Пристрій рятувального гальмування

1. Пристрій рятувального гальмування, що включає взаємодіючий з твердою опорою якірний елемент з пробивним конусом та механічний блок поступового автоматичного гальмування, тросом з'єднаний з якірним елементом, який відрізняється тим, що корпус якірного елемента виконаний циліндричним, з меншим діаметром в місці розташування лопатей, і має в тілі однакові, глухі з одного боку, наповнені твердим реактивним паливом циліндричні порожнини, які виконують роль реактивних двигунів, донна поверхня яких сполучається з отвором, в якому розташований електричний пусковий запал, при цьому торець якірного елемента має виступ з отвором для під'єднання роз'ємної ланки, з'єднаної тросом з головним тросовим барабаном механічного блока поступового автоматичного гальмування, а якірний елемент споряджений пусковою трубою, внутрішній діаметр якої відповідає більшому діаметру його корпусу. 2. Пристрій за п.1, який відрізняється тим, що механічний блок поступового автоматичного галь C2 2 (11) 1 3 84842 Винахід може бути використаний у транспортних засобах на колісному і гусеничному ходу, однак розрахований переважно для використання на автодорожньому транспорті. Відомий пристрій в описі іменуватиметься, як пристрій за найближчим аналогом. До недоліків пристрою за найближчим аналогом слід віднести вибухонебезпечність і пожеженебезпечність, гарантовану малим коефіцієнтом тертя між сталевими пружинами і металевим гальмівним барабаном, неможливість скорочення гальмівного шляху, обумовлену власною будовою пристрою і використанням легкозаймистого капронового троса. Великим недоліком слід вважати небезпечність потужного удару в нижню задню частину кузова, обумовлену застосуванням вибухового заряду. Означений удар здатен перекинути і зруйнувати автомобіль або інший транспортний засіб, здійснюючий рух на швидкості, яка перевищує 30км/год. З відомого рівня техніки такі самі недоліки притаманні пристрою, відомому з [патенту Франції FR 1463459, опубл. 10.01.1996p., патенту США US 43175007, опубл. 02.03.1982 року], та інши х патентів. Означені запатентовані пристрої не будуть втілені в виробництво тому, що працездатні лише теоретично. Задачею заявленого винаходу було розробити реально працюючий пристрій аварійного гальмування з функцією скорочення гальмівного шляху, що не має обмежень по швидкості, максимально відповідає сучасним вимогам, придатний для використання на будь-яких транспортних засобах, дозволяє власну автоматизацію і подальше удосконалення. Для вирішення проблеми необхідно позбавитись від циліндричного стержня і його вибухового приводу, винайти новий елемент взаємодії з твердою опорою, який мав би більшу утримуючу здатність, розробити новий керований механізм автоматичного гальмування, відмовитись від використання пластикового троса, додати необхідні деталі і елементи. Задача вирішується за допомогою того, що пристрій рятувального гальмування, що включає взаємодіючий з твердою опорою якірний елемент з пробивним конусом та механічний блок поступового автоматичного гальмування, тросом з'єднаний з якірним елементом, згідно винаходу, корпус якірного елемента виконаний циліндричним, з меншим діаметром в місці розташування лопатей, і має в тілі однакові, глухі з одного боку, наповнені твердим реактивним паливом циліндричні порожнини, які виконують роль реактивних двигунів, донна поверхня яких сполучається з отвором, в якому розташований електричний пусковий запал, при цьому торець якірного елемента має виступ з отвором для під'єднання роз'ємної ланки, з’єднаної тросом з головним тросовим барабаном механічного блока поступового автоматичного гальмування, а якірний елемент споряджений пусковою трубою, вн утрішній діаметр якої відповідає більшому діаметру його корпусу. 4 Окрім цього, механічний блок поступового автоматичного гальмування включає головний тросовий барабан, який має на валу гальмівний барабан, в порожнині якого розташований фрикційний вузол гальмування барабанного типу, споряджений барабанними колодками, важелями і повзуном, що пересувається вилкою, поєднаною тонким тросом з допоміжним тросовим барабаном, закріпленим на другому валу головного тросового барабана з можливістю регулювання проковзування за допомогою пружини, шайби і гайки. Вилка фрикційного вузла гальмування барабанного типу поєднана тонким тросом з педаллю або важелем ручних гальм. Заявлений пристрій додатково містить пружний елемент гальмування, виконаний у вигляді гумової см уги, гумового авіаційного шнура або пружини розтягування чи стискання ,один кінець якої прикріплений до корпусу транспортного засобу, а другий кінець прикріплений до власного якірного елемента, спорядженого пусковою трубою. Кожен з пружних елементів гальмування, що використовується, прикріплений одним кінцем до корпусу транспортного засобу, а другим кінцем прикріплений до власного реактивного якоря, спорядженого пусковою трубою. Пристрій закріплений в кормовій частині кузова транспортного засобу за його центром тяжіння. В задньому бампері для виходу троса зроблене вікно (див. Фіг.1, 2, 3, 4, 5). На Фіг.1 зображено елемент прикріплення до твердої опори, реактивний якір. Для повноти уяви внутрішньої будови частина корпусу реактивного якоря дана в розрізі. Перелік елементів Фіг.1: 1 - корпус реактивного якоря 2 - пробивний конус 3 - опори лопатей 4 - лопаті якоря 5 - електричний пусковий запал 6 - запальна камера 7 - запальні канали 8 - реактивні двигуни 9 - бездимний порох 10 - заглиблення утримувачів 11 - отвір під'єднання роз'ємної ланки. На Фіг.2 зображена пускова труба реактивного якоря. В середині пускової труби знаходиться реактивний якір, готовий до застосування. Для повноти уяви п ускова труба і її деталі дані в розрізі. В нижній частині пускової труби виконано паз для виходу троса. Перелік елементів Фіг.2: 1 - корпус реактивного якоря 3 - опори лопатей реактивного якоря 4 - лопаті реактивного якоря 12 - роз'ємна ланка 13 - пластини кріплення пускової труби 14 - отвори кріплення 15 - пускова труба 16 - паз для виходу троса 17 - плоскі утримуючі пружини 18 - штирі утримувачі 19 - кришки захисні. 5 84842 В заявленому пристрої, при розробці вузла гальмування, використана схема гальмівного механізму з рівними приводними силами і одностороннім розташуванням опор. [Дивись додаткові матеріали: "Автомобіль. Аналіз конструкцій, елементи розрахунку". Сторінка №202]. Зовнішній вигляд вузла показаний на Фіг.3. На кресленні, на вигляді спереду, зображені: стакан з нижніми опорами і пазом для руху повзуна, повзун з отвором для кріплення зворотної пружини, зворотна пружина з кутовою планкою кріплення до дна стакана, важелі, пальці, гальмівні колодки з накладками, гальмівний барабан. Перелік елементів Фіг.3: 20 - полегшуючі отвори 21 - нижні опори 22 - пальці 23-паз 24 - повзун 25 - важелі 26 - гальмівні колодки 27 - гальмівні накладки 28 - зворотна пружина 29 - кутова планка 30 - гальмівний барабан 32 - стакан. Вертикальні стрілки вказують напрямок руху повзуна під час гальмування. Горизонтальні стрілки вказують напрямок руху гальмівних колодок під час гальмування. Вузол гальмування, в купі з іншими деталями, утворює блок поступового автоматичного гальмування. Зовнішній вигляд блока показаний на Фіг.4. На Фіг.4, на вигляді збоку, зображені: вузол гальмування, головний тросовий барабан, диск, кільце з фрикційної гуми, допоміжний тросовий барабан, пружина, гайка, тонкі троси, ролики, вилка, корпус блока, кришка, педаль. Для скорочення розмірів креслення корпус блока поступового автоматичного гальмування виконаний з розривом, притому позиції 30, 31, 32, 33, 34, 35 показані в розрізі, а решта позиції 31 пунктиром. Головний тросовий барабан 31 і диск 38 являють собою єдине ціле. Головний тросовий барабан 31 жорстко з'єднаний з гальмівним барабаном 30. Система автоматичного уповільнення складається з позицій 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 46. Кругова стрілка вказує, що під час гальмування деталі 30-44 обертаються. Подвійні стрілки вказують напрямок руху троса 46 системи автоматичного уповільнення. Вертикальна стрілка вказує напрямок руху вилки 45 під час гальмування. Похила стрілка вказує напрямок тиску на педаль 48 під час скорочення гальмівного шляху. Перелік елементів Фіг.4: 24 - повзун 27 - гальмівна накладка 30 - гальмівний барабан 31 - головний тросовий барабан 32 - стакан 33 - корпус 34 - кришка 35 - болти 37 - вікно виходу троса 38-диск 39 - кільце з фрикційної гуми 40 - допоміжний тросовий барабан 6 41 - пружина 42 - шайба 43 - гайка 44 - ролики 45 - вилка 46 - тонкий трос 47 - болт 48 - педаль гальмування, або важіль ручних гальм. На Фіг.5 позицією 49 позначений пружний елемент. Розміри реального пристрою рятувального гальмування дозволяють його повне розміщення в кормовій порожнині кузова і порожнині заднього бампера автомобіля. Пристрій працює наступним чином. Пристрій рятувального гальмування може працювати з будь-якою системою попередження зіткнень, тому що приводиться в дію електричним запалом, розміщеним в корпусі реактивного якоря (дивись Фіг.1). В разі неможливості здійснити гальмування табельними засобами, водій, механік-водій або електронна система подає імпульс постійного струму на запал 5, полум'я якого каналами 7 дістається до твердого палива у вигляді пороху. Бездимний порох 9 спалахує і утворює високий тиск газів в середині реактивних двигунів 8. Під дією реактивної тяги реактивний якір 1 долає опір утримувачів 18, покидає пускову тр убу 15 і легко входить в асфальт, ґрунт, гірську породу, або іншу тверду опору на глибину достатню для початку гальмування. З цього моменту транспортний засіб (в прикладі автомобіль) має опору для здійснення гальмування. У зв'язку з тим, що блок поступового автоматичного гальмування 33 закріплений на корпусі транспортного засобу, а транспортний засіб продовжує рух, люфт троса 36 вибирається, що призводить до натягування троса 36 між головним тросовим барабаном 31 і роз'ємною ланкою 12 реактивного якоря 1. Трос 36 починає розмотуватись (дивись Фіг.4). Розмотування троса 36 примушує обертатись головний тросовий барабан 31 і диск 38. Диск 38 через обмежене тертя з кільцем фрикційної гуми 39 примушує обертатись допоміжній тросовий барабан 40. Трос 46 починає намотуватись на допоміжний тросовий барабан 40, внаслідок чого вилка 45 починає підійматись в пазу кришки 34 (далі дивись Фіг.3). Вилка 45 через повзун 24 передає зусилля на важелі 25, внаслідок чого виникає привідна сила гальмівних колодок. Важелі 25 рівномірно передають приводну силу на гальмівні колодки 26. Під дією привідної сили гальмівні колодки 26 притискаються до гальмівного барабана 30, внаслідок чого виникає гальмівний момент. Коли гальмівний момент стає максимальним обертанням гальмівного барабана 30 і головного тросового барабана 31 припиняється. Гальмування завершене. При необхідності скоротити гальмівний шлях гальмування може бути достроково завершене за допомогою педалі 48 або важеля ручних гальм, в разі їх приєднання до троса 46. В разі неможливості усун ути занос, або колове обертання табельними засобами водій, механік 7 84842 водій, подає імпульс постійного струму на електричний запал власного реактивного якоря пружного елемента гальмування у вигляді гумової смуги. В разі неможливості зупинити транспортний засіб за допомогою блока поступового автоматичного гальмування, бо швидкість транспортного засобу перевищує 200км/год, водій, або пілот подає імпульс постійного струму на електричний запал власного реактивного якоря пружного елемента гальмування у вигляді гумового авіаційного шнура (дивись Фіг.5). Під дією реактивної тяги реактивний якір 1 покидає пускову трубу 15, висмикує гумовий авіаційний шнур 49 з контейнеру і входить в тверду опору, що призводить до розтягування гумового авіаційного шнура 49 між ним і транспортною скобою. Розтягування гумового авіаційного шнура поглинає значну частину енергії руху транспортного засобу і створює умови для успішного застосування блока автоматичного гальмування. В разі неможливості здійснити аварійне гальмування, бо транспортний засіб перевантажений, водій або механік-водій, подає імпульс постійного струму на електричний запал власного реактивного якоря пружного елемента гальмування у вигляді пружини розтягування. Під дією реактивної тяги реактивний якір покидає пускову тр убу і входить в тверду опору, що призводить до розтягування пружини між ним і транспортною скобою. Розтягування пружини поглинає енергію руху і транспортний засіб зупиняється (дивись Фіг.5). Пристрій за найближчим аналогом, в момент задіювання вибухового заряду, жорстко впливає на кузов автомобіля. Тому він теоретично здатен гальмувати автомобілі тільки на великій швидкості. Навіть невеликий поштовх в задню частину кузова на невеликій швидкості робить аварійне гальмування автомобіля взагалі неможливим. Тому пристрій за найближчим аналогом непридатний для гальмування автомобілів та інших засобів пересування. Пристрій рятувального гальмування, в момент задіювання реактивного якоря, жодним чином не впливає на корпус транспортного засобу і дозволяє здійснити гальмування на будь-якій швидкості і завершити гальмування в будь-який момент. На практиці використання засобів пересування, таких як автомобілі, часто виникає потреба усун ути занос або кругове обертання під час руху. В пристрої за найближчим аналогом наявність елемента для усунення означеної проблеми непередбачена. В пристрої рятувального гальмування, для усунення заносу і кругового обертання, використовується пружний елемент гальмування у вигляді гумової смуги. Після застосування гумова смуга обривається, автомобіль далі продовжує рух в потоці машин. Тому пристрій рятувального гальмування більш ефективний. В пристрої за найближчим аналогом як трос використовується капроновий трос, а як елемент закріплення до твердої підлоги опори використовується циліндричний стержень. Фактором ризику 8 є низька утримуюча здатність циліндричного стержню. В пристрої рятувального гальмування, як трос використовується сталевий трос, а як елемент прикріплення до твердої опори використовується реактивний якір. Гальмування з використанням такого троса і такого елемента прикріплення є надійним і не залежить від стану твердості або вологості твердої опори, обумовленого погодними умовами на момент гальмування. На результат гальмування, також, не впливає кут нахилу поверхні гальмування. Гальмування буде здійснено за будь-яких умов. Пристрій рятувального гальмування запобігає падінню транспортного засобу в прірву або з моста, тому він більш ефективний. Ефективність застосування пристрою рятувального гальмування, в порівнянні з пристроєм за найближчим аналогом, підтвердять подальші розрахунки. Легковий автомобіль рухається по асфальтованому шляху, вкритому шаром криги. Водію автомобіля необхідно здійснити термінове гальмування тому, що попереду виникла перешкода у вигляді вантажного автомобіля. Параметри гальмування: 1. Швидкість гальмуємого автомобіля 90км/г, або 25,2 метри на секунду. 2. Коефіцієнт щеплення ф=0,1 3. Відстань до перешкоди 50 метрів. 4. Поверхня гальмування горизонтальна. Скориставшись формулою, для визначення гальмівного шляху автомобіля на горизонтальному відрізку шля ху, отримуємо: Sa = V2 = 317,5 мет рів. 2j де: Sa - гальмівний шлях автомобіля, j - прискорення уповільнення м/с2, визначається за формулою: j=9,81·φ, де φ - коефіцієнт щеплення коліс з ґрунтом. V - швидкість автомобіля в метрах на секунду, V=25,2м/с, Отже, прискорення уповільнення за таких обставин складе 0,981м/с, або приблизно 1м/с. Безпечне гальмування з використанням власної гальмівної системи автомобіля не може бути здійснене тому, що гальмівний шлях перевищує відстань до перешкоди в 6,35рази. Припустимо, що автомобіль, обладнаний пристроєм за найближчим аналогом в авторському варіанті, теоретично здатен здійснити безпечне гальмування при означених параметрах гальмування. Припустимо, що вузол гальмування попередньо налаштований на довжину розмотування капронового троса 13, яка дорівнює 24м. Тоді фактичний гальмівний шлях, з врахуванням 30% розтягування, складе 31,2м. Припустимо, що автомобіль обладнаний блоком поступового автоматичного гальмування в комплекті з пружним елементом гальмування у вигляді гумової попроси. При довжині сталевого троса 36, яка дорівнює 24м, гальмівний шлях автомобіля в автоматичному режимі теж складе 24м, але будова блока поступового автоматичного гальмування дозволяє скоротити гальмівний шлях в р учному режимі. 9 84842 Припустимо, що водій скористався цим і тиснув на педаль 48 або важіль ручних гальм від самого початку гальмування. В цьому випадку гальмівний шлях автомобіля, обладнаного заявленим пристроєм, складе 12м. Порівняємо гальмівний шлях необладнаного автомобіля з гальмівним шляхом автомобіля, обладнаного пристроєм за найближчим аналогом: Sa=317,5/31,2=10,2 Sn.n.=31,2 - гальмівний шлях пристрою за найближчим аналогом, де Sa - гальмівний шлях необладнаного автомобіля. Пристрій за найближчим аналогом теоретично здатен скоротити гальмівний шлях автомобіля в 10,2 рази. Порівняємо гальмівний шлях необладнаного автомобіля з гальмівним шляхом автомобіля, обладнаного блоком поступового автоматичного гальмування в комплекті з пружнім елементом гальмування у ви гляді гумової смуги: Sa=317,5/12=26,5, де Sз.п.=12 - гальмівний шлях заявленого пристрою. 10 Пристрій рятувального гальмування реально здатен скоротити гальмівний шлях автомобіля в 26,5 раз. Порівняємо гальмівний шлях автомобіля, обладнаного пристроєм за найближчим аналогом з гальмівним шляхом автомобіля, обладнаного заявленим пристроєм: Sп.п.=31,2/12=2,6, тобто Sп.п./Sз.п.=2,6 рази, де Sп.п.- гальмівний шлях пристрою за найближчим аналогом. Заявлений пристрій, в порівнянні з пристроєм за найближчим аналогом, дозволяє скоротити гальмівний шлях автомобіля як мінімум в 2,6 рази. Це доводить, що пристрій рятувального рятування більш ефективний. Своєчасне втілення пристрою рятувального гальмування гарантує захист будь-якого транспортного засобу від відмови власної гальмівної системи, нестачі гальмівного шляху, заносу і колового обертання, падіння в прірву або з моста. Застосування заявленого пристрою врятує багато людських життів і забезпечить величезний економічний ефект. 11 Комп’ютерна в ерстка Т. Чепелев а 84842 Підписне 12 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601