RU2548632C1

RU2548632C1 - Motor road barrier

Info

Publication number: RU2548632C1
Application number: RU2013145515/03A
Authority: RU
Inventors: Давид Михайлович Белый
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2015-04-20
Also published as: RU2013145515A

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: barrier comprises stands deepened into road surface soil and connected in pairs by mobile barrier elements mounted on them. The latter are made in the form of horizontal strips from resilient steel bent according to multi-wave sinusoidal curves with the help of units creating longitudinal compression by critical forces of higher order. The unit to create longitudinal compression of each strip represents threaded pins fixed on one of sides of the strip and the adjacent stand with equal direction of thread, connected by their free ends with the help of a bushing screwed onto them.

EFFECT: increased traffic safety.

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 известных 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 полиному разрушению при перемещении вдоль ограждения за счет значительных сил трения. Увеличение же жесткости ограждения приводит к послеударному отбрасыванию автомобиля на дорогу со значительной вероятностью повторных столкновений.The disadvantages of the known fences are the low efficiency of shock absorption and increased danger due to the unpredictable behavior of the car on the road after the impact. This is explained by 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 half destruction when moving along the fence due to significant friction forces. An increase in the rigidity of the fence leads to an impact 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 №1178828, кл. 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 with the possibility of linear and angular displacements relative to the struts / cm for example, US patent No. 3292909, CL. 256 - 13.1, 1966 [3]; A.S. USSR No. 1178828, cl. 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 эффектов 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 и высокой стоимостью, что практически исключает возможность их широкого использования на продолжительных участках дороги.These devices allow you to slightly stretch the impact time by creating effects 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 автомобильных дорог, содержащее заглубленные в грунт дорожного полотна 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 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.

Недостатком устройства-прототипа является низкая эффективность гашения силы удара автомобиля при его наезде на ограждение вследствие как малого поглощения и рассеяния последним энергии удара, так и незначительного изменения ограждением направлений каждого из последовательности соударений по отношению к предыдущему.The disadvantage of the prototype device is the low efficiency of damping the impact force of a car when it hits a fence due to both low absorption and dispersion of the impact energy 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 соударений 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 после наезда автомобиля на ограждение.The essence of the invention lies in the creation of a relatively simple, reliable and technologically advanced construction of a road fence, which provides effective quenching of the energy of collisions due to relay restructuring by the fence of its shape at each collision, accompanied by powerful dissipation of the kinetic energy of the impact, and due to a fundamental change in the angle of force interaction a car with a guard at each of the sequence of their collisions after the car hits the guard.

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 для автомобильных дорог, содержащем заглубленные в грунт дорожного полотна стойки, попарно соединенные смонтированными на них подвижными заградительными элементами, особенность заключается в том, что подвижные заградительные элементы выполнены в виде горизонтально установленных полос из упругой стали, изогнутых по многоволновым синусоидальным кривым с помощью узлов создания продольного сжатия критическими силами высшего порядка, соответствующими одной из высших форм релейной потери устойчивости данной полосы со сменой направлений выпуклости и вогнутости всех ее полуволн в момент воздействия на одну из полуволн ударной силы при наезде автомобиля на ограждение, при этом узел создания продольного сжатия каждой из полос представляет собой закрепленные на одной из ее боковых сторон и соседней стойке шпильки с разным направлением резьбы, соединенные свободными концами с помощью навернутой на них резьбовой втулки.The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known fencing for roads containing racks buried in the ground of the roadway, coupled in pairs by mounted movable barrier elements mounted on them, the feature is that the movable barrier elements are made in the form of horizontally mounted strips of elastic steel, bent along multiwave sinusoidal curves using nodes creating longitudinal compression by critical forces of higher pores a structure corresponding to one of the highest forms of relay buckling of a given band with a change in the directions of convexity and concavity of all its half-waves at the moment of impact of one of the half-waves with impact force when the car is pulled over the fence, while the longitudinal compression unit for each of the bands is fixed on one from its lateral sides and adjacent strut studs with different thread directions, connected by free ends with a threaded sleeve screwed onto them.

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 автомобильных дорог содержит заглубленные в грунт 1 дорожного полотна 2 стойки 3, попарно соединенные смонтированными на них подвижными заградительными элементами 4. Последние выполнены в виде горизонтально установленных полос из упругой стали, изогнутых по многоволновым синусоидальным кривым с помощью узлов создания продольного сжатия критическими силами высшего порядка, соответствующими одной из высших форм релейной потери устойчивости данной полосы 4 со сменой направлений выпуклости и вогнутости всех ее полуволн в момент воздействия на одну из полуволн ударной силы при наезде автомобиля на ограждение 4. При этом узел создания продольного сжатия каждой из полос 4 представляет собой закрепленные /приваренные/ на одной из боковых вертикальных сторон полосы 4 и соседней стойке 3 резьбовые шпильки 5, 6 с разным направлением резьбы /например, на одной шпильке 5 - правая резьба, на другой 6 - левая/, соединенные свободными концами с помощью навернутой на них втулки 7 с осевым резьбовым отверстием, /на рисунке для изображения шпилек 5, 6 втулка 7 показана продольно разрезанной/. Для удобства вращения при цилиндрической втулке 7 на ее поверхности выполнена накатка /на рисунке не показана/, либо втулка 7 выполнена с некруглым, например, с шестиугольным поперечным сечением. Другая боковая сторона каждой из полос 4 просто жестко соединена с другой соседней стойкой 3 с помощью приваренной к ним оси 8.The road fence contains buried in the ground 1 of the roadway 2 racks 3, pairwise connected by movable barrier elements mounted on them 4. The latter are made in the form of horizontally mounted strips of elastic steel, curved along multiwave sinusoidal curves using nodes for creating longitudinal compression by higher-order critical forces corresponding to one of the highest forms of relay loss of stability of a given strip 4 with a change in the directions of convexity and concavity of all its half-waves in the Moma t of impact on one of the half-waves of the impact force when the car hits the guard 4. In this case, the unit for creating longitudinal compression of each of the strips 4 is fastened / welded / on one of the lateral vertical sides of the stripe 4 and the adjacent strut 3 threaded rods 5, 6 with different the direction of the thread (for example, on one pin 5 - the right thread, on the other 6 - left /, connected by free ends with the sleeve 7 screwed on them with an axial threaded hole, / in the figure for the image of the studs 5, 6, the sleeve 7 shows a longitudinal section constant /. For convenience of rotation with a cylindrical sleeve 7, knurling is performed on its surface / not shown /, or the sleeve 7 is made with a non-circular, for example, hexagonal cross-section. The other lateral side of each of the strips 4 is simply rigidly connected to the other adjacent rack 3 using the axis 8 welded to them.

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

Предварительно кратко остановимся на принципе работы устройства. Впервые вопрос продольной устойчивости упругих стержней и протяженных пластин /полос/ рассмотрел и математически обосновал в 1744 году Л. Эйлер. Он дал общую формулу критической силы, при сжатии которой стержень и полоса релейно /скачком/ теряют свою продольную устойчивость. Эйлер показал, что бывает низшая форма потери устойчивости, когда стержень /полоса/ при сжатии критической силой низшего порядка релейно выпучиваются в одну из сторон, и высшие формы потери устойчивости. При таких формах потери устойчивости стержень /полоса/ при сжатии критической силой высшего порядка принимает форму синусоиды с двумя, тремя и более полуволнами. В случае приложения к одной из полуволн изогнутого таким образом стержня /полосы/ достаточной по величине поперечной силы полоса релейно /скачком/ перескакивает из одной формы синусоиды в другую, то есть в новое устойчивое состояние, при этом она изменяет направления выпуклости и вогнутости всех своих полуволн на противоположные. Вышеописанный эффект легко проверить на практике, нажав, например, сверху на выпуклую полуволну лежащей на земле и предварительно изогнутой по синусоиде упругой стальной полосы действующей на нее продольной сжимающей силой. При этом полоса "щелчком" перескакивает в новое устойчивое положение, при котором ее выпуклости и впадины меняются местами. Согласно данному принципу в процессе регулировки предлагаемого устройства поворотом всех втулок 7 обеспечивают сжатие всех полос 4 критическими продольными сжимающими силами, обеспечивающими искривление всех полос 4 по синусоидам с порядка пяти-восьми полуволнами. Выполнение полос 4 изогнутыми с таким значительным количеством полуволн приводит к тому, что при наезде автомобиля на ограждение под любым углом он хотя бы частично захватывает площадь выпуклой наружу полуволны одной из полос 4. Естественно, это приводит к релейному срабатыванию данной полосы 4 и ее перескоку в положение с противоположным направлением выпуклостей и вогнутостей. Такой перескок подобно взрыву сопровождается мощным рассеянием и поглощением кинетической энергии удара. Более того, любой, даже прямой поперечный удар автомобиля в полосу 4 в результате мгновенной смены в данном месте выпуклости на вогнутость полосы 4 трансформируется в косой скользящий удар, что резко уменьшает опасность отбрасывания автомобиля обратно на дорожное полотно 2. После первого удара автомобиля в ограждение при каждом из серий последующих ударов в данной конструкции будет кардинально изменяться угол силового взаимодействия автомобиля с ограждением, в результате чего автомобиль практически не отрывается от ограждения и не разрушается, двигаясь вдоль ограждения, до полного гашения кинетической энергии удара, а также происходит резкое увеличения эффективности гашения данного удара. Например, автомобиль при наезде на ограждение под углом к нему задевает выпуклую полуволну полосы 4, данная волна "щелчком" преобразуется в вогнутую, перемещаясь от дорожного полотна 2 вместе с "прилипшим" к полосе 4 автомобилем и гася его скорость, но не вызывая его разрушение. Автомобиль далее продолжает движение вдоль полосы 4, но при этом после скачка полосы 4 соседняя по ходу автомобиля вогнутая волна полосы 4 становится выпуклой, автомобиль опять взаимодействует с ней, следует новый, обратный "щелчок" и т.д. Очевидно, что такой лавинообразный процесс обеспечивает максимально возможную эффективность гашения энергии удара и резко повышает безопасность движения.First, briefly dwell on the principle of operation of the device. For the first time, the question of the longitudinal stability of elastic rods and extended plates / strips / was considered and mathematically substantiated in 1744 by L. Euler. He gave a general formula for the critical force, during compression of which the rod and strip relay / jump / lose their longitudinal stability. Euler showed that there is a lower form of buckling when a rod / strip / when compressed by a lower-order critical force, relay out in one direction, and higher buckles. With these forms of buckling, the rod / strip / under compression by a higher-order critical force takes the form of a sinusoid with two, three or more half-waves. If a rod / strip / of sufficient shear strength is applied to one of the half-waves, the strip relays / jumps / jumps from one form of a sinusoid to another, that is, to a new stable state, while it changes the directions of convexity and concavity of all its half-waves to the opposite. The above effect can be easily verified in practice by pressing, for example, from above a convex half-wave of an elastic steel strip lying on the ground and previously bent along a sinusoid by the longitudinal compressive force acting on it. At the same time, the “click” band jumps to a new stable position, in which its bulges and depressions change places. According to this principle, in the process of adjusting the proposed device by turning all the bushings 7 provide compression of all bands 4 by critical longitudinal compressive forces, which ensure the curvature of all bands 4 along sinusoids with about five to eight half-waves. The execution of the bands 4 curved with such a significant number of half-waves leads to the fact that when the car hits the fence at any angle, it at least partially captures the area of the convex outward half-wave of one of the bands 4. Naturally, this leads to the relay operation of this strip 4 and its jump to position with the opposite direction of the bulges and concavities. Such a hop like an explosion is accompanied by powerful dissipation and absorption of the kinetic energy of the impact. Moreover, any, even a direct transverse impact of the car into lane 4 as a result of an instant change in the convexity to the concavity of lane 4 is transformed into an oblique sliding impact, which drastically reduces the risk of the car dropping back onto the roadbed 2. After the first impact of the car into the fence, each series of subsequent strikes in this design will radically change the angle of force interaction of the car with the fence, as a result of which the car practically does not come off the fence and does not break it is eared moving along the fence until the kinetic energy of the shock is completely extinguished, and there is also a sharp increase in the efficiency of extinguishing this shock. For example, a car when hitting a fence at an angle to it touches the convex half-wave of lane 4, this wave is “clicked” converted to concave, moving from the roadway 2 together with the car “stuck” to lane 4 and damping its speed, but not causing its destruction . The car further continues to move along lane 4, but after the jump of lane 4, the concave wave of lane 4 adjacent to the car becomes convex, the car interacts with it again, a new, “click”, etc. follows. Obviously, such an avalanche-like process provides the maximum possible efficiency of quenching the impact energy and sharply increases the safety of movement.

По мнению заявителя, предложенная конструкция ограждения, характеризуясь сравнительной простотой, технологичностью, невысокой стоимостью изготовления, позволяет резко повысить эффективность гашения ударов при наезде автомобилей на боковое ограждение дорожного полотна. При этом она позволяет предотвратить значительные разрушения автомобиля при наездах, а также резко уменьшает опасность отбрасывания автомобиля на дорожное полотно после удара.According to the applicant, the proposed design of the fence, characterized by comparative simplicity, manufacturability, low cost of manufacture, can dramatically increase the efficiency of shock absorption when driving cars on the side fence of the roadway. At the same time, it helps to prevent significant damage to the car during collisions, and also dramatically reduces the risk of dropping the car on the roadway after an impact.

Claims

Road fencing, containing racks buried in the ground of the roadway, pairwise connected by movable obstruction elements mounted on them, characterized in that the movable obstruction elements are made in the form of horizontally mounted strips of elastic steel, curved along multiwave sinusoidal curves using critical compression units to create longitudinal compression higher order forces corresponding to one of the higher forms of relay loss of stability of a given band with a change in direction torsion and concavity of all its half-waves at the moment of impact of one of the half-waves with impact force when the car hits the fence, while the longitudinal compression unit for each of the strips is studs with different thread directions fixed to one of its sides and adjacent strut, connected by free ends with a threaded sleeve screwed onto them.