Гидротехническое сооружение типа пневматического волнолома — SU 753978 (original) (raw)
Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ВУ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТ авт. свид-ву - (21) 2/00404(29 полнительное М Коз Е 02 В 3/Об Е 02 В 15/00 2. 1"2.7 Заявле с присоединением заявки2701484/1 о(23) Приоритет -ударственнын комит СССР делам изобретений. Х. Давлетшин и енина проектно-изыскательскийнститут Гидропроект им. С.на Трудового Красного Знаменинститут гидротехники им. Б. Е. Всесоюзный ордена Л исследовательский и Всесоюзный ордеисследовательский и научно- Жуканаучно- еденеева 1) Заявители(54) ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СООРУЖЕНИ ТИПА ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ВОЛНОЛОМ ь изобре и соору тивност жеструкции.Поставленнаяв известном гидтипа пневматичесщем направляюнижней кромкойи расположенныйтрубопровод дляв нижней частипроемы, выше коность имеет кривбыть выполненаной. На подводном основании направлщит может быть установлен посрешарнирных соединений и телескоптя г.Кроме того, направляющий щитбыть выполнен гибким. При этом егняя кромка может быть закрепленаводном основании с помощью анкверхняя - соединена с якорным усвом посредством плавучей емкости и яющий дством ческих может о нижна подеров, а тройст- гибких тяг. 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, установленный 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 большого расхода воздуха, а также значительный вес. ния - повышение эффек ния и облегчение его кон цель достигается тем, что ротехническом сооружении кого волнолома, включающий щит, установленный на подводном основании, под ним перфорированный подачи сжатого воздуха, щита выполнены сквозные торых его нижняя поверхолинейную форму и может полуарочной циклоидаль753978 50 зГибкий направляющий щит может бытьснабжен также охватывающей его сетью,снижающей в нем растягивающие усилия,причем нижняя кромка сети закреплена наподводном основании, а верхняя присоединена к плавучей емкости,На фиг, 1 изображен направляющийщит с расположенным под ним перфорированным трубопроводом, поперечный разрез;на фиг. 2 - то же, вариант с гибким на правляющим щитом.Ниже описывается изобретение в двухосновных вариантах выполнения, т, е. с жестким (фиг, 1) и гибким (фиг. 2) направляющим щитом. Гидротехническое сооружение типа пневматического волнолома (фиг. 1) включает наклонный направляющий щит 1, имеющий сквозные проемы 2, выше которых его нижняя поверхность 3 выполнена криволинейной с пересекающими уровенную поверхность воды 4 касательными, проведенными к поперечному вертикальному сечению ниж ней поверхности 3, которая выполнена преимущественно полуарочной циклоидальной, пересекающей уровенную поверхность воды 4 над перфорированным трубопроводом 5, соединенным с воздухонагнетательной установкой (не показанной на чертеже). Направляющий щит 1 прикреплен с помощью стоек 6 к опорному массиву 7 и верхним штангам 8 с телескопических тяг с помощью шарниров соответственно 9 и 10 н имеет возможность поворота относительно опорного 30 массива 7 и верхних штанг 8 телескопических тяг, нижние штанги 11 которых, в свою очередь, с помощью дополнительных шарниров 12 прикреплены к дополнительным опорным массивам 13 и имеют возможность поворота относительно дополнительных опорных массивов, Верхние выполненные с поршнями 14 штанги 8 образуют телескопические пары с нижними штангами 11, снабженными цилиндрами 15, полости 16 которых трубопроводами сообщены с масло напорной 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 увеличи- т 0 вающимися по высоте бортами 19.Работает сооружение следующим образом.Нагнетанием масла с помощью масло- напорной установки в полости 16 цилиндров 15 раздвигаются верхние 8 и . нижние 11 штанги и одновременно они вокруг шарниров 12 поворачиваются относительно дополнительных опорных массивов 13 и вокруг 4шарниров 1 О - относительно направляющего щита 1, который, в свою очередь, вокруг шарниров 9 поворачивается относительно опорного массива 7 и выводится в наклонное положение к уровненной поверхности воды 4.Верхние 8 и нижние 11 штанги раздвигаются до крайнего положения, при кото,ром нижняя криволинейная поверхность наклонного направляющего щита 1 пересекает уровненную поверхность воды 4 над перфорированным трубопроводом 5, и в этом положении штанги 8 и 11 могут скрепляться фиксаторами 17. Воздухонагнетательной установкой подается воздух в перфорированный трубопровод 5, из 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 направляющим щитом, плавно поворачивается в горизонтальное положение при наименьших энергетических погерях, чем и достигается повышение КПД устройства. Горизонтальное течение, направленное навстречу ветровым волнам, гасит их. В нижней части возникшего потока идет подсасывание воды, находящейся у дна водоема, вследствие чего появляется компенсационное течение. После окончачия шторма 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 штанг и дополнительных опорных массивов,753978 выполнения проемов в его нижней части приповышении КПД существенно улучшает эко 45 50 55 5В еше одном варианте сооружения с укладываемым на дно щитом является выполнение трособлочной системы и пропуском тяг, например, в проемы шита или специальные узкие прорези в нем, т. е. без телескопических штанг с,поршнями и цилиндрами и без маслонапорной установки. Технико-экономические преимущества 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 О/О, Как известно (П. С, Никеров, Пневматический волнолом, изд, Транспорт, М., 1965, с. 63 - 75) скорость поверхностного течения является главным волногасящим фактором пневматического волнолома. Облегчение направляющего щита за счет номические показатели сооружения. Гидротехническое сооружение по второму основному варианту (фиг. 2) включает гибкий направляющий щит 1, имеющий возможность формоизменения под действиемн всплывающеи водовоздушнои 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 помошью (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 помошью плавучей емкости 9, преимущественно мягкой, полость 10 которой сообшена с (не показанной на чертеже) воздухонагнетательной установкой, и присоединенных к ней гибких тяг 11, заведенных на якоря 12, уложенные перед сооружением со стороны подхода ветровых волн. Гибкий направляющий щит 1 может быть охвачен 10 15 20 25 30 35 40 сетью 13, низ которой закреплен на опорном массиве 3, а верх прикреплен к плавучей емкости 9. Сеть 13 и гибкие тяги 1 могут быть выполнены из капроиа, а гибкий направляющий щити мягкая емкость 9 из резинотканевого материала на капроновой основе.Работает сооружение с гибким щитом следуюшим образом. Воздухонагнетательной установкой продувается полость 10 мягкой емкости 9, которая 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 направляюший 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 станозится вытянутым, при котором погруженная в воду часть емкости оказывает наименьшее гидравлическое сопротивление потоку.После окончания шторма 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 О 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, завершением 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 вариантом выполнения сооружения с гибким щитом является закрепление гибкого направляющего щита по нижней линии непосредственным запуском егб 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 Шита.В еше одном варианте, например для расплавления ледяного покрова или транспорта древесины, гибкие и заведенные на якоря тяги прикреплены непосредственно к передней кромке гибкого направляющего шита 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 шит и перфорированный трубопровод могут быть размещены на плавучем средстве, например на барже или плавучем кране, и при этом закрепление гибкого направляющего шита по нижней и верхней линиям может быть выполнено на ригелях, соединенных с корпусом судна, например, жесткими тяга ми.Технико-экономические преимущества изобретения в описанном варианте с, гибким щитом также состоят в повышении его КПД. Согласно лабораторным исследованиям Днепродзержинского отделения15 ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева выполнение направляющего щита гибким и изменяющим свою форму под действием всплывающей водовоздушной смеси между сближенными нижней и верхней линиями закрепления на правляюшсго 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 изобретения1. Гидротехническое сооружение типапневматического волнолома, включающее направляющий шит, 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 шит установлен на подводном основании посредством шарнирных соединений и телескопических тяг.4. Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что направляющий шит выполнен гибким.5. Сооружение по п. 4, отличающееся тем, что оно снабжено якорным устройством, причем нижняя кромка направляющего шита закреплена на подводном основании с помошью анкеров, а верхняя - соединена с якорным устройством посредством плавучей емкости и гибких тяг.б. Сооружение по пп. 4 и 5, отличающееся тем, что направляющий шит снабжен охватываюшей 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 СССР109759, кл. Е 02 В 3/06, 1956 (аналог).2. Авторское свидетельство СССР214399, кл. Е 02 В 3/06, 1965 (прототип),. Ваксенбуррич КорректорПодписноемитета СССРоткрытииая наб., д. 45ул. Проектная, 4