Демпфирующее фронтальное автомобильное ограждение и демпфирующий картридж для него
Для упрощения конструкции, повышения ее технологичности и улучшения эксплуатационных свойств, заключающегося в обеспечении плавного гашения скорости наехавшего транспортного средства, энергопоглощающие средства деформируемой при наезде части картриджа образованы вертикально расположенными профилированными листовыми элементами с зигами, ориентированными в поперечном направлении относительно продольной оси картриджа и у смежных профилированных листовых элементов - во встречном направлении относительно друг друга. Зиги профилированных листовых элементов образованы стенками, наклонными под углом ±
к горизонтали, и вертикальными полками, смежные профилированные листовые элементы соединены друг с другом по вертикальным полкам посредством клеевого соединения с образованием ячеек, ограниченных наклонными стенками и полками смежных элементов. Передняя часть картриджа часть картриджа, расположенная со стороны базовой составляющей дорожного фронтального ограждения, выполнена в виде рамы с жестким поперечно расположенным элементом, к которому вертикальными полками прикреплен передний профилированный листовой элемент средней части картриджа. Задняя часть картриджа, предназначенная для встречи силового воздействия в момент наезда транспортного средства, выполнена в виде объемного модуля, из тонкого листового материала, заполненного пористым наполнителем, соединенного с последним профилированным листовым элементом средней части картриджа. 2 н.п. ф-лы, 6 з.п. ф-лы, 3 ил.
Полезная модель относится к средствам пассивной безопасности движения на автомобильных дорогах, и предназначена, преимущественно, для использования на автомобилях-заграждениях в местах производства дорожных работ (нанесение разметки, уборка, поливка, снегоуборка, ремонт дорожного полотна и мостов, восстановление дорожных ограждений и проч.), Кроме того, полезная модель может использоваться на опасных участках дорог в качестве стационарных останавливающих ограждений. Демпфирующее ограждение предназначено для предотвращения возможного наезда транспортного средства на дорожный персонал или технику при производстве работ в пределах проезжей части, а также, для гашения его энергии и удержания в случае столкновения.
Известен барьер ограждения (авторское свидетельство СССР 
901381, 30.01.1982), содержащий рычаги, установленные на стойках с возможностью поворота в горизонтальной плоскости, и закрепленное на рычагах ограждение, выполненное в виде дугообразных элементов, жестко закрепленных на соответствующих рычагах и направленных выпуклостью в сторону дороги, рычаги подпружинены относительно стоек, причем смежные дугообразные элементы и рычаги смещены относительно друг друга в вертикальной плоскости, а в плане расположены с перекрытием.
Известно также ограждение для остановки транспортного средства (авторское свидетельство СССР 1649017, 15.05.1991), содержащее подвижную вертикальную раму с амортизирующими элементами, установленную на дороге поперек движения транспорта с возможностью перемещения относительно дороги и соединенную гибкой связью с блоками замедления. Ограждение снабжено, по меньшей мере, одной дополнительной вертикальной рамой с амортизирующими элементами, каждая рама установлена с возможностью перемещения посредством роликов по горизонтальным направляющим, которые размещены в двух уровнях по направлению наезда транспортных средств, каждая рама включает в себя П-образную балку жесткости, установленную в нижней части рамы, размещенную в горизонтальной плоскости и обращенную перемычкой по направлению движения транспортного средства.
Известен барьер безопасности, в состав которого входит смонтированная одним концом на стойке планка, которая несет стержни, шарнирно соединенные с планкой вертикальными осями. На другой стойке, смежной указанной, закреплена U-образная труба, в каждом из колен которой установлен свободный конец соответствующего стержня. Внутри трубы размещены тела качения. Амортизатор размещен на одном из стержней между планкой и стойкой, а дополнительный амортизатор - на другом стержне между телом качения и торцом трубы (авторское свидетельство СССР 1749339, 23.07.1992).
Известно устройство для поглощения энергии воздействия транспортного средства (патент США 6536986, 25.03.2003). Устройство включает раму с элементами крепления к автомобилю-заграждению и соединенный с рамой демпфирующий картридж, имеющий платформу с установленным на ней демпфирующим средством, выполненным в виде отдельных вертикальных держателей, между которыми помещены сборные энергопоглощающие модули, образованные из двух соединенных между собой частей в виде замкнутого объема с отверстием, обеспечивающим выход воздуха при деформации модуля. Каждая часть модуля имеет внешнюю стенку в форме усеченного конуса, при этом конусы обращены основанием большего диаметра навстречу друг другу и соединены между собой. Стенки модулей, при необходимости, могут быть выполнены переменной толщины, а полость модулей может быть заполнена наполнителем, например, пенопластом.
Известные устройства пассивной безопасности движения предназначены для использования в качестве барьеров безопасности на опасных участках дорог и предусматривают стационарную их установку. Устройства "такого рода не могут использоваться как устройства, прикрепляемые к автомобилям-заграждениям, применяемым для обеспечения безопасности в местах производства дорожных работ.
Известны также различные конструкции демпфирующих ограждений, применяемых для обеспечения безопасности автомобилей-заграждений в местах производства дорожных работ.
Например, известно средство, амортизирующее удар, содержащее раму с элементами крепления к автомобилю-заграждению и соединенный с рамой демпфирующий картридж, имеющий корпус с энергопоглощающим средством для восприятия фронтального воздействия, получаемого при наезде движущегося транспортного средства. В корпусе расположено множество слоев из волокнистого сотового материала. Каждый из слоев состоит из множества удлиненных шестиугольных ячеек, изготовленных их волокнистого материала типа целлюлозы. Продольная ось ячеек расположена горизонтально по отношению к основанию так, что торец ячейки направлен в направлении воздействия наезжающего транспортного средства. Задняя часть корпуса, воспринимающая удар в начальный момент наезда, изготовлена их мягкого материала (патент США 5052732, 01.10.1991).
Известно устройство для использования на автомобиле-заграждении, преимущественно на грузовике, уменьшающее ударное воздействие наехавшего на него транспортного средства, постепенно замедляющее движение транспортного средства и рассеивающее его кинетическую энергию. Устройство содержит раму с элементами крепления к автомобилю-заграждению и соединенный с рамой демпфирующий картридж, имеющий корпус с энергопоглощающим средством для восприятия фронтального воздействия, получаемого при наезде движущегося транспортного средства. Поперек корпуса картриджа установлены расположенные вертикально плоские листовые элементы, к которым своими отогнутыми полками прикреплены скобы, соединяющие два смежных листа, а стенка скобы перпендикулярна к плоскости листов. Скобы и листы формируют ряды ячеек, которые имеют удлиненную форму в направлении движения наезжающего транспортного средства, при этом часть ячеек пусты, а другая часть ячеек заполнена поглощающим удар ячеистым материалом (пенопласт), удельный вес которого может быть различен (патент США 4635981, 13.01.1987).
Сходную конструкцию имеет устройство по патенту США 4711481, 08.12.1987, в котором набор ячеек расположен между смежными диафрагмами, и каждая ячейка образована из двух листовых профилированных элементов L-образной формы, которые соединяются вместе, чтобы сформировать прямоугольную коробку, расположенную между смежными диафрагмами. Эти коробки взаимодействуют при работе с оребреннмми фигурными скобами, которые установлены по диагонали между смежными коробками. Фигурные скобы стабилизируют коробки при их продольной деформации и ограничивают поперечную деформацию коробки, чтобы таким образом увеличить энергопоглощающую способность устройства.
Известно также устанавливаемая на автомобиле-заграждении система, поглощающая ударное воздействие транспортного средства, содержащая раму с элементами крепления к автомобилю-заграждению и соединенный с рамой демпфирующий картридж, имеющий корпус с энергопоглощающим средством, для восприятия фронтального воздействия, получаемого при наезде движущегося транспортного средства. Картридж включает множество деформируемых секций, расположенных в продольном направлении картриджа, при этом, по крайней мере, одна из указанных секций, включает множество удлиненных ячеек, оси которых ориентированы также в продольном направлению. Продольные ячейки разделены переборками и заканчиваются на передней и задней стенках корпуса картриджа, причем задняя стенка корпуса защищена, по крайней мере, одним подпружиненным и подвижным в продольном направлении элементом, проходящим через деформируемую часть (патент США 4770420, 13.09.1988)
Описанные выше устройства содержат большое количество элементов, которые при наезде транспортного средства могут отрываться от мест крепления, и- разлетаться в разные стороны, что чревато травмами для водителя и пассажиров транспортного средства, совершившего наезд, а также других находящихся поблизости людей.
Этот недостаток в некоторой степени устранен в ближайшем аналоге - демпфирующем устройстве, которое содержит раму с элементами крепления к автомобилю-заграждению или к стационарным стойкам на обочине шоссе. Демпфирующее устройство также содержит соединенный с рамой картридж, имеющий корпус-платформу, на которой установлены демпфирующие элементы, выполненные в виде цилиндров, например круговых, расположенных вертикально, т.е. основанием на платформе. Каждый из цилиндров соединен с платформой и со смежными цилиндрами, при этом цилиндры объединены горизонтальными связями, расположенными по боковым сторонам платформы. Цилиндры могут иметь разные толщины стенок и выполняться из полиэтилена большой плотности, В задней части корпуса расположена часть, воспринимающая удар наехавшего транспортного средства, а передняя часть корпуса выполнена в виде жесткой части - стенки, ограничивающей деформацию картриджа (патент США 5403112, 04.04.1995).
Однако данное устройство, хотя и обладает простой конструкцией, имеет тот же недостаток, что и описанные выше аналоги. Устройство состоит из множества элементов - цилиндров, соединенных между собой и с платформой крепежом, который при разрушении конструкции может разлетаться в стороны и травмировать находящихся вблизи людей. Кроме того, ближайший аналог не обладает достаточной эффективностью, так как не предотвращает отскок наехавшего на него транспортного средства и не позволяет в широком диапазоне варьировать энергопоглощающую способность картриджа и тем самым задавать характер его деформации.
Задачей, решаемой заявленной группой полезных моделей, является повышение безопасности демпфирующего фронтального автомобильного ограждения, обеспечение технологичности конструкции ограждения, возможности обеспечить заданные условия восприятия фронтального силового воздействия, возникающего при наезде транспортного средства, при этом после удара перемещение автомобиля-заграждения, стоящего на ручном тормозе и второй передаче не должно превышать его собственной длины.
Поставленная задача решается за счет того, что демпфирующее фронтальное автомобильное ограждение содержит раму с элементами крепления к автомобилю или стационарной конструкции и соединенный с рамой демпфирующий картридж, включающий корпус с энергопоглощающими средствами для восприятия воздействия, получаемого при наезде, транспортного средства, причем задняя часть демпфирующего картриджа предназначена для взаимодействия с наехавшим на ограждение транспортным средством, средняя часть - для его замедления и поглощения кинетической энергии, за счет деформации и разрушения энергопоглощающих средств, а передняя часть, обладающая большей жесткостью,- для ограничения деформации картриджа и крепления к базовой составляющей дорожного фронтального ограждения. Отличительной особенностью обеих полезных моделей заявленной группы является то, что энергопоглощающие средства средней деформируемой при наезде части картриджа образованы вертикально расположенными профилированными листовыми элементами с зигами, ориентированными в поперечном направлении относительно продольной оси картриджа и у смежных профилированных листовых элементов - во встречном направлении относительно друг друга. Зиги профилированных листовых элементов имеют трапецеидальный профиль и образованы стенками, наклонными под углом ± к горизонтали, и вертикальными полками, смежные профилированные листовые элементы соединены друг с другом по вертикальным полкам посредством клеевого соединения с образованием ячеек между наклонными стенками и полками смежных элементов. Передняя часть картриджа, расположенная со стороны базовой составляющей дорожного фронтального ограждения, выполнена в виде рамы с жестким поперечно расположенным элементом, к которому вертикальными полками прикреплен передний профилированный листовой элемент средней части картриджа. Задняя часть картриджа, предназначенная для встречи силового воздействия в момент наезда транспортного средства, выполнена в виде объемного модуля, из тонкого листового материала, заполненного пористым наполнителем, соединенного с последним профилированным листовым элементом средней части.
При этом угол наклона стенок зигов по меньшей мере у двух профилированных листовых элементов картриджа может иметь различную величину, при этом у профилированного листового элемента, расположенного ближе к передней части картриджа угол а меньше, чем у профилированного листового элемента, расположенного дальше от передней части картриджа.
Кроме того, по меньшей мере, два профилированных листовых элемента картриджа имеют различную толщину листа, при этом, чем ближе элемент расположен к передней части картриджа, тем толщина листа больше.
Также часть ячеек или все ячейки средней части картриджа, образованные соседними профилированными листовыми элементами могут быть заполнены пористым наполнителем с равной или различной плотностью, при этом чем ближе ячейка расположена к передней части картриджа, тем плотность пористого наполнителя выше.
Технический результат от использования полезной модели заключается, в упрощении конструкции, повышении ее технологичности и улучшении эксплуатационных свойств, заключающемся в обеспечении плавного гашения скорости наехавшего транспортного средства за счет выполнения энергопоглощающих элементов из листовых профилей с зигами трапецеидального (или близкого к нему) сечения, образующих поперечно ориентированные ячейки, которые (или часть которых) могут быть заполнены пористым наполнителем, а также использования вертикальных связей для ячеек, расположенных, как правило, ближе к автомобилю-заграждению. Такое выполнение позволяет задавать при изготовлении ограждения характер и время деформации картриджа, воспринимающего фронтальную силу от наезда транспортного средства, варьируя такими параметрами картриджа как угол наклона к горизонтали стенок профилированных листовых элементов (в сечении - боковые стенки «трапеции») и их толщина (в зависимости от задачи - постоянная или переменная), местоположением и количеством ячеек, заполненных пористым наполнителем, наличием вертикальных связей и из выполнением (в виде единого элемента или в виде полос). Тем самым создается возможность плавно уменьшать скорость наехавшего на ограждение транспортного средства и свести к минимуму повреждения совершившего наезд транспортного средства, исключив при этом повреждения автомобиля-заграждения.
Еще одним техническим результатом от использования полезной модели является исключение травмирования людей, находящихся вокруг места столкновения. Фрагменты заявленного фронтального ограждения не разлетаются при наезде на него транспортного средства, так как энергопоглощающие элементы выполнены в виде ячеек, образованных из листового материала, а для скрепления элементов конструкции использовано клеевое соединение, т.е. заявленная конструкция не содержит элементов, отделяющихся при ударе и представляющих опасность для других участников движения. Используемые в конструкции технологические заклепки имеют небольшой диаметр и не представляют опасности, они предназначены лишь для предварительного соединения элементов до затвердевания клея. Кроме того, использование листового гофрированного материала, расположенного поперек картриджа, позволяет избежать такого опасного явления, как отскок ударившегося об ограждение транспортного средства за счет того, что в первый момент работает задняя часть картриджа, выполняющая функцию «уловителя» врезавшегося в него бампера, а расположенные далее деформирующиеся листовые элементы картриджа за счет «спрямления» гофр как бы охватывают наехавшее транспортное средство, препятствуя отскоку.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг.1 - демпфирующее фронтальное автомобильное ограждение, установленное на автомобиле-заграждении;
на фиг.2 - продольное сечение демпфирующего картриджа;
на фиг.3 - место I фиг.2.
На чертежах позициями обозначены: 1 - автомобиль-заграждение; 2-места крепления рамы на автомобиле-заграждении; 3 - рама; 4 - демпфирующий картридж; 5 - элемент жесткости передней части картриджа в виде профилированного листового элемента; 6 - профилированные листовые элементы, образующие энергопоглощающие элементы средней части картриджа; 7 - технологическая заклепка; 8 - слой клея-герметика; 9 - связь; 10 - ячейка; 11 - наполнитель пористый; 12 - профилированный листовой элемент задней части; 13 - корпус; 14 - модуль задней части картриджа; 15 - вертикальная полка модуля задней части картриджа; 16 - вертикальные полки профилированного листового элемента средней части картриджа; 17 - наклонные стенки профилированного листового элемента средней части картриджа; 18 - задняя стенка корпуса картриджа; 19 -плоская перегородка передней части картриджа; l - длина после срабатывания; lраб. - рабочая длина, т.е. длина картриджа, участвующая в поглощении энергии удара S - толщина профилированного листового элемента 6.
Демпфирующее фронтальное автомобильное ограждение устанавливается на автомобиле-заграждении или на стационарных стойках дорожного ограждения посредством резьбовых соединений.
На фиг.1 показан пример установки на автомобиле-заграждении 1 в местах крепления 2.
Демпфирующее фронтальное автомобильное ограждение содержит раму 3 с присоединенным к ней расходным элементом - демпфирующим картриджем 4.
Рама 3 представляет собой несущую сварную металлоконструкцию из конструкционной стали, сварка в среде С02 по ГОСТ 14771-76, покрытие -краска Hammerite Silver, толщиной 90 мкм, в два слоя.
Демпфирующий картридж 4, имеющий форму параллелепипеда, представляет собой клепано-клееную конструкцию из оцинкованной листовой конструкционной стали ГОСТ 19904-74 или других конструкционных материалов, используемых в автомобильной промышленности. Наружная поверхность окрашена эмалью, стойкой к атмосферному воздействию, желтого цвета. На поверхность картриджа из световозвращающей пленки могут быть нанесены маркировка, знаки и символы, соответствующие безопасности дорожного движения. Демпфирующий картридж (фиг.2) включает переднюю часть, представляющую собой объемный модуль, образованный передней стенкой корпуса картриджа, вертикально установленной плоской перегородкой 19 и соединяющим их элементом жесткости в виде вертикально установленного профилированного листового элемента 5.
Демпфирующий картридж имеет также среднюю часть с энергопоглощающими элементами, в виде ячеек 10, при этом, по крайней мере, часть из ячеек (или все ячейки) может быть заполнена пористым наполнителем 11, например, пенопластом одинаковой или разной плотности для обеспечения нарастания энергопоглощения по мере продвижения наехавшего транспортного средства к автомобилю-заграждению. Ячейки 10 образованы установленными вертикально профилированными листовыми элементами 6 с зигами, преимущественно трапецеидальной в сечении формы, с углом наклона стенок 17± к горизонтали и вертикальной полкой 16 (верхнее основание «трапеции»). Зиги профилированных листовых элементов 6 ориентированы в поперечном направлении относительно продольной оси картриджа 4, совпадающей с расчетным направлением действия фронтальной силы от движущегося транспортного средства, наезжающего на демпфирующее ограждение.
У смежных профилированных листовых элементов 6 зиги ориентированы в противоположных направлениях так, что при соединении соседних элементов 6 образуются ячейки 10 по типу сотовой конструкции, ограниченные наклонными стенками 17 и вертикальными полками 16 смежных профилированных листовых элементов 6, при этом полки 16 скреплены между собой клеевым соединением 8 с использованием технологических заклепок 7.
Кроме того, для обеспечения нарастания энергопоглощения по мере продвижения наехавшего транспортного средства к автомобилю-заграждению угол наклона стенок зигов у двух или более профилированных листовых элементов 6 средней части картриджа 4 может выполняться различной величины, при этом, чем ближе профилированный листовой элемент 6 расположен к передней части картриджа, тем угол меньше. Для этих же целей (нарастания энергопоглощения) два или более профилированных листовых элемента 6 картриджа 4 могут иметь различную толщину листа, при этом, чем ближе элемент 6 расположен к передней части картриджа, тем толщина листа больше.
Для регулирования процесса деформации энергопоглощающих элементов средней части картриджа в конструкцию введены вертикальные связи 9, расположенные в местах клеевого соединения смежных профилированных листовых элементов 6. Связи 9 представляют собой плоский листовой элемент, который может простираться от одной боковой стенки корпуса картриджа до другой, или представлять собой листовые полосы, при этом полки смежных профилированных листовых элементов 6 приклеиваются к разным сторонам листового элемента или листовой полосы. Связи 9 устанавливаются для повышения жесткости конструкции в местах их расположения для того, чтобы ограничить поперечную деформацию элементов 6 и, тем самым, обеспечить плавность нарастания перегрузки на наехавшее транспортное средство по мере его приближения к автомобилю-заграждению.
Задняя часть демпфирующего картриджа представляет собой объемный модуль 14 из тонкого листового материала, заполненный пористым наполнителем, соединенный с последним профилированным листовым элементом 6 средней части картриджа, воспринимающий в начальный момент силовое воздействие (Р) от удара наехавшего на ограждение транспортного средства и далее передающий силовое воздействие на энергопоглощающие элементы средней части картриджа. Модуль 14, заполненный пористым наполнителем, например, пенопластом, может быть образован профилированным листовым элементом 12 с трапецеидальным сечением, обращенным внутрь корпуса 13 картриджа 14, при этом вертикальная полка 15 модуля 14 соединена соединен клеевым соединением и технологическими заклепками с вертикальными полками 16 смежного с ним профилированного листового элемента 6 средней части и с плоской задней стенкой 18 тонкостенного корпуса 13 картриджа 4.
При наезде транспортного средства такая форма позволяет поглотить часть энергии и, при этом, выполнить функцию «ловушки» для бампера наехавшего транспортного средства, препятствуя отскоку.
Заданная энергоемкость картриджа рассчитывается исходя из сочетания пластической деформации картриджа и технических характеристик автомобиля-заграждения и достигается при проектировании и изготовлении определенным расположением связей, расположением и сочетанием ячеек, заполненных пористым наполнителем разной плотностью и/или полых, наличием и расположением связей 9, а также значениями параметров картриджа: L-длина картриджа 4, определяемая количеством профилированных листовых элементов 6, S-толщина стенки разных элементов 6 и выбранными величинами а, одинаковыми или различными у разных профилированных листовых элементов 6. Увеличение значений L, S, числа заполненных ячеек (сот) наполнителем 9, увеличение плотности наполнителя и уменьшение значения угла наклона стенок ос по мере приближения к передней части картриджа ведет к увеличению жесткости конструкции, т.е. к повышению энергоемкости картриджа. Это позволяет управлять процессом пластической деформации, возникающей при наезде.
Описание работы демпфирующего фронтального автомобильного ограждения.
При наезде транспортного средства на демпфирующее фронтальное автомобильное ограждение происходит безопасное гашение кинетической энергии движущегося транспортного средства следующим образом:
Например, по дорожной полосе, где ведутся ремонтные работы движется легковой автомобиль массой 1000 кг со скоростью 60 км/ч, что соответствует кинетической энергии 1400 кДж. и, по каким-то причинам, этот автомобиль совершает наезд на установленное демпфирующее фронтальное ограждение. В результате удара между наехавшим автомобилем и демпфирующим фронтальным ограждением возникает взаимодействие, которое длится малый промежуток времени (менее одной секунды), при этом скорость легкового автомобиля снижается до его полной остановки, а кинетическая энергия, которой он обладал до момента столкновения, полностью гасится определенным образом, так, чтобы никто не пострадал и материальный ущерб был минимальным. Задняя стенка корпуса картриджа проектируется так, что «встречает» автомобиль как можно мягче и взаимодействуя с ним максимальной площадью. Задняя стенка выполняется из тонкой, листовой, мягкой, оцинкованной стали в виде прямоугольника размерами порядка 2000×5 00 мм. Ее задача максимально рассредоточить и смягчить удар в начальной стадии и за счет облегания переднего бампера и прилегающих деталей автомобиля удерживать его до полной остановки. Далее, после встречи автомобиля задней стенкой, скорость следует снижать таким образом, чтобы соблюдалось главное условие безопасности, для водителя и пассажиров автомобиля, по Европейскому стандарту EN 1317-1.2002
SJ={(Nx/12)2+(Ny/9)2+Nz/10)2 }½
1,
где Nx, Ny, Nz - величины инерционных перегрузок, измеренные в центре масс удерживаемого автомобиля при взаимодействии с ограждением.
Это условие достигается, когда сила торможения нарастает по мере деформации картриджа, и график зависимости силы торможения от перемещения, приближенно, представляет гиперболу. Оптимизация процесса торможения достигается определенным сочетанием толщин S последовательно собранных демпфирующих элементов, углов наклона зигов , вариацией плотности пористого наполнителя 
и схемой заполнения ячеек, образованных за счет зигов демпфирующих элементов. Процесс представляет собой последовательное срабатывание элементов картриджа. При этом в процессе деформации демпфирующих элементов зиги распрямляются и элементы раскрываются в вертикальном направление. Это обеспечивает увеличение фронтального габаритного размера картриджа, большее облегание и улучшение удержания легкового автомобиля от подныривания под автомобиль-заграждение или от наезда на картридж, как на трамплин, что очень опасно.
Боковые стенки картриджа, соединенные с демпфирующими элементами, при деформации заворачиваются, облегая автомобиль с боков, удерживают его от смещения в стороны и препятствуют выезду на полосу встречного движения. Пластическая деформация элементов исключает недопустимое явление - отскок легкового автомобиля после столкновения.
Сборка картриджа посредством полиуретанового клея исключает отделение его деталей и фрагментов и их проникновение в салон автомобиля.
Когда картридж срабатывает на величину рабочей длины, погасив основную часть кинетической энергии, воздействие через базовую часть ограждения передается автомобилю-заграждению, стоящему на ручном тормозе и второй скорости. Остаточное энергопоглощение осуществляется силами трения между шинами автомобиля-заграждения и дорожным покрытием, при его перемещении на длину в пределах собственного габаритного размера.
Пример реализации полезной модели.
В качестве автомобиля-заграждения применяется автомобили Газель 3302, Газель 33023 снаряженной массой 1950 кг и 2050 кг соответственно, имеющие наибольшее распространение на территории России. Уровень удерживающей способности (энергоемкость) данного ограждения - от 130 кДж. К примеру, автомобиль массой 1000 кг, движущийся со скоростью 60 км/ч обладает кинетической энергией Е=130 кДж. Габаритные размеры: картриджа, обеспечивающего поглощение кинетической энергии движущегося автомобиля, составляют, преимущественно, 2010×1850×500 мм. Суммарная масса рамы и демпфирующего картриджа такого размера около 300 кг.
Были проведены натурные испытания демпфирующего фронтального автомобильного ограждения по методике, определенной ГОСТ 52721-2007 на соответствие ГОСТ Р 52289-2004. В автомобиле-заграждении на сидение водителя был усажен манекен «Гибрид III», оборудованный измерительными датчиками. Для испытания демпфирующего фронтального автомобильного ограждения использовался легковой автомобиль полной массой 925 кг, нагрузка на переднюю ось 535 кг, нагрузка на заднюю ось 488 кг. Для разгона автотранспорта использовалась горизонтальная дорога с твердым цементобетонным покрытием шириной 6,0 м. Движение легкового автомобиля осуществлялось с использованием прямолинейного монорелься посредством автомобиля-тягача, соединенного с разгоняемым легковым автомобилем тяговым канатом, системой канатных блоков и ползуна, перемещающегося по монорельсу. Отделение разгоняемого легкового автомобиля от ползуна осуществлялось автоматически на расстоянии 8 м от места возникновения контакта автомобиля с ограждением. Дальнейшее движение автомобиля происходило по инерции. Скорость автомобиля и параметры соударения автомобиля с ограждением определялись приборами и фиксировались.
Масса демпфирующего фронтального автомобильного ограждения совместно с автомобилем-заграждением и манекеном - 2500 кг. Скорость столкновения - 60,6 км/ч, угол наезда - фронтальный наезд, энергия удара - 130,8 кДж. В процессе наезда деформация демпфирующего фронтального автомобильного ограждения составила 60%, деформация наехавшего автомобиля незначительная: поврежден бампер, разбиты фары, деформированы передние крылья. Салон автомобиля не деформирован. Автомобиль-заграждение повреждений не имеет. Перемещение автомобиля-заграждения, стоявшего на ручном тормозе и второй передаче составило 5450 мм.
При испытаниях было установлено, что при наезде транспортного средства на фронтальное ограждение обеспечивается безопасность дорожного персонала, водителя и пассажиров, пристегнутых ремнями безопасности, и других участников дорожного движения в зоне столкновения. Средняя продольная перегрузка, измеренная в центре масс автомобиля, в момент столкновения по действующим нормам не должна превышать 10g. По результатам натурных испытаний, проведенных на автополигоне, данный показатель, характеризующий эффективность устройства, составляет ~8,7g.
1. Демпфирующее фронтальное автомобильное ограждение, содержащее раму с элементами крепления к автомобилю или стационарной конструкции и соединенный с рамой демпфирующий картридж, включающий корпус с энергопоглощающими средствами для восприятия воздействия, получаемого при наезде транспортного средства, причем задняя часть демпфирующего картриджа предназначена для взаимодействия с наехавшим на ограждение транспортным средством, средняя часть - для его замедления и поглощения кинетической энергии, за счет деформации и разрушения энергопоглощающих средств, а передняя часть, обладающая большей жесткостью, - для ограничения деформации картриджа и крепления к базовой составляющей дорожного фронтального ограждения, отличающееся тем, что энергопоглощающие средства средней деформируемой при наезде части картриджа образованы вертикально расположенными профилированными листовыми элементами с зигами, ориентированными в поперечном направлении относительно продольной оси картриджа и во встречном направлении относительно друг друга у смежных элементов, при этом зиги профилированных листовых элементов образованы стенками, наклонными под углом ± к горизонтали и вертикальными полками, смежные профилированные листовые элементы соединены друг с другом по вертикальным полкам непосредственно или через плоские листовые элементы связи с образованием между наклонными стенками и полками смежных профилированных листовых элементов ячеек, причем часть ячеек или все ячейки средней части картриджа, образованные профилированными листовыми элементами, заполнены пористым наполнителем с равной или различной плотностью, передняя часть картриджа, расположенная со стороны базовой составляющей дорожного фронтального ограждения, выполнена в виде рамы с жестким поперечно расположенным элементом, задняя часть картриджа, предназначенная для встречи и удержания транспортного средства в момент наезда, выполнена в виде объемного модуля из тонкого листового материала, заполненного пористым наполнителем.
2. Демпфирующее фронтальное автомобильное ограждение по п.1, отличающееся тем, что угол наклона стенок зигов по меньшей мере у двух профилированных листовых элементов картриджа имеет различную величину, при этом чем ближе профилированный листовой элемент расположен к передней части картриджа, тем угол меньше.
3. Демпфирующее фронтальное автомобильное ограждение по п.1, отличающееся тем, что, по меньшей мере, два профилированных листовых элемента картриджа имеют различную толщину листа, при этом чем ближе элемент расположен к передней части картриджа, тем толщина листа больше.
4. Демпфирующее фронтальное автомобильное ограждение по п.1, отличающееся тем, что часть ячеек или все ячейки средней части картриджа заполнены пористым наполнителем с равной или различной плотностью таким образом, что чем ближе ячейка расположена к передней части картриджа, тем плотность пористого наполнителя выше.
5. Демпфирующий картридж - элемент дорожного фронтального ограждения, включающий корпус с энергопоглощающими средствами для восприятия воздействия, получаемого при наезде транспортного средства, причем задняя часть демпфирующего картриджа предназначена для взаимодействия с наехавшим на ограждение транспортным средством, средняя часть - для его замедления и поглощения кинетической энергии за счет деформации и разрушения энергопоглощающих средств, а передняя часть, обладающая большей жесткостью, - для ограничения деформации картриджа и крепления к базовой составляющей дорожного фронтального ограждения, отличающийся тем, что энергопоглощающие средства средней деформируемой при наезде части картриджа образованы вертикально расположенными профилированными листовыми элементами с зигами, ориентированными в поперечном направлении относительно продольной оси картриджа и во встречном направлении относительно друг друга у смежных элементов, при этом зиги профилированных листовых элементов образованы стенками, наклонными под углом ± к горизонтали и вертикальными полками, смежные профилированные листовые элементы соединены друг с другом по вертикальным полкам непосредственно или через плоские листовые элементы-связи с образованием ячеек между наклонными стенками и полками смежных профилированных листовых элементов, причем часть ячеек или все ячейки средней части картриджа, образованные профилированными листовыми элементами, заполнены пористым наполнителем с равной или различной плотностью, передняя часть картриджа, расположенная со стороны базовой составляющей дорожного фронтального ограждения, выполнена в виде рамы с жестким поперечно расположенным элементом, задняя часть картриджа, предназначенная для встречи и удержания транспортного средства в момент наезда, выполнена в виде объемного модуля из тонкого листового материала, заполненного пористым наполнителем.
6. Демпфирующий картридж - элемент дорожного фронтального ограждения по п.5, отличающийся тем, что угол наклона стенок зигов по меньшей мере у двух профилированных листовых элементов имеет различную величину, при этом чем ближе профилированный листовой элемент расположен к передней части картриджа, тем угол меньше.
7. Демпфирующий картридж - элемент дорожного фронтального ограждения по п.5, отличающийся тем, что, по меньшей мере, два профилированных листовых элемента имеют различную толщину листа, при этом чем ближе элемент расположен к передней части картриджа, тем толщина листа больше.
8. Демпфирующий картридж - элемент дорожного фронтального ограждения по п.5, или 6, или 7, отличающийся тем, что чем ближе ячейка, образованная профилированными листовыми элементами, расположена к передней части картриджа тем плотность пористого наполнителя выше.
