Противоударное буферное устройство Российский патент 2025 года по МПК B61G11/16 

Изобретение относится к противоударным устройствам, в частности для применения в качестве дополнительной ступени защиты от удара.

Известно применение буферных резинометаллических элементов, например, буфер крановый резиновый по ОСТ 24.191.37-78, который предназначен для смягчения возможных ударов или толчков при наезде крановых мостов и грузовых тележек на концевые упоры, тупиковые упоры или при столкновении кранов при возможной неисправности тормозов или концевых выключателей (Электронный ресурс: Буфер резиновый крановый: wwwrti.okis.ru).

Недостатком известного решения является сложность использования единичных буферных резинометаллических элементов при защите значительных по площади поверхностей, что снижает эффективность их использования.

Известно применение противоударного приспособления для защиты колена или других частей тела человека для снижения травматизма при ударах или толчках. Противоударное приспособление характеризуется тем, что включает бандаж в виде спирали или спиралей из упругопластического материала (Патент №2578997, МПК: F41D 13/06).

Однако применение противоударного приспособления в защитных устройствах машин является сложным технически, что снижает эффективность его использования.

Известен также напольный коврик для использования, например, в спортивно-оздоровительных комплексах, состоящий, по меньшей мере, из двух модулей в виде листов ячеистой структуры, соединенных друг с другом элементами фиксации, расположенными в отверстиях, имеющихся, по меньшей мере, на одной внешней стороне каждого листа. Листы и элементы фиксации выполнены из упругого пластичного полимера, а элементы фиксации - в виде перемычки из ленты или полосы (патент RU 2295906, МПК: A47G 27/02. Опубликовано 2007).

Недостатком известного решения является сложность изготовления и ремонта при повреждении устройства.

Известна также армирующая полимерно-композитная сетка преднапряженная для армирования композитных материалов и изделий из них с возможностью восприятия знакопеременных нагрузок (патент на полезную модель RU №216700, МПК: Е04С 5/07. Опубликовано 2023).

Однако полимерно-композитная сетка отличается достаточно высокой жесткостью, что не позволяет существенно увеличить время поглощения энергии удара, а значит, и не позволяет существенно уменьшить динамическую перегрузку, например, при швартовке корабля у причальной стенки. Причем при высоких скоростях или больших ударных нагрузках повышается степень повреждения самого транспортного средства.

Известно также амортизирующее устройство для снижения ударных нагрузок при швартовке судна к морской платформе, содержащее два жестких опорных элемента, которые закреплены к колонне платформы, между опорными элементами расположены две упругие пластины, одна упругая пластина обращена к швартующемуся судну и на ней закреплен вертикально ориентированный привальный брус из резины, вторая упругая пластина обращена к колонне платформы, причем вторая пластина расположена таким образом, что между ней и колонной расположен вертикально ориентированный упругий элемент, выполненный из перфорированной резины и находящийся в состоянии сжатия (ПМ №158511, Опубликовано: 2016, Бюл. №1).

Недостатками известного решения являются: сложность конструкции, изготовления и ремонта при повреждении устройства.

Наиболее близким техническим решением является воздушно-пузырьковая пленка BubbleWrap для упаковки изделий, состоящая непосредственно из пленки и выпуклостей в виде пузырьков, выполняющих функцию демпфера. В двухслойной воздушно-пузырьковой пленке на плотный плоский слой полиэтилена высокого давления приваривается пузырчатый слой, в котором каждый пузырек отделен от другого и наполнен сухим воздухом (Электронный ресурс: https://rodikon.ru/vozdushno-puzyirkovaya-plyonka.htm).

Однако воздушно-пузырьковая пленка применима, в основном, для восприятия статических нагрузок. Применение же ее для защиты изделий от ударной нагрузки оказывается не эффективным - пузырьки пленки схлопываются или сминаются, что снижает эффективность ее использования.

В основе настоящего изобретения лежит задача по повышению эффективности энергопоглощения ударов, разработке универсального с возможностью быстрой сборки и регулирования демпферных свойств противоударного буферного устройства с повышенной противоударной защитой.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в повышении сопротивляемости ударным нагрузкам - снижении энергии удара за счет возможности регулирования площади восприятия удара, а также возможности исполнения многослойной укладки, упрощении конструкции и повышении технологичности монтажа и ремонта, а также в снижении степени повреждения транспортного средства и защищаемых поверхностей сооружений при аварийном их столкновении.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что противоударное буферное устройство, выполненное в виде несущей гибкой подложки с демпферными элементами, при этом устройство выполнено сборным, в котором несущая гибкая подложка выполнена в виде базового упругого каркаса из полимеркомпозитной упругой сетки, в ячейках которой закреплены упругие демпферные в виде полусфер имеющих паз по окружности, толщина которого равна диаметру нитей сетки, а внутренний диаметр паза равен размеру ячейки упругой сетки. Противоударное буферное выполнено двухслойным, с расположением демпферных элементов каждого слоя навстречу друг другу. В противоударном буферном устройстве может быть установлен третий демпферный элемент в виде упругих жгутов, пропущенных через свободные ячейки полимеркомпозитной упругой сетки.

Исполнение противоударного буферного устройства, выполненного в виде несущей гибкой подложки с демпферными элементами, состоящая из упругого каркаса в виде полимеркомпозитной упругой сетки, в ячейках которой закреплены упругие демпферные элементы, например, резиновые в виде полусфер, позволяет, во-первых, используя легкую полимеркомпозитную сетку, облегчить монтаж и повысить долговечность работы, за счет того, что она не подвержена коррозии; во-вторых, упростить технологию изготовления за счет использования одной простой операции сборки - установки демпферных элементов в ячейках сетки, а также возможности быстрой замены поврежденных демпферных элементов в случае удара; в-третьих, повысить универсальность использования, заменяя или подбирая демпферные элементы в зависимости от нагрузки, условий и т.п. и применяя в различных условиях для различных целей, например, в качестве противоударной защиты причальных стенок или при перевозке крупногабаритных изделий; в-четвертых, повысить общую сопротивляемость удару за счет восприятия части энергии удара самой упругой полимеркомпозитной сеткой; в-пятых, более равномерно распределять энергию удара по площади защищаемой поверхности за счет целенаправленного распределения демпферных элементов в ячейках сетки; в-шестых, экономично и удобно выполнять хранение и транспортирование противоударного буферного устройства, за счет того, что оно - легкое, выполненное из композитного материала, и скрученное в бухту.

Исполнение противоударного буферного устройства, где упругие буферные элементы, например, в виде резиновых полусфер имеют паз по окружности, толщина которого равна диаметру нитей сетки, а внутренний диаметр паза равен размеру ячейки упругой сетки, позволяет, во-первых, упростить процесс установки и крепления демпферных элементов в виде полусфер, за счет паза, образованного по их окружности; во-вторых, появляется возможность использовать другую форму и размеры демпферных элементов, регулируя, тем самым, их жесткость и, соответственно, эффективнее гасить энергию удара, выдерживая повышенную ударную нагрузку.

Исполнение противоударного буферного устройства двухслойным, например, склеенные двусторонним скотчем, с расположением демпферных элементов каждого слоя навстречу друг другу, позволяет, повысить сопротивляемость ударным нагрузкам, а, регулировать степень восприятия ударной нагрузки, выполняя слои с демпферными элементами различной жесткости.

Исполнение противоударного буферного устройства, где установлен третий демпферный элемент в виде упругих жгутов, пропущенных через свободные ячейки полимеркомпозитной упругой сетки, позволяет, повысить сопротивляемость ударным нагрузкам в случае превышения упругой демпфирующей способности используемого устройства и когда существует опасность повреждения, например, наружной обшивки судна при его швартовке, поскольку возникающая при не заторможенном ударе судна в причальную стенку энергия удара воздействует без достаточной амортизации на наружную обшивку судна. Для предотвращения в этом случае повреждения наружной обшивки судна предлагается предусмотреть использование третьего вида демпфера - упругого жгута, который поглощает, по меньшей мере, часть возникающей энергии удара, преобразуя ее в работу деформации упругого жгута и тепло; регулировать степень восприятия ударной нагрузки, в частности, снижая скорость воздействия ударной нагрузки, используя комплексно три демпферных элемента различного вида и жесткости.

Противоударное буферное устройство поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена конструктивная схема устройства с демпферными элементами - вид сверху; на фиг. 2 - вид сбоку; на фиг. 3 - конструктивная схема крепления демпферного элемента в разрезе - вид I; на фиг. 4 - разрез по А-А.

На фиг. 1 - фиг. 4 обозначено: 1 - упругая сетка; 2 - ячейки упругой сетки; 3 - демпферные элементы в виде полусфер; 4 - паз полусферы; 5 - упругие жгуты.

Противоударное буферное устройство состоит из несущего каркаса в виде полимеркомпозитной упругой сетки 1, в ячейках 2 которой закреплены, например, с помощью клея демпферные элементы, например, в виде упругих полусфер 3 или, например, используя крановые буфера (Электронный ресурс: Буфер резиновый крановый: wwwrti.okis.ru) (фиг. 1, фиг. 2). При этом демпферные элементы, например, в виде полусфер 3 могут крепиться с помощью паза 4, выполненного по их окружности, в ячейке размером t сетки 1, толщина δ которого равна диаметру d нитей сетки 1 и диаметру шейки d_ш (фиг. 3).

Кроме этого, противоударное буферное устройство может включать третий демпферный элемент в виде упругих жгутов 5 (например, согласно патенту RU №2807534), пропущенных через свободные ячейки 2 упругой полимеркомпозитной сетки 1 (фиг. 4). Также противоударное буферное устройство может быть выполнено двухслойным, причем демпферы каждого слоя расположены наружу навстречу друг другу, что усиливает буферный эффект.

Размеры демпферных элементов и упругой сетки, характеристики упругих элементов, а также их количество, задаются из условий работы противоударного буферного устройства и величины воспринимаемой ударной нагрузки, а также на основании экспериментальных данных.

Противоударное буферное устройство с демпферными элементами изготавливают и работает следующим образом.

Сначала изготавливают или используют упругую полимеркомпозитную сетку (например, патент RU №216700. Армирующая полимерно-композитная сетка. Опубл. 2023). Далее нарезают упругие жгуты, (например, согласно патенту RU №2807534 полимерный резиновый, уплотняющий для соединения стеновых панелей и др.), а также выполняют пазы 4 толщиной δ под диаметр d нитей упругой сетки 1 на готовых демпферных элементах 3, например, используя крановые буфера (Электронный ресурс: Буфер резиновый крановый: wwwrti.okis.ru) (фиг. 2).

Для восприятия повышенных нагрузок изготавливают двухслойное противоударное демпферное устройство, для чего склеивают два готовых однослойных демпферных устройства демпферными элементами навстречу друг другу, используя для этого, например, двухсторонний скотч, что предотвращает в случае удара возможное соскакивание демпферных элементов из ячеек упругой сетки и усиливает демпферный эффект.

Готовое противоударное демпферное устройство монтируется, например, на причальной стенке согласно техническим нормам.

Работает противоударное демпферное устройство следующим образом.

При ударе, например, судна позащитному ограждению противоударному демпферному устройству, с закрепленными на его упругой сетке 1 демпферных элементов 3, например, в виде крановых буферов, по которым вначале ударяется судно, вызывая их частичную деформацию и включая затем в совместную работу упругую сетку 1, при этом энергия удара гасится.

Для более эффективной и надежной работы противоударного демпферного устройства, например, с целью предотвращения выскакивания крановых буферов из ячеек сетки, последние установлены и зафиксированы в них с помощью пазов 4, нанесенных на крановых буферах, что дополнительно повышает сопротивляемость действию повышенных ударных нагрузок.

При работе судна повышенной тоннажности энергия удара будет, соответственно, выше. В этом случае рекомендуется применять двухслойное противоударное демпферное устройство, которое будет более эффективно гасить повышенную ударную нагрузку. (фиг. 3).

Кроме этого, в отдельных случаях однослойное противоударное устройство можно усилить включением третьего упругого элемента. В этом случае энергия удара будет более эффективно гасится за счет работы не двух упругих элементов: упругой сетки и крановых буферов, а трех - с включением третьего дополнительного упругого элемента в виде упругого жгута, что позволяет в большей степени сопротивляться ударной нагрузке. Поэтому, судно вначале ударяется по крановым буферам, вызывая их обжатие - частичную деформацию, которая затем передается упругим жгутами упругой сетке. За счет совместной работы трех демпферов и происходит более замедленное более эффективное во времени поглощение кинетической энергии судна и, соответственно, гашение энергии удара, что способствует уменьшению динамической его перегрузки, повышая безопасность людей на судне, предотвращая разрушение судна, причальной стенкии самого противоударного буферного устройства.

Кроме этого, в случае столкновения судна с причальной стенкой упрощается ремонт самого противоударного буферного устройства. Поврежденные демпферные элементы, установленные и зафиксированные в упругой сетке с помощью пазов, нанесенных на крановых буферах, а также упругих жгутов оперативно из нее извлекаются и легко заменяются на новые - не поврежденные, что повышает, в целом, эффективность использования предложенного технического решения.

Исполнение противоударного буферного устройства, где демпферные элементы выполнены с пазом под диаметр нити упругой сетки, позволяет упростить процесс сборки устройства, используя готовую упругую сетку, а с учетом возможности регулирования жесткости всех демпферных элементов, закрепленных на упругой сетке, их распределения на поверхности противоударного буферного устройства, появляется возможность их использования более рационально и, соответственно, более экономично, что повышает эксплуатационную надежность и долговечность работы противоударного буферного устройства и защищаемые поверхности сооружений, а, в целом, повышает эффективность использования предложенного технического решения.

На общей конструктивной схеме противоударного буферного устройства (фиг. 1 - фиг. 3) видно, что выполнено сборным, а его основные конструктивные элементы, могут быть выполнены в виде готовых демпферных элементов и легко установлены и связаны между собой через упругую полимеркомпозитную сетку, что позволяет воспринимать, гасить и равномерно передавать оставшуюся ударную нагрузку, что в этом случае приводит к повышенной сопротивляемости ее действию, например, на причальную стенку. Поэтому предлагаемая конструкция противоударного буферного устройства может работать более эффективно. При этом упрощается конструкция и повышается технологичность, снижается трудоемкость выполнения операций по изготовлению и монтажу противоударного буферного устройства.

Учитывая выявленные положительные свойства предложенной конструкции сборного противоударного буферного устройства для защиты сооружений из быстро собираемых и заменяемых демпферных элементов, на базе упругой композитной сетки, можно сделать вывод, что использование предлагаемой конструкции противоударного буферного устройства позволит упростить конструкцию и технологию его изготовления повышенной противоударной защищенности, а также снизить энергию удара и степень повреждения сооружения и судна. При этом используемые технологии для изготовления буферных элементов: упругих сеток, демпферных элементов и упругих жгутов остаются прежними.

Противоударное буферное устройство было изготовлено в виде модели в строительной лаборатории ТвГТУ и показало возможность его производства.

Изобретение относится к области машиностроения. Противоударное буферное устройство выполнено в виде несущей гибкой подложки с демпферными элементами. Устройство выполнено сборным, несущая гибкая подложка выполнена в виде базового упругого каркаса из полимеркомпозитной упругой сетки, в ячейках которой закреплены упругие демпферные элементы в виде полусфер. Полусферы имеют паз по окружности, толщина которого равна диаметру нитей сетки. Внутренний диаметр паза равен размеру ячейки упругой сетки. Обеспечивается повышение сопротивляемости ударным нагрузкам, возможность исполнения многослойной укладки, упрощение конструкции и повышение технологичности монтажа и ремонта, а также снижение степени повреждения транспортного средства и защищаемых поверхностей сооружений при аварийном их столкновении. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Противоударное буферное устройство, выполненное в виде несущей гибкой подложки с демпферными элементами, отличающееся тем, что выполнено сборным, в котором несущая гибкая подложка выполнена в виде базового упругого каркаса из полимеркомпозитной упругой сетки, в ячейках которой закреплены упругие демпферные элементы в виде полусфер, имеющих паз по окружности, толщина которого равна диаметру нитей сетки, а внутренний диаметр паза равен размеру ячейки упругой сетки.

2. Противоударное буферное устройство по п. 1, отличающееся тем, что выполнено двухслойным с расположением демпферных элементов каждого слоя навстречу друг другу.

3. Противоударное буферное устройство по п. 1, отличающееся тем, что установлен третий демпферный элемент в виде упругих жгутов, пропущенных через свободные ячейки полимеркомпозитной упругой сетки.