КОМБИНИРОВАННОЕ ФРОНТАЛЬНОЕ ОГРАЖДЕНИЕ ДЛЯ АВТОДОРОГ

Полезная модель относится к ограждениям автомобильных дорог и может использоваться при обустройстве автодорог и искусственных сооружений в качестве барьерных ограждений, служащих для удержания и гашения энергии движения автомобиля при фронтальном и боковом ударе, а так же перенаправления его движения за счёт упругопластических деформаций элементов собственной конструкции [E01F15/00].
Из уровня техники известно двустороннее дорожное ограждение, содержащее ряд жестко закрепленных в полотне дороги стоек, установленные на стойках параллельно друг другу балки ограждения. (ОГРАЖДЕНИЯ ДОРОЖНЫЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ БАРЬЕРНОГО ТИПА. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ГОСТ 26804-86).
Технической проблемой аналога является отсутствие гарантированной остановки транспортного средства без его выброса на проезжую часть дорожного полотна в случае наезда транспортным средством на двустороннее дорожное ограждение, в том числе фронтального.
Из уровня техники известны в качестве амортизирующих устройств - пластиковые буферы, заполненные водой или песком (RU2315148, опубл.: 20.01.2008).
Технической проблемой аналога является невозможность его восстановления в случае значительного удара.
Из уровня техники известно амортизирующее устройство, содержащее установленные друг за другом силовые рамы, боковые защитные панели, прикрепленные к силовым рамам с двух сторон с возможностью свободного перемещения относительно них, и переднюю защитную панель, прикрепленную к передней силовой раме, задняя силовая рама взаимосвязана с якорным устройством (KR 101273410 (B1), опубл.: 11.06.2013).
Технической проблемой аналога является продолжительное выполнение ремонтных работ, а именно перемещение сместившихся силовых рам в первоначальное положение после фронтального и/или бокового наезда автомобиля.
Известно решение по патенту US7086805, опубл.: 08.08.2006., в котором раскрыто барьерное ограждение, состоящее из переднего участка и множества передвижных секций с перекрытиями в виде угловых рифленых панелей.
Технической проблемой аналога является сложный механизм работы элементов фронтального ограждения. Значительная часть элементов ограждения выполнена с довольно сложной кинематической схемой работы в случае удара транспортного средства. Нарушение кинематической схемы работы ограждения при ударе транспортного средства в условиях российского климата, например из-за снега или льда налипшего на механизмы, приведет к неправильной работы фронтального ограждения.
Известно решение по патенту RU169180U, опубл.: 09.03.2017., в котором описано двухстороннее фронтально-боковое ограждение, содержащее боковые ударные балки, между которыми установлены продольные балки основания и прямоугольные рамы поперечной жесткости, на начальном участке ограждения расположена ножевая рама, которая выполнена из балок и содержит прямоугольное основание, с одной стороны по бокам которого установлены вертикальные стойки, которые в верхней части соединены двумя поперечинами, между нижней поперечиной и противолежащей стороной основания установлены наклонные балки, на основании ножевой рамы между вертикальными стойками установлены вертикальные разрезные пластины, при этом между балками основания расположены демпфирующие пластины с несколькими рядами отверстий, на начальном участке которых выполнены ответные разрезным пластинам продолговатые отверстия, отличающееся тем, что на нижних торцах вертикальных стоек ножевой рамы установлены зацепы, которые расположены ниже основания ножевой рамы таким образом, что балки основания ограждения расположены между основанием ножевой рамы, вертикальными стойками и зацепами, перед ножевой рамой установлен узел фронтального удара, который состоит из ударной плиты, которая по бокам сопряжена с направляющими под боковые ударные балки, сверху узла фронтального удара расположена секция крышки ограждения, при этом сверху ограждения между поперечными рамами и боковыми ударными балками расположены прямоугольные секции крышки ограждения.
Технической проблемой аналога являются ограничения по использованию демпфирующих пластин с рядами отверстий. Основное гашение энергии удара транспортного средства происходит за счет разрушения перемычек между отверстиями в демпфирующей пластине при перемещении ножевой рамы. При определенной толщине пластин и размере перемычек гашение энергии становится невозможным и для выполнения условия работы ограждения необходимо увеличивать количество демпфирующих пластин. Конструктивно добавление пластин в данном ограждении возможно только в направлении движения транспортного средства, т.е. по оси ограждение, а это приводит к увеличению габаритного размера ограждения.
Наиболее близким аналогом является демпфер дорожный стационарный (RU163107U, опубл.: 10.07.2016.), содержащий установленные друг за другом силовые рамы, боковые защитные панели, выполненные из профилированного металла, вогнутые плоскости которого имеют сквозные прорези, и прикрепленные к силовым рамам с двух сторон с возможностью свободного перемещения относительно них, гасящие удар энергопоглощающие модули, каждый из которых размещен между силовыми рамами и боковыми защитными панелями, и переднюю защитную панель, прикрепленную к передней силовой раме, причем нижняя часть каждой силовой рамы через проушины подвижно соединена с тросовым механизмом, а задняя силовая рама взаимосвязана с якорным устройством, жестко зафиксированным в дорожном покрытии, отличающийся тем, что каждая силовая рама выполнена с, по меньшей мере, одним элементом присоединения лебедки для ремонтных работ.
Основным принципом работы любого фронтального ограждения является гашение энергии удара транспортного средства за счет использования элементов, которые в процессе удара деформируются, разрушаются или перемещаются с трением относительно других.
Технической проблемой прототипа является ограничение по использованию деформируемых элементов фронтального ограждения. Т.к. деформируемые элементы полностью деформируются при ударе только до определенной толщины стенок и пространство по высоте расположения этих элементов ограничено, для гашения всей энергии необходимо располагать элементы в горизонтальном направлении, тем самым увеличивать конструкцию по длине.
Вследствие чего технической проблемой является габаритный размер по длине, из-за принципа работы деформируемых элементов, который значительно увеличивается при увеличении энергии удара транспортного средства о фронтальное ограждение. Иными словами, чем выше скорость на дороге, где установлено фронтальное ограждение, тем оно должно быть длиннее.
Таким образом, общими известными в технике средствами гашения энергии являются либо деформация демпферных элементов (сот), либо разрушения перемычек прорезных пластин.
Использование любого из известных механизмов гашения энергии по отдельности приведет к увеличению габаритного размера по длине из-за ограниченности использования.
Задачей полезной модели является устранение указанных технических проблем.
Техническим результатом полезной модели является малый габаритный размер ограждения по длине. Кроме того, обеспечивается мягкость гашения скорости при столкновении, включая отсутствие резкого удара на конечном участке ограждения.
Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлено фронтальное ограждение для автодорог, содержащее опорное основание, представляющее из себя сварную раму, на которой в конце ограждения закреплены сварным соединением концевые стойки и диафрагма, а у начала ограждения основание установлено на ножевую раму, представляющую из себя сварную конструкцию с ножами, причем к торцевой части ножевой рамы при помощи болтового соединения закреплены демпферы из листовой стали; вдоль направляющих с равными промежутками установлены диафрагмы, где каждая диафрагма представляет собой коробчатую конструкцию из листовой стали, нижняя часть которой выполнена из профильной трубы и уголков; между секциями диафрагм установлены энергопоглощающие элементы, изготовленные из листовой стали и имеющие сечение в виде сот, отличающееся тем, что к основанию при помощи болтовых соединений закреплены опорные уголковые профили, к которым в свою очередь закреплены направляющие уголковые профили и прорезные пластины; диафрагмы установлены вдоль направляющих таким образом, что профильная труба диафрагмы опирается на верхнюю плоскость направляющих уголков основания, а ножи ножевой рамы расположены на уровне перемычек прорезных пластин; боковые части ножевой рамы и демпферов последовательно соединены друг с другом при помощи секций балок, имеющих синусоидальную форму и выполненных из листовой стали; в секциях балок выполнены продольные пазы, через которые секции балок закреплены к боковым сторонам диафрагм, а диафрагма имеет возможность смещения вдоль этих пазов.
Опорные уголковые профили могут быть зафиксированные между собой в верхней части прижимными планками, расположенными поперечно опорным уголковым профилям.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 показано комбинированное фронтальное ограждение в рабочем состоянии.
На Фиг.2 показано комбинированное фронтальное ограждение со снятыми боковыми секциями.
На Фиг.3 показан отдельный элемент основания ограждения.
На Фиг.4 показана рама ножевая.
На Фиг.5 показана диафрагма.
На Фиг.6 показаны этапы воздействия ограждения при столкновении с автомобилем (от А - момент перед ударом до М - полной остановки автомобиля).
На чертежах: 1 - основание, 2 - секция балки, 3 - диафрагма, 4 - рама ножевая, 5 - демпфер, 6 - энергопоглощающий элемент, 7 - рама основания, 8 - опорный уголковый профиль, 9 - направляющий уголковый профиль, 10 - пластина прорезная, 11 - планка прижимная, 12 - стойка концевая, 13 - нож, 14 - нижняя часть рамы.
Осуществление полезной модели
Комбинированное фронтальное ограждение (см. Фиг.1) (далее КФО) представляет собой отдельную конструкцию дорожного ограждения, предназначенную для удержания и гашения энергии движения автомобиля при фронтальном и боковом ударе, а так же перенаправления его движения за счёт упругопластических деформаций элементов собственной конструкции.
Базовым элементом КФО является основание 1. Оно представляет собой сварную раму (см. Фиг.3), к которой при помощи болтовых соединений установлены опорные уголковые профили 8, к которым в свою очередь крепятся направляющие уголковые профили 9 и прорезные пластины 10. В конце основания приварены стойки концевые 12 и диафрагма 3. Опорные уголковые профили 8 могут быть зафиксированные между собой в верхней части прижимными планками 11, например, расположением планок 11 поперечно профилям 8, с целью усиления прочности и формирования единого каркаса из нескольких профилей 8.
При монтаже КФО (см. Фиг.2) вдоль направляющих уголковых профилей 9 основания 1 с равными промежутками устанавливаются диафрагмы 3.
Диафрагма (см. Фиг.5) представляет собой коробчатую конструкцию из листовой стали, нижняя часть которой выполнена из профильной трубы и уголков.
Диафрагма 3 устанавливается на основание 1 таким образом, что профильная труба диафрагмы опирается на верхнюю плоскость направляющих уголковых профилей 9 основания 1, и диафрагма 3 имеет возможность смещения вдоль основания 1. Одновременно углы диафрагмы 3 выполняют роль ограничителей от смещения диафрагм 3 в бока и вверх.
В начале основания 1 КФО устанавливается на ножевую раму 4 (см. Фиг.4), представляющую из себя сварную конструкцию с установленными на ней специальными ножами 13, предназначенными для разрушения перемычек прорезных пластин 10, установленных на основании 1.
У начала КФО к торцевой части ножевой рамы 4 при помощи болтового соединения крепятся демпферы 5 из листовой стали.
Боковые части ножевой рамы 4 и демпферов 5 последовательно соединены друг с другом при помощи секций балок, имеющих синусоидальную форму и выполненных из листовой стали. В конструкции секций балок предусмотрены продольные пазы, через которые секции балок крепятся к боковым сторонам диафрагм 3, и позволяющие диафрагмам перемещаться вдоль этих пазов.
Между секциями диафрагм 3 установлены энергопоглощающие элементы 6, изготовленные из листовой стали и имеющие сечение в виде сот.
При воздействии автотранспортного средства на КФО происходит деформация демпферов 5 и последовательное смещение ножевой рамы 4 и диафрагм 3 вдоль направляющих уголковых профилей 9 основания 1 до упора смещаемых секций в концевые стойки 12 основания. При смещении секций происходит смятие энергопоглощающих элементов 6 (сот), установленных между диафрагмами 3. Одновременно с разрушением энергопоглощающих элементов 6 (сот) происходит смещение ножевой рамы 4 вдоль основания 1. Ножи 13, жёстко закреплённые в раме 4, воздействуют на прорезные пластины 10, представляющие собой стальные полосы с отверстиями, расположенными по длине полосы, и разрушают перемычки между отверстиями.
Деформация энергопоглощающих элементов 6 в виде сот и разрушение перемычек в прорезных пластинах 10 приводят к гашению кинетической энергии от воздействия автотранспортного средства на КФО.
Применение для энергопоглощения кинетической энергии от воздействия автотранспортного средства деформации элементов в виде сот и разрушения прорезных пластин позволяет суммировать гашение энергии различными по типу энергопоглощающими элементами. Заявленное комбинированное фронтальное ограждение (ограждение с применением различных по типу энергопоглощающих элементов) более энергоёмко и позволяет выполнять задачу по удержанию и гашению энергии движения автомобиля при фронтальном и боковом ударе при значительно меньшей длине, что облегчает использование КФО на автодорогах.
Установка КФО в виду конструкции основания может производиться как на бетонное основание с помощью химических анкеров или закладных шпилек, так и на асфальтовое покрытие или грунт с забивкой стоек на необходимую глубину.
Конструкция КФО может быть как параллельным для установки на разделительной полосе, так и не параллельным или ассиметричным для установки на съездах дорог и поворотах.
Принцип работы ограждения заключается в следующем.
В случае удара транспортного средства о фронтальное ограждение (см. Фиг.6(Б)) первым элементом, который деформируется становится передний демпфер 5.
После деформации переднего демпфера (см. Фиг.6(В)) ножевая рама 4, расположенная в первой секции перемещается вместе с авто сминая демпферные элементы (соты) во второй секции, при этом ножевая рама начинает прорезать перемычки прорезных пластин в нижней части основания (см. Фиг.6(Г)), надавливая нижней частью рамы 14 на нож 13. Задействуются сразу оба механизма гашения энергии в ограждении.
После деформации демпферных элементов (сот) во второй секции (см. Фиг.6(Д)) деформируются демпферные элементы (соты) в третьей секции (см. Фиг.6(Е)), при этом ножевая рама 4 продолжает разрушать перемычки прорезных пластин в нижней части основания.
При дальнейшем перемещении транспортного средства по области фронтального ограждения все демпферные элементы (соты) деформируются (см. Фиг.6(Ж - И)), а ножевая рама разрушает перемычки всех тех прорезных пластин, которые нож смог прорезать от энергии удара.
После чего накопленная в элементах ограждения импульсная энергия от удара немного возвращает автомобиль в обратном направлении (см. Фиг.6(К - М)) до полной остановки.
Таким образом, видно, что результатом использования заявленной конструкции комбинированного фронтального ограждения является его малый габаритный размер по длине. Эти малые размеры достигаются за счет одновременного использования двух механизмов гашения энергии: деформации демпферных элементов (сот) и разрушения перемычек прорезных пластин.
Кроме того, комбинированная система гашения энергии при ударе в заявленной полезной модели, использующей деформацию демпферных элементов (сот) 6 и разрушение перемычек прорезных пластин 10 с помощью ножевой рамы 4, обеспечивает мягкость гашения скорости при столкновении, как видно из Фиг.6(Б - И), включая отсутствие резкого удара на конечном участке ограждения, что видно из Фиг.6(К - М).