納米材料事業(yè)部在道路安全領(lǐng)域,基于高性能“納米吸能材料”,研發(fā)設(shè)計了一系列道路安全防護裝置,主要功能是:吸收失速車輛的瞬間碰撞動能,并使失速后的車輛速度減慢直至停車。根據(jù)牛頓第二定律 F = ma和沖量定理 Ft = △mv,在碰撞初期,車輛速度如果較快,車頭碰撞力會很大,故車輛的加速度也會增大,因此,納米吸能道路安全防護裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計符合:前部采用柔性結(jié)構(gòu)和材料吸能,以后循序增強其剛度,并增加其吸能能力等要求。這樣當(dāng)發(fā)生失速事故時,其與安裝的安全防護裝置進行碰撞耗能,從而使失速車輛速度減慢直至停車,確保乘車人員的安全。
一、NFP納米吸能道路安全防護設(shè)施
NFP納米吸能道路安全防護設(shè)施主要由防撞標(biāo)準(zhǔn)塊及橫梁拼裝而成。防撞標(biāo)準(zhǔn)塊包括立柱、耗能核、吸能體和導(dǎo)向輪等四大部件,其中立柱埋入地下為整個設(shè)施的固定點以及受力點;耗能核、吸能體和導(dǎo)向輪通過連接件組成防撞主體,耗能核內(nèi)部填充納米吸能材料。防撞標(biāo)準(zhǔn)塊之間咬合定位,再由橫梁進行軸向加固,形成互相獨立而又緊密聯(lián)系的統(tǒng)一體。設(shè)施整體解耦緊湊、顏色搭配起到警示和誘導(dǎo)效果。
產(chǎn)品特點:
緩沖耗能性:耗能核彈性變形、導(dǎo)向輪及防撞體彈塑性變形緩沖耗能,減少撞擊力,降低車輛及乘客的損傷程度;
導(dǎo)向性:設(shè)置在迎撞側(cè)的滾珠可以沿著轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動,車輛撞擊時滾珠轉(zhuǎn)動將車輛導(dǎo)入正常行駛方向,減少能量交換,避免與隧道口正面撞擊;
通用性:采用模塊化設(shè)計通用性強,根據(jù)防護范圍增加模塊即可實現(xiàn),并且與現(xiàn)有護欄和諧過渡;
便捷性:通過卡槽等方式連接,減少現(xiàn)場作業(yè),安裝、更換、維修更加便捷;
誘導(dǎo)性:各部分采用不同的外觀顏色,起到明顯的警示、誘導(dǎo)效果;
安全性:采用納米流體吸能材料、剛度匹配設(shè)計,柔性耗能反復(fù)使用,防護效果顯著、安全性高,避免二次傷害。
二、礦井行車安全防護系統(tǒng)
主要針對副斜井道路運輸環(huán)境,在直道、彎道、上坡、下坡等復(fù)雜路段布置,將高性能納米吸能材料、模塊化裝置、智能化控制有機結(jié)合,主動防護與被動防護環(huán)環(huán)相扣,多級耗能與高效防護層層遞進,美觀外表與警示搭配面面俱到,有效解決礦井無軌膠輪車的安全隱患問題,全方位保護礦井副斜井道路安全運輸。
1.納米吸能安全防護裝置
針對失速車輛車頭碰撞力大、加速度得情況,納米吸能安全防護裝置前部采用柔性結(jié)構(gòu)和吸能材料,循序增強其剛度,并增加其吸能能力。其具有導(dǎo)向、緩沖耗能、實用安全、美觀警示等性能作用。
產(chǎn)品性能:
防護方案 | 車輛重量/kg | 撞擊力/MN | 加速度/(m/s2) | 剎車距離/m |
輪胎防護 | 4170 | 0.14 | 33.6 | 21 |
納米吸能安全防護裝置 | 4179 | 0.08 | 19.2 | 12 |
2.納米吸能阻車器
當(dāng)無軌膠車在斜井運輸途中發(fā)生速度失控時,可通過安裝有納米流體吸能結(jié)構(gòu)的阻車裝置進行柔性攔截阻擋,從而避免剛性阻車對車輛和乘車人員造成不必要的傷害,最大程度地保護乘坐人員的安全。
產(chǎn)品性能:
工況 | 加速度/(m/s2) | 剎車距離/m |
原始阻車器 | 70.0 | 4.0 |
新型方案1 | 80.0 | 3.4 |
新型方案2 | 69.6 | 3.06 |
新型方案3 | 63.5 | 3.02 |
無軌膠車在斜井運輸途中發(fā)生速度失控時,可通過安裝有納米流體吸能結(jié)構(gòu)的阻車裝置進行柔性攔截阻擋。結(jié)果表明,優(yōu)化后的設(shè)計可以使得剎車距離降低25%,峰值加速度降低10%,效果顯著。
3.納米吸能攔車裝置
納米吸能攔車裝置主要設(shè)置在煤礦副斜井,當(dāng)發(fā)生無軌膠車剎車失靈、掛擋失敗等現(xiàn)象時,裝置會及時動作,能大幅度降低阻車裝置制動距離和行駛速度,使得失速車輛迅速平穩(wěn)停車,防止發(fā)生車輛損壞和人員傷亡的惡性事故。
產(chǎn)品性能:
車輛總質(zhì)量/kg | 碰撞速度/km/h | 碰撞能量/ KJ | 阻擋功能 | 加速度/m/s2 | 攔車距離/m |
4088 | 25.7 | 104 | √ | 26.7 | 7.4 |
4088 | 43 | 291 | √ | 45.1 | 10.7 |
3545 | 61 | 508 | √ | 57.7 | 20.5 |
4.納米吸能行車安全緩沖裝置
納米吸能行車安全緩沖裝置內(nèi)部填充納米吸能材料,采用其多級耗能原理,結(jié)合其他部件,高效防護,同時采用可伸縮結(jié)構(gòu),占用空間可隨需求自由變化,滿足了礦道的特殊要求。一般設(shè)置在副斜井巷道壁,在兼顧傳統(tǒng)防撞墊性能的同時,可以滿足礦道內(nèi)行車讓車需求。
產(chǎn)品性能:
1.納米吸能塊柔性吸收沖擊能量
2.可伸縮設(shè)計,滿足礦道特殊要求
3.符合井下阻燃抗靜電要求
4.模塊化設(shè)計,結(jié)構(gòu)輕便簡單
5.納米吸能摩擦板
摩擦板構(gòu)簡單,尺寸小,適合在狹小巷道安裝,可以有效避免剛性阻車對車輛和乘車人員造成不必要的傷害,常在無軌膠輪車近水平斜井或者平硐開采的礦井輔助運輸巷道中應(yīng)用,同時可重復(fù)利用,有效降低使用成本。
產(chǎn)品性能:
1.結(jié)構(gòu)簡單,適合大規(guī)模生產(chǎn)。
2.尺寸小,適合在狹小巷道安裝。
3.成本低,可重復(fù)利用。
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