Быстровозводимая речная плотина с возможностью прохождения соразмерных судов Российский патент 2019 года по МПК E02B7/02 

Изобретение относится к устройствам гидротехнического строительства и может применяться для возведения временных плотин на реках с нестабильным уровнем воды. - гидротехническое сооружение, перегораживающее водоток для подъема уровня воды, также служит для сосредоточения напора в месте расположения сооружения и создания водохранилища. Плотины на небольших водотоках называют запрудами.

Библиотека: и дамба, отличие:

Дамба - возвышение, создаваемое искусственным путем в зоне водного ресурса и выполняющее оградительную или регулировочную функцию.

Плотина - объект, возводимый на пути водного потока для поднятия естественного уровня воды. Сооружение извлекает из действия водной стихии максимальную пользу. Причал - это гидротехническое сооружение (ГТС), предназначенное для швартовки судов при перегрузочных работах, снабжении, отстое и ремонте. Классификация причальных сооружений морских портов обычно осуществляется по следующим признакам: Причалы классифицируются по расположению в плане: набережные, пирсы, рейдовые причалы, плавучие причалы; Причалы классифицируются по материалам:, бетонные, железобетонные, смешанные; http://www.nemo-nn.ru/information/prichal/class/

Обод это приспособление или часть какого-нибудь устройства в форме кольца, круга. Толковый словарь Ожегова https://dic.academic.ru/dic.nsf/enc2p/286186

Часто бывают засухи, особенно в южных регионах. Если зимой выпало мало снега, то год будет засушливым. Если в начале лета реки полноводные, то в середине лета, когда начинаются лесные пожары, реки сильно мелеют. Воды не хватает для тушения пожаров и орошения сельхозугодий. Вода исчезает из рек в августе, то есть когда она больше всего нужна, и для сельского хозяйства и для нужд МЧС. Из-за отсутствия воды в реках ухудшается экология и страдает фауна. Что бы вода оставалась в реках до глубокой осени, предлагается создание сезонного водохранилища на реке с нестабильным уровнем воды и устройства для его осуществления.

Известно устройство - (См. патент РФ №96876) Плотина, содержащая два троса верхний и нижний, перекинутых с берега на берег и закрепленных на берегах за опоры, стойки-спицы, укрепленные на тросах и установленные наклонно торцами на грунт, покрытие из гибкого водонепроницаемого материала, по верхней кромке которого имеется шторная продержка для крепления посредством тонких жердей к стойкам-спицам, расстеленное по стойкам-спицам в верхнем бьефе и дну реки впереди плотины, водопропускное отверстие, отличающаяся тем, что нижний трос прижат к грунту грузом.

Недостатками данного устройства являются сложность конструкции, значительные затраты сил и времени на возведение конструкции.

Аналог См. патент РФ №2090693 - это плотина, включающая установленную поперек русла жесткую перемычку и размещенное со стороны верхнего бьефа разгружающее устройство, прикрепленное к дну и перемычке анкерными тягами, отличающаяся тем, что она снабжена установленными на берегах русла блоками, а разгружающее устройство выполнено в виде гибкого полотнища с поплавками на верхней кромке, причем закрепляющие разгружающее устройство к дну анкерные тяги прикреплены к нижней кромке полотнища, а закрепляющие разгружающее устройство к перемычке анкерные тяги - к верхней кромке полотнища и перекинуты через блоки.

Недостатками данного устройства являются также сложность конструкции, значительные затраты сил и времени на возведение конструкции, а подверженность к повреждению гибкого полотнища проплывающими бревнами. Нет прохода для лодок.

Технической задачей предлагаемого Изобретения является:

Создание сезонных водохранилищ препятствующих обмелению рек во время сухого периода и обеспечение водой сельских хозяйств в засушливые годы, а также создание Быстровозводимой речной плотины с возможностью прохода соразмерных судов.

Техническим результатом предлагаемого Изобретения является:

1. Ha одном и/или на другом берегу выполнены железо-бетонные причалы, под углом 30°±15° вниз по течению реки, по фронтальной линии причалов установлены мини сваи или винтовые сваи, в одну линию поперек течения реки, и являются опорой секций, к которым крепятся секции нижним основанием с фронтальной стороны секций.

2. Быстровозводимая речная плотина выполнена с возможностью прохода соразмерных судов. На фронтальной стороне этой секции, состоящей из двух пластин, нижней стационарной и верхней подвижной, установлен механизм для снижения и подъема пластины посредством тросов-канатов, по боковым направляющим, имеющим форму профиля буквы «П» установленным по краям фронтальной рамы, одним концом тросов закрепленных к верхней части верхней пластины перекинутых через вращающиеся блоки, установленные на верхних точках секции, и другим концом тросов закреплены к противовесу находящемуся на противоположной опорной раме, при этом противовес своей массой на 10-20% превышает массу верхней пластины, сам противовес установлен и двигается по стойкам опорной рамы, при этом к верхней грани пластины по всей длине, прикреплен прочный округлый элемент, например труба, а сама секция, устанавливается в наиболее глубоком месте реки.

Конструкция поясняется чертежами.

Рис 1. Одним из основных элементов плотины являются модифицированные секции из аналогичного изобретения «Мобильные секционные дамбы» патент РФ №142631. Каждая секция представляет собой две жесткие прямоугольные рамы, скрепленные шарнирно в верхней части под углом. Прямоугольная передняя (фронтальная) рама 1, прямоугольная задняя (опорная) рама 2, верхние линии рам 3, нижняя линия фронтальной рамы 4 (длина секции), вертикальные линии фронтальной и опорной рам 5, соединительный профиль между рамами 6 (ширина секции), прямоугольный жесткий водонепроницаемый щит 7 закреплен на передней раме 1, нижняя линия опорной рамы 8 расширенная (наварена труба или пластина), верхние шарниры делающие конструкцию складной 9, нижние шарниры 10, Винтовые сваи 11 являются опорой секций, к которым крепятся секции нижним основанием 4 с фронтальной стороны секций.

Рис. 2. Секция для прохождения соразмерных судов: Нижняя стационарная пластина 12, верхняя подвижная пластина 16, движущаяся по принципу слайдера 13, зацеп 17 закрепленный к верхней подвижной пластине 16, трос 18, вращающиеся блоки 19, противовес находящийся на противоположной опорной раме 20, прочный округлый элемент например труба для гладкого прохождения катера из одного бьефа в другой, и защиты дна катера от повреждений 21, Катер 22.

Рис 3, Бетонный причал 23, Быстровозводимая речная плотина 24, Секция для прохождения соразмерных судов 25, течение реки 15, Катер 22.

Рис 4а: Желоб реки - рельеф дна 26, левая и правая стороны желоба реки - мелководье 27, сектор русла реки через который проходит основной объем воды 28,

Рис 4б, показывает отличие от первоначального русла.

Работа «Быстровозводимой речной плотины» осуществляется следующим образом:

Быстровозводимая речная плотина с возможностью прохождения соразмерных судов, включающая на одном и/или как правило на обоих берегах реки железо-бетонные причалы 23, под углом 30°±15° вниз по течению реки 15, между ними устанавливается плотина состоящая из идентичных секций 24, каждая из них имеет следующую конструкцию:

прямоугольная передняя-фронтальная рама 1, прямоугольная задняя - опорная рама 2, верхние линии рам 3, нижняя линия фронтальной рамы 4, это длина секции, вертикальные линии фронтальной и опорной рам 5, соединительный профиль между рамами 6 это ширина секции, прямоугольный жесткий водонепроницаемый щит 7, например металлический закреплен на передней раме 1, нижняя линия опорной рамы 8 расширенная, например, наварена труба или пластина, верхние шарниры делающие конструкцию складной 9, нижние шарниры 10, Винтовые сваи 11 являются опорой секций, к которым крепятся секции нижним основанием 4 с фронтальной стороны секций, также крепится прочная шторка, например металлическая или пвх, (на чертеже не показана) установленная в нижней части фронтальной секции с возможностью поднятия/снижения по принципу слайдера. Края шторок находятся и движутся внутри направляющих, имеющим форму профиля буквы «П». Шторки (на чертеже не показаны) и пластина 16 для пропуска судов работают как слайдер. Также Шторки имеют возможность фиксации на опорной раме.

На одной стороне каждой секции на фронтальной раме выполнены накладки на боковой стороне, в длину накладка выполнена на всю высоту секции, а в ширину накладка выступает за край секции 30-40 см, и выполнена из металла и/или ПВХ.

Данная накладка давлением течения прижата к соседней секции, в итоге воды между секциями проходит гораздо меньше. Герметичность плотины не обязательна. Например: приток воды в реке 20 куб. м/сек. Через щели теряется воды 2 куб. м/сек. В итоге водохранилище будет наполняться на 10% медленнее. Если при условии полной герметичности водохранилище наполнится за 20 часов, то при частичной потере воды через щели, водохранилище наполнится за 24 часа. Задача все равно будет выполнена. После наполнения водохранилища, вода начнет переливаться через верхнюю линию секций.

Для сокращения времени установки, и экономии средств одна винтовая свая 11 является опорой для двух соседних секций. Для долгой службы, каркас секций и водонепроницаемый щит 7 выполнены из высоколегированной стали или из металла, с антикоррозийным покрытием, например, оцинкованным или крашеным железом. Рельеф реки всегда неровный. Поэтому создается карта дна реки и секции выполнены разной высоты. Каждая секция ставится с учетом, что бы верхний уровень плотины был ровный или примерно ровный относительно уровня воды в реке. Дно реки выравнивается засыпкой, например гравием.

В отдельном варианте, если течение медленное, к нижней части стоек опорной рамы закреплены металлические острые наконечники, между наконечниками и нижней частью опорной рамы установлен обод с большой площадью, например, приварена пластина. Это удерживает секции на грунте и противостоит течению реки. Также сократит время установки.

В полном варианте, Быстровозводимая речная плотина с возможностью прохождения соразмерных судов, отличается тем, что в общем составе плотины, одна секция 25 выполнена с возможностью пропуска соразмерных судов из одного бьефа в другой, для чего имеет следующую конструкцию:

на фронтальной стороне этой секции, состоящей из двух пластин, нижней стационарной 12 и верхней подвижной 16, установлен механизм для снижения и подъема пластины посредством тросов-канатов 18, по боковым направляющим, имеющим форму профиля буквы «П» установленным по краям фронтальной рамы, одним концом тросов закрепленных к зацепу 17 верхней пластины 16 и перекинутых через вращающиеся блоки 19, установленные на верхних точках секции, и другим концом тросов закреплены к противовесу 20 находящемуся на противоположной опорной раме, при этом противовес 20 своей массой на 10-20% превышает массу верхней пластины, сам противовес 20 установлен и двигается по стойкам опорной рамы 2 и выполнен, например, в виде штанги или отдельных грузов, двигающихся по стойкам опорной рамы 2 и краями закрепленных к тросам-канатам 18, идущим через блок вращения 19 к зацепам 17 верхней пластины 16, при этом к верхней грани пластины 16 по всей длине, прикреплен или приварен прочный округлый элемент, например труба 21.

Секция 25 с пластиной 16 для пропуска соразмерных судов 22 выполнены с возможностью фиксации и подъема/ снижения по боковым направляющим, а сама секция 25, устанавливается в наиболее глубоком месте реки, при этом дно реки выравнивается засыпкой, например гравием.

Возможность прохождения соразмерных судов осуществляется следующим образом, Рис. 3. Например, Катер 22 идет по течению реки. Впереди плотина. Надо малым ходом наехать на пластину 16, секции 25. Пластина 16 начнет снижаться по принципу слайдера, и водный поток из водохранилища вытолкнет катер в нижний бьеф.

Чтобы попасть в верхний бьеф, надо зафиксировать в нижнем положении на короткое время пластину 16, секции 25 и полным ходом против течения зайти в верхний бьеф, после чего снять фиксацию пластины 16. Приваренная труба 21 к пластине 16, убережет от повреждений дно катера 22.

При разнице высоты до одного метра, прохождение соразмерных судов нижнего бьефа в верхний бьеф и наоборот, вполне реализуемо.

Железо-бетонные причалы 23 выполнены высотой выше планируемого уровня секций, а шириной достаточной для установки мини-крана или лебедки.

Рис 4. Дно реки как правило неровное. В середине река глубже, а по краям мельче. Прибрежная часть реки 27 содержит малый объем воды 15-20% и скорость воды тоже небольшая.

Центральная часть реки 28 содержит большой объем воды, примерно 80% или более, и скорость воды значительно выше. Установка на одном и/или как правило на обоих берегах реки железо-бетонные причалы 23, получается следующий результат:

а) Уменьшается время установки плотины, поскольку установка секций именно на боковых частях реки 27 занимает большую часть времени, к тому же на берегах реки наиболее неровный грунт и из-за этого более сложная установка секций. Экономится время и материалы.

в) Поскольку железо - бетонные причалы 23 выполнены высотой выше планируемого уровня секций, а шириной достаточной для установки мини-крана, планируется на причалах 23 установить мини-краны или лебедки для монтажа секций плотины. Труд механизируется.

с) Благодаря причалам 23 уменьшается длина плотины, поэтому компактная плотина является более прочной для противостояния напору воды, возможной вибрации при прохождении судов из одного бьефа в другой, а также лучше смотрится с эстетической стороны.

d) железо-бетонные причалы 23 выполнены под углом 30°±15° вниз по течению реки 15. 15°-25° если течение реки во время ледохода небольшое, 30°-45° если скорость воды и льда значительные. Это позволит во время ледохода не создавать заторов льда на линии причалов, либо весенних наводнений.

е) Сокращенное дно реки 28 легче и быстрей выравнивается засыпкой, например гравием. Сами причалы 23 полезны для стоянки катеров 22, и для рыбаков.

Весной, когда воды в реках много, устанавливаются секции. Установка плотин начинается с нижнего течения и идет далее вверх по течению. В этом случае водохранилища по всей протяженности реки будут полные с мая по октябрь, никто не будет оставлен без воды. Предлагаемые мобильные плотины создадут большое число водохранилищ, которые будут сберегать воду в реках до сентября. Что бы перекрыть реку шириной 50 метров, достаточно несколько часов. Уровень воды в реке благодаря Дамбе поднимается на 2,5-3 метра. Чем больше воды будет в реках, тем выше будут грунтовые воды, и деревья в лесу и трава будут более влажными, а значит более пожароустойчивыми. К засухе надо готовиться заранее. Дамбы на реках надо ставить пока реки относительно полноводные, и можно создавать каскады водохранилищ, на всем протяжении реки. Чем больше воды будет в реках, тем меньше будет пожаров и отравляющего смога в и Центральной России и в Сибири. Дамбы сохранят рыбу в реках и помогут сельскому хозяйству. Мобильное шлюзование создаст возможности судоходства на реках с мелководьями и перекатами. За 1-2 недели до ледостава, секции «Секционной плотины» снимаются, складываются и хранятся до следующего сезона.

В отличие от средств, применяемых в настоящее время предлагаемая плотина дает - Сокращение времени на приведение конструкции в рабочее состояние, а также снижение трудовых затрат на приведение конструкции в рабочее состояние. Увеличение надежности и усиление жесткости конструкции. Снижение цены стоимости в расчете на каждый погонный метр. Компактность конструкции в сложенном состоянии для транспортировки. Снижение веса конструкции в расчете на каждый погонный метр. Водонепроницаемость дамбы при доступных комплектующих.

Преимущества предлагаемой инновационной конструкции:

1. Подъем воды на уровень до 2,5-3-х метров.

2. Устойчивость быстрому течению, благодаря конструкции призмы.

4. Изготавливается в любом мини-цехе из доступных материалов.

5. Скорость возведения или демонтажа - 1 рабочий день на одну плотину.

6. Не боится механических повреждений.

7. Конструкция в сложенном виде компактная. В один грузовик вмещается 60 погонных метров плотины, это 20 секций, каждая размером 300 см на 250 см.

Изобретение относится к устройствам гидротехнического строительства и может применяться для возведения временных плотин на реках с нестабильным уровнем воды. Технической задачей предлагаемого изобретения является создание сезонных водохранилищ, препятствующих обмелению рек во время сухого периода, и обеспечение водой сельских хозяйств. Общий принцип плотины работает следующим образом: секции плотины, включающие две жесткие прямоугольные рамы, шарнирно скрепленные в верхней части под углом, сторона секции обращенная к воде выполнена водонепроницаемой, в целом образуют треугольную призму. Рамы выполнены с дополнительными ребрами жесткости. Секции, винтовые сваи, жесткие направляющие изготовлены из высоколегированной стали или из металла, с антикоррозийным покрытием, например оцинкованным или крашеным железом. На одном и/или на другом берегу выполнены железобетонные причалы под углом 30°±15° вниз по течению реки. По фронтальной линии причалов установлены мини-сваи или винтовые сваи в одну линию поперек течения реки и являются опорой секций, к которым крепятся секции нижним основанием с фронтальной стороны секций, при этом одна свая является опорой для двух секций, а основание противоположной стороны секций выполнено широким, например к основанию приварена пластина. В нижней части фронтальной секции крепится прочная шторка, например металлическая или пвх, с возможностью подъема-спуска по боковым направляющим, установленным на фронтальной раме. По меньшей мере одна секция выполнена с возможностью пропуска соразмерных судов из одного бьефа в другой. На фронтальной стороне этой секции, состоящей из двух пластин, нижней стационарной и верхней подвижной, установлен механизм для снижения и подъема пластины посредством тросов, одним концом закрепленных к зацепам верхней пластины, перекинутых через вращающиеся блоки, установленные на верхних точках секции, и другим концом тросы закреплены к противовесу, находящемуся на противоположной опорной раме. Противовес своей массой на 10-20% превышает массу верхней пластины. К верхней грани пластины прикреплен прочный округлый элемент, например труба, чтобы не пострадало дно катера при переходе в другой бьеф. Изобретение обеспечивает сокращение времени и трудовых затрат на приведение конструкции в рабочее состояние, увеличение надежности и усиление жесткости конструкции, компактность конструкции в сложенном состоянии для транспортировки и водонепроницаемость дамбы при доступных комплектующих. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Быстровозводимая речная плотина с возможностью прохождения соразмерных судов, включающая выполненные на одном и/или на другом берегу реки железобетонные причалы 23 под углом 30°±15° вниз по течению реки 15, между ними устанавливается плотина, состоящая из идентичных секций 24, каждая из которых имеет следующую конструкцию: прямоугольная передняя - фронтальная рама 1, прямоугольная задняя - опорная рама 2, верхние линии рам 3, нижняя линия фронтальной рамы 4, - это длина секции, вертикальные линии фронтальной и опорной рам 5, соединительный профиль между рамами 6 - это ширина секции, прямоугольный жесткий водонепроницаемый щит, например металлический 7 закреплен на передней раме 1, нижняя линия опорной рамы 8 расширенная, например наварена труба или пластина, верхние шарниры, делающие конструкцию складной 9, нижние шарниры 10, винтовые сваи 11 являются опорой секций, к которым крепятся секции нижним основанием 4 с фронтальной стороны секций, также крепится прочная шторка, например металлическая или пвх, установленная в нижней части фронтальной секции с возможностью поднятия/снижения по принципу слайдера, при этом на одной стороне секций на фронтальной раме выполнены накладки на боковой стороне, в длину накладка выполнена на всю высоту секции, а в ширину накладка выступает за край секции 30-40 см и выполнена из металла и/или ПВХ, также в общем составе плотины одна секция выполнена с возможностью пропуска соразмерных судов из одного бьефа в другой и имеет следующую конструкцию: на фронтальной стороне этой секции, состоящей из двух пластин, нижней стационарной 12 и верхней подвижной 16, установлен механизм для снижения и подъема пластины посредством тросов-канатов 18, по боковым направляющим, имеющим форму профиля буквы «П», установленным по краям опорной рамы 2, одним концом тросов 18, закрепленных к зацепам 17 верхней пластины 16, перекинутых через вращающиеся блоки 19, установленные на верхних точках секции, и другим концом тросы закреплены к противовесу 20, находящемуся на противоположной опорной раме 2, при этом сам противовес 20 установлен и двигается по стойкам опорной рамы 2, а к верхней грани пластины 16 по всей длине прикреплен или приварен прочный округлый элемент, например труба 21.

2. Быстровозводимая речная плотина по п. 1, отличающаяся тем, что одна винтовая свая 11 является опорой для установки двух соседних секций.

3. Быстровозводимая речная плотина по п. 1, отличающаяся тем, что каркас секций и водонепроницаемый щит 7 выполнены из высоколегированной стали или из металла, с антикоррозийным покрытием, например оцинкованным или крашеным железом.

4. Быстровозводимая речная плотина по п. 1, отличающаяся тем, что к нижней части стоек опорной рамы закреплены металлические острые наконечники, между наконечниками и нижней острой частью опорной рамы установлен обод с большой площадью, например приварена пластина.

5. Быстровозводимая речная плотина по п. 1, отличающаяся тем, что дно реки выравнивается засыпкой, например гравием.

6. Быстровозводимая речная плотина по п. 1, отличающаяся тем, что создается карта дна реки и секции выполнены разной высоты и каждая секция ставится с учетом, что бы верхний уровень плотины был ровный или примерно ровный относительно уровня воды в реке.

7. Быстровозводимая речная плотина с возможностью прохождения соразмерных судов, включающая на одном и/или на другом берегу реки железобетонные причалы 23 под углом 30°±15° вниз по течению реки 15, между ними устанавливается плотина, состоящая из идентичных секций 24, отличающаяся тем, что в общем составе плотины одна секция 25 выполнена с возможностью пропуска соразмерных судов из одного бьефа в другой, для чего имеет следующую конструкцию:

на фронтальной стороне этой секции, состоящей из двух пластин, нижней стационарной 12 и верхней подвижной 16, установлен механизм для снижения и подъема пластины посредством тросов-канатов 18, по боковым направляющим, имеющим форму профиля буквы «П», установленным по краям опорной рамы 2, одним концом тросов 18, закрепленных к зацепам 17 верхней пластины 16, перекинутых через вращающиеся блоки 19, установленные на верхних точках секции, и другим концом тросы закреплены к противовесу 20, находящемуся на противоположной опорной раме 2, при этом противовес 20 своей массой на 10-20% превышает массу верхней пластины, сам противовес 20 установлен и двигается по стойкам опорной рамы 2 и выполнен, например, в виде штанги или отдельных грузов, двигающихся по стойкам опорной рамы 2 и краями закрепленных к тросам-канатам 18, идущим через блок вращения 19 к зацепам 17 верхней пластины 16, при этом к верхней грани пластины 16 по всей длине прикреплен или приварен прочный округлый элемент, например труба 21.

8. Быстровозводимая речная плотина по п. 7, отличающаяся тем, что секция 25 с пластиной 16 для пропуска соразмерных судов 22 выполнена с возможностью фиксации и подъема/снижения по боковым направляющим, а сама секция 25 устанавливается в наиболее глубоком месте реки, при этом дно реки выравнивается засыпкой, например гравием.

9. Быстровозводимая речная плотина по п. 7, отличающаяся тем, что железобетонные причалы 23 выполнены высотой выше планируемого уровня секций, а шириной, достаточной для установки мини-крана.