НАПРАВЛЯЮЩЕЕ ДОРОЖНОЕ УСТРОЙСТВО
GUIDING ROAD DEVICE

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано для направления траектории движения автомобильного транспорта при объезде участков строительства, ремонта и содержания дорог, а также автомобилей в случае их вынужденной остановки на проезжей части.
Известна конструкция направляющего дорожного устройства в виде пустотелого усеченного конуса, расширенная часть которого по ее периметру снабжена полосой, служащей основанием конуса (ВСН 13-72 Временные технические указания по обеспечению безопасности производства дорожных ремонтных работ. Минавтодор Казахской ССР. - Алма-Ата, 1972, с.8, 11).
Недостатком известной конструкции является низкая надежность ее работы, которая обусловлена недостаточной устойчивостью из-за возможности поступления воздушных потоков от проходящего транспорта и ветра через верхнее и нижнее отверстия конуса в его полость, что в результате значительного (в 2 и более раз) увеличения парусности конуса, за счет вовлечения его внутренней поверхности, может привести к сдвигу или опрокидыванию конуса.
К недостаткам конструкции относится также ее статичность, которая, снижая зрительную восприимчивость конуса, уменьшает надежность его работы.
7
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является конструкция направляющего дорожного устройства в виде усеченного конуса, выполненная с уширенным основанием, включающим по меньшей мере с одной стороны смещенную относительно днища вверх и выступающую за его пределы противоопрокидывающую кромку, и расположенным выше основания центром тяжести (заявка на патент EP №1273710 A1 «Направляющий конус», МПК E01F 9/012).
Указанной конструкции, как и предыдущей, свойственны те же недостатки, а именно: низкая надежность работы из-за недостаточной сдвигоустойчивости и устойчивости на опрокидывание, низкая ее зрительная восприимчивость участниками транспортного движения.
Так, наличие днища, хотя и предотвращает поступление воздушных потоков в полость конуса снизу, тем не менее не исключает возможности образования опрокидывающего момента от ветровой нагрузки из-за отсутствия сплошности контакта донной поверхности конуса с поверхностью дороги.
Конструктивным недостатком известного конуса, отрицательно влияющим на его устойчивость и надежность работы, является также высокое расположение центра тяжести конуса относительно его основания, что способствует уменьшению опрокидывающего момента от ветровой нагрузки.
Что касается наличия у конуса противоопрокидывающей кромки, то она, создавая дополнительную нишу на боковой поверхности конуса, способствует увеличению его парусности и тем самым, при воздействии ветровой нагрузки, повышает вероятность сдвига и опрокидывания конуса.
Наконец, статичность работы конуса снижает его зрительную восприимчивость, что отрицательно влияет на безопасность движения.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в повышении надежности работы направляющего устройства посредством увеличения его сдвигоустойчивости и устойчивости на опрокидывание, а также повышение зрительной восприимчивости.
1
2
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что направляющее дорожное устройство, включающее усеченный конус с тарельчатым основанием, отличается тем, что тарельчатое основание выполнено в виде опорной тарелки раздельно с конусом, выполненным в виде усеченного конуса, верхняя часть которого снабжена обтекаемой насадкой, и размещенным внутри опорной тарелки, причем поверхность дна конуса и соприкасающаяся с ней поверхность дна опорной тарелки выполнены со сферическим очертанием выпуклостью вниз и с различной кривизной, при этом К>К,
где:
1
К - кривизна сферической поверхности дна конуса;
2
<mrow><mi>h</mi><mo>=</mo><mi>a</mi><mo>⋅</mo><mfrac><mrow><msub><mi>R</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>R</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac></mrow>
К - кривизна сферической поверхности дна опорной тарелки, при этом высота конуса больше диаметра верхней части опорной тарелки, а его центр тяжести расположен в пределах глубины опорной тарелки при
,
где:
h - глубина опорной тарелки, см;
a
- расстояние от точки соприкосновения сферической поверхности дна конуса со сферической поверхностью дна опорной тарелки до центра тяжести конуса, см;
1
R - радиус кривизны сферической поверхности дна конуса, см;
2
1
2
R - радиус кривизны сферической поверхности дна опорной тарелки, см, причем m≥m,
где:
1
m - масса конуса, г;
2
m - масса воды, вытесняемая конусом в объеме опорной тарелки, г.
Совокупность вышеперечисленных признаков, являющихся существенными, позволяет решить поставленную задачу.
Предлагаемое направляющее дорожное устройство в частных случаях может дополнительно характеризоваться следующими признаками.
Боковая поверхность конуса снабжена канавками, выполненными, например, по спирали.
Обтекаемая насадка выполнена в виде, например, шарового сегмента.
Кроме этого, основание опорной тарелки, контактирующее с поверхностью дороги, снабжено дополнительно шероховатой подкладкой из упругого материала, например пористой резины.
Кроме того, боковая поверхность опорной тарелки снабжена диаметрально противоположно расположенными скобами.
На фиг.1 представлен общий вид направляющего дорожного устройства, на фиг.2 и 3 - вид направляющего дорожного устройства (поперечное сечение) соответственно: в статическом и динамическом состоянии:
1 - конус;
2 - сферическая поверхность дна конуса;
3 - опорная тарелка;
4 - сферическая поверхность дна опорной тарелки;
5 - основание опорной тарелки;
6 - шероховатая подкладка из упругого материала;
7 - поверхность автомобильной дороги;
8 - скоба;
9 - центр тяжести конуса;
10 - канавка;
11 - обтекаемая насадка;
H - высота конуса, см;
D - диаметр верхней части опорной тарелки, см;
h - глубина опорной тарелки, см;
a - расстояние от точки соприкосновения сферической поверхности конуса со сферической поверхностью дна опорной тарелки до центра тяжести конуса, см;
W - направление кинетической энергии ветровой нагрузки;
1
1
W - направление кинетической энергии, расходуемой на перемещение конуса из точки 0 в точку 0;
2
W - направление кинетической энергии, расходуемой на вращение конуса.
Отличительной особенностью предлагаемой конструкции направляющего дорожного устройства является его способность трансформировать воздействие на конус дорожного устройства ветровой энергии, направленной на его сдвиг и опрокидывание на поверхности дороги, на воздействие энергии, направленной на вращательное-возвратно-поступательное движение конуса в пределах сферической поверхности опорной тарелки.
Так, раздельное выполнение конуса (1) и опорной тарелки (3), с их сферическими различной кривизны соприкасающимися поверхностями, направленными выпуклостями вниз (2, 4), а также центром тяжести (9) конуса (1), расположенным в пределах глубины (h) опорной тарелки (3), позволяют обеспечить размещение сферической поверхности дна конуса (2) внутри сферической поверхности дна опорной тарелки (4) с их контактированием, близким к шарнирному соединению, что приводит при воздействии кинетической энергии ветровой нагрузки (W) к локальному (в пределах тарелки) вращательно-возвратно-поступательному перемещению сферической поверхности дна конуса (2) в пределах сферической поверхности дна опорной тарелки (4) и тем самым исключает возможность продольного сдвига и опрокидывания направляющего дорожного устройства на поверхности автомобильной дороги (7).
1
1
Указанный характер перемещения конуса связан с направленным расходованием кинетической энергии воздействующих воздушных потоков (W) на перемещение конуса из точки 0 в точку 0 по сферической поверхности дна опорной тарелки и последующего перемещения конуса вниз в результате преобразования потенциальной энергии конуса в кинетическую энергию, направленную по сферической поверхности дна опорной тарелки вниз (W).
Превышение размера высоты конуса (H) над размером диаметра верхней части опорной тарелки (D) обеспечивает при различном изменении положения конуса в процессе его перемещения в пределах сферической поверхности тарелки его постоянную видимость и повышенное зрительное восприятие (благодаря тому, что конус в процессе эксплуатации всегда выступает над тарелкой и находится в постоянном движении).
Расположение центра тяжести (9) конуса (1) в пределах глубины (h) опорной тарелки (3) повышает устойчивость конуса за счет увеличения момента, противодействующего опрокидывающему моменту, возникающему от ветровой нагрузки, а также способствует практически шарнирному объединению контактирующих сферических поверхностей конуса и опорной тарелки, которое под действием ветровой энергии вызывает вращение конуса. Кроме этого, указанное расположение центра тяжести конуса способствует сокращению периода его колебательных перемещений внутри тарелки, что повышает надежность работы конуса и его зрительное восприятие.
<mrow><mi>h</mi><mo>=</mo><mi>a</mi><mo>⋅</mo><mfrac><mrow><msub><mi>R</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>R</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac></mrow>
а
1
2
Выражение
(где: h - глубина опорной тарелки, см;  - расстояние от точки соприкосновения сферической поверхности дна конуса со сферической поверхностью дна опорной тарелки до центра тяжести конуса, см; R и R - радиусы кривизны сферической поверхности дна соответственно: конуса и опорной тарелки, см)  определяет условия назначения и взаимосвязи параметров конуса и опорной тарелки, обеспечивающие надежность работы направляющего дорожного устройства.
1
2
Выполнение конуса массой (m) не менее массы воды (m), вытесняемой конусом в объеме опорной тарелки, предохраняет конус от потери эксплуатационной устойчивости за счет предотвращения нарушения его контакта с поверхностью тарелки в результате всплытия конуса при заполнении тарелки дождевыми осадками.
2
Наличие на боковой поверхности конуса канавок (10), выполненных например, по спирали, способствует повышению его устойчивости на сдвиг и опрокидывание за счет направленного расходования воздействующей ветровой энергии в объеме канавок на вращательное перемещение конуса внутри тарелки (W).
Выполнение верхней части конуса в виде обтекаемой насадки (11), например шарового сегмента, обеспечивает повышение обтекаемости конуса воздействующими воздушными потоками и исключает увеличение его парусности при перемещении внутри опорной тарелки.
Наличие в основании (5) опорной тарелки дополнительной шероховатой подкладки (6) из упругого материала, например пористой резины, увеличивает надежность контактирования основания тарелки с поверхностью автомобильной дороги в результате статического и динамического воздействия направляющего дорожного устройства на подкладку, что обеспечивает их плотное прилегание и вакуумное соединение, предотвращающее образование при воздействии ветровой нагрузки опрокидывающего момента.
Наличие на боковой поверхности опорной тарелки симметрично диаметрально расположенных скоб (8) позволяет использовать их для установки тарелки и повысить надежность работы путем последовательного соединения с расположенными рядом тарелками.
Назначение расчетных параметров предлагаемого устройства производят, руководствуясь следующими положениями.
1. В качестве исходных данных при определении высоты конуса и кривизны его нижней и верхней поверхностей используют размеры соответствующих параметров известных типовых конструкций направляющих конусов.
При этом кривизну сферической поверхности обтекаемой насадки (11) и сферической поверхности дна конуса (2) принимают равными половине соответствующих размеров диаметров известных усеченных конусов.
2. При назначении параметров опорной тарелки (3) прежде всего определяют диаметр ее верхней части (D), исходя из условия, что определенная (п.1) высота конуса (H), обеспечивающая его видимость, должна быть больше диаметра тарелки (D).
2
1
2
<mrow><mi>h</mi><mo>=</mo><mi>a</mi><mo>⋅</mo><mfrac><mrow><msub><mi>R</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>R</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac></mrow>
Кривизну сферической поверхности дна опорной тарелки (К) и ее глубину (h) устанавливают расчетно-экспериментальным путем с учетом соблюдения условий размещения центра тяжести (9) конуса в пределах глубины тарелки, а также зависимостей:
и m≥m,
где:
h - глубина опорной тарелки, см;
a
- расстояние от точки соприкосновения сферической поверхности дна конуса со сферической поверхностью дна опорной тарелки до центра тяжести конуса, см;
1
R - радиус кривизны сферической поверхности дна конуса, см;
2
R - радиус кривизны сферической поверхности дна опорной тарелки, см;
1
m - масса конуса, г;
2
m - масса воды, вытесняемая конусом в объеме опорной тарелки, г.
3. При назначении канавок (10), которые характеризуют макрошероховатость боковой поверхности конуса, наряду с предлагаемой формой «по спирали» могут быть предусмотрены и другие формы, например, в виде чередующихся ромбических, квадратных или других рельефных отпечатков.
4. Размер диаметра основания опорной тарелки назначают с учетом радиуса кривизны опорной тарелки и ее глубины, а также максимального заложения ее откосов. При этом во избежание наезда автомобилей на откосную часть тарелки размер ее основания не должен превышать пределов максимального отклонения конуса в процессе эксплуатации (5). Требуемое расположение центра тяжести (9) конуса может быть обеспечено путем размещения балласта внутри конуса.
Кроме этого, с целью обеспечения видимости устройства в условиях эксплуатации оно может быть окрашено и снабжено подсветкой известными способами.
После установки на поверхности дороги предлагаемого направляющего дорожного устройства при воздействии на него ветровой энергии конус устройства приходит в движение, перемещаясь по сферической поверхности дна опорной тарелки без опрокидывания. При этом обеспечивается его постоянная видимость и повышенная зрительная восприимчивость.
Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным обладает повышенной эксплуатационной надежностью, зрительной восприимчивостью и тем самым обеспечивает повышение безопасности дорожного движения.