Противоударное устройство
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к устройствам, предназначенным для защиты неподвижных и подвижных объектов от воздействия ударных нагрузок. Цель - повышение эффективности устройства путем обеспечения прогрессирующего поглощения энергии и сопротивления ударам, а также рационального перераспределения силы удара. Устройство содержит внутреннее опорное звено 1, жестко смонтированное на защищаемом объекте 2 вдоль его поверхности, воспринимающей удары, и внешнее подвижное звено 3, установленное за опорным звеном 1 и кинематически связанное с последним посредством упругих элементов 7, 10 и 11, причем звенья 1 и 3 выполнены рамной конструкции в виде фигурных рычагов и соединены посредством шарниров 4 между собой с образованием рычажного механизма в виде прямых или обратных ножниц в поперечной плоскости поверхности, воспринимающей удары. Устройство работает следующим образом. Наружный конец подвижного звена 3 воспринимает силу F удара и звено 3 поворачивается на шарнирах 4. Звено 3 передает при этом силу удара как на упругие элементы 7, так и на упругие элементы 10 и 11, первые из которых сжимаются, а вторые растягиваются. Если упругие элементы 7, 10 и 11 не поглощают полностью энергию силы F удара, то она гасится за счет изгиба боковых элементов опорного звена 1, которые выполнены в виде пластинчатых пружин (рессор). 3 з.п. ф-лы, 7 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (II) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
H A BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
g., E! РЗЗИ
И 1 ) ., f
Г
Раг. 7
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4413050/25-11 (22) 19. 04.88 (46) 30. 12.89. Бюл . Ф 48 (71) Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (72) П.Л. Шеко (53) 629. 113 ° 014(088.8) (56) Лвторское свидетельство СССР
Н 1162641, кл. В 60 R 19/18, 1985. (54) ПРОТИВОУДЛР11ОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к устройствам, предназначенным для защиты неподвижных и подвижных объектов от воэ. действия ударных нагрузок. Цель — повышение эффективности устройства путем обеспечения прогрессирующего поглощения энергии и сопротпвлення удару, а также рационального перераспределения силы удара. Устройство со(SI) 4 В 60 R 19/18 // Е 02 В 3/22
2 держит внутреннее опорное звено 1, жестко смонтированное на защищаемом объекте 2 вдоль его поверхности, воспринимающей удары„ и внешнее подвижное звено 3, установленное эа опорным эвеном 1 и кинематически связанное с последним посредством упругих элементов 7, 10 и 11, причем звенья
1 и 3 выполнены раиной конструкции в виде фигурных рычагов и соединены посредством шарниров 4 между собой с образованием рычажного механизма в виде прямых или обратных ножниц в поперечной плоскости поверхности, воспринимающей удары, Устройство работает следующим образом. Каружный конец с подвюкного звена 3 воспринимает силу
F удара и звено 3 поворачивается на шарнирах 4. Звено 3 передает при этом силу удара как на упругие эле- . C менты 7, TQK и на упругие элементы
1532375 изгиба бокознена 1, ко— пластинчатых ф-лы, 7 ил.
10 и 11, первые из которых сжимаются, а вторые растягинаются. Если упругие элементы 7, 10 и 11 не поглощают полностью энергию силы F удара, Изобретение относится к устройствам, предназначенным для защить! неподвижных и подвижных объектов (гаваней побережья, сооружений н аэропортах и на автострадах, транспортных средств и т.п.) or воздействия ударных нагрузок, преимущественно к отбойным брусьям, сваям, бамперам, буферам.
Цель изобретения — повышение эффективности устройства путем обеспечения прогрессирующего поглощения энергии и сопротивления удару, а также рационального перераспределения силы удара.
На фиг. 1 изображено протиноударное устройство с рычажным механизмом в виде прямых ножниц, вид сверху; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — препятствие; »а фиг. 4— вариант установки противоударного устройства с рычажным механизмом в виде прямых ножниц; на фиг. 5 — противоударное устройство с рычажным механизмом в виде обратных ножниц, вид сверху; на фиг. 6 — разрез Б-Б на . фиг. 5; на фиг. 7 — вариант установки 35 противоударного устройства с рычажным механизмом в виде обратных ножниц.
Противоударное устройство содержит внутреннее опорное звено 1, жестко смонтированное посредством крепежных
40 элементов, например болтов (не показаны) на защищаемом объекте 2 вдоль поверхности, воспринимающей удар, и внешнее подвижное звено 3, установленное за опорным звеном 1. Звенья 1 и 3
45 выполнены в виде рамок (фиг. 1 и 5) .
Рамки, образующие опорное 1 и подвижное 3 звенья, в свою очередь, выполнены в виде фигурных рычагов и соединены между собой посредством двух шарниров 4 с образованием рычажного механизма н виде ножниц в поперечной плоскости поверхности, воспринимающей удар (фиг. 2,4,6 и 7) .
Внутренний конец 5 опорного звена
1 жестко смонтирован на объекте 2 и связан с установленным напротив наго внешним концом 6 подвижного звена 3 то она гасится за счет вых элементов опорного торые выполнены в виде пружин (рессор). 3 з и. посредством упругих элементов 7. Внешний конец 8 опорного звена 1 смещен относительно внешнего конца 6 подвижного звена 3 в сторону объекта 2 на величину S и связан с установленным напротив него со стороны объекта 2 внутренним концом 9 подвижного звена
3 посредством упругих элементов 10.
Внутренний конец 9 подвижного звена 3 установлен с зазором d относительно объекта 2 и связан с последним посредством упругих элементов 11, которыми дополнительно снабжено устройство.
Боковые элементы опорного 1 и подвижного 3 звеньев могут быть выполнены в поперечной плоскости поверхности, воспринимающей удар, зигзагообразными (фиг. 2 и 4) или крюкообраэпыми (фиг. 6 и 7) и посредством шарниров
4 соединяются между собой с образованием рычажного механизма в виде соответственно прямых (фиг. 2 и 4) или обратных (фиг. 6 и 7) ножниц. При этом боковые элементы опорного ззена 1 выполняются упругими, т.е. в виде пластинчатых пружин (рессор).
Опорное 1 и подвижное 3 звенья об- . тянуты по периметру эластичным материалом !2 (армированным текстилем, резиной и т.п.), устраняющим вибрации и раскачку подвижного звена 3, а также создающим обтекаемую форму устройству. На звеньях 1 и 3 и обьекте 2 закрепляются (например, посредством снарки) гнезда 13 под упругие элементы 7, 10 н 11, выполненные, в частности в виде цилиндрических пружин. ъ
Для объектов 2 (или объекта 2 и препятствия), имеющих разную высоту
Н расположения понерхности, воспринимающей удары, над опорной поверхностью 14 предусмотрено различное закрепление устройства с целью совместимости указанных поверхностей при столкновениях. В данном случае внутренний конец 5 опорного звена 1 у объекта 2 с более низким расположением поверхности, воспринимающей удары (высота Н!), смонтирован в верхней ее
5
15323
<з.-.т« (фиг. 2 « 6), а у объекта 2 с более высок«м расположен«ем воспр«иимающей удары поиерхиост« (высота
H ) — в ьи!к<ней е» <ас <ч! (<<зиг. 4 «7) .
В качесfne объекта, защищаемого
5 предлагаемым устройством, могут быть как иеподиижиые объек гы (сооружеи«я гаваней побережья, сооружения в аэропор а- : l! lla ав остр "дах « ° и ° ) 1(1 так и поди«жиые объекты (транспортныее средства, маш«иы-.,руд«я «т.д.) .
11р«этом устаиоик» предлагаемого прот«воудари<зго устро<<сз ва (и виде отбойного бруса, сиа«, бампера буфера и т.д.) ila казанные объекты 2 пре;!усмотрена,пия обе-печения поглощения эиерги« и сопро!«иле««я удару в случаях как столк:<оие и)<я 11одззижиых н иегодв«жиьв< объектов (судио — соору-. 20
;el!«e гавани, с".aáæ
Размеры элементов предлагаемого устройства, с зозиошеи!зи плечей его рычажного мех<<<<изма и вел«и;и S u h иыбира<отся коистрyK føçío с учсто: l расчетных вел«чин силь! удара. 11апример, при использовании противоударного устройства в качестве бампера автотранспортного средства, величина смещения S внешнего конца 6 г<одвиж- 40 ного звена 3 бампера относительно внешнего конца 8 опорного зве !а 1 л<о>кет выбираться, исходя из требований стандартов «о c<,áëþä< и«ю «олиой безопасности кузова при удар» о иос- 45 тояиное жесткое препятств«е ири определенной скорости, например 4 кл! << ч.
Устройст Ро работае-. с:.:едующим образом.
При наезде иа препятствие 15 объек- 50 том 2 (например тра!!спсртиым средством, снаб;кеииым предлагаемым бампером) наружный KoHeU 6 подвижного звена 3 воспринимает силу Е удара (фиг. 2 и
3 или 3 и 4) . Под иоздейс гвием силы
F подвижлзое звено 3 rronорач«вaeтся иа шари«рах 4 и его наружный к<зл<ец 6 перемещается иа величину S в сторону
QGüeKòa 2, который, в свою оч. редь, 75 6 перемещается на эту же величину S в сторону препятствия 15. Поворачиваясь вокруг шарниров 4, подвижный рычаг (звено 3) передает силу F удара как иа упруг«!! элемент 7, так и на упругие элементы 10 и 11, первый из которых сжимается, а второй — растягивается. За счет этого достигается рациональное перераспределение рычажным мехаиизмол! силы F удара по вертикали лобовой плоь!ади поверхности объекта
2, воспринимающей удар.
11ри перемещении конца 9 подвижного
anella 3 на велич«иу ие более S в упругих элементах 7, 10 и 11 гасится определенное (рас <етное) количество кинетической энергии, возникающей ири ударе. Если количество кинетической энергии, возникающей при ударе, не превышает расчетной величины (сила удар": небольшой величины), то транспортное средство останавливается.
При этом сила сопротивления удару, возникающая в упругих элементах 7, 10 и 11, возрастает пропорционально деформации упругих элементов 7, 10 и 11 (велич«не перел!ещения звена 3 относительно транспортного средства).
Если же возникающая при ударе кинет«ческая энергия превышает расчетную веги гииу и не поглощается полностью упругими элементами 7, 10 и
11 иа отрезке S перемещения звена 3 относительно объекта 2 с момента его столкисвения с препятствием 15 (сила удара объекта 2 о препятствие 15 средней и большой величины), то объект продолжает перемещаться в сторону препятствия 15 и наеэжаеr на него виешиил! концом 8 опорного звена 1.
При этом боковые элементы опорного звена 1, которые выполнены упругими, работают иа изгиб как пластинчатые пружины (рессоры). Внешний конец 8 опорного звена 1 перемещается в сторону объекта 2 (в данном случае транспортного средства) вместе с подвижным звеном 3.
В .вязи с введением в действие дополнительного упругого элемента (опорного эгена 1) сила сопротивления удару возра тает и кинетическая энергия удара :асится не только в упругих элементах 7, 10 и 11 (за счет их сжати!, либо растяжения), но и за счет изгиба незакрепленной части < опорного звена 1 (пластинчатой прузкины). Это позволяет получить дополни1532375 тельное увеличение силы сопротивления удару на конечном участке деформации упругих элементов устройства, т.е. достигнуть прогрессирующего (нелинейного) возрастания силы сопротивления на конечном участке перемещения транспортного средства при силе удара средней и большой величины.
При столкновении двух объектов, 10 каждый из которых снабжен предлагаемым противоударным устройством (или один иэ них снабжен другим противоударным устройством, а второй — предлагаемым противоударным устройством) 15 устройство работает аналогичным образом: сначала сила сопротивления удару, возникающая в цилиндрических пружинах 7, 10 и 11, возрастает пропорционально общей деформации пружин 7, 20
10 и 11, а затем, при подключении к сопротивлению удару дополнительной пластинчатой пружины (боковых элементов опорного звена 1), сила сопротивления удару возрастает е ней в 25 зависимости от общей деформации цилиндрических пружин 7, 10, 11 и укаэанной пластинчатой пружины.
Если сталк»вающиеся объекты имеют 30 различную высоту (соответственно Н, и Н ) расположения поверхностей, воспринимающих удары, то предусмотрено закрепление противоударных устройств на этих объектах с возможностью »х совместимости, т.е. перекрытия по вертикали поверхностей противоударных устройств, которые передают ударные нагрузки на упругие элементы (фиг. 2 и 4 или 6 и 7). Такой подход 40 обеспечивает унификацию объектов 2 по применяемым противоударным усгройствам, т.е. позволяет применять на объектах (с разной высотой расположения на них восприн»машщих удары 4 поверхностей).противоударные устройства одинакового конструктивного исполнения с сохранением характеристик укаэанных устройств. Эластичный материал 12 при ударе провисает и собирается в складки.
При необходимости (в зависимости от типа объекта 2 и условий его эксплуатации) противоударное устройство может быть снабжено механизмом фиксации упругих элементов (не показан), исключающим распрямление упругих элементов сразу после поглощения энергии удара.
Оор мул аиэобретен»я
4. Противоударное устройство, содержащее внутреннее опорное звено, жестко смонтированное на защищаемом объекте вдоль его поверхности, воспринимаюцей удар, и внешнее подвижное звено, установленное эа опорным звеном и к»нематически связанное с последним посредством упругих элементов, причем указанные звенья вы»олнены в виде рамок и обтянуты эласт»чным покрытием, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности устройства путем обеспечения прогрессирующего поглоцеи»я энергии и сопротивления удару, а также рационального перераспределен»я силы удара, рамки, образующие опорное » подвижное звенья, выполнены в виде фигурных рычагов, шарнирно соединенных между собой с образован»ем рычажного механизма типа ножниц в поперечной плоскости поверхност», вос»ринимаюцей удар„ при этом внутренний конец опорного звена жестко смонт»рован на объекте и связан с устаног.ленным напротив него внешним концом подвижного звена посредством упругих зле ;ентов, а внешний конец опорного заела смещен относительно внешнего ко» ца подвижного з,зе на в сторону обьекта и связан с установленным напротив него со стороны объекта внутренним концом подвижного звена посред-ством упругих элементов, внутренний конец подвижного звена установлен с зазором относительно объекта и свя-. зан с последним посредством дополнительных упругих элементов, а боковые элементы спорного звена выполнень; в виде пласт»нчатых упругих элементов.
2. Устроиство пс п. 1, о т л и ч а ю ц е е с я тем, что боковые элементы опорного и подв»жного звеньев выполнены зигзагообразными в поперечной плоскости поверхности, воспринимающей удар, и шарнирно соединены между собой с образованием рычажного механизма в виде прямых ножниц.
3. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю ц е е с я тем, что боковые элементы опорного и подвижного звеньев выполнены крюкообразныии в поперечной плоскости поверхности, воспринимающей удар, и шарнирно соединены между сооой с образованием рычажного
° ех:.а зма в виде обратных ножниц„
9 1532375 10 устройство по пп. 1 — 3, о т — удар, внутренний конец опорного ввел и ч а ю щ е е с я тем, что, с це- на у объекта с более низким распололью повынения унификации объектов по кением поверхности, воспринимающей применяемым противоударным устройст- удар, смонтирован в верхнеи части вам путем обеспечения совместимости указанной поверхности, а у объекта противоударных устройств при столкно- более высоким расположением поверхвенин объектов с разной высотой распо- ности, воспринимающеи удар, — в никложения поверхности, воспринимакщей неи ее части.
+uz. 5
15323 ls
7 10
Составитель В. Ионова
Техред Л.Олийнык Корректор C. Черни
Редактор И. Касарда
Заказ 8050/26 Тирах 522 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ухгород, ул. Гагарина, 101