Противотаранное устройство

Авторы патента:

Полезная модель относится к механическим устройствам, в частности к барьерам противотаранным, предназначенным для преграждения несанкционированного проезда транспортных средств на объекты и территории различного назначения. Технический результат - повышение надежности работы барьера за счет особенностей конструкции и за счет применения комплектующих узлов и деталей, серийно выпускаемых промышленностью для других областей техники, обеспечение возможности применения распространенных материалов при восстановлении работоспособности устройства после тарана данного устройства транспортным средством, существенное сокращение затрат при эксплуатации в зимний период, обеспечение возможности серийного изготовления, упрощение сервисного технического обслуживания. Противотаранное устройство содержит: расположенные по обочине дороги закрепленные на фундаментах основания, установленные на этих основаниях стойки с кронштейнами, редукторы с электродвигателями, с тросовыми барабанами и тормозами, закрепленные к кронштейнам шкивы, запасованные в тросовые барабаны тросы, перекинутые через шкивы и соединенные с крюками, перекладину из металлического профиля в виде равнополочного швеллера, который с помощью пальцев крепится к опорной площадке, сама опорная площадка через шарнирные стойки закреплена к основанию. Конструктивные особенности противотаранного устройства - перекладина, выполненная из равнополочного швеллера, шарнирные стойки и отсутствие жестких связей с исполнительным механизмом. Эксплуатационные особенности противотаранного устройства -возможность чистки проезжей части соответствующей техникой.

Наиболее близким по выполняемой функции и заданным параметрам является известное устройство для остановки транспортного средства /1/, содержащее основание, шарнирно закрепленный на нем упор, фиксатор положения упора, отличающееся тем, что основание выполнено в виде стоек с кронштейнами, расположенными по обочине дороги, а упор - в виде П-образного швеллера-балки с противовесами на концах, где для увеличения жесткости внутри швеллера-балки и противовесов пропущен сверхпрочный трос, а между собой они дополнительно соединены косынками, при этом под упором установлена пружина-ускоритель, пластины подставки и фиксатор положения упора, выполненный с возможностью поворота и соединен тягами с кронштейном автоматического спуска шлагбаума и рычагом спуска вручную с возможностью поворота их вокруг вертикальных осей, а также упор соединен тросом с лебедкой установки его в горизонтальное положение. Недостатком данного устройства является то, что после контакта (после тарана) придется заменить полностью все устройство на новое.

Задачи, на решение которых направлено исполнение полезной модели, заключаются:

- в создании устройства гарантированно задерживающее какое - либо транспортное средство;

- в быстром восстановлении работоспособности после срабатывания, за счет особенностей конструкции и применения доступных материалов;

- в возможности организации серийного производства;

- в возможности организации сервисного технического обслуживания;

- в возможности существенно снизить эксплуатационные расходы;

- в возможности проводить модификацию и модернизацию.

Такое решение обеспечивается противотаранным устройством, содержащим расположенные по обочине дороги закрепленные на фундаментах основания, установленные на этих основаниях стойки с кронштейнами, редукторы с электродвигателями, с тросовыми барабанами и тормозами, закрепленные к кронштейнам шкивы, запасованные в тросовые барабаны тросы, перекинутые через шкивы и соединенные с крюками, перекладину из металлического профиля в виде равнополочного швеллера, с одной стороны которого на полках закреплены проушины, а на стенке вскрыты по одному отверстию и на верхней плоскости стенки которой закрепленное съемное технологическое кольцо, при этом перекладина внутренней поверхностью стенки швеллера опирается на две опорные площадки, в которых имеются по одному вертикальному отверстию и через которые закрепляется пальцами, имеющими фиксаторы, к каждой опорной площадке жестко закреплены по три вилки и по одному кольцу, в которые продеты крюки, а к одной из опорных площадок две проушины, при этом две вилки ориентированы вдоль проезжей части, а одна - поперек, к вилкам одним концом шарнирно закреплены три шарнирные стойки, другой конец каждой шарнирной стойки шарнирно закреплен в опорах жестко закрепленных к основаниям, угол между горизонтальной плоскостью и шарнирными стойками, расположенными вдоль проезжей части составляет , а угол между горизонтальной плоскостью и шарнирными стойками, расположенными поперек проезжей части составляет , при этом каждая шарнирная стойка состоит из двух звеньев 1, 2 длиной s1 и s2 соответственно, каждое из звеньев имеет специальную выборку, к звену 1 жестко крепится упорная косынка, со стороны, где к одной из опорных площадок закреплены проушины, перекладина дополнительно шарнирно закреплена к этой опорной площадке.

Конструктивные особенности противотаранного устройства - перекладина, выполненная из равнополочного швеллера, шарнирные стойки и отсутствие жестких связей с исполнительными механизмами.

На фиг. 1 изображен пример осуществления полезной модели. По обочине проезжей части жестко на фундаменте установлены основания в виде рамы (1), на основаниях жестко закреплены стойки (2) с кронштейнами (3) и редукторы (4) с закрепленными электродвигателями (5), тросовыми барабанами (6) и тормозами (7), на кронштейнах (3) закреплены тросовые шкивы (8), через шкивы перекинуты тросы (9), одни концы которых запасованы на тросовых барабанах (6), а другие заделаны на крюках (10), на опорных площадках (11) жестко закреплены кольца (12), на верхние плоскости опорных площадок опирается перекладина (13), закрепленная стопорными пальцами (14), на верхней плоскости перекладины (13) крепится съемное технологическое кольцо (15). На фиг. 2 изображено крепление шарнирных стоек (16) к опорной площадке (11) и к основанию (1), к торцевым частям опорных площадок (11) жестко прикреплены по три вилки (17), из них две крайние вилки крепятся вдоль торцевой поверхности опорной площадки (11), а средняя перпендикулярно, к вилкам (17) шарнирно крепятся шарнирные стойки (16), другим концом шарнирные стойки шарнирно закреплены в опорах (18), жестко закрепленных к основанию (1). На фиг. 3 изображена шарнирная стойка (16), состоящая из двух звеньев 1, 2 поз. (19), (20) соответственно, звено 1 имеет жестко закрепленную упорную косынку (21), звенья 1, 2 имеют запрессованные втулки (22). На фиг. 4 устройство изображено в положении «открыто». На фиг. 5 изображены шарнирные стойки в положении устройства «открыто». На фиг. 6 изображено устройство в положении «чистка проезжей части». На фиг. 7 изображено крепление для осуществления подъема перекладины в положение «чистка проезжей части», к перекладине жестко закреплены проушины (23), к опорной площадке (11) жестко закреплены проушины (24), проушины (23) и (24) соединены пальцем (25). На фиг. 8 изображен вариант исполнения перекладины (13), к перекладине могут закрепляться стальные листы (26) для облегчения проезда колесного транспорта.

Назначение элементов (фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8). Основание (1) предназначено для крепления на ней стоек (2), редукторов (4) с закрепленными электродвигателями (5), тросовыми барабанами (6) и тормозами (7) и опор шарнирных стоек (18). Редукторы (4) с закрепленными электродвигателями (5), тросовыми барабанами (6) и тормозами (7) предназначены для «подъема» и «опускания» перекладины (13) и удержания ее в поднятом положении. Перекладина (13) в поднятом положении создает преграду для проезда транспортного средства и воспринимает воздействие (удар) при несанкционированной попытке проезда транспортного средства. Стойки (2) служат для крепления тросовых шкивов (8). Тросовые шкивы (8) предназначены для передачи усилия при подъеме от электродвигателей (5) через редукторы (4) к опорным площадкам (11). Опорные площадки (11) предназначены для жесткого крепления колец (12), вилок (17) и разъемного крепления перекладины (13). Шарнирные стойки (16) предназначены для удержания перекладины (13) при «подъеме» и «опускании», удержании перекладины (13) в поднятом положении и для восприятия нагрузки при контакте с транспортным средством от перекладины (13) через стопорные пальцы (14) и опорные площадки (11), выборки на звеньях (19), (20) шарнирной стойки (16) предназначены для более надежной фиксации этих стоек в закрытом состоянии устройства, втулки (22) играют роль подшипников скольжения. Жестко закрепленные упорные косынки (21) на шарнирных стойках (16) (фиг. 3) предназначены для удержания перекладины (13) от продольного перемещения при проезде транспортного средства в положении «открыто» (упорные косынки крепятся только на шарнирные стойки, установленные в продольном направлении). Съемное технологическое кольцо (15), проушины (23), (24) и палец (25), образующие шарнирное соединение, предназначены для подъема перекладины в поперечном направлении при переводе устройства в положение «чистка проезжей части».

Работа устройства. Открытие проезда осуществляется путем опускания перекладины (13), вращающие моменты от электродвигателей (5) (электродвигатели работают в прямом и реверсивном режимах) через редукторы (4) передаются на барабаны (6), тросы (9) при этом наматываются на барабаны (6), или сматываются с барабанов (6), а крюки (10) передают усилие через кольца (12) к опорным площадкам (11), при опускании перекладины (13) под действием ее веса звенья (19), (20) шарнирных стоек (16) движутся по соответствующим траекториям и «складываются», затормаживание барабанов (6) от самопроизвольного вращательного движения происходит в моменты остановки электродвигателей. В закрытом положении устройства (перекладина (13) поднята), при соприкосновении транспортного средства с перекладиной (13), кинетическая энергия движущегося транспортного средства, частично тратится на деформацию перекладины (13) в горизонтальном направлении, частично на разрушение узлов транспортного средства, частично на создание механических напряжений и крутящих моментов различного характера в шарнирных стойках (16), основаниях (1) и фундаментах, тем самым происходит «гашение» кинетической энергии транспортного средства и его остановка.

Для перевода устройства в положение «чистка проезжей части» устройство переводится в положение «открыто», с той стороны, где перекладина (13) дополнительно шарнирно закреплена к опорной площадке (11), крюк (10) перецепляется с кольца (12) на кольцо (15) (стопорные пальцы (14) вынимаются), далее перекладина (13) перемещается в положение, изображенное на фиг. 6.

В данном описании не рассматривается устройство фундаментов и работа электрической схемы, расположение датчиков и концевых выключателей, так как их устройство и работа широко известны в соответствующих областях техники.

Для проверки осуществления полезной модели был проведен анализ воздействия транспортного средства на противотаранное устройство. Анализ был произведен с помощью приложения COSMOSXpress программы автоматизированного проектирования SolidWorks. COSMOSXpress позволяет в процессе анализа напряжений или статического анализа на основе выбранного материала, заданных ограничений и нагрузок анализировать деформации, нагрузки и напряжения в детали. Для расчета напряжений COSMOSXpress использует линейный статический анализ на основе метода конечных элементов. Чтобы провести анализ перекладина (13), стопорные пальцы (14), опорная площадка (11), вилки (17), шарнирные стойки (16), опоры (18) и пальцы крепления были преобразованы в единую деталь, в качестве материала была выбрана простая углеродистая сталь, а нагрузка составляла 170000 H (нагрузка от воздействия транспортного средства, движущегося со скоростью 50 км/час и массой 10 т.). На фиг. 9 представлено распределение напряжения в модели. Маркерами на модели указаны критические места, это стопорные пальцы (14) крепления перекладины (13) к опорной площадке (11), пальцы крепления шарнирных стоек (16) к вилкам (17), опорам (18) и пальцы самих шарнирных стоек (16). Предполагая пропорциональное распределение нагрузки в модели было смоделировано распределение напряжения в соединительном пальце шарнирной стойки (16) и опоры (18) при нагрузке 15000 H (фиг. 10). Опираясь на выполненный анализ и учитывая минимизацию деформации шарнирных стоек (16), было установлено, что диаметр соединительных пальцев шарнирных стоек (16) с вилками (17) и опорами (18) должен составлять не менее 30 мм, диаметр стопорных пальцев (14) не менее 60 мм, сечение звеньев (19), (20) не менее чем 80×80 мм, а в качестве перекладины (13) можно выбрать швеллер 40П по ГОСТ 8240-97. Предполагается, что при данных геометрических параметрах вышеуказанных элементов, при воздействии, критической деформации будет подвергаться только перекладина (13), которая будет заменяться без особых затруднений.

Вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленной полезной модели следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленную полезную модель при его осуществлении, предназначено для расширения существующего арсенала средств физической защиты;

- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления;

- средство, воплощающее заявленную полезную модель при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, а именно, в создании устройства гарантированно задерживающее какое-либо транспортное средство, в относительно быстром восстановлении работоспособности после срабатывания, в возможности организации серийного производства за счет применения узлов и деталей, выпускаемых промышленностью для других областей техники, в возможности организации сервисного технического обслуживания, в возможности проводить модификацию, существенное снижение эксплуатационных расходов.

Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию «промышленная применимость».

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной модели, позволили установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленной полезной модели.

Для проверки соответствия заявленной полезной модели условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленной полезной модели. Результаты поиска показали, что заявленная полезная модель не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленной полезной модели преобразований для достижения технического результата. В частности, заявленной полезной модели не предусматриваются следующие преобразования:

- дополнение известного средства какой-либо известной частью, присоединяемой к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такого дополнения;

- замена какой-либо части известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;

- увеличение количества однотипных элементов действий, для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов действий;

- выполнение известного средства или его части из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;

- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.

Описываемая полезная модель не основана на изменении количественного признака, представлении таких признаков во взаимосвязи, либо изменении ее вида.

Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию "изобретательский уровень".

Перечень фигур.

1) Фиг. 1. Пример осуществления изобретения.

2) Фиг. 2. Крепление шарнирных стоек.

3) Фиг. 3. Шарнирная стойка.

4) Фиг. 4. Устройство в положении «открыто».

5) Фиг. 5. Шарнирные стойки в положении устройства «открыто».

6) Фиг. 6. Устройство в положении «чистка проезжей части».

7) Фиг. 7. Крепление для осуществления подъема перекладины в положение «чистка проезжей части».

8) Фиг. 8. Вариант исполнения перекладины.

9) Фиг. 9. Распределение напряжения в модели.

10) Фиг. 10. Распределение напряжения в пальце.

Источники информации

1. Голодяев А.И., Гребнев С.В., Евко В.Ф. Свидетельство 35537 20.01.2004, МПК E01F 13/00. Устройство для преграждения проезда.

Противотаранное устройство, содержащее расположенные по обочине дороги закрепленные на фундаментах основания, установленные на этих основаниях стойки с кронштейнами, редукторы с электродвигателями, тросовыми барабанами и тормозами, закрепленные к кронштейнам шкивы, запасованные в тросовые барабаны тросы, перекинутые через шкивы и соединенные с крюками, перекладину из металлического профиля в виде равнополочного швеллера, с одной стороны которого на полках закреплены проушины, а на стенке вскрыты по одному отверстию и на верхней плоскости стенки которой закрепленное съемное технологическое кольцо, отличающееся тем, что перекладина внутренней поверхностью стенки швеллера опирается на две опорные площадки, в которых имеются по одному вертикальному отверстию и через которые закрепляется пальцами, имеющими фиксаторы, к каждой опорной площадке жестко закреплены по три вилки и по одному кольцу, в которые продеты крюки, а к одной из опорных площадок две проушины, при этом две вилки ориентированы вдоль проезжей части, а одна - поперек, к вилкам одним концом шарнирно закреплены три шарнирные стойки, другой конец каждой шарнирной стойки шарнирно закреплен в опорах жестко закрепленных к основаниям, угол между горизонтальной плоскостью и шарнирными стойками, расположенными вдоль проезжей части составляет , a угол между горизонтальной плоскостью и шарнирными стойками, расположенными поперек проезжей части составляет , при этом каждая шарнирная стойка состоит из двух звеньев 1, 2 длиной s1 и s2 соответственно, каждое из звеньев имеет специальную выборку, к звену 1 жестко крепится упорная косынка, со стороны, где к одной из опорных площадок закреплены проушины, перекладина дополнительно шарнирно закреплена к этой опорной площадке.