БАРЬЕР БЕЗОПАСНОСТИ

Полезная модель относится к строительству автомобильных дорог и предназначена для повышения безопасности движения.
Известны барьеры безопасности, содержащие заглубленные, в грунт дорожного полотна вертикальные стойки со смонтированными на них горизонтальными упругими, либо пластически деформируемыми элементами для гашения удара /см., например, патент США №3540699, кл. 256 - 13.1, 1971 [1]/.
Недостатками известных барьеров безопасности является низкая эффективность гашения удара и повышенная опасность из-за непрогнозируемого поведения автомобиля на дороге после удара. Это объясняется тем, что уменьшение жесткости и повышение вязкости элементов барьера безопасности делает его работу неэффективной и может привести в случае значительной скорости автомобиля к его полному разрушению при перемещении вдоль барьера за счет значительных сия трения. Увеличение же жесткости барьера приводит к послеударному отбрасыванию автомобиля на дорогу со значительной вероятностью повторных столкновений.
Известны также барьеры безопасности, содержание опору с упругими элементами в виде цилиндров с сердечниками из постоянных магнитов, и средства крепления в виде вертикально заделанных в опору линейных постоянных магнитов, при этом вертикальная лицевая поверхность опоры со стороны цилиндров выполнена с волнистой частью с цилиндрами, установленными во впадинах этой части /см., например, а.с. СССР №1036665, кл. E01F 15/00, 1980 [2]; а.с. СССР №1178628, кл. E01F 15/00, 1984 [3]/.
Применение системы взаимодействующих между собой постоянных магнитов и упругих элементов с возможностью их качения в контакте с автомобилем по волнистой поверхности позволяет частично амортизировать удар и изменять его первоначальное направление, снижая, тем самым, опасность послеударного отбрасывания автомобиля на дорожное полотно. Однако, дороговизна и сложность составляю их узлов и деталей известных конструкций, предельная трудоемкость их изготовления, сборки и регулировки практически исключает возможность широкого их использования на продолжительных участках дороги.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности существенных признаков является барьер безопасности, содержащий заглубленные в грунт дорожного полотна вертикальные стойки и закрепленное на них горизонтальное ограждение /см. заявку Франции №2244875, кл. E01F 15/00, 23.05.75 [4]/, и принятый за прототип»
Недостатками устройства-прототипа является низкая эффективность гашения удара автомобиля при его наезде на барьер вследствие малой амортизации, рассеяния и поглощения последним энергии удара, а также повышенная опасность послеударного отбрасывания автомобиля на дорожное полотно вследствие незначительного изменения барьером направления первоначального удара»
Сущность полезной модели заключается в создании предельно простой, надежной и технологичной конструкции барьера безопасности для автомобильных дорог, обеспечивающей как эффективное гашение кинетической энергии удара автомобиля за счет интенсивного поглощения и диссипации энергии удара при использовании сил механического и магнитного взаимодействия автомобиля с элементами барьера и элементов барьера друг с другом, так и снижение опасности послеударного отбрасывания автомобиля на дорожное полотно за счет активного изменения барьером направлений первоначального удара.
Технический результат - повышение эффективности гашения удара при наезде автомобиля на барьер и снижение опасности послеударного отбрасывания автомобиля на дорожное полотно.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в известном барьере безопасности, содержащем заглубленные в грунт дорожного полотна вертикальные стойки, и закрепленное на них горизонтальное ограждение, особенность заключается в том, что ограждение выполнено в виде жесткой решетки, на внутренней, обращенной к дорожному полотну стороне которой свободно в несколько слоев уложены друг на друга продольные полосы из эластичной магнитомягкой резины, а на внешней стороне решетки периодически с заданным шагом закреплены эластичные постоянные магниты, представляющие собой вертикально ориентированные полосы из намагниченной магнитотвердой резины.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где схематично изображен участок предлагаемого барьера безопасности:
на фиг. 1 - на общем виде с внешней стороны дорожного полотна;
на фиг. 2 - в разрезе по A-A на фиг. 1.
Барьер безопасности для автомобильной дороги содержит заглубленные в грунт 1 дорожного полотна 2 вертикальные стойки 3, и закрепленное на них горизонтальное ограждение. Последнее выполнено в виде жесткой решетки 4, причем, в качестве примера выполнения показана, решетка с квадратными ячейками, состоящая из прутьев круглого сплошного поперечного сечения. На внутренней, обращенной к дорожному полотну 4 стороне решетки 4 свободно без закрепления на решетке 4 в несколько слоев уложены друг на друга полосы 5 из эластичной магнитомягкой резины /на фиг. 2 в качестве примера показаны три таких слоя, хотя в упрощенном варианте конструкции может быть использован один слой/. На внешней стороне решетки 4 периодически с заданным шагом закреплены эластичные постоянные магниты 6, представляющие собой вертикально ориентированные полосы из намагниченной магнитотвердой резины. Крепление полос 6 осуществлено к горизонтальным прутьям решетки 4 с помощью скоб 7. На фиг. 2 в нижней части /ниже горизонтальной волнистой линии/ показана принципиальная схема соединения всех элементов барьера в поперечном разрезе, а в верхней части - реальная картина с учетом сил магнитного взаимодействия /притяжения/ эластичных магнитов 6 и слоев 5 магнитомягкой резины. Под действием этих сил упругие элементы 5,6,расположенные по разные стороны решетки 4, входят в контакт друг с другом, деформируясь и втягиваясь в окна решетки 4. Полосы 5,как было указано выше, не скреплены ни с решеткой 4, ни с друг другом, и удерживаются на решетке только за счет вышеуказанных сил магнитного взаимодействия с эластичными магнитами 6 и сил механического взаимодействия с решеткой 4 втянутых в ее окна участков полос 5. Шаг закрепления постоянных магнитов 6 на решетке, их число, геометрические и магнитные параметры выбраны из требований надежного удержания полос 5 и обеспечения /см. далее/ заданных сил магнитного взаимодействия элементов 5, 6, обеспечивающих зананную эффективность поглощения и преобразования кинетической энергии удара автомобиля. Процесс изготовления эластичных упругих магнитных и ферромагнитных элементов 5, 6 давно и серийно отработан /см., например, А.Г. Алексеев, А.Е. Корнеев ”Эластичные магнитные материалы”, М., ”Химия”, 1976 [5]/. При этом характер изготовления и использования магнитомягких резин описан здесь на стр. 115-150, 174-186, характер изтовления и намагничивания эластичных магнитов из магнитотвердых резин на стр. 151-169, 187-189. В предлагаемом устройстве показан вариант наиболее простого двухполюсного намагничивания полос 6 из магнитотвердой резины с помощью индуктора с прямолинейным проводником /см. [5], стр. 162-163/.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.
Наезд автомобиля под любым углом на барьер безопасности с упругими деформирующимися элементами 5 и 6 сопровождается амортизацией и гашением кинетической энергии удара с ее преобразованием в потенциальную энергию упругих деформаций элементов 5, 6. Ударный контакт ферромагнитного кузова автомобиля с намагниченными от постоянных магнитов 6 упругими ферромагнитными полосами 5 в любом случае независимо от угла удара растягивает время контактирования за счет совместного движения автомобиля в течение краткого промежутка времени вместе с полосами 5, и обуславливает дополнительное гашение кинетической энергии удара за счет ее преобразования в потенциальную энергию магнитного взаимодействия эластичных магнитов 6, ферромагнитных полос 5 и ферромагнитного кузова автомобиля. Наличие продольной составляющей силы ударного взаимодействия одновременно с вышеуказанными силами магнитного взаимодействия автомобиля со слоями 5 приводит к взаимному смещению слоев 5 ферромагнитной резины друг относительно друга, а также относительно эластичных постоянных магнитов 6,притянутых /см. выше/ к слоям 5 сквозь окна жесткой решетки 4. При таких относительных смещениях происходит интенсивное преодоление сил вязкого трения слоев 5,сил притяжения слоев 5 и магнитов 6 друг к другу, необходимых для их отрыва и сдвига, сил для смещения втянутых в окна решетки 4 участков магнитов 6 и слоев 5 вдоль решетки. Напомним, что контакт полос 5 магнитной резины с постоянными магнитами 6 приводит к намагничиванию слоев 5 и их плотному магнитному сцеплению друг с другом. Очевидно, что такие силы взаимодействия обуславливают интенсивное рассеивание и диссипацию кинетической энергии удара. Кроме того, относительные смещения слоев 5, 6 в случае возникновения последовательности соударений автомобиля с барьером с постоянным изменением радиусов кривизны поверхностей обуславливает резкое изменение угла соударений, что резко снижает опасность послеударного отбрасывания автомобиля на дорожное полотно 2.Особо следует отметить, что предлагаемое устройство не требует изготовления барьера специальной конструкции, слоями 5, 6 могуб быть обложены уже действующие барьеры безопасности практически любой конструкции. Тем более, что параметры этих слоев 5,6 легко подобрать так, чтобы они были зафиксированы на барьере практически только за счет сил магнитного взаимодействия слоев. Эффективность конструкции на особо опасных местах трассы легко увеличить подбором необходимого числа слоев 5 резины.