Способ создания энергонезависимой подсветки дорожной поверхности Российский патент 2017 года по МПК E01F9/553 

Способ подсветки дорожной поверхности относится к области строительства и может быть использован с целью обозначения пешеходных или велосипедных дорожек, тротуаров, пешеходных зон, переходов, дорожек на дачных участках и прочих объектов для ориентации на них людей в темное время суток.

Из существующего уровня техники известен способ создания энергонезависимой подсветки поверхности, заключающийся в прокладке между стыков панелей покрытия устройства из эластичного материала с добавлением светящегося люминофора (см., напр., RU 76661 U1, опубл. 27.09.2008 г.). Недостатком описанного способа является исключение возможности его применения на уже существующих покрытиях. Его можно применить лишь в процессе строительства нового покрытия, монтируемого при помощи панелей или строительной плитки. Его невозможно применить при подсветке бетонных покрытий.

Из существующего уровня техники известен способ создания энергонезависимой подсветки поверхности, заключающийся в герметизации стыков между строительными элементами или элементами отделки силиконовым герметиком с добавлением люминесцентной добавки, например люминофора (см., напр., RU 63385 U1, опубл. 27.05.2007 г.). Этот способ невозможно применять при создании подсветки бетонных покрытий. Кроме того, силиконовые герметики с люминофорным наполнителем имеют два главных недостатка - отсутствие механической прочности, обладание пористой структурой. Поверхность изделия из такого материала имеет способность со временем забиваться пылью, при этом силикон утрачивает свою способность светиться в темноте.

Из существующего уровня техники известен способ создания энергонезависимой подсветки дорожной поверхности нанесением на поверхность разметочного материала, с продольно нанесенными на него асимметричными светоотражающими элементами (см., напр., US 4681480 A, опубл. 21.07.1987). Однако в результате непрерывного контакта с шинами транспортных средств такая подсветка быстро изнашивается под их воздействием в результате стирания как самого разметочного материала, так и световозвращающих элементов. Это приводит к быстрому снижению эффективности светоотражающего разметочного материала и в дальнейшем к невозможности эксплуатации дороги, что требует их частой замены для поддержания необходимого уровня безопасности движения и удорожает в конечном счете эксплуатацию дороги, требуя периодических материальных затрат на восстановление такой подсветки.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание способа создания энергонезависимой подсветки дорожной поверхности, пригодного к применению, как на этапе строительства дорожного покрытия, так и в процессе его эксплуатации, и не требующего применения для его осуществления специальной дорогостоящей техники.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе создания энергонезависимой подсветки дорожной поверхности, согласно изобретению осуществляют разметку дорожной поверхности, в намеченных местах дорожной поверхности выполняют полости методом сверления, в каждой полости методом посадки с натягом производят монтаж светящихся устройств, имеющих цилиндрическую форму и размеры, соответствующие форме и размерам полости, и выполненных из полимерного материала с добавлением люминофора длительного послесвечения с размером частиц 30-100 мкм в массовой доле 5-30%, высотой не менее чем в два раза больше диаметра.

В качестве люминофора длительного послесвечения могут использовать люминофор на основе алюмината стронция.

В качестве полимерного материала могут использовать термопластичный материал, например полипропилен.

В качестве полимерного материала могут использовать смолу с отвердителем. Примером такого использования может служить применение светящегося устройства, которое содержит компоненты в следующих количествах, мас.%:

эпоксидная смола 45-55 отвердитель 22-28 люминофор 23-28

Верхний торец светящегося устройства может быть выполнен имеющим форму полусферы, а его нижний торец может быть выполнен коническим.

Могут производить монтаж светящегося устройства, угол конуса нижнего торца которого соответствует углу при вершине сверла, применяемого при выполнении полости.

Монтаж светящихся устройств могут производить в уровень дорожной поверхности методом забивки.

Полости могут выполнять в стыках тротуарных плиток дорожного покрытия.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является простота установки с одновременным обеспечением надежности и долговечности установленной энергонезависимой подсветки за счет монтажа в предварительно подготовленные сверлением полости светящихся устройств, каждое из которых имеет цилиндрическую форму и размеры, соответствующие форме и размерам полости, при этом высота светящегося устройства не менее чем в два раза больше его диаметра, обеспечение подсветки дорожной поверхности на протяжение всего темного периода суток за счет применения светящегося устройства, выполненного из полимерного материала с добавлением люминофора длительного послесвечения с размером частиц 30-100 мкм в массовой доле 5-30%.

Сущность заявленного изобретения поясняется чертежами, не охватывающими и, тем более, не ограничивающими объем притязаний по данному решению, а лишь являющимися иллюстрирующими материалами частных случаев выполнения устройства, где

на фиг. 1 изображен фрагмент дорожного покрытия с установленным светящимся устройством;

на фиг. 2 изображена схема предпочтительного выполнения полостей для монтажа светящихся устройств в стыках тротуарных плиток дорожного покрытия.

Способ создания энергонезависимой подсветки дорожной поверхности заключается в том, что сначала осуществляют разметку дорожной поверхности 1. После этого в намеченных местах дорожной поверхности выполняют полости 2 методом сверления. Данный метод выполнения полости выбран по причине, не требующей какого-либо громоздкого дорогостоящего оборудования. Затем в каждой полости 2 производят монтаж светящихся устройств 3. Для этого размещают светящееся устройство 3 в полости 2 и производят его забивание, например молотком, осуществляя при этом посадку светящегося устройства 3 с натягом. Светящееся устройство 3 имеет цилиндрическую форму по форме просверленной полости и размеры, соответствующие размерам полости, при этом высота Н светящегося устройства 3 не менее чем в два раза больше его диаметра D. Минимальный диаметр D светящегося устройства - 5 мм. Его возможный максимальный размер определяется толщиной дорожного покрытия. Такое выполнение полости 2 и светящегося устройства 3 позволяет ему надежно закрепиться в полости 2, так как стенки светящегося устройства 3 плотно прилегают к стенкам полости 2 по всем сторонам, удерживаясь в полости только за счет силы трения, исключая при этом необходимость использования каких-либо дополнительных клеевых или других монтажных средств. При этом соотношение диаметра и высоты светящегося устройства, а следовательно, отношение диаметра полости к ее глубине, существенно влияет на надежность закрепления светящегося устройства в полости. При меньшем соотношении надежность закрепления резко снижается из-за уменьшения сил трения. Отсутствие зазоров между стенками также влияет на целостность светящегося устройства 2 и его долговечность даже при наличии высоких нагрузок в результате непрерывного взаимодействия с шинами транспортных средств из-за достаточно малой площади контакта с ними своим верхним торцом.

Долговечность энергонезависимой подсветки дорожной поверхности также обусловлена выбором материала для светящегося элемента, основой которого является полимерный материал. Общими свойствами полимерных материалов являются малая плотность (от 920 кг/м³ у полиэтилена до 1700 кг/м³, реже 2300 кг/м³ у политетрафторэтлена) и высокие механические свойства. Предел прочности полимеров при растяжении колеблется от 10 до 60 мПа и выше, а при сжатии предел прочности составляет от 20 до 180-200 мПа. Многие полимерные материалы обладают прочностью, которая превышает прочность дерева, камня, керамики, некоторых металлов и сплавов. Это свойство обуславливает высокую стойкость к истиранию при контакте с шинами транспортных средств. Также полимерные материалы обладают высокими гидроизоляционными свойствами, водопоглощение их колеблется в пределах от десятых до сотых долей процента. Это свойство полимерного материала также обеспечивает долговечность светящегося устройства, препятствуя его разрушению под действием влаги. В предпочтительных вариантах выполнения в качестве полимерного материала используют термопластичный материал, например полипропилен, или полимерную смолу, например, эпоксидную с отвердителем.

Подсветку дорожной поверхности на протяжении всего темного периода суток обеспечивает добавка в полимерный материал люминофора длительного послесвечения. Люминофор - это люминесцентный пигмент, который способен светиться в темноте. Он обладает свойством поглощать энергию естественных или искусственных источников света и выделять ее в форме видимого свечения в темноте. Цикл поглощения света, его сохранения и выделения повторяется многократно на протяжении 30 лет. Размер частиц люминофора 30-100 мкм в массовой доле 5-30%.

Диапазон размера частиц люминофора и его процентное содержание в составе светящегося устройства 3 были определены опытным путем при проведении экспериментальной оценки образцов светящихся устройств. Для этого была проведена оценка длительности послесвечения образцов в зависимости от размеров частиц люминофора и их процентного содержания в них после их активации при дневном свете в течение 6 ч. Для этого были изготовлены опытные образцы светящихся устройств цилиндрической формы из полимерного материала с размерами частиц Люминофора 25, 30, 50, 70, 100, 110 и 120 мкм с массовой долей его содержания 3, 5, 10, 20, 30, 35 и 40% по 10 образцов каждого вида. В заранее выполненные методом сверления полости 2 производили монтаж изготовленных образцов светящихся устройств 3 методом посадки с натягом. При этом форма и размеры светящихся устройств 3 соответствовали форме и размерам полостей. Перед началом замера установленные образцы находились при естественном дневном освещении в течение 5 ч. Длительность послесвечения оценивалась в естественных условиях в ночное время суток. При проведении исследований учитывался общеизвестный факт, что среднестатистический человек в темноте видит силу свечения 3 мкд/м, а требуемое время остаточного свечения в темноте порядка восьми часов. Расстояние до наблюдаемого объекта выбрано не менее 2 м для ориентации человека в темноте. Оптимальный диаметр светящегося устройства - 10 мм. Оценочные данные длительности послесвечения образцов приведены в таблице ниже.

Из таблицы видно, что длительность после свечения образцов с добавлением люминофора длительного послесвечения с размером частиц 30-100 мкм в массовой доле 5-30% оптимальна для работы в темное время суток и составляет 8 ч. Длительность свечения образцов с размером частиц Люминофора ниже 30 мкм и массовой долей его содержания ниже 5% ниже 8 ч, что не удовлетворяет условиям испытаний, длительность свечения образцов с размером частиц Люминофора выше 100 мкм и массовой долей его содержания выше 30% превышает объективные потребности 8-часового интервала свечения.

В предпочтительном варианте осуществления способа в составе материала светящегося устройства используют люминофор длительного послесвечения на основе алюмината стронция. Он обладает высокой химической стабильностью, способен активироваться волнами разной длины (200-450 nm), не содержит опасных для здоровья и радиоактивных веществ.

В некоторых вариантах осуществления способа светящееся устройство может содержать компоненты в следующих количествах: эпоксидная смола 45-55 мас.%, отвердитель 22-28 мас.%, люминофор 23-28 мас.%. При меньшем содержании отвердителя затвердевшая смола дольше полимеризуется и становится менее хрупкой, при большем содержании отвердителя происходит быстрое отвердевание с одновременным повышением хрупкости изделия.

Верхний торец светящегося устройства может быть выполнен имеющим форму полусферы, а его нижний торец может быть выполнен коническим. Для соблюдения отсутствия зазоров между стенками полости и светящегося устройства угол конуса нижнего торца светящегося устройства может соответствовать углу при вершине сверла, применяемого при выполнении полости. Для сверления по бетону обычно применяют сверла с углом при вершине в 118°. Полости могут выполнять в стыках тротуарных плиток дорожного покрытия.

Заявленный способ прост и дешев в применении и может широко быть использован как при строительстве, так и в процессе эксплуатации объектов, требующих неэлектрического, или аварийного освещения в темное время суток, например для разделения полос в тоннелях на случай аварийного выключения электричества. Также данный способ можно применять и в декоративных целях для внутренней и внешней отделки интерьеров, в том числе для декоративной подсветки бассейнов и фонтанов. При этом ремонт такой подсветки производится быстро, не требует больших финансовых и временных затрат и какой-либо предварительной подготовки.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано с целью обозначения пешеходных или велосипедных дорожек, тротуаров, пешеходных зон, переходов, дорожек на дачных участках и прочих объектов для ориентации на них людей в темное время суток. Технический результат - простота установки с одновременным обеспечением надежности и долговечности установленной энергонезависимой подсветки. В способе осуществляют разметку дорожной поверхности, в намеченных местах дорожной поверхности выполняют полости методом сверления. В каждой полости методом посадки с натягом производят монтаж светящихся устройств. Светящееся устройство имеет цилиндрическую форму и размеры, соответствующие форме и размерам полости и выполнено из полимерного материала с добавлением люминофора длительного послесвечения с размером частиц 30-100 мкм в массовой доле 5-30%, высотой Н не менее чем в два раза больше диаметра D. 10 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

1. Способ создания энергонезависимой подсветки дорожной поверхности, характеризующийся тем, что осуществляют разметку дорожной поверхности, в намеченных местах дорожной поверхности выполняют полости методом сверления, в каждой полости методом посадки с натягом производят монтаж светящихся устройств, имеющих цилиндрическую форму и размеры, соответствующие форме и размерам полости, и выполненных из полимерного материала с добавлением люминофора длительного послесвечения с размером частиц 30-100 мкм в массовой доле 5-30%, высотой не менее чем в два раза больше диаметра.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве люминофора длительного послесвечения используют люминофор на основе алюмината стронция.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве полимерного материала используют термопластичный материал.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что в качестве полимерного термопластичного материала используют полипропилен.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве полимерного материала используют смолу с отвердителем.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что производят монтаж светящегося устройства с содержанием компонентов в следующих количествах, мас.%:

эпоксидная смола 45-55 отвердитель 22-28 люминофор 23-28

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что производят монтаж светящегося устройства, верхний торец которого выполнен имеющим форму полусферы.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что производят монтаж светящегося устройства, нижний торец которого выполнен коническим.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что производят монтаж светящегося устройства, угол конуса нижнего торца которого соответствует углу при вершине сверла, применяемого при выполнении полости.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что монтаж светящихся устройств производят в уровень дорожной поверхности методом забивки.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полости выполняют в стыках тротуарных плиток дорожного покрытия.