Дорожный отбойник Российский патент 2024 года по МПК E01F15/04 E01F15/08 

Изобретение относится к области дорожного строительства и, в частности, может быть использовано для обеспечения надежного разделения движения автомобильных потоков отбойниками на дорогах и автотрассах.

Известны бетонные дорожные отбойники таврового типа, устанавливаемые на разделительной полосе автодороги. Например, блок парапетного ограждения двухсторонний компании «Штарком» по ГОСТ Р 52289-2004 (Электронный ресурс: obeton.ru>catalog/dorozhnye-ograjd).

Основным недостатком таких блоков является повышенная их жесткость, что повышает степень травматизма водителей и пассажиров при столкновении автотранспорта с дорожным блоком.

Наиболее близким техническим решением является дорожный отбойник, устанавливаемый на разделительной полосе автодороги в виде бетонных столбов, на противоположных сторонах которого, обращенные к полосам автомобильного движения, выполнены защитные слои, состоящие из протяженных фигурных элементов в виде железнодорожных рельсов (RU, п. №2545190, E01F 15/04, 2015).

Однако, несмотря на использование такого оригинального конструкторского приема, к недостаткам известного решения следует отнести зависимость эффективности работы защитного устройства от диаметра колес транспортного средства и угла его наезда на ограждение, а также достаточно высокую жесткость железнодорожных рельсов, что не позволяет существенно увеличить время поглощения энергии удара, а значит, и не позволяет существенно уменьшить динамическую перегрузку транспортного средства. Причем при высоких скоростях и больших углах наезда транспортного средства на железнодорожный рельс ограждения степень безопасности водителя и пассажиров значительно снижается, а также повышается степень повреждения транспортного средства. Кроме этого, к недостаткам известного технического решения можно отнести также сложность конструкции и ремонта самого дорожного отбойника в случае столкновения с автомобилем, что снижает, в целом, эффективность его использования.

В основе настоящего изобретения лежит задача по разработке дорожного отбойника, снижающего энергию удара и, соответственно, снижающего травматизм водителя и пассажиров за счет его конструктивных особенностей.

Техническим результатом, является повышение эффективности использования дорожных отбойников и снижение повреждаемости транспортного средства при аварийном наезде на дорожное ограждение, упрощение конструкции и повышение технологичности монтажа и ремонта дорожного отбойника, а также повышение его эксплуатационной надежности.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что дорожный отбойник, состоящий из бетонного блока, установленный на разделительной полосе автодороги, на противоположных сторонах которого, обращенные к полосам автомобильного движения, выполнены наружные защитные слои, состоящие из протяженных демпферных фигурных элементов, при этом наружный защитный слой выполнен по его длине из нескольких ниток в виде непрерывных сборных демпферных элементов, закрепленные на боковой поверхности бетонного блока и состоящие из двух упругих элементов в виде пружинного винтового сердечника - винтовой пружины, заключенный в пружинную винтовую оболочку в виде винтовой пружины, коаксиально установленные одна в другой. Кроме того, пружинная винтовая оболочка в виде винтовой пружины сборного демпферного элемента выполнена дискретной. Пружинный винтовой сердечник выполнен в виде винтовой пружины растяжения- без промежутков между витками, а пружинная винтовая оболочка выполнена в виде винтовой пружины сжатия - с промежутками между витками. Пружинный винтовой сердечник и пружинная винтовая оболочка выполнены с различной направленностью навивки- одна пружина с левой навивкой, а другая пружина с правой навивкой. При этом, диаметр проволоки пружинной винтовой оболочки больше диаметра проволоки пружинного винтового сердечника.

Исполнение дорожного отбойника, где наружный защитный слой выполнен по его длине из нескольких ниток в виде непрерывных сборных демпферных элементов, закрепленные на боковой поверхности бетонного блока (например хомутами, клеем и др.) и состоящие из двух упругих элементов в виде винтового сердечника - винтовой пружины, заключенный в пружинную винтовую оболочку в виде винтовой пружины, коаксиально установленные одна в другой, позволяет, во-первых, упростить конструкцию защитного слоя за счет использования демпферных элементов в виде простых изделий - винтовых пружин, широко используемые во многих отраслях; во-вторых, облегчить процесс установки и замены демпферных элементов в случае их разрушения, в-третьих, эффективнее гасить энергию удара за счет работы не одного упругого элемента - винтового сердечника, а двух - второго дополнительного упругого элемента - винтовой оболочки; в-четвертых, повысить равномерность распределения нагрузки, за счет коаксиально установленных двух упругих элементов.

Исполнение дорожного отбойника, где пружинная винтовая оболочка в виде винтовой пружины сборного демпферного элемента выполнена дискретной, позволяет, упростить конструкцию наружного защитного слоя, а также облегчить процесс сборки и ремонта демпферного элемента.

Исполнение дорожного отбойника, где пружинный винтовой сердечник выполнен в виде винтовой пружины растяжения - без промежутков между витками, а пружинная винтовая оболочка выполнена в виде винтовой пружины сжатия - с промежутками между витками, позволяет, во-первых, за счет использования винтовой пружины растяжения - без промежутков между витками распределять ударную нагрузку более равномерно на большую длину, соответственно, и гасить ее, во-вторых, при использовании винтовой пружины сжатия - с промежутками между витками эффективнее воспринимать и гасить нагрузку за счет частичного сжатия при ее действии под углом к поверхности отбойника, в-третьих, использовать более короткие прутки для навивки пружины растяжения, в-четвертых, снизить износ пружины за счет отсутствия трения между витками при действии нагрузки, в-пятых, за счет большего угла наклона витков пружины растяжения обеспечить более равномерное распределение нагрузки на винтовой сердечник.

Исполнение дорожного отбойника, где пружинный винтовой сердечник и пружинная винтовая оболочка выполнены с различной направленностью навивки - одна пружина, например, винтовой сердечник - с левой навивкой, а другая пружина -винтовая оболочка - с правой навивкой, позволяет предотвращать попадание витков винтовой оболочки в зазоры витков винтового сердечника, повышая, тем самым, эффект обжатия и повышая эффективность демпфирующего действия.

Исполнение дорожного отбойника, где диаметр проволоки пружинной винтовой оболочки больше диаметра проволоки пружинного винтового сердечника, позволяет перекрыть зазоры между витками винтового сердечника и, соответственно, повысить сопротивляемость удару и погасить большую часть начальной энергии удара от пружинной винтовой оболочки.

В целом, повышается эксплуатационная надежность дорожного отбойника. При этом, использование комбинированных демпферов, состоящих из винтовых упругих элементов, с учетом возможности регулирования их жесткости и их распределения на поверхности дорожного отбойника позволяет формировать наружный защитный слой более рационально и, соответственно, более экономично, что, в целом, повышает эффективность использования предложенного технического решения.

Дорожный отбойник поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена конструктивная схема дорожного блока с наружным защитным слоем из демпферных элементов; на фиг. 2 - фрагмент сборного демпферного элемента.

На фиг. 1, фиг. 2 обозначено: 1 - несущая часть; 2 - нитки из непрерывных сборных демпферных элементов; 3 - пружинный винтовой сердечник; 4 - пружинная винтовая оболочка; 5 - хомуты; 6 - саморезы.

Дорожный отбойник состоит из несущей части 1, на боковой поверхности которой выполнен наружный защитный слой, состоящий из нескольких ниток 2 по его длине в виде непрерывных сборных демпферных элементов (фиг. 1), состоящих из двух упругих элементов в виде винтовых пружин - пружинного винтового сердечника 3 и пружинной винтовой оболочки 4, коаксиально установленные одна в другой (фиг. 2) и закрепленные на боковой поверхности бетонного блока, например, хомутами 5 и саморезами 6 (фиг. 1).

Кроме этого, в отдельных случаях пружинная винтовая оболочкой в виде винтовой пружины 4 сборного демпферного элемента может быть выполнена дискретной (фиг. 1).

Также пружинный винтовой сердечник 3 может быть выполнен в виде винтовой пружины растяжения - без промежутков между витками, а пружинная винтовая оболочка 4 - в виде винтовой пружины сжатия - с промежутками между витками (фиг. 2). Причем пружинный винтовой сердечник 3 и пружинная винтовая оболочка 4 могут быть выполнены с различной направленностью навивки - одна пружина, например, винтовой сердечник - с левой навивкой, а другая пружина - винтовая оболочка - с правой навивкой (фиг. 2).

Кроме этого, диаметр проволоки пружинной винтовой оболочки может быть больше диаметра проволоки пружинного винтового сердечника.

Размеры демпферных элементов, характеристики упругих элементов, а также их количество, задаются из условий работы дорожного отбойника и величины воспринимаемой ударной нагрузки.

Дорожный отбойник с демпферными элементами изготавливают и он работает следующим образом.

Сначала изготавливают или используют стандартный бетонный дорожный отбойник, например, блок парапетного ограждения двухсторонний по ГОСТ Р 52289-2004. Далее изготавливают демпферные элементы из винтовых пружин: пружинный винтовой сердечник и пружинную винтовую оболочку. Демпферные элементы могут быть выбраны из стандартных пружин (например, по ГОСТ 13764-86. Пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения из стали круглого сечения. Классификация. Межгосударственный стандарт пружины. Винтовые цилиндрические сжатия и растяжения из стали круглого сечения Классификация ГОСТ 13764-86 Дата введения 01.07.88.). При этом с учетом условий работы - воспринимаемой ударной нагрузки для более эффективной работы наружного защитного слоя, винтовой сердечник изготавливают из пружины растяжения, а винтовую оболочку - из пружины растяжения или сжатия, причем навивка витков винтового сердечника и винтовой оболочки может выполняться с односторонней или противоположной навивкой витков. Кроме этого, винтовая оболочка может быть изготовлена дискретной - из отдельных нарезанных частей винтовой пружины и с диаметром проволоки больше диаметра проволоки винтового сердечника.

После изготовления винтовых сердечников и винтовых оболочек собирают демпферные элементы, которые устанавливают на боковые поверхности дорожного отбойника, и крепят, например, хомутами с помощью саморезов (фиг. 1).

Готовый дорожный отбойник монтируется на трассе согласно техническим нормам.

Работает дорожный отбойник следующим образом.

При наезде автомобиля на дорожный отбойник с наружным защитным слоем из демпферных элементов в начальный момент автомобиль ударяется по упругой винтовой оболочке, обжимая ее и частично гася энергию удара, и передавая оставшуюся энергию удара винтовому сердечнику, вызывая их частичную деформацию, при этом общая энергия удара гасится. В этом случае автомобиль вначале ударяется по краю металлической пружины винтовой оболочки, вызывая ее обжатие - частичную деформацию, которая передается пружинному винтовому сердечнику, причем пружины в данном случае работают при ударе не на сжатие или растяжение, а, в основном, на обжатие, что позволяет в большей степени сопротивляться ударной нагрузке. При дальнейшем движении автомобиля происходит деформация других отдельных участков пружинных винтового сердечника и винтовой оболочки. За счет их совместной работы и происходит замедленное во времени поглощение кинетической энергии автотранспорта и, соответственно, гашение энергии удара, что способствует уменьшению динамической его перегрузки, повышая безопасность людей, предотвращая полное разрушение и упрощая ремонт самого дорожного отбойника в случае столкновения с автомобилем, что повышает, в целом, эффективность его использования.

В случае повреждения сборного демпферного элемента эффективно использовать пружинную винтовую оболочку дискретной, что позволяет в процессе эксплуатации дорожного отбойника облегчить процесс ее ремонта.

В случае действия более сильных ударов наиболее эффективно защита работает, если дорожный отбойник оборудован с наружным защитным слоем из демпферных элементов, где пружинный винтовой сердечник выполнен в виде винтовой пружины растяжения - без промежутков между витками, а пружинная винтовая оболочка выполнена в виде винтовой пружины сжатия - с промежутками между витками. Это позволяет распределять ударную нагрузку более равномерно на большую длину, соответственно, и эффективнее гасить ее. При этом эффективность сопротивления удару можно повысить, если пружинный винтовой сердечник и пружинная винтовая оболочка выполнены с различной направленностью навивки - одна пружина, например, винтовой сердечник - с левой навивкой, а другая пружина - винтовая оболочка - с правой навивкой, повышая, тем самым, эффект обжатия.

Кроме этого, повысить эффективность работы демпфирующего элемента можно, если задать диаметр проволоки пружинной винтовой оболочки больше диаметра проволоки пружинного винтового сердечника. Такое решение позволяет перекрыть зазоры между витками винтового сердечника и, соответственно, повысить сопротивляемость удару и погасить большую часть начальной энергии удара от пружинной винтовой оболочки. В целом, повышается эксплуатационная надежность дорожного отбойника. При этом, использование комбинированных демпферов, состоящие из винтовых упругих элементов, с учетом возможности регулирования их жесткости и их распределения на поверхности дорожного отбойника позволяет формировать наружный защитный слой более рационально и, соответственно, более экономично, что, в целом, повышает эффективность работы дорожного отбойника.

На общей конструктивной схеме дорожного отбойника (фиг. 1, фиг. 2) видно, что основные конструктивные элементы защитного слоя дорожного отбойника, выполнены в виде непрерывных сборных демпферных элементов, состоящие из коаксиально установленных винтовым пружин, связаны между собой и с бетонным слоем, что в этом случае приводит к повышенной сопротивляемости действию ударной нагрузке наружного защитного слоя дорожного отбойника. Поэтому предлагаемая конструкция дорожного отбойника может работать более эффективно. При этом упрощается конструкция наружного защитного слоя по сравнению с известными техническими решениями и повышается технологичность выполнения операций по изготовлению дорожного отбойника.

Для обоснования работоспособности предлагаемого технического решения - дорожного отбойника были выполнены лабораторные модельные испытания.

Для этого изготавливались бетонные кубики со стороной 70 мм, как чисто бетонные, так и сборные с верхним наружным слоем, на котором закреплялись хомутами две нитки из сборных демпферов, состоящие из двух упругих элементов в виде винтовых пружин - пружинного винтового сердечника и пружинной винтовой оболочки, коаксиально установленные одна в другой.

Для изготовления бетонных кубиков использовалась цементно-песчаная смесь в соотношении 1:3. Песок использовался карьерный, средней крупности, вяжущее - портландцемент М500. Водоцементное отношение задавалось 0,5. Бетонные кубики формовались на виброплощадке с вертикально направленными колебаниями с последующей тепловой обработкой в пропарочной камере.

Испытания на ударную нагрузку чисто бетонных и сборных кубиков с защитным слоем выполнялись на лабораторном копре.

В процессе испытаний было зафиксировано хрупкое разрушение чисто бетонных кубиков на девятом ударе. Однако, при испытании сборных кубиков, защищенные слоем из демпферных элементов, разрушение произошло на четырнадцатом ударе, что говорит об эффективности работы демпферной системы.

Учитывая полученные положительные результаты испытаний сборных кубиков, защищенные слоем из демпферных элементов, выполненные в виде коаксиально установленных винтовых пружин, можно сделать вывод, что использование предлагаемой конструкции дорожного отбойника позволит упростить конструкцию, а также снизить энергию удара и степень повреждения транспортного средства. При этом используемые формы для изготовления дорожных отбойников остаются прежними.

Дорожный отбойник с наружным защитным слоем против ударной нагрузки был изготовлен в виде модели и испытан в строительной лаборатории кафедры ПСК ТвГТУ и показал повышенные защитно-эксплуатационные характеристики, а также возможность его изготовления в заводских условиях.

Изобретение относится к области дорожного строительства. Технический результат - обеспечение надежного разделения движения автомобильных потоков отбойником на дорогах и автотрассах. Дорожный отбойник состоит из бетонного блока, установленного на разделительной полосе автодороги, на противоположных сторонах которого, обращенные к полосам автомобильного движения, выполнены наружные защитные слои, состоящие из протяженных демпферных фигурных элементов. Наружный защитный слой выполнен по его длине из нескольких ниток в виде непрерывных сборных демпферных элементов, закрепленных на боковой поверхности бетонного блока и состоящих из двух упругих элементов в виде пружинного винтового сердечника - винтовой пружины, заключенного в пружинную винтовую оболочку в виде винтовой пружины, коаксиально установленных одна в другой. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Дорожный отбойник, состоящий из бетонного блока, установленного на разделительной полосе автодороги, на противоположных сторонах которого, обращенные к полосам автомобильного движения, выполнены наружные защитные слои, состоящие из протяженных демпферных фигурных элементов, отличающийся тем, что наружный защитный слой выполнен по его длине из нескольких ниток в виде непрерывных сборных демпферных элементов, закрепленных на боковой поверхности бетонного блока и состоящих из двух упругих элементов в виде пружинного винтового сердечника - винтовой пружины, заключенного в пружинную винтовую оболочку в виде винтовой пружины, коаксиально установленных одна в другой.

2. Дорожный отбойник по п. 1, отличающийся тем, что пружинный винтовой сердечник выполнен в виде винтовой пружины растяжения - без промежутков между витками, а пружинная винтовая оболочка выполнена в виде винтовой пружины сжатия - с промежутками между витками.

3. Дорожный отбойник по п. 1, отличающаяся тем, что пружинный винтовой сердечник и пружинная винтовая оболочка выполнены с различной направленностью навивки - одна пружина с левой навивкой, а другая пружина с правой навивкой.

4. Дорожный отбойник по п. 1, отличающийся тем, что диаметр проволоки пружинной винтовой оболочки больше диаметра проволоки пружинного винтового сердечника.