ЗАГРАДИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2012 года по МПК E01F13/10 

Изобретение относится к средствам принудительной остановки транспортного средства, а именно к тросовым устройствам остановки транспортного средства, и может быть использовано как самостоятельное устройство или в составе имеющихся средств физической защиты от несанкционированного проникновения на объекты различного назначения.

Известно устройство [1] (свидетельство РФ на полезную модель №35637, МПК E01F 13/00), содержащее смонтированную на основании с возможностью поворота в вертикальной плоскости приводом заградительную секцию в виде рамы с информационными элементами, где основание выполнено в виде оси с установленной на нее с зазором втулкой, при этом контактирующие диаметры их выполнены с обратным конусом Морзе по величине для замыкания в замок при таране, а рама состоит из набора труб, разнесенных в пространстве между собой по глубине и высоте с пропущенными внутри них сверхпрочными тросами, изготовленными в виде чалок, одни концы петель которых надеты на втулку, а другие - на ось вертикального вращения шлагбаума, размещенную у ушах основания.

Известное устройство имеет ряд недостатков:

- длительное восстановление после срабатывания;

- устройство требует квалифицированного технического обслуживания.

Наиболее близким по выполняемой функции и заданным параметрам является известный барьер противотаранный [2] (патент РФ на изобретение №2333308, МПК E01F 13/10), содержащий две опоры на расстоянии друг от друга не менее ширины транспортного средства и барьер в виде троса, установленный поперек проезда на опоры, снабжен стойками, установленными за опорами по ходу движения транспортного средства, на них шарнирно закреплены платформы с возможностью опрокидывания, на платформах свободно размещены металлические конструкции в виде "ежей", падающих на проезжую часть при опрокидывании платформ, трос, установленный поперек проезда, имеет связь с фиксаторами, удерживающими платформы от опрокидывания, а расстояние между опорами и стойками выбрано в зависимости от заданной скорости движения транспортного средства во время тарана.

Недостатками данного устройства являются:

- требуется переналадка устройства под характеристики транспортного средства, причем характеристики транспортного средства (например, масса и скорость) никогда не будут заранее известны;

- хотя устройство и останавливает транспортное средство, при этом, все-таки, какое-то расстояние после контакта с тросом это транспортное средство перемещается в сторону охраняемого объекта.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании устройства, гарантированно задерживающего какое-либо транспортное средство, движущееся со скоростью до 60 км/час и массой до 10 тонн, при этом после контакта с устройством транспортное средство отбрасывается в противоположную сторону изначального направления движения, что очень важно в случаях, когда это транспортное средство начиняется взрывчатыми материалами. Такое решение обеспечивается заградительным устройством, содержащим две стойки, жестко установленные в грунте, на расстоянии друг от друга, которое складывается из ширины проезда транспортного средства и габаритов подвижных элементов заградительного устройства, поворотно-распорную балку, закрепленную на одной из стоек с возможностью вращения в горизонтальной плоскости, а на второй стойке заходящую в закрепленное к ней устройство фиксации, и барьер в виде тросов, при этом барьер дополнительно содержит не менее одной подвижной платформы, состоящей из горизонтальной рамы с опорными катками и вертикальной рамы, на которой со стороны проезжей части жестко закреплены в вертикальном ряду проушины, к ним зачаленными концами закреплены тросы в виде чалок в количестве не менее двух, с противоположной стороны проезжей части на вертикальной раме подвижной платформы жестко закреплены в вертикальном ряду направляющие шкворни в количестве не менее двух и натяжной винт, заходящие со стороны проезжей части в сквозные отверстия жестко установленных в грунте стоек, между вертикальной рамой и жестко установленной в грунте стойкой на натяжной винт накручен ограничительный цилиндр, высота которого выбирается из условий обеспечения натяжения тросов в закрытом состоянии, диаметры соответствующих отверстий, в которые заходят натяжной винт и направляющие шкворни, больше диаметра резьбы натяжного винта и внешних диаметров направляющих шкворней на величину технологического зазора, а внешний диаметр ограничительного цилиндра больше не менее чем в два раза диаметра отверстия, в которое заходит натяжной винт, с противоположной стороны жестко установленных в грунте стоек, на натяжной винт накручена зажимная гайка.

Конструктивные особенности заградительного устройства - натягиваемые тросы в виде чалок, закрепленные на передвижных платформах, направляющие шкворни и натяжные винты с зажимными гайками. Эффект достигается за счет механических характеристик тросов, а именно, что при придании тросам первоначального натяга определенной величины, при контакте с транспортным средством тросы работают аналогично натянутым струнам, т.е. механическая энергия транспортного средства расходуется на продольное растяжение тросов, с учетом того, что при этом мощность транспортного средства падает, а сила растяжения тросов растет, в дальнейшем наступает момент, когда эта сила становится намного больше силы воздействия транспортного средства на тросы и происходит отбрасывание транспортного средства от заградительного устройства.

На фиг.1 изображен пример применения изобретения совместно с существующими средствами физической защиты какого-либо объекта (объектов). Данное устройство, например, может быть стационарно установлено непосредственно перед въездными воротами. При осуществлении прорыва с замыслом дальнейшего подрыва транспортного средства, при контакте с заградительным устройством, транспортное средство отбрасывается на некоторое расстояние в сторону, противоположную движению, а возможный подрыв происходит на более удаленном расстоянии от объекта.

На фиг.2 изображен пример осуществления изобретения - «Заградительное устройство в закрытом состоянии». В состав заградительного устройства входят: жестко закрепленные опоры (1), передвижные платформы (2) с закрепленными через проушины (3) тросами в виде чалок (4) (для передвижения платформы установлены на катки (5)). Со стороны жестко закрепленных опор (1) на передвижных платформах (2) жестко закреплены направляющие шкворни (6), ограничительные цилиндры (7), позицией (8) на фиг.2 обозначена зажимная гайка, на одной жестко закрепленной опоре смонтирована поворотно-распорная балка (9) с противовесом (10), на другой жестко закрепленной опоре (1) смонтировано устройство фиксации поворотно-распорной балки, состоящее из упора (11) и запорного стержня (12).

На фиг.3 приведен пример осуществления изобретения - «Заградительное устройство» в открытом положении, позицией (13) обозначен натяжной винт, позицией (14) обозначены отверстия для направляющих шкворней и натяжного винта, позицией (15) обозначена вертикальная рама передвижной платформы, позицией (16) обозначена горизонтальная рама передвижной платформы.

Назначение элементов (см. фиг.2, фиг.3). Тросы в виде чалок (4) в натянутом состоянии создают барьер, при контакте с транспортным средством, за счет поглощения барьером механической энергии транспортного средства, в тросах создаются силы растяжения, за счет которых происходит отбрасывание транспортного средства; передвижные платформы (2) с жестко установленными в вертикальный ряд проушинами (3) предназначены для крепления тросов и открытия или закрытия проезда; жестко закрепленные опоры (1) создают упор для зажимной гайки (8), а в момент воздействия на троса транспортного средства совместно с зажимной гайкой создают концевые закрепления тросов в системе: «жестко закрепленная опора - зажимная гайка с натяжным винтом - передвижная платформа с проушинами - троса - передвижная платформа с проушинами - зажимная гайка с натяжным винтом - жестко закрепленная опора»; направляющие шкворни (6) при закрытии и открытии предохраняют резьбу натяжного винта (13) от соприкосновения с кромками отверстия (14) жестко закрепленной опоры, а в момент воздействия совместно с ограничительным цилиндром (7) ограничивают поперечный изгиб натяжного винта и удерживают передвижные платформы от поперечного опрокидывания; ограничительный цилиндр имеет внутреннюю резьбу, что и натяжной винт и дополнительно предназначен для регулировки предварительного натяга путем перемещения по натяжному винту, предварительный натяг регулируется из величины провисания троса h при прикладывании в средней части троса некоторой силы Р (см. фиг.4), диаметр ограничительного цилиндра (7) выбирается из условия полного механического контакта его поверхности со стороны жестко закрепленной опоры (1) с поверхностью жестко закрепленной опоры (1) в районе отверстия (14) и величины предварительного натяга, размер диаметра ограничительного цилиндра (7) при этом имеет значение не менее чем в два раза превосходящее значение диаметра отверстия, в которое входит натяжной винт (13), натяжной винт (13) и зажимная гайка (8) служат для создания первоначального натяга и концевого закрепления передвижных платформ (2), поворотно-распорная балка предназначена для ограничения продольных изгибов жестко закрепленных опор в момент воздействия на тросы, противовес (10) поворотно-распорной балки и элементы устройства фиксации (11), (12) приведены в качестве примера. Габаритные размеры передвижных платформ (размеры вертикальных (15) и горизонтальных рам (16)) выбираются из условий эксплуатации, например, при выборе большего количества тросов, продольный размер горизонтальной рамы для исключения опрокидывания при открытии (закрытии) увеличивается в сторону проезжей части.

Работа устройства (фиг.2). Закрытие проезда осуществляется путем перемещения передвижных платформ (2), когда натяжной винт входит в среднее отверстие жестко закрепленной опоры, поворачивается поворотно-распорная балка и фиксируется запорным стержнем (12), затем осуществляется первоначальный натяг зажимной гайкой (8), натяжение прекращается в момент соприкосновения ограничительного цилиндра (7) с жестко закрепленной опорой (1). Открытие происходит в обратном порядке.

Для проверки осуществления изобретения автором были проведены расчеты на основе законов динамики поступательного движения, законов механической энергии [3] и анализа характеристик стальных тросов [4], [5]. Расчеты сведены в таблицу 1 (см. фиг.5) (расчет производился для одиночного троса длиной 5 м). В графе «2» указана масса транспортного средства (анализировалась масса от 3000 кг до 10000 кг), в графе «3» указана скорость транспортного средства (анализировалась скорость от 0.55 м/с до 2.78 м/с), в графах с «4» по «10» приведены расчетные характеристики поступательного движения транспортного средства при различных скоростях и массах, в графе «7» приведены расчетные значения силы, воздействующей на трос с учетом скорости, массы, возможной мощности двигателя и возможного передаточного числа коробки передач, в графах «11» - «15» приведены механические характеристики тросов по техническим условиям. Например, при массе транспортного средства 3000 кг (графа «2) и скорости 2,78 м/с (графа «3») сила воздействия на одиночный трос составит 172283,5 Н (графа «7»), а разрывное усилие для одиночного троса диаметром 21 мм составит 236000 Н (графа «12»), значит при таком воздействии трос имеет запас прочности.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использования заявленного изобретения следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для расширении существующего арсенала средств физической защиты;

- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью приведенных в заявке результатов расчетов на основе законов динамики поступательного движения, законов механической энергии и анализа характеристик стальных тросов;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, а именно, отбрасывать транспортное средство, начиненное взрывчатым веществом, от какого-либо объекта (объектов).

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

При осуществлении изобретения предполагается механизировать операции открытия - закрытия проезда и натяжения тросов. Известный уровень техники [6] позволяет это осуществить без особого труда, поэтому автор не вводит в формулу изобретения описание механических устройств.

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

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. В частности, заявленным изобретением 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.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака, представлении таких признаков во взаимосвязи, либо изменении ее вида.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Перечень фигур.

1) Пример применения изобретения «Заградительное устройство».

2) Пример осуществления изобретения «Заградительное устройство» в закрытом состоянии.

3) Пример осуществления изобретения «Заградительное устройство» в открытом состоянии.

4) Определение величины предварительного натяга.

5) Таблица 1. Анализ характеристик стальных тросов.

Источники информации

1. Голодаев А.И., Гребнев С.В., Евко В.Ф. Свидетельство на полезную модель №35637, МПК E01F 13/00, заявка 2003128744/20 от 02.10.2003 г.

2. Тараев Ю.А., Зайцева О.А., Ковтун А.Д. Патент на изобретение №2333308, заявка 2007103440/03 от 29.01.2007, МПК E01F 13/10.

3. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. М.: Наука, 1974 г., с 32-68.

4. Канаты стальные ГОСТ 2688 - 80. М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1983 г., с 3-12.

5. Канаты стальные. Технические условия ГОСТ 3241 - 55. М.: Стандартгиз, 1960 г., с.1-8.

6. Добровольский В.А., Заблонский К.И., Мак С.Л., Радчик А.С., Эрлих Л.Б. Детали машин. Учебник для машиностроительных вузов. Изд. 7-е, M.: Машиностроение,1972 г., 504 с.

Изобретение относится к средствам принудительной остановки транспортного средства, а именно к тросовым устройствам остановки транспортного средства, и может быть использовано как самостоятельное устройство, так и составе имеющихся средств физической защиты от несанкционированного проникновения на объекты различного назначения. Техническим результатом является обеспечение гарантированной остановки какого-либо транспортного средства, движущегося со скоростью до 60 км/час и массой до 10 тонн, при этом после контакта с устройством транспортное средство отбрасывается в противоположную сторону изначального направления движения, что очень важно в случаях, когда это транспортное средство начиняется взрывчатыми материалами. Заградительное устройство содержит: жестко закрепленные опоры, передвижные платформы с закрепленными через проушины тросами в виде чалок (для передвижения платформы установлены на катки). Со стороны жестко закрепленных опор на передвижных платформах жестко закреплены направляющие шкворни, натяжной винт и ограничительные цилиндры. В закрытом положении направляющие шкворни и натяжной винт входят в отверстия, расположенные в жестко закрепленной опоре, и затягиваются затяжной гайкой. На одной жестко закрепленной опоре смонтирована поворотно-распорная балка с противовесом, на другой жестко закрепленной опоре смонтировано устройство фиксации поворотно-распорной балки. 5 ил.

Заградительное устройство, содержащее две стойки, жестко установленные в грунте, на расстоянии друг от друга, которое складывается из ширины проезда транспортного средства и габаритов подвижных элементов заградительного устройства, поворотно-распорную балку, закрепленную на одной из стоек с возможностью вращения в горизонтальной плоскости, а на второй стойке заходящую в закрепленное к ней устройство фиксации, и барьер в виде тросов, отличающееся тем, что барьер дополнительно содержит не менее одной подвижной платформы, состоящей из горизонтальной рамы с опорными катками и вертикальной рамы, на которой со стороны проезжей части жестко закреплены в вертикальном ряду проушины, к ним зачаленными концами закреплены тросы в виде чалок в количестве не менее двух, с противоположной стороны проезжей части на вертикальной раме подвижной платформы жестко закреплены в вертикальном ряду направляющие шкворни в количестве не менее двух и натяжной винт, заходящие со стороны проезжей части в сквозные отверстия жестко установленных в грунте стоек, между вертикальной рамой и жестко установленной в грунте стойкой на натяжной винт накручен ограничительный цилиндр, высота которого выбирается из условий обеспечения натяжения тросов в закрытом состоянии, диаметры соответствующих отверстий, в которые заходят натяжной винт и направляющие шкворни, больше диаметра резьбы натяжного винта и внешних диаметров направляющих шкворней на величину технологического зазора, а внешний диаметр ограничительного цилиндра больше не менее чем в два раза диаметра отверстия, в которое заходит натяжной винт, с противоположной стороны жестко установленных в грунте стоек на натяжной винт накручена зажимная гайка.