Заграждение автомобильного проезда Российский патент 2021 года по МПК F41H11/08 

Изобретение относится к устройствам, препятствующим продвижению колесного транспорта посредством принудительной остановки, предназначенным для предотвращения несанкционированного проезда по контролируемому участку автодороги, в частности на контрольно-пропускных пунктах режимных объектов.

Известно автомобильное заграждение, описанное в патенте US 7258505 B2 от 21.08.2007, состоящее из пластин определенной формы (например, шляпообразной) и соединяющих их элементов, которые позволяют получить автомобильное заграждение любой длины.

Недостатком данного изобретения является нерегламентированная форма основания пластины, а именно того места пластины, которым оно соприкасается с дорожным полотном. Если грань пластины, которой она описается на дорожное полотно, является плоской, то высока вероятность, что при наезде транспортного средства на заграждение, оно будет проскальзывать и смещаться вместе с автомобилем. Таким образом, возможна ситуация, при которой автомобильное заграждение будет просто сдвинуто в сторону наезжающим автомобилем без оказания какого-либо сопротивления.

Еще одним недостатком данного изобретения являются нерегламентированные прочностные характеристики материала, из которого выполнены пластины. Если прочность материала пластины будет невысока, то под действием кинетической энергии наезжающего транспортного средства пластины будут деформироваться или разрушаться. При этом не исключено дальнейшее управляемое движение транспортного средства на защищаемую территорию.

Известно дорожное заграждение «Еж» производства завода периметральных ограждений «Егоза», состоящее из горизонтальной осевой балки и крестообразных опор, прикрепленных к осевой балке. По данным производителя все силовые элементы заграждения выполнены из квадратной трубы 60x60x2. Изделие предназначено для принудительной остановки транспортного средства путем поднятия его над землей при попытке преодоления.

Недостатками данного изделия являются отсутствие каких-либо вспомогательных элементов, повышающих вероятность зацепления перекрещенных элементов за дорожные полотно при наезде транспортного средства. Крестообразные опоры представляют собой два элемента из трубы 60x60x2, сваренные между собой под углом 90 градусов. Как правило, твердость стали, из которой изготавливают квадратные трубы, не превышает 30 HRC. Опирание на дорожное полотно осуществляется на торцы труб, повернутые на угол 45 градусов относительно поверхности дорожного полотна. Если дорожное покрытие выполнено твердым (цементобетон, железобетон, асфальтобетон и т.д.), то твердости материала, из которого выполнены крестообразные опоры, может быть недостаточно для внедрения в дорожное полотно с целью поднятия транспортного средства над землей. Таким образом, возможна ситуация, при которой автомобильное заграждение будет просто сдвинуто в сторону наезжающим автомобилем без оказания какого-либо сопротивления.

Известно средство принудительной остановки автомобильного транспорта, описанное в патенте РФ № 87007 (патент РФ на полезную модель № 87007, опубликованный 20.09.2009), выбранное авторами в качестве прототипа. Это средство остановки содержит заградительные элементы в виде перекрещенных балок из стального профиля, установленные на горизонтальной несущей штанге с обеспечением фиксации от осевого перемещения, в нижней части каждой балки приварена опора для взаимодействия с грунтом, а верхняя часть выполнена заостренной.

Недостатком данного изобретения является то, что опора для взаимодействия с грунтом выполнена из швеллера. Опирается данное заграждение на дорожное полотно нижними полками швеллеров, которые являются плоскими (как описано в патенте и показано на рисунке к патенту). Для крепления к дорожному полотну предусмотрены отверстия для анкерных костылей. Если анкерные костыли не применяются, то высока вероятность, что при наезде на заграждение транспортного средства, оно будет проскальзывать по поверхности дорожного полотна и смещаться вместе с автомобилем. Таким образом, возможна ситуация, при которой автомобильное заграждение будет сдвинуто в сторону наезжающим автомобилем без оказания какого-либо сопротивления. Если анкерные костыли применяются, то заграждение лишается своей мобильности, а время развертывания на местности увеличивается за счет проведения работ по креплению заграждения к дорожному полотну.

Еще одним недостатком данного изделия являются нерегламентированные прочностные характеристики (твердость) материала, из которого выполнены опоры для взаимодействия с грунтом. Этот параметр очень важен, т.к. определяет способность опор для взаимодействия с грунтом внедряться в дорожное полотно с целью оказания останавливающего действия.

Если дорожное покрытие выполнено твердым (цементобетон, железобетон, асфальтобетон и т.д.), а материал опор имеет невысокую твердость (например, распространенные конструкционные стали: Ст3, Ст.08, Сталь 20 и т.д.), возможна ситуация, при которой автомобильное заграждение будет сдвинуто в сторону наезжающим автомобилем без оказания какого-либо останавливающего воздействия.

Заявленное авторами заграждение автомобильного проезда включает в себя горизонтальную осевую балку 1, перекрещенные стальные элементы 2, прикрепленные к осевой балке, с металлическими пластинами 3 на концах (см. Рис. 1). Пластины на концах стальных элементов выполнены из высокопрочной стали и расположены под определенным углом к их продольной оси, и, соответственно, под определенным углом к поверхности дорожного полотна.

Целью изобретения является получение заграждения автомобильного проезда, которое обеспечивает останавливающее воздействие на наезжающее транспортное средство за счет гарантированного внедрения пластин в дорожное полотно.

Технический результат изобретения достигается за счет расположения металлических пластин на концах стальных элементов под углом 50-130° к их продольной оси, а также за счет выбора стали с твердостью 50-60 HRC в качестве материала пластин.

Выполнение этих двух условий обеспечивает при наезде транспортного средства на заграждение автомобильного проезда гарантированное зацепление его за поверхность дорожного полотна и исключение его сдвига и проскальзывания, а, следовательно, обеспечивает выполнение автомобильным заграждением своей основной функции - принудительной остановки транспортного средства.

Заявленное авторами заграждение работает следующим образом. При наезде транспортного средства на заграждение происходит взаимодействие фронтальной части автомобиля (бампер, радиатор, колеса и т.д.) с металлическими пластинами, расположенными на верхних концах стальных элементов. В этот же момент времени нижние, дальние от автомобиля пластины под действием массы автомобиля упираются (внедряются) в дорожное полотно, препятствуя проскальзыванию заграждения по поверхности дорожного покрытия. Далее под действием кинетической энергии транспортного средства автомобильное заграждение начинает поворачиваться вокруг оси, проходящей через точки внедрения пластин в дорожное покрытие. При этом заграждение оказывается под автомобилем, и, в зависимости от параметров автомобиля, либо приподнимает его переднюю ось над поверхностью земли, либо оказывается под автомобилем. И в том, и в другом случаях заграждение наносит транспортному средству различные повреждения (прокалывает колеса, повреждает радиатор, пробивает поддон картера двигателя и т.д.). В итоге, транспортное средство либо теряет способность дальнейшего управляемого движения, либо это движение существенно затрудняется.

Гарантированная эффективность достигается, когда металлические пластины расположены под углом 50-130° к продольной оси стальных элементов.

Если угол между металлической пластиной и продольной осью стального элемента менее 50°, то пластина становится практически перпендикулярна дорожному полотну. В этом случае велика вероятность, что при наезде транспортного средства не произойдет внедрения пластины в покрытие, и, соответственно, не произойдет переворот заграждения, необходимый для поднятия передней оси автомобиля над поверхностью земли и/или повреждения элементов автомобиля. Таким образом, возможно проскальзывание автомобильного заграждения по поверхности дорожного покрытия, а также возможен сдвиг заграждения автомобилем без оказания какого-либо останавливающего воздействия.

Если угол между металлической пластиной и продольной осью стального элемента более 130°, то пластина становится практически параллельна дорожному полотну. В этом случае, по аналогии с вышеописанной ситуацией, возможно проскальзывание автомобильного заграждения по поверхности дорожного покрытия, а также возможен сдвиг заграждения автомобилем без оказания какого-либо останавливающего воздействия.

Таким образом, оптимальный угол расположения металлических пластин по отношению к продольной оси стальных элементов составляет 50-130°. При таком условии во время наезда транспортного средства будут обеспечены сцепление автомобильного заграждения с дорожным полотном, поворот заграждения относительно точек зацепления, подъем передней оси автомобиля над землей и/или повреждение узлов транспортного средства, т.е. будет оказано останавливающее воздействие.

Гарантированная эффективность достигается, когда металлические пластины на концах стальных элементов выполнены из стали с твердостью 50-60 HRC.

Если твердость стали, из которой выполнены металлические пластины, ниже 50 HRC, то она становится соизмерима или меньше твердости дорожного покрытия. Как правило, автомобильные заграждения используются на дорогах с твердым покрытием, таким как: цементобетонное монолитное, железобетонное или армобетонное сборное, асфальтобетонное и т.д. (согласно СНиП 2.05.02-85* Автомобильные дороги (с Изменениями N 2-5). Такие материалы, как бетон и различные фракции щебня, которые могут входить в состав дорожного покрытия, имеют достаточно высокую твердость. Как известно, твердость - это способность материала сопротивляться внедрению в него более твердого тела - индентора. Соответственно, если твердость стали, из которой выполнены пластины, ниже, чем твердость дорожного покрытия, то пластины физически не смогут внедриться в дорожное полотно при наезде транспортного средства и обеспечить гарантированное выполнение автомобильным заграждением своей функции.

Если твердость стали, из которой выполнены металлические пластины, выше 60 HRC, то сталь, как правило, обладает следующими негативными свойствами: высокая хрупкость и плохая свариваемость.

Высокая хрупкость может привести к хрупкому разрушению пластин в момент динамического нагружения, т.е. во время наезда транспортного средства. После разрушения одной или нескольких пластин дальнейшее поведение автомобильного заграждения становится непредсказуемым.

Плохая свариваемость стали, из которой выполнены пластины, не позволяет обеспечить прочные сварные швы, которыми пластины соединяется со стальными элементами. При наезде на транспортного средства на заграждение возможно разрушение этих сварных швов, что приведет к отделению (отрыву) пластин и дальнейшему непредсказуемому поведению автомобильного заграждения.

Таким образом, оптимальный диапазон твердости стали, из которой выполнены пластины, составляет 50-60 HRC.

Для крепления автомобильного заграждения к дорожному полотну, а также для соединения нескольких заграждений в единую цепь на концах осевой балки могут быть выполнены проушины.

Для обеспечения заметности заградительного элемента в темное время суток на осевой балке и перекрещенных стальных элементах могут быть выполнены световозвращающие элементы.

Для проведения испытаний на заводе специальных материалов АО «НПО Спецматериалов» была изготовлена серия образцов автомобильных заграждений с различными значениями угла расположения пластин и твердости стали, из которой выполнены пластины. Перечень образцов представлен в таблице 1.

Для каждого образца горизонтальная осевая балка была выполнена из квадратной трубы 60x60x3, перекрещенные стальные элементы - из трубы 80x40x3, а пластины - из листовой стали СПС-43 толщиной 5,0 мм. Различные значения твердости стали были получены путем термообработки в камерной электрической шахтной печи. Перекрещенные стальные элементы были прикреплены к осевой балке с шагом 500 мм.

В испытательном центре специальных материалов АО «НПО Спецматериалов» (аттестат аккредитации № РОСС RU.0001.22C308 от 26.08.2014) каждый образец был подвергнут испытаниям по принудительной остановке транспортного средства. В качестве транспортного средства был выбран малотоннажный грузовой автомобиль Газель-3302 массой 2100 кг. Дорожное покрытие, на котором проводились испытания - асфальтобетон. Закрепления автомобильного заграждения к дорожному полотну не производилось.

Автомобиль разгоняли до скорости 30 км/час, после чего происходило взаимодействие с автомобильным заграждением.

Образец №1 при наезде транспортного средства был сдвинут на 1,5 метра, после чего зацепился за дорожное полотно, перевернулся и поднял над землей переднюю ось автомобиля. Дальнейшее управляемое движение автомобиля затруднено. Однако сдвиг ограждения на 1,5 метра говорит о том, что изделие не имеет достаточного сцепления с дорожным полотном из-за соответствующего угла расположения пластин.

Образец №2 при наезде транспортного средства в первый же момент зацепился за дорожное полотно, осуществил три переворота, оказался под транспортным средством и поднял над землей переднее и заднее правые колеса, исключив возможность дальнейшего движения. Повреждено одно переднее колесо, пробит картер двигателя. Дальнейшее управляемое движение невозможно.

Образец №3 при наезде транспортного средства был отброшен в сторону, нанеся только несущественные повреждения передней части автомобиля. Автомобиль сохранил возможность дальнейшего управляемого движения.

Образец №4 при наезде транспортного средства был сдвинут на 1,0 метр, после чего зацепился за дорожное полотно, перевернулся и поднял над землей переднюю ось автомобиля. Все пластины, взаимодействовавшие с дорожным полотном, пластически деформировались. Сдвиг заграждения на один метр говорит о недостаточном сцеплении с дорожным полотном, вызванным низкой твердостью материала пластин.

Образец №5 при наезде транспортного средства был развернут на угол порядка 45 градусов к продольной линии дороги, после чего произошло зацепление за дорожное полотно и один переворот. В результате наезда передняя ось автомобиля была поднята над землей, пробито одно колесо, поврежден радиатор. Однако, две пластины претерпели хрупкое разрушение, а на трех пластинах разрушились сварные швы, и произошло отделение пластин от стальных элементов. Все это является следствием избыточно высокой твердости материала, из которого выполнены пластины. Данный образец не может обеспечить гарантированного выполнения своей функции.

Результаты проведенных испытаний дают достаточные основания утверждать, что, наибольшую эффективность показал образец №2.

Таким образом, действие заявляемых параметров изобретения позволило обеспечить достижение заявленного технического результата - получение заграждения автомобильного проезда, которое обеспечивает останавливающее воздействие на наезжающее транспортное средство за счет гарантированного внедрения пластин в дорожное полотно.

Заявленное техническое решение по конструктивным особенностям автомобильных заграждений является новым, так как совокупность отличительных признаков изобретения, в том числе и в частных случаях, неизвестна из литературных данных и практического опыта работ в этой области.

Решение соответствует критерию «изобретательский уровень», так как предложенное не следует явным образом для специалиста из анализа отечественного и зарубежного уровня техники.

Изобретение относится к средствам, препятствующим продвижению колесного транспорта посредством принудительной остановки. Заграждение включает в себя горизонтальную осевую балку и прикрепленные к ней перекрещенные стальные элементы, на концах стальных элементов под углом 50-130 градусов к их продольной оси выполнены металлические пластины из стали с твердостью 50-60 HRC, на концах осевой балки выполнены проушины, на осевой балке и перекрещенных стальных элементах выполнены светоотражающие элементы. Достигается реализация останавливающего воздействия на наезжающее транспортное средство с гарантированным внедрением пластин в дорожное полотно и исключением их сдвига и проскальзывания относительно полотна. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Заграждение автомобильного проезда, включающее в себя горизонтальную осевую балку и прикрепленные к ней перекрещенные стальные элементы, отличающееся тем, что на концах стальных элементов под углом 50-130° к их продольной оси выполнены металлические пластины из стали с твердостью 50-60 HRC.

2. Заграждение по п. 1, отличающееся тем, что на концах осевой балки выполнены проушины.

3. Заграждение по п. 1, отличающееся тем, что на осевой балке и перекрещенных стальных элементах выполнены световозвращающие элементы.