Способ создания судоходного гидротехнического сооружения, шлюз и плотина для его осуществления Российский патент 2023 года по МПК E02B5/04 E02C1/00 

Изобретение относится к области создания судоходных гидротехнических сооружений, их эксплуатации, к способам строительства шлюза с целью обеспечения гарантированных глубин реки для судоходства.

Известен способ строительства насыпной плотины и встроенного в нее камерного судоходного шлюза капитальной конструкции для обеспечения гарантированных глубин реки. https://leg.co.ua/arhiv/generaciya/gidrotehnicheskie-sooruzheniya/Page-84.html

Данный способ имеет ряд недостатков:

1. Высокая стоимость строительства;

2. Большой срок строительства;

3. Безвозвратный ущерб природе;

4. Невозможность поменять место установки.

Целью данного технического решения является снижение сроков и затрат на создание судоходного гидротехнического сооружения для обеспечения гарантированных глубин реки, возможность его перенесения на другое место.

Указанная цель достигается тем, что:

1. шлюз имеет цельнометаллическую сварную или железобетонную конструкцию и изготавливается на судостроительном предприятии;

2. Шлюз в собранном виде транспортируется на место установки с помощью дока или баржи;

3. Шлюз устанавливается и крепится в подготовленном месте реки;

4. Степень автоматизации процесса шлюзования обеспечивает эксплуатацию гидротехнического сооружения без присутствия на нем человека;

5. Плотина выполняется гибкой в виде полотнищ из прочной герметичной ткани, соединенных с левой и правой боковыми стенками камеры судоходного шлюза одним концом, а вторым - с правым и левым береговым капитальным креплением;

6. Полотнище плотины по одной длинной кромке крепится к тросу (канату) и поплавкам, а по другой - к тросу (канату) и грузам-якорям;

7. Для увеличения разницы уровня воды в верхнем и нижнем бьефе к стенкам шлюза крепятся дополнительные гибкие плотины с промежуточным уровнем;

8. Предлагаемое судоходное гидротехническое сооружение содержит колонны для захода судов в шлюз, связанные с берегом тросами.

Сущность изобретения «Способ создания судоходного гидротехнического сооружения. Конструкция шлюза и плотины для его осуществления» поясняется чертежами, где на

Фиг. 1. Шлюз, вид сбоку;

Фиг. 2. Шлюз, вид сверху;

Фиг. 3. Шлюз, разрез по ДП;

Фиг. 4. Шлюз, разрез Б-Б;

Фиг. 5. Шлюз и понтон, разрез А-А;

Фиг. 6. Шлюз и понтон, вид сверху;

Фиг. 7. Судоходное гидротехническое сооружение, вид сверху.

Главным элементом сооружения является шлюз. Он устанавливается в первую очередь.

Шлюз 1 цельнометаллический, сварной (возможно применение для стенок железобетона) содержит в основании рамный каркас 2 с раскосами, бортовые стенки 3 с палубой 4, которые нижней кромкой закреплены на продольных связях каркаса 2, а в вертикальном положении фиксируются упорами 5. В стенках 3 выполнены вертикальные ниши 6 с направляющими 7, в которых установлены кнехты 8 на плавучих баках 9. Для размещения аппаратуры управления имеется помещение 10. Палуба 4 имеет ограждение 11. На бортовые стенки 3 с помощью петель закрепляются носовые 12 и кормовые 13 ворота, которые имеют привод 14 и 15, управляемый бортовым компьютером 16. Для перепуска воды предусмотрены клапана 17 с приводом 18, установленные на бортовых отсеках 19, имеющих выпускные отверстия 20. Для подключения к береговой электросети предусмотрен электрический щит 21, для автономной работы предусмотрен электрогенератор 22. Шлюз оборудуется сигнальными огнями 23, видеокамерами 24, системой дистанционной выдачи информации и может эксплуатироваться в автоматическом режиме без присутствия человека на шлюзе. Для крепления шлюза к грунту предусматриваются винтовые сваи 25. На внутренней стороне бортовых стенок 3 установлены узлы крепления 26 троса для транспортировки. По бортам в районе генератора 22 предусмотрены узлы крепления 27 гибкой плотины. Продольные балки основания каркаса 2 выходят за габариты камеры шлюза 1 и на них устанавливаются ограничительные колонны 28 с продольными и поперечными упорами 5. Створки ворот имеют колесую опору 29, которая движется по радиусному рельсу 30.

Изготовление шлюза 1 производится по судостроительной технологии на судостроительном предприятии. Размеры шлюза могут быть привязаны к ширине и длине существующей баржи. Если размеры шлюза требуются больше чем у баржи, то параллельно строится док-понтон 31 с лебедками 32 с шириной и длиной на доли метра меньшими, чем внутренние размеры шлюзовой камеры.

Транспортировка шлюза на место установки. Для транспортировки шлюза 1 на место установки на воду спускается док-понтон 33 и отводится в сторону. Затем шлюз 1 на спусковых тележках спускается на глубину, при которой в шлюз можно завести док-понтон 33. Док-понтон 33 выравнивается лебедками 32 по узлам крепления 26 на стенке 3 шлюза 1, закрепляется тросом лебедок 32. Тележки поднимают шлюз 1 до касания каркасом 2 днища док-понтона 33, лебедки 32 выбирают слабину троса, заводятся и фиксируются страховочные тросы. Спусковые тележки опускаются, и док-понтон с закрепленным шлюзом 1 оказывается на плаву, берется на буксир и транспортируется на место установки.

Установка шлюза. На выбранном участке реки с помощью земснаряда готовится горизонтальная площадка дна. На этот участок с помощью док-понтона 33 и буксира доставляется шлюз 1. В заданном месте шлюз 1 опускается на дно с помощью лебедок 32. Каркас донной части шлюза крепится к грунту винтовыми сваями 25. После выполнения наладочных работ и присоединения к стенкам 3 гибкой плотины, шлюз готов к эксплуатации.

Эксплуатация шлюза может осуществляться без присутствия на нем человека. Процессы перепуска воды, управление приводом 18 клапанов 17, управление приводом 14 и 15 открывания-закрывания ворот 12 и 14 автоматизированы и запускаются бортовым компьютером 16 по сигналу с подошедшего судна. Электроэнергия для работы устройств может подаваться с берега по кабелю на электрощит 21 или вырабатываться бортовым электрогенератором 22. При метровом перепаде уровня воды может быть получена мощность электроэнергии несколько сот кВт. Безаварийность эксплуатации шлюза 1 обеспечивают сигнальные огни 23, видеокамеры 24, система дистанционной выдачи информации. С окончанием навигации ворота 12 и 13 открываются, их створки прикрепляются к колоннам 28.

Способ создания судоходного гидротехнического сооружения состоит из соединения изготовленного на предприятии, доставленного с помощью дока, установленного и закрепленного на подготовленном месте реки шлюза 1 и гибкой плотины, выполненной в виде дух полотнищ 34 из прочной герметичной ткани, присоединенных к стенкам 3 шлюза 1 в узлах крепления 27. Полотнища 34 по верхней продольной кромке прикреплены к тросу 35 с поплавками 36, а по нижней продольной кромке к тросу 37 с грузами-якорями 38. Береговой конец полотнища 34 гибкой плотины и тросы 35 и 37 крепятся к береговой капитальной конструкции 39. Для входа в шлюз 1 и снизу и сверху по течению устанавливаются колонны 40. Для исключения навала судна на гибкую плотину между колоннами 40 и берегом натянут трос 41 с флажками и сигнальными огнями. Прочностные характеристики ткани гибкой плотины могут обеспечить перепад уровней воды верхнего и нижнего бьефа около 1 м. Если требуется обеспечить больший перепад, то устанавливаются на стенках 3 шлюза 1 дополнительные полотнища с промежуточной высотой подъема.

Эксплуатация шлюза и плотины в навигационный период не отличается от эксплуатации судоходных шлюзов известной конструкции. С окончанием навигации гибкая плотина демонтируется и отправляется на хранение. Створки ворот открываются и фиксируются в открытом положении к ограничительной колонне 28. Продольный упор 5 колонны 28 защищает створку ворот от ледохода. Конструкция шлюза и плотины позволяют при необходимости менять место их установки путем поднятия шлюза с помощью лебедок док-понтона и буксировки. Второй вариант - трос 35 и полотнище 34 опускаются на дно реки, а весной поднимаются на заданный уровень.

При применении предлагаемого судоходного гидротехнического сооружения будет наблюдаться ряд положительных эффектов:

1. Резко снижаются затраты и время на создание судоходного комплекса шлюз - плотина.

2. С окончанием навигации гибкая плотина снимается или опускается на дно, ворота шлюза открываются, и фиксируются до весны. Практически река возвращается в естественное состояние.

3. При необходимости шлюз, отсоединенный от гибкой плотины и свайного крепления к дну с помощью док-понтона или баржи может перемещаться на другое место или убираться в затон и устанавливаться только на время навигации.

4. Из-за относительно малой стоимости изготовления шлюза и плотины по заводской технологии, малых сроков установки, таких гидротехнических сооружений может быть много, что позволит обеспечить гарантированные глубины на реках, которые считаются несудоходными.

Изобретение относится к области создания судоходных гидротехнических сооружений, их эксплуатации, к способам строительства шлюза с целью обеспечения гарантированных глубин реки для судоходства. Способ создания судоходного гидротехнического сооружения включает создание шлюза и плотины, согласно изобретению шлюз выполняют по судостроительной технологии, транспортируют с помощью док-понтона, устанавливают и закрепляют на месте, с обеих сторон шлюзовой камеры присоединяют плотину, которая состоит из двух частей, каждая из которых выполнена в виде полотнищ из прочной герметичной ткани и закреплена к соответствующей бортовой стенке шлюза одним концом, а к береговой капитальной конструкции вторым, при этом верхней продольной кромкой плотина прикреплена к тросу с поплавками, а нижней продольной кромкой - к тросу с грузами-якорями. Шлюз содержит шлюзовую камеру, ворота, перепускную систему, механизмы привода, аппаратуру автоматизации и слежения, стенки шлюзовой камеры закреплены на рамном каркасе основания и фиксированы упорами в вертикальном положении, к стенкам прикреплены на петлях створки ворот, которые фиксируются в открытом положении на ограничительных колоннах, в подводной части на стенках установлены отсеки с клапанами и отверстиями для перепуска воды, установлен электрогенератор, на каркасе выполнены узлы крепления основания к дну, а на стенках камеры шлюза - узлы крепления полотнища и тросов гибкой плотины. Эксплуатация шлюза может осуществляться в автоматическом режиме. Судоходное гидротехническое сооружение содержит шлюз и гибкую плотину, конструкция которых приведена выше. При осуществлении предлагаемого способа и конструкции судоходного гидротехнического сооружения будет наблюдаться ряд положительных эффектов: резко снижаются затраты и время на создание судоходного комплекса шлюз – плотина; с окончанием навигации гибкая плотина снимается или опускается на дно, ворота шлюза открываются и фиксируются до весны, практически река возвращается в естественное состояние; при необходимости шлюз, отсоединенный от гибкой плотины и свайного крепления к дну, с помощью док-понтона или баржи может перемещаться на другое место или убираться в затон и устанавливаться только на время навигации; из-за относительно малой стоимости изготовления шлюза и плотины по заводской технологии, малых сроков установки, таких гидротехнических сооружений может быть много, что позволит обеспечить гарантированные глубины на реках, которые считаются несудоходными. 3 н.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ создания судоходного гидротехнического сооружения, включающий создание шлюза и плотины, отличающийся тем, что шлюз выполняют по судостроительной технологии, причем шлюз содержит шлюзовую камеру, ворота, перепускную систему, механизмы привода, аппаратуру автоматизации и слежения, стенки шлюзовой камеры закреплены на рамном каркасе основания и фиксированы упорами в вертикальном положении, к стенкам прикреплены на петлях створки ворот, которые фиксируются в открытом положении на ограничительных колоннах, в подводной части на стенках установлены отсеки с клапанами и отверстиями для перепуска воды, установлен электрогенератор, на каркасе выполнены узлы крепления основания к дну, а на стенках камеры шлюза - узлы крепления полотнища и тросов гибкой плотины, шлюз транспортируют с помощью док-понтона, устанавливают и закрепляют на месте, с обеих сторон шлюзовой камеры присоединяют плотину, которая состоит из двух частей, каждая из которых выполнена в виде полотнищ из прочной герметичной ткани и закреплена к соответствующей бортовой стенке шлюза одним концом, а к береговой капитальной конструкции вторым, при этом верхней продольной кромкой плотина прикреплена к тросу с поплавками, а нижней продольной кромкой - к тросу с грузами-якорями.

2. Шлюз для пропуска судов судоходного гидротехнического сооружения, созданного способом по п. 1, содержащий шлюзовую камеру, ворота, перепускную систему, механизмы привода, аппаратуру автоматизации и слежения, отличающийся тем, что стенки шлюзовой камеры закреплены на рамном каркасе основания, фиксированы упорами в вертикальном положении, к стенкам прикреплены на петлях створки ворот, которые фиксируются в открытом положении на ограничительных колоннах, в подводной части на стенках установлены отсеки с клапанами и отверстиями для перепуска воды, установлен электрогенератор, на каркасе выполнены узлы крепления основания к дну, а на стенках камеры шлюза - узлы крепления полотнища и тросов гибкой плотины.

3. Судоходное гидротехническое сооружение, созданное способом по п. 1, содержащее шлюз, включающий шлюзовую камеру, ворота, перепускную систему, механизмы привода, аппаратуру автоматизации и слежения, и плотину, содержащую полотнище из прочной герметичной ткани, тросы, грузы на нижнем тросе, поплавки на верхнем, закрепление на берегах, отличающееся тем, что стенки шлюзовой камеры закреплены на рамном каркасе основания, фиксированы упорами в вертикальном положении, к стенкам прикреплены на петлях створки ворот, которые фиксируются в открытом положении на ограничительных колоннах, в подводной части на стенках установлены отсеки с клапанами и отверстиями для перепуска воды, установлен электрогенератор, на каркасе выполнены узлы крепления основания к дну, а на стенках камеры шлюза - узлы крепления полотнища и тросов гибкой плотины, а гибкая плотина состоит из двух частей, каждая из которых закреплена к соответствующей бортовой стенке шлюза одним концом и к береговой капитальной конструкции вторым, а верхней продольной кромкой прикреплена к тросу с поплавками, нижней продольной кромкой - к тросу с грузами-якорями.