От рогатки к шлагбауму
Шлагбаумы издавна являются одним из главных средств управления движением различного вида транспорта. Первые упоминания об использовании в России заграждений наподобие шлагбаумов относятся к периоду Русско-польской войны 1654-1667 гг. На пути польского войска к Смоленску на постах были сооружены «рогатки» – нагромождения толстых бревен и веток, преодолеть которые лошадям было не под силу. Сооружались такие «рогатки» с помощью пик, которые были на вооружении русской пехоты.
Немец Ганц-Морис Айрманн в своих «Записках о Прибалтике и Московии» в 60-х годах XVII века писал: «Внутри и ближе к городу виднеются многие тщательно приготовленные рвы, через которые устроены деревянные мосты и шлагбаумы. Кстати, в самом городе, где входишь в какую‑либо улицу, сделаны всюду шлагбаумы, крепленные железом, а иные даже устроены наподобие «испанских всадников» (по сути та же рогатка).
В обиход россиян слово «шлагбаум» вошло в XVIII веке с легкой руки Петра I. Ему, любителю иностранных терминов (в переводе с немецкого «шлагбаум» означает «падающее дерево»), не нравилась простонародное название «рогатка». Для «усиления охраны правопорядка» в столице царь Петр выпустил в 1720 году указ, предписывающий в конце петербургских улиц устанавливать шлагбаумы, дабы обеспечить правопорядок в ночное время суток. Первый из них был установлен в феврале 1720 года. Открывали шлагбаумы только на рассвете, чтобы весь день они не мешали местным жителям передвигаться. Такой способ охраны был менее надежным, чем глухие ворота, но с точки зрения затрат и экономии пространства выигрывал в удобстве.
Шлагбаумы устанавливались на въездах в город и на дорожных перегонах. Для продолжения движения нужно было уплатить специальный дорожный сбор приставленному к шлагбауму вооруженному караульному. Последние не имели права спать на посту и каждую ночь должны были исправно перекрывать подконтрольный им участок.
В пушкинские времена шлагбаум часто упоминался в литературе и даже в символическом смысле. Так, Иван Лажечников в 1835 году писал в «Ледяном доме»: «Он грезится мне и во сне, как шлагбаум, который, того и гляди, ударит меня по голове». Или у Н.В. Гоголя: «Черт, перелетев через шлагбаум, оборотился в коня, и кузнец увидел себя на лихом бегуне середи улицы».
С появлением железных дорог шлагбаумы стали устанавливать у переездов – этот образ, в частности, использовал Василий Перов в картине «Сцена у железной дороги». Сегодня шлагбаумы можно встретить где угодно – от парковки перед торговым центром до государственной границы. Принцип их функционирования тот же, разве что с развитием дистанционных систем надобность в солдатских дежурствах у застав исчезла.
Противодействие терроризму
В ХХI веке самым сложным вызовом при выборе и применении средств физической защиты стали террористические акты и атаки. Для определения категории важности по тяжести последствий теракта охраняемые объекты располагают в следующем порядке: объекты ядерной энергетики (АЭС); организации, проводящие ядерные исследования; объекты
Минобороны; объекты химической промышленности; ж/д вокзалы и переезды, аэропорты, морские порты и другие транспортные объекты; объекты нефтегазового комплекса; гидросооружения.
Анализ террористической уязвимости этих объектов показывает, что наибольшfz опасность для них – атака грузового автотранспорта, начиненного взрывчатыми веществами. Практически любой грузовой автомобиль вполне способен преодолеть преграждающие дорогу легкие, недостаточно проработанные с инженерной точки зрения устройства, чтобы доставить смертоносный груз вплотную к зданиям и сооружениям или скоплению людей для совершения теракта. Только на территории России, начиная с 2000 г., такая модель теракта унесла несколько сотен человеческих жизней и нанесла огромный материальный ущерб. Одним из способов противостояния данной угрозе является установка надежного физического препятствия на пути возможного прорыва колесного транспорта. От того, насколько средства физической защиты и охрана правильно подобраны при проектировании объекта и интегрированы в общую систему контроля и управления доступом, напрямую зависит эффективность предотвращения попытки прорыва транспортного средства и локализация нарушителя. Среди самых эффективных мер можно выделить противотаранную защиту, создаваемую для принудительной остановки транспортных средств.
Разработанные в настоящее время противотаранные устройства можно разделить на две группы – мобильные и стационарные.
Мобильные противотаранные устройства по своему назначению характеризуются быстрой доставкой, сборкой, установкой на требуемую ширину проезда. Они должны воспринимать достаточно большую ударную нагрузку и обеспечивать остановку транспортного средства или хотя бы вывод из строя ходовой части. Мобильные противотаранные устройства имеют ограниченный вес и не требуют подключения к электрическим линиям. При этом они обеспечивают остановку автомобиля без сильных разрушений, возгораний и не создают реальную угрозу для жизни водителя-террориста или членов диверсионной группы. То есть злоумышленники, лишаясь средства передвижения, еще способны продолжить операцию. По типу конструкции мобильные противотаранные устройства в основном относятся к неуправляемым – это искусственные дорожные неровности; переносные «ежи» или «рогатки»; переносные (перевозимые) дорожные блокираторы и т. п.
Более эффективными и надежными являются стационарные противотаранные устройства. По конструктивным особенностям их можно разделить на несколько типов:
- перемещаемые в вертикальной и горизонтальной плоскостях (например, шлагбаумы, балки поднимающиеся, поворотные и выдвижные);
- выдвижные в вертикальной плоскости (например, столбы, колонны);
- выдвижные и поворотные в вертикальной плоскости (например, платформы типа «поднимающееся дорожное полотно»);
- системы натяжные трособлочные;
- ворота распашные, выдвижные и откатные, в том числе и выполняющие функции устройств противотаранных управляемых.
Каждый из вышеперечисленных типов стационарных противотаранных устройств рассчитан на противостояние различным ударным нагрузкам и имеет свои положительные и отрицательные стороны. Все они относятся к управляемым средствам. Управление может осуществляться дистанционно как по проводной линейной связи со стационарного поста – контрольно-пропускного пункта (КПП), так и с пульта по радиоканалу. При этом с выносного пульта (брелока) можно только закрыть противотаранное устройство, поскольку команда «открыть» может привести к саботажу – несанкционированному открытию.
Стоп. Шлагбаум
Принцип действия противотаранного устройства шлагбаумного типа заключен в быстром (от 5 с) перекрытии проезжей части дороги перемещающейся стрелой барьера, которая может двигаться как в вертикальной (подъем-опускание), так и в горизонтальной плоскости. Стрела барьера в положении «закрыто» находится на высоте, достаточной для гарантированной остановки «атакующего» транспортного средства и выведения его из строя.
К характерным особенностям можно отнести следующие:
- постоянное нахождение в рабочем положении. В закрытом положении балка совместно с обеими стойками образует замкнутый контур;
- высокая степень устойчивости к таранному удару;
- долговечность (все основные элементы противотаранного устройства выполнены из высокопрочной стали с антикоррозионным покрытием);
- простота обслуживания (не требуют постоянного обслуживания при эксплуатации в осенний, весенний и зимний периоды в условиях обильных осадков, опавшей листвы, снежной кашицы, грязи и наледи).
Направленная на противотаранное устройство шлагбаумного типа ударная энергия воспринимается и полностью гасится стрелой барьера и опорной наземной металлической конструкцией (основанием), что приводит к полной остановке транспортного средства.
Под маркой «НПО Спецматериалов»
В 2016 году по заказу Министерства обороны РФ, ряда проектных институтов, строительных организаций и предприятий нефтегазоперерабатывающей отрасли АО «НПО Спецматериалов» приступило к разработке противотаранных барьеров шлагбаумного типа. Первый из них включал в себя следующие основные элементы: основание, силовые опоры (контр‑
форсы), балку (стрелу) с предварительно установленным внутри силовым тросом. Работало устройство следующим образом. Первоначально при наезде транспортного средства на балку противотаранного барьера шлагбаумного типа происходит интенсивная пластическая деформация транспортного средства в зоне воздействия балки. В этот же момент времени профиль балки начинает деформироваться с одновременным натяжением установленного в балке силового троса. Силовой трос, проходящий через балку, начинает передавать энергию удара на опоры, а через них — на основание. Таким образом, вся кинетическая энергия транспортного средства должна равномерно распределяться между всеми силовыми элементами конструкции.
В ноябре 2017 года были проведены натурные испытания данного противотаранного барьера на устойчивость таранному удару на полигоне ИЦ НИЦИАМТ ФГУП «НАМИ», где шлагбаум успешно выдержал таранный удар автомобилем «КАМАЗ-5511» массой 20010 кг, двигающимся со скоростью 32,1 км/ч. Зона проникновения составила 2,3 м, что полностью соответствует требованиям Министерства обороны РФ.
После проведения испытаний в Роспатент была направлена заявка на регистрацию изобретения, и 21 января 2019 года выдан патент на изобретение RU 2677730. Далее работа по совершенствованию изделия продолжилась. Во второй модификации данного устройства для повышения заградительных характеристик и одновременного снижения массы конструкции всего устройства было предложено вместо стального троса, уложенного внутри балки, применить несколько слоев троса из высокомолекулярных полимерных волокон. На данную модификацию устройства противотаранного шлагбаумного типа 15 февраля 2019 года был выдан патент на изобретение RU 2680092.
И первая, и вторая модификации противотаранного барьера шлагбаумного типа представляли собой устройства, у которых переход из открытого состояния в закрытое и наоборот осуществлялся за счет поворота стрелы в горизонтальной плоскости в сторону въезда транспортного средства на объект. Этот шлагбаум обеспечивал защиту от таранного удара только с одного направления. Перед коллективом инженеров-конструкторов АО «НПО Спецматериалов» была поставлена задача разработать конструкцию противотаранного барьера шлагбаумного типа, способного выдержать таранный удар при движении транспортного средства как с одной, так и с другой стороны.
Авторами данной статьи была предложена совершенно новая конструкция барьера, которая позволила учесть все недостатки предыдущих модификаций и в то же время повысить останавливающие характеристики. Новая модификация шлагбаума стала двухсторонней, с вертикальным перемещением стрелы и переработанной конструкцией опор. Для предотвращения заваливания опор внутрь при таранном ударе и повышения противотаранных свойств шлагбаума, кроме уложенного внутри балки силового троса, было дополнительно предложено проложить силовой трос из верхней части одной опоры через основание в верхнюю часть второй опоры. Данная схема расположения троса, наряду с тросом, проходящим внутри балки, образовывает замкнутую силовую систему, эффективно противостоящую таранному воздействию.
Надежность и эффективность этой конструкции подтвердили испытания, проведенные в августе 2020 года на испытательном полигоне ИЦ НИЦИАМТ ФГУП «НАМИ». В соответствии с требованиями заказчика для проведения испытаний данной модификации шлагбаума скорость таранящего средства была увеличена с 32,1 км/ч до не менее чем 40 км/ч. Такое увеличение скорости привело к увеличению кинетической энергии таранящего транспортного средства в 1,6 раза. Несмотря на это, испытуемый образец выдержал таранный удар автомобиля, движущегося со скоростью 40,2 км/ч. На новую конструкцию противотаранного устройства шлагбаумного типа 13 мая 2021 года был оформлен патент на изобретение RU 2747742.
Увеличение скорости таранящего автомобиля способствовало поиску дополнительных решений по совершенствованию конструкции шлагбаума и увеличению его противотаранной стойкости. 11 ноября 2021 года был выдан еще один патент на изобретение RU 2759250, в котором было предложено внедрить в балку шлагбаума, кроме предварительно натянутого силового троса, дополнительный ненатянутый силовой трос. При взаимодействии с таранящим транспортным средством такая конструкция шлагбаума помогает распределить всю энергия взаимодействия сначала по предварительно натянутому тросу, а в случае его обрыва – по дополнительному силовому тросу. Это позволяет существенно снизить нагрузку на силовые опоры, исключить их заваливание внутрь или отрыв от основания и тем самым повысить противотаранную стойкость всего шлагбаума в целом.
В силу своей актуальности работа по совершенствованию противотаранных барьеров шлагбаумного типа продолжается без остановок и в настоящее время. В конце 2021 года была разработана более совершенная модификация шлагбаума. Для повышения способности противостоять еще большим таранным нагрузкам было предложено внедрить поворотные ролики в местах изгиба дополнительного силового троса и в узлах крепления опор к основанию. Данная модификация обеспечивает оптимальный радиус изгиба троса, при этом увеличивая прочность троса на разрыв, и обеспечивает равномерное распределение энергии взаимодействия по всем силовым элементам барьера.
По результатам разработки данной модификации была подготовлена и подана заявка на государственную регистрацию изобретения от 14 сентября 2021 года №2021127169.
Свернуть статью
Неприступный «Барьер» (стр. 18-19)
Аннотация:
От рогатки к шлагбаумуШлагбаумы издавна являются одним из главных средств управления движением различного вида транспорта. Первые упоминания об использовании в России заграждений наподобие шлагбаумов относятся к периоду Русско-польской войны 1654-1667 гг. На пути польского войска к Смоленску на постах были сооружены «рогатки» – нагромождения толстых бревен и веток, преодолеть которые лошадям было не под силу. Сооружались такие «рогатки» с помощью пик, которые были на вооружении русской пехоты.
Немец Ганц-Морис Айрманн в своих «Записках о Прибалтике и Московии» в 60-х годах XVII века писал: «Внутри и ближе к городу виднеются многие тщательно приготовленные рвы, через которые устроены деревянные мосты и шлагбаумы. Кстати, в самом городе, где входишь в какую‑либо улицу, сделаны всюду шлагбаумы, крепленные железом, а иные даже устроены наподобие «испанских всадников» (по сути та же рогатка).Читать всю статью