Волнозащитное сооружение

Полезная модель относится к гидротехнике и может быть использована для гашения энергии волн. В волнозащитном сооружении, включающем ряд свай со стороны фронта волны и ряд свай со стороны защищаемого объекта, сваи ряда, расположенного со стороны защищаемого объекта, объединены в глухую стену, при этом все сваи сооружения объединены в верхней части ростверком, между рядом свай со стороны фронта волны и рядом свай со стороны защищаемого объекта установлен промежуточный ряд свай; превышение Н ростверка относительно максимального уровня воды в акватории может составлять H=(0,8-1,2)h_вmax , где h_вmax10 - принятая максимальная высота волн в акватории, расстояние В между рядом свай со стороны фронта волны и рядом свай со стороны защищаемого объекта составляет В=(0,1-0,2)_вmax, где _вmax160 - принятая максимальная длина волны в акватории, расстояние B₁ между рядом свай со стороны фронта волны и промежуточным рядом свай составляет В₁=(0,4-0,6)В, расстояние s _np1 между соседними сваями в ряду со стороны фронта волны составляет s_np1=(0,6-1,0)d₁, где d ₁ - диаметр свай в ряду со стороны фронта волны, а расстояние s_np2 между соседними сваями в промежуточном ряду - s_np2=(0,15-0,3)d₂, где d₂ - диаметр свай в промежуточном ряду. Повышается эффективность волнозащитного сооружения, предотвращаются переливы воды через него, а также уменьшаются ударные воздействия на ростверк и сваи, объединенные в глухую стену.

Полезная модель относится к гидротехнике и может быть использована для гашения энергии волн.

Известен волнолом, включающий расположенные в водоеме перпендикулярно фронту волн волноводы в виде эластичных оболочек, соединенных с фиксирующим элементом, отличающийся тем, что волноводы выполнены трубчатыми и установлены в фиксирующем элементе вертикально, по меньшей мере, в один ряд, RU 12146 U1.

Данное сооружение является проницаемым, вследствие чего волна в значительной степени проходит на акваторию порта; сквозное сооружение может применяться при высоте волны не более 3-4 м и длине волны не более 50 м, что существенно ограничивает возможность ее использования в морских условиях. Кроме того, данное сооружение не препятствует передвижению наносов в защищаемую акваторию.

Известно волнозащитное сооружение, включающее два ряда свай: один ряд со стороны фронта волны и второй ряд - со стороны защищаемого объекта; сваи второго ряда объединены в глухую стену; все сваи сооружения объединены в верхней части ростверком, AU 646044 В2, фиг.6, 7.

Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящей полезной модели.

Это сооружение препятствует попаданию наносов в защищаемую акваторию, однако эффективность гашения волн недостаточна, поскольку коэффициент гашения волн данного сооружения и ему подобных составляет 0,4-0,5 (гашение энергии волн не превышает 50%). В результате происходят всплески воды большой высоты, и имеют место интенсивные ударные воздействия на плиту ростверка снизу, а также на ряд свай, объединенных в глухую стену.

Всплески обусловливают перелив значительных масс воды через сооружение в защищаемую акваторию, что может вызвать подтопление причалов, территорий, перегрузочной техники и т.д. Ударные воздействия волн обусловливают необходимость усиления конструкции ростверка, элементов его крепления, а также свай второго ряда, что усложняет конструкцию сооружения, увеличивает ее материалоемкость и стоимость.

Задачей настоящей полезной модели является повышение эффективности волнозащитного сооружения, предотвращение переливов воды через него, а также уменьшение ударных воздействий на ростверк и сваи, объединенные в глухую стену.

Согласно полезной модели в волнозащитном сооружении, включающем ряд свай со стороны фронта волны и ряд свай со стороны защищаемого объекта, сваи ряда, расположенного со стороны защищаемого объекта, объединены в глухую стену, при этом все сваи сооружения объединены в верхней части ростверком, между рядом свай со стороны фронта волны и рядом свай со стороны защищаемого объекта установлен промежуточный ряд свай; превышение Н ростверка относительно максимального уровня воды в акватории может составлять Н=(0,8-1,2)h_вmax, где h_вmax10 - принятая максимальная высота волн в акватории, расстояние В между рядом свай со стороны фронта волны и рядом свай со стороны защищаемого объекта составляет В=(0,1-0,2)_вmax,где _вmax160 - принятая максимальная длина волны в акватории, расстояние B₁ между рядом свай со стороны фронта волны и промежуточным рядом свай составляет B₁=(0,4-0,6)В, расстояние s _np1 между соседними сваями в ряду со стороны фронта волны составляет s_np1=(0,6-1,0)d₁, где d ₁ - диаметр свай в ряду со стороны фронта волны, а расстояние s_np2 между соседними сваями в промежуточном ряду - s_np2=(0,15-0,3)d₂, где d₂ - диаметр свай в промежуточном ряду.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображено:

на фиг.1 - поперечный разрез сооружения;

на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;

на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1;

на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1.

Волнозащитное сооружение включает ряд свай 1 со стороны фронта волны. Со стороны защищаемого объекта - акватории 2 морского порта, расположен ряд свай 3, которые объединены в глухую стену. Между рядом свай 1 и рядом свай 3 установлен промежуточный ряд свай 4. Все сваи сооружения объединены в верхней части ростверком 5. Элементы крепления ригеля к оголовкам свай на чертежах не показаны. Сваи заглублены в основание - дно 6 акватории. Сваи 3 соединены между собой посредством шпунтовых замков 7. Все сваи имеют одинаковую высоту и представляют собой металлические трубы. В конкретном варианте исполнения сваи 1 имеют наружный диаметр d₁=1000 мм, сваи 4 имеют наружный диаметр d₂ =1200 мм. Диаметр свай 3 определяется по условиям прочности и не влияет на эффективность гашения волн. Для предотвращения коррозии труб изнутри они могут быть заполнены бетоном. Превышение Н ростверка относительно максимального уровня воды в акватории составляет H=(0,8-1,2)h_вmax, где h_вmax10 - принятая максимальная высота волн в акватории, расстояние В между рядом свай со стороны фронта волны и рядом свай со стороны защищаемого объекта составляет В=(0,1-0,2)_вmax, где _вmax160 - принятая максимальная длина волны в акватории, расстояние B₁ между рядом свай со стороны фронта волны и продольными осями промежуточного ряда свай составляет B₁=(0,4-0,6)В, расстояние s_np1 между соседними сваями в ряду со стороны фронта волны составляет s_np1=(0,6-1,0)d₁ , где d₁ - диаметр свай в ряду со стороны фронта волны, а расстояние s_np2 между соседними сваями в промежуточном ряду - s_np2=(0,15-0,3)d₂, где d₂ - диаметр свай в промежуточном ряду.

Сооружение работает следующим образом.

При прохождении волны через ряд свай 1 волна частично разбивается об эти сваи, частично отражается. За сваями 1 происходит разделение ламинарного потока на отдельные потоки и их турбулизация. Волновой фронт достигает промежуточного ряда свай 4, при этом вода проходит за сваи 4 с задержкой, поскольку скорость прохождения волны через ряд свай 4 существенно ниже скорости набегания волны на ряд свай 1. Уровень воды между рядом свай 1 и рядом свай 4 поднимается, часть волновой энергии отражается от ряда свай 4, и происходит перенаправление потока воды навстречу набегающей волне. После прохождения волны за ряд свай 4 происходит поднятие уровня воды за рядом свай 4 и понижение его между рядами 1 и 4 свай. Ряд свай 4 препятствует пропуску и обратному прохождению волны, перенаправляя тем самым потоки воды навстречу друг другу. Происходит смещение фаз прохождения волны через сооружение, и встречные потоки воды гасят друг друга.

Таким образом, повышается эффективность гашения волн, предотвращаются переливы воды через сооружение; поскольку потоки воды гасят друг друга, уменьшаются ударные воздействия на ростверк 5 и сваи 3, объединенные в глухую стену. Это позволяет уменьшить материалоемкость сооружения, упростить его конструкцию.

В таблице 1 приведены результаты гидравлических испытаний сооружения, при этом примеры 1-3 соответствуют соотношениям согласно п.2 формулы полезной модели и представляют собой лучшие варианты исполнения полезной модели. Примеры 4, 5 выходят за рамки соотношений, приведенных в п.2 формулы полезной модели, однако эти варианты обеспечивают более эффективное гашение волн по сравнению с прототипом.

Таблица 1
Таблица гидравлических испытаний волнозащитного сооружения
Примеры п/п	Н, м	В, м	B1, м	Sпр1	Sпр2	hвmax, м	Коэффициент гашения волн, %
1	6	12	7,2	0,6	0,24	120	0,66
2	7,5	18	9	0,8	0,30	120	0,71
3	9	24	10,8	1,0	0,36	120	0,68
4	4,5	10	3,0	0,4	0,18	120	0,63
5	12	28	19	1,2	0,45	120	0,61

Принятые значения:

hвmax=7,5 м	d1=1 м
вmax=120 м	d2=1,2 м

Испытания проведены в лаборатории Научно-исследовательского центра 26 ЦНИИ Министерства обороны Российской Федерации, г.Санкт-Петербург.

1. Волнозащитное сооружение, включающее ряд свай со стороны фронта волны и ряд свай со стороны защищаемого объекта, сваи ряда, расположенного со стороны защищаемого объекта, объединены в глухую стену, при этом все сваи сооружения объединены в верхней части ростверком, отличающееся тем, что между рядом свай со стороны фронта волны и рядом свай со стороны защищаемого объекта установлен промежуточный ряд свай.

2. Волнозащитное сооружение по п.1, отличающееся тем, что превышение Н ростверка относительно максимального уровня воды в акватории составляет H=(0,8-1,2)h _вmax, где h_вmax10 - принятая максимальная высота волн в акватории, расстояние В между рядом свай со стороны фронта волны и рядом свай со стороны защищаемого объекта составляет В=(0,1-0,2)_вmax, где _вmax160 - принятая максимальная длина волны в акватории, расстояние B₁ между рядом свай со стороны фронта волны и промежуточным рядом свай составляет B₁=(0,4-0,6)В, расстояние s _np1 между соседними сваями в ряду со стороны фронта волны составляет s_np1=(0,6-1,0)d₁, где d ₁ - диаметр свай в ряду со стороны фронта волны, а расстояние s_np2 между соседними сваями в промежуточном ряду - s_np2=(0,15-0,3)d₂, где d₂ - диаметр свай в промежуточном ряду.