.
2. https://studme.org/40745/pravo/sredstva prinuditelnoy ostanovki transporta.
3. https://auto.tut.by/news/offtop/379137.html.
4. см. a.c. СССР №1301738, кл. B60T 1/14, 1983.
5. см. патент США №3994569, кл. 188-5, 1976.
6. см. а.с. СССР №1366436, кл. В60Т 1/14, 1986.
7. https://moypatent.ru/patent/227/2274566.html.
8. https://findpatent.ru/patent/207/2078703.html.
9. https://findpatent.ru/patent/204/2048325.html.
10. https://findpatent.ru/patent/202/2022842.html
11. см. патент РФ 2724443, кл. В60Т 1/14, 2000.