Гидротехническое сооружение типа пневматического волнолома

Союз Советских

Соцкалмстическик

Республкк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (51) М. Кл, з

Е 02 В 3/06

E ()2 В 15/00 (22) Заявлено 22.1"2.78 (21) 2700404/29-15 с присоединением заявки Хе 2701484/15 (23) Приоритет—

Гасударственный комитет (53) УДК 627.6 (088.8) Опубликовано 07.08.80. Бюллетень No 29

Дата опубликования описания !5.08.80 по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. Г. Гаврилов, В. Х. Давлетшин и В. П. Дробахин

Всесоюзный ордена Ленина проектно-изыскательский и научноисследовательский институт «Гидропроект» им. С. Я. Жука и Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский институт гидротехники им. Б. Е. Веденеева (71) Заявители (54) ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СООРУЖЕНИЕ

ТИПА ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ВОЛНОЛОМА

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. 1о

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.

Цель изобретения — повышение эффективности сооружения и облегчение его конструкции.

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

На подводном основании направляющий щит м ожет быть уста новлен посредством шарнирных соединений и телескопических тя г.

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.

753978

S р

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 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 нижней 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 зр 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 з 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- 4р 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- зр вающимися по высоте бортами 19.

Работает сооружение следующим образом.

Нагнетанием масла с помощью маслонапорной 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

4 шарниров 10 — 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 фи кса тор а м и 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 окончания 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

5

В еше 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 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 />. 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 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 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 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 ветровых волн. Гибкий направляющий щит 1 может быть охвачен

ы

15 эо и зо зз

40 сетью 13, низ которой закреплен на опорном массиве 3, а верх прикреплен к плавучей емкости 9. Сеть 13 и гибкие тяги 11 могут быть выполнены из капроиа, а гибкий направляющий щит I и 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 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, 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 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.

753978

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 по нижней и верхней линиям может быть выполнено на ригелях, соединенных с корпусом судна, например, жесткими тяга- 10

i%I H.

Технико-экономические преимущества изобретения в описанном варианте с, гибким щитом также состоят в повышении его

КПД. Согласно лабораторным исследованиям Днепродзержинского отделения

ВНИИГ им. Б. E. Веденеева выполнение направляющего щита гибким и изменяющим свою форму под действием всплывающей водовоздушной смеси между сближенными нижней и верхней линиями закрепления на- гр правляющсго 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

l. 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 шарнирных 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. б. Сооружение по пп. 4и5, отличающееся тем, что направляющий щит снабжен охватывающей его сетью, нижняя кромка которой закреплена на подводном основании, а верхняя присоединена к плавучей емкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. 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).

753978

Составитель Л. Ваксенбург

Pe,у,r„:; ) 11нанова Техред К. Шуфрич Корректор Н. Григорук

Заказ -4bb6,»25 Тираж 713 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР

bio делам изобретений и открытии

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская иаб., д. 4/5

Филиал Г1ПП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4