Заграждение для автотранспорта
ROADBLOCK FOR VEHICLES

Изобретение относится к устройствам, препятствующим продвижению колесных транспортных средств, и предназначено для принудительной остановки транспорта.
Известно заграждение для автотранспорта по патенту RU №2101660, опубликованному 10.01.1998 г. Данное заграждение для автомототранспорта содержит многозвенник перекрещивающих пластин, шарнирно скрепленных между собой в местах перекрещивания и по концам, и поражающих элементов в виде съемных шипов, каждый из которых размещен по оси соответствующего из указанных шарниров и связан с ним своим основанием. При этом заграждение снабжено гибкой связью и кольцом со сквозными отверстиями, охватывающим шип с возможностью скольжения, в оси шарнира и шипе выполнены сквозные отверстия, расположенные соосно, а гибкая связь проведена через отверстия в оси шарнира, в шипе и в сквозных вышерасположенных отверстиях кольца, и затянута в виде стягивающей петли.
Недостатком аналога является способ фиксации шипа на основной конструкции. Подразумевается, что гибкая связь шипа с конструкцией разрушится при наезде транспортного средства. Однако, остается вероятность того, что гибкая связь, фиксирующая шип, не разрушится или разрушится только частично и он останется зафиксированным на конструкции. Таким образом, заграждение не сработает должным образом, а отверстие, которое проделает шип на колесе ТС может сомкнуться, что воспрепятствует стравливанию воздуха и даст возможность останавливаемому ТС продолжить дальнейшее управляемое движение.
Известно заграждение для автотранспорта по патенту RU №2188273, опубликованному 27.08.2002 г. Данное заграждение для автотранспорта содержит опорную складную конструкцию в виде перекрещивающихся пластин, шарнирно скрепленных между собой в местах перекрещивания и по концам с образованием шарнирно-рычажного многозвенника, и поражающие элементы в виде съемных шипов. Каждый из поражающих элементов размещен по оси соответствующего из указанных шарниров и связан с ним своим основанием. Ось шарнира имеет выступающую над пластинами коническую поверхность, которой соприкасается с основанием размещенного на ней поражающего элемента. Сам поражающий элемент связан с осью шарнира стержнем, имеющим наружную резьбу, расположенным вдоль оси шарнира и шипа, и ввернутым одновременно в резьбовые отверстия вершин наружного корпуса шарнира и внутреннего корпуса основания поражающего элемента.
Недостатком является наличие резьбового крепления поражающего элемента к заграждению. Резьбовое крепление - по умолчанию достаточно прочный вид соединения, который при наезде ТС, с большей долей вероятности сохранит свою целостность и поражающий элемент не зафиксируется в колесе. К тому же, такое крепление не является надежным и при транспортировке возможно появление люфта, а материал резьбового соединения может менять свои свойства с течением времени (коррозировать, окисляться). В том числе, к существенным недостаткам можно отнести невозможность стравливать воздух из колеса, из-за того, что поражающий элемент выполнен сплошным. При наезде автотранспорта на заграждение, поражающий элемент, оставшийся в колесе, заполняет образовавшееся отверстие, тем самым уменьшается шанс принудительной остановки. Некоторые транспортные средства имеют функцию автоматической подкачки шин, поэтому обычный прокол колеса не будет препятствовать дальнейшему движению колесного автотранспорта, даже в случае выпадения поражающего элемента из образовавшегося отверстия. Также, при преодолении заграждения на высокой скорости, колесо ТС не сможет приложить достаточно усилия для горизонтального сдвига поражающего элемента, который и должен способствовать тому, что произойдет его отделение от конструкции и последующая фиксация в колесе ТС.
Известно заграждение для автотранспорта по патенту RU 2514290 C1 опубликованному 27.04.2014 г. Данное заграждение для автотранспорта содержит опорную складную конструкцию в виде перекрещивающихся полос, шарнирно скрепленных между собой в местах перекрещивания и по концам с образованием параллелограммного механизма, а также поражающие элементы в виде полых съемных шипов. Поражающие элементы при этом выполнены в виде трубок со срезом в верхней части под углом от 15 до 45 градусов к продольной оси шипа, а внутренний диаметр поражающего элемента составляет от 0,5 до 0,95 от его внешнего диаметра. При этом, высота осей составляет от 0,2 до 0,8 от высоты шипа, а их диаметр от 0,75 до 0,95 внутреннего диаметра шипа.
Недостатком аналога является способ фиксации шипа на оси. Судя по тексту описания, а также формулы - фиксация шипов на конструкции свободная и не имеет вспомогательных элементов или дополнительных прослоек. А значит, разница между диаметром оси и внутренним диаметром трубки шипа должна быть в узком диапазоне, обеспечивающим «умеренно свободную» фиксацию. С учетом допусков, шипы могут быть зафиксированы слишком свободно и во время транспортировки запросто могут сойти со своего основания до непосредственной эксплуатации изделия. Или фиксация шипов будет слишком жесткой, что приведет к тому, что шип либо останется зафиксированным на конструкции, либо будет выломан вместе с осью и не сможет стравливать воздух. При этом, нерегламентированное качество внешней поверхности поражающего элемента не гарантирует его надежную фиксацию в колесе ТС.
Известно заграждение для автотранспорта по патенту RU 2520231 C1 опубликованному 20.06.2014 г. Данное заграждение для автотранспорта также содержит опорную складную конструкцию в виде перекрещивающихся полос, шарнирно скрепленных между собой в местах перекрещивания и по концам с образованием параллелограммного механизма, а также поражающие элементы в виде полых съемных шипов, установленных перпендикулярно пластинам. При этом поражающие элементы размещены как на осях соответствующих им шарниров, так и на осях, дополнительно размещенных на пластинах. При этом размещение поражающего элемента на оси осуществляется через дополнительную прослойку из эластичного материала.
Недостатком аналога является плотное соединение поражающего элемента с основанием с помощью эластичного материала. Данное техническое решение частично решает проблему с допусками у предыдущего аналога. Однако, при достаточно плотном соединении остается вероятность того, что вертикального сдвига поражающего элемента, который возникнет при наезде ТС, будет недостаточно и он может попросту не сработать, т.к. прослойка из эластичного материала может создать слишком большое трение между поражающим элементом и осью. В таком случае, поражающий элемент либо останется на основании, либо отломится вместе с осью и заткнет собой проделанное ранее отверстие. Также, нерегламентированное качество внешней поверхности поражающего элемента не гарантирует его надежную фиксацию в колесе ТС.
Известно заграждение для автотранспорта по патенту RU 2712853 C1 опубликованному 31.01.2020 г., выбранное авторами в качестве прототипа. Заграждение содержит опорную складную конструкцию в виде перекрещивающихся полос, которые скреплены между собой с помощью шарниров в местах перекрещивания, а также по концам, образующих параллелограммный механизм, и поражающие элементы в виде полых съемных шипов, размещенных на осях. Причем на внешней поверхности поражающих элементов выполнены искусственные неровности в виде кольцевых канавок или выступов для надежной фиксации поражающего элемента в колесе транспортного средства.
Изделие по прототипу, безусловно, является очень эффективным. Искусственные неровности на поверхности поражающего элемента действительно обеспечивают его более надежную фиксацию в колесе останавливаемого автотранспорта после наезда. Однако, для фиксации поражающего элемента в колесе транспортного средства необходимо также предусмотреть его гарантированное отсоединение от конструкции. Судя по тексту и формуле патента, предполагается, что поражающие элементы свободно и без вспомогательных средств и методов фиксируются на оси. Как было отмечено ранее, данный способ фиксации не надежен и должен иметь довольно узкие допуски для того, чтобы поражающий элемент не был установлен слишком свободно и мог выпасть во время транспортировки и не слишком плотно для того, чтобы обеспечить его схождение с оси во время эксплуатации. На деле, такие допуски обеспечить довольно сложно и остается большая вероятность того, что при наезде транспортного средства на конструкцию поражающий элемент не сойдет со своего основания и останется зафиксированным на оси, или ось отломится вместе с ним, в том числе - вместе с частью конструкции, или поражающий элемент не будет находиться на своей оси во время эксплуатационной необходимости в заграждении. А в случае использования клеевого связующего для соединения поражающего элемента с осью серьезно повышается вероятность того, что адгезия станет избыточной и не нарушится или нарушится недостаточно при наезде на него колеса ТС.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, и техническим результатом, который достигается при осуществлении настоящего изобретения, является повышение эффективности заграждения путем обеспечения гарантированного отсоединения поражающего элемента от основной конструкции при наезде на него транспортного средства и надежной фиксации поражающего элемента в колесе.
Технический результат достигается за счет того, что на внешней стороне поражающих элементов выполнены продольные спиралевидные пазы или выступы, с углом наклона между осевой линией и касательной к пазу (выступу) от 10 до 60 градусов, глубиной (высотой) - от 0,2 до 0,5 толщины стенки поражающего элемента и шириной от 0,1 до 0,4 длины окружности внешней стороны поражающего элемента.
Также, возможно повысить эффективность предлагаемого заграждения, используя клеевое связующее, со значением твердости от 10 до 40 единиц по Шору А. Наличие продольных спиралевидных пазов обеспечивает небольшое вращение поражающего элемента относительно оси при наезде транспортного средства, что способствует его гарантированному отсоединению от основной конструкции. Это происходит за счет того, что при вращении поражающего элемента нарушается целостность его соединения с осью.
Помимо использования вышеописанного клеевого связующего, при ненадлежащем хранении заграждения возможны ситуации, при которых в полость поражающего элемента попадет грязь или иные инородные тела, не предусмотренные конструкцией. Например, при ненадлежащих условиях хранения, поражающий элемент и ось могут подвергнуться коррозийному поражению. Образующиеся таким образом на их поверхности продукты коррозии будут препятствовать эксплуатационной необходимости отсоединения поражающего элемента от конструкции. В данном случае, предусмотренная конструкция вышеописанного поражающего элемента, при наезде на него колеса ТС, сделает небольшой поворот вокруг своей оси. Этот момент вращения поражающего элемента поспособствует разрушению грязевого слоя или продуктов коррозии, что значительно уменьшит адгезию поражающего элемента с осью. При нарушении адгезии значительно повышается эффективность предлагаемого заграждения даже в случае его ненадлежащего хранения.
Вышеописанные пазы или выступы выполнены с отклонением относительно осевой линии от 10 до 60 градусов, так как при угле наклона меньше, чем 10 градусов пазы (выступы) станут слишком близкими к вертикали и усилие, которое приложит колесо при наезде не сможет обеспечить достаточное вращение поражающего элемента. Аналогичная ситуация возникает при угле наклона больше, чем 60 градусов, так как в данном случае паз (выступ) будет больше стремиться к горизонтали и также не обеспечит вращения поражающего элемента при наезде колесного ТС.
Глубина или высота выступов выполнена в диапазоне от 0,2 до 0,5 толщины стенки поражающего элемента, так как при данном показателе ниже, чем 0,2 толщины стенки, поверхность паза (выступа) практически сливается с внешней поверхностью поражающего элемента и шероховатость поверхности становится недостаточной для того, чтобы произошло сцепление поражающего элемента и наехавшего на него колеса ТС. При глубине паза больше, чем 0,5 толщины стенки, увеличивается вероятность того, что поражающий элемент разрушится при эксплуатации, так как в местах такого сильного сужения конструкция поражающего элемента существенно ослабляется.
Ширина пазов (выступов) выполнена в диапазоне от 0,1 до 0,4 длины окружности внешней стороны поражающего элемента. Данный диапазон обусловлен тем, что при ширине меньше, чем 0,1 длины окружности внешней стороны поражающего элемента паз (выступ) будет иметь хорошую проникающую способность, однако не возникнет вращения поражающего элемента, или оно будет недостаточным для нарушения клеевого связующего, а в случае с выступом, такая ширина делает его недостаточно прочным. При ширине свыше 0,4 длины окружности внешней поверхности поражающего элемента, неровность внешней поверхности становится недостаточной для его сцепления с колесом. В таком случае, при наезде колеса ТС не будет обеспечено вращение поражающего элемента.
Таким образом, конструкция предложенного заграждения для колесного автотранспорта позволяет повысить его эффективность за счет обеспечения гарантированного отсоединения поражающего элемента от основной конструкции.
Заграждение работает следующим образом.
Заграждение для колесного автотранспорта раздвигается вручную и устанавливается поперек дорожной полосы поражающими элементами вверх. Автотранспорт подъезжает к заграждению и упирается колесами в поражающие элементы. При контакте колеса с поражающим элементом, под воздействием силы тяжести автотранспорта, поражающий элемент упирается в основание заграждения. Также, благодаря продольным спиралевидным пазам, под действием силы трения, поражающий элемент производит небольшой поворот по своей оси, что способствует отсоединению поражающего элемента, в том числе - при наличии клеевого связующего или инородных тел, попавших в полость поражающего элемента. Таким образом, поражающий элемент проникает в колесо, отделяясь от оси и застревает в шине, удерживаемый благодаря искусственной неровности на внешней стороне поражающего элемента. Застрявший в шине поражающий элемент не позволяет образовавшемуся отверстию сомкнуться. С момента проникновения поражающего элемента в колесо начинается быстрое стравливание воздуха через отверстие в поражающем элементе, не позволяющее продолжать дальнейшее управляемое движение колесного автотранспорта.
На Заводе специальных материалов АО «НПО Спецматериалов» были изготовлены опытные образцы фрагментов заграждения для колесного автотранспорта в виде небольших полос с поражающими элементами, изготовленными из прямошовной водогазопроводной трубы из стали 2ПС 10x2,8. Образцы отличаются углом наклона, глубиной и шириной выполненных на них спиралевидных пазов. Перечень образцов представлен в таблице 1.
Для всех образцов оси были изготовлены из калиброванного круга из конструкционной стали 20 с диаметром 8 мм. При этом, все поражающие элементы каждой из четырех групп были дополнительно закреплены на осях с помощью силиконового герметика.
Была проведена серия испытаний, в ходе которых закрепленный на пуансоне пресса «ИНСТАН ШТ-7ЭП» фрагмент автомобильной шины, оказывал давление на фрагмент заграждения, до полного вхождения поражающего элемента во фрагмент шины. При этом, на образце №9 в процессе оказания давления фрагментом шины на поражающий элемент наблюдался оборот поражающего элемента по оси на угол от 30 до 50 градусов. На остальных образцах вращения не наблюдалось.
Все фрагменты автомобильной шины с зафиксированными в них поражающими элементами были переданы для дальнейших испытаний на машине ZDM-2.5/91, где фиксировалось схождение поражающего элемента с оси, а также усилие, необходимое для этого.
В результате испытаний усилие, необходимое для отсоединения поражающего элемента от оси на образце №9, соответствующему предлагаемому изобретению, оказалось в среднем на 23% меньшим, чем усилие, необходимое для отсоединения от оси поражающих элементов на образцах №-№1-8.
Таким образом, действие заявляемых параметров изобретения позволило установить повышенные стандарты работоспособности изделия и обеспечить их выполнение, результатом чего явилось достижение заявленного технического результата - повышение эффективности заграждения.
Заявленное техническое решение по конструктивным особенностям заграждения для автотранспорта является новым, так как совокупность отличительных признаков изобретения, в том числе и в частных случаях, неизвестна из литературных данных и практического опыта работ в этой области.
Решение соответствует критерию «изобретательский уровень», так как предложенное не следует явным образом для специалиста из анализа отечественного и зарубежного уровня техники.