ПРОТИВОТАРАННЫЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ ШЛАГБАУМ

Полезная модель относится к области противотаранных устройств, преграждающих движение транспортных средств, а именно, к противотаранным автоматическим шлагбаумам. Противотаранный автоматический шлагбаум может использоваться для контроля движения автомобильного транспорта на территории охраняемых объектов, и предназначен для создания физического препятствия при попытке несанкционированного въезда и выезда транспортных средств на территорию охраняемых объектов любого класса значимости
Известен противотаранный барьер (RU, п.м. №131741, опубл. 27.08.2013), содержащий опоры с цапфами, электропривод, заградительную полую балку с расположенными внутри силовыми тросами, один конец которой установлен на оси, закрепленной на раме с возможностью поворота балки в вертикальной плоскости. Электропривод выполнен в виде привода линейного перемещения. Заградительная балка в месте крепления оси снабжена отогнутым рычагом, на котором шарнирно закреплен привод линейного перемещения. Заградительная балка выполняется, например, в виде фермы с тросовой системой внутри основных профилей. Рама представляет собой сварную металлоконструкцию повышенной жесткости. На раме имеются две силовые стойки с подкосами.
Недостатками данного решения являются:
- возможность повреждения привода при таранном ударе, так как динамическая нагрузка таранного удара до разрушения преграждающей балки передаются через рычаг и шарнир на привод и лишь при полном разрушении преграждающей балки привод разомкнут от тросов;
- низкая прочность преграждающей фермы и после любой динамической нагрузки, даже не приводящей к полному разрушению профилей фермы, нужно менять ферму, причем целиком вместе с тросами;
- также при динамической нагрузке не гарантируется надежное зацепление и удержание тросов на цапфах опор и возможно при разрушении профилей фермы разомкнутость преграждающих тросов с опорам.
Известен противотаранный барьер (RU, п. №2621774, опубл. 07.06.2017), принятый за прототип и содержащий стрелу с расположенными внутри стальными канатами, две опоры и противовес. Стрела выполнена в виде фермы из замкнутых профилей, на обоих концах стрелы расположены штыри, хвостовик стрелы зажат в одном из узлов противовеса, образуя с ним скользящую заделку, опоры имеют вертикальный паз для фиксации стрелы из плоскости в крайнем нижнем положении от внешних воздействий и горизонтальный паз по ширине штыря для организации пассивного зацепа во время таранного удара. Основными элементами являются стальные канаты, штыри и опоры, образующие единую замкнутую силовую систему с фундаментом. К вспомогательным элементам относятся стрела, рама, противовес, электропривод и кожух.
Недостатком данного решения являются:
- расположение плоскости преграждающей фермы перпендикулярно динамической нагрузке горизонтального таранного удара снижает жесткость преграждающей фермы, так как жесткость фермы при перпендикулярном приложении нагрузки к ее плоскости складывается из жесткости ее поясов и зависит только от их сечения, при этом зависимость линейная;
- расположение преграждающей фермы в вертикальной плоскости снижает противотаранные свойства металлической части вертикальной преграждающей фермы, так как металлическая часть при горизонтальном таранном ударе работает на изгиб, и прочность материала используется наихудшим образом, так как изгибаемый элемент несет в несколько раз меньшую нагрузку, чем растянутый элемент того же поперечного сечения при одинаковых напряжениях в материале;
- вес преграждающего элемента компенсируют исключительно противовесом, в результате чего конструкция шлагбаума выполнена с большими габаритами и весом, и характеризуется повышенной металлоемкостью, что снижает надежность из-за повышенной нагрузки на поворотную ось и другие узлы.
- наличие вертикального паза в защитном кожухе для свободного перемещения преграждающей фермы в вертикальной плоскости, через который возможно попадание атмосферных осадков на узел поворота преграждающей фермы, образование наледи в зимний период, что снижает эксплуатационные характеристики.
В основу полезной модели положена техническая проблема, заключающаяся в расширении арсенала противотаранных автоматических шлагбаумов путем создания противотаранного автоматического шлагбаума повышенной надежности за счет повышения эксплуатационных, в том числе противотаранных, свойств шлагбаума при снижении его общей массы и габаритов.
Техническим результатом полезной модели является расширение арсенала технических средств, повышение надежности, повышение эксплуатационных свойств при снижении массы и габаритов противотаранного автоматического шлагбаума.
Технический результат достигается тем, что в противотаранном автоматическом шлагбауме, включающем две жестко закрепленные опорные стойки с пазами, преграждающий элемент в виде плоской преграждающей фермы из полых замкнутых профилей, закрепленной на поворотном вале, установленном на жестко закрепленной рамной конструкции, с возможностью поворота в вертикальной плоскости с помощью механизма поворота, включающего электропривод, и противовес, плоскость преграждающей фермы расположена горизонтально и установлена в четырех вертикальных пазах опорных стоек своими крайними поясами, на концах которых жестко закреплены горизонтальные полые выступающие за крайние пояса балки, одна из которых жестко присоединена к свободным концам поворотного вала съемным держателем с возможностью отсоединения держателя от преграждающей фермы при заданной предельно - допустимой нагрузке, при этом противовес выполнен в виде, как минимум, одного блока пружин сжатия, закрепленных на подвижном основании, установленных в рамной конструкции с поджатием к упорному элементу и кинематически связанных с поворотным валом с помощью, как минимум, одной цепи, соединяющей подвижное основание пружин сжатия и, как минимум, один кулачок, жестко закрепленный на поворотном валу.
Внутри полых крайних поясов и выступающих балок преграждающей фермы могут быть установлены силовые тросы или стропы, образуя дополнительную замкнутую силовую систему с опорными стойками и фундаментом.
Преграждающая ферма может быть снабжена дополнительным противовесом, выполненным в виде пустотелых емкостей, установленных на свободных концах, как минимум, одного держателя с возможностью смещения емкостей в горизонтальной плоскости относительно поворотного вала.
Рамная конструкция может быть снабжена защитным кожухом с замковым устройством, предотвращающий несанкционированный доступ к приводу.
На свободном конце преграждающая ферма может быть снабжена электромагнитным замком, установленным на опорной стойке.
Опорные стойки могут быть выполнены полыми, и их основание может быть жестко закреплено на фундаменте.
Основания опорных стоек и рамной конструкции для поворотного вала могут быть жестко закреплены на отдельных фундаментах или на одном общем фундаменте.
Преграждающая ферма может быть выполнена с возможностью увеличения длины фермы путем соединения дополнительных секций через фланцевое крепление.
Рамная конструкция и опорные стойки могут быть снабжены фланцами в основании для возможности установки от 2 до 6 емкостей-якорей для заливки бетоном.
Опорные стойки могут быть снабжены по обеим сторонам косынками жесткости от основания до верхнего края.
Устройство поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен общий вид шлагбаума в закрытом положении. На фиг. 2 представлен вид шлагбаума сверху и его рамной конструкции со снятым кожухом. На фиг. 3 представлен вид шлагбаума справа и его рамной конструкции со снятым кожухом. На фиг. 4, а представлен вид противовеса из, как минимум, одного блока пружин сжатия, одной цепи и одного кулачка и вид механизма поворота, включающего электропривод, установленных в рамной конструкции, и вид дополнительного противовеса. На фиг. 4, 6 представлен вид цепи и кулачка противовеса, установленной на поворотном валу. На фиг. 5 представлена схема вращения поворотного вала радиуса r с кулачком, создающий эксцентриситет е.
Противотаранный автоматический шлагбаум включает преграждающий элемент в виде преграждающей фермы 1 из полых замкнутых профилей с горизонтально расположенной плоскостью, две жестко закрепленные опорные стойки 2 с четырьмя вертикальными пазами 3, а также противовес, поворотный вал 6 и механизм поворота, включающий электропривод 7, установленные на жестко закрепленной рамной конструкции 8.
Две жестко закрепленные опорные стойки 2 с четырьмя вертикальными пазами 3 предназначены для фиксации преграждающей фермы 1 в крайнем нижнем горизонтальном положении и для организации защемления во время таранного удара.
Плоскость преграждающей фермы 1 расположена горизонтально и установлена в четырех вертикальных пазах 3 опорных стоек 2 своими крайними поясами 4. Преграждающая ферма 1 предназначена для использования в качестве основного силового элемента, воспринимающего динамическую нагрузку, вызванную таранным ударом транспортного средства.
В качестве боковых сторон преграждающей фермы 1 на концах крайних поясов 4 жестко закреплены горизонтальные полые т-образно выступающие за крайние пояса 4 балки 5, образующие замкнутую систему с опорными стойками 2 при таранном ударе. Выполнение боковых сторон преграждающей фермы 1 в виде полых выступающих балок 5 обеспечивает крепление преграждающей фермы 1 к поворотному валу 6 съемным держателем 9, возможность установки силовых тросов, а также обеспечивает защемление преграждающей фермы 1 за опорные стойки 2 во время таранного удара. Для этого выступающие балки 5 могут быть выполнены толще, чем крайние пояса 4. Каждый крайний пояс 4, находясь в соответствующих вертикальных пазах 3, и прилегающие выступающие балки 5 в случае таранного удара образуют Т-образный узел для защемления за опорные стойки 2. Защемление препятствует движению преграждающей фермы по всем направлениям, включая вращение, что по сравнению с активным жестким зацепом прототипа более эффективно. Это повышает противотаранные свойства шлагбаума и надежность работы.
Расположение плоскости преграждающей фермы 1 горизонтально, а не вертикально, как в прототипе, обеспечивает повышение жесткости конструкции фермы 1 в несколько раз при приложении динамической нагрузки горизонтального таранного удара при тех же габаритах и сечениях преграждающей фермы 1, что и у прототипа, что повышает противотаранные свойства шлагбаума и надежность работы шлагбаума.
Жесткость преграждающей фермы 1 при перпендикулярном приложении нагрузки к ее плоскости складывается из жесткости ее крайних поясов 4 и зависит только от их сечения, при этом зависимость линейная. В случае приложения нагрузки в плоскости преграждающей фермы 1, ее жесткость рассчитывается как сумма жесткости одного пояса 4 и произведения квадрата половины расстояния между крайними поясами 4 и площади сечения пояса 4 преграждающей фермы 1, и соответственно в несколько раз жестче, и имеет квадратичную зависимость от расстояния между крайними поясами 4.
Горизонтальным положением плоскости преграждающей фермы 1 при горизонтальном таранного ударе изменяют условия деформации конструкции преграждающей фермы 1 и обеспечивают устранение деформации изгиба, как невыгодной с точки зрения обеспечения жесткости и прочности, и замену ее деформацией растяжения и сжатия.
При горизонтальном положении плоскости преграждающей фермы 1 и направлении действующей динамической нагрузки таранного удара в плоскости преграждающей фермы 1, крайние пояса 4 испытывают растяжение и сжатие, а не изгиб, как в случае вертикального положения плоскости преграждающей фермы прототипа. Из курса сопротивления материалов известно, что при одинаковых напряжениях в материале, растянутый элемент несет нагрузку, в несколько раз большую, чем изгибаемый того же поперечного сечения. То есть преграждающая ферма 1 с горизонтально расположенной плоскостью при тех же размерах и весе несет нагрузку, в несколько раз большую, чем при вертикальном положении плоскости преграждающей фермы 1 при том же направлении таранного удара, что повышает противотаранные свойства шлагбаума и надежность работы. Горизонтальное положение плоскости преграждающей фермы 1 позволяет без силовых тросов выдерживать такую же динамическую нагрузку, что и преграждающей фермы 1 с вертикальной плоскостью и силовыми тросами в прототипе. Это позволяет снизить вес и металлоемкость преграждающей фермы 1, так как на расчетную нагрузку можно ставить преграждающую ферму 1 меньшего сечения, что повышает надежность и долговечность работы шлагбаума, так как снижает нагрузку на все узлы шлагбаума.
Так же, горизонтальное положение плоскости преграждающей фермы 1 позволяет опирать ее на опорные стойки 2 не на две точки, как в прототипе, а на четыре, и при воздействии таранного удара транспортного средства в горизонтальной плоскости на преграждающую ферму 1, она своими крайними поясами 4 входит в защемление с опорными стойками 2 соответственно в четырех точках на каждой опоре, а не двух, как в прототипе, и на двух дополнительных участках выступающими балками 5, что также увеличивает противотаранные свойства шлагбаума и надежность работы.
Наличие четырех вертикальных пазов 3 в опорных стойках 2 обеспечивают более прочное защемление преграждающей фермы 1 и силовых тросов внутри нее с опорными стойками 2 и фундаментом, чем в прототипе, и предохраняют горизонтальную плоскость преграждающей фермы 1 от прогиба от собственного веса, образуя под каждым крайним поясом две точки опоры.
Для дополнительного увеличения противотаранных свойств шлагбаума внутри крайних поясов преграждающей фермы 1 и выступающих балок 5 могут проходить силовые тросы, образуя еще одну замкнутую систему (не показано). Использование силовых тросов повышает прочность и противотаранные свойства шлагбаума. Вместо тросов могут быть использованы стропы из синтетических материалов, например из стекловолокна, углеволокна, органоволокна. Все эти материалы обладают более высокой удельной прочность по сравнению со сталью и снижают общий вес преграждающей фермы 1 без потери прочностных свойств.
Горизонтальное положение плоскости преграждающей фермы 1 обеспечивает также более прочное защемление силовых тросов за опорные стойки 2. При разрушении металлической части преграждающей фермы 1 силовые тросы, расположенные внутри полых профилей фермы 1, зацеплены в опорных стойках в четырех точках даже при разрушении соединения преграждающей фермы 1 со съемным держателем 9.
Поворотный вал 6 установлен в рамной конструкции 8 с возможностью поворота в вертикальной плоскости с помощью механизма поворота, включающего электропривод 7. Одна из выступающих балок 5 преграждающей фермы 1 жестко присоединена к свободным концам поворотного вала 6, как минимум, одним съемным держателем 9 с возможностью отсоединения съемного держателя 9 от выступающей балки 5 преграждающей фермы 1 при заданной предельно - допустимой нагрузке, что повышает надежность работы противотаранного шлагбаума.
Держатель 9 может быть выполнен в виде двух полухомутов, кронштейнов, либо одного п-образного кронштейна. Соединение может быть выполнено фланцевым. Фланцевое соединение выступающей балки 5 преграждающей фермы 1 к держателям 9, может быть выполнено болтовым (фиг. 3). При этом прочность соединения рассчитана на нагрузку, позволяющую поднимать и опускать преграждающую ферму 1 в вертикальной плоскости, и быть разрушенным при воздействии динамической нагрузки таранного удара от транспортного средства, приложенного в горизонтальной плоскости. При этом весь удар принимают крайние пояса 4 преграждающей фермы 1, выступающие балки 5, силовые тросы при наличии, опорные стойки 2 и фундамент стоек 2, что предотвратит поломку дорогостоящих узлов и механизмов, расположенных в рамной конструкции 8, и сохранит работоспособность шлагбаума после ударной нагрузки.
Поворотный вал установлен на жестко закрепленной на фундаменте рамной конструкции 8, имеющей защитный кожух 14. Крепление преграждающей фермы 1 к поворотному валу 6 съемным держателем 9 с внешней стороны рамной конструкции 8 обеспечивает целостность защитного кожуха 14 при любом положении преграждающей фермы 1 и, соответственно, полную защиту механизма поворота от атмосферных осадков, в отличии от прототипа.
Преграждающая ферма 1 выполнена с противовесом, установленным на рамной конструкции 8 и кинематически связанным с поворотным валом 6. Противовес преграждающей фермы 1 выполнен в виде, как минимум, одного блока пружин сжатия 10, закрепленных на подвижном основании 16 и установленных с поджатием к упорному элементу 13 рамной конструкции 8. Пружины сжатия 10 кинематически связаны с поворотным валом 6 с помощью, как минимум, одной цепи 11, соединяющей подвижное основание 16 пружин сжатия 10 и, как минимум, один кулачок 12, жестко закрепленный на поворотном валу 6. Пружины сжатия 10 поджаты к упорному элементу 13 в рамной конструкции 8 с возможностью их разгружения при поднятии преграждающей фермы 1.
Подвижное основание 16 пружин сжатия 10 и упорный элемент 13 рамной конструкции 8 обеспечивают сжатие и ослабление пружин 10 противовеса при повороте поворотного вала 6 при опускании и поднятии преграждающей фермы 1 соответственно.
При перемещении преграждающей фермы 1 от горизонтального положения до вертикального, момент веса преграждающей фермы 1 изменяется по синусоидальному закону, при этом изменение момента веса достигает максимума при положении фермы 1 под углом 45° относительно горизонта. А момент сжатия пружин 10 противовеса изменяется по линейному закону. Чтобы вес преграждающей фермы 1 максимально компенсировать противовесом в каждый момент времени, необходимо синхронизировать изменение момента веса фермы 1 и момента сжатия пружин 10 противовеса. Установка на поворотном вале 6 кулачка 12 обеспечивает синусоидальный закон перемещения цепи 11 и изменение момента сжатия пружин 10 противовеса также по синусоидальному закону и синхронно с изменением момента веса преграждающей фермы 1.
В прототипе преграждающая ферма 1 и противовес перемещаются синхронно по одному синусоидальному закону, так как расположены на разных концах преграждающей фермы 1 и синхронно компенсируют друг друга.
Установкой кулачка 12 создают эксцентриситет е относительно оси поворотного вала 6. Цепь 11 наматывают не на окружность, тем самым кулачок 12 работает как эксцентрик (фиг. 5).
Величина момента сжатия пружин 10 противовеса определяется как произведение силы сжатия пружин 10 противовеса на плечо силы сжатия, равное расстоянию по горизонтали от оси поворотного вала 6 до цепи 11. Плавно изменяя с помощью кулачка 12 плечо силы сжатия от величины радиуса поворотного вала 6 на величину эксцентриситета е и обратно до радиуса поворотного вала 6 при перемещении преграждающей фермы 1, получают изменение момента сжатия пружин 10 противовеса по синусоиде, синхронно с изменением момента веса преграждающей фермы 1. Верхняя точка кулачка 12 расположена на поворотном валу 6 под углом 135° относительно оси горизонтальной преграждающей фермы 1 (фиг. 5, а). При положении преграждающей фермы 1 под углом 45° относительно горизонта, расстояние по горизонтали от оси поворотного вала 6 до цепи 11 максимальное и равно радиусу поворотного вала 6, увеличенному на величину эксцентриситета е, изменение момента сжатия пружин 10 противовеса максимально и компенсирует максимальное в этом положении изменение момента веса преграждающей фермы 1 (фиг. 5, б).
Использование пружин сжатия 10 для компенсации веса преграждающей фермы 1 от 70% до 100% значительно снижает вес, металлоемкость и габариты противовеса по сравнению с прототипом, т.к. в прототипе весь вес преграждающей фермы 1 компенсируют противовесом значительной массы. Выполнение противовеса в виде как минимум, одного блока пружин сжатия значительно снижает общий вес шлагбаума, что существенно снижает нагрузку на все узлы шлагбаума, такие как подшипники, рама, и повышает надежность и долговечность работы шлагбаума. При снижении общей массы шлагбаума пропорционально уменьшается кинетическая энергия, следовательно снижается инерционная нагрузка на узлы конструкции, что также повышает надежность.
Для компенсации веса преграждающей фермы 1 пружины сжатия 10 набирают кассетами различной длины и массы, что расширяет функциональные возможности шлагбаума.
При значительной массе преграждающей фермы 1 ее вес может быть дополнительно скомпенсирован дополнительным противовесом, выполненным в виде пустотелых емкостей 15, установленных на свободных концах, как минимум, одного держателя 9 с возможностью смещения пустотелых емкостей 15 в горизонтальной плоскости относительно поворотного вала 6.
Использование в качестве дополнительного противовеса пустотелых емкостей 15, а не полноценного противовеса, как у прототипа, снижает общий вес шлагбаума при транспортировке до объекта и позволяет на месте точно уравновешивать преграждающую ферму 1, заполняя емкости 15 бетоном непосредственно на объекте в зависимости от его длинны и веса. Все это упрощает монтаж и расширяет эксплуатационные свойства шлагбаума по сравнению с прототипом.
Пустотелые емкости 15 противовесов жестко закреплены на свободных концах держателя 9 преграждающей фермы 1 и могут иметь, например, болтовое крепление с держателем 9, позволяющее смещать их в горизонтально плоскости относительно поворотного вала 6, что позволяет точно уравновесить преграждающую ферму 1 в зависимости от ее длинны и веса.
Преграждающая ферма 1 может быть увеличена в длину путем монтажа дополнительных секций через фланцевое крепление, что повышает противотаранные свойства и расширяет функциональные возможности шлагбаума (не показано). Может быть выполнено из двух и более секций с фланцевым креплением, служащим дополнительным ребром жесткости, увеличивающим жесткость фермы 1 и предохраняющим составную преграждающую ферму 1 от прогиба в вертикальной плоскости. Выполнение преграждающей фермы 1, разделенной на части фланцевыми соединителями позволяет упростить ее транспортировку до места установки и монтаж, тем самым снизив трудоемкость.
В случае длинномерной преграждающей фермы 1 в качестве дополнительного противовеса, компенсирующего до 30% веса фермы 1, также могут быть использованы пустотелые емкости 15.
Рамная конструкция 8 и опорные стойки 2 могут иметь по два фланца 18 в основании для возможности установки от 2 до 6 емкостей-якорей 19 (фиг. 2) для заливки бетоном в случае поверхностного монтажа шлагбаума, без рытья фундаментных приямков, что упрощает и удешевляет монтаж шлагбаума, что повышает эксплуатационные свойства шлагбаума.
Для предотвращения несанкционированного поднятия преграждающей фермы 1, ее свободный конец может быть закрыт на электромагнитный замок (не отображен), установленный на опорной стойке 2, что повысит вандалоустойчивость шлагбаума.
Основания опорных стоек 2 и рамной конструкции 8 могут быть жестко закреплены на едином фундаменте (не показано).
Пример 1 исполнения противотаранного автоматического шлагбаума. Крайние пояса 4 горизонтальной преграждающей фермы 1 выполнены из полых труб, диаметром более 100 мм. По расходу стали наиболее эффективным является трубчатое сечение профиля. Для сооружения преграждающей фермы 1 использована труба из железа, которая имеет высокую прочность и жесткость. Труба обладает хорошей обтекаемостью, поэтому ветровое давление меньше. На трубах мало задерживается иней и влага, поэтому они стойки к коррозии; их легко очищать и окрашивать. Это повышает долговечность трубчатых конструкций.
Горизонтальные полые выступающие за крайние пояса 4 балки 5 жестко закреплены на концах крайних поясов 4 фланцевыми соединениями. Опорная стойка 2 представляет собой сварную металлоконструкцию, на которую опирается преграждающая ферма 1, находящаяся в горизонтальном положении. Опорные стойки 2 выполнены полыми и их основание жестко закреплено на отдельном фундаменте. Выполнение опорных стоек 2 полыми уменьшают общий вес шлагбаума и его металлоемкость. Вертикальные пазы 3 опорных стоек 2 выполнены симметрично продольной оси преграждающей фермы 1.
С одной стороны, преграждающая ферма 1 выступающей балкой 2 фланцевым соединением жестко закреплена держателями 9 в виде полухомутов к двух-опорному поворотному валу 6. Фланцевое соединение преграждающей фермы 1 к полухомутам выполнено болтовым. Поворотный вал 6 установлен на рамной конструкции 8, основание которой жестко закреплено на отдельном фундаменте. Рама 8 представляет собой сварную металлоконструкцию повышенной жесткости.
Механизм поворота, включающий электродвигатель 7, выполнен в виде системы рычагов 17, один из которых жестко связан с поворотным валом 6, другой с электроприводом 7, а между собой рычаги 17 связаны шарнирно.
Противовес выполнен в виде двух блоков пружин 10, симметрично расположенных относительно продольной оси преграждающей фермы 1 в рамной конструкции 8 и закрепленных на двух подвижных основаниях 16. Внутри пружин сжатия 10 установлены стаканы, которые обеспечивают прямолинейность хода пружин сжатия 10, свободно перемещаясь сквозь упорный элемент13 рамной конструкции 8 (не показано).
Каждый блок пружин сжатия 10 связан с поворотным валом 6 с помощью одной цепи 11 и кулачка 12, жестко закрепленным на поворотном валу 6. Цепь 11 одним концом закреплена за кулачком 12 на поворотном валу 6, а другим концом соединена с подвижным основанием 16 блока пружин 10 шпилькой. Цепь 11 через соединительную гайку 20 переходит в шпильку, которая проходит сквозь стаканы пружин сжатия 10 и под подвижным основанием 16 заканчивается тоже гайкой 20, с помощью которой поднимают подвижное основание 16 пружин сжатия 10 к упорной пластине 13, тем самым поджимая пружины сжатия 10 к упорной пластине 13 рамной конструкции 8. При горизонтальном положении преграждающей фермы 1 сверху пружины сжатия 10 упираются в неподвижные упорные пластины 13, в которых выполнены отверстия для прохода соединительной гайки шпильки и стаканов (не показано).
Вес преграждающей фермы 1 скомпенсирован дополнительным противовесом, выполненным в виде пустотелых емкостей 15, которые жестко закреплены на свободных концах полухомутов поворотного вала 6. Пустотелые емкости 15 дополнительного противовеса соединены с полухомутами болтовым соединением, позволяющим смещать пустотелые емкости 15 в горизонтальной плоскости относительно поворотного вала 6.
Опорные стойки 2 и рамная конструкция 8 выполнены с двумя фланцами 18 в основании для возможности установки от 2 до 6 емкостей-якорей для заливки бетоном в случае поверхностного монтажа шлагбаума, без рытья фундаментных приямков (фиг. 2).
По обеим сторонам опорных стоек выполнены косынки 21 жесткости от основания до верхнего края опорных стоек 2.
Устройство работает следующим образом. В рабочем состоянии преграждающая ферма 1 находится в крайнем нижнем горизонтальном положении (фиг. 1).
Во время таранного удара, направленного в горизонтально расположенной плоскости преграждающей фермы 1, деформацию воспринимает сразу вся преграждающая ферма 1 с опорными стойками 2. С помощью выступающих балок 5 происходит защемление крайних поясов 4 преграждающей фермы 1 в четырех вертикальных пазах 3 опорных стоек 2, что обеспечивает полную блокировку преграждающей фермы 1 и силовая система противотаранного шлагбаума замыкается.
В прототипе, во время таранного удара, пассивное зацепление преграждающей фермы с опорными стойками становиться активным и обеспечивает менее эффективный один жесткий зацеп на каждой опоре.
При превышении ударной нагрузки выше заданного предельно-допустимого значения происходит разрушение фланцевого соединения преграждающей фермы 1 и держателя 9. Будучи предварительно рассчитанной, преграждающая ферма 1, не разрушаясь, передает остаточную энергию таранного удара на силовые опорные стойки 2, а они, в свою очередь, на фундамент. При превышении ударной нагрузки рассчитанной на устойчивость преграждающей фермы 1, возможна деформация или разрушение ее полых профилей. В работу по восприятию ударной нагрузки включаются силовые тросы, расположенные внутри полых профилей преграждающей фермы 1. Силовые тросы, так же через опорные стойки передают ударную нагрузку на фундаменты.
Благодаря тому, что преграждающая ферма 1 и привод на рамной конструкции развязаны, то усилия в элементах силовой системы, возникающие вследствие таранного удара транспортным средством, не передаются на привод шлагбаума, тем самым сохраняя его работоспособное состояние. Замене подлежит только преграждающая ферма 1, что минимизирует материальные затраты при повторном введении шлагбаума в эксплуатацию. Это повышает ремонтопригодность шлагбаума за счет сокращения сроков и объема работ по вводу шлагбаума в повторную эксплуатацию.
В обычном режиме открывания-закрывания проезда цепь 11 наматывается и разматывается при повороте поворотного вала 6, а подвижное основание 16 соответственно поджимает и ослабляет пружины сжатия 10 противовеса.
При закрытом положении преграждающей фермы 1 цепь 11 намотана на поворотный вал 6 и кулачок 12 и пружины сжатия 10 противовеса максимально поджаты подвижным основанием 16 к упорному элементу 13 рамной конструкции 8. При закрытом положении вес преграждающей фермы 1 скомпенсирован силой сжатия пружин 10 противовеса и, при необходимости, пустотелыми емкостями 15 дополнительного противовеса.
При подъеме и опускании преграждающей фермы 1, вращательный момент от электропривода 7 через систему рычагов 9 передают на поворотный вал 6 и на кулачок 12. При подъеме преграждающей фермы 1 цепь 11 разматывается с поворотного вала 6 и кулачка 12, подвижное основание 16 опускается и пружины противовеса 10 разжимаются.
В открытом положении преграждающая ферма 1 имеет нулевой момент, цепь 11 размотана и пружины 10 полностью разжаты. При движении преграждающей фермы 1 вниз, цепь 11 наматывается на поворотный вал 6 с кулачком 12, тем самым поднимая подвижное основание 16 пружин сжатия 10 противовеса и соответственно сжимая их.
Пружины сжатия 10 противовеса рассчитаны на усилие, достаточное для компенсация веса преграждающей фермы 1. Момент сжатия пружин 10 противовеса изменяется по синусоидальному закону, при этом максимально компенсируя момент веса преграждающей фермы 1 при поднятии и опускании преграждающей фермы 1, в том числе и при положении преграждающей фермы 1 под углом 45°, где изменения момента веса и момента сжатия максимальны. Так как на всем движении преграждающей фермы 1 ее вес скомпенсирован противовесом, то нагрузка на электропривод 7 при подъеме и опускании преграждающей фермы 1 минимальна.
Центр массы преграждающей фермы 1 движется по окружности, и его момент веса меняется по синусоиде. Цепь 11, наматываясь на кулачок 12 поворотного вала 6, обеспечивает изменение плеча силы сжатия пружин 10 противовеса так же по синусоиде, и компенсация веса происходить синхронно.
Таким образом, полезная модель обеспечивает расширение арсенала противотаранных автоматических шлагбаумов, повышение надежности, повышение эксплуатационных свойств при снижении веса, металлоемкости и габаритов противотаранного автоматического шлагбаума.