Результат интеллектуальной деятельности: СКОЛЬЗЯЩИЙ ЗАЩИТНЫЙ БУФЕР ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Изобретение относится к устройствам для предохранения транспортных средств от воздействия ударных нагрузок при их столкновениях с препятствиями и друг с другом.

Известны защитные буферы транспортного средства, содержащие смонтированное вокруг корпуса амортизирующее ограждение, взаимодействующее с чувствительными элементами, подающими сигнал на остановку транспортного средства при деформациях ограждения, причем чувствительные элементы выполнены в виде либо электрического выключателя /см. патент США №2920713, кл. 180-94, опубл. 1960 [1]/, либо в виде закрепленных на транспортном средстве источника света, светоприемника и отражателя /см. патент США №3664701, кл. 293-4, опубл. 1974 [2]/, либо в виде электронных датчиков, подключенных к блоку управления /см. а.с. СССР №852675, кл. B60R 21/08, 1979 [3]/, либо гибкого рукава, заполненного текучей средой под давлением с чувствительным элементом в виде датчика давления, подключенного через блок управления к приводу и тормозной системе транспортного средства /см. а.с. СССР №1162642, кл. B60R 21/08, 1984 [4]/.

Недостатками всех известных устройств является предельная сложность конструкции, низкая эффективность поглощения энергии удара, ограниченные специальным транспортом области применения и функциональные возможности.

Известны также защитные буферы, в которых амортизирующее ограждение выполнено в виде внутреннего опорного и внешнего подвижного звеньев рамных конструкций, кинематически связанных между собой с образованием сложных рычажных механизмов /см. a.c. СССР №1532375, кл. B60R 19/18, E02B 3/22, 1988 [5]/, обеспечивающих рациональное перераспределение силы удара по площади контактирующих поверхностей.

Недостатками данного буфера являются предельная сложность конструкции, громоздкость, ограниченные возможности применения.

Кроме того, известны энергопоглощающие устройства кузова транспортного средства /буферные устройства/, включающие закрепленную на кузове облицовку из упругопластического материала, имеющую сотовую конструкцию с открытыми ячейками, заполненными полимерным пеноматериалом /см. а.с. СССР №965840, кл. B60R 19/08, B62D 25/08, 1980 [6]; а.с. СССР №1500529, B60R 19/03, B62D 25/08, 1989 [7]/.

Недостатками известных устройств является низкая эффективность защиты транспортного средства при сильных ударах, сравнительно малое поглощение энергии удара.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является скользящий защитный буфер транспортного средства, содержащий установленные по периметру его кузова или на отдельных, наиболее уязвимых участках, блоки защитных элементов, образующих выступающую по периферии транспортного средства подвижную поверхность, выполнены в виде одного и более рядов роликов с вертикальной осью вращения и с надетой на них плоским ремнем или лентой, закрытых снаружи декоративной панелью из упругоэластичного материала /см. патент РФ на полезную модель №73290, кл. B60R 19/18, 2006 [8]/, и принятый за прототип.

Недостатками устройства-прототипа являются значительная сложность и повышенные габариты конструкции, низкие надежность при ударах и эффективность защиты транспортного средства, ограниченные возможности применения. Это объясняется практическим отсутствием в устройстве элементов со способностью активного гашения и интенсивной диссипации энергии удара, и следовательно - невозможностью эффективного силового преобразования кинетической энергии удара в потенциальную энергию взаимодействия упругопластических и магнитных сил, способностью трансформации в скользящие удары только косых ударов при практическом бессилии в случае прямых ударов значительной интенсивности.

Сущность изобретения заключается в создании предельно простой, технологичной и компактной с минимальным увеличением габаритов транспортного средства конструкции скользящего защитного буфера, обеспечивающей эффективное гашение, амортизацию и рассеяние кинетической энергии ударного взаимодействия при любом характере ударов.

Технический результат - упрощение конструкции устройства, расширение областей его применения, повышение компактности, надежности, технологичности и эффективности защиты транспортного средства при столкновениях.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном скользящем защитном буфере транспортного средства, содержащем установленные по периметру его кузова или на его отдельных, наиболее уязвимых участках, защитные элементы, образующие выступающую по периферии транспортного средства подвижную поверхность, закрытую с наружной стороны панелями из прочного материала, особенность заключается в том, что защитные элементы выполнены в виде свернутых в рулоны полосовых эластичных постоянных магнитов, изготовленных из магнитотвердой высококоэрцитивной ткани с полиамидной полимерной основой и порошком феррита бария в качестве наполнителя, намагниченных в аксиальном направлении, при этом рулоны плотно без фиксации размещены вертикально в отдельных, открытых наружу, ячейках закрепленной на вышеуказанных участках кузова облицовки из упругопластического материала, а наружные края полос каждого из рулонов прикреплены к внутренним поверхностям закрывающих ячейки с рулонами панелей.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично показано транспортное средство с предлагаемым защитным буфером на виде сверху /верхние крышки на облицовке в передней части транспортного средства сняты/; на фиг. 2 - одна ячейка с рулоном на виде сверху /с увеличением/; на фиг. 3 - вид А на фиг. 1/ с увеличением/.

В качестве примера предложенного технического решения показан вариант транспортного средства со скользящим защитным буфером на наиболее уязвимых участках кузова, а именно в передней и задней частях, кроме зон расположения дверей, причем буфер может иметь любую требуемую высоту. В общем случае буфер может быть установлен по всему периметру кузова, однако, в зоне расположения дверей состоять из отдельных участков, препятствующих работе дверей.

Скользящий защитный буфер транспортного средства содержит установленные по периметру его кузова 1 или на его отдельных, наиболее уязвимых участках, защитные элементы 2, образующие выступающую по периферии транспортного средства подвижную поверхность, закрытую с наружной стороны панелями 3 из прочного материала. При этом защитные элементы 2 выполнены в виде свернутых в рулоны 4 полосовых эластичных постоянных магнитов 5, изготовленных из магнитотвердой высококоэрцитивной ткани с полиамидной полимерной основой и порошком феррита бария в качестве наполнителя, намагниченных в аксиальном направлении /в направлении толщины полосы 5/. Рулоны 4 плотно без фиксации размещены вертикально в отдельных, открытых наружу, ячейках 6 закрепленной на вышеуказанных участках кузова 1 облицовки 7 из упругопластического материала, а наружные края 8 каждого из рулонов 4 прикреплены к внутренним поверхностям закрывающих ячейки 6 с рулонами 4 панелей 3. Ячейки 6 /см. фиг. 2/ облицовки 7 имеют донную часть, боковые стенки, трапецеидально расширяющиеся наружу, и открыты наружу. Каждый из рулонов 4 вставляется в отдельную ячейку 6 вертикально сверху с частичным выступанием из ячейки 6 своей наружной стороной, при этом выходящий наружу из ячейки 6 край 8 каждой полосы 5 по всей своей длине /высоте рулона 4/ прикреплен к внутренней поверхности закрывающих ячейки 6 панелям 3 /крепление осуществлено специальной мастикой, обеспечивающей холодную сварку элементов 3 и 8 по всей площади контакта/. Как видно из фиг. 2, ориентация рулона 4 в ячейке 6 с точки зрения направления сворачивания полосы 5 в рулон произвольна /см. далее/. Выходу рулонов 4 из ячеек 6 наружу препятствует сужение ячеек 6 в этом направлении. После вышеуказанной установки рулонов 4 облицовка 7 закрывается сверху крышками 9, фиксируемыми винтами. Таким образом, после вышеуказанной сборки каждый из рулонов 4 имеет возможность только свободного проворота в ячейке 6 при приложении раскручивающего усилия к его выступающему краю 8 со стороны панелей 3, воспринимающих прикладываемые к кузову 1 транспортного средства ударные воздействия. Естественно, что в подавляющем большинстве случаев такими воздействиями являются косые и прямые удары, составляющие которых действуют в вертикальных плоскостях, параллельных осям вращения рулонов 4 или проходящих через их оси вращения. Выполнение панелей 3 не общими по всей периферии транспортного средства, а в виде ряда плоских пластин или пластин малой кривизны для отдельных участков облицовки 7 позволяет повысить подвижность панелей 3, вариативность их перемещений относительно облицовки 7 и ударных воздействиях на конкретных участках кузова 1, и, как следствие, эффективность защиты транспортного средства от ударов. Облицовку 7, фиксируемую на кузове 1 специальными винтами /на рисунках не показаны/ и выполняемую из упруго-пластичного материала, целесообразно изготавливать общей для уязвимого участка кузова 1 /см. фиг. 1/ из-за возможности ее подстройки при этом с помощью пластических деформаций непосредственно под конкретную конфигурацию кузова, естественно, за исключением подвижных участков облицовки 7 в зоне дверей и т.п. Панели 3 выполнены из сплава дюралюминия, ячеистая облицовка 7 методом литья из упругопластического эластомера. Процесс изготовления полосовых эластичных постоянных магнитов 5 из магнитотвердой ткани достаточно хорошо отработан /см., например, А.Г. Алексеев, А.Е. Коренев "Эластичные магнитные материалы", Μ., "Химия", 1976, стр. 151-153 [9]; патент РФ на изобретение №2284597 "Высококоэрцитивная ткань", 2004 [10]/. При этом в качестве полимерной основы /связующего полимера/ целесообразно использовать полиамид и акриловые сополимеры, а в качестве наполнителя в виде порошка из магнитотвердого материала - ферриты бария BaO·6Fe₂O₃. Процесс намагничивания таких эластичных постоянных магнитов в виде полосы в аксиальном направлении в импульсных намагничивающих полях с помощью конденсаторных установок с импульсным разрядом конденсатора также подробно отработан /см., например, [9], стр 159-166/. Применение для изготовления магнитотвердой ткани композиции вышеуказанных материалов и указанного характера намагничивания обеспечивает оптимальное сочетание между магнитными, механическими и технологическими характеристиками ткани. Так, при средних значениях остаточной индукции и коэрцитивной силы ткани для полос 5 обеспечиваются высокая прочность, ударная вязкость, прочность на разрыв, износоустойчивость и т.п. Именно поэтому полиамидные ткани обычно используют для изготовления шкивов, прокладок, манжет, буксирных канатов, парашютной ткани, шинного корда, рукавов для трубопроводов, сильфонов, муфт и т.п.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

B исходном состоянии за счет заданного характера намагничивания полос 5 каждая полоса сама стремится свернуться в рулон, то есть в соответствующую сторону образования меньшего радиуса кривизны за счет сил магнитного притяжения соседних слоев, имеющих противоположные магнитные полюса /см. фиг. 2/. При таком свертывании полосы 5 создают значительный механический натяг и, естественно, наоборот, свернутая в рулон 4 полоса 5 будет оказывать значительное механическое противодействие при попытке раскрутить ее за выступающий наружу край 8 каждой полосы 5. За счет данных сил панели 3 будут плотно прижаты к выступающим наружу из ячеек 6 сторонам рулона 4. Естественно, что любые косые соударения панели 3 в вертикальных плоскостях, параллельных осям вращения рулонов 4, вызовут попытки раскручивания рулонов, свободно проворачивающихся в вертикальных ячейках 6, причем независимо от направления исходного закручивания рулонов 4 /см. фиг. 2/. Появление при этом механических /упругих/ и магнитных сил, препятствующих попыткам раскручивания, а соответственно, и смещениям панелей 3, приведет к интенсивному гашению сил ударного взаимодействия, диссипации кинетической энергии удара, ее преобразованию в потенциальную энергию как вязкоупругого материала полос 5, так и потенциальную энергию за счет изменения сил магнитного взаимодействия полос. При прямых ударах в панели 3 в вертикальных плоскостях, проходящих через оси вращения рулонов 4, за счет свободного перемещения рулонов 4 в поперечных направлениях внутри каждой из ячеек 6 сразу же происходит поперечная деформация рулона 4 в направлении удара и одновременное адаптивное смещение оси его намотки от плоскости удара, в сторону, способствующую его раскручиванию, то есть переход в состояние с меньшей потенциальной энергией. Такое даже малое смещение, то есть возникновение поперечного эксцентриситета, сразу же приводит к одновременному с поперечной деформацией /сплющиванием/ раскручиванию рулона 4 с эффективным гашением кинетической энергии удара при столкновении транспортного средства с препятствием или другим транспортным средством.

Предложенный защитный буфер имеет предельно простую конструкцию, высокую надежность и характеризуется повышенной эффективностью защиты транспортного средства при столкновениях. Устройство не предъявляет никаких специальных и критических требований к составляющим его элементам, условиям эксплуатации, отличается по сравнению с устройством-прототипом компактностью, отсутствием шума и вибраций при движении транспортного средства, расширенными областями применения за счет возможности обеспечения защиты при прямых ударах и ударах с повышенной интенсивностью воздействий.