АНТИТЕРРОРИСТИЧЕСКИЙ ШЛАГБАУМ
ANTITERRORIST BARRIER

Изобретение относится к средствам дорожного движения и предназначено для защиты от несанкционированного проезда транспортных средств.
Известны противотаранные заградительные устройства, содержащие блокирующие элементы, установленные в силовой механизм в виде металлической конструкции, смонтированной в бетонном фундаменте в дорожном полотне, привод подъема и опускания блокирующих элементов, их фиксации в горизонтальном положении /см. патент РФ на полезную модель №46572, кл. F41H 11/08, 2005 [1]; патент РФ на полезную №46573, кл. F41H 11/08, E01F 13/00, 2005 [2]/.
Недостатками известных устройств является их предельная сложность, большие габариты, значительный расход материала, ограниченные функциональные возможности вследствие целесообразности их использования только в качества противотаранного устройства и необходимости закладки фундамента на всю ширину проезжей части.
Известны также устройства для принудительной остановки транспортных средств, содержащие установленную на проезжей части дороги систему механических к инерционных элементов, кинематической связанных друг с другом и образующих механизм силовой фиксации транспортного средства /см. а.с. СССР №1729298, кл. E01F 12/00, 1988 [3]; патент США №4600335, кл. E01F 13/00, 1986 [4]; а.с. СССР №1553601, кл. E01F 13/00, 1987 [5]/.
Недостатками известных устройств также являются значительная сложность, громоздкость, ограниченные функциональные возможности вследствие целесообразности их специального использования только для принудительной остановки транспортного средства и последующего быстрого освобождения проезжей части дороги. Кроме того, известны противотаранные выдвижные столбы, представляющие собой размещенное ниже уровня земли препятствие, вертикально поднимающееся вверх с помощью электрогидравлического, электромагнитного и т.п. привода /см. http://www.ronixs.ru/vydvizhnye stolby s gidravlicheskim 07.06.2011 [6]; патент РФ на полезную модель №39144, кл. E01F 13/04, 2004 [7]/.
Недостатками известных устройств являются их ограниченные функциональные возможности, что объясняется нецелесообразностью из-за громоздкости, дороговизны, сложности фундаментов и приводов использовать их в качестве обычных шлагбаумов в штатных и наиболее распространенных режимах.
Наиболее близким устройством того же назначения к предлагаемому изобретению по совокупности существенных признаков является антитеррористический противотаранный шлагбаум, содержащий стрелу, установленную основанием и концом на фиксирующих опорах и связанную с размещенным в зоне основания стрелы электрогидравлическим приводом /см. http://hisec-barriers.ru/images/files/FrontierPittsTerrabar-rier.pdt. [8], и принятый за прототип.
Данное устройство по сравнению с устройствами [1]÷[7] имеет более широкие возможности применения, не требует закладки фундамента на всю ширину проезжей части. Однако оно предназначено для работы только в критических противотаранных режимах без возможности функциональной перестройки на режим работы обычного шлагбаума. Отсюда вытекают значительные габариты, масса конструкции /около 2000 кг/, огромный расход особопрочных марок стали, необходимость выполнения сверхмощных фиксирующих опор и закладки минимальной глубиной до 300 мм. Кроме того, для известного устройства характерна низкая экономичность, значительные энергозатраты привода на периодический подъем - опускание сверхмощной стрелы. Это объясняется тем, что практически все время эксплуатации шлагбаум работает в штатном режиме открытия-закрытия проезжей части, не требующем таких затрат, и лишь ограниченные моменты времени - в противотаранном критическом режиме. Достигаемая шлагбаумом степень защиты резко снижается вследствие возможности предварительной визуальной оценки потенциальными террористами мощности и противотаранной стойкости конструкции, и предпринятия ими других вариантов проникновения: взрыв, нейтрализация охраны, несанкционированное открытие и т.п.
Сущность изобретения заключается в создании сравнительно простой, универсальной и экономичной конструкции шлагбаума, обеспечивающей при этом высокую степень защиты от несанкционированного проникновения за счет осуществления принципиально другого подхода к созданию конструкции. При данном подходе повышение степени защиты осуществляется не путем увеличения противотаранной мощности шлагбаума, а, наоборот, путем уменьшения таранной мощности транспортного средства в момент его удара в шлагбаум за счет обеспечения подвижности поверхности дорожного полотна в зоне его контакта с колесами транспортного средства при ударе, что позволяет многократно снизить силы динамического взаимодействия.
Технический результат - повышение степени защиты, обеспечиваемой конструкцией, расширение ее функциональных возможностей и снижение энергозатрат при эксплуатации, упрощение конструкции, снижение ее и габаритов.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном антитеррористическом шлагбауме, содержащем стрелу, закрепленную основанием и концом на фиксирующих опорах и связанную с размещенным в зоне основания стрелы приводом, особенность заключается в том, что непосредственно перед стрелой в углублении на дорожном полотне во всю ширину его проезжей части и заподлицо с поверхностью смонтирована подвижная в продольном направлении полотна несущая поверхность, выполненная на базе гаражного конвейера для передвижения транспортных средств при организации их обслуживания на потоке с исключением из его конструкции приводного механизма и сохранением ленточного подвижного рабочего органа, состоящего из двух свободно вращающихся барабанов, охваченных стальной лентой с натяжным механизмом, опертой на ряды направляющих роликов, при этом подвижная несущая поверхность снабжена электромеханическим тормозным устройством, срабатывающим от электрической цепи привода стрелы при ее поднятии и представляющим собой электромагнитную фрикционную муфту, соединяющую ось вращения одного из барабанов с жестко связанным с землей неподвижным валом, а перед подвижной поверхностью на дорожном полотне установлено препятствие для ограничения скорости транспортного средства типа "лежащего полицейского".
Сущность изобретения поясняется чертежами, где предложенное устройство схематично изображено: на фиг.1 - на виде на дорожное полотно сверху с местным вырезом; на фиг.2 - на виде А на фиг.1; на фиг.3 - на продольном разрезе по В-В на фиг.1
Антитеррористический шлагбаум содержит стрелу 1, закрепленную основанием /слева на фиг.2/ и концом /справа на фиг.2/ в углублениях 2, 3 фиксирующих опор 4, 5, установленных на фундаментных выступах 6, 7 по краям дорожного полотна 8. На левом на фиг.2 выступе 6 в зоне основания стрелы 1 установлен электрогидравлический привод 9, связанный с основанием стрелы 1 и служащий для ее подъема в вертикальное и опускание в горизонтальное /см. фиг.2/ положения. Непосредственно перед стрелой 1 на дорожном полотне 8 во всю ширину его проезжей части в земле 10 выполнено прямоугольное, вытянутое вдоль дорожного полотна 8 углубление 11, смыкающееся с также выполненной в дорожном полотне 8 с края углубления 11 рядом с фундаментным выступом 6 нишей 12. В углублении 11 заподлицо с поверхностью дорожного полотна 8 смонтирована подвижная в продольном направлении полотна 8 несущая поверхность 13, обеспечивающая возможность транспортному средству при попадании на эту поверхность свободного продольного перемещения вместе с ней относительно дорожного полотна 8.
Для упрощения процесса монтировки и удешевления конструкции несущая поверхность 13 выполнена на базе серийно выпускаемого гаражного конвейера для передвижений транспортных средств при организации их обслуживания на потоке /см. В.И. Сарбаев. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей. Ростов-на-Дону: Высшее образование, 2005, стр.111-112 [9]/. Из данного конвейера полностью использован ленточный подвижный рабочий орган и исключен приводной механизм данного органа, состоящий из электродвигателя, редуктора, клиноременной или цепкой передачи, а также толкающие тележки /см. также М.И. Логин. Транспортировка и переработка стружки. М.: Машиностроение, 1968, стр.48-49 [10]/. При конструктивном исполнении устройства для монтировки конкретной несущей поверхности 13 использована стальная рама 14 с П-образной формой поперечного сечения, жестко установленная в углублений 11 так, что горизонтальная поверхность сечения П-образной формы размещена на дне углубления 11, вертикальные стенки-стороны П-образного сечения примыкают к стенкам углубления 11 параллельно дорожному полотну 8, а нижние свободные торцы П-образной рамы 14 обращены вверх и находятся заподлицо с поверхностью дорожного полотна 8.
Ленточный подвижный рабочий орган состоит из двух свободно вращающихся барабанов 15, 16, закрепленных в подшипниках по концам углубления ё11 на стенках рамы 14 и охваченных натянутой стальной лентой 13, являющейся подвижной несущей поверхностью, снабженной натяжным механизмом 17 винтового типа, размещенным на заднем барабане 16. Верхняя и нижняя части ленты 13 лежат, соответственно, на рядах 18, 19 направляющих роликов, исключающих провисание ленты 13 и установленных в опорах скольжения также в стенках рамы 14. Подвижная несущая поверхность /лента/ 13 снабжена электромеханическим тормозным устройством, срабатывающим от электрической цепи привода 9 стрелы 1 при ее поднятии.
Данное тормозное устройство выполнено в виде размещенного в нише 12 неподвижного изогнутого вала 20, жестко связанного с землей 10, а конкретно - прикрепленного к вертикальной стенке неподвижной рамы 14. На свободном конце вала 20 закреплена электромагнитная фрикционная муфта 21 с обмоткой возбуждения, связанной с электрической цепью привода 9, соединяющая вал 20 с осью вращения 22 переднего барабана 15, выходящей за пределы стенки рамы 14. Два верхних торца 14 вместе с нишей 12 накрыты сверху крышками 23, 24, привернутыми к торцам рамы 14 и показанными на фиг.1 пунктирными линиями. При этом открытой для контакта с колесами транспортного средства остается только подвижная несущая поверхность в верхней части ленты 13, расположенная заподлицо с поверхностью дорожного полотна 8.
В состоянии шлагбаума при опущенной стреле 1 /см. фиг.2/ - запрещение проезда - муфта 21 отключена, ось вращения 22 барабана 15 свободна и лента 13 имеет возможность свободного продольного движения в направлении дорожного полотна 8 вместе с вращающимися барабанами 15, 16. При поднятии стрелы 1 - разрешении проезда - электрический сигнал с привода 9 стрелы 1 подается в обмотку возбуждения муфты 21, последняя срабатывает и жестко соединяет неподвижный вал 26 и ось вращения 22 барабана 15, то есть происходит торможение несущей поверхности 13 ленты на время, пока поднята стрела 1. Перед подвижной поверхностью 13 на дорожном полотне 8 поперек него на всю ширину проезжей части установлено препятствие 25 типа "лежащего полицейского", позволяющее ограничить скорость транспортного средства перед его заездом на поверхность 13.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образок.
Как было указано выше, при поднятой стреле 1 подвижная в продольном направлении дорожного полотна 8 несущая поверхность 13 заторможена и работа шлагбаума по пропусканию транспорта осуществляется в обычном режиме, транспорт легко двигается по заторможенной ленте 13, только его скорость предварительно ограничивается “лежащим полицейским” 25. При опускании стрелы 1, то есть при запрещении проезда, работа шлагбаума происходит в принципиально другом режиме. Несущая поверхность 13 /лента конвейера/ при этом, как было сказано выше, освобождается, и получает возможность свободного перемещения вдоль дорожного полотна 8. Предварительное гашение скорости транспортного средства с помощью "лежащего полицейского" 25 не позволяет транспортному средству заскочить на поверхность 13 на значительной скорости и проскочить всю ее длину за счет набранного запаса кинетической энергии, после чего таранить шлагбаум. Поэтому, рассматривая попытку прорыва транспортного средства сквозь шлагбаум как бы в замедленном действии, можно описать динамику данного процесса следующим образом.
Транспортное средство движется по поверхности 13 на малой скорости и упирается своей передней частью в горизонтальную стрелу 1. При этом его колеса, взаимодействуя с лентой 13 за счет сил трения, начинают ее проворачивать вместе с барабанами 15, 16, вызывая движение ленты 13 назад, то есть колеса вместе с транспортным средством, наоборот, отталкиваются от стрелы 1 и удаляются от нее. Это равносильно тому, что человек пытается руками сдвинуть стоящий на полу шкаф, стоя при этом ногами на имеющей возможность свободного перемещения ленте типа "бегущей дорожки" /естественно, незаторможенной/. Понятно, что при этом ноги вместе с полотном дорожки поедут назад, а усилия, прикладываемые со стороны человека к шкафу, будут минимальны. Поэтому идущее в прорыв транспортное средство в момент удара в стрелу 1 шлагбаума в принципе не может приложить к стреле сколько нибудь значительную таранную мощность. Очевидно, что за счет этого данный вариант устройства в принципе исключает необходимость выполнения стрелы 1, опор 4, 5, фундамента и т.п. с повышенной противотаранной мощностью /см. устройства [1]÷[8]/.
Конечно, учитывая антитеррористическое назначение шлагбаума, его следует делать несколько мощнее обычных шлагбаумов, часто просто не выполняющих вообще никакой силовой функции, а просто обозначающих самим своим наличием факт запрещения проезда. Однако даже это обстоятельство позволяет увеличить степень защиты, обеспечиваемой конструкцией, и одновременно с этим упростить конструкцию, резко снизить энергозатраты при ее эксплуатации, массу и габариты. Более того, принципиально новый, по мнению заявителя, подход, предложенный в данном техническом решении для создания антитеррористического шлагбаума, заключающийся не в обеспечении максимально возможной его противотаранной устойчивости, а, наоборот, - в обеспечении минимально возможной таранной мощности транспортного средства в момент прорыва, может быть использован для создания целого класса специальных устройств для защиты объектов от источников агрессии, например в случаях использования для прорыва масс людей специальных таранных устройств и т.п.