Область техники
Изобретение относится к способу создания передвижного барьера для защиты от затопления, барьерные секции которого содержат две параллельные отстоящие друг от друга надувные вытянутые трубы, соединенные между собой водонепроницаемой перемычкой и размещаемые на грунте таким образом, что сторона одной из труб обращена к зоне затопления, а другая труба обращена в противоположную от зоны затопления сторону. Изобретение также относится к передвижной барьерной секции для защиты от затопления, содержащей две параллельные отстоящие друг от друга надувные вытянутые трубы. Кроме того, изобретение относится к передвижной барьерной системе для защиты от затопления, содержащей барьерные секции для защиты от затопления.
Уровень техники
Затопления, вызываемые сильным дождем, штормами или талой водой, являются проблемой, которая приводит к большому экономическому ущербу и зачастую к травмам. С целью борьбы с затоплениями сооружают различные виды преград.
Известным видом преграды является преграда из мешков с песком. Сооружение такой преграды представляет собой трудоемкий и относительно медленный процесс. Таким образом, существует необходимость в передвижном барьере, который может быть легко и быстро возведен.
Известны различные виды передвижных барьеров для защиты от затопления.
В патентном документе США 4981392 описан накачиваемый водой структурный модуль для сооружения временных дамб и связанных с ними конструкций, содержащий два одинаковых вытянутых сплюснутых цилиндра, которые герметично запечатаны с противоположных боковых краев с образованием внутри цилиндра герметичной водонепроницаемой камеры. Цилиндры соединены гибкой перемычкой и могут быть накачаны водой. Можно скомпоновать несколько модулей в связанную конструкцию без использования крепежных элементов.
Патентный документ США 5645373 описывает временную систему защиты от затопления, содержащую вытянутые гибкие надувные балластные элементы в форме трубы, которые соединены между собой и выполнены с возможностью размещения на грунте для закрепления, как правило, вертикальной барьерной стенки в виде листа или надувного барьерного элемента в форме трубы, который находится на балластных элементах и соединен с ними. Балластные элементы, по меньшей мере, частично заполнены плотной балластной жидкостью, например, водой, или же могут быть накачаны сжатым воздухом.
Патентный документ Швеции 503551 описывает барьер для защиты от затопления, содержащий, по меньшей мере, одну наполняемую водой камеру и стенку или защитное ограждение, удерживаемое на месте паводковой водой. Также известна подобная конструкция, в которой камера накачивается воздухом.
Патентный документ Германии 3810493 описывает барьер для защиты от затопления, содержащий два накачиваемых рукава различного размера, соединенные очень короткой перемычкой. Оба рукава могут быть частично заполнены водой. При использовании в качестве барьера для защиты от затопления рукав большего размера помещают перед зоной затопления, а меньший рукав располагают за большим рукавом для обеспечения опоры.
Обычная проблема, связанная с такими известными из уровня техники передвижными барьерами для защиты от затопления, заключается в отсутствие их сопротивления давлению на боковые стенки, оказываемого со стороны зоны затопления, что может привести к боковому смещению барьера и последующему прорыву воды. Другой проблемой, возникающей особенно в случае мягкого или водопроницаемого грунта, является просачивание воды из зоны затопления под барьером.
Сущность изобретения
Задачей изобретения является предложение способа создания передвижного барьера для защиты от затопления, создание передвижной барьерной секции для защиты от затопления и передвижной барьерной системы для защиты от затопления, содержащей эти секции, которую можно легко и быстро возвести, которая противодействует давлению на боковые стенки, оказываемому со стороны зоны затопления, и в которой уменьшено просачивание паводковой воды под барьером.
Эти задачи решены в способе создания передвижного барьера для защиты от затопления, в передвижной барьерной секции для защиты от затопления и передвижной барьерной системе для защиты от затопления, упомянутых в преамбуле, которые характеризуются признаками формулы изобретения.
Изобретение относится к способу создания передвижного барьера для защиты от затопления, барьерные секции которого содержат две параллельные отстоящие друг от друга надувные вытянутые трубы, соединенные между собой водонепроницаемой перемычкой и размещаемые на грунте таким образом, что сторона одной из труб обращена к зоне затопления, а другая труба обращена в противоположную от зоны затопления сторону. В соответствии с изобретением обе трубы накачивают воздухом (надувают), а на перемычку наливают балластную воду. Эти операции производят в зоне, где ожидается затопление, предпочтительно до подъема паводковой воды. Однако некоторое количество воды, находящейся на грунте, на которой размещают барьерные секции, обычно не препятствует использованию изобретения. При подъеме паводковой воды труба, которая обращена к зоне затопления, находится на поверхности этой воды и поднимается вследствие своей плавучести, в результате чего образуется барьер для защиты от затопления. Фактически барьер образуется за счет всплывающей трубы, которая обращена к зоне затопления. Таким образом, в основе способа по изобретению лежит принцип, по которому образованию барьера способствует физическое явление, создаваемое самой паводковой водой.
Для реализации способа создания барьера для защиты от затопления подходят барьерная секция и барьерная система для защиты от затопления по изобретению.
Перечень чертежей
Далее описаны варианты выполнения изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, где
на фиг.1 показан вид с торца ненадутой (ненакачанной) барьерной секции для защиты от затопления по изобретению, на виде по стрелке I на фиг.8;
на фиг.2-4 показан вид с торца представленной на фиг.1 барьерной секции для защиты от затопления в надутом (накачанном) состоянии;
на фиг.5-7 показан вид с торца другого варианта барьерной секции для защиты от затопления по изобретению в надутом (накачанном) состоянии;
на фиг.8 показан вид в перспективе барьера для защиты от затопления по изобретению;
на фиг.9 показано продольное сечение представленного на фиг.8 барьера вдоль пересекающих прямых II-II;
на фиг.10-11 показаны виды сверху барьеров для защиты от затопления, включающих альтернативные барьерные секции для защиты от затопления по изобретению;
на фиг.12 показан вид сверху барьера для защиты от затопления по изобретению;
на фиг.13-14 показан вид с торца другого варианта выполнения барьерной секции для защиты от затопления по изобретению в надутом (накачанном) состоянии.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Для краткого описания основных принципов изобретения сначала рассматривается фиг.8, на которой показан передвижной барьер 1 для защиты от затопления по изобретению, образованный некоторым количеством передвижных барьерных секций 2, 2’, 2’’ и т.д. для защиты от затопления, которые расположены на грунте в состыкованном состоянии. Каждая барьерная секция 2, 2’ для защиты от затопления содержит две параллельные, отстоящие друг от друга, надувные вытянутые трубы 5, 5’; 7, 7’, соединенные между собой водонепроницаемой перемычкой 8, 8’. Сторона труб 7, 7’ обращена к зоне 10 затопления, а другие трубы 5, 5’ обращены в противоположную от зоны затопления сторону, т.е. в сторону не затопленной зоны 11.
На фиг.1-7 показан вид с торца барьерных секций для защиты от затопления, если смотреть в направлении стрелки I фиг.8. Каналы 20 для балластной воды, которые будут описаны ниже, ни на одном из этих чертежей не показаны.
На фиг.1 показан вид с торца ненадутой барьерной секции для защиты от затопления. Секция изготовлена из эластичной воздухо- и водонепроницаемой ткани и состоит из двух плоских полых продольных частей 21, 22 и промежуточной перемычки 8, соединенной с полыми частями 21, 22 в областях соединения 25. Таким образом, в ненакачанном состоянии барьерная секция для защиты от затопления может быть скатана или сложена для удобства хранения и транспортировки.
При создании барьера для защиты от затопления секции раскатывают или раскладывают на грунте 9, как показано на фиг.1, до момента подъема паводковой воды. Полую часть 22 обращают к зоне 10, которая уже затоплена или возможно будет затоплена. При размещении барьерных секций для защиты от затопления грунт 9 должен быть предпочтительно сухим, однако, некоторое количество воды на нем допустимо. Затем надувают (накачивают воздухом) полые части 21, 22.
На фиг.2 показана представленная на фиг.1 барьерная секция для защиты от затопления после накачки полых частей 21, 22, которые в результате образуют трубы 5, 6.
На фиг.3 показан альтернативный вариант, в котором на перемычку 8 помещают балластный материал в виде гравия 12 с целью стабилизации барьерной секции для защиты от затопления. Балластный материал также может быть помещен на перемычку 8 до накачки труб 5, 6. Могут быть использованы и другие доступные виды балластного материала, например мешки с песком.
Безотносительно к тому, стабилизировал ли балластный материал барьерную секцию для защиты от затопления, на перемычку 8 между труб 5 и 6 наливают балластную воду, как показано на фиг.4.
Далее будет объяснен принцип изобретения со ссылкой на предпочтительный вариант выполнения барьерной секции для защиты от затопления по изобретению, проиллюстрированный на фиг.5-7. Диаметр d трубы 7, обращенной к зоне 10 затопления, меньше диаметра D трубы 5, которая обращена в противоположную от зоны 10 затопления сторону. По другим аспектам вариант выполнения, представленный на фиг.5-7, соответствует варианту выполнения по фиг.1-4.
Накачанные воздухом трубы легче воды и с подъемом паводковой воды 14 (см. фиг.6) труба 7, обращенная к зоне 10 затопления, поднимается вместе с поверхностью паводковой воды 14. Проникновение паводковой воды 14 в область между трубами 5, 7 предотвращается водонепроницаемой перемычкой 8. Труба 7 и перемычка 8 образуют, таким образом, барьер для защиты от затопления. Вследствие плавучести трубы 7 дальнейший подъем паводковой воды 14 приводит к подъему трубы 7 (см. фиг.7). Было установлено, что с подъемом паводковой воды 14 труба 7 смещается в направлении трубы 5, в результате поднимается уровень балластной воды 13. Также было установлено, что разница h по высоте между уровнем балластной воды 13 и паводковой водой 14 всегда положительна, хотя и уменьшается, пока уровень балластной воды 13 не достигает вершины трубы 5, и она начинает переливаться через эту трубу.
С функциональной стороны вариант выполнения, проиллюстрированный на фиг.1-4, в котором две трубы барьерной секции для защиты от затопления имеют одинаковый размер, аналогичен варианту выполнения по фиг.5-7. С точки зрения транспортировки, однако, предпочтительна барьерная секция меньшего размера. Было установлено, что диаметр трубы 7, обращенной к зоне 10 затопления, предпочтительно должен составлять от 0,3 до 0,9, более предпочтительно от 0,45 до 0,75 и наиболее предпочтительно около 0,6 диаметра D трубы 5, которая обращена в противоположную от зоны 10 затопления сторону.
Полный механический анализ барьера для защиты от затопления не входит в заявку на изобретение. В упрощенном виде сопротивление барьера давлению на боковые стенки может быть пояснено следующим образом.
Действующие на трубу 5 боковые силы, которые стремятся отодвинуть эту трубу от зоны 10 затопления и тем самым переместить барьер, возникают в результате действующего на трубу 5 давления со стороны балластной воды 13, которое пропорционально уровню балластной воды 13.
В отсутствие паводковой воды действующие на трубу 5 боковые силы уравновешены подобными боковыми силами, которые действуют на трубу 6 или 7. Таким образом, независимо от того, существует трение между перемычкой 8 и грунтом 9 или не существует, нет результирующей силы, стремящейся сдвинуть барьер в боковом направлении.
В случае паводковой воды боковые силы, действующие на трубу 6 или 7 вследствие давления воды, значительно меньше, и боковые силы, действующие на трубу 5, должны уравновешиваться силами трения между перемычкой 8 и грунтом 9. Увеличенная ширина w перемычки 8 (см. фиг.5) приводит к повышенному весу балластной воды 13, тем самым к большей силе трения. Таким образом, увеличение ширины w вызывает увеличение сопротивления барьера боковому перемещению.
Однако с точки зрения транспортировки ширина w предпочтительно должна быть небольшой.
Другая проблема, связанная с шириной w перемычки 8, особенно в случае мягкого или водопроницаемого грунта заключается в просачивании паводковой воды 14 под перемычкой 8 и трубой 5. Просачивание снижается с увеличением ширины w, определяющей расстояние под перемычкой 8 и трубой 5, на которое должна просочиться вода, а также снижается с увеличением уровня балластной воды, поскольку она давит на грунт.
Было установлено, что ширина w перемычки 8 предпочтительно должна составлять от 1 до 5, более предпочтительно от 2 до 4 и наиболее предпочтительно около 3 диаметров трубы 5, которая обращена в противоположную от зоны 10 затопления сторону.
Вернемся к фиг.8, а также рассмотрим фиг.9, на которой показано поперечное сечение представленного на фиг.8 барьера для защиты от затопления вдоль пересекающих прямых II-II.
На фиг.9 изображены цилиндрические стенки 15, 15’ и торцевые стенки 16, 16’ соответствующих труб 5, 5’ смежных барьерных секций 2, 2’ для защиты от затопления. В показанном примере выполнения барьерные секции 2, 2’ соединены встык при помощи гидравлического уплотнения, которое завершается губами 17, 17’, выполненными на оконечных частях соответствующих труб 5, 5’. При размещении на грунте 9 барьерных секций для защиты от затопления губы 17, 17’ накладывают друг на друга, тем самым обеспечивается гидравлическое уплотнение. Такое уплотнение может быть предусмотрено для труб 5, 6, 7, а также для перемычки 8. В этом случае предотвращается перетекание воды между областью балластной воды, расположенной между трубами, и внешними областями. Как пояснено выше, высота или уровень балластной воды 13 обычно выше высоты или уровня паводковой воды 14, таким образом, предназначение гидравлического уплотнения заключается в предотвращении утечки балластной воды из расположенной между трубами области.
С целью стабилизации на грунте барьерных секций для защиты от затопления предпочтительно выполнение вытянутых каналов 20 для балластной воды (смотри фиг.8) в областях 25 соединения между вытянутыми трубами 5, 6 или 5, 7 и перемычкой 8. Соответствующие каналы 20 для балластной воды смежных труб могут быть соединены при помощи гидравлического уплотнения, как описано выше, и заполнены водой до накачки труб с целью стабилизации барьерных секций.
Каждая труба может быть накачана по отдельности. Однако на фиг.8 и 9 показан предпочтительный вариант выполнения, в котором оконечные части соответствующих труб, например труб 5, 5’, смежных барьерных секций 2, 2’ для защиты от затопления оснащены соединительными муфтами 19, 19’ воздуховода и связаны между собой воздуховодами 18 для перемещения воздуха между трубами. В этом случае необходимо лишь одно соединение между одной из труб и источником сжатого воздуха, например воздушным компрессором. Давление воздуха немного превышает атмосферное. Возможен контроль давления и течения воздуха посредством подходящей контрольно-измерительной аппаратуры с целью обнаружения утечек воздуха.
На фиг.10 показан вид сверху барьера для защиты от затопления, включающего барьерную секцию 3, которая изогнута или согнута под углом 45°. В других аспектах барьерная секция 3 соответствует описанным выше прямым барьерным секциям 2 для защиты от затопления.
На фиг.11 показан вид сверху барьера для защиты от затопления, включающего барьерную секцию 4, которая согнута под углом 90°. В других аспектах барьерная секция 4 соответствует барьерным секциям 2, 3 для защиты от затопления.
На фиг.12 показан вид сверху барьера 1 для защиты от затопления по изобретению, содержащего прямые барьерные секции 2, а также изогнутые или угловые барьерные секции 3, 4. Цифрами 24 обозначены дома, расположенные в незатопленной зоне 11, а цифра 10 обозначает зону затопления. Прямой, изогнутый или угловой барьер 1, адаптированный для защиты от затопления зоны 11, может быть создан путем подходящего комбинирования прямых, а также изогнутых или угловых барьерных секций 2, 3, 4.
Упомянутые выше признаки изобретения, относящиеся к уплотнениям 17, воздуховодам 18 и возможности комбинирования прямых и изогнутых барьерных секций 2, 3, 4, превращают объект изобретения в передвижную барьерную систему для защиты от затопления, предназначенную для создания непрерывного барьера 1.
На фиг.13 показан другой вариант выполнения секции для защиты от затопления по изобретению в накачанном состоянии до подъема паводковой воды. В этом варианте труба 7, обращенная к зоне 10 затопления, скомпонована с двумя дополнительными трубами 71, 72, которые соединены с трубой 7 дополнительными частями 81, 82 перемычки.
На фиг.14 показана представленная на фиг.13 барьерная секция после того, как на перемычки 8, 81, 82 была налита балластная вода 13 и поднялся уровень паводковой воды 14. Из фиг.14 следует, что трубы 7, 71, 72 образуют составной барьер для защиты от затопления. Этот составной барьер, в котором участки 81, 82 перемычки подняты над грутном 9, более гибкий по сравнению с единственной трубой 7, таким образом, подходит для остановки волн и предметов, присутствующих в паводковой воде. Дополнительные трубы также представляют собой резервные трубы, обеспечивающие функционирование барьера в случае прокола одной из труб.
Принимая во внимание вес, возможности транспортировки и производственные затраты, может быть предусмотрена одна и более дополнительная труба. В проиллюстрированном варианте имеются две дополнительные трубы, что является вполне подходящим.
Барьерные секции для защиты от затопления могут быть изготовлены из водонепроницаемой ткани, например из поливинилхлоридного листового материала, путем загибания концов ткани и соединения концов с тканью в областях 25 соединения с формированием цилиндрических стенок 15 труб. Затем торцевые стенки 16, соединительные муфты 19 воздуховодов и губы 17 уплотнения герметично сажают на цилиндрические стенки 15. Такая герметичная посадка может быть осуществлена посредством склеивания или сваривания. Каналы 20 для балластной воды могут быть образованы путем герметичной посадки канальных участков 23 перемычки в областях 25 соединения. Канальные участки 23 перемычки, трубы 5, 6 или 7 и перемычка 8 образуют тем самым трехгранный канал 20 для балластной воды.
Обычно барьерную секцию для защиты от затопления по изобретению изготавливают из полиэфирного листа толщиной 0,6 мм и плотностью 700 г/м2. Диаметры D, d большой и малой труб обычно составляют 1, 2 и 0,7 м, а ширина w перемычки обычно равна 3,3 м. Обычная длина барьерной секции для защиты от затопления равна 20 м. Такая барьерная секция имеет массу приблизительно 200 кг, при которой она в сложенном или в скатанном состоянии может быть легко помещена на грузовик, снята на грунт передвижным краном, а также раскатана или разложена двумя людьми.
Во время использования балластную воду 13 обычно наливают до уровня 0,7 м. При подъеме паводковой воды этот уровень может повышаться до вершины большей трубы 5, то есть до 1,2 м в случае приведенных выше размеров.
Таким образом, реализован способ создания передвижного барьера для защиты от затопления, передвижная барьерная секция для защиты от затопления и барьерная система для защиты от затопления, содержащая передвижные барьерные секции для защиты от затопления, которые могут быть легко и быстро установлены.
Барьер для защиты от затопления противостоит давлению на боковые стенки, оказываемому со стороны зоны затопления, кроме того, уменьшено просачивание воды под барьером.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ПЕРЕНОСНАЯ СЕКЦИЯ БАРЬЕРА ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ЗАТОПЛЕНИЯ И БАРЬЕР ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ЗАТОПЛЕНИЯ | 2002 |
|
RU2283916C2 |
ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ ОГРАДИТЕЛЬНОЕ СООРУЖЕНИЕ | 2014 |
|
RU2555452C1 |
ЗАЩИТНОЕ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СООРУЖЕНИЕ | 2014 |
|
RU2560989C1 |
ПЕРЕДВИЖНАЯ БАРЬЕРНАЯ СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ОТ НАВОДНЕНИЙ | 2013 |
|
RU2632912C2 |
СПОСОБ ЗАЩИТЫ ТЕРРИТОРИИ ОТ ЗАТОПЛЕНИЯ | 2000 |
|
RU2176700C1 |
СПОСОБ ПРОТИВОПАВОДКОВОЙ ЗАЩИТЫ | 2014 |
|
RU2547928C1 |
Мобильная барьерная модульная дамба защиты от наводнений | 2020 |
|
RU2742835C1 |
ЗАГРАЖДЕНИЕ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПАВОДКА (ВАРИАНТЫ) | 1999 |
|
RU2246580C2 |
ПЛОТИНА ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ НАВОДНЕНИЯ | 1994 |
|
RU2093638C1 |
СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ПОДТОПЛЕНИЯ ПОЙМЫ РЕК ПАВОДКОВЫМИ ВОДАМИ | 2014 |
|
RU2560952C1 |
Изобретение относится к области гидротехнических сооружений и касается создания передвижных барьеров для защиты от затопления. В способе создания передвижного барьера для защиты от затопления барьерные секции содержат две параллельные отстоящие друг от друга надувные вытянутые трубы (НВТ), соединенные между собой воднепроницаемой перемычкой (ВП), которые размещают на грунте (Г) таким образом, что сторона одной из труб обращена к зоне затопления (ЗЗ), а другая труба обращена в противоположную от (ЗЗ) сторону. Накачивают обе трубы и наливают балластную воду на перемычку, вследствие чего при подъеме паводковой воды труба, обращенная к (ЗЗ), находится на поверхности паводковой воды и поднимается вследствие своей плавучести с образованием барьера для защиты от затопления. В передвижной барьерной секции (ПБС) для защиты от затопления, содержащей две указанные (НВТ), соединенные (ВП), размещаемые на (Г) так, что одна из труб обращена к (ЗЗ), а другая труба обращена в противоположную от (ЗЗ) сторону, диаметр трубы, обращенной к (ЗЗ), меньше диаметра трубы, обращенной в противоположную от (ЗЗ) сторону. В (ПБС) возможно снабжение уплотнением (У) оконечных барьерных секций, при этом (У) соединяется внахлест с (У) смежной секции с образованием непрерывного барьера. Изобретение обеспечивает возможность легко и быстро, т.е. в короткие сроки, создание барьера на пути водного потока. 3 с. и 10 з.п. ф-лы, 14 ил.
DE 3810493 А1, 02.03,1989 | |||
US 4981392 А, 01.01.1991 | |||
ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СООРУЖЕНИЕ ТИПА НИЗКОНАПОРНОЙ ВОДОСЛИВНОЙ ПЛОТИНЫ, ПЕРЕМЫЧКИ | 0 |
|
SU326283A1 |
Приспособление в пере для письма с целью увеличения на нем запаса чернил и уменьшения скорости их высыхания | 1917 |
|
SU96A1 |
ЗАТВОРНИЦКИЙ О.Г | |||
Конструкции из мягких оболочек в гидротехническом строительстве | |||
- М.: Энергия, 1975, с.12-28. |
Авторы
Даты
2004-09-10—Публикация
1999-06-18—Подача