Устройство для защиты транспортного средства при столкновении с препятствием

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю В 60 R 19/00

1а

ГОСУДАРСТВЕННОЕПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4797795/11 (22) 10.01.90 (46) 30.01,93. Бюл, М 4 (71) Иркутский политехнический институт (72) М.M. Маловичко (56) 1. Авторское свидетельство СССР

f+ 1475856, кл. В 60 R 21/08, 1987.

2. Авторское свидетельство СССР

hL 1421565, кл. В 60 R 19/26, 1986.

3. Заявка ФРГ М 3809208, кл. В 60 R 19/26, 1982.

М (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА ПРИ СТОЛКНОВЕНИИ С ПРЕПЯТСТВИЕМ (57) Использование: транспортное машиностроение, технические средства от столкновений с препятствием или смягчающие удар при столкновении. Сущность изобретения: на движущийся обьект воздействуют импульсом силы в направлении, противоположном направлению движения перед столкновением. Импульс силы создают бесконтактным электромагнитным ударом через взаимодействие импульсных магнитных полей индуктора и вихревых токов, индуцированных в электропроводящем теле.

Транспортное средство снабжается ограждающим буфером, состоящим из неподвижного элемента 4, жестко прикрепленного к

„„5U„„1791207 А1 опорной раме 3 и подвижного элемента 9, который может перемещаться относительно неподвижного элемента. На наружной поверхности неподвижного элемента 4 расположены датчик 8 соприкосновения и индукторы 7. На внутренней поверхности подвижного элемента 9 расположены электропроводящие пластины 11. При столкновении с препятствием подвижный элемент

9 буфера перемещается вдоль неподвижного элемента 4 вплоть до соприкосновения пластин 11 с датчиком 8 и индукторами 7. По сигналу от датчика срабатывает генератор импульсов тока 12, и мощный импульс тока проходит через индукторы. Этот импульс тока сопровождается импульсным магнитным полем, которое индуцирует в электропроводящей пластине 11 импульсный вихревой ток, сопровождаемый также импульсным магнитным полем, Взаимодействие импульсных магнитных полей индуктора и вихревых токов в пластине приводит к электромагнитному удару. Транспортное средство и препятствие отталкиваются друг от друга. Электромагнитный удар гасит скорости движения полностью или частично и таким образом предотвращает или значительно ослабляет механический удар. 2 ил.

1791207

25

35 д0

55

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именна к устройствам для предотвращения или смягчения удара при столкновении движущегося обьекта с движущимся или неподвижным препятствием, в том числе для автомобилей, цеховых или межцеховых транспортных средств, плавающих, летающих, космических объектов.

Известно и редохранитель нов устройство (1). активно воздействующее при столкновении с препятствием на тормозную систему транспортного средства. Оно содержит амортизирующее ограждение, концы которого прикреплены к раме автомобиля шарнирами, гибкие оттяжки, сходящиеся одними концами в центральный узел на амортизирующем ограждении, другой конец центральной оттяжки соединен с поворотным рычагом, воздействующим на концевые выключатели, На оси рычага размещены кулачок и пружина кручения, При наезде амортизирующее ограждение деформируется, оттяжка провисает, рычаг поддействием пружины кручения поворачивается, в результате срабатывает концевой выключатель электрического тормоза и транспортное средство останавливается, Предохранительное устройство (2) содержит бампер, шарнирно связанный с гидроцилиндрами, закрепленными на шасси.

Гидроцилиндры гидравлически соединены через обратные клапаны, дроссели с гидрораспределителем, линия управления которого соединена с системой смазки двигателя, а сам он соединен с гидробаком и через регулирующий дроссель с гидроаккумулятором и системой его зарядки. При столкновении транспортного средства с препятствием гидроцилиндры перемещаются, подавая рабочую жидкость через гидрораспределитель, дроссель в гидроаккумулятор, смягчая последствия удара. .Перечисленные и другие подобные устройства или вызывают срабатывание стандартной тормозной системы транспортного средства (1) или поглощают часть энергии удара механическими или гидравлическими приспособлениями и системами (2). Они сложны по конструкции, инерционны, имеют не очень высокую надежность, так как их действие связано с перемещением различных деталей, узлов, механизмов; обычно они дают эффект при столкновении с небольшими скоростями, так как при значительных ударах сами предохранительные устройства разрушаются прежде, чем сработают.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является решение (3) — предохранительный буфер, в котором в телескопичаски связанных между собой двух направляющих трубах расположены ударопоглощающие элементы — стальная цилиндрическая пружина и упругие резиновые элементы (они могут иметь различную начальную форму), При столкновении транспортного средства с препятствием при перемещении труб относительно друг друга, энергия удара поглощается пружиной и упругими элементами.

К недостаткам прототипа можно отнести сложность механической конструкции, инерционность механизма, недостаточная надежность, Требуется точное выполнение всех элементов устройства, так как эффект их действия связан с механическим взаимодействием этих элементов между собой, с механической деформацией упругих элементов при взаимном перемещении телескопически связанных труб, поэтому устройство инерционно. Взаимное расположение и взаимодействие элементов должно сохраняться не только B момент столкновения, но и в течение некоторого времени после столкновения, что вряд ли возможно, так как при значительном ударе разрушение самого предохранительного устройства может произойти быстрее, чем оно полностью эффективно сработает.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, а именно упрощение, повышение надежности и.быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит буфер с закрепленным на опорной раме транспортного средства неподвижным элементом и телескопически связанным с ним подвижным элементом; подвижный элемент буфера размещен с внешней стороны неподвижного элемента. на наружной поверхности неподвижного элемента буфера установлен индуктор, подключенный к генератору импульсов тока; на внутренней поверхности подвижного элемента, обращенной к индуктору, укреплена электропроводная пластина, а в цепь управления генератора импульсов тока включен датчик столкновения, расположенный на наружной поверхности неподвижного элемента.

Как вариант, торцевая часть подвижного элемента буфера, обращенная к возможному препятствию, выполнена из биметаллической пластины, при этом слой пластины, обращенный к индуктору на наружной поверхности неподвижного элемента буфера, выполнен из металла с высокой

1791207 электропроводностью, а наружный слой,,обращенный к препятствию, выполнен из высокопрочного материала.

Отличие предлагаемого устройства от устройства прототипа в том, что: 5 — буфер транспортного средства состоит из неподвижного элемента, жестко связанного с опорной рамой транспортного средства, и телескопически связанного с ,ним подвижного элемента, при этом по- 10 движный элемент размещен с внешней стороны неподвижного элемента; — устройство содержит генератор импульсов тока, размещенный на транспортном средстве; 15 — на наружной поверхности неподвижного элемента буфера расположен электромагнитный индуктор; — индуктор подключен к генератору импульсов тока; 20 — на внутренней стороне подвижного элемента буфера, обращенной к индуктору, укреплена электропроводная пластина; — на наружной торцевой поверхности неподвижного элемента расположен датчик 25 столкновения транспортного средства с препятствием; — датчик столкновения включен в цепь управления генератора импульсов тока (схему запуска). 30

Как вариант; — торцевая часть подвижного элемента буфера выполнена из биметаллической пластины, при.этом слой, обращенный к индуктору, выполнен из металла с высокой 35 электропроводностью, а наружный слой, обращенный к возможному препятствию, выполнен из высокопрочного материала.

Совокупность всех признаков устройства приводит к новым свойствам техническо- 40

ro решения — полное или частичное погашение скоростей движения транспортного средства (и препятствия) при соприкосновении транспортного средства с препятствием до механического удара 45 транспортного средства с препятствием; взаимное отталкивание транспортного средства и препятствия; высокое быстродействие устройства, так как исполнительный орган-индуктор и все процессы в 50 устройстве защиты электромагнитной природы, они протек; ют практически мгновенно по сравнению с процессами в механических или гидравлических защитных устройствах, Устройство обладает и flO- 55 вышенной надежностью по сравнению с прототипом, так как в нем отсутствуют непосредственные механические или гидравлические связи между узлами и элементами; вся активно действующая часть устройства — датчик столкновения, генератор импульсов тока, индуктор в момент столкновения транспортного средства с препятствием не подвергаются действию механического удара.

На фиг. 1 изображено транспортное средство с предохранительным буфером; на фиг; 2 — схема устройства (сечение), На фиг.

1 и 2: 1 — транспортное средство(движущийся обьект), 2 — предохранительный буфер, охватывающий транспортное средство частично или полностью по периметру в наиболее вероятном при столкновении сечении; 3 — опорная рама транспортного средства. К опорной раме 3 жестко крепится неподвижный элемент 4 буфера 2, Неподвижный элемент 4 может быть коробчатого типа, как показано на фиг, 2, с различными ударопоглощающими элементами, повышающими его жесткость (на чертеже не показаны). На наружной поверхности 5 неподвижного элемента 4 буфера укреплен корпус 6 с индуктором 7. Корпус 6 выполнен из электроизоляционного материала, например фторопласта. Индуктор 7 выполнен в виде плоской спирали Архимеда из металла с высокой электропроводностью, например из медной шины:. B корпус 6 вмонтирован датчик столкновения (соприкосновения) 8, датчик 8 может быть контактного механического типа, например пьезоэлектрический, или бесконтактного типа, например индуктивный датчик "близости". Подвижный элемент 9 буфера выполнен с возможностью перемещения при столкновении относительно неподвижного элемента 4, т,е. элемент 9 телескопически связан с элементом

4. На внутренней поверхности 10 подвижного элемента 9 расположена пластина 11, выполненная из материала с высокой электропроводностью, она жестко крепится к поверхности 11. Индуктор 7 подключен к выходу генератора импульсов тока 12, расположенного на транспортном средстве 1; к схеме управления (схеме запуска) генератора импульсов тока подключен датчик столкновения 8.

Устройство работает следующим образом. В нормальном состоянии, при нормальном движении, все элементы устройства. расположены так, как показано на фиг. 2.

При столкновении обьекта 1 с препятствием элемент 9 перемещается относительно элемента 4. Пластина 11 приближается к датчику столкновения (соприкосновения) 8 и индуктору 7. При приближении пластины 11 к датчику 8 или при механическом контакте пластины 11 с датчиком 8 (в зависимости от типа датчика) под действием сигнала с датчика срабатывает генератор импульсов тока

1 791207

15

25

12 и импульс тока проходит через индуктор

7, Импульс тока в индукторе 7 индуцирует вихревой ток в пластине 11. Импульсный ток в индукторе 7 сопровождается импульсным магнитным полем. Взаимодействие импуль сного магнитного поля индуктора с импульсным вихревым током пластины 11 приводит к эффекту электромагнитного удара (магнитно-импульсного взаимодействия). Подвижный элемент 9 вместе с препятствием отталкивается от элемента 4, т.е. от транспортного средства, На элемент

9 с препятствием и на транспортное средство действуют силы, равные по величине и противоположные по направлению, что приводит к частичному или полному погашению скорости транспортного средства и препятствия, устраняется непосредственное механическое столкновение транспортного средства с пряпятствием или значительно ослабляются последствия столкновения.

Момент срабатывания устройства при столкновении можно изменять настройкой датчика В.

Чтобы предотвратить случайные срабатывания устройства, подвижный элемент 9 должен перемещаться относительно элемента 4 под действием определенного усилия, которое может возникнуть. только при столкновении транспортного средства с препятствием на определенной скорости.

Или можно предусмотреть включение устройства защиты на готовность к работе только при определенной скорости движения, или при приближении транспортного средства к препятствию на определенное расстояние.

Усилие, развиваемое предложенным устройством, может быть очень значительным. Оно зависит, в первую очередь, от запаса электрической энергии в конденсаторе (батарее конденсаторов) генератора импульсов тока; уже сейчас известны конденсатооы с запасом энергии 10 джоу3 лей/см и более. Расчетами можно показать, что при напряженности магнитного поля индуктора порядка 1 МГс., вызываемое магнитным полем давление достигает величины 3500 — 4000 МПа.

Осуществление предложенного устройства позволяет: — в момент сокрикосновения движущегося объекта с препятствием полностью или частично погасить скорости движения объекта и препятствия, бесконтактным электромагнитным воздействием предотвратить механический удар объекта с препятствием или значительно ослабить последствия столкновения; — применить предложенное устройство практически для любых движущихся объектов, если они могут быть снабжены ограждающим буфером и генератором импульсов тока.

Формула изобретения

Устройство для защиты транспортного средства при столкйовении с препятствием, содержащее буфер с закрепленным на опорной раме транспортного средства не-. подвижным элементом и телескопически связанным с ним подвижным элементом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения, повышения быстродействия и надежности в работе, подвижный элемент буфера размещен с внешней стороны неподвижного элемента, на наружной поверхности которого установлен индуктор, подключенный к генератору импульсов тока, на внутренней поверхностИ подвижного элемента, обращенной к индуктору, укреплена электропроводная пластина, а в цепь управления генератора импульсов включен датчик столкновения, расположенный на наружной поверхности неподвижного элемента, 1791207

Составитель М.Маловичко

Техред М.Моргентал Корректор М Тка„

Редактор Т.Иванова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 122 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5