СБОРНО-РАЗБОРНЫЙ ПЛАВУЧИЙ ЛЕДОРЕЗ Российский патент 2025 года по МПК E01D19/14 E03B3/06 

Изобретение относится к строительству искусственных сооружений, преимущественно временных железнодорожных и автодорожных мостов, касается защиты речных опор ото льда и плывущих предметов.

Известен кустовой сборно-разборный телескопический ледорез [1], состоящий из трех свай и боковой обшивки, все сваи являются трубчатыми телескопическими, состоящими из двух частей: нижней с винтовыми лопастями и верхней подвижной части. К верхней части передней сваи на всей ее длине жестко прикреплен режущий равнобокий уголок и два боковых уголка для прикрепления к ее стволу болтами концов полос обшивки. Боковые стороны ледореза покрыты горизонтальными полосами обшивки с просветами между ними. Горизонтальная жесткость ледореза обеспечена двумя подкосами из швеллеров, соединяющих жестко оголовок передней сваи со стволами нижних частей боковых свай вблизи дна реки. Все полосы обшивки соединены болтами со стволами верхних частей свай, подкосами и вертикальными ребрами жесткости; все сваи и элементы ледореза, воспринимающие удары и давления льдин, изготовлены из углепластика.

К недостаткам кустового сборно-разборного телескопического ледореза относятся возможность применения только на реках со слабыми и средними, большая материалоемкость и трудоемкость изготовления, так как ледорез должен быть высотой, соответствующей диапазону изменения уровня воды от уровня низкого ледохода (УНЛ) до уровня высокого ледохода (УВЛ), который при типовом проектировании принимается равным 4 м, необходимость применения водолазов для установки связей между сваями под водой, а также высокая стоимость элементов ледореза, изготовленных из углепластика.

Известен модульный металлический шатровый телескопический ледорез [2], состоящий из нескольких отдельно стоящих сборно-разборных модулей на винтовых сваях, объединенных связями, которые расположены друг за другом вдоль течения водотока и имеют одинаковую длину, ширину и наклон режущих ребер. Головной модуль представляет собой клиновидный ледорез, а у последующих модулей нижние концы режущих ребер расположены ниже верхних концов режущих ребер предыдущих модулей. Рамы шатровой части модулей заполнены стальными листами, а рамы щитов обшивки боковых стен модулей заполнены стальными листами с перфорацией или круглыми стержнями с зазорами между ними.

К недостаткам модульного металлического шатрового телескопического ледореза относятся большая материалоемкость и трудоемкость изготовления, так как ледорез должен быть высотой, соответствующей диапазону изменения уровня воды от уровня низкого ледохода (УНЛ) до уровня высокого ледохода (УВЛ), который при типовом проектировании принимается равным 4 м, необходимость использования водолазов для соединения под водой нижних и средних частей свай, а также для установки связей между винтовыми сваями при сооружении ледореза при уровне воды выше уровня меженных вод.

В качестве прототипа принят универсальный сборно-разборный ледорез [3], включающий составные винтовые сваи, объединенные связями, шатер с режущим ребром и двумя наклонными передними гранями, включающий направляющую раму, надстройку, состоящую из рам прямоугольной и треугольной формы или блоков прямоугольной и треугольной формы в виде ферм, и листы обшивки, направляющая рама выполнена из состыкованных взаимозаменяемых блоков.

К недостаткам универсального сборно-разборного ледореза относятся большая материалоемкость и трудоемкость изготовления, так как ледорез должен быть сооружен на весь диапазон изменения уровня воды от уровня низкого ледохода (УНЛ) до уровня высокого ледохода (УВЛ), который при типовом проектировании принимается равным 4 м, необходимость использования водолазов для опускания направляющей рамы и установки связей между винтовыми сваями при сооружении ледореза при уровне воды выше уровня меженных вод.

Задачей, на которую направлено изобретение, является уменьшение материалоемкости ледореза и трудоемкости его сооружения, а также возможность сооружения ледореза при любом уровне воды в реке.

Технический результат достигается тем, что сборно-разборный плавучий ледорез включает вертикальные составные винтовые сваи и направляющую раму, сваи расположены в один ряд на одинаковых расстояниях друг от друга, направляющая рама состоит из ряда параллельных стоек по количеству свай, в каждой стойке имеется продольное сквозное отверстие, через которое она надета на сваю, раскосов и распорок, объединяющих стойки в раму, снабжен поплавком, включающим понтон и плуг, понтон имеет форму призмы с двумя горизонтальными гранями, тремя смежными вертикальными гранями, соединяемыми под прямым углом, и двумя смежными симметричными наклонными гранями, образующими внешнее режущее ребро с подъемом от края к центру понтона, в центре верхней горизонтальной грани имеется сквозное вертикальное прямоугольное отверстие с размерами, соответствующими габаритным размерам горизонтального сечения направляющей рамы, в котором находится направляющая рама, плуг состоит из двух гофрированных листов, его форма и размеры соответствуют форме и размерам двух смежных симметричных наклонных граней понтона, плуг размещен на них так, что его верхний край расположен вблизи их нижнего края и закреплен на них разборным соединением.

Сущность изобретения поясняется фигурами, где изображены:

на фиг. 1 - сборно-разборный плавучий ледорез, вид в изометрии;

на фиг. 2 - свая и винтовой наконечник, вид с разнесенными частями;

на фиг. 3 - узлы присоединения сваи и связей к стойке, вид в изометрии;

на фиг. 4 - соединение секций стойки, вид в изометрии;

на фиг. 5 - поплавок в рабочем положении, вид с разнесенными частями;

на фиг. 6 - поплавок в транспортном положении;

на фиг. 7 - буксировка плавучего средства с нижним блоком рамы ледореза к месту установки;

на фиг. 8 - завинчивание свай на месте установки ледореза;

на фиг. 9 - наращивание рамы после завинчивания свай;

на фиг. 10 - установка поплавка на раму ледореза.

Сборно-разборный плавучий ледорез включает две составные винтовые сваи, раму и поплавок (на фигуре не обозначены).

Свая состоит из винтового наконечника (на фигуре не обозначен), не менее одного вкладыша (на фигуре не обозначен) и не менее одной трубы 1 круглого сечения. Винтовой наконечник включает ствол 2 и винтовую лопасть 3, жестко закрепленную на нижней части ствола 2, например, сваркой. Ствол 2 выполнен из круглой трубы одинакового диаметра с трубой 1, в верхней части ствола находится пара соосных отверстий 4 для соединения с вкладышем.

Вкладыш выполнен из круглой трубы переменного сечения. Его средняя часть 5 имеет внешний диаметр, равный внешнему диаметру трубы 1. Внешний диаметр крайних частей 6 меньше внутреннего диаметра трубы 1. Каждая крайняя часть 6 имеет пару соосных отверстий 7, оси пар соосных отверстий 7 крайних частей 6 параллельны. В середине средней части 5 есть пара соосных отверстий 8, ось которых перпендикулярна осям пар соосных отверстий 7 крайних частей 6. Расстояние от пары соосных отверстий 7 в крайних частях 6 вкладыша до торца средней части 5 равно расстоянию от крайней пары соосных отверстий 4 трубы 1 до ее торца. Крайние части 6 вставлены в торцы ствола 2 винтового наконечника и трубы 1. Ствол 2 и труба 1 соединены через вкладыш штырями 9.

Труба 1 круглого сечения полая внутри, имеет два ряда отверстий 10 на равных расстояниях друг от друга, оси отверстий 10 одного ряда перпендикулярны осям отверстий 10 другого ряда, причем параллельные отверстия 10 смещены по вертикали относительно перпендикулярных им отверстий 10 на половину расстояния между парой параллельных отверстий 10.

Две сваи вертикально завинчены в грунт. Один ряд отверстий 10 каждой сваи расположен вдоль ряда свай, а перпендикулярный им ряд отверстий 10 - поперек ряда свай.

Рама состоит из пары стоек, включающих секции 11 и стыковые накладки 12, связей, включающих накладки 13, горизонтальные связи 14, диагональные связи 15, фасонки 16, муфты 17, четыре набора прокладок 18 и два штыря 19.

Секция 11 представляет собой прямоугольную трубу с диафрагмами (на фигуре не обозначены) на торцах и внутри нее с отверстием (на фигуре не обозначено) на каждой диафрагме диаметром больше диаметра трубы 1. Каждая из двух противоположных вертикальных сторон секции 11 большей ширины имеет ряд прямоугольных отверстий 20 с закругленными краями, расположенный на продольной оси стороны, противоположные отверстия 20 двух рядов соосны, и два ряда круглых отверстий 21, расположенных симметрично относительно ряда отверстий 20. Расстояние между отверстиями 20 в ряду равно расстоянию между параллельными отверстиями 10. Расстояние между отверстиями 21 в ряду кратно меньше расстояния между параллельными отверстиями 10.

Каждая из четырех стыковых накладок 12 представляет собой прямоугольную пластину, ее длинные стороны вертикальны. На стыковой накладке 12 расположены два вертикальных ряда круглых отверстий 22 симметрично относительно ее вертикальной оси. Расстояние между рядами 22 и отверстиями в них равно соответственно расстоянию между рядами 21 и отверстиями в них. Диаметры отверстий в рядах 21 и 22 равны.

Каждые две секции 11 жестко соединены торцами с помощью стыковых накладок 12 и болтовых соединений через отверстия 21 и 22, образуя стойку. Расстояние между стойками рамы равно расстоянию между сваями, их соответствующие торцы находятся на одной плоскости. Соответствующие стороны стоек, на которых расположены отверстия 20 и 21, находятся в одной плоскости.

Каждая из накладок 13 имеет прямоугольную форму, ее длинные стороны вертикальны, а короткие стороны больше длинной стороны сечения секции 11. Накладка 13 имеет два вертикальных ряда круглых отверстий 23. Расстояние между рядами отверстий 23 равно расстоянию между рядами отверстий 21, расстояние между отверстиями 23 в ряду равно расстоянию между отверстиями 21 в ряду. Один из рядов отверстий 23 расположен вблизи вертикальной стороны накладки. Кроме того, накладка 13 имеет пару отверстий 24, расположенную горизонтально между вертикальным рядом 23 и длинной стороной, и две пары отверстий 25, расположенных диагонально вблизи ее углов выше и ниже пары отверстий 24. Накладки 13 размещены парами на противоположных сторонах каждой стойки и жестко закреплены болтовыми соединениями через отверстия 21 и 23. Расстояние между парами накладок 13 вдоль стойки одинаковое. Расстояние между торцами стоек и низом нижних пар соответствующих накладок 13 одинаковое. Накладки 13 обращены вертикальной стороной вблизи отверстий 24 и 25 к противоположной стойке.

Каждая горизонтальная связь 14 представляет собой равнобокий уголок с четырьмя парами отверстий (на фигуре не обозначены), расположенными вблизи торцов на каждой полке параллельно продольной оси уголка. Расстояние между отверстиями равно расстоянию между отверстиями 24. Каждая горизонтальная связь 14 жестко присоединена к паре накладок 13, расположенных на соседних стойках с одной стороны на одной высоте, к поверхностям, обращенным к стойке, болтовыми соединениями через отверстия вблизи их торцов (на фигуре не обозначены) и отверстия 24.

Каждая диагональная связь 15 представляет собой равнобокий уголок с четырьмя парами отверстий, расположенными вблизи торцов на каждой полке параллельно продольной оси уголка. Расстояние между отверстиями равно расстоянию между отверстиями 25.

Каждая диагональная связь 15 жестко присоединена к паре накладок 13, расположенных на соседних стойках с одной стороны на разной высоте, к поверхностям, обращенным к стойке, болтовыми соединениями через отверстия вблизи их торцов (на фигуре не обозначены) и отверстия 25.

Каждая из четырех фасонок 16 имеет прямоугольную форму, ее длинные стороны - вертикальны. В центре имеется прямоугольное отверстие 26 с утолщением вокруг него, длинная сторона отверстия параллельна вертикальной стороне. Длина длинной стороны отверстия не менее суммы половины расстояния между параллельными отверстиями 10 и длины короткой стороны. В фасонке 16 расположены два вертикальных ряда круглых отверстий 27 симметрично относительно вертикальной оси фасонки 16. Расстояние между рядами и отверстиями 27 в них равно соответственно расстоянию между рядами 21 и отверстиями в них. Диаметры отверстий в рядах 21 и 27 равны. На утолщении вблизи каждой короткой стороны прямоугольного отверстия 26 имеются по две проушины 28 с вертикальными отверстиями, соосными на противоположных сторонах. В пары соосных проушин вставлены шпильки 29.

Муфта 17 квадратной формы со стороной, равной короткой стороне отверстия 26, ее толщина равна утолщению вокруг отверстия 26, в центре имеется круглое отверстие диаметром, равным диаметру отверстия 10. Набор прокладок 18 состоит из прямоугольных листовых прокладок разной толщины, длинная сторона равна короткой стороне отверстия 26, короткая сторона равна его утолщению. Общая толщина набора прокладок 18 равна разности между длинной стороной отверстия 26 и стороной муфты 17.

Муфта 17 вставлена в отверстие 26, ход муфты 17 в отверстии 26 равен не менее половины расстояния между отверстиями 10 в одной плоскости. В проемы между горизонтальными сторонами муфты 17 и короткими сторонами отверстия 26 вставлен набор прокладок 18, разделенный на две части требуемой толщины. Количество и толщина прокладок (на фигуре не обозначены), входящих в набор прокладок 18, позволяют установить муфту 17 в любом месте отверстия 26.

Стойки надеты на сваи через отверстия в диафрагмах. Через каждое отверстие 10, которое совпадает с парой соосных отверстий 20, парой соосных отверстий 26 и парой соосных отверстий в муфтах 17, проходит цилиндрический штырь 19. Положение стоек на сваях отрегулировано с помощью набора прокладок 18, чтобы пара фасонок 16 на разных стойках находились на одной высоте выше последних двух пар накладок 12.

Поплавок состоит из понтона 30 и плуга 31 и обладает положительной плавучестью.

Понтон 30 имеет форму призмы, две грани которой горизонтальны, три смежные грани вертикальны, и две смежные симметричные наклонные грани образуют внешнее режущее ребро с подъемом его острия от края к центру. Понтон 30 имеет сквозное вертикальное прямоугольное отверстие 32, расположенное в центре верхней горизонтальной грани, длинные стороны отверстия 32 параллельны длинным сторонам верхней грани. Длина длинной стороны отверстия равна габаритной ширине рамы, длина короткой стороны равна расстоянию между накладками 13 с учетом выступающих болтовых соединений. На верхней и нижней гранях понтона 30, на каждой длинной стороне отверстия имеются по два утопленных внутрь участка 33, сечение которых имеет форму дуги. Расстояние между участками соответствует расстоянию между стойками, а их длина совпадает с шириной накладок 13.

Все грани понтона 30 выполнены из листового материала, например, стеклопластика, его внутренняя полость заполнена вспененным материалом. Все грани отверстия 32 и участков 33 дополнительно покрыты листовым металлом (на фигуре не обозначены). На каждой наклонной грани понтона 30 расположена стальная пластина 34 одинаковых с ней размеров. Каждая пластина 34 имеет один горизонтальный ряд отверстий 35 в верхней части и два параллельных горизонтальных ряда отверстий 36 и 37 в нижней части. Расстояния между отверстиями в рядах 35, 36 и 37 одинаковы. Соответствующие по порядку отверстия каждого ряда лежат на одной линии, параллельной острию клина. Расстояния от острия клина до каждого ближнего отверстия в рядах 35, 36 и 37 одинаковы.

Плуг 31 состоит из двух гофрированных листов. Форма и размеры плуга 31 соответствуют форме и размерам пары наклонных граней понтона 30. Гофры расположены параллельно режущему ребру плуга (на фигуре не обозначено). Каждый гофрированный лист имеет два горизонтальных ряда отверстий 38 и 39 в своей верхней части и один горизонтальный ряд отверстий 40 в своей нижней части. Расстояние между рядами отверстий 38 и 39 равно расстоянию между рядами отверстий 36 и 37, расстояние между рядами отверстий 39 и 40 равно расстоянию между рядами отверстий 35 и 36. Расстояние от ряда отверстий 38 до верхнего края гофрированного листа равно расстоянию от ряда отверстий 35 до верхнего края пластины 34. Расстояние от ряда отверстий 40 до нижнего края гофрированного листа равно расстоянию от ряда отверстий 37 до нижнего края пластины 34. Расстояния между отверстиями в рядах 38, 39 и 40 равны расстояниям между отверстиями в рядах 35, 36 и 37. Соответствующие по порядку отверстия каждого ряда лежат на одной линии, параллельной острию клина. Расстояния от острия плуга 31 до каждого ближнего отверстия в рядах 38, 39 и 40 равны расстояниям от острия клина до каждого ближнего отверстия в рядах 35, 36 и 37.

В рабочем положении плуг 31 опущен вниз и закреплен на пластинах 34 винтами, вкрученными через отверстия рядов 38 и 39 в отверстия рядов 36 и 37.

В транспортном положении плуг 31 не выступает за края пластин 34 и закреплен на них винтами, вкрученными через отверстия рядов 38 и 40 в отверстия рядов 35 и 37.

Монтаж универсального сборно-разборного плавучего ледореза производится следующим образом.

Сборно-разборный плавучий ледорез доставляется к месту установки в разобранном виде, при этом поплавок доставляется на место сборки в транспортном положении.

Сборно-разборный плавучий ледорез устанавливается с верховой стороны защищаемого объекта, например, опоры моста, при этом рама устанавливается вдоль течения, а плуг 31 направлен против течения.

Сначала на берегу собирается нижний блок рамы, состоящий из пары секций 11, восьми накладок 13, четырех горизонтальных связей 14, двух диагональных связей 15. Также собираются две сваи путем соединения винтового наконечника и одной трубы 1 с помощью вкладышей и штырей 9, длина сваи больше длины стойки. После этого свая вставляется в соответствующую секцию 11.

Нижний блок рамы со сваями закрепляется на плавучем средстве так, чтобы он находился за бортом, и доставляется к месту установки (фиг. 7).

На месте установки сваи наращиваются на необходимую длину в зависимости от глубины воды, опускаются на дно и завинчиваются (фиг. 8), с наращиванием при необходимости. После завинчивания каждую сваю поворачивают, чтобы обеспечить перпендикулярность одного из рядов отверстий 10 каждой сваи широким сторонам секции 11.

Затем с помощью стыковых накладок 12 рама наращивается необходимым числом секций в зависимости от глубины воды с постановкой горизонтальных и диагональных связей 14 и 15 и опускается вниз на дно (фиг. 9).

На берегу или на плавучем средстве поплавок переводится в рабочее положение: выкручиваются винты из рядов отверстий 35 и 37, плуг 31 опускается вниз до совпадения рядов отверстий 38 и 39 с рядами отверстий 36 и 37 и закрепляется винтами через эти ряды отверстий.

После этого поплавок в рабочем положении надевается на раму ледореза через отверстие 32 (фиг. 10) и опускается на воду. Верх каждой стойки закрепляется на сваях с помощью фасонок 16 муфт 17, наборов прокладок 18, штырей 19 и шпилек 29.

Понтон 30 за счет своей плавучести постоянно поддерживает поплавок на воде при изменении уровня воды в реке.

При ледоходе и карчеходе льдины и деревья ударяются в плуг 31 и пластины 34 и отводятся в стороны их поверхностями. Если льдина большая, то она поднимается по режущим ребрам плуга 31 и понтона 30, разламывается под собственным весом, и ее обломки отводятся в стороны.

Сборно-разборный плавучий ледорез может быть разобран в обратной последовательности, перевезен и установлен в другом месте.

Источники информации

1. Патент RU 197541 от 21.02.2020 г. «Кустовой сборно-разборный ледорез», автор: Светлов Л.П., Стройков В.А., Бирюков О.Р. и др., МПК E01D 19/14. Опубл.: бюл. №14 от 13.05.2020.

2. Патент RU 2807000 от 21.10.2022 г. «Модульный металлический шатровый телескопический ледорез», автор: Федоров Я.А., Филиппов А.Р., Светлов Л.П. и др., МПК E01D 19/14. Опубл.: бюл. №31 от 08.11.2023.

3. Патент RU 2746339 от 02.07.2020 «Универсальный сборно-разборный ледорез», автор: Калинин И.С., Коршаков СВ., Осетров С.Н. и др., МПК E01D 19/14, Е02В 3/06. Опубл.: бюл. №11 от 12.04.2021.

Изобретение относится к строительству защитных сооружений, преимущественно опор железнодорожных и автодорожных мостов, ото льда и плывущих предметов. Сборно-разборный плавучий ледорез состоит из вертикальных составных винтовых свай и направляющей рамы. Сваи расположены в один ряд на одинаковых расстояниях друг от друга, направляющая рама состоит из ряда параллельных стоек по количеству свай, в каждой стойке имеется продольное сквозное отверстие, через которое она надета на сваю. Раскосы и распорки объединяют стойки в раму. Ледорез снабжен поплавком, включающим понтон и плуг. Понтон имеет форму призмы с двумя горизонтальными гранями, тремя смежными вертикальными гранями, соединяемыми под прямым углом, и двумя смежными симметричными наклонными гранями, образующими внешнее режущее ребро с подъемом от края к центру понтона, в центре верхней горизонтальной грани имеется сквозное вертикальное прямоугольное отверстие с размерами, соответствующими габаритным размерам горизонтального сечения направляющей рамы. Поплавок через отверстие надет на раму. Плуг выполнен из двух гофрированных листов, его форма и размеры соответствуют форме и размерам двух смежных симметричных наклонных граней понтона, при этом плуг размещен на них так, что его верхний край расположен вблизи их нижнего края и закреплен на них разборным соединением. Технический результат – возможность сооружения ледореза при любом уровне воды в реке, а также снижение его материалоемкости и трудоемкости сооружения. 10 ил.

Сборно-разборный плавучий ледорез, включающий вертикальные составные винтовые сваи и направляющую раму, отличающийся тем, что сваи расположены в один ряд на одинаковых расстояниях друг от друга, направляющая рама состоит из ряда параллельных стоек по количеству свай, в каждой стойке имеется продольное сквозное отверстие, через которое стойка надета на сваю, а также раскосов и распорок, объединяющих стойки в раму, ледорез снабжен поплавком, включающим понтон и плуг, понтон имеет форму призмы с двумя горизонтальными гранями, тремя смежными вертикальными гранями, соединенными под прямым углом, и двумя смежными симметричными наклонными гранями, образующими внешнее режущее ребро с подъемом от края к центру понтона, в центре верхней горизонтальной грани имеется сквозное вертикальное прямоугольное отверстие с размерами, соответствующими габаритным размерам горизонтального сечения направляющей рамы, в котором находится направляющая рама, плуг состоит из двух гофрированных листов, его форма и размеры соответствуют форме и размерам двух смежных симметричных наклонных граней понтона, плуг размещен на них так, что его верхний край расположен вблизи их нижнего края и закреплен на них разборным соединением.