Гидротехническое сооружение типа пневматического волнолома Советский патент 1980 года по МПК E02B3/06 E02B15/00 

I

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям типа пневматического волнолома и может быть использовано на морском и речном транспорте, при производстве гидротехнических работ, в том числе подводно-технических и аварийно-спасательных, для гашения энергии волн, борьбы с образованием ледяного покрова, защиты от горящих на поверхности воды нефтепродуктов, предупреждения отложения насосов, а также для создания течений, обеспечивающих транспорт древесины на лесных рейдах.

Известен пневматический волнолом, включающий направляющий щит и перфорированный трубопровод для подачи сжатого воздуха 1.

Известно также гидротехническое сооружение типа пневматического волнолома, включающее направляющий щит, установ- ленный нижней кромкой на подводном основании, и расположенный под ним перфорированный трубопровод для подачи сжатого воздуха 2.

Существенным недостатком известных устройств является их низкая эффективность, ввиду больщого расхода воздуха, а также значительный вес.

Цель изобретения - повыщение эффективности сооружения и облегчение его конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в известном гидротехническом сооружении J типа пневматического волнолома, включающем направляющий и;ит, установленный нижней кромкой на подводном основании, и расположенный под ним перфорированный трубопровод для подачи сжатого воздуха, в нижней части щита выполнены сквозные 10 проемы, выще которых его нижняя поверхность имеет криволинейную форму и может быть выполнена полуарочной циклоидальной.

На подводном основании направляющий

15 щит может быть установлен посредством щарнирных соединений и телескопических тяг.

Кроме того, направляющий щит может быть выполнен гибким. При этом его нижняя кромка может быть закреплена на подводном основании с помощью анкеров, а верхняя - соединена с якорным устройством посредством плавучей емкости и гибких тяг. Гибкий направляющий щит может быть снабжен также охватывающей его сетью, снижающей в нем растягивающие усилия, причем нижняя кромка сети закреплена на подводном основании, а верхняя присоединена к плавучей емкости. На фиг. 1 изображен направляющий щит с расположенным под ним перфорированным трубопроводом, поперечный разрез; на фиг. 2 - то же, вариант с гибким на.;, правляющим щитом. Ниже описывается изобретение в двух основных вариантах выполнения, т. е. с жестким (фиг. 1) и гибким (фиг. 2) направляющим щитом. Гидротехническое сооружение типа пнев,,. матического волнолома (фиг. 1 включает наклонный направляющий щит 1, имеющий сквозные проемы 2, выще которых его нижняя поверхность 3 выполнена криволинейной с пересекающими уровенную поверхность воды 4 касательными, проведенными к поперечному вертикальному сечению нижней поверхности 3, которая выполнена преимущественно полуарочной циклоидальной, пересекающей уровенную поверхность воды 4 над перфорированным 1рубопроводом 5, соединенным с воздухонагнетательной установкои (не показанной на чертеже). Направляющий щит 1 прикреплен с помбщью стоек 6 к опорному массиву 7 и верхним щтангам 8 с телескопических тяг с помощью щарниров соответственно 9 и 10 и имеет возможность поворота относительно опорного массива / и верхних штанг 8 телескопических тяг, нижние штанги 11 которых, в свою очередь, с помощью дополнительных щарниров 12 прикреплены к дополнительным опорным массивам 13 и имеют возможность поворота относительно дополнительных опорных, массивов. Верхние выполненные с порщнями 14 щтанги 8 образуют телескопические пары с нижними щтангами 11, снабженными цилиндрами 15, полости 16 которых трубопрово.д.ами сообщены с маслонапорной установкой (не показанными на чертеже). В раздвинутом положении верхние 8 и нижние 11 штанги скреплены фиксаторами 17 с ручным водолазным или автоматическим дистанционным включением в работу и отключением. При сдвинутом положении штанг стойки 6 укладываются на донные упоры 18. Криволинейные направляющие щиты с целью исключения выскальзывания из-под их пузырьков воздуха могут быть изготовлены с постепенно увеличивающимися по высоте бортами 19. Работает сооружение следующим образом. Нагнетанием масла с помощью маслонанорной установки в полости 16 цилиндров 15 раздвигаются верхние 8 и. нижние 11 щтанги и одновременно они вокруг шарниров 12 поворачиваются относительно дополнительных опорных массивов 13 и вокруг щарниров 10 - относительно направляющего щита 1, который, в свою очередь, вокруг щарниров 9 поворачивается относительно опорного массива 7 и выводится в наклонное положение к уровненной поверхности воды 4. Верхние 8 и нижние 11 щтанги раздвигаются до крайнего положения, при котором нижняя криволинейная поверхность наклонного направляющего щита 1 пересекает уровненную поверхность воды 4 над перфорированным трубопроводом 5, и в этом щтанги 8 и 11 могут скрепляться фиксаторами 17. Воздухонагнетательной установкой подается воздух в перфорированный трубо J, , J и11V. 1 VJ-fV JILlJ Ljmi 11 LJl 111 1У Vy р , которого он вытесняется в виде отдельных пузырьков. Миновав сквозные проемы 2, они достигают нижней криволинейной поверхности направляющего щита и скользят вдоль нее к поверхности воды. Это вызывает подсасывание и увеличение окружающей воды вслед за пузырьками. Увлеченная благодаря трению вода приводит в движение соседние частицы, образуя непрерывный водовоздушный поток, который, взаимодействуя с криволинейным на„равляющим щитом, плавно поворачивается в горизонтальное положение при наименьщих энергетических потерях, чем и достигается повыщение КПД устройства. Горизонтальное течение, направленное навстречу ветровым волнам, гасит их. В нижней час возникщего потока идет подсасывание . находящейся у дна водоема, вследствие чего появляется компенсационное течение. После окончания щторма или штормового периода восстанавливается давление в полостях 16 цилиндров 15, отключаются фиксаторы 17. Понижением давления в полостях 16 цилиндров 15 устройство возвращается в исходное положение с опиранием стоек 6 на донные упоры 18, при котором на него исключается воздействие ветровых волн высотой менее расчетной и не требующих гашения, а также судовых волн, исключаются навалы и удары судов, льдов, различных плавающих предметов или других неблагоприятных факторов, имеющих место в районе уровенной поверхности воды. Этим достигается уменьшение износа устройства в межштормовой период. Перед кратковременным штормом фиксаторы 17 могут не устанавливаться, Другим вариантом сооружения с жестКИМ щитом является выполнение его с направляющим криволинейным щитом, опертым на ригель, уложенный на сваи, забитые в дно водоема, и жестким креплением щита к опорному массиу, т. е. без телескопических. щтанг и дополнительных опорных массивов. В еще одном варианте сооружения с укладываемым на дно щитом является выполнение трособлочной системы и пропуском тяг, например, в проемы щита или специальные узкие прорези в нем, т. е. без телескопических штанг с .поршнями и цилиндрами и без маслонапорной установки. Технико-экономические преимуш.ества изобретения описанного варианта с жестким направляющим щитом состоят в повышеНИИ его КПД. Согласно лабораторным исследованиям, выполненным Днепродзержинским отделением ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева, придание нижней поверхности направляющего щита криволинейной формы, преимущественно полуарочной циклоидальной, пересекающей уровенную поверхность воды над перфорированным трубопроводом, несмотря на выполнение в нижней части направляющего щита проемов на высоту 0,65 - 0,70 от глубины погружения перфорированного трубопровода,перераспределяет по глубине скорости в создаваемом течении и, как следствие этого, повышает по сравнению с известным сооружением поверхностную скорость течения не менее, чем на 20%. Как известно (П. С. Никеров, «Пневматический волнолом, изд. «Транспорт, М., 1965, с. 6375) скорость поверхностного течения является главным волногасящим фактором пневматического волнолома. Облег5)ение направляющего щита за счет выполнения проемов в его нижней части при повышении КПД существенно улучшает экономические показатели сооружения. Гидротехническое сооружение по второму основному варианту (фиг. 2) включает гибкий направляющий щит 1, имеющий возможность формоизменения под действием всплываюш.ей водовоздущной смеси между сближенными в его плоскости нижней и верхней линиями его закрепления, под которым смонтирован сообщенный с воздухонагнетательной установкой (на чертеже не показана) перфорированный трубопровод 2, прикрепленный к опорному массиву 3 с помощью (не показанных на чертеже) хомутов. Закрепление гибкого направляющего щита 1 по. нижней линии может быть выполнено соединенными между собой с помощью болтов 4 накладками 5, прижимающими к гибкому направляющему щиту его край 6, охватывающий горизонтальные части 7 анкеров 8, выпущенных из опорного массива 3. По верхней линии закрепление может быть выполнено у поверхности воды с помощью плавучей емкости 9, преимущественно мягкой, полость 10 которой сообщена с (не показанной на чертеже) воздухонагнетательной установкой, и присоединенных к ней гибких тяг 11, заведенных на якоря 12, уложенные перед сооружением со стороны подхода BetpOBbix волн. Гибкий направляющий щит 1 .может быть охвачен сетью 13, низ которой закреплен на опорном массиве 3, а верх прикреплен к плавучей емкости 9. Сеть 13 и гибкие тяги И могут быть выполнены из капрона, а гибкий направляющий щит 1 и мягкая емкость 9 из резинотканевого материала на капроновой основе. Работает сооружение с гибким щитом следующим образом. Воздухонагнетательной установкой проДувается полость 10 мягкой емкости 9, ко™рая принимает цилиндрическую форму, а затем воздух вытесняется из перфорированного трубопровода 2 в виде отдельных пузырьков, которые, достигнув гибкого направляющего щита 1, поднимают его совместно с емкостью 9 к уровенной поверхности воды. По мере включения в работу гибких тяг 11, т. е. по мере их натяжения, гибкий направляющий щит 1 и сеть 13 выгибаются выпуклостью вверх, а пузырьки воздуха всплывают вдоль щита к уровенной поверхности воды. После принятия направляющим щитом 1 рабочего очертания воздух из емкости 9 стравливается настолько, что ее поперечный профиль из круглого становится вытянутым, при котором погруженная в воду часть емкости оказывает наименьшее гидравлическое сопротивление потоку, После окончания щторма или штормового периода восстанавливается давление в полости 10 и цилиндрическое очертание мягкой емкости 9. Прекращается подача воздуха в перфорированный трубопровод 2 и начинается стравливание воздуха из полости 10 мягкой емкости 9, в результате чего гибкий направляющий щит 1 и сеть 13 прогибаются выпуклостью вниз и автоматически совместно с гибкими тягами 11 они укладываются на дно в оптимальное положение, заверщением которого является стравливание всего воздуха из полости 10 мягкой емкости 9. Оптимальное положение на дне водоема гибкого щита, сети, мягкой емкости и гибких тяг сокращает время их развертывания в рабочее положение. Другим варианто.м выполнения сооружения с гибким щитом является закрепление гибкого направляющего щита по нижней линии непосредственным запуском его края в бетонный массив, а по верхней линии - на ригеле, прикрепленном к сваям, забитым в дно водоема, и с возможностью опускания ригеля на дно, например с помощью трособлочной системы или без нее. При этом может быть установлена и сеть поверх гибкоГО направляющего щита. В еще одном варианте, например для расплавления ледяного покрова или транспорта древесины, гибкие и заведенные на якоря тяги прикреплены непосредственно к передней кромке гибкого направляющего щита или пропущены далее поверх щита и закреплены на опорном массиве. Вместо сети возможна также установка системы криволинейных жестких ребер или жесткой решетки с жесткой емкостью, например, металлическим понтоном. Кроме того, гибкий направляющий щит и перфорированный трубопровод могут быть размещены на плавучем средстве, например на барже или плавучем кране, и при этом закрепление гибкого направляющего щита nt) нижней и верхней линиям может быть выполнено на ригелях, соединенных с корпусом судна, например, жесткими тягами. Технико-экономические преимущества изобретения в описанном варианте с.гибким щито.м также состоят в повыщении его КПД. Согласно лабораторным исследованиям Днепродзержинского отделения ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева выполнение направляющего щита гибким и изменяющим свою форму под действием всплывающей водовоздущной смеси между сближенными нижней и верхней линиями закрепления направ-тяющего щита перераспределяет по глубине скорости в создаваемом течении и, как следствие этого, повышает поверхностную скорость течения не менее, чем на 20%. Выполнение же направляющего щита из резинотканевого материала на капроновой основе позволяет резко снизить вес сооружения и улучшить его экономические показатели. Формула изобретения 1. Гидротехническое сооружение типа пневматического волнолома, включающее направляющий щит, установленный нижней кромкой на подводном основании, и расположенный под ним перфорированный трубопровод для подачи сжатого воздуха, отличающееся тем, что, с целью повышения его эффективности и облегчения конструкции, в нижней части щита выполнены сквозные проемы, выше которых его нижняя поверхность имеет криволинейную форму. 2.Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что криволинейная поверхность выполнена полуарочной циклоидальной. 3.Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что направляющий щит установлен на подводном основании посредством щарнирных соединений и телескопических тяг. 4.Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что направляющий щит выполнен гибким. . 5. Сооружение по п. 4, отличающееся тем, что оно снабжено якорным устройством, причем нижняя кромка направляющего щита закреплена на подводном основании с помощью анкеров, а верхняя - соединена с якорным устройством посредством плавучей емкости и гибких тяг. 6. Сооружение по пп. 4«5, отличающееся тем, что направляющий пхит снабжен охватывающей его сетью, нижняя кромка которой закреплена на подводном основании, а верхняя присоединена к плавучей емкости. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 109759, кл. Е 02 В 3/06, 1956 (аналог). 2.Авторское свидетельство СССР № 214399, кл. Е 02 В 3/06, 1965 (прототип). -. .N4 xNNN (/. 5фиг,. 2