Защитное заграждение
Владельцы патента RU 2423573:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" (КурскГТУ) (RU)
Изобретение относится к устройствам по защите объектов от поражающих факторов воздействий террористических актов, когда сооружение воспринимает редко случающиеся, но чрезвычайно интенсивные ударные нагрузки, грозящие безопасности жизни в местах скоплений людей. Для увеличения удельного энергопоглощения и повышения надежности и эффективности защиты объектов за счет комплексного применения амортизирующих элементов, последовательно снижающих интенсивность ударного воздействия, предлагается выполнить защитное заграждение следующим образом. Каркас сети ограждения выполнен из отдельных параллельных поясов, состоящих из отрезков гибкого стального троса, а концы троса верхнего пояса пропущены во внутреннюю полость неподвижной опоры посредством блока и прикреплены к вертикальному амортизатору, а концы тросов нижнего пояса присоединены к неподвижным стойкам посредством тяг через втулочные опоры, расположенные во внутреннем пространстве стоек и снабженные амортизирующими элементами, а промежуточные пояса, выполненные из отрезков гибкого стального троса скреплены друг с другом со сдвигом на шаг в виде наклонных перекрещивающих линейных элементов, образуя ромбические ячейки сети, причем концы этих отрезков тросов закреплены в узловых элементах сети шарнирно. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к устройствам по защите объектов от поражающих факторов воздействий террористических актов, когда сооружение воспринимает редко случающиеся, но чрезвычайно интенсивные ударные нагрузки, грозящие безопасности жизни в местах скоплений людей.
Известно «Защитное заграждение от камнепада» (авт.св. СССР №949042 от 07.08.82 г., E01F 7/04), содержащее заделанные в грунт неподвижные стойки и ограждение из эластичной сетки, смонтированное на амортизирующих элементах из тросов, концы которых прикреплены к грунтовым анкерам. Недостатком этого заграждения является низкая эффективность конструкции в целом и ее отдельных элементов к динамическим ударным нагрузкам.
Известно «Упругое заграждение против камнепадов» (авт.св. СССР №1648256 от 31.07.85 г., E01F 7/04), которое образовано сеткой, прикрепленной к горизонтальным тросам, при этом один конец каждого троса соединен с верхней частью стойки, а другой - с грунтом с помощью анкеров. Недостатком заграждения является низкая эффективность конструкции устройства к динамическим ударным нагрузкам.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является «Устройство для защиты объектов от динамического воздействия» (авт.св. СССР №1678951 от 23.09.91 г., E01F 7/04), которое содержит опоры и решетчатое ограждение между ними, выполненное из сдвоенных горизонтально расположенных балок, закрепленных на гибких эластичных связях. Недостатком этого заграждения также является недостаточная эффективность к поражающим факторам динамического воздействия, низкая эксплуатационная надежность, незащищенность от факторов внешней среды.
Целью изобретения является увеличение удельного энергопоглощения и повышение надежности и эффективности защиты объектов за счет комплексного применения амортизирующих элементов, последовательно снижающих интенсивность ударного воздействия.
Поставленная цель достигается тем, что каркас сети ограждения выполнен из отдельных параллельных поясов, состоящих из отрезков гибкого стального троса, причем тросы верхнего и нижнего поясов пропущены через крайние узловые элементы каркаса свободно, посредством контакта, а концы указанного троса верхнего пояса пропущены во внутреннюю полость неподвижной опоры посредством блока и прикреплены к вертикальному амортизатору, а концы тросов нижнего пояса присоединены к неподвижным стойкам посредством тяг через втулочные опоры, расположенные во внутреннем пространстве стоек и снабженные амортизирующими элементами, а промежуточные пояса, выполненные из отрезков гибкого стального троса, скреплены друг с другом со сдвигом на шаг в виде наклонных перекрещивающих линейных элементов, образуя ромбические ячейки сети, причем концы этих отрезков тросов закреплены в узловых элементах сети шарнирно, а крайние узловые элементы промежуточных поясов связаны с неподвижными стойками с помощью тяг, пропущенных через втулочные опоры, расположенные во внутреннем пространстве стоек и снабженные амортизаторами; указанное ограждение из эластичной сети выполнено с возможностью складывания из развернутого положения в положение хранения посредством изменения расстояния между соседними поясами; указанное ограждение снабжено стопорным устройством, с помощью которого оно фиксируется в положении хранения, и после разблокирования имеет возможность перемещения в развернутое положение под действием собственного веса.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено заграждение в развернутом положении, на фиг.2 - втулочная опора в разрезе; на фиг.3 - конструкция крайних узловых элементов сети; на фиг.4 - конструкция внутренних узловых элементов; на фиг.5 - конструкция вертикального амортизатора; на фиг.6 показано заграждение в сложенном положении.
Конструкция защитного заграждения включает опорные стойки 1, изготовленные, например, из швеллеров, соединенных посредством сварки своими полками с образованием коробчатого профиля (разрез А-А, фиг.1). Каждая опорная стойка 1 со стороны дорожного проезда имеет зазор для прохода троса 2 и тяг 3 промежуточных и нижнего поясов сети. В верхней части стойки 1 расположен блок 4 тросовой системы натяжения сети заграждения, пропускающий трос 2 верхнего пояса сети во внутреннюю полость опорной стойки 1. К нижней части опорной стойки прикреплен вертикально амортизатор 5, к штоку которого присоединен трос 2 верхнего пояса тросовой системы натяжения сети.
Каркас эластичной сети 6 включает в себя тросовую систему натяжения, состоящую из верхнего 7 и нижнего 8 поясов сети, выполненных из гибкого стального троса, причем тросы системы натяжения прикреплены к неподвижным стойкам с возможностью горизонтального перемещения, а концы тросов верхнего пояса пропущены во внутреннюю полость неподвижной опоры 1 посредством блока 4 и прикреплены к вертикальному амортизатору 5. Концы троса 8 нижнего пояса присоединены к неподвижным стойкам 1 с помощью тяг 3 через втулочные опоры 9, расположенные во внутреннем пространстве стоек 1 и снабженные амортизирующими элементами.
Промежуточные пояса выполнены из отрезков гибкого стального троса, скреплены друг с другом со сдвигом на шаг, образуя наклонными скрещивающимися линейными элементами 10 ячейки ромбической формы, вершинами которых являются узловые элементы 11, 12 - точки закрепления концов отрезков тросов, причем концы этих отрезков тросов защемлены во внутренних узловых элементах сети 11 шарнирно, а крайние узловые элементы 12 связаны с неподвижными стойками 1 с помощью тяг 3, пропущенных через втулочные опоры 9, расположенные во внутреннем пространстве стоек 1 и снабженные амортизирующими элементами.
Втулочная опора 9 (фиг.2) конструктивно состоит из тонкостенного корпуса 13 цилиндрической формы, смонтированного на цилиндрическом участке тяги 3. Внутри корпуса размещены две тарельчатые пружины 14, обращенные большими основаниями друг к другу, между ними в образовавшемся пространстве помещен упругогистерезисный элемент 15 из нетканого проволочного материала типа МР (металлический аналог резины), обладающего высокой способностью поглощать энергию [1]. В кольцевом пространстве, образованном внутренней поверхностью корпуса 13 и тяги 3, установлено энергопоглощающее устройство - пластический амортизатор 16, который выполнен в виде цилиндрической оболочки с опорными фланцами, наружная поверхность оболочки амортизатора 16 имеет ослабляющие проточки 17, 18 заданной глубины [2].
Узловые элементы каркаса 11 и 12 конструктивно выполнены неодинаково. Крайние узловые элементы 12 (фиг.3) располагаются равномерно по границам ограждения 6, они служат для соединения с линейными элементами 10 каркаса и пропуска тросов 2, 8 сети ограждения. Конструкция узла 12 состоит из сварного корпуса 19, проушины 20 и пальца 21. Концы тросов линейных элементов 10 жестко закрепляют с помощью коушей и пальца 21 в проушине 20. Внутренние узловые элементы 11 (фиг.4) служат для пропуска отрезков тросов линейных элементов 10 сети. Конструкция узла 11 состоит из четырех чашеобразных шайб 22 с поперечным сверлением для пропуска тросов. Шайбы 22 монтируются на центрирующем стержне 23, оканчивающемся резьбой. После сборки узла 11 и пропуска тросов 10 каждая пара чашек 22 фиксируется прерывистым сварным швом, так что образуется шарнирное соединение смежных линейных элементов. После этого узел обваривается со стороны резьбовой части центрирующего стержня 23.
Вертикальный амортизатор 5 (фиг.5) играет роль грунтового анкера, размещается во внутреннем пространстве опорных стоек 1 и закреплен к основанию опор с помощью фундаментных болтов. Конструктивно он представляет амортизатор, поглощение энергии воздействия в котором происходит при протягивании дорна через взаимоконтактирующее отверстие. Основу амортизатора 5 представляет дорн 24, содержащий последовательно расположенные деформирующие и выглаживающие элементы 25. Кольцевое пространство, образованное внутренней поверхностью корпуса амортизатора и дорном 24, заполнено металлическими шайбами 26 разной толщины. Шток 27 дорна 24 присоединен к верхнему тросу 2 сети посредством проушины и пальца.
Конструкция защитного заграждения развертывается в угрожаемый период, а в обычное время находится в свернутом виде - в положении хранения. Для этого с помощью электромеханической лебедки (на чертежах она не показана), прикрепленной к тяге 3 троса 8 нижнего пояса заграждения, оно поднимается в верхнее положение (фиг.6) и фиксируется в этом положении с помощью стопорного устройства 28 [3]. Структура каркаса сети 6, образующая ромбические клетки, более эффективно по сравнению с прямоугольными клетками трансформируется при свертывании сети в положение хранения. При этом линейные элементы 10 сети и узловые элементы 11, 12, расположенные в вершинах ромбических клеток, образуют шарнирный параллелограммный кинематический механизм.
Устройство работает следующим образом. В необходимый момент времени стопорное устройство 28 вручную или дистанционно срабатывает и разблокирует заграждение, после этого заграждение развертывается под действием собственного веса, принимая вид на фиг.1, закрывая защищаемый проезд или объект.
При попытке несанкционированного проезда к защищаемому объекту заграждение функционирует следующим образом. Усилия, возникающие в момент наезда на заграждение, перераспределяются между всеми элементами заграждения. Динамическое воздействие передается на узловые 11, 12 и линейные элементы 10 сети, на тросы 7, 8 системы натяжения, тяги 3 и амортизирующие элементы 5, 9. Так как тросы 7, 8 системы натяжения сети 6 прикреплены с возможностью горизонтального перемещения и связаны с амортизаторами 5, то вначале сеть заграждения, упруго деформируясь, образует приемный контур, в котором локализуется объект воздействия. Далее происходит упругое деформирование линейных участков 10 каркаса сети - отрезков тросов, прикрепленных к шарнирным элементам 11 и 12, причем, так как они имеют разную длину, то они деформируются по-разному - больше деформируется отрезок троса со стороны, обращенной к объекту воздействия. Эти усилия передаются от верхнего троса 7 системы натяжения через блоки 4 к амортизаторам 5, а от промежуточных поясов и нижнего троса 8 через тяги 3 и втулочные опоры 9 - к амортизирующим элементам 14, 15, 16. Далее последовательно, по мере включения промежуточных поясов заграждения, происходит деформация пластических амортизаторов 16 втулочных опор 9, по мере исчерпания их несущей способности динамическая нагрузка передается через линейные элементы 10 сети (отрезки тросов) на узловые элементы 11, 12 сети. При этом тросы 10, протягиваясь с трением через отверстия в чашеобразных шайбах 22 шарниров 11, гасят определенную часть динамической нагрузки. На последнем этапе защиты динамическая нагрузка передается от нижних поясов заграждения к верхним поясам, включая верхний трос 7 системы натяжения, при этом через блок 4 нагрузка передается к вертикальному амортизатору 5. Происходит перемещение дорна 24 через пакет металлических шайб 26, сопровождаемый процессами пластической деформации, резания и выглаживания шайб 26. Процесс деформирования заграждения продолжается либо до полного поглощения энергии соударения, либо до полного исчерпания амортизирующих свойств, обеспечивая тем самым защиту объекта от поражающих факторов террористических актов.
Таким образом, процесс гашения динамической нагрузки при попытке несанкционированного проезда к защищаемому объекту обеспечивается контролируемым управляемым упругим деформированием каркаса сети, в целом, и пластическим деформированием амортизирующих элементов заграждения: пластических амортизаторов втулочных опор поясов заграждения, пластическим деформированием узловых элементов сети и пластическим деформированием вертикальных амортизаторов верхнего троса системы натяжения.
Предлагаемое устройство обладает рядом преимуществ, обеспечивающих положительный эффект, а именно:
- при минимальных исходных габаритах заграждение имеет более высокую энергоемкость за счет применения амортизирующих элементов, использующих пластическую деформацию;
- возможность задавать требуемую характеристику защитных свойств заграждения, изменяя характеристики пластических амортизаторов;
- быстрота развертывания заграждения и возможность маскировки в сложенном состоянии.
Таким образом, в увеличении удельного энергопоглощения и повышении надежности и эффективности защиты объектов за счет комплексного применения амортизирующих элементов, последовательно снижающих интенсивность ударного воздействия, конкретно выражен положительный эффект предлагаемой конструкции заграждения.
Литература
1. Способ изготовления конусообразных упругогистерезисных элементов из проволочных материалов. Авт.св. СССР №766714 B21F 21/00 от 05.07.78.
2. Пластический амортизатор. Авт.св. СССР №846886, F16F 7/12, 1981.
3. Быстродействующий замок-защелка. Полезная модель №88418 от 10.11.2009, по заявке №2009128646 F16L 59/22 от 24.07.2009.
1. Защитное заграждение, содержащее неподвижные стойки, ограждение из эластичной сети, смонтированное на амортизирующих элементах из тросов, концы которых прикреплены к грунтовым анкерам, отличающееся тем, что каркас ограждения из эластичной сети выполнен из отдельных параллельных поясов, состоящих из отрезков гибкого стального троса, причем тросы верхнего и нижнего поясов пропущены через крайние узловые элементы каркаса свободно, посредством контакта, а концы указанного троса верхнего пояса пропущены во внутреннюю полость неподвижной опоры посредством блока и прикреплены к вертикальному амортизатору, а концы тросов нижнего пояса присоединены к неподвижным стойкам посредством тяг через втулочные опоры, расположенные во внутреннем пространстве стоек и снабженные амортизирующими элементами, а промежуточные пояса, выполненные из отрезков гибкого стального троса скреплены друг с другом со сдвигом на шаг в виде наклонных перекрещивающих линейных элементов, образуя ромбические ячейки сети, причем концы этих отрезков тросов закреплены во внутренних узловых элементах сети шарнирно, а крайние узловые элементы промежуточных поясов связаны с неподвижными стойками с помощью тяг, пропущенных через втулочные опоры, расположенные во внутреннем пространстве стоек и снабженные амортизаторами.
2. Защитное заграждение по п.1, отличающееся тем, что, ограждение из эластичной сети выполнено с возможностью складывания из развернутого положения в положение хранения посредством изменения расстояния между соседними поясами.
3. Защитное заграждение по п.1, 2, отличающееся тем, что, ограждение снабжено стопорным устройством, с помощью которого оно фиксируется в положении хранения, и после разблокирования имеет возможность перемещения в развернутое положение под действием собственного веса.
