ВОРОТА С ПОВЫШЕННОЙ ПРОТИВОТАРАННОЙ ПРОЧНОСТЬЮ Российский патент 2015 года по МПК E06B5/11 

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для защиты неподвижных и подвижных объектов; навесных сооружений, ворот, порожных ограждений и т.д. от воздействия ударных нагрузок.

Известны ворота створчатой конструкции или ворота с распашными крыльями для закрытых помещений и территорий: гаражей, частных хозяйств, предприятий и т.п., содержащие две поворотные створки, шарнирно установленные на закрепленных по бокам вертикальных осях и соединенных между собой в зоне контакта с помощью накладной планки и замки /см., например, “Строим надежный дачный домик, гараж, времянку, сарай, летнюю кухню”, Харьков - Белгород, 2013, с.208-209 [1]/.

Недостатком данной конструкции ворот является их низкая защищенность от несанкционированного проникновения путем ударного взаимодействия, например, с помощью транспортного средства.

Известны также ворота, оснащенные противотаранным устройством, содержащим внутреннее опорное звено, жестко смонтированное на воротах, и внешнее подвижное звено, установленное перед опорным звеном и кинематически связанное с ним посредством фигурных рычагов и упругих элементов, шарнирно соединенных с образованием сложного рычажного механизма в виде прямых и обратных ножниц /см. а.с. СССР №153237, кл.6 B60R 19/18, E02B 3/22, 1988 [2]/.

Данное устройство, обеспечивая рациональное перераспределение силы удара по площади ворот и прогрессирующей энергии вместе с поглощением энергии и силы сопротивления удару на конечном участке перемещения, не позволяет уменьшить энергии изначального удара, что резко снижает эффективность защиты.

Кроме того, известны специальные противотаранные ворота с надежной защитой от несанкционированного взлома путем разрушения тараном, выполняющие функции блокиратора проникновения транспортного средства на закрытую территорию, и состоящие из стальных сквозных секций, подвешенных на двух массивных стойках, закрепленных на блокирующем фундаменте с помощью болтов и анкерных корзин /см. http://www.ronixs.ru/veegate defender 930 [3]/.

Недостатками известной конструкции является узкая область применения, ограниченная закрытыми объектами специального назначения, предельная сложность, дороговизна, трудоемкость изготовления. Кроме того, противотаранная мощность устройства легко определяется визуально на расстоянии от него, что позволяет заранее внести коррективы в план несанкционированного проникновения: взрыв, объезд, устранение охраны и отпирание и т.п., и, тем самым, резко снижает эффективность защиты.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков являются ворота с повышенной противотаранной прочностью, содержащие две шарнирно подвешенные по бокам с возможностью поворота створки, снабженные смонтированным на них устройством для отвода энергии удара, состоящим из установленных перед створками подвижных поверхностей для принятия удара, упруго соединенных с концами продольных или дугообразных упоров, размещенных внутри дополнительно установленных на створках ворот направляющих и введенных другими своими концами в параллельные воротам бетонные канавки в земле /см. патент РФ на изобретение №2307037, кл. B60R 19/02, B60T 1/14, 2004 [4]/, и принятые за прототип.

Данное устройство /см. [4], описание по заявке, фиг.3а/ и б/ /переносит линию действия ударной силы параллельно самой себе с подвижных поверхностей 1 в средней части створок ворот по их высоте на землю, то есть в нижнюю часть створок. Однако согласно теореме о параллельном переносе силы /Теоретическая механика, раздел “Статика”/, при таком переносе к створкам будет дополнительно прикладываться пара сил с моментом, равным произведению модуля ударной силы на расстояние между вышеуказанными линиями, то есть на половину высоты ворот. Эта пара сил будет стремиться опрокинуть ворота внутрь или /как указывает сам автор патента [4] на стр.7 описания/ “вырвать ворота вверх”, поэтому и материал над направляющими делается /см. здесь же/ “мягким - легко разрушаемым”. И, наконец /см. здесь же/, сам автор пишет, что “вероятней всего, устройство для отвода энергии встречного удара не спасет сами ворота от разрушения, при сильном таране, однако воспрепятствует проезду не приглашенного транспортного средства на охраняемую территорию”. Правда, не совсем понятно, как одновременно ворота могут разрушаться и воспрепятствовать проезду.

Учитывая вышесказанное, по мнению заявителя устройство-прототип [4] имеет низкую эффективность защиты, ограниченные возможности применения, и может частично помочь только при таранных ударах слабой мощности за счет затяжки времени на разрушение ворот и создания шумового эффекта, что часто дает возможность успеть применить параллельные защитные действия: привлечение охраны, срабатывание дополнительных средств защиты и т.п. Кроме того, использование известного устройства ухудшает эксплуатационные характеристики ворот, вследствие необходимости предоставления для упоров 2 /см. [4], фиг.3б /описания/ части полезной площади, например гаража, оказанием бетонными канавками 7 помех проезду транспорта в гараж, оказанием упорами 2 помех выезду-заезду транспорта в гараж при открытии створок ворот наружу либо полному открытию створок внутрь из-за контакта упоров 2 со стенами гаража и т.п.

Сущность изобретения заключается в создании ворот с повышенной противотаранной прочностью со смонтированным на них устройством для отвода энергии удара, обеспечивающих высокую степень защиты при любых характеристиках ударных воздействий и одновременном сохранении эксплуатационных характеристик по сравнению с обычными воротами, за счет размещения вышеуказанного устройства непосредственно в плоскости ворот и обеспечения автоматического контакта створок ворот в момент удара не только с землей, но и с неподвижной рамой ворот и защищаемым объектом по всему периметру ворот с полной перестройкой прочностной характеристики ворот и созданием единого с рамой и защищаемым объектом в зоне ворот жесткого модуля.

Технический результат - повышение обеспечиваемой воротами эффективности защиты, расширение их возможностей и улучшение эксплуатационных характеристик.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известных воротах с повышенной противотаранной прочностью для защиты стационарного объекта, содержащих две шарнирно подвешенные по бокам с возможностью поворота плоские створки, снабженные смонтированным на них устройством для отвода энергии удара, включающим упруго установленные с помощью винтовых цилиндрических пружин продольные стальные упоры, особенность заключается в том, что створки ворот размещены внутри замкнутой стальной прямоугольной рамы, жестко прикрепленной по всему контуру к защищаемому объекту, а устройство для отвода энергии удара представляет собой систему глухих отверстий, периодически выполненных в торцах обеих створок перпендикулярно плоскости торцов и по всему периметру створок с расположением отверстий на контактирующих внутренних торцах створок напротив друг друга, а также систему сквозных отверстий по всему периметру рамы, соосных соответствующим отверстиям на внешних торцах створок, при этом каждая из винтовых цилиндрических пружин прикреплена одним из концов к дну каждого из глухих отверстий на внешних торцах створок и на одном из их внутренних торцов, соединена другим концом с упором, свободно вставленным в данное отверстие и зафиксирована в заневоленном сжатом состоянии с помощью плотно с натягом утопленной в край отверстия с обеспечением силового контакта с упором кольцевой втулки из хрупкого материала, разрушаемого при заданной силе ударного воздействия на ворота.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично на общем виде с местными разрезами изображены предлагаемые ворота с устройством для отвода энергии удара в обычном /рабочем/ состоянии.

Ворота с повышенной прочностью для защиты стационарных объектов содержат две плоские стальные толстые створки 1, 2, размещенные внутри замкнутой стальной прямоугольной рамы 3, жестко прикрепленной по всему контуру к защищаемому объекту 4 /например, если объектом является гараж, то к его стенам и верхним перекрытиям/, а также к земле 5 с помощью винтов 6, причем нижняя сторона рамы 3 углублена в землю 5 с помощью выполненной в земле 5 специальной узкой траншеи и размещена заподлицо с поверхностью земли 5. При этом створки 1, 2 ворот шарнирно с помощью петель 7 подвешены к боковым сторонам рамы 3 с возможностью их поворота и соединены своими обращенными друг к другу внутренними торцами с помощью замка 8 /на рисунке элементы соединения створок 1, 2 при запирании ворот подробно не показаны, так как этот вопрос отдельно широко освещен и выходит за рамки данного предложения/. Створки 1, 2 ворот снабжены смонтированным на них устройством для отвода энергии удара. Устройство представляет собой систему глухих круглых отверстий 9, 10, периодически выполненных в торцах обеих створок 1, 2 перпендикулярно плоскости торцов и по всему периметру 1, 2 с расположением отверстий 10 на контактирующих внутренних торцах створок 1, 2 напротив друг друга, а также систему сквозных отверстий 11 по всему периметру рамы 3, соосных соответствующим отверстиям 9 на внешних торцах створок 1, 2. При этом во избежание ослабления поперечной жесткости створок 1, 2 отверстия в двух ее противоположных торцах делают как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях не напротив друг друга, а с некоторым смещением. К дну каждого из глухих отверстий 9 на внешних торцах створок 1, 2 и глухих отверстий 10 на внутреннем торце одной из створок /в данном случае на створке 2 справа на рисунке/ прикреплена одним из концов витая цилиндрическая пружина 12, другой конец которой соединен с продольным стальным цилиндрическим упором 13, свободно вставленным в данное отверстие 9 или 10. При этом каждая из пружин 12 зафиксирована в отверстиях 9, 10 в заневоленном сжатом состоянии с помощью плотно с натягом утопленного в край отверстия 9, 10 кольцевой втулки 14 с обеспечением силового контакта втулки 14 со свободным концом упора 13. Втулка 14 выполнена из хрупкого материала, разрушаемого при заранее заданной силе ударного воздействия на ворота. В качестве такого хрупкого материала для изготовления кольцевых втулок 14 использован фенопласт или АГ-4, выполненных прессованием из порошков. Эти материалы обеспечивают значительные статические нагрузки до разрушения, что позволяет удерживать втулками 14 в сжатом состоянии довольно мощные винтовые пружины 12, естественно, при достаточно плотном с натягом введении втулок 14 в глухие отверстия 9, 10. Однако втулки 14 сравнительно легко разрушаются при ударных динамических нагрузках, причем разрушаются на мелкие составные части, сразу же выбрасываемые упорами 13 наружу из отверстий 9, 10. Выполнение втулок 14 кольцевыми, то есть полыми, делают такое выбрасывание более стабильным без возможности заклинивания осколков втулок 14 после их разрушения в отверстиях 9, 10, что препятствовало бы быстрому “выскакиванию” упоров 13 из отверстий 9, 10 наружу. Причем вышеуказанный материал втулок 14 позволяет заранее довольно точно и стабильно рассчитать амплитуду разрушающих втулку 14 ударных нагрузок на ворота, то есть подобрать необходимые конструктивно-технологические периметры втулок 14, величину натяга при заданной амплитуде разрушающего ударного воздействия. Кроме того, данный материал хорошо обрабатывается на токарных станках, прессуется, обеспечивает при необходимости надежную армировку в него металлических деталей.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

В штатном /рабочем/ режиме /см. рисунок/ устройство работает как обычные ворота, при этом в отличие от устройства-прототипа [4] наличие упоров 13 и т.п. никак не влияет на эксплуатационные характеристики ворот. Прочность втулок 14 из хрупкого материала подобрана таким образом, что они легко выдерживают ударные нагрузки, которые могут возникнуть в штатных режимах эксплуатации ворот: случайные удары створок 1, 2 при открывании-закрывании ворот, резкие хлопки створок 1, 2 при порывах ветра и т.п. Однако при таранном ударе подвижного объекта, например транспортного средства, в ворота с целью их разрушения устройство начинает работать в экстремальном режиме с противотаранными характеристиками. Втулки /фиксаторы/ 14 из хрупкого материала сразу же разрушаются на мелкие осколки, и стальные упоры 13, выбрасывая эти осколки наружу, под действием сжатых пружин 12 выскакивают своими свободными концами наружу отверстий 9, 10 и входят, соответственно в соосные им отверстия 11 в раме 3 и отверстия 10 в левой на рисунке створке 1. При этом автоматически защищаемый объект 4, рама 3 и земля 5 и обе створки 1, 2 образуют практически единый модуль с мощной жесткостной структурой, практически равномерно распределенной как по всему внешнему периметру ворот, так и по линии контакта створок 1, 2, внутренними их торцами. При этом ударная нагрузка по всей площади ворот распределена практически равномерно без создания опрокидывающих пар сил. Отвод кинематической энергии удара подвижного объекта /тарана/ происходит через стальную силовую раму 3 не только в землю 5, но и в стены защищаемого объекта 4, его верхние /потолочные/ перекрытия. Конечно, таранный удар огромной мощности может погнуть и деформировать стальные створки ворот 1, 2, раму 3, часть упоров 13, привести к возникновению трещин в стенах и потолочных перекрытиях защищаемого объекта 4. Однако в любом случае при достаточном числе и мощности упоров 13 он не приведет к разрушению практически монолитной конструкции ворот, которая обеспечивает гашение кинематической энергии удара. Такой эффект достигается как за счет эффективного равномерного распределения энергии удара, так и отвода значительной части энергии непосредственно от ворот во все стороны по всему периметру ворот.

По мнению заявителя, предлагаемая конструкция ворот предельно эффективна в плане защиты от таранного воздействия и проникновения на замкнутую территорию, универсальна, имеет широкие функциональные возможности и высокие эксплуатационные характеристики.

Ворота с повышенной противотаранной прочностью относятся к устройствам, предназначенным для защиты неподвижных и подвижных объектов от воздействия ударных нагрузок. Ворота содержат две плоские створки 1, 2, размещенные внутри прямоугольной стальной рамы 3, жестко прикрепленной по контуру к защищаемому объекту 4 и к земле 5. Створки ворот шарнирно с помощью петель 7 подвешены к боковым сторонам рамы с возможностью поворота и снабжены смонтированным на них устройством для отвода энергии удара, представляющего собой систему глухих отверстий 9, 10 в торцах створок и сквозных отверстий 11 по всему контуру рамы, соосных с соответствующими отверстиями на створках. К дну глухих отверстий прикреплена одним из концов витая цилиндрическая пружина 12, другой конец которой соединен с продольным цилиндрическим упором 13, свободно вставленным в отверстие. Пружина зафиксирована в отверстии в заневоленном сжатом состоянии с помощью плотно с натягом утопленного в край отверстия кольцевой втулки 14 из хрупкого материала, разрушаемого при заранее заданной силе ударного воздействия на ворота. 1 ил.

Ворота с повышенной противотаранной прочностью для защиты стационарных объектов, содержащие две шарнирно подвешенные по бокам с возможностью поворота плоские створки, снабженные смонтированным на них устройством для отвода энергии удара, включающим упруго установленные с помощью винтовых цилиндрических пружин продольные стальные упоры, отличающиеся тем, что створки ворот размещены внутри замкнутой стальной прямоугольной рамы, жестко прикрепленной по всему контуру к защищаемому объекту, а устройство для отвода энергии удара представляет собой систему глухих отверстий, периодически выполненных в торцах обеих створок перпендикулярно плоскости торцов и по всему периметру створок с расположением отверстий на контактирующих внутренних торцах створок напротив друг друга, а также систему сквозных отверстий по всему периметру рамы, соосных соответствующим отверстиям на внешних торцах створок, при этом каждая из винтовых цилиндрических пружин прикреплена одним из концов к дну каждого из глухих отверстий на внешних торцах створок и на одном из их внутренних торцов, соединена другим концом с упором, свободно вставленным в данное отверстие и зафиксирована в заневоленном сжатом состоянии с помощью плотно с натягом утопленной в край отверстия с обеспечением силового контакта с упором кольцевой втулки из хрупкого материала, разрушаемого при заданной силе ударного воздействия на ворота.