RU2548288C1

RU2548288C1 - Road guard

Info

Publication number: RU2548288C1
Application number: RU2013145532/03A
Authority: RU
Inventors: Давид Михайлович Белый
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2015-04-20
Also published as: RU2013145532A

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: guard contains vertical posts embedded into the roadway ground, joined by the movable obstruction elements mounted on them. The last-mentioned are designed in the form of a system of flexible steel straight rods, curved before they take the deflected position of stable equilibrium, by the longitudinal compressive forces applied to them by means of load-bearing elements, exceeding its critical value for each rod, and facing to the roadway by convex sides. Load-bearing elements are designed in the form of blind hole in the rack for free displacement of one end of the rod and threaded sleeve, screwed on the threaded portions with different direction of the thread, made on the other end of the rod and stud, rigidly fixed coaxially to the shaft on the rack adjacent to them.

EFFECT: road guard is designed to improve the safety of traffic.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к строительству автомобильных дорог и предназначено для повышения безопасности движения.The invention relates to the construction of roads and is intended to improve traffic safety.

Известны ограждения автомобильных дорог, содержащие заглубленные в грунт вертикальные стойки со смонтированными на них горизонтальными упругими амортизирующими либо пластически деформируемыми элементами для гашения удара /см., например, заявку Франции №2244875, кл. E01F 15/00, 1975 [1]; патент США №3540699, кл. 256-13.1, 1971 [2].Known railings of roads containing vertical racks buried in the ground with horizontal elastic shock absorbing or plastically deformable shock absorbing elements mounted on them / see, for example, French application No. 2244875, class. E01F 15/00, 1975 [1]; US patent No. 3540699, cl. 256-13.1, 1971 [2].

Недостатками таких ограждений являются низкая эффективность гашения удара и повышенная опасность из-за непрогнозируемого поведения автомобиля на дороге после удара. Это объясняется тем, что уменьшение жесткости и повышение вязкости элементов ограждения делает их работу неэффективной и может привести в случае значительной скорости автомобиля к его полному разрушению при перемещении вдоль ограждения за счет значительных сил трения. Увеличение же жесткости ограждения приводит к тому, что может произойти послеударное отбрасывание автомобиля на дорогу со значительной вероятностью повторных столкновений.The disadvantages of such fences are low shock absorption and increased danger due to the unpredictable behavior of the car on the road after an impact. This is due to the fact that a decrease in stiffness and an increase in the viscosity of the fence elements makes them ineffective and can lead, in the case of a significant speed of the vehicle, to its complete destruction when moving along the fence due to significant friction forces. An increase in the rigidity of the fence leads to the fact that there may be a shock dropping the car onto the road with a significant probability of repeated collisions.

Известен также ряд конструкций ограждений автомобильных дорог, содержащих смонтированные на вертикальных стойках механические, магнитные и т.п. упругие элементы, имеющие возможность линейных и угловых смещений относительно стоек /см., например, патент США №3292909, кл. 256-13.1, 1966 [3]; а.с. СССР №1011770, E01F 15/00, 1982 [4]; а.с. СССР №1178828, кл. E01F 15/00, 1984 [5]; патент РФ на изобретение №2393288, кл. E01F 15/04, 2009 [6]/.There are also a number of designs of fences for roads containing mechanical, magnetic, etc. mounted on vertical racks. elastic elements having the possibility of linear and angular displacements relative to the struts / see, for example, US patent No. 3292909, CL. 256-13.1, 1966 [3]; A.S. USSR No. 1011770, E01F 15/00, 1982 [4]; A.S. USSR No. 1178828, cl. E01F 15/00, 1984 [5]; RF patent for the invention No. 2393288, class E01F 15/04, 2009 [6] /.

Данные устройства позволяют несколько растянуть время удара за счет создания эффекта качения автомобиля вдоль ограждения и смены направлений соударений с его элементами. Однако кардинально повысить эффективность гашения удара они не позволяют, а главное - характеризуются значительной сложностью конструкции, низкой надежностью подвижных элементов, высокой стоимостью, что практически исключает возможность их широкого использования на продолжительных участках дороги.These devices allow you to slightly extend the impact time by creating the effect of rolling the car along the fence and changing the direction of collisions with its elements. However, they do not allow dramatically increasing the efficiency of shock absorption, and most importantly, they are characterized by significant design complexity, low reliability of moving elements, and high cost, which practically excludes the possibility of their widespread use over long sections of the road.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является ограждение автомобильной дороги, содержащее заглубленные в грунт дорожного полотна вертикальные стойки и ролики, каждая пара которых, смонтированная на смежных стойках, охвачена эластичной подвижной лентой /см. а.с. СССР №962415, кл. E01F 15/00, 1981 [7]/, и принятое за прототип.The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of essential features is a road fence containing vertical racks and rollers buried in the ground of the roadway, each pair of which mounted on adjacent racks is covered by an elastic movable tape / cm. A.S. USSR No. 962415, class E01F 15/00, 1981 [7] /, and adopted as a prototype.

Недостатками устройства-прототипа являются низкая эффективность гашения силы удара автомобиля при его наезде на ограждение вследствие как малого поглощения и рассеяния последним кинетической энергии удара, так и незначительного изменения ограждением направлений каждого из последовательности соударений по отношению к предыдущему.The disadvantages of the prototype device are the low efficiency of damping the impact force of a car when it hits a fence due to both low absorption and dissipation of the kinetic energy of the impact by the latter, and a slight change in the direction of each of the collision sequences relative to the previous one.

Сущность изобретения заключается в создании сравнительно простой, надежной и технологичной конструкции ограждения автомобильной дороги, обеспечивающей эффективное гашение энергии ударов как за счет релейной перестройки ограждением своей формы при каждом соударении, сопровождающейся мощным рассеянием кинетической энергии удара, так и за счет кардинального изменения угла силового взаимодействия автомобиля с ограждением при каждом из последовательности их соударений.The essence of the invention lies in the creation of a relatively simple, reliable and technologically advanced construction of a road fence, providing effective damping of impact energy due to the relay rebuilding by the fence its shape at each impact, accompanied by powerful dissipation of the kinetic energy of the impact, and due to a drastic change in the angle of force interaction of the car with a fence at each of the sequence of their collisions.

Технический результат - повышение эффективности гашения силы удара автомобиля при его наезде на ограждение.The technical result is an increase in the efficiency of damping the impact force of a car when it collides with a fence.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном ограждении автомобильной дороги, содержащем заглубленные в грунт дорожного полотна вертикальные стойки, соединенные смонтированными на них подвижными заградительными элементами, особенность заключается в том, что подвижные заградительные элементы выполнены в виде системы установленных горизонтально гибких стальных прямолинейных стержней, каждый из которых исходно изогнут до принятия им криволинейной формы устойчивого равновесия с обращением своей выпуклой стороной в направлении к дорожному полотну приложением к стержню одновременно поперечной нагрузки в вышеуказанном направлении и продольной сжимающей силы, превышающей свое критическое для данного стержня значение, с помощью силового элемента, выполненного в виде глухого отверстия в стойке для свободного замещения одного конца стержня и резьбовой втулки, навернутой на резьбовые участки с разным направлением резьбы, выполненные, соответственно, на другом конце стержня и шпильке, жестко закрепленной соосно стержню на соседней с ним стойке, при этом стержни могут быть установлены друг над другом в одной вертикальной плоскости, а также в нескольких параллельных вертикальных плоскостях.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the well-known fencing of the road, containing vertical racks buried in the ground of the roadway, connected by movable barrier elements mounted on them, the peculiarity is that the movable barrier elements are made in the form of a system of horizontally flexible steel rectilinear rods, each of which is initially bent until it adopts a curvilinear form of stable equilibrium with the image by conveying its convex side towards the roadway by applying simultaneously to the road a transverse load in the aforementioned direction and a longitudinal compressive force exceeding its critical value for a given road, using a force element made in the form of a blind hole in the rack for free replacement of one end of the road and a threaded sleeve screwed onto threaded portions with different thread directions, made respectively at the other end of the shaft and a stud rigidly fixed coaxially to the shaft on a rack adjacent to it, while the rods can be mounted one above the other in the same vertical plane, as well as in several parallel vertical planes.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично на общем виде изображено предлагаемое устройство.The invention is illustrated by the drawing, where the proposed device is schematically shown in a general view.

Ограждение автомобильной дороги содержит заглубленные в грунт 1 дорожного полотна 2 вертикальные стойки 3, 4, соединенные смонтированными на них подвижными заградительными элементами 5. При этом последние выполнены в виде системы установленных горизонтально гибких стальных прямолинейных стержней, каждый из которых исходно изогнут до принятия им криволинейной формы устойчивого равновесия с обращением своей выпуклой стороной в направлении к дорожному полотну 2 /на чертеже приведена одна секция ограждения, состоящая из двух стоек 3, 4, соединенных прямолинейными стержнями 5/ приложением к стержню 5 одновременно поперечной нагрузки в вышеуказанном направлении и продольной сжимающей силы, превышающей свое критическое для данного стержня 5 значение, с помощью силового элемента, выполненного в виде глухого отверстия 6 в стойке 3 для свободного размещения одного конца стержня 5 /левого на чертеже/, и резьбовой втулки 7, навернутой на резьбовые участки 8, 9 с разным направлением резьбы /левая и правая/, выполненные, соответственно, на другом конце стержня 5 /правого на чертеже/ и шпильке 10, жестко закрепленной соосно стержню 5 на соседней с ним стойке 4. Для удобства поворота резьбовые втулки 7 выполнены с накаткой 11 на внешней цилиндрической поверхности /см. чертеж/, либо с некруглым поперечным сечением под ключ. В общем случае стержни 5 могут быть выполнены и с некруглым поперечным сечением /прямоугольным, ромбическим и т.п./. Тогда для выполнения резьбовых участков 8 на их концах предварительно выполняют цилиндрические затолки. При этом стержни 5 могут быть установлены друг над другом либо в одной вертикальной плоскости /именно этот наиболее простой вариант конструкции проиллюстрирован чертежом/, либо в нескольких параллельных вертикальных плоскостях. В последнем случае стойки 3, 4 выполнены в форме пластин, имеющих достаточную ширину в поперечном к дорожному полотну направлении, а вертикальные плоскости расположения стержней 5 удалены друг от друга на расстояния, позволяющие беспрепятственно осуществляться переходу стержней 5 из исходного состояния в форму устойчивого равновесия с обращением выпуклой стороной в направлении от дорожного полотна 2 /см. положение пунктиром на чертеже/. Следует подчеркнуть, что исходный изгиб стержней 5 осуществлен не в параллельных друг другу горизонтальных плоскостях, а с обращением их выпуклых сторон в направлении к дорожному полотну 2. То есть каждый стержень 5 исходно изогнут с принятием им криволинейной формы равновесия в плоскости, условно проходящей через ось соответствующего прямолинейного стержня 5, и продольную линию, проходящую посередине дорожного полотна 2. Это приводит к тому, что при наезде автомобиля на ограждение приложение ударных сил к каждому изогнутому стержню 5 происходит в направлении, противоположном выпуклости именно в плоскости изгиба в поперечном направлении, а не под углом к данной плоскости. Именно такое приложение ударных сил обеспечивает эффективный перескок стержней 5 в другое устойчивое состояние с противоположным направлением выпуклости. При наезде под углом к вышеуказанной плоскости силы ударного взаимодействия будут частично расходоваться на закручивание изогнутых стержней 5 вокруг их исходной прямолинейной оси, что резко снижает эффект устройства.The road fence contains vertical racks 3, 4 buried in the ground 1 of the roadway 2, connected by movable barrier elements mounted on them 5. The latter are made in the form of a system of horizontally flexible steel straight rods installed, each of which is initially curved before it takes a curved shape stable equilibrium with its convex side facing towards the roadway 2 / the drawing shows one section of the fence, consisting of two racks 3, 4, connected connected by rectilinear rods 5 / by applying simultaneously to the rod 5 a transverse load in the above direction and a longitudinal compressive force exceeding its critical value for the rod 5, using a force element made in the form of a blind hole 6 in the rack 3 for free placement of one end of the rod 5 / left in the drawing /, and the threaded sleeve 7, screwed onto the threaded sections 8, 9 with different thread directions / left and right /, respectively, made at the other end of the shaft 5 / right in the drawing / and the stud 10, rigidly fixed coaxially to the rod 5 on an adjacent column 4. For convenience of turning, the threaded bushings 7 are knurled 11 on an external cylindrical surface / cm. drawing /, or with a non-circular turnkey cross-section. In the General case, the rods 5 can be made with non-circular cross-section / rectangular, rhombic, etc. /. Then, to perform threaded sections 8 at their ends, cylindrical ceilings are preliminarily performed. In this case, the rods 5 can be mounted on top of each other either in one vertical plane / this is the simplest version of the construction illustrated by the drawing /, or in several parallel vertical planes. In the latter case, the posts 3, 4 are made in the form of plates having a sufficient width in the direction transverse to the roadway, and the vertical planes of the rods 5 are spaced apart from each other, allowing the rods 5 to move smoothly from the initial state to a stable equilibrium with circulation the convex side in the direction from the roadway 2 / cm. dotted position in the drawing. It should be emphasized that the initial bending of the rods 5 is carried out not in horizontal planes parallel to each other, but with their convex sides facing towards the roadway 2. That is, each rod 5 is initially curved with the adoption of a curvilinear form of equilibrium in a plane conditionally passing through the axis the corresponding rectilinear rod 5, and a longitudinal line running in the middle of the roadway 2. This leads to the fact that when the car hits the fence, the application of shock forces to each curved rod 5 converges in the direction opposite to the convexity in the plane of bending in the transverse direction, and not at an angle to this plane. It is such an application of impact forces that provides an effective hopping of the rods 5 to another stable state with the opposite direction of convexity. When hitting at an angle to the above plane, the forces of impact interaction will be partially spent on twisting the curved rods 5 around their original rectilinear axis, which sharply reduces the effect of the device.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.The work of the proposed device is as follows.

Задача об устойчивости прямолинейной формы стержня, а также о нахождении критической сжимающей нагрузки Fкр, при которой степень теряет прямолинейную форму устойчивого равновесия и занимает новую криволинейную форму равновесия, была решена Л. Эйлером в 1944 г. /см., например, А.И. Аркуша. ″Техническая механика″. Изд. 3-е, М., ″Высшая школа″, 2000 г., стр. 338-340 [8]/. При приложении к стержню осевой силы F>Fкр происходят потеря его устойчивости и изгиб с выпуклостью в случайную сторону, то есть стержень занимает под осевой нагрузкой новую криволинейную форму устойчивого равновесия. При действии на такой изогнутый стержень поперечной силы достаточной величины в сторону, противоположную его выпуклости /максимальный эффект, см. выше, обеспечивается при действии этой поперечной силы в плоскости изгиба стержня/, происходит релейное срабатывание стержня 5 в новое положение устойчивого равновесия с противоположным /обратным/ направлением выпуклости, причем в той же плоскости /положение всех стержней 5 после такого срабатывания показаны на чертеже пунктиром/. Именно данный эффект и использован в качестве принципа действия предлагаемого устройства. В процессе предварительной регулировки поворотом всех втулок 7 к стержням 5 прикладывают продольные сжимающие силы, превышающие их критическое для данного стержня 5 значение. При этом одновременно с поворотом втулок 7 к стержню 5 прикладывают поперечную нагрузку в заданном направлении, а именно в направлении к дорожному полотну 2 /см. выше/. Это необходимо для того, чтобы все стержни 5 при потере устойчивости своей прямолинейной формы изогнулись не в случайной плоскости, а в заданной с обращением своей выпуклой стороной именно к дорожному полотну 2 /см. там же выше/. После такой регулировки ограждение готово к работе. Далее, при наезде автомобиля на ограждение в результате ударного силового взаимодействия в плоскостях изгиба всех стержней 5 /в общем случае в направлениях, близких к этим плоскостям/ происходят релейные срабатывания всех стержней 5 в новые устойчивые положения, показанные на чертеже пунктиром. Такие срабатывания подобны мини-взрывам и сопровождаются мощным рассеянием и поглощением кинетической энергии удара. В результате мгновенного изгиба стержней 5 при ударе даже прямой поперечный удар в наихудшем варианте автоматически трансформируется в косой скользящий удар, что резко уменьшает опасность отбрасывания автомобиля на дорожное полотно 2. В динамике удара автомобиля, например, в секцию ограждения, показанную на чертеже, происходит фаза его движения, вместе со стержнями 5 при их срабатывании выпуклостями наружу от дорожного полотна 2, то есть в вогнутое состояние, далее фаза отскока автомобиля от вогнутых стержней 5 и его проскальзывание вдоль ограждения к следующей его секции, сопровождающаяся повторным соударением с опять выпуклым внутрь в направлении к дорожному полотну 2 стержнями 5, и теперь уже их срабатыванием и т.п. В результате при таком взаимодействии происходят релейная перестройка формы ограждения и кардинальное изменение угла силового взаимодействия автомобиля с ограждением. В идеальном варианте автомобиль при наезде на ограждение практически не отрывается от него и не разрушается до полного и предельно эффективного гашения кинетической энергии удара. После наезда поврежденные стержни 5 естественно заменяются, а неповрежденные, но сработавшие, приводятся в исходное рабочее состояние выпуклостью в направлении к дорожному полотну 2 путем внешнего силового воздействия на них с противоположный от дорожного полотна 2 стороны с помощью силовых механизмов.The problem of stability of the rectilinear shape of the rod, as well as finding a critical compressive load Fcr, at which the degree loses the rectilinear form of stable equilibrium and takes on a new curvilinear form of equilibrium, was solved by L. Euler in 1944 / see, for example, A.I. Arkusha. ″ Technical Mechanics ″. Ed. 3rd, M., ″ Higher School ″, 2000, pp. 338-340 [8] /. When an axial force F> Fcr is applied to the rod, its stability is lost and bent with a bulge in a random direction, that is, the rod takes up a new curvilinear form of stable equilibrium under axial load. When a transverse force of sufficient magnitude acts on such a curved rod in the direction opposite to its convexity (maximum effect, see above, is ensured by the action of this transverse force in the plane of the rod’s bending), the rod 5 is relayed to a new position of stable equilibrium with the opposite / reverse / direction of convexity, and in the same plane / the position of all the rods 5 after such a trigger are shown in dotted lines in the drawing /. It is this effect that was used as the principle of action of the proposed device. In the process of preliminary adjustment by turning all the bushings 7 to the rods 5 apply longitudinal compressive forces in excess of their critical value for this rod 5. In this case, simultaneously with the rotation of the bushings 7, a transverse load is applied to the rod 5 in a predetermined direction, namely in the direction of the roadway 2 / cm. above/. This is necessary so that all the rods 5, in the case of loss of stability of their rectilinear shape, bend not in a random plane, but in the direction set with the convex side facing exactly 2 / cm. ibid. above. After this adjustment, the guard is ready to go. Further, when a car hits a fence as a result of shock force interaction in the bending planes of all the rods 5 / in the general case in directions close to these planes /, relay rods of all the rods 5 come into new stable positions, shown in dashed lines in the drawing. Such detonations are similar to mini-explosions and are accompanied by powerful scattering and absorption of the kinetic energy of the impact. As a result of instant bending of the rods 5 upon impact, even a direct transverse impact in the worst case is automatically transformed into a slanting sliding impact, which drastically reduces the risk of the car dropping onto the roadbed 2. In the dynamics of the car’s impact, for example, in the fencing section shown in the drawing, a phase occurs its movement, together with the rods 5 when they are triggered by the bulges outward from the roadway 2, that is, in a concave state, then the phase of the vehicle bouncing from the concave rods 5 and its slipping along fencing to the next section, accompanied by a second collision with the rods 5 again convex inward towards the roadway 2, and now their operation, etc. As a result, during such an interaction, relaying of the form of the fence occurs and a cardinal change in the angle of force interaction of the car with the fence occurs. In an ideal embodiment, a car when running into a fence practically does not break away from it and does not collapse until the kinetic energy of impact is completely and extremely efficiently extinguished. After collision, damaged rods 5 are naturally replaced, and intact, but triggered, are restored to their initial working state by convexity towards the roadway 2 by external force acting on them from the opposite side of the roadway 2 using power mechanisms.

По мнению заявителя, предлагаемое устройство сравнительно просто по конструкции, технологично, не требует сложной регулировки. При слабых по интенсивности и скользящих ударах стержни 5 ограждения не будут релейно срабатывать, и будут выполнять функцию эффективного барьера безопасности. При сильных по интенсивности ударах и близких к прямым в результате срабатывания стержней 5 при наездах будет происходить предельно эффективное гашение кинетической энергии ударов с максимальной вероятностью предотвращения послеударного отбрасывания автомобиля обратно на дорожное полотно.According to the applicant, the proposed device is relatively simple in design, technologically advanced, does not require complex adjustment. When weak in intensity and sliding shocks, the fencing rods 5 will not relay act, and will perform the function of an effective safety barrier. If the impacts are strong in intensity and close to direct as a result of the operation of the rods 5 during collisions, the kinetic energy of the impacts will be extremely effectively extinguished with the maximum probability of preventing the car from being impacted back onto the road.

Claims

1. The fence of the road, containing vertical racks buried in the ground of the roadway, connected by movable obstruction elements mounted on them, characterized in that the movable obstruction elements are made in the form of a system of installed horizontally flexible steel rectilinear rods, each of which is initially curved before it becomes curved forms of stable equilibrium with its convex side facing towards the roadway, applying to the rod simultaneously across load in the above direction and a longitudinal compressive force exceeding its critical value for a given rod with the help of a power element made in the form of a blind hole in the rack for free placement of one end of the rod and a threaded sleeve screwed onto threaded sections with different thread directions, made , respectively, at the other end of the rod and the pin, rigidly fixed coaxially to the rod on an adjacent rack.

2. The fence according to claim 1, characterized in that the rods are mounted one above the other in one vertical plane.

3. The fence according to claim 1, characterized in that the rods are mounted one above the other in several parallel vertical planes.