Колюча стрічка з композитних материалів – патент Казахстану №24686
Патент Казахстану: №23426
Автор: Ткаченко Юрій Володимирович
Розділ МПК: B21F 25/00 – Колючий дріт, сітки, огородження, тканини із дроту
Опубліковане: 17.10.2011, бюл. № 10
Використання: для виготовлення захисних стрічок будь-якої конструкції та призначення. Сутність: стрічка містить центральну ділянку й велику кількість протилежних пар елементів, цілісно сформованих з нею. Пари елементів розташовані вздовж центральної ділянки стрічки рівномірно. Кожний елемент у парі складається з основи й протилежно спрямованих зубців, виконаних із зовнішніх боків елемента. Вістрями кожного із зубців є кути, утворені між зовнішньою стороною й боками елемента. Між боками елементів, розташованих рядом пар елементів, утворений внутрішній широкий простір, зовні обмежене вістрями зубців цих елементів. Стрічка повністю виготовлена із пластику або будь-якого іншого композиційного матеріалу, наприклад, склотканини, просоченою епоксидною смолою. Центральна ділянка стрічки виконана стовщеною й виконує функцію армуючого елемента. Для підвищення пружності, усередину центрального стовщеного ділянки додатково улитий під час формування стрічки, наприклад, екструзією, металевий дріт будь-якого перерізу зі звичайної сталі.
Технічні переваги:
- абсолютна стійкість до корозії;
- збільшення ресурсу експлуатації;
- зменшення загальної ваги;
- розширення техніко-функціональних характеристик центральної ділянки;
- забезпечення естетичності виробу;
- безвідходність виробництва;
- спрощення технології виготовлення;
- зниження собівартості;
- надійність приєднання армуючого дроту до основи стрічки.
Винахід відноситься до виробництва металевих виробів, а точніше, до виробництва колючо-ріжучих стрічок, використовуваних у якості бар'єрів безпеки, призначених для запобігання неправомірному проникненню на режимні об'єкти, і може бути використане при виготовленні захисних армованих колючо-ріжучих стрічок будь-якої конструкції й призначення.
Відомий колючий дріт, що полягає зі сталевої стрічки, у якій пробиті, уздовж її осі симетрії, перфораційні пази, у яких закріплені зірчасті шипи, вставлені в пази стрічки під кутом до поздовжньої її осі, потім стрічку обгинають навколо шипу, завальцьовують і, у проміжку між пазами, закручують уздовж її поздовжньої осі [див. А.с. СРСР № 519256, кл. B21F 25/00,25.06. 1976 р.].
До основних недоліків відомого колючого дроту треба віднести складність його виготовлення через численні маніпуляції із зірчастими шипами, наступного скручування стрічки навколо її поздовжньої осі. Крім того, кріплення шипів до стрічки можна вважати ненадійним – їх можна без особливих зусиль розігнути й зняти зі стрічки, тим самим, погіршивши захисні властивості бар'єра безпеки.
Відомий також колючий дріт, що полягає з основи, виготовленої з атмосферостійкої сталі й шипів, що мають цілісну конструкцію з основою, які розташовані симетрично із двох сторін від основи й повернені навколо осі основи відносно один одного на однаковий кут, не більш ніж 90 градусів. При цьому кожний шип може бути виконаний у формі піраміди або стріли [див. патент Російської Федерації № 2917355, кл. B21F 25/00, 27.01.2003 г.].
Недоліком цього колючого дроту є технологічна складність її виготовлення, через наявність шипів складної просторової конфігурації й орієнтації відносно один одного й одночасно щодо основи.
Відома також колючо-ріжуча стрічка, що містить центральну ділянку й велику кількість протилежних пар елементів, цілісно сформованих з нею, причому пари елементів розташовані вздовж центральної ділянки стрічки рівномірно, а також кожен елемент у парі складається з основи й протилежно спрямованих зубців, виконаних із зовнішніх боків елемента, а вістрями кожного із зубців є кути, утворені між зовнішньою стороною й боками елемента, при цьому між боками елементів, розташованих рядом пар елементів, утворений внутрішній широкий простір, який ззовні обмежено вістрями зубців цих елементів [див. патент України № 41834, кл. B21F 25/00, 24.04.2001 г.].
Недоліком відомої колючо-ріжучої стрічки є її низькі техніко-функціональні властивості. По-перше, відому стрічку дуже легко ушкодити (наприклад, її можна перекусити будь-яким підручним інструментом, навіть звичайними побутовими ножицями), оскільки виготовляється вона з тонколистового металу. По-друге, відома стрічка не має достатні пружні властивості й має невелику товщину, через що вона легко й необоротно деформується в результаті механічного впливу (її можна, просто мнучи, пригорнути до землі, відкривши вільний прохід). Отже, з відомої колючо-ріжучої стрічки неможливо звести надійного бар'єрного загородження.
Найбільш близької по своїй сутності ефекту, що й досягається, прийнятої за прототип, є армована колючо-ріжуча стрічка, що містить центральну ділянку й велику кількість протилежних пар елементів, цілісно сформованих з нею, причому пари елементів розташовані вздовж центральної ділянки стрічки рівномірно, а також кожний елемент у парі складається з основи й протилежно спрямованих зубців, виконаних із зовнішніх боків елемента, а вістрями кожного із зубців є кути, утворені між зовнішньою стороною й боками елемента, при цьому між боками елементів, розташованих рядом пар елементів, утворено внутрішній широкий простір, зовні обмежений вістрями зубців цих елементів, а центральна ділянка стрічки армована центральним пружним дротом з високовуглецевої сталі, переважно круглого перерізу, закріпленого й утримуваного на стрічці завальцьованими крайками її центральної ділянки.
Основним недоліком відомої армованої колючо-ріжучої стрічки є те, що вона виготовляється повністю з металу, зокрема, з металевої стрічки й металевого дроту. Відомо, що метал під впливом атмосферних опадів легко й швидко зазнає корозії, тому при виготовленні відомої колючо-ріжучої стрічки для повного збереження її техніко-функціональних властивостей протягом тривалого строку експлуатації необхідно використовувати або оцинкований метал, або нержавіючий, тобто досить дорогі матеріали. А якщо ні, то, при використанні низькоякісного або низьковуглецевого, так званого «чорного» металу, відома колючо-ріжуча стрічка вже через рік стає не придатною для подальшого використання. Армування такої стрічки також повинне виконуватися винятково якісним, оцинкованим сталевий високовуглецевої нержавіючої або пружинним дротом по тій же причині – корозії.
Другим істотним недоліком відомої армованої колючо-ріжучої стрічки є те, що з'єднання її основної частини з армуючим дротом відбуваються шляхом завальцювання останньої в середину центральної ділянки стрічки. Даний тип з'єднання є недостатньо надійним: при локальному перегині стрічки,наприклад, під час спорудження бар'єра досить часто використовувана, необхідна й звичайна операція, – крайки центральної ділянки неминуче розігнуться, вивільняючи армуючий дріт, через що цента автоматично втрачає свої пружні захисні властивості, саме заради яких її армували. Крім того, завальцювання – це додаткова операція, що ускладнює виробництво, що, у підсумку, збільшує собівартість продукції. Також до істотних недоліків відомої колючо-ріжучої стрічки випливають віднести наявність більших відходів металу через нераціональний його розкрій при штампуванні колючих елементів даної колючо-ріжучої стрічки. Таким чином, внаслідок вищезгаданих недоліків, армована колючо-ріжуча стрічка, виготовлена на основі відомого технічного рішення, має високу собівартість (додаткова операція армування), має досить короткий строк експлуатаційної придатності (швидка природня корозія металу), має відходи (нераціональна технологія викрійки), і тому є відносно дорогою через що, особливо враховуючи потреби у великій кількості погонних метрів такої стрічки для спорудження бар'єрів безпеки, стає комерційно непривабливою для більшості потенційних споживачів такої продукції.
В основу винаходу поставлене завдання збільшення ресурсу експлуатації, спрощення технології виготовлення й зниження собівартості армованої колючо-ріжучої стрічки за рахунок поліпшення її техніко-експлуатаційних характеристик шляхом зміни матеріалу для виготовлення стрічки й типу з'єднання армуючого дроту з її центральною ділянкою.
Рішення поставленого завдання досягається тим, що армована колючо-ріжуча стрічка, що містить центральну ділянку й велику кількість протилежних пар елементів, цілісно сформованих з нею, при цьому пари елементів розташовані вдалину центральної ділянки стрічки рівномірно, а також кожний елемент у парі складається з основи й протилежно спрямованих зубців, виконаних із зовнішніх боків елемента, а вістрями кожного із зубців є вугілля, утворені між зовнішньою стороною й боками елемента, при цьому між боками елементів, розташованих поруч пара елементів, утворений внутрішній широкий простір, зовні обмежене вістрями зубців цих елементів, а центральна ділянка стрічки армована, згідно пропозиції, стрічка повністю виготовлена із пластику або будь-якого іншого композиційного матеріалу, наприклад, склотканини, просоченої епоксидною смолою, причому центральна ділянка стрічки виконана стовщеною і виконує функцію армуючого елемента. Для додання ще більш пружних властивостей, в усередину центральної стовщеної ділянки стрічки може бути додатково влита під час формування стрічки, наприклад, екструзією, металевий дріт будь-якого перерізу зі звичайної сталі.
Запропонована армована колючо-ріжуча стрічка із пластику має поліпшені техніко-експлуатаційні характеристики: вона не піддається корозії під впливом атмосферних опадів, є технологічною у виробництві (безвідхідна технологія – вилучена частина пластику при формуванні пар елементів вертається в технологічний процес як первісна сировина), є досить пружною, має необмежений строк експлуатації й набагато менша вага, у порівнянні з аналогічними виробами зі сталі. Стовщена центральна ділянка стрічки не має потреби в додатковому армуванні, оскільки сама виконує його функцію. Отже, запропонована армована колючо-режуча стрічка виготовляється всього з одного виду матеріалу, з використанням традиційно використовуваного для переробки пластмас устаткування, що суттєво спрощує її виробництво.
При цьому сучасні пластики мають практично необмежені в часі експлуатаційні показники. Для виробництва запропонованої армованої колючо-ріжучої стрічки можна вибрати пластик з оптимальним набором характеристик, що відповідають призначенню й конкретним умовам використання виробу (у більшості випадків використовують жорсткий високоміцний вогнетривкий пластик). За бажанням замовника, як матеріал може бути використаний будь-який композиційний матеріал, наприклад, склотканина, просочена епоксидною смолою.
Крім того, запропонована армована колючо-ріжуча стрічка із пластику має більш естетичний вид завдяки можливості за бажанням замовника змінити колір пластику, наприклад, в агресивний або в такий що маскує. У випадку додаткового армування центральної ділянки металевим дротом, зникає операція завальцювання дроту – вона вливається разом із пластиковою стрічкою в єдину конструкцію в процесі її виготовлення. Цілісне з'єднання основи стрічки з армуючим металевим дротом усуває ризик розвитку корозії на поверхні останньої, завдяки чому можна використовувати дріт з низьковуглецевої сталі звичайної якості (т.зв. «чорної» стали), яка набагато дешевше оцинкованої або нержавіючої сталі. Це дозволяє суттєво знизити собівартість готової продукції. До того ж, такий тип з'єднання (улиття) не висуває вимог до конфігурації перерізу армуючого дроту – її переріз може бути будь-яким (круглим, прямокутним або довільним), а розмір перерізу дроту обмежується лише товщиною центральної ділянки пластикової стрічки. Таким чином, уся сукупність істотних ознак запропонованого технічного рішення щодо армованої колючо-ріжучої стрічки з композиційних матеріалів забезпечує досягнення бажаного технічного результату.
Подальша сутність запропонованого технічного рішення пояснюється разом з ілюстративним матеріалом, на якому зображено наступне:
- фіг. 1 – загальний вид у плані армованої колючо-ріжучої стрічки з композиційного матеріалу;
- фіг. 2 – те ж саме, з додатковим армуючим металевим дротом у центральній ділянці стрічки.
Запропонована армована колючо-ріжуча стрічка виконана, відповідно, із пластикової (наприклад, з високоміцного вогнетривкого пластику) стрічки, що містить центральну ділянку й велику кількість протилежних пар елементів 2, цілісно сформованих із центральною ділянкою 1. Пари елементів 2 розташовано вздовж центральної ділянки 1 стрічки рівномірно й симетрично. Відстань між парами елементів 2, розташованих поруч, становить приблизно 30 мм. Кожний елемент у парі елементів 2 складається із зубців 3 і основи 4. Вістрями кожного із зубців 3 є кути, які є сполученням основи 4 із зубцем 3. Між кожною парою елементів 2, по обидва боки від центральної ділянки 1 утворений внутрішній широкий простір 5, обмежене ззовні вістрями зубців 3. Центральна ділянка 1 виконаний стовщеним, наприклад, круглим, і може бути армований улитим у нього металевим дротом 6.
Запропонована армована колючо-ріжуча стрічка з композиційних матеріалів працює в такий спосіб. При спробі подолати загородження, виготовлене з даної армованої колючо-ріжучої стрічки, зубці 3 пар елементів 2 утримують порушника, не наносячи йому серйозних поранень і каліцтв, а внутрішній широкий простір 5 між суміжними парами елементів підвищує втримуючий ефект стрічки щодо фрагментів одягу й тіла порушника, що потрапили в простір 5 і втримуються за допомогою зустрічно спрямованих зубців 3 розташованих рядом пар елементів 2, що обмежують розмір простору 5. При спробі звільнитися від чіпляючо-травмуючого вістря одного зубця 3, порушник попадає на вістря зубця 3 елемента 2 розташованої поруч пари елементів 2, спрямованого назустріч першому зубцю 3, тому що відстань між віссю симетрії розташованих рядом пар елементів 2 обране оптимальним для цієї мети, і становить, наприклад, 30 мм. Це підвищує втримуючий ефект відразу декількома розташованими поруч парами елементів 2. Наявність стовщеної армуючої центральної ділянки 1 без дроту 6 або з нею не дозволяє перерізувати колючо-ріжучу стрічку без використання спеціальних пристосувань, а також пригорнути її до ґрунту, що дозволяє створювати надійний бар'єр безпеки для охоронюваних об'єктів і дотримуватися при цьому принципів гуманності, – не заподіювати серйозних поранень і каліцтв порушникові зубцями 3 стрічки.
Істотна відмінність запропонованого технічного рішення від раніше відомих аналогічних рішень полягає в тому, що колючо-ріжуча стрічка виконана з композиційного матеріалу, а її центральна ділянка стовщена або додатково армований улитим у нього металевим дротом. Зазначені відмінності, у сукупності, дозволяють ресурс експлуатації побільшати до повного природнього руйнування матеріалу й підвищити техніко-експлуатаційні властивості такої колючо-ріжучої стрічки й, одночасно, спростити технологію її виготовлення, знизити її собівартість. Жодна з відомих колючо-ріжучих стрічок не може одночасно мати зазначені властивості, оскільки вони взагалі не виготовляються з композиційних матеріалів і не мають такого нероз'ємного з'єднання з армуючим дротом, до того ж, повністю захищає його від корозії.
Запропоноване технічне рішення перевірене на практиці. Запропонована армована колючо-ріжуча стрічка з композитних матеріалів не містить ніяких елементів або вузлів, які неможливо було б відтворити на сучасному етапі розвитку науки й техніки, зокрема, при виробництві колючо-ріжучих стрічок, отже, є прийнятною для промислового застосування, має технічні й інші переваги перед відомими аналогами, що підтверджує можливість досягнення технічного результату об'єктом, що заявляється. У відомих джерелах патентної й інший науково-технічної інформації не виявлено подібних армованих колючо-ріжучих стрічок з композиційних матеріалів із зазначеної в пропозиції сукупністю істотних ознак, тому запропоноване технічне рішення вважається таким, що може одержати правовий захист.
До технічних переваг запропонованого технічного рішення, у порівнянні із прототипом, можна віднести наступне:
- абсолютна стійкість до корозії за рахунок використання для основи стрічки чистого пластику або композиційного матеріалу;
- збільшення ресурсу експлуатації (ресурс експлуатації практично нічим не обмежений) по тій же причині;
- зменшення загальної ваги виробу по цій же причині;
- розширення техніко-функціональних характеристик центральної ділянки стрічки за рахунок виконання її стовщеною;
- забезпечення естетичності виробу завдяки можливості легко змінювати колір пластику;
- розширення області застосування по тій же причині;
- безвідходність виробництва за рахунок повернення безпосередньо в технологічний процес вирізаних фрагментів пластику;
Якщо центральна ділянка додатково армована, то технічні переваги, у порівнянні із прототипом, наступні:
- спрощення технології виготовлення за рахунок виключення окремої додаткової операції завальцювання армуючого дроту;
- зниження собівартості виробу за рахунок забезпечення можливості використовувати для армування порівняно дешевий дріт, наприклад, зі звичайної низьковуглецевої сталі;
- можливість використання для армування стрічки дроту будь-якого перерізу й товщини за рахунок з'єднання пластикової основи стрічки із дротом у єдину конструкцію шляхом лиття;
- підвищення надійності з'єднання армуючого дроту з основою стрічки по цій же причині;
- відсутність яких-небудь спеціальних вимог до кріплення для спорудження з армованої колючо-ріжучої стрічки бар'єрів безпеки завдяки інертності пластику.
Соціальний ефект від упровадження винаходу, у порівнянні з використанням прототипу, одержують за рахунок проходженню принципу гуманності відносно порушників і підвищення естетичності бар'єрів безпеки режимних об'єктів.
Економічний ефект від упровадження винаходу, у порівнянні з використанням прототипу, одержують за рахунок зниження собівартості виробу, підвищення привабливості, збільшення обсягів продажів.
Після опису вищезгаданої армованої колючо-ріжучої стрічки з композиційних матеріалів фахівцям у даній області техніки повинне бути очевидним, що все вищеописане є лише ілюстративним, а не обмежувальним, будучи представленим даним прикладом. Численні можливі варіанти виконання запропонованої армованої колючо-ріжучої стрічки з композиційних матеріалів, зокрема, характеристики й марки композита або пластику, марки стали армуючого дроту, його розміри й форма перерізу, можуть змінюватися й, зрозуміло, перебувають у межах обсягу одного зі звичайних і природніх підходів у даній галузі знань і розглядаються такими, що перебувають у межах обсягу даного технічного рішення.
Квінтесенцією запропонованого технічного рішення є те, що основа стрічки виконана із пластику або з іншого композитного матеріалу, а її центральна ділянка армована або стовщенням або улитим у нього металевим дротом, і саме ці обставини дозволяють придбати запропонованій стрічці перераховані й інші переваги. Виготовлення, зміна й використання лише окремих елементів запропонованої стрічки, природно, обмежує спектр переваг, перерахованих вище, і не можуть уважатися новими технічними рішеннями в даній галузі знань, оскільки інші, подібні описаному, виконання запропонованої армованої колючо-ріжучої стрічки з композиційних матеріалів уже не вимагають будь-якого творчого підходу від конструкторів і інженерів, а тому не можуть вважатися результатами їх творчої діяльності або новими об'єктами інтелектуальної власності, придатними до захисту охоронними документами.
Формула винаходу
Армована колючо-ріжуча стрічка, що містить центральну ділянку й велику кількість протилежних пар елементів, цілісно сформованих з нею, причому пари елементів розташовані вздовж центральної ділянки стрічки рівномірно, а також кожен елемент у парі складається з основи й протилежно спрямованих зубців, виконаних із зовнішніх боків елемента, а вістрями кожного із зубців є кути, утворені між зовнішньою стороною й боками елемента, при цьому між боками елементів, розташованих рядом пар елементів, утворений внутрішній широкий простір, зовні обмежене вістрями зубців цих елементів, а центральна ділянка стрічки армована, що відрізняється тим, що стрічка повністю виготовлена із пластику або будь-якого іншого композиційного матеріалу, наприклад, склотканини, просоченої епоксидною смолою, причому центральна ділянка стрічки виконана стовщеною і виконує функцію армуючого елемента. Армована колючо-ріжуча стрічка з композиційних матеріалів по п. 1, що відрізняється тим, що всередину центрального стовщеного ділянки додатково улита під час формування стрічки, наприклад, екструзією, металевий дріт будь-якого перерізу зі звичайної сталі.