Армированная колюще-режущая лента из композиционных материалов
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для изготовления защитных армированных колюще-режущих лент любой конструкции и назначения. Лента содержит центральный участок и большое количество противоположных пар элементов, целостно сформированных с ней. Пары элементов расположены вдоль центрального участка ленты равномерно. Каждый элемент в паре состоит из основы и противоположно направленных зубцов, выполненных с внешних боков элемента. Остриями каждого из зубцов являются углы, образованные между внешней стороной и боками элемента. Между боками элементов, расположенных рядом пар элементов, образовано внутреннее широкое пространство, внешне ограниченное остриями зубцов этих элементов. Лента полностью изготовлена из пластика или любого другого композиционного материала, например стеклоткани, пропитанной эпоксидной смолой. Центральный участок ленты выполнен утолщенным и выполняет функцию армирующего элемента. Для повышения упругости, во внутрь центрального утолщенного участка дополнительно влита во время формирования ленты, например, экструзией, металлическая проволока любого сечения из стали. Обеспечивается стойкость к коррозии, увеличивается ресурс эксплуатации, уменьшается вес, обеспечивается эстетичность изделия и безотходность производства. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к метизному производству, а точнее к производству колюще-режущих лент, используемых в качестве барьеров безопасности, предназначенных для предотвращения неправомерного проникновения на режимные объекты, и может быть использовано при изготовлении защитных армированных колюще-режущих лент любой конструкции и назначения.
Известна колючая проволока, состоящая из стальной ленты, в которой пробиты, вдоль ее оси симметрии, перфорационные пазы, в которых закреплены звездчатые шипы, вставленные в пазы ленты под углом к продольной ее оси, затем ленту огибают вокруг шипа, завальцовывают и, в промежутке между пазами, закручивают вдоль ее продольной оси [см. авторское свидетельство СССР №519256 по классу B21F 25/00 опубликованное 25.06.1976 года].
К основным недостаткам известной колючей проволоки следуют отнести сложность ее изготовления из-за многочисленных манипуляций со звездчатыми шипами, последующего скручивания ленты вокруг ее продольной оси. Кроме того, крепление шипов к ленте можно считать ненадежным - их можно без особых усилий разогнуть и снять с ленты, тем самым, ухудшив защитные свойства барьера безопасности.
Известна также колючая проволока, состоящая из основы, изготовленной из атмосферостойкой стали, и шипов, имеющих целостную конструкцию с основой, которые размещены симметрично с двух сторон от основы и повернуты вокруг оси основы относительно друг друга на одинаковый угол, не более чем 90°. При этом каждый шип может быть выполнен в форме пирамиды или стрелы [см. патент Российской Федерации №2917355 по классу B21F 25/00, опубликованный 27.01.2003 года].
Недостатком этой колючей проволоки является технологическая сложность ее изготовления, из-за наличия шипов сложной пространственной конфигурации и ориентации относительно друг друга и одновременно относительно основы.
Известная также колюще-режущая лента, содержащая центральный участок и большое количество противоположных пар элементов, целостно сформированных с ней, причем пары элементов расположены вдоль центрального участка ленты равномерно, а также каждый элемент в паре состоит из основы и противоположно направленных зубцов, выполненных с внешних боков элемента, а остриями каждого из зубцов являются углы, образованные между внешней стороной и боками элемента, при этом между боками элементов, расположенных рядом пар элементов, образовано внутреннее широкое пространство, которое извне ограничено остриями зубцов этих элементов [см. патент Украины №41834 по классу B21F 25/00, опубликованный 24.04.2001 года].
Недостатком известной колюще-режущей ленты являются ее низкие технико-функциональные свойства. Во-первых, известную ленту очень легко повредить (например, ее можно перекусить любым подручным инструментом, даже обычными бытовыми ножницами), поскольку изготовляется она из тонколистового металла. Во-вторых, известная лента не обладает достаточными упругими свойствами и имеет небольшую толщину, из-за чего она легко и необратимо деформируется в результате механического воздействия (ее можно просто сминая прижать к земле, открыв свободный проход). Следовательно, из известной колюще-режущей ленты невозможно возвести надежного барьерного заграждения.
Наиболее близкой по своей сущности и достигаемому эффекту, принимаемой за прототип, является армированная колюще-режущая лента, содержащая центральный участок и большое количество противоположных пар элементов, целостно сформированных с ней, причем пары элементов расположены вдоль центрального участка ленты равномерно, а также каждый элемент в паре состоит из основы и противоположно направленных зубцов, выполненных с внешних боков элемента, а остриями каждого из зубцов являются углы, образованные между внешней стороной и боками элемента, при этом между боками элементов, расположенных рядом пар элементов, образовано внутреннее широкое пространство, внешне ограниченное остриями зубцов этих элементов, а центральный участок ленты армирован центральной упругой проволокой из высокоуглеродистой стали, преимущественно круглого сечения, закрепленного и удерживаемого на ленте завальцованными кромками ее центрального участка.
Основным недостатком известной армированной колюще-режущей ленты является то, что она изготавливается полностью из металла, в частности из металлической ленты и металлической проволоки. Известно, что металл под влиянием атмосферных осадков легко и быстро корродирует коррозии, поэтому при изготовлении известной колюще-режущей ленты для полного сохранения ее технико-функциональных свойств в течение длительного срока эксплуатации необходимо использовать либо оцинкованный металл, либо нержавеющий, то есть достаточно дорогостоящие материалы. В противном случае, при использовании низкокачественного или низкоуглеродистого, так называемого «черного» металла, известная колюще-режущая лента уже через год становится не пригодной для дальнейшего использования. Армирование такой ленты также должно выполняться исключительно качественным, оцинкованным стальной высокоуглеродистой нержавеющей или пружинной проволокой по той же причине - коррозии.
Вторым существенным недостатком известной армированной колюще-режущей ленты является то, что соединение ее основной части с армирующей проволокой происходит путем завальцовки последней в середину центрального участка ленты. Данный тип соединения является недостаточно надежным: при локальном перегибе ленты, например, во время сооружения барьера - достаточно часто используемая, необходимая и обычная операция, - кромки центрального участка неизбежно разогнутся, высвобождая армирующую проволоку, из-за чего лента автоматически теряет свои упругие защитные свойства, именно те, ради которых ее армировали. Кроме того, завальцовка - это дополнительная операция, усложняющая производство, что, в итоге, увеличивает себестоимость продукции.
Также к существенным недостаткам известной колюще-режущей ленты следуют отнести наличие больших отходов металла из-за нерационального его раскроя при штамповке колючих элементов данной колюще-режущей ленты.
Таким образом, вследствие вышеупомянутых недостатков, армированная колюще-режущая лента, изготовленная на основе известного технического решения, имеет высокую себестоимость (дополнительная операция армирования), имеет довольно короткий срок эксплуатационной пригодности (быстрая естественная коррозия металла), имеет отходы (нерациональная технология выкройки), и поэтому является относительно дорогостоящей, из-за чего, особенно учитывая потребность в большом количестве погонных метров такой ленты для сооружения барьеров безопасности, становится коммерчески непривлекательной для большинства потенциальных потребителей такой продукции.
В основу изобретения поставлена задача увеличения ресурса эксплуатации, упрощение технологии изготовления и снижение себестоимости армированной колюще-режущей ленты за счет улучшения ее технико-эксплуатационных характеристик путем изменения материала для изготовления ленты и типа соединения армирующей проволоки с ее центральным участком.
Решение поставленной задачи достигается тем, что армированная колюще-режущая лента, содержащая центральный участок и большое количество противоположных пар элементов, целостно сформированных с ней, причем пары элементов расположены вдоль центрального участка ленты равномерно, а также каждый элемент в паре состоит из основы и противоположно направленных зубцов, выполненных с внешних боков элемента, а остриями каждого из зубцов являются углы, образованные между внешней стороной и боками элемента, при этом между боками элементов, расположенных рядом пар элементов, образовано внутреннее широкое пространство, внешне ограниченное остриями зубцов этих элементов, а центральный участок ленты армированный, согласно предложения, лента полностью изготовлена из пластика или любого другого композиционного материала, например стеклоткани, пропитанной эпоксидной смолой, причем центральный участок ленты выполнен утолщенным и выполняет функцию армирующего элемента. Для придания еще более упругих свойств во внутрь центрального утолщенного участка ленты может быть дополнительно влита во время формирования ленты, например, экструзией, металлическая проволока любого сечения из обычной стали.
Предложенная армированная колюще-режущая лента из пластика имеет улучшенные технико-эксплуатационные характеристики: она не поддается коррозии под воздействием атмосферных осадков, является технологичной в производстве (безотходная технология - удаленная часть пластика при формировании пар элементов возвращается в технологический процесс в качестве исходного сырья), является достаточно упругой, имеет неограниченный срок эксплуатации и гораздо меньший вес, в сравнении с аналогичными изделиями из стали.
Утолщенный центральный участок ленты не нуждается в дополнительном армировании, поскольку сам выполняет его функцию. Следовательно, предложенная армированная колюще-режущая лента изготовляется всего из одного вида материала с использованием традиционно используемого для переработки пластмасс оборудования, что существенно упрощает ее производство.
При этом современные пластики обладают практически неограниченными во времени эксплуатационными показателями. Для производства предложенной армированной колюще-режущей ленты можно выбрать пластик с оптимальным набором характеристик, отвечающих назначению и конкретным условиям использования изделия (в большинстве случаев используют жесткий высокопрочный огнеупорный пластик). По желанию заказчика в качестве материала может быть использован любой композиционный материал, например стеклоткань, пропитанная эпоксидной смолой.
Кроме того, предложенная армированная колюще-режущая лента из пластика имеет более эстетический вид благодаря возможности по желанию заказчика изменить цвет пластика, например, в агрессивный или в маскирующий.
В случае дополнительного армирования центрального участка металлической проволокой, исчезает операция завальцовки проволоки - она вливается вместе с пластиковой лентой в единственную конструкцию в процессе ее изготовления. Целостное соединение основы ленты с армирующей металлической проволокой устраняет риск развития коррозии на поверхности последней, благодаря чему можно использовать проволоку из низкоуглеродистой стали обычного качества (т.н. «черной» стали), которая гораздо дешевле оцинкованной или нержавеющей стали. Это позволяет существенно снизить себестоимость готовой продукции. К тому же, такой тип соединения (влитие) не выдвигает требований к конфигурации сечения армирующей проволоки - ее сечение может быть любым (круглым, прямоугольным или произвольным), а размер сечения проволоки ограничивается лишь толщиной центрального участка пластиковой ленты.
Таким образом, вся совокупность существенных признаков предложенного технического решения относительно армированной колюще-режущей ленты из композиционных материалов обеспечивает достижение желаемого технического результата.
Дальнейшая сущность предложенного технического решения поясняется вместе с иллюстративным материалом, на котором изображено следующее: фиг.1 - общий вид в плане армированной колюще-режущей ленты из композиционного материала; фиг.2 - то же самое, с дополнительной армирующей металлической проволокой в центральном участке ленты.
Предложенная армированная колюще-режущая лента выполнена, соответственно, из пластиковой (например, из высокопрочного огнеупорного пластика) ленты, содержащей центральный участок 1 и большое количество противоположных пар элементов 2, целостно сформированных с центральным участком 1. Пары элементов 2 расположены вдоль центрального участка 1 ленты равномерно и симметрично. Расстояние между парами элементов 2, расположенных рядом, составляет примерно 30 мм. Каждый элемент в паре элементов 2 состоит из зубцов 3 и основы 4. Остриями каждого из зубцов 3 являются углы, которые являются сопряжением основы 4 с зубцом 3. Между каждой парой элементов 2, с обеих сторон от центрального участка 1 образовано внутреннее широкое пространство 5, ограниченное извне остриями зубцов 3. Центральный участок 1 выполнен утолщенным, например, круглым, и может быть армирован влитой в него металлической проволокой 6.
Предложенная армированная колюще-режущая лента из композиционных материалов работает следующим образом.
При попытке преодолеть заграждение, изготовленное из данной армированной колюще-режущей ленты, зубцы 3 пар элементов 2 удерживают нарушителя, не нанося ему серьезных ранений и увечий, а внутреннее широкое пространство 5 между смежными парами элементов 2 повышает удерживающий эффект ленты относительно фрагментов одежды и тела нарушителя, попавших в пространство 5, и удерживаются с помощью встречнонаправленных зубцов 3 расположенных рядом пар элементов 2, ограничивающих размер пространства 5. При попытке освободиться от цепляюще-травмирующего острия одного зубца 3, нарушитель попадает на острие зубца 3 элемента 2 расположенной рядом пары элементов 2, направленного навстречу первому зубцу 3, так как расстояние между осью симметрии расположенных рядом пар элементов 2 выбрано оптимальным для этой цели и составляет, например, 30 мм. Это повышает удерживающий эффект сразу несколькими расположенными рядом парами элементов 2.
Наличие утолщенного армирующего центрального участка 1 без проволоки 6 или с ней не позволяет перерезать колюще-режущую ленту без использования специальных приспособлений, а также прижать ее к грунту, что позволяет создавать надежный барьер безопасности для охраняемых объектов и придерживаться при этом принципов гуманности, - не причинять серьезных ранений и увечий нарушителю зубцами 3 ленты.
Существенное отличие предложенного технического решения от раньше известных аналогичных решений заключается в том, что колюще-режущая лента выполнена из композиционного материала, а ее центральный участок утолщен или дополнительно армирован влитой в него металлической проволокой. Указанные отличия, в совокупности, позволяют ресурс эксплуатации увеличить до полного естественного разрушения материала и повысить технико-эксплуатационные свойства такой колюще-режущей ленты и, одновременно, упростить технологию ее изготовления, снизить ее себестоимость. Ни одна из известных колюще-режущих лент не может одновременно обладать указанными свойствами, поскольку они вообще не изготовляются из композиционных материалов и не имеют такого неразъемного соединения с армирующей проволокой, к тому же, полностью защищающего ее от коррозии.
Предложенное техническое решение проверено на практике. Предложенная армированная колюще-режущая лента из композитных материалов не содержит никаких элементов или узлов, которые невозможно было бы воспроизвести на современном этапе развития науки и техники, в частности, при производстве колюще-режущих лент, следовательно является приемлемой для промышленного применения, имеет технические и иные преимущества перед известными аналогами, что подтверждает возможность достижения технического результата заявляемым объектом. В известных источниках патентной и другой научно-технической информации не обнаружено подобных армированных колюще-режущих лент из композиционных материалов с указанной в предложении совокупностью существенных признаков, поэтому предложенное техническое решение считается таковым, что может получить правовую защиту.
К техническим преимуществам предложенного технического решения, в сравнении с прототипом, можно отнести следующее:
- абсолютная стойкость к коррозии за счет использования для основы ленты чистого пластика или композиционного материала;
- увеличение ресурса эксплуатации (ресурс эксплуатации практически ничем не ограничен) по той же причине;
- уменьшение общего веса изделия по этой же причине;
- расширение технико-функциональных характеристик центрального участка ленты за счет выполнения его утолщенным;
- обеспечение эстетичности изделия благодаря возможности легко изменять цвет пластика;
- расширение области применения по той же причине;
- безотходность производства за счет возврата непосредственно в технологический процесс вырезанных фрагментов пластика.
Если центральный участок дополнительно армирован, то технические преимущества, по сравнению с прототипом, следующие:
- упрощение технологии изготовления за счет исключения отдельной дополнительной операции завальцовки армирующей проволоки;
- снижение себестоимости изделия за счет обеспечения возможности использовать для армирования сравнительно дешевую проволоку, например, из обычной низкоуглеродистой стали;
- возможность использования для армирования ленты проволоки любого сечения и толщины за счет соединения пластиковой основы ленты с проволокой в единую конструкцию путем литья;
- повышение надежности соединения армирующей проволоки с основой ленты по этой же причине;
- отсутствие каких-либо специальных требований к крепежу для сооружения из армированной колюще-режущей ленты барьеров безопасности благодаря инертности пластика.
Социальный эффект от внедрения изобретения, в сравнении с использованием прототипа, получают за счет придерживания принципов гуманности в отношении нарушителей и повышения эстетичности барьеров безопасности режимных объектов.
Экономический эффект от внедрения изобретения, в сравнении с использованием прототипа, получают за счет снижения себестоимости изделия, повышения привлекательности, увеличения объемов продаж.
После описания вышеупомянутой армированной колюще-режущей ленты из композиционных материалов специалистам в данной области техники должно быть очевидным, что все вышеописанное является лишь иллюстративным, а не ограничительным, будучи представленным данным примером. Многочисленные возможные варианты выполнения предложенной армированной колюще-режущей ленты из композиционных материалов, в частности, характеристики и марки композита или пластика, марки стали армирующей проволоки, его размеры и форма сечения, могут изменяться и, понятно, находятся в пределах объема одного из обычных и естественных подходов в данной области знаний и рассматриваются таковыми, что находятся в пределах объема данного технического решения.
Квинтэссенцией предложенного технического решения является то, что основа ленты выполнена из пластика или из другого композитного материала, а ее центральный участок армирован или утолщением, или влитой в него металлической проволокой, и именно эти обстоятельства позволяют приобрести предложенной ленте перечисленные и иные преимущества. Изготовление, изменение и использование лишь отдельных элементов предложенной ленты, естественно, ограничивает спектр преимуществ, перечисленных выше, и не могут считаться новыми техническими решениями в данной области знаний, поскольку другое, подобно описанному, выполнение предложенной армированной колюще-режущей ленты из композиционных материалов уже не требует какого-либо творческого подхода от конструкторов и инженеров, а потому не может считаться результатами их творческой деятельности или новыми объектами интеллектуальной собственности, пригодными к защите охранными документами.
1. Армированная колюще-режущая лента, содержащая центральный участок и за одно целое сформированные с ним противоположные пары элементов, причем пары элементов расположены вдоль центрального участка ленты равномерно, каждый элемент в паре состоит из основы и противоположно направленных и выполненных с внешних боков элемента зубцов с остриями в виде углов, образованных между внешней стороной и боками элемента, при этом между боками элементов расположенных рядом пар элементов образовано внутреннее пространство, внешне ограниченное остриями зубцов этих элементов, а центральный участок ленты выполнен армированным, отличающаяся тем, что она изготовлена из пластика или другого композиционного материала, например стеклоткани, пропитанной эпоксидной смолой, причем центральный участок ленты выполнен утолщенным для выполнения функции армирующего элемента.
2. Лента по п.1, отличающаяся тем, что вовнутрь центрального утолщенного участка дополнительно влита во время формирования ленты, например, экструзией, металлическая проволока любого сечения из стали.
