Защитное роликовое устройство (варианты)
PROTECTIVE ROLLER DEVICE (OPTIONS)

Заявляемая группа изобретений относится к области транспорта и предназначена для эффективного ограждения дороги и плавного возврата транспортного средства на дорогу при дорожно-транспортных происшествиях.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Погашение энергии движения транспортного средства, т.е. создание преграды движению транспортного средства, выключение его движения, снижение энергии движения, в рамках настоящей заявки рассматривается как функция отъема (забора) энергии движения транспортного средства за счёт трения двух поверхностей, торможения за счёт соприкосновения частей поверхностей, а также за счёт перехода кинетической энергии в потенциальную при ударе с высвобождением тепла.
Поглощение энергии движения транспортного средства это перевод, передача движения транспортного средства в движение отдельных элементов дорожного роликового ограждения: вращение роликов, прогиб роликов, прогиб балок.
Из уровня техники известно, что первоначально появились дорожные ограждения с удерживающей функцией. Это металлические конструкции, жестко установленные в грунте каждой стойки с массивными горизонтальными элементами, а также конструкции с применением бетонных элементов. Вместе с тем, статистика показала, что такие ограждения не оправдывают себя в реальных условиях. Появились усовершенствованные варианты конструкций с роликами.
В качестве аналогов предлагаемой группы изобретений можно обозначить патентные документы, в которых раскрыты роликовые ограждения: RU2393288C1, дата публикации 27.06.2010, RU2694322C2, дата публикации 11.07.2019, CN206486843, дата публикации 12.09.2017, CN107780365, дата публикации 09.03.2018 и др.
Наиболее близким к заявляемой группе изобретений является техническое решение корейской компании KSI CO LTD (KR) (запатентовано в разных странах, группа патентов: KR 100912376, 10.08.2009, KR101003368, 16.12.2010, EP2431526, 21.03.2012, также опубликованный как US20130017015, CN102027173, MYPI 2010003251, WO/2010/093122, IN726/DELNP/2010). На общем чертеже (http://www.ksikorea.com/ru/design-reference/) представлено роликовое ограждение с размерами основных деталей, изготовляемое в соответствии с указанными патентами.
В перечисленных источниках, в частности в патентном документе KR100912376 раскрыто амортизирующее устройство для дороги и приведена информация о том, что при столкновении транспортного средства и его возможном выносе на центр дороги или на сторону дороги, удар может быть уменьшен с одновременным поглощением удара, замедлением и предотвращением выноса с полосы движения или на встречную полосу. Амортизирующая конструкция для дороги выполнена с возможностью возврата в нормальное направление движения и содержит основной корпус; первую стойку, утопленную и закрепленную с регулярными интервалами на центральной линии или на дороге со стороны дороги; стойку, вращающую опорную трубу, которая способна вращаться и вращаться через стойку; и вращающуюся опорную трубу. Стойка, вращающая опорную трубу, имеет цилиндрическую форму, установленную на внешней периферийной поверхности вращающейся опорной трубы с возможностью вращения, буферный элемент и внешнюю часть, сформированную в ней, с множеством высоко-ярких отражающих полос, установленных в ней, установочное отверстие, образованное в его центре; и амортизирующий элемент. На верхней/нижней части амортизирующего элемента установлена на верхней/нижней части опоры для соединения с защитным ограждением, установленным горизонтально по обе стороны от каждой из нижних частей; и защитное ограждение, установленное горизонтально по обе стороны от каждой из нижних частей, и имеющее соединительное отверстие, образованное в его центре таким образом, чтобы оно находилось внутри стойки для установки на верхнюю торцевую поверхность нижнего предохранительного ограждения и имеющее первый Фиксирующий паз образован на части внутренней периферийной поверхности соединительного отверстия, фиксируемой фиксирующим штифтом; и второй множество радиальных выступов, выступающих вверх на его верхней поверхности, образованы на верхней поверхности вращающейся запирающей пластины, и амортизирующий элемент, который установлен на верхней части поворотной блокирующей пластины и сформирован внутри внешней круговой поверхности вращающейся опорной трубы; И множество радиальных выступов, выступающих вниз от нижней торцевой поверхности корпуса, образованы на нижней торцевой поверхности корпуса.
Изучение перечисленных разработок корейской компании в рассматриваемой тематике позволило усмотреть ряд недостатков известной конструкции:
- близкое расположение поверхностей ролика и горизонтальных балок при первичном соприкосновении транспортного средства от столкновения с устройством ограждения приводит к удару транспортного средства о балки, и к дефициту участия роликов в достижении конечного результата с последствиями нагрузок, кратковременного ускорения на пассажиров и транспортного средства, сложной эволюции движения транспортного средства, а также к удару нижнего края кузова транспортного средства о нижнюю балку, наезду колеса или боковой стороны колеса на балку или ролик;
- колесо имеет высокую скорость и энергию вращения, что приводит к массивному первичному столкновению, и последующему резкому развороту и отскоку транспортного средства, наезду колесом транспортного средства (или задней частью кузова и колесом) на дорожное роликовое ограждение;
- ролик несёт строго амортизирующую функцию, и несущественно участвует в погашении, поглощении энергии движения транспортного средства, а также при дальнейшем движении транспортного средства ролики не забирают на себя часть энергии по причине легкой массы ролика (ролики внутри состоят из материалов низкой плотности, типа полиуритана с пенистой структурой, и имеют гладкую боковую поверхность);
- горизонтальные защитно-поглощающие балки и их конструкция соединения со стойками получают на себя энергию удара и последующую энергию движения транспортного средства и несут основную динамическую и силовую нагрузку поглощения энергии от столкновения с транспортного средства, и выполняет основную удерживающую способность ограждения (в соответствии с ГОСТ 31994-2013 «МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ Технические средства организации дорожного движения ОГРАЖДЕНИЯ ДОРОЖНЫЕ»). Однако в данном случае отсутствует перенаправление транспортного средства;
- отсутствие учета того, что более тяжелая масса находится в нижнем уровне транспортного средства - основные силовые агрегаты и механизмы, днище кузова, колеса и т.д.;
- конструкция создает потерю возможности поглощения энергии от транспортного средства и перенаправления транспортного средства в момент столкновения и попадании транспортного средства в просвет между роликами, поскольку удар сразу принимают открытые части балок;
- при первичном столкновении и начальном угле наезда на ограждение устройство не осуществляет перенаправление движения транспортного средства к более острому углу к линии дорожного роликового ограждения и разворота транспортного средства по касательному направлению движения транспортного средства к дорожному роликовому ограждению, и, как следствие, приводит к большому выбегу транспортного средства;
- зацепляющие элементы в конструкции взаимодействия ролика и стойки для снижения вращения ролика создают искусственное препятствие и торможение для полноценного запуска вращательного момента ролика и поглощения энергии движения роликом от транспортного средства.
Проведенный анализ уровня техники показал, что существует необходимость создание устройства, которое позволило бы обеспечить:
- повышение надежности работы и повышения качества удерживающей и возвращающей функций устройства, достижение качества плавности возврата транспортного средства на дорогу;
- выполнение в устройстве двух действующих линий защиты, линии защитно-поглощающих роликов и линии защитно-поглощающих балок;
- повышение эффективности, непрерывности и максимальной длительности взаимодействия ролика с транспортным средством для максимально-возможного поглощения энергии движения транспортного средства и перенаправления транспортного средства к касательному направлению движения транспортного средства к дорожному роликовому ограждению;
- устранение возможности прямого взаимодействия, непосредственного соприкосновения, удара в первую очередь о нижнюю балку при столкновении и при продолжении движения транспортного средства;
- осуществление учёта распределения массы транспортного средства вдоль вертикали транспортного средства при его взаимодействии с роликами и другими элементами дорожного роликового ограждения, учёт соотношения массы верхней и нижней частей транспортного средства;
- создание конструкционных условий для разворота к касательному направлению транспортного средства к линии дорожного роликового ограждения (к линии защитного устройства) и последующего максимального погашения и поглощения энергии транспортного средства линиями защиты.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Техническим результатом, на достижение которого направлены предлагаемые решения, является:
- повышение надежности функционирования устройства;
- улучшения удерживающей и возвращающей функций устройства;
- осуществление плавного возврата транспортного средства на дорогу путем формирования и сохранения касательного направления движения транспортного средства;
- обеспечение синергетического эффекта защитных линий устройства;
- обеспечение компенсации удара транспортного средства и максимального торможения транспортного средства;
- снижение возможности или устранение отскока транспортного средства от устройства.
Технический результат достигается тем, что разработано защитное роликовое устройство, содержащее две линии защиты для приема столкновения с транспортным средством и защиты транспортного средства, первая линия защиты образована амортизирующими роликовыми элементами, соосно установленными на вертикально-ориентированных стойках, а вторая линия защиты образована горизонтально-ориентированными предохранительными балками, закрепленными на стойках, при этом стойки выполнены длинными и короткими, длинные стойки жестко установлены в грунт, а короткие стойки выполнены без связи с грунтом, предохранительные балки закреплены в верхней и нижней части каждой стойки попарно с обеих сторон стоек, амортизирующие роликовые элементы размещены между верхними и нижними предохранительными балками и выполнены с возможностью вращения вокруг стойки и с внешней формой, выступающей за пределы внешних границ поверхности предохранительных балок, при этом размер выступающих участков амортизирующих роликовых элементов и размер площадей их соприкосновения с участком транспортного средства при столкновении обеспечивают сцепление и трение этих участков и запуск вращательного момента массы тела амортизирующих роликовых элементов, а размер интервала просвета между амортизирующими роликовыми элементами, установленными на соседних стойках, составляет расстояние, обеспечивающее проход транспортным средством участка пути вдоль амортизирующих роликовых элементов с максимальным соприкосновением, а предохранительные балки выполнены с возможностью прогиба и формирования касательного режима движения транспортного средства.
Длинные и короткие стойки могут быть выполнены через равные промежутки. Длинные и короткие стойки могут быть выполнены через разные промежутки.
Длинные стойки могут быть выполнены на сваях, имеющих профиль: С-образный, Т-образный, двутавр.
Длинные стойки могут быть снабжены переходником с внутренним отверстием, повторяющим профиль сваи.
Длинные стойки могут быть установлены на разделительной полосе дороги, и/или обочине дороги, и/или в полосе отвода дороги, и/или на разделительной полосе дороги, проходящей по мосту, и/или обочине дороги, проходящей по мосту.
Длинные стойки могут быть закреплены при помощи фланцев.
Длинные и короткие стойки могут быть выполнены с наклоном к вертикали. Длинные стойки могут быть выполнены с изгибом выше уровня грунта. Длинные стойки могут быть выполнены с изгибом, погруженным в грунт.
Длинные и короткие стойки могут иметь конусообразные участки.
Оголовки длинных и коротких стоек могут быть выполнены конусной формы с возможностью установки соосных внешних пружин на торцах стоек.
Предохранительные балки со стороны столкновения с транспортным средством могут быть выполнены вогнутыми к стойкам.
Предохранительные балки со стороны столкновения с транспортным средством могут быть выполнены выгнутыми от стоек.
Предохранительные балки могут быть выполнены с малым радиусом кривизны.
Боковые поверхности нижних и верхних предохранительных балок могут быть выполнены с покрытием.
Боковые поверхности нижних и верхних предохранительных балок могут быть снабжены планками из полимерно-композитного материала с гладкой ламинированной внешней поверхностью.
Профиль предохранительных балок может быть выполнен прямоугольным, W-образным, вогнутым к горизонтальной оси балки, выгнутым от горизонтальной оси балки.
Предохранительные балки могут быть отделены от роликов защитными тарелками. Защитные тарелки могут быть подпружинены со стороны предохранительных балок.
Предохранительные балки могут быть выполнены со встроенными вращающимися малыми роликами.
Предохранительные балки могут быть закреплены на стойках посредством прижимно-натяжных механизмов.
В прижимно-натяжном механизме могут быть использованы прижимы, в качестве которых могут выступать прижим пружинный, представляющий собой металлические или резиновые пружины, прижимные пластины, представляющие собой гибкие профилированные металлические или резиновые пластины.
Предохранительные балки могут быть дополнительно снабжены рейками. Между предохранительной балкой и рейкой установлены прижимы вдоль всей длины предохранительной балки. В рейки могут быть встроены вращающиеся малые ролики.
Между верхними и нижними предохранительными балками на каждой стойке размещен, по меньшей мере, один амортизирующий роликовый элемент.
При размещении между верхними и нижними предохранительными балками более одного амортизирующего роликового элемента, поверхности соприкосновения соседних амортизирующих роликовых элементов выполнены гладкими.
При размещении между верхними и нижними предохранительными балками более одного амортизирующего роликового элемента, поверхности соприкосновения соседних амортизирующих роликовых элементов выполнены шероховатыми.
Амортизирующие роликовые элементы выполнены в форме тел вращения со сквозным отверстием, выполненным вертикально-ориентированным по центральной оси тела вращения.
Амортизирующие роликовые элементы могут состоять из одного тела вращения или быть составными из нескольких тел вращения.
В качестве тел вращения могут выступать цилиндр, шар, тор, диск, конус, эллипсоид, гиперболоид и другие тела вращения.
Оболочка амортизирующего роликового элемента может быть выполнена цельной, из эластичных материалов.
При размещении между верхними и нижними предохранительными балками более одного цилиндрического амортизирующего роликового элемента, направленные друг к другу плоскости амортизирующих роликовых элементов могут быть выполнены наклонными.
Амортизирующие роликовые элементы могут быть выполнены с конической внешней поверхностью.
Амортизирующие роликовые элементы могут быть снабжены выступами.
Амортизирующие роликовые элементы могут быть выполнены с формой, имеющей в поперечном сечении цветок с круглыми лепестками, при этом между двумя смежными лепестками образован угол не более 120 градусов.
Амортизирующие роликовые элементы могут быть выполнены со встроенными вращающимися малыми роликами.
Амортизирующие роликовые элементы могут быть выполнены с мягкими, гибкими оболочками. Амортизирующие роликовые элементы могут быть выполнены с мягкими, гибкими оболочками, наполненными сыпучим материалом. В качестве сыпучего материала может быть выбран песок.
При выполнении амортизирующих роликовых элементов в форме дисков, диски могут иметь мягкие края.
Амортизирующие роликовые элементы могут быть выполнены карусельного типа.
Амортизирующие роликовые элементы могут быть выполнены со смещённым центром масс.
В пространстве между внешней поверхностью каждой стойки и внутренней поверхностью сквозного отверстия амортизирующего роликового элемента могут быть установлены прижимы. В качестве прижимов выбраны прижимы пружинные на сжатие. Прижимы пружинные на сжатие могут быть снабжены внутренними вставками. Внутренние вставки могут быть выполнены в виде шестигранной трубы для 6 плоских пружин. Внутренние вставки могут быть выполнены в виде цилиндрической трубы для спиральной пружины из плоской ленты.
Размер выступающих участков амортизирующих роликовых элементов может составлять не более 15 см.
Размер площадей соприкосновения амортизирующих роликовых элементов с участком транспортного средства при столкновении определяется прямоугольником, ширина которого не более 35% минимального горизонтального размера амортизирующего роликового элемента, а высота не более 90% вертикального размера амортизирующего роликового элемента.
Размер интервала просвета между амортизирующими роликовыми элементами может составлять от 0,5 до 1,5 минимального горизонтального размера амортизирующего роликового элемента.
Вторым изобретением группы изобретений, позволяющим достигнуть указанные выше технические результаты, предлагается защитное роликовое устройство, содержащее две линии защиты для приема столкновения с транспортным средством и защиты транспортного средства, первая линия защиты образована амортизирующими роликовыми элементами, соосно установленными на вертикально-ориентированных стойках, а вторая линия защиты образована горизонтально-ориентированными предохранительными балками, закрепленными на стойках, при этом стойки выполнены длинными и короткими, длинные стойки жестко установлены в грунт, а короткие стойки выполнены без связи с грунтом, предохранительные балки закреплены в верхней и нижней части каждой стойки попарно с обеих сторон стоек, амортизирующие роликовые элементы размещены между верхними и нижними предохранительными балками и выполнены с возможностью вращения вокруг стойки и с внешней формой, выступающей за пределы внешних границ поверхности предохранительных балок, при этом размер выступающих участков амортизирующих роликовых элементов и размер площадей их соприкосновения с участком транспортного средства при столкновении обеспечивают сцепление и трение этих участков, и запуск вращательного момента массы тела амортизирующих роликовых элементов, а размер интервала просвета между амортизирующими роликовыми элементами, установленными на соседних стойках, составляет расстояние, обеспечивающее проход транспортным средством участка пути вдоль амортизирующих роликовых элементов с максимальным соприкосновением, а предохранительные балки выполнены с возможностью прогиба и формирования касательного режима движения транспортного средства, при этом защитное роликовое устройство содержит третью линию защиты, выполненную под нижними предохранительными балками, и включающую, по меньшей мере одну дополнительную предохранительную балку, закрепленную на каждой стойке, и амортизирующие роликовые элементы, соосно установленные на стойках между предохранительными балками и дополнительными предохранительными балками, выполненные с большей массой, чем амортизирующие роликовые элементы первой линии защиты.
Длинные и короткие стойки могут быть выполнены через равные промежутки. Длинные и короткие стойки могут быть выполнены через разные промежутки.
Длинные стойки могут быть выполнены на сваях, имеющих профиль: С-образный, Т-образный, двутавр. Длинные стойки могут быть снабжены переходником с внутренним отверстием, повторяющим профиль сваи.
Длинные стойки могут быть установлены на разделительной полосе дороги, и/или обочине дороги, и/или в полосе отвода дороги, и/или на разделительной полосе дороги, проходящей по мосту, и/или обочине дороги, проходящей по мосту.
Длинные стойки могут быть закреплены при помощи фланцев.
Длинные стойки могут быть выполнены с наклоном к вертикали. Длинные стойки могут быть выполнены с изгибом выше уровня грунта. Длинные стойки могут быть выполнены с изгибом, погруженным в грунт.
Длинные и короткие стойки могут иметь конусообразные участки.
Оголовки длинных и коротких стоек могут быть выполнены конусной формы с возможностью установки соосных внешних пружин на торцах стоек.
Предохранительные балки со стороны столкновения с транспортным средством могут быть выполнены вогнутыми к стойкам.
Предохранительные балки со стороны столкновения с транспортным средством могут быть выполнены выгнутыми от стоек.
Боковые поверхности нижних и верхних предохранительных балок могут быть выполнены с покрытием.
Боковые поверхности нижних и верхних предохранительных балок могут быть снабжены планками из полимерно-композитного материала с гладкой ламинированной внешней поверхностью.
Предохранительные балки и дополнительные предохранительные балки могут быть закреплены на стойках посредством прижимно-натяжных механизмов.
В прижимно-натяжном механизме могут быть использованы прижимы, в качестве которых могут выступать прижим пружинный, представляющий собой металлические или резиновые пружины, прижимные пластины, представляющие собой гибкие профилированные металлические или резиновые пластины.
Между дополнительными предохранительными балками и нижними предохранительными балками могут быть установлены пружинные прижимы на сжатие. Пружинные прижимы выполнены из плоской ленты в виде упругого спирального кольца с возможностью сжатия.
Предохранительные балки и дополнительные предохранительные балки могут быть выполнены с малым радиусом кривизны.
Профиль предохранительных балок и дополнительных предохранительных балок может быть выполнен прямоугольным, W-образным, вогнутым к горизонтальной оси балки, выгнутым от горизонтальной оси балки.
Предохранительные балки и дополнительные предохранительные балки могут быть отделены от амортизирующих роликовых элементов защитными тарелками. Защитные тарелки могут быть подпружинены со стороны балок.
Дополнительные предохранительные балки могут быть выполнены с гладкой поверхностью со стороны столкновения с транспортным средством.
Дополнительные предохранительные балки могут быть выполнены меньшей толщины, чем предохранительные балки.
Предохранительные балки и дополнительные предохранительные балки могут быть выполнены со встроенными вращающимися малыми роликами.
Предохранительные балки и дополнительные предохранительные балки могут быть дополнительно снабжены рейками с установленными вдоль всей длины балок прижимами. В рейки могут быть встроены вращающиеся малые ролики.
Между верхними и нижними предохранительными балками на каждой стойке размещен, по меньшей мере, один амортизирующий роликовый элемент. Между нижними предохранительными балками и дополнительными предохранительными балками на каждой стойке размещен, по меньшей мере, один амортизирующий роликовый элемент.
При размещении между балками более одного амортизирующего роликового элемента, поверхности соприкосновения соседних амортизирующих роликовых элементов выполнены гладкими.
При размещении между балками более одного амортизирующего роликового элемента, поверхности соприкосновения соседних амортизирующих роликовых элементов выполнены шероховатыми.
Амортизирующие роликовые элементы выполнены в форме тел вращения со сквозным отверстием, выполненным вертикально-ориентированным по центральной оси тела вращения.
Амортизирующие роликовые элементы могут состоять из одного тела вращения или быть составными из нескольких тел вращения.
В качестве тел вращения могут выступать цилиндр, шар, тор, диск, конус, эллипсоид, гиперболоид и другие тела вращения.
Оболочка амортизирующего роликового элемента может быть выполнена цельной, из эластичных материалов.
При размещении между верхними и нижними предохранительными балками более одного цилиндрического амортизирующего роликового элемента, направленные друг к другу плоскости амортизирующих роликовых элементов могут быть выполнены наклонными.
Амортизирующие роликовые элементы могут быть выполнены с конической внешней поверхностью.
Амортизирующие роликовые элементы могут быть снабжены выступами.
Амортизирующие роликовые элементы могут быть выполнены с формой, имеющей в поперечном сечении цветок с круглыми лепестками, при этом между двумя смежными лепестками образован угол не более 120 градусов.
Амортизирующие роликовые элементы могут быть выполнены со встроенными вращающимися малыми роликами.
Амортизирующие роликовые элементы могут быть выполнены с мягкими, гибкими оболочками. Амортизирующие роликовые элементы могут быть выполнены с мягкими, гибкими оболочками, наполненными сыпучим материалом. В качестве сыпучего материала может быть выбран песок.
При выполнении амортизирующих роликовых элементов в форме дисков, диски могут иметь мягкие края.
Амортизирующие роликовые элементы могут быть выполнены карусельного типа.
Амортизирующие роликовые элементы могут быть выполнены со смещённым центром масс.
В пространстве между внешней поверхностью каждой стойки и внутренней поверхностью сквозного отверстия амортизирующего роликового элемента могут быть установлены прижимы. В качестве прижимов выбраны прижимы пружинные на сжатие. Прижим пружинный амортизирующего роликового элемента третьей линии защиты может быть выполнен с большей жесткостью пружины, чем прижим пружинный амортизирующего роликового элемента первой линии защиты. Прижимы пружинные на сжатие могут быть снабжены внутренними вставками. Внутренние вставки могут быть выполнены в виде шестигранной трубы для 6 плоских пружин. Внутренние вставки могут быть выполнены в виде цилиндрической трубы для спиральной пружины из плоской ленты.
Амортизирующие роликовые элементы третьей линии защиты могут быть выполнены с большей высотой, чем амортизирующие роликовые элементы первой линии защиты.
Размер выступающих участков амортизирующих роликовых элементов может составлять не более 15 см.
Размер выступающих участков амортизирующих роликовых элементов третьей линии защиты может превышать размер выступающих участков амортизирующих роликовых элементов первой линии защиты на 1-3 см.
Размер площадей соприкосновения амортизирующих роликовых элементов с участком транспортного средства при столкновении определяется прямоугольником, ширина которого не более 35% минимального горизонтального размера амортизирующего роликового элемента, а высота не более 90% вертикального размера амортизирующего роликового элемента.
Размер интервала просвета между амортизирующими роликовыми элементами может составлять от 0,5 до 1,5 минимального горизонтального размера амортизирующего роликового элемента.
Помимо достижения вышеуказанных технических результатов второй вариант предлагаемого устройства позволяет обеспечить учет распределения разницы масс верхней и нижней частей транспортного средства. Кроме того, принимая на себя первоначальный удар от столкновения, обеспечивают дополнительную защиту нижним предохранительным балкам.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На Фиг. 1А схематически показан вид спереди защитного роликового устройства.
На Фиг. 1Б схематически показан вид сверху защитного роликового устройства.
На Фиг. 1В схематически показан вид защитного роликового устройства в изометрической проекции.
На Фиг. 2 схематически проиллюстрированы амортизирующие роликовые элементы разной формы и с разными размерами выступа за предохранительную балку, вид сверху.
На Фиг. 3 схематически показан вид спереди защитного роликового устройства с разным расстоянием между стоек.
На Фиг. 4А, 4Б, 4В и 4Г схематически показаны общие виды защитного роликового устройства со стойками, имеющими конусообразные участки.
На Фиг. 5А, 5Б и 5В схематически показаны виды спереди защитного роликового устройства с третьей линией защиты.
На Фиг. 5Г схематически показаны виды сбоку защитного роликового устройства с третьей линией защиты с разными вариантами воплощения балок и стоек.
На Фиг. 6А схематически показан вид сверху предохранительной балки с установленной рейкой.
На Фиг. 6Б схематически показан вид сбоку предохранительной балки с установленной рейкой.
На Фиг. 7А схематически проиллюстрировано защитное роликовое устройство с предохранительными балками со стороны столкновения с транспортным средством, выполненными вогнутыми к стойкам, вид сверху.
На Фиг. 7Б схематически проиллюстрировано защитное роликовое устройство с предохранительными балками со стороны столкновения с транспортным средством, выполненными выгнутыми от стоек, вид сверху.
На Фиг. 7В схематически проиллюстрировано защитное роликовое устройство с предохранительными балками со стороны столкновения с транспортным средством, установленными со смещением к центру стоек, вид сверху.
На Фиг. 7Г проиллюстрировано защитное роликовое устройство с предохранительными балками, выполненными с малым радиусом кривизны, вид сверху.
На Фиг. 8 схематически показан цилиндрический амортизирующий роликовый элемент со встроенными вращающимися малыми роликами, представлены виды сбоку и сверху, изометрическая проекция.
На Фиг. 9 схематически показан амортизирующий роликовый элемент карусельного типа.
На Фиг. 10 схематически показаны амортизирующие роликовые элементы с наклонными поверхностями.
На Фиг. 11 схематически показан амортизирующий роликовый элемент со смещённым центром масс.
На Фиг. 12 схематически показано взаимодействие транспортного средства с амортизирующим роликовым элементом в момент столкновения и после него.
На Фиг. 13А схематически показан вид сверху амортизирующего роликового элемента с внутренней вставкой в виде шестигранной трубы для 6 плоских пружин.
На Фиг. 13Б схематически показан вид сверху амортизирующего роликового элемента с внутренней вставкой в виде цилиндрической трубы для спиральной пружины из плоской ленты.
На Фиг. 14 схематически показаны амортизирующие роликовые элементы, наполненные сыпучим материалом, с мягкими, гибкими оболочками.
На Фиг. 15А схематически показано поперечное сечение амортизирующего роликового элемента с выступами, угол между которыми составляет 90 град.
На Фиг. 15Б схематически показано поперечное сечение амортизирующего роликового элемента с выступами, угол между которыми составляет 120 град.
На Фиг. 15В схематически показаны поперечные сечения амортизирующих роликовых элементов с выступами, угол между которыми составляет менее 90 град.
На Фиг. 16А схематически показан общий вид амортизирующего роликового элемента в форме цилиндра с выступами на внешней поверхности.
На Фиг. 16Б схематически показан общий вид амортизирующего роликового элемента в форме шара с выступами на внешней поверхности.
На Фиг. 17 схематически показано продольное сечение амортизирующего роликового элемента цилиндрической формы с мягкой, гибкой оболочкой на внешней поверхности.
На Фиг. 18А и 18Бсхематически показаны продольные сечения амортизирующих роликовых элементов с выступами, выполненными по высоте.
На Фиг. 19А и 19Бсхематически показаны амортизирующие роликовые элементы, выполненные сборными из дисков.
На Фиг. 20А, 20Б и 20Всхематически показаны амортизирующие роликовые элементы конусной формы.
На Фиг. 21А схематически показана длинная стойка, установленная под наклоном, с изгибом, погруженным в грунт.
На Фиг. 21Б схематически показана длинная стойка, установленная под наклоном, с изгибом выше уровня грунта.
На Фиг. 22А и 22Б схематически показаны продольные сечения балок со встроенными малыми роликами.
На Фиг. 23 схематически показана балка с планкой.
На Фиг. 24 схематически показан разрез балки с покрытием.
На Фиг. 25А, 25Б и 25В схематически показаны виды прижимно-натяжных механизмов.
На Фиг. 26 схематически проиллюстрирован пример сборки защитного роликового устройства.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Первым изобретением заявляемой группы изобретений является защитное роликовое устройство, которое включает две линии защиты для приема столкновения с транспортным средством и защиты транспортного средства: первую линию защиты, выполняющую защитно-поглощающую и возвращающую функции, и вторую линию защиты, выполняющую удерживающую, силовую и возвращающую функции.
Первая линия защиты образована амортизирующими роликовыми элементами (1), установленными на вертикально-ориентированных длинных и коротких стойках (3, 4) (Фиг. 1). Длинные стойки (3) жестко установлены в грунт, на граничном месте дорожного покрытия или на обочине, а короткие стойки (4) выполнены без связи с грунтом (Фиг. 1, 1В, 3).
Длинные (3) и короткие (4) стойки могут быть выполнены через равные промежутки (Фиг. 1). Длинные (3) и короткие (4) стойки могут быть выполнены через разные промежутки (Фиг. 3).
Длинные стойки (3) могут быть выполнены в виде свай, имеющих профиль: С-образный, Т-образный, двутавр. Использование таких свай гарантирует долговременное устойчивое вертикальное положение длинных стоек (3). Длинные стойки (3) могут быть снабжены переходником, имеющим внешнюю форму цилиндра, а внутреннее отверстие переходника повторяет профиль сваи.
Длинные стойки (3) могут быть установлены на разделительной полосе дороги, и/или обочине дороги, и/или в полосе отвода дороги, и/или на разделительной полосе дороги, проходящей по мосту, и/или обочине дороги, проходящей по мосту.
Длинные стойки (3) могут быть закреплены при помощи фланцев.
Стойки (3), (4) могут быть выполнены с наклоном к вертикали. Наклон стоек (3), (4) обеспечивает наклон оси вращения амортизирующих роликовых элементов (1), что позволяет распределить по касательной приходящий удар от столкновения с транспортным средством и снизить его силу. Длинные стойки (3) могут быть выполнены с изгибом выше уровня грунта (Фиг. 21Б). Длинные стойки (3) могут быть выполнены с изгибом, погруженным в грунт (Фиг. 21А). При установке длинных стоек (3) на обочине дороги и/или обочине дороги, проходящей по мосту, наклон к вертикали может быть выполнен в сторону дороги. При установке длинных стоек (3) на разделительной полосе дороги, и/или в полосе отвода дороги, и/или на разделительной полосе дороги, проходящей по мосту, наклон к вертикали может быть выполнен в сторону от центра дороги.
Длинные и короткие стойки (3, 4) могут иметь конусообразные участки (Фиг. 4А-4Г). Такие участки могут усиливать прочность конструкции стоек (3, 4), а также позволяет установить нижнюю предохранительную балку (2) под амортизирующим роликовым элементом (1), ниже уровня его нижней поверхности, без касания и поддержки этого амортизирующего роликового элемента (1) этой балкой (2).
Оголовки (15) длинных и коротких стоек (3, 4) могут быть выполнены конусной формы с основанием вверх с возможностью установки соосных внешних пружин на торцах стоек (Фиг. 4А, 26).
Вторая линия защиты образована предохранительными балками (2), закрепленными на стойках (3), (4). За счет закрепления предохранительных балок (2) на стойках (3), (4) и жесткого закрепления длинных стоек (3) в грунте предохранительные балки (2) прогибаются, обеспечивая удерживающую и силовую функцию второй линии защиты, а также дополнительную компенсацию удара от столкновения. При этом за счет конструкционного соединения со стойками (3), (4) и упругих и изгибных свойств предохранительных балок (2) обеспечивается возвращающая функция второй линии защиты, т.е. формирование и сохранение касательного режима движения транспортного средства при столкновении.
Касательный режим движения транспортного средства обуславливает изменение направления его движения (поворот), отличного от первоначального направления движения транспортного средства, т.е. угол направления движения транспортного средства изменяется и далее транспортное средство движется по касательному направлению, чем обеспечивает возвращающую функцию линий защиты защитного роликового устройства. На Фиг. 12 схематически показано взаимодействие транспортного средства с амортизирующими роликовыми элементами (1) в момент столкновения и после него.
Предохранительные балки (2) являются горизонтально-ориентированными и установлены в верхней (верхние предохранительные балки (2)) и нижней (нижние предохранительные балки (2)) части каждой стойки (3), (4) попарно с обеих сторон стоек (3), (4) (Фиг. 1В).
Между верхними и нижними предохранительными балками (2) на каждой стойке (3), (4) размещен, по меньшей мере, один амортизирующий роликовый элемент (1) (Фиг. 3, 1А, 1В).
При размещении на стойках (3), (4) двух и более амортизирующих роликовых элементов (1), форма амортизирующих роликовых элементов (1) между верхними и нижними предохранительными балками (2) может быть тождественной (например, Фиг. 1А) или различаться (например, Фиг. 4А). При размещении между верхними и нижними предохранительными балками (2) более одного амортизирующего роликового элемента (1) увеличивается площадь поверхности соприкосновения амортизирующих роликовых элементов (1), повышается их инерционность и площадь трения, что увеличивает эффект поглощения и погашения энергии транспортного средства.
Предохранительные балки (2) со стороны столкновения с транспортным средством могут быть выполнены вогнутыми к стойкам (3), (4), т.е. изгиб в сторону парно противолежащей балки (Фиг. 7А). Предохранительные балки (2) со стороны столкновения с транспортным средством выполнены выгнутыми от стоек (3), (4), т.е. изгиб в сторону транспортного средства, от парно противолежащей балки (Фиг. 7Б). Вогнутая или выгнутая предохранительные балки (2) могут быть выполнены как в верхней и нижней частях стоек (3), (4), так и в нижней части стоек (3), (4) или верхней части стоек (3), (4).
Предохранительные балки (2) могут быть выполнены с малым радиусом кривизны, что обеспечивает усиление возможности прогиба предохранительных балок (2) (Фиг. 7В). Данная форма может дополнительно усилить вторую линию защиты, увеличивая возможность сохранения касательного режим движения транспортного средства вдоль защитного роликового устройства.
Профиль предохранительных балок (2) может быть выполнен прямоугольным, W-образным, вогнутым к горизонтальной оси балки, выгнутым от горизонтальной оси балки. W-образные профили балки проиллюстрированы на Фиг. 25А-25В.
Предохранительные балки (2) могут быть отделены от амортизирующих роликовых элементов (1) защитными тарелками (6), которые защищают амортизирующие роликовые элементы (1) от трения о предохранительные балки (2) (Фиг. 26). Защитные тарелки (6) могут быть подпружинены со стороны предохранительных балок (2), что позволяет дополнительно компенсировать вертикальную составляющую взаимодействия с транспортным средством.
Боковые поверхности нижних и верхних предохранительных балок (2) могут быть выполнены с покрытием (18) для проскальзывания транспортного средства при столкновении вдоль предохранительной балки (2) (Фиг. 24).
Боковые поверхности нижних и верхних предохранительных балок (2) могут быть снабжены планками (19) из полимерно-композитного материала с гладкой ламинированной внешней поверхностью для проскальзывания транспортного средства при столкновении вдоль предохранительной балки (2) (Фиг. 23).
Предохранительные балки (2) могут быть выполнены со встроенными вращающимися малыми роликами (8). Встроенные малые ролики (8) представляют собой тело вращения (цилиндр, шар, диск и т.д.). Такая конструкция повышает качество взаимодействия защитных линий защитного роликового устройства и обеспечивает надёжность его работы. На Фиг. 22А и 22Б проиллюстрировано исполнение предохранительной балки (2) со встроенными вращающимися малыми роликами (8) в форме цилиндра (Фиг. 22А) и форме шара (Фиг. 22Б). Встроенные вращающиеся малые ролики (8) могут быть выполнены в виде дисков и закреплены на поверхности балки за оси вращения этих дисков вдоль предохранительной балки.
Предохранительные балки (2) могут быть закреплены на стойках (3), (4) посредством прижимно-натяжных механизмов (5).
Прижимно-натяжной механизм (5) предназначен для смягчения жесткой связи стойка (3, 4) - предохранительная балка (2) (Фиг. 1В, 2). В прижимно-натяжного механизма (5) могут быть использованы различные прижимы (14). В качестве прижимов могут выступать прижим пружинный, представляющий собой металлические или резиновые пружины, прижимные пластины, представляющие собой гибкие профилированные металлические или резиновые пластины (Фиг. 26).
Прижимно-натяжной механизм (5) позволяет смягчить и компенсировать удар при столкновении транспортного средства с предохранительной балкой (2).
Для усиления компенсирующего действия прижимно-натяжного механизма (5) предохранительные балки (2) могут быть дополнительно снабжены рейками (20), выполняющими прижимную функцию. Между предохранительной балкой (2) и рейкой (20) установлены прижимы (14) вдоль всей длины предохранительной балки (2) (Фиг. 6А). В рейки (20) могут быть встроены вращающиеся малые ролики (8) (Фиг. 6Б). Кроме того, принимая на себя первоначальный удар от столкновения, рейки (20) обеспечивают дополнительную защиту предохранительным балкам (2).
На каждой стойке (3), (4) между верхними и нижними предохранительными балками (2) соосно размещены выполненные с возможностью вращения вокруг стойки (3), (4) амортизирующие роликовые элементы (1), образующие первую линию защиты (Фиг. 1А, 1В, 3, 4А).
Первая линия защиты принимает на себя значительную часть энергии от столкновения с транспортным средством, превращая кинетическую энергию движения транспортного средства во вращение амортизирующих роликовых элементов (1). За счет этого обеспечивается выполнение ее защитно-поглощающей функции, а также возвращающей функции, что приводит к повышению надежности и эффективности защитного роликового устройства.
Амортизирующие роликовые элементы (1) выполнены с интервалом просвета между ними и с внешней формой, выступающей за пределы внешних границ поверхности предохранительных балок (2) (Фиг. 1Б, 2).
Такая конструкция позволяет отвести от непосредственного удара предохранительные балки (2), т.е. обеспечивает защиту предохранительным балкам (2). При этом размер выступающих участков амортизирующих роликовых элементов (1) и размер площадей их соприкосновения с участком транспортного средства при столкновении обеспечивают сцепление и трение этих участков, а также запуск вращательного момента массы тела амортизирующих роликовых элементов (1) для поглощения и погашения энергии движения транспортного средства и для перенаправления движения транспортного средства посредством формирования касательного режима.
Размер выступающих участков амортизирующих роликовых элементов (1) может составлять не более 15 см. Размер площадей соприкосновения амортизирующих роликовых элементов (1) с участком транспортного средства при столкновении определяется прямоугольником, ширина которого не более 35% минимального горизонтального размера амортизирующего роликового элемента (1), а высота не более 90% вертикального размера амортизирующего роликового элемента.
Интервал просвета между амортизирующими роликовыми элементами (1) определяется расстоянием между поверхностями (9) амортизирующих роликовых элементов (1) на соседних стойках (3,4), в точках максимального горизонтального размера амортизирующих роликовых элементов (1). Размер интервала просвета между амортизирующими роликовыми элементами (1) может составлять от 0,5 до 1,5 минимального горизонтального размера амортизирующего роликового элемента. Указанная величина размера интервала просвета между амортизирующими роликовыми элементами (1) обеспечивает проход транспортным средством участка пути вдоль амортизирующих роликовых элементов (1) с максимально возможным торможением, максимальным соприкосновением и минимальной длиной траектории пути, а также улучшает формирование и сохранение касательного режима движения транспортного средства.
Амортизирующие роликовые элементы (1) выполнены в форме тел вращения со сквозным отверстием, выполненным вертикально-ориентированным по центральной оси тела вращения (Фиг. 1А-4Г, 7Б-20В, 26).
Амортизирующие роликовые элементы (1) могут состоять из одного тела вращения (например, Фиг. 3) или быть составными из нескольких тел вращения (например, Фиг. 1А). На Фиг. 19А и 19Б проиллюстрированы амортизирующие роликовые элементы (1), составные из нескольких тел вращения в форме дисков.
В качестве тел вращения могут выступать цилиндр, шар, тор, диск, конус, в том числе усеченный, эллипсоид, гиперболоид и другие тела вращения. Так, амортизирующие роликовые элементы (1) могут иметь цилиндрическую форму (например, Фиг. 1А, 1В), сферическую форму (форму шара) (Фиг. 16Б), форму тора (Фиг. 14), в форме конуса (с конусообразной поверхностью) (Фиг. 20А) и т.д.
Оболочка (9) амортизирующего роликового элемента (1) может быть выполнена цельной, из эластичных материалов. Цельность и эластичность оболочки позволяет при столкновении с транспортным средством обеспечить как можно большую площадь соприкосновения участка амортизирующего ролика с участком транспортного средства, а, следовательно, обеспечить максимально-возможное сцепление, трение и момент вращения массы ролика.
При размещении между верхними и нижними предохранительными балками (2) более одного цилиндрического амортизирующего роликового элемента (1), направленные друг к другу плоскости амортизирующих роликовых элементов (1) могут быть выполнены наклонными (Фиг. 10). Данная конструкция обеспечивает более плотное взаимодействие соседних амортизирующих роликовых элементов (1) между собой за счёт большей площади соприкосновения друг с другом. При этом разная высота диаметрально-противоположных боковых сторон оболочки (9) амортизирующих роликовых элементов (1) с разным весом и, соответственно, разной площади возможного соприкосновения с транспортным средством, обеспечивают образование разного момента силы. При столкновении транспортного средства с боковой стороной оболочки (9) амортизирующего роликового элемента (1) с большей высотой и большей массой момент силы будет больше, что приводит к большему моменту вращения за счёт большей площади сцепления участков взаимодействия и массы этой стороны амортизирующего роликового элемента (1). При дальнейшем повороте амортизирующего роликового элемента (1) до участка с уже малой высотой боковой стороны оболочки (9) характер взаимодействия изменится на противоположный, что обеспечит акцентированное импульсное воздействие на транспортное средство. Кроме того, это прибавит суммарного поглощения и погашения энергии движения транспортного средства за счёт вращения соседних амортизирующих роликовых элементов (1).
Амортизирующие роликовые элементы (1) могут быть снабжены выступами (7). Выступы (7) могут быть выполнены различной формы. Частные случаи формы выступов (7) проиллюстрированы на Фиг. 2: формы, в поперечном сечении имеющие многоугольники со скругленными углами, например, треугольник, ромб, пятиугольник, шестиугольник.
Наличие на амортизирующих роликовых элементах (1) выступов (7) позволяет снизить воздействие транспортного средства на вторую линию защиты за счет запуска вращения амортизирующих роликовых элементов (1) и скольжения по внешней гладкой поверхности предохранительной балки (2).
Также, амортизирующие роликовые элементы (1) могут быть выполнены с формой, имеющей в поперечном сечении цветок с круглыми лепестками, при этом между двумя смежными лепестками образован не более 120 градусов (поперечные разрезы проиллюстрированы на Фиг.15А-15В). Эти выступы выполнены вдоль амортизирующего роликового элемента (1) по высоте (Фиг. 16А-16Б, 18А-18Б).
Амортизирующие роликовые элементы (1) могут быть выполнены со встроенными вращающимися малыми роликами (8). Встроенные вращающиеся малые ролики также представляют собой тело вращения (цилиндр, шар, диск и т.д.). На Фиг. 8 проиллюстрирован пример цилиндрического амортизирующего роликового элемента (1) со встроенными вращающимися малыми роликами (8) в форме цилиндра. Такая конструкция обеспечивает первичное взаимодействие с транспортным средством вращающихся малых роликов (8), а уже во вторую очередь происходит взаимодействие с большим и массивным телом вращения амортизирующего роликового элемента (1). Также указанная конструкция позволяет обеспечить последовательные эффект скольжения (до начала и начало вращения малого ролика (8)) и эффект качения (когда малый ролик (8) набрал скорость вращения), что при столкновении с защитным роликовым устройством смягчает удар, усиливая формирование и сохранение касательного режима направления движения транспортного средства вдоль защитного роликового устройства.
Амортизирующие роликовые элементы (1) также могут быть выполнены с мягкими, гибкими оболочками (9) (Фиг. 17).
Амортизирующие роликовые элементы (1) могут быть выполнены с мягкими, гибкими оболочками (9), наполненными сыпучим материалом (Фиг. 14). В качестве сыпучего материала могут быть выбраны песок, мелкий гравий, смесь гравия разного размера, смесь песка и антислеживателя, смесь гравия и антислеживателя. В качестве антислеживателя может быть использован любой стандартный антислеживатель (например, техническая соль).
Такой амортизирующий роликовый элемент (1) с наполнителем полностью заполнен внутри и имеет свойство при ударе с транспортным средством максимально повторять форму поверхности участка транспортного средства, обеспечивая более плотное взаимодействие. При вращении амортизирующего роликового элемента (1) сыпучий материал будет двигаться по восходящей спирали, затрачивая энергию, полученную амортизирующим роликовым элементом (1) от взаимодействия с транспортным средством. Такая конструкция обеспечивает более плотное соприкосновение и сцепление участков взаимодействия транспортного средства и амортизирующего роликового элемента (1), а также снижение энергии транспортного средства и усиление касательного режима направления движения транспортного средства.
При выполнении амортизирующих роликовых элементов (1) в форме дисков (например, Фиг. 19А, 19Б), диски могут иметь мягкие края.
При размещении между верхними и нижними предохранительными балками (2) более одного амортизирующего роликового элемента (1), поверхности соприкосновения соседних амортизирующих роликовых элементов (1) могут быть выполнены гладкими.
При размещении между верхними и нижними предохранительными балками (2) более одного амортизирующего роликового элемента (1), поверхности соприкосновения соседних амортизирующих роликовых элементов (1) могут быть выполнены шероховатыми.
Амортизирующие роликовые элементы (1) могут быть выполнены карусельного типа (Фиг. 9). Амортизирующие роликовые элементы (1) карусельного типа состоят из центрального цилиндрического ролика (10), выполненного с возможностью соприкосновения с размещенными вокруг него цилиндрическими роликами с меньшим диаметром (11). Цилиндрические ролики с меньшим диаметром (11) могут быть выполнены составными из двух и более соосных роликов. Также, цилиндрические ролики с меньшим диаметром (11) могут быть выполнены с мягкими, гибкими оболочками (9), наполненными сыпучим материалом, например, песком.
Конструкция карусельного типа позволяет сделать амортизирующий роликовый элемент (1) более массивным в целом, при этом конструкция обеспечивает первичное взаимодействие с транспортным средством роликов с меньшим диаметром (11), которые раскручиваясь, приводят к вращению центральный цилиндрический ролик (10) и амортизирующий роликовый элемент (1) в целом. Указанное позволяет достичь максимально-возможное снижение энергии транспортного средства при столкновении. Также можно указать, что амортизирующие роликовые элементы (1) карусельного типа повышают эффективность и надежность защитного роликового устройства в условиях ограждения дорог, где большую часть транспортного потока составляют тяжелые и/или большегрузные транспортные средства.
Для усиления компенсирующего действия прижимно-натяжного механизма (5) в пространстве между внешней поверхностью каждой стойки (3, 4) и внутренней поверхностью сквозного отверстия амортизирующего роликового элемента (1) могут быть установлены прижимы (14). Как правило, в данном пространстве в качестве прижимов (14) используют пружинные прижимы (14) на сжатие. Прижимы (14) пружинные на сжатие могут быть снабжены внутренними вставками (12) для компенсации первичного удара при столкновении и одновременного формирования перенаправления движения транспортного средства. Внутренние вставки (12) могут быть выполнены в виде шестигранной трубы для 6 плоских пружин (Фиг. 13А). Внутренние вставки могут быть выполнены в виде цилиндрической трубы для спиральной пружины из плоской ленты (Фиг. 13Б).
Такие прижимы (14) пружинные на сжатие обеспечивают демпфирующий, компенсирующий эффект, что позволяет достичь более плотного соприкосновения транспортного средства с первой линии защиты защитного роликового устройства. Кроме того, сжатие пружины обеспечивает более плотное прилегание участков столкновения и зацепление для вращения, что способствует формированию касательного режима направления движения транспортного средства при столкновении.
При размещении между верхними и нижними предохранительными балками (2) более одного амортизирующего роликового элемента (1), прижим (14) пружинный для нижнего амортизирующего роликового элемента (1) может быть выполнен с большей жесткостью пружины.
На Фиг. 11 схематически показан амортизирующий роликовый элемент (1) со смещенным центром масс (16) от центра вращения, что создаёт дополнительный момент инерции. Такой амортизирующий роликовый элемент (1) может поглощать больше энергии транспортного средства.
Все выше описанные конструкционные особенности первого варианта предлагаемого защитного роликового устройства позволяют амортизирующим роликовым элементам (1) любой из перечисленных форм осуществлять независимое вращение, т.е. вращению амортизирующих роликовых элементов (1) не препятствуют другие элементы устройства.
Вторым изобретением заявляемой группы изобретений является защитное роликовое устройство, которое включает три линии защиты для приема столкновения с транспортным средством и защиты транспортного средства: первую линию защиты, выполняющую защитно-поглощающую и возвращающую функции, вторую линию защиты, выполняющую удерживающую, силовую и возвращающую функции, и третью линию защиты, которая помимо защитно-поглощающей, возвращающей и удерживающей функций выполняет распределительную функцию.
Первая и вторая линии защиты выполнены так же, как в первом изобретении группы изобретений.
В частности, первая линия защиты образована амортизирующими роликовыми элементами (1), установленными на вертикально-ориентированных длинных и коротких стойках (3, 4) (Фиг. 5А-5Г). Длинные стойки (3) жестко установлены в грунт, на граничном месте дорожного покрытия или на обочине, а короткие стойки (4) выполнены без связи с грунтом (Фиг. 5А-5Г). Длинные (3) и короткие (4) стойки могут быть выполнены через равные промежутки. Длинные (3) и короткие (4) стойки могут быть выполнены через разные промежутки.
Длинные стойки (3) могут быть выполнены в виде  свай, имеющих профиль: С-образный, Т-образный, двутавр. Использование таких свай гарантирует долговременное устойчивое вертикальное положение длинных стоек (3). Длинные стойки (3) могут быть снабжены переходником, имеющим внешнюю форму цилиндра, а внутреннее отверстие переходника повторяет профиль сваи.
Длинные стойки (3) могут быть установлены на разделительной полосе дороги, и/или обочине дороги, и/или в полосе отвода дороги, и/или на разделительной полосе дороги, проходящей по мосту, и/или обочине дороги, проходящей по мосту. Длинные стойки (3) могут быть закреплены при помощи фланцев.
Стойки (3), (4) могут быть выполнены с наклоном к вертикали. Наклон стоек (3), (4) обеспечивает наклон оси вращения амортизирующих роликовых элементов (1), что позволяет распределить по касательной приходящий удар от столкновения с транспортным средством и снизить его силу. Длинные стойки (3) могут быть выполнены с изгибом выше уровня грунта (Фиг. 20Б). Длинные стойки (3) могут быть выполнены с изгибом, погруженным в грунт (Фиг. 20А). При установке длинных стоек (3) на обочине дороги и/или обочине дороги, проходящей по мосту, наклон к вертикали может быть выполнен в сторону дороги. При установке длинных стоек (3) на разделительной полосе дороги, и/или в полосе отвода дороги, и/или на разделительной полосе дороги, проходящей по мосту, наклон к вертикали выполнен в сторону от центра дороги. Длинные и короткие стойки (3, 4) могут иметь конусообразные участки (Фиг. 5Б-5Г). Оголовки (15) длинных и коротких стоек (3, 4) могут быть выполнены конусной формы (Фиг. 5А-5В) с возможностью установки соосных внешних пружин на торцах стоек.
Вторая линия защиты образована предохранительными балками (2), закрепленными на стойках (3), (4). За счет закрепления предохранительных балок (2) на стойках (3), (4) и жесткого закрепления длинных стоек (3) в грунте предохранительные балки (2) прогибаются, обеспечивая удерживающую и силовую функцию второй линии защиты, а также дополнительную компенсацию удара от столкновения. При этом за счет конструкционного соединения со стойками (3), (4) и упругих и изгибных свойств предохранительных балок (2) обеспечивается возвращающая функция второй линии защиты, т.е. формирование и сохранение касательного режима движения транспортного средства при столкновении. Касательный режим движения транспортного средства обуславливает изменение направления его движения (поворот), отличного от первоначального направления движения транспортного средства, т.е. угол направления движения транспортного средства изменяется и далее транспортное средство движется по касательному направлению, чем обеспечивает возвращающую функцию линий защиты защитного роликового устройства.
Предохранительные балки (2) являются горизонтально-ориентированными и установлены в верхней (верхние предохранительные балки (2)) и нижней (нижние предохранительные балки (2)) части каждой стойки (3), (4) попарно с обеих сторон стоек (3), (4) (Фиг. 5А-5Г).
Между верхними и нижними предохранительными балками (2) на каждой стойке (3), (4) размещен, по меньшей мере, один амортизирующий роликовый элемент (1). При размещении на стойках (3), (4) двух и более амортизирующих роликовых элементов (1), форма амортизирующих роликовых элементов (1) между верхними и нижними предохранительными балками (2) может быть тождественной или различаться. При размещении между верхними и нижними предохранительными балками (2) более одного амортизирующего роликового элемента (1) увеличивается площадь поверхности соприкосновения амортизирующих роликовых элементов (1), повышается их инерционность и площадь трения, что увеличивает эффект поглощения и погашения энергии транспортного средства.
Предохранительные балки (2) со стороны столкновения с транспортным средством могут быть выполнены вогнутыми к стойкам (3), (4), т.е. изгиб в сторону парно противолежащей балки (Фиг. 7А). Предохранительные балки (2) со стороны столкновения с транспортным средством выполнены выгнутыми от стоек (3), (4), т.е. изгиб в сторону транспортного средства, от парно противолежащей балки (Фиг. 7Б). Вогнутая или выгнутая предохранительные балки (2) могут быть выполнены как в верхней и нижней частях стоек (3), (4), так и в нижней части стоек (3), (4) или верхней части стоек (3), (4).
Предохранительные балки (2) могут быть выполнены с малым радиусом кривизны, что обеспечивает усиление возможности прогиба предохранительных балок (2) (Фиг. 7Г). Данная форма может дополнительно усилить вторую линию защиты, увеличивая возможность сохранения касательного режим движения транспортного средства вдоль защитного роликового устройства.
Профиль предохранительных балок (2) может быть выполнен прямоугольным, W-образным, вогнутым к горизонтальной оси балки, выгнутым от горизонтальной оси балки. W-образные профили балки проиллюстрированы на Фиг. 25А-25В.
Предохранительные балки (2) могут быть отделены от амортизирующих роликовых элементов (1) защитными тарелками (6), которые защищают амортизирующие роликовые элементы (1) от трения о предохранительные балки (2) (Фиг. 26). Защитные тарелки (6) могут быть подпружинены со стороны предохранительных балок (2), что позволяет дополнительно компенсировать вертикальную составляющую взаимодействия с транспортным средством.
Боковые поверхности нижних и верхних предохранительных балок (2) могут быть выполнены с покрытием (18) для проскальзывания транспортного средства при столкновении вдоль предохранительной балки (2) (Фиг. 24). Боковые поверхности нижних и верхних предохранительных балок (2) могут быть снабжены планками (19) из полимерно-композитного материала с гладкой ламинированной внешней поверхностью для проскальзывания транспортного средства при столкновении вдоль предохранительной балки (2) (Фиг. 23).
Предохранительные балки (2) могут быть выполнены со встроенными вращающимися малыми роликами (8). Встроенные малые ролики (8) представляют собой тело вращения (цилиндр, шар, диск и т.д.). Такая конструкция повышает качество взаимодействия защитных линий защитного роликового устройства и обеспечивает надёжность его работы. На Фиг. 22А и 22Б проиллюстрировано исполнение предохранительной балки (2) со встроенными вращающимися малыми роликами (8) в форме цилиндра (Фиг. 22А) и форме шара (Фиг. 22Б).
Предохранительные балки (2) могут быть закреплены на стойках (3), (4) посредством прижимно-натяжных механизмов (5). Прижимно-натяжной механизм (5) предназначен для смягчения жесткой связи стойка (3, 4) - предохранительная балка (2) (Фиг. 5Б-5В). В прижимно-натяжном механизме (5) могут быть использованы различные прижимы (14). В качестве прижимов могут выступать прижим пружинный, представляющий собой металлические или резиновые пружины (Фиг. 26), прижимные пластины, представляющие собой гибкие профилированные металлические или резиновые пластины. Прижимно-натяжной механизм (5) позволяет смягчить и компенсировать удар при столкновении транспортного средства с предохранительной балкой (2).
Для усиления компенсирующего действия прижимно-натяжного механизма (5) предохранительные балки (2) могут быть дополнительно снабжены рейками (20), выполняющими прижимную функцию. Между предохранительной балкой (2) и рейкой (20) установлены прижимы (14) вдоль всей длины предохранительной балки (2) (Фиг. 6А). В рейки (20) могут быть встроены вращающиеся малые ролики (8) (Фиг. 6Б). Кроме того, принимая на себя первоначальный удар от столкновения, рейки (20) обеспечивают дополнительную защиту предохранительным балкам (2).
Амортизирующие роликовые элементы (1) выполнены с интервалом просвета между ними и с внешней формой, выступающей за пределы внешних границ поверхности предохранительных балок (2) (Фиг. 1Б, 2). Такая конструкция позволяет отвести от непосредственного удара предохранительные балки (2). При этом, размер выступающих участков амортизирующих роликовых элементов (1) и размер площадей их соприкосновения с участком транспортного средства при столкновении обеспечивают сцепление и трение этих участков, а также запуск вращательного момента массы тела амортизирующих роликовых элементов (1) для поглощения и погашения энергии движения транспортного средства и для перенаправления движения транспортного средства посредством формирования касательного режима.
Размер выступающих участков амортизирующих роликовых элементов (1) может составлять не более 15 см. Размер площадей соприкосновения амортизирующих роликовых элементов (1) с участком транспортного средства при столкновении определяется прямоугольником, ширина которого не более 35% минимального горизонтального размера амортизирующего роликового элемента (1), а высота не более 90% вертикального размера амортизирующего роликового элемента.
Интервал просвета между амортизирующими роликовыми элементами (1) определяется расстоянием между поверхностями (9) амортизирующих роликовых элементов (1) на соседних стойках (3,4), в точках максимального горизонтального размера амортизирующих роликовых элементов (1). Размер интервала просвета между амортизирующими роликовыми элементами (1) может составлять от 0,5 до 1,5 минимального горизонтального размера амортизирующего роликового элемента. Указанная величина размера интервала просвета между амортизирующими роликовыми элементами (1) обеспечивает проход транспортным средством участка пути вдоль амортизирующих роликовых элементов (1) с максимально возможным торможением, максимальным соприкосновением и минимальной длиной траектории пути, а также улучшает формирование и сохранение касательного режима движения транспортного средства.
Амортизирующие роликовые элементы (1) выполнены в форме тел вращения со сквозным отверстием, выполненным вертикально-ориентированным по центральной оси тела вращения (Фиг. 5А-4Г, 7Б-20В). В качестве тел вращения могут выступать цилиндр, шар, тор, диск, конус, в том числе усеченный, эллипсоид, гиперболоид и другие тела вращения. Так, амортизирующие роликовые элементы (1) могут иметь цилиндрическую форму (например, Фиг. 5А-5В), сферическую форму (форму шара) (Фиг. 16Б), форму тора (Фиг. 14), в форме конуса (с конусообразной поверхностью) (Фиг. 20А) и т.д.
Оболочка (9) амортизирующего роликового элемента (1) может быть выполнена цельной, из эластичных материалов. Цельность и эластичность оболочки позволяет при столкновении с транспортным средством обеспечить как можно большую площадь соприкосновения участка амортизирующего ролика с участком транспортного средства, а, следовательно, обеспечить максимально-возможное сцепление, трение и момент вращения массы ролика.
При размещении между верхними и нижними предохранительными балками (2) более одного цилиндрического амортизирующего роликового элемента (1), направленные друг к другу плоскости амортизирующих роликовых элементов (1) могут быть выполнены наклонными (Фиг. 10). Данная конструкция обеспечивает более плотное взаимодействие соседних амортизирующих роликовых элементов (1) между собой за счёт большей площади соприкосновения друг с другом. При этом разная высота диаметрально-противоположных боковых сторон оболочки (9) амортизирующих роликовых элементов (1) с разным весом и, соответственно, разной площади возможного соприкосновения с транспортным средством, обеспечивают образование разного момента силы. При столкновении транспортного средства с боковой стороной оболочки (9) амортизирующего роликового элемента (1) с большей высотой и большей массой момент силы будет больше, что приводит к большему моменту вращения за счёт большей площади сцепления участков взаимодействия и массы этой стороны амортизирующего роликового элемента (1). При дальнейшем повороте амортизирующего роликового элемента (1) до участка с уже малой высотой боковой стороны оболочки (9) характер взаимодействия изменится на противоположный, что обеспечит акцентированное импульсное воздействие на транспортное средство. Кроме того, это прибавит суммарного поглощения и погашения энергии движения транспортного средства за счёт вращения соседних амортизирующих роликовых элементов (1).
Амортизирующие роликовые элементы (1) могут быть снабжены выступами (7). Выступы (7) могут быть выполнены различной формы. Частные случаи формы выступов (7) проиллюстрированы на Фиг. 2: формы, в поперечном сечении имеющие многоугольники со скругленными углами, например, треугольник, ромб, пятиугольник, шестиугольник. Наличие на амортизирующих роликовых элементах (1) выступов (7) позволяет снизить воздействие транспортного средства на вторую линию защиты за счет запуска вращения амортизирующих роликовых элементов (1) и скольжения по внешней гладкой поверхности предохранительной балки (2).
Также, амортизирующие роликовые элементы (1) могут быть выполнены с формой, имеющей в поперечном сечении цветок с круглыми лепестками, при этом между двумя смежными лепестками образован не более 120 градусов (поперечные разрезы проиллюстрированы на Фиг.15А-15В). Эти выступы могут быть выполнены вдоль амортизирующего роликового элемента (1) по высоте (Фиг. 16А-16Б).
Амортизирующие роликовые элементы (1) могут быть выполнены со встроенными вращающимися малыми роликами (8). Встроенные вращающиеся малые ролики также представляют собой тело вращения (цилиндр, шар, диск и т.д.). На Фиг. 8 проиллюстрирован пример цилиндрического амортизирующего роликового элемента (1) со встроенными вращающимися малыми роликами (8) в форме цилиндра. Такая конструкция обеспечивает первичное взаимодействие с транспортным средством вращающихся малых роликов (8), а уже во вторую очередь происходит взаимодействие с большим и массивным телом вращения амортизирующего роликового элемента (1). Также, указанная конструкция позволяет обеспечить последовательные эффект скольжения (до начала и начало вращения малого ролика (8)) и эффект качения (когда малый ролик (8) набрал скорость вращения), что при столкновении с защитным роликовым устройством смягчает удар, усиливая формирование и сохранение касательного режима направления движения транспортного средства вдоль защитного роликового устройства.
Амортизирующие роликовые элементы (1) могут быть выполнены с мягкими, гибкими оболочками (9), наполненными сыпучим материалом (Фиг. 14). В качестве сыпучего материала могут быть выбраны песок, мелкий гравий, смесь гравия разного размера, смесь песка и антислеживателя, смесь гравия и антислеживателя. В качестве антислеживателя может быть использован любой стандартный антислеживатель (например, техническая соль). Такой амортизирующий роликовый элемент (1) с наполнителем почти полностью заполнен внутри и имеет свойство при ударе с транспортным средством максимально повторять форму поверхности участка транспортного средства, обеспечивая более плотное взаимодействие. При вращении амортизирующего роликового элемента (1) сыпучий материал будет двигаться по восходящей спирали, затрачивая энергию, полученную амортизирующим роликовым элементом (1) от взаимодействия с транспортным средством. Такая конструкция обеспечивает более плотное соприкосновение и сцепление участков взаимодействия транспортного средства и амортизирующего роликового элемента (1), а также снижение энергии транспортного средства и усиление касательного режима направления движения транспортного средства. При выполнении амортизирующих роликовых элементов (1) в форме дисков (например, Фиг. 19А, 19Б), диски могут иметь мягкие края.
При размещении между верхними и нижними предохранительными балками (2) более одного амортизирующего роликового элемента (1), поверхности соприкосновения соседних амортизирующих роликовых элементов (1) могут быть выполнены гладкими. При размещении между верхними и нижними предохранительными балками (2) более одного амортизирующего роликового элемента (1), поверхности соприкосновения соседних амортизирующих роликовых элементов (1) могут быть выполнены шероховатыми.
На Фиг. 11 схематически показан амортизирующий роликовый элемент (1) со смещенным центром масс (16) от центра вращения, что создаёт дополнительный момент инерции. Такой амортизирующий роликовый элемент (1) может поглощать больше энергии транспортного средства.
Амортизирующие роликовые элементы (1) могут быть выполнены карусельного типа (Фиг. 9). Амортизирующие роликовые элементы (1) карусельного типа состоят из центрального цилиндрического ролика (10), выполненного с возможностью соприкосновения с размещенными вокруг него цилиндрическими роликами с меньшим диаметром (11). Цилиндрические ролики с меньшим диаметром (11) могут быть выполнены составными из двух и более соосных роликов. Также, цилиндрические ролики с меньшим диаметром (11) могут быть выполнены с мягкими, гибкими оболочками (9), наполненными сыпучим материалом, например, песком. Конструкция карусельного типа позволяет сделать амортизирующий роликовый элемент (1) более массивным в целом, при этом конструкция обеспечивает первичное взаимодействие с транспортным средством роликов с меньшим диаметром (11), которые раскручиваясь, приводят к вращению центральный цилиндрический ролик (10) и амортизирующий роликовый элемент (1) в целом. Указанное позволяет достичь максимально-возможное снижение энергии транспортного средства при столкновении. Также можно указать, что амортизирующие роликовые элементы (1) карусельного типа повышают эффективность и надежность защитного роликового устройства в условиях ограждения дорог, где большую часть транспортного потока составляют тяжелые и/или большегрузные транспортные средства.
Для усиления компенсирующего действия прижимно-натяжного механизма (5) в пространстве между внешней поверхностью каждой стойки (3, 4) и внутренней поверхностью сквозного отверстия амортизирующего роликового элемента (1) могут быть установлены прижимы (14). Как правило, в данном пространстве используют пружинные прижимы (14) на сжатие. Прижимы (14) пружинные на сжатие могут быть снабжены внутренними вставками (12) для компенсации первичного удара при столкновении и одновременного формирования перенаправления движения транспортного средства. Внутренние вставки (12) могут быть выполнены в виде шестигранной трубы для 6 плоских пружин (Фиг. 13А). Внутренние вставки могут быть выполнены в виде цилиндрической трубы для спиральной пружины из плоской ленты (Фиг. 13Б). Такие прижимы (14) пружинные на сжатие обеспечивают демпфирующий, компенсирующий эффект, что позволяет достичь более плотного соприкосновения транспортного средства с первой линии защиты защитного роликового устройства. Кроме того, сжатие пружины обеспечивает более плотное прилегание участков столкновения и зацепление для вращения, что способствует формированию касательного режима направления движения транспортного средства при столкновении.
При размещении между верхними и нижними предохранительными балками (2) более одного амортизирующего роликового элемента (1), прижим (14) пружинный для нижнего амортизирующего роликового элемента (1) может быть выполнен с большей жесткостью пружины.
Третья линия защиты защитного роликового устройства согласно второму изобретению предлагаемой группы изобретений включает, по меньшей мере, одну дополнительную предохранительную балку (13), соединенную с каждой стойкой (3), (4) посредством прижимно-натяжных механизмов (5), и амортизирующие роликовые элементы (1), соосно установленные на стойках (3), (4) между предохранительными балками (2) и дополнительными предохранительными балками (13).
С целью обеспечения учета распределения разницы масс верхней и нижней частей транспортного средства необходимо учитывать, что транспортное средство имеет нижнюю часть более массивную, чем верхнюю: для легковых автомобилей - это отношение варьируется от 1 к 5 до 1 к 7, а для грузовых автомобилей - это отношение может достигать 1 к 20 и выше. В связи с этим в устройстве, содержащим третью линию защиты, ее устанавливают под нижними предохранительными балками (2).
Дополнительные предохранительные балки (13) могут быть выполнены во всех конструкционных воплощениях предохранительных балок (2) второй линии защиты. Конструкционные особенности предохранительных балок (2), проиллюстрированные на чертежах 6А-6Б, 7А-7В, 22А-22Б, 23, 24, 25А-25В, могут быть отнесены и к дополнительным предохранительным балкам (13).
Так, дополнительные предохранительные балки (13) могут быть отделены от амортизирующих роликовых элементов (1) защитными тарелками (6), которые защищают амортизирующие роликовые элементы (1) от трения. Защитные тарелки (6) могут быть подпружинены со стороны дополнительных предохранительных балок (13).
Дополнительные предохранительные балки (13) могут быть выполнены с малым радиусом кривизны, что может дополнительно усилить третью линию защиты, увеличивая возможность сохранения касательного режим движения транспортного средства вдоль защитного роликового устройства.
Дополнительные предохранительные балки (13) могут быть выполнены со встроенными вращающимися малыми роликами (8). Встроенные малые ролики (8) представляют собой тело вращения (цилиндр, шар, диск и т.д.). Такая конструкция повышает качество взаимодействия защитных линий защитного роликового устройства и обеспечивает надёжность его работы. На Фиг. 22А и 22Б проиллюстрировано исполнение дополнительной предохранительной балки (13) со встроенными вращающимися малыми роликами (8) в форме цилиндра (Фиг. 22А) и форме шара (Фиг. 22Б).
Профиль дополнительных предохранительных балок (13) может быть выполнен прямоугольным, W-образным, вогнутым к горизонтальной оси балки, выгнутым от горизонтальной оси балки. W-образные профили балки проиллюстрированы на Фиг. 25А-25В.
Кроме того, дополнительные предохранительные балки (13) могут быть выполнены меньшей толщины, чем предохранительные балки (2).
Между дополнительными предохранительными балками (13) и нижними предохранительными балками (2) могут быть установлены пружинные прижимы (14) на сжатие. Пружинные прижимы (14) выполнены из плоской ленты в виде упругого спирального кольца с возможностью сжатия.
Дополнительные предохранительные балки (13) могут быть выполнены с гладкой поверхностью со стороны столкновения с транспортным средством.
Все вышеописанные формы, размеры и конструкционные особенности амортизирующих роликовых элементов (1) первой линии защиты относятся и к амортизирующим роликовым элементам (1) третьей линии защиты.
Кроме того, амортизирующие роликовые элементы (1) третьей линии защиты выполнены с большей массой, чем амортизирующие роликовые элементы (1) первой линии защиты. При размещении между дополнительными предохранительными балками (13) и предохранительными балками (2) более одного амортизирующего роликового элемента (1), их масса может быть разной и может увеличиваться от верхнего к нижнему, но их совокупная масса должна быть больше массы амортизирующих роликовых элементов (1) первой линии защиты.
Указанные конструкционные особенности третьей линии защиты участвуют в формировании касательного режима движения транспортного средства и его сохранении, создают синергетический эффект всех трех линий защиты предлагаемого защитного роликового устройства, а также влияют на распределение разницы масс верхней и нижней частей транспортного средства.
Амортизирующие роликовые элементы (1) третьей линии защиты могут быть выполнены с большей высотой, чем амортизирующие роликовые элементы (1) первой линии защиты.
Прижим (14) пружинный амортизирующего роликового элемента (1) третьей линии защиты может быть выполнен с большей жесткостью пружины, чем аналогичный прижим (14) первой линии защиты.
Размер выступающих участков амортизирующих роликовых элементов (1) третьей линии защиты, т.е. установленных на стойках (3), (4) между дополнительными предохранительными балками (13) и предохранительными балками (2), может превышать размер выступающих участков амортизирующих роликовых элементов (1) первой линии защиты на 1-3 см.
Все выше описанные конструкционные особенности второго варианта предлагаемого защитного роликового устройства позволяют амортизирующим роликовым элементам (1) любой из перечисленных форм и первой и третьей линий защиты осуществлять независимое вращение, т.е. вращению амортизирующих роликовых элементов (1) не препятствуют другие элементы устройства.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предлагаемая группа изобретений может быть использована в проекте защитного роликового устройства дорожного ограждения. Данный проект обеспечит защиту и ограждение транспортного средства от ухода с дороги и возврата транспортного средства на дорогу.
Изготовлены конструкции защитного роликового устройства согласно первому и второму варианту предлагаемого изобретения. С конструкциями были проведены серии испытаний.
В силу специфики назначения предлагаемых защитных роликовых устройств испытания проводились с использованием изготовленных конструкций в качестве макетов при моделировании аварийной ситуации на дороге.
Пример 1
Конструкции защитного роликового устройства были изготовлены с двумя линиями защиты для приема столкновения с транспортным средством и защиты транспортного средства, с разными видами амортизирующих роликовых элементов, предохранительных балок и стоек. Амортизирующие роликовые элементы были соосно установлены на вертикально-ориентированных длинных и коротких стойках и выполнены с возможностью вращения вокруг стойки. Длинные стойки были жестко установлены в грунт и закреплены фланцами. Испытаны также конструкции, установленные на обочине дороги (без фланцев). Длинные и короткие стойки были выполнены через равные промежутки (в двух конструкциях - через разные промежутки). Четыре горизонтально-ориентированные предохранительные балки закреплены в верхней и нижней части каждой стойки попарно с обеих сторон стоек. Закрепление предохранительных балок к стойкам осуществлено болтовыми соединениями. В двух конструкциях предохранительные балки были закреплены на стойках посредством прижимно-натяжных механизмов. В четырех конструкциях были установлены металлические или резиновые пружины, еще в двух конструкциях - металлические или резиновые гибкие профилированные пластины.
Амортизирующие роликовые элементы размещены между верхними и нижними предохранительными балками с интервалом просвета между ними и с внешней формой, выступающей за пределы внешних границ поверхности предохранительных балок. Оболочка амортизирующего роликового элемента выполнена цельной, из эластичных материалов.
Конструкционные особенности испытанных защитных роликовых устройств приведены в Таблице 1.
Таблица 1
Стойки
Предохранительные балки
Амортизирующие роликовые элементы*
Конструкция 1
Короткие: цилиндрической формына сваяхС-образный профильДлинные:цилиндрической формына сваях с С-образным профилем,на разделительной полосе дороги
выполнены прямыми с гладкой поверхностью соприкосновения,подпружиненные защитные тарелки,между балками, два амортизирующих роликовых элемента
1) цилиндрическая форма, поверхности соприкосновения роликов между собой гладкие и с шероховатыми боковыми поверхностями2) Цилиндрическая форма со встроенными вращающимися малыми роликами
Конструкция 2
Короткие:цилиндрической формы на сваях Т-образный профильДлинные:цилиндрической формы на сваях с Т-образным профилем,с переходником,на обочине дороги
выполнены вогнутыми к стойкам с гладкой поверхностью соприкосновения и встроенными роликами,защитные тарелки, один амортиз. роликовый элемент
1) цилиндрическая форма с выступами - формой, имеющей в поперечном сечении цветок с круглыми лепестками, угол 90 град.2) карусельного типа
Конструкция 3
Короткие:цилиндрической формына сваях двутаврДлинные: цилиндрической формы на сваях с профилем двутавр,в полосе отвода дороги, к сваям закреплены переходниками
подпружиненные защитные тарелки, прямые балки с гладкой поверхностью покрытия или ламинированные гладкие
1) Цилиндрическая форма с выступами - формой, имеющей в поперечном сечении цветок с круглыми лепестками, угол 120 град.2) форма - тор<i></i>
Конструкция 4
Короткие:конусообразной формыДлинные:конусообразной формы,на разделительной полосе дороги
выполнены с малым радиусом кривизны,боковые поверхности выполнены с покрытием,два амортизирующих роликовых элемента
1) сферическая форма, поверхности соприкосновения шероховатые2) цилиндрическая форма с наклонными поверхностями соприкосновения
Конструкция 5
Короткие:цилиндрической формыДлинные:цилиндрической формыс переходником,на разделительной полосе дороги, проходящей по мосту,на стойках вставки в виде шестигранной трубы и 6 плоских пружин
выполнены вогнутыми к стойкам,боковые поверхности выполнены с покрытием,один амортизирующий роликовый элемент
1) сферическая форма с выступами - формой, имеющей в поперечном сечении цветок с круглыми лепестками, угол 120 град.2) форма с конусообразнойвнешней поверхностью и с<i></i>эластичной поверхностью оболочки
Конструкция 6
Короткие:вертикально-цилиндрической формыДлинные:вертикально-ориентированные цилиндрической формына обочине дороги, проходящей по мосту,закреплены фланцами, на стойках вставки в виде цилиндрической трубы и спиральной пружины из плоской ленты
выполнены выгнутыми от стоек, планки из полимерно-композитного материала ламинированы,три амортизирующих роликовых элемента
1) форма с мягкими, гибкими оболочками, наполненными песком2) цилиндрическая форма со встроенными малыми роликами в форме дисков с малым радиусом
Конструкция 7
Короткие:с наклоном к вертикали к проезжей части дороги, цилиндрической формыДлинные:с наклоном к вертикали к проезжей части дороги, цилиндрической формы и выполнены с наклоном малой кривизны к вертикали, с изгибом выше уровня грунта, на разделительной полосе дороги
предохранительные балки выполнены прямые с дополнительными прижимными рейками с пружинами и малыми встроенными роликами между балками и рейками  с гладким покрытием со стороны соприкосновения и с одним амортиз. роликовым элементом
1) В форме усеченного конуса собранного из дисков2) форма с мягкими, гибкими оболочками, наполненными песком
Конструкция 8
Короткие: с наклоном к вертикали к проезжей части дороги, цилиндрической формыДлинные:с наклоном к вертикали к проезжей части дороги, цилиндрической формы,выполнены с наклоном к вертикали, с изгибом, погруженным в грунт, на разделительной полосе дороги
предохранительные балки прямые с дополнительными прижимными рейками с пружинами и малыми встроенными роликами между балками и рейками  с гладким покрытием со стороны соприкосновения и с одним амортиз. роликовым элементом
1) в форме усечённого конуса, собранного из дисков2) форма с мягкими, гибкими оболочками, наполненными песком
* - в каждой конструкции 1-8 было проведено две серии испытаний: с амортизирующими роликовыми элементами 1) и с амортизирующими роликовыми элементами 2).
Размеры выступающих участков амортизирующих роликовых элементов и размеры площадей их соприкосновения с участком транспортного средства при столкновении, размеры интервала просвета между амортизирующими роликовыми элементами приведены в Таблице 2.
Таблица 2
Размер выступающих участков, см
Размер площади соприкосновения
Размеры интервала просвета*<b></b>
мин. гориз. размер аморт. рол. элемента,см
верт. размер аморт. рол. элемента,см
% по ширине
% по высоте
Конструкция 1
с аморт. рол элементом 1)
5
50
52
25
70
0,5; 1; 1,5
с аморт. рол элементом 2)
4
48
52
24
60
0,5; 1; 1,5
Конструкция 2
с аморт. рол элементом 1)
5
50
52
24
60
0,5; 1; 1,5
с аморт. рол элементом 2)
15
70
52
35
70
0,5; 1; 1,5
Конструкция 3
с аморт. рол элементом 1)
5
50
52
25
55
0,5; 1; 1,5
с аморт. рол элементом 2)
5
50
52
30
58
0,5; 1
Конструкция 4
с аморт. рол элементом 1)
3
46
52
25
55
0,5; 1; 1,5
с аморт. рол элементом 2)
4
48
52
20
50
0,5; 1; 1,5
Конструкция 5
с аморт. рол элементом 1)
5
50
52
25
55
0,5; 1; 1,5
с аморт. рол элементом 2)
7
56
52
30
60
0,5; 1; 1,5
Конструкция 6
с аморт. рол элементом 1)
6
52
52
33
65
0,5; 1; 1,5
с аморт. рол элементом 2)
6
52
52
35
60
0,5; 1; 1,5
Конструкция 7
с аморт. рол элементом 1)
5
50
52
30
60
0,5; 1; 1,5
с аморт. рол элементом 2)
5
50
52
30
65
0,5; 1; 1,5
Конструкция 8
с аморт. рол элементом 1)
5
50
52
30
60
0,5; 1; 1,5
с аморт. рол элементом 2)
5
50
52
30
65
0,5; 1; 1,5
* - размерность приведена как доля от минимального горизонтального размера амортизирующего роликового элемента.
Во всех конструкциях 1-8 при проведенных испытаниях (наезд транспортного средства на защитное роликовое устройство) были зафиксированы соприкосновение участка транспортного средства с амортизирующим роликовым элементом с их зацеплением и последующим раскручиванием амортизирующего роликового элемента. Зацепление участка транспортного средства с амортизирующим роликовым элементом, т.е. плотное прижатие участков столкновения, создает надежный запуск вращательного момента амортизирующего роликового элемента и обеспечивает торможение и касательный режим движения транспортного средства.
Формирование и сохранение касательного режима движения транспортного средства увеличивает длительность взаимодействия с амортизирующим роликовым элементом и снижает возможность отскока транспортного средства. Результаты экспериментов свидетельствуют, что конструкционные особенности первой и второй линий защиты позволяют избежать прямого ударного воздействия транспортного средства и грубого наскока транспортного средства на предохранительные балки. Указанное имеет особую значимость на дорогах с высоким скоростным режимом, а также на мостах и в местах особо важных объектов.
Формирование и сохранение касательного режима движения транспортного средства также уменьшает попадание (ныряние) транспортного средства в просвет между амортизирующими роликовыми элементами, что обеспечивает плавность траектория движения транспортного средства и, соответственно, его плавный возврат на дорогу.
Во всех вариантах воплощения защитного роликового устройства согласно первому изобретению предлагаемой группы изобретений было зафиксировано, что конструкционные особенности протестированных устройств (конструкции 1-8) позволили избежать максимального первичного удара транспортного средства о предохранительные балки, т.е. движения транспортного средства приводящего к отклонению от касательного режима.
Результаты испытаний также показали, что различные варианты исполнения амортизирующих роликовых элементов позволяют обеспечить надежное и качественное их соприкосновение с зацеплением с участками транспортного средства с последующим вращением вокруг стойки под разными углами наезда транспортного средства.
При действии первой и второй защитных линий устройства производилось поглощение и погашение энергии движения, удерживание и возврат транспортного средства, при этом достигался синергетический эффект, выраженный в переходе к касательному режиму движения транспортного средства, его формировании и сохранении. В результате синергетического эффекта были достигнуты условия для максимально возможного торможения транспортного средства при максимальном соприкосновении с защитным роликовым устройством, что привело к плавному движению и возврату транспортного средства.
Пример 2
Конструкции защитного роликового устройства были изготовлены с тремя линиями защиты для приема столкновения с транспортным средством и защиты транспортного средства, с разными видами амортизирующих роликовых элементов, предохранительных балок и стоек. Амортизирующие роликовые элементы были соосно установлены на вертикально-ориентированных длинных и коротких стойках и выполнены с возможностью вращения вокруг стойки. Длинные стойки были жестко установлены в грунт и закреплены фланцами. Испытаны также конструкции, установленные на обочине дороги (без фланцев). Длинные и короткие стойки были выполнены через равные промежутки. Четыре горизонтально-ориентированные предохранительные балки установлены в верхней и нижней части каждой стойки попарно с обеих сторон стоек. Стойки и балки соединены посредством прижимно-натяжных механизмов. В шести конструкциях были установлены металлические или резиновые пружины, еще в двух конструкциях - металлические или резиновые гибкие профилированные пластины.
Амортизирующие роликовые элементы размещены между верхними и нижними предохранительными балками с интервалом просвета между ними и с внешней формой, выступающей за пределы внешних границ поверхности предохранительных балок. Оболочка амортизирующего роликового элемента выполнена цельной, из эластичных материалов.
Изготовленные защитные роликовые устройства включали конструкции с третьей линией защиты, содержащей одну дополнительную предохранительную балку, установленную под нижними предохранительными балками, а также две дополнительные предохранительные балки, установленные парно с обеих сторон стоек под нижними предохранительными балками.
Амортизирующие роликовые элементы третьей линии защиты установлены с интервалом просвета между ними и с внешней формой, выступающей за пределы внешних границ поверхности предохранительных балок второй линии защиты и дополнительных предохранительных балок. Оболочка амортизирующего роликового элемента третьей линии защиты выполнена цельной, из эластичных материалов.
Конструкционные особенности испытанных защитных роликовых устройств приведены в Таблице 3.
Таблице 3
Стойки
Предохранительные балки
Амортизирующие роликовые элементы*
Конструкция 1
Короткие:цилиндрической формы на сваяхС-образный профильДлинные:цилиндрической формына сваях С-образным профилем,на разделительной полосе дороги
Выполнены прямыми с гладкой поверхностью соприкосновения,подпружиненные защитные тарелки,между балками, два амортиз. роликовых элемента,две дополнительные предохранительныебалки, установленные парно под третьей линией защиты
1) цилиндрическая форма с выступами - форма, имеющая в поперечном сечении цветок с круглыми лепестками, угол 90 град.2) сферическая форма, поверхности соприкосновения шероховатые3) цилиндрической формы со встроенными роликами
Конструкция 2
Короткие:цилиндрической формы на сваях Т-образный профильДлинные:цилиндрической формы на сваях с Т-образным профилем,с переходником,на обочине дороги,
выполнены вогнутыми к стойкам с гладкой поверхностью соприкосновения и встроенными роликами,защитные тарелки, один амортиз. роликовый элемент, две дополнительные предохранительныебалки, установленные парно под третьей линией защиты, при этом балка со стороны столкновения выполнена вогнутой к стойкам
1) сферическая форма с выступами - форма, имеющая в поперечном сечении цветок с круглыми лепестками, угол 90 град.2) конусообразная форма3) форма с мягкими, гибкими оболочками, наполненными песком
Конструкция 3
Короткие:цилиндрической формыДлинные:цилиндрической формыс переходником,на разделительной полосе дороги, проходящей по мосту
выполнены вогнутыми к стойкам,боковые поверхности выполнены с покрытием,один амортиз. роликовый элемент,одна дополнительная предохранительная балка
1) цилиндрическая форма, поверхности соприкосновения роликов между собой гладкие и с шероховатыми боковыми поверхностями2) цилиндрическая форма со встроенными вращающимися малыми роликами3) форма с мягкими, гибкими оболочками, наполненными песком
Конструкция 4
Короткие:цилиндрической формы с конусообразными участкамиДлинные:цилиндрической формы с конусообразными участками,на обочине дороги
выполнены выгнутыми от стоек, планки из полимерно-композитного материала ламинированы,два амортиз. роликовых элемента одна дополнительная предохранительная балка, установленная под третьей линией защиты с противоположной стороны от столкновения
1) форма с мягкими, гибкими оболочками, наполненными песком2) цилиндрическая форма со встроенными дисками с малым радиусом3) форма с мягкими, гибкими оболочками, наполненными песком
Конструкция 5
Короткие:цилиндрической формы с конусообразными участкамиДлинные:цилиндрической формы с конусообразными участками,на обочине дороги
выполнены прямыми, планки из полимерно-композитного материала ламинированы,два амортиз. роликовых элемента одна дополнительная предохранительная балка, установленная под третьей линией защиты с противоположной стороны от столкновения без поддержки амортиз. роликовых элемента
1) сферическая форма с выступами - форма, имеющая в поперечном сечении цветок с круглыми лепестками, угол 45 град.2) конусообразная форма3) карусельного типа
Конструкция 6
Короткие:цилиндрической формы с конусообразными участкамиДлинные:цилиндрической формы с конусообразными участками,на обочине дороги
выполнены прямыми, планки из полимерно-композитного материала ламинированы,два амортиз. роликовых элемента одна дополнительная предохранительная балка, установленная под третьей линией защиты с противоположной стороны от столкновения без поддержки амортиз. роликовых элемента
1) сферическая форма с выступами - форма, имеющая в поперечном сечении цветок с круглыми лепестками, угол 45 град.2) конусообразная форма3) форма с мягкими, гибкими оболочками, наполненными песком со смещенным центром масс
1)
* - в каждой конструкции 1-6 было проведено две серии тестов: с амортизирующими роликовыми элементами первой линии защиты  и амортизирующими роликовыми элементами третьей линии защиты 3), с амортизирующими роликовыми элементами первой линии защиты 2) и амортизирующими роликовыми элементами третьей линии защиты 3).
Размеры выступающих участков амортизирующих роликовых элементов и размеры площадей их соприкосновения с участком транспортного средства при столкновении, размеры интервала просвета между амортизирующими роликовыми элементами приведены в Таблице 4.
Таблице 4
Размер выступающих участков, см
Размер площади соприкосновения
Размеры интервала просвета*
мин. гориз. размер аморт. рол. элемента,см
верт. размер аморт. рол. элемента,см
% по ширине
% по высоте
Конструкция 1
с аморт. рол элементами1) и 3)
5 и 6
5052
2626
2530
5060
0,7;1;1,5
с аморт. рол элементами2) и 3)
5 и 6
5052
2626
2530
5560
0,7;1;1,5
Конструкция 2
с аморт. рол элементами1) и 3)
5 и 6
5052
2626
2530
5560
0,5; 1
с аморт. рол элементами2) и 3)
5 и 6
5052
2626
2530
5560
0,5; 1
Конструкция 3
с аморт. рол элементами1) и 3)
5 и 6
5052
2626
2530
5560
0,5; 1
с аморт. рол элементами2) и 3)
4 и 6
4852
2626
2530
5560
0,5; 1
Конструкция 4
с аморт. рол элементами1) и 3)
6 и 7
5054
2626
2530
5560
0,5; 1; 1,5
с аморт. рол элементами2) и 3)
6 и 7
5054
2626
2530
5560
0,5; 1; 1,5
Конструкция 5
с аморт. рол элементами1) и 3)
6 и 9
5058
2626
3032
6065
0,7; 1; 1,5
с аморт. рол элементами2) и 3)
6 и 9
5058
2626
3033
6570
0,7; 1; 1,5
Конструкция 6
с аморт. рол элементами1) и 3)
5 и 7
5054
2626
2935
6070
0,5; 1; 1,5
с аморт. рол элементами2) и 3)
5 и 7
5054
2626
2935
6075
0,5; 1; 1,5
* - размерность приведена как доля от минимального горизонтального размера амортизирующего роликового элемента.
Во всех конструкциях 1-6 при проведенных испытаниях (наезд транспортного средства на защитное роликовое устройство) были зафиксированы соприкосновение участка транспортного средства с амортизирующим роликовым элементом с их зацеплением и последующим раскручиванием амортизирующего роликового элемента. Зацепление участка транспортного средства с амортизирующим роликовым элементом, т.е. плотное прижатие участков столкновения, создает надежный запуск вращательного момента амортизирующего роликового элемента и обеспечивает торможение и касательный режим движения транспортного средства.
Формирование и сохранение касательного режима движения транспортного средства увеличивает длительность взаимодействия с амортизирующим роликовым элементом и снижает возможность отскока транспортного средства. Результаты экспериментов свидетельствуют, что конструкционные особенности первой, второй и третьей линий защиты позволяют избежать прямого ударного воздействия транспортного средства и грубого наскока транспортного средства на предохранительные балки. Указанное имеет особую значимость на дорогах с высоким скоростным режимом, а также на мостах и в местах особо важных объектов.
Формирование и сохранение касательного режима движения транспортного средства также уменьшает попадание (ныряние) транспортного средства в просвет между амортизирующими роликовыми элементами, что обеспечивает плавность траектория движения транспортного средства и, соответственно, его плавный возврат на дорогу.
Во всех вариантах воплощения защитного роликового устройства согласно первому изобретению предлагаемой группы изобретений было зафиксировано, что конструкционные особенности протестированных устройств (конструкции 1-6) позволили избежать максимального первичного удара транспортного средства о предохранительные балки, т.е. движения транспортного средства приводящего к отклонению от касательного режима.
Результаты испытаний также показали, что различные варианты исполнения амортизирующих роликовых элементов позволяют обеспечить надежное и качественное их соприкосновение с зацеплением с участками транспортного средства с последующим вращением вокруг стойки под разными углами наезда транспортного средства.
Введение третьей линии защиты усиливает эффект поглощения устройством энергии движения транспортного средства, а следовательно и касательный режим движения транспортного средства. Этому максимально возможному поглощению энергии также способствует возможность по распределению массы транспортного средства по вертикали для каждого участвующего амортизирующего роликового элемента по вертикали на стойке и устранение отскока транспортного средства на нижнем уровне массивной части транспортного средства. При этом масса амортизирующих роликовых элементов по вертикали на стойке устройства может соответствовать пропорции распределения массы транспортного средства по вертикали как 1 к 7 для легковых транспортных средств, а для грузовых транспортных средств может достигать как 1 к 20.
Таким образом, результаты испытаний показали, что конструкционные особенности защитного роликового устройства согласно первому и второму изобретениям предлагаемой группы изобретений обеспечивают компенсацию удара транспортного средства, максимальное торможение транспортного средства и формирование и сохранение касательного направления движения транспортного средства, что позволяет устранить отскок транспортного средства от устройства и осуществить плавный возврат транспортного средства на дорогу. При этом улучшаются удерживающая и возвращающая функция защитного роликового устройства и обеспечивается синергетический эффект его защитных линий. Кроме того, конструкционные особенности защитного роликового устройства повышают надежность функционирования устройства.
При действии первой, второй и третьей защитных линий устройства производилось поглощение и погашение энергии движения, удерживание и возврат транспортного средства, при этом достигался синергетический эффект, выраженный в переходе к касательному режиму движения транспортного средства, его формировании и сохранении. В результате синергетического эффекта достигались условия для максимально возможного торможения транспортного средства при максимальном соприкосновении с защитным роликовым устройством, что привело к плавному движению и возврату транспортного средства.
Помимо указанных технических результатов защитное роликовое устройство согласно второму изобретению предлагаемой группы изобретений обеспечивало учет распределения разницы масс верхней и нижней частей транспортного средства.
Таким образом, предлагаемая группа изобретений позволяет достичь все заявленные технические результаты.