نحوه ی طراحی راه بند های اتومبیل

تعيين درجه ي موثر بودن:
راه بند ها براي محدود نمودن ورود اتومبيل ها به برخي نواحي استفاده مي شوند که ممکن است در آن جا به افراد و يا تجهيزات خسارت وارد کنند.راه بندهاي سبک معمولا مي توانند به رانندگان اعلام کنند که حق عبور از برخي نقاط خاص را ندارند .ميزان موثر بودن اين راه بند ها به ميزان توجه عموم رانندگان براي وارد نکردن خسارت به اتومبيل خود بستگي دارد.عموما اين دسته از راه بندها سبک،قابل حمل،کوچک و بدون طراحي خاصي ساخته مي شوند.اما در عين حال ممکن است که اين راه بندهارا بر اساس استانداردهاي اس سي اي 7 طراحي و آنها را براي مقابله با 6000 پوند بار مقاوم ساخت .اگرچه اين راه بند ها عموما براي کنترل ترافيک مناسب هستند اما نمي توانند رانندگاني را که از قصد گذز از آنها دارند متوقف کنند.
براي مقابله با وسايل نقليه سنگين تر و يا وسايلي يا سرعت هاي بالاتر راه بندها ي مقاوم تر ي ساخته شده اند.
مثالهاي اين راه بند ها مي توانند راه بند هاي مربوط به پارکينگ هاي وسايل نقليه سنگين و يا راه بندهايي باشند که براي کنترل دسترسي به کارگاه هاي ساختماني به کار مي روند.البته اين راه بندها عموما تنها براي مقابله با يک بار مشخص ،طراحي نمي شوند .لذا براي طراحي اين راه بندها از فرمول ها و محاسباتي که در سالهاي پيش انجام گرفته اند نيز مي توان استفاده نمود.
سازمان حمل و نقل آمريکا از تست هاي ويزه اي استفاده مي کند تا راه بندهايي را که در بزرگراه ها استفاده مي شوند بررسي نمايند اين راه بندها مي توانند به راحتي هر وسيله ي نقليه اي را متوقف نمايند.
با اين حال امروزه نوع ديگري از راه بندها نيز معرفي شده اند که به راه بندهاي امنيتي معروفند .اين راه بندها عموما بر دو نوعند راه بندهاي انعطاف پذير و يا متحرک که به آرامي يک وسله را متوقف مي کنند و راه بندهاي سخت که بدون هيچ گونه حرکتي وسيله را متوقف مي سازند راه بندهاي متحرک شامل کابل ها،ميله ها،گاردريل ها،لاستيک هاي جايگذاري شده،توري ها و راه بندهايي هستند که مي توانند وسيله ي نقليه را وادار به توقف سازند.راه بندهاي انعطاف پذير و راه بندهاي سخت از طريق برخورد هاي الاستيک و غير الاستيک انرژي وسيله نقليه متحرک را مي گيرند و آن را متوقف مي سازند.
راه بندهاي متحرک مي توانند تا 20 فوت انعطاف پذيري داشته باشند.راه بند هاي سخت از اين جهت قابل توجه اند که مي بايست براي توقف وسيله نقليه نيروي برخورد بسيار زيادي را تحمل کنند.به علاوه اين راه بند مي بايست به گونه اي طراحي شده باشد که وسيله نقليه را پرتاب و يا اجازه منحرف نسازد.
نيرويي که اين گونه راه بندها مي بايست تحمل کنند تا حد زيادي به جرم و سرعت وسيله نقليه بستگي دارد .بدين صورت مي توان مشاهده نمود که نيرويي که يک راه بند براي متوقف ساختن يک وسيله نقليه سنگين که با سرعت کمي حرکت مي کند با نيرويي که باري متوقف ساختن يک وسيله نقليه سبک که با سرعت بالايي حرکت مي کند برابر است.اين حالت با مفهومي به نام انرژي جنبشي توصيف مي شود.لذا چگونگي طراحي يک راه بند براي متوقف نمودن يک وسيله نقليه تا حد زيادي به مکانيزم دريافت انرژي جنبشي آن وسيله بستگي دارد.
انرزي جنبشي:
انرژي جنبشي از عبارت mv2 1/2 بدست مي آيد که m جرم وسيله نقليه و v سرعت آن است.لذا يک وسيله نقليه نيمه سنگين که با سرعت شهري حرکت مي کند انرژي جنبشي معادل 135500 فوت -پوند خواهد داشت.
اگر يک راه بند در اثر برخورد لرزش و حرکت داشته باشد بيشتر انرزي برخورد در لرزش ها تخليه مي شود.معمولا چند قطعه از يک راه بند انعطاف پذير را به هم متصل مي کنند تا بتوان يک راه بند طراحي نمود.وقتي به يکي از قطعات ضربه اي وارد مي شود قطعات ديگر نيز درگير مي شوند.و لذا جرمي که از روي زمين به حرکت در مي آيد بيشتر خواهد بود .براي يک مانع انعطاف پذير اتلاف انرژي دريک بازه چند ثانيه اي رخ مي دهد.
براي موانع سخت نرخ اتلاف انرژي در واحد زمان بسيار زياد خوهد بود .بررسي هاي مختلفي که بر روي اين برخورد انجام شده اند نشان مي دهند که مدت زمان اين برخورد تنها در حد 0/2 ثانيه خواهد بود که البته در برخي موارد تا 0/07 ثانيه نيز کاهش مي يابد.
طراحي با نيروي استاتيک معادل
مهندسان طراحي ،چندان مسئول محاسبه نيروي ديناميک برخورد نيشتند و با آن نيز محاسبه اي انجام نمي دهند..براي طراحي يک راه بند براي برخورد هاي سخت اين پارامترها لازمند :وزن وسيله ي نقليه ،پهناي وسيله ي نقليه،طول وسيله ي نقليه،و ارتفاع مانع برخورد کننده
از دو روش مي توان نيروي برخورد را براي طراحي مانع محاسبه نمود:1)محاسبه ي ميزان ميانگين شتاب منفي 2)محاسبه مستقيم نيروي برخورد بر اساس اصلاعات وسيله نقليه
نرخ ميانگين شتاب منفي با مقايسه انرزي جنبشي وسيله ي نقليه با انرژي جنبشي به دست آمده از تست ها که در مقالات منتشر شده است محاسبه مي شود.لذا معادله اي که براي محاسبه نيروي اعمالي يک راه بند استفاده مي شود. f=m.a خواهد بود که f نيروي اعمالي به مانع و a شتاب منفي وسيله ي نقليه خواهد بود.
در روش محاسبه ي مستقيم ويژگي هايي وسيله ي نقليه برخوردکننده مورد استفاده قرار مي گيرند نيرويي که براي متوقف کردن يک وسيله ي نقليه با انرزي جنبشي يک وسيله نقليه در تست ها محاسبه مي شود.

طراحي بر اساس اطلاعات مربوط به برخورد
نکاتي که در زير آمده اند خلاصه اي هستند از مقالاتي که در زمينه ي طراحي راه بند هاي انعطاف پذير و سخت منتشر شده اند.
1)در محاسبات شتاب ،نيروي اعمالي و نتايج محاسبه شده براي يک وسيله ي نقليه و حتي براي يک آزمايش مشابه تفاوت هاي زيادي وجود دارد براي اين قضيه نيز دلايلي موجود است.
-زاويه برخورد وسيله ي نقليه و ميزان ارتفاع مانع در برخورد بسيار موثرند ،چرا که ناحيه وسيع تري از وسيله با مانع برخورد دارد.
-اتومبيل هاي گوناگون ،از کاميون ميني بوس و اتومبيل سواري همگي طراحي هاي مختلفي دارند که اين عامل نيز در برخورد موثر است.
-مقادير خوانده شده از سيستم هاي اندازه گيري شتاب که در نقاط مختلفي نصب شده اند (بالاي موتور ،زير موتور،اتاقک خودرو و محل برخورد)بر اساس ميزان مقاومت ،فنر استفاده شده و دمپينگ محيط متفاوت خواهد بود.
2)با وجود تفاوت هاي زياد در مقادير اندازه گيري شده با اين حال مي توان نتيجه گرفت که يک وسيله نقليه نيمه سنگين که با سرعت شهري حرکت مي کند در صورتي که به يک مانع سخت برخورد کند شتاب منفي معادل 16 تا 22g خواهد داشت .حداکثر شتاب منفي نيز در محدوده 62 تا 100g خواهد بود.اين رنج از شتاب هاي منفي تنها براي زمان هاي برخورد بسيار کوتاه (از مرتبه 0/10 ثانيه) وجود خواهد داشت .با اين حال مقادير ميانگين شتاب منفي از 25 تا 31g مي باشند .براي طراحي موانع ،نرخ ميانگين شتاب منفي (و نه نرخ ماکزيمم)مي بايست استفاده شود.
3)شکل 1 نمودار نرخ شتاب منفي بر حسب زمان را نشان مي دهد اين نمودار از مقاله منتشر شده توسط سازمان مهندسان طراحي اتومبيل برداشته شده است.
4)ديگر روش هاي ممکن اتلاف انرژي در نظر گرفته نشده اند ،همانند چرخش و حرکت دوراني وسيله نقليه و يا مانع ،برخورد لاستيک و يا غير لاستيک ،و ميزان خسارت و يا تغيير شکل دادن مانع

طارحي موانع سخت بر اساس ميزان نيروي اعمالي
اين نيرو مي تواند براي هر نقطه اي از مانع محاسبه شود.لذا بايد توجه داشت که اين نيرو براي مهم ترين نقاط مانع محاسبه گردد .براي طراحي يک مانع چندين نکته ي ساده اما مهم قابل توجه اند.
1-اين موانع سخت تلقي شده اند و هرگونه حرکت آنها متصور نيست.اين نکته بدان معناست که مهندس طراح مي بايست اين مانع را در مقايسه با وسيله ي نقليه کاملا سخت بينگارد.
2-بخشي از انرزي جنبشي وسيله ممکن است به تغيير شکل الاستيک وسيله نقليه ،تغيير شکل الاستيک و غير الاستيک مانع،خسارت به مانع ،توليد صدا،نور و گرما منجر شود،اما بيش تر اين انرژي به وسيله نقليه انتقال داده خواهد شد .بر اساس ميزان ميانگين 28g براي شتاب منفي ،يک وسيله نقليه نيمه سنگين با سرعت شهري نيرويي معادل 130000 پوند را توليد مي کند (نصب درب اتوماتيک).

ديگر فرضيات طراحي
براي طراحي راه بند هاي امنيتي ،بايد اين نکته را مد نظر داشت که ممکن است پس از يک برخورد مجبور باشيم بخشي از قطعات يک راه بند را که به آنها نيروي زيادي وارد شده است تعويض مي نماييم .با اين حال بهتر است در طراحي وسيله نقليه حداکثر ظرفيت نيروي قابل تحمل راه بند را چه الاستيک چه غير الاستيک مد نظر داشته باشيم.

همچنين مي بايست فاکتور هاي کاهش ميزان استقامت مواد استفاده شده در مانع را نيز محاسبه نماييم.چراکه اين فاکتورها در ميزان استقامت ساختار يک مانع تاثير خواهند داشت .در اثر برخورد يک وسيله نقليه با يک مانع خسارتي به ساختار مانع وارد خواهد شد .در عين حال اين موانع چندان ايمن نيستند و در اثر برخورد سرنشينان وسايل نقليه نيز تا حد زيادي آسيب خواهند ديد 

خدمات و محصولات صنعتی

 الکتروپمپ