Универсальное самодействующее защитное от наводнений сооружение
Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к инженерным сооружениям для защиты от наводнений. Сооружение содержит корпус, в котором установлены с возможностью вертикального перемещения выдвижные защитные стены-барьеры на приводных тягах, установленных на свободно вращающихся шкивах и связанных с направляющими-фиксаторами, жестко соединенными с выдвижными стенами-барьерами, при этом в корпус вмонтированы подающие и дренажные трубы. Корпус установлен вдоль прибрежной береговой полосы или территории, которой угрожает наводнение, и закреплен на их спланированной и укрепленной поверхности или вмонтирован в верхнюю часть берегового откоса или дамбы, предназначенной для защиты от наводнений, и включает пенал, в котором установлены вплотную друг к другу непрерывным рядом защитные стены-барьеры, выполненные с профилированными боковыми торцами, и бассейн, в котором помещены водяные баки, закрепленные с возможностью вертикального перемещения на приводных тягах и имеющие отверстия в крышке и днище баков, при этом дренажные трубы снабжены односторонним обратным клапаном. На одной из сторон защитных стен-барьеров могут быть закреплены с возможностью перемещения вместе с ними в вертикальном направлении вилки, вдоль верхних торцов защитных стен-барьеров закреплены накладки, которые закрывают пенал сверху при положении стен-барьеров внутри пенала, а верхние крышки корпуса имеют Т-образные в поперечном сечении пазы, в которых размещены ползуны, соединенные с вилками при помощи строп, причем пазы имеют конфигурацию, соответствующую конфигурации строп и накладок. Изобретение повышает надежность защиты от наводнений и увеличивает автоматизм действия сооружения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Область техники
Использование: в гидротехническом строительстве, в частности в инженерных сооружениях, для защиты береговых участков от наводнений прибрежной полосы или территорий, которым угрожает наводнение.
Уровень техники
По заявке Германии DE №10125946 А1, кл. Е 02 В 3/10, взятой за прототип, известно универсальное самодействующее защитное от наводнений сооружение, содержащее корпус, в котором установлены с возможностью вертикального перемещения выдвижные защитные стены-барьеры на приводных тягах, установленных на свободно вращающихся шкивах и связанных с направляющими - фиксаторами, жестко соединенными с выдвижными стенами-барьерами, при этом в корпус вмонтированы подающие и дренажные трубы.
Недостатком этого сооружения является необходимость создания специальной дренажной системы для отвода воды, вращающей водяное колесо с лопастями, из корпуса сооружения.
Сущность изобретения
Целью (задачей) заявляемого изобретения является расширение арсенала и сферы применения самодействующих защитных сооружений от наводнений, обеспечение автоматической и надежной защиты прибрежной береговой полосы или территории, которой угрожает наводнение, от наводнений.
Технический результат заключается в реализации автоматической, надежной защиты от наводнений при сооружении и использовании конструкции, воплощающей заявляемое изобретение (п.3.2.4.3 Правил составления, подачи и рассмотрения заявки на выдачу патента на изобретение).
Употребляемые в дальнейшем в описании изобретения термины: уровень воды N - обычный (нормальный, ординарный) уровень воды в акватории; уровень воды С - критический уровень воды, грозящий наводнением, находится несколько ниже уровня верхнего основания дамбы, предназначенной для защиты от наводнений, или верхнего основания спланированного берегового откоса; уровень воды Е - экстремальный прогнозируемый уровень воды.
Поставленная цель достигается тем, что заявляемое изобретение содержит П-образный корпус, установленный основанием вдоль прибрежной береговой полосы или территории, где существует угроза наводнения, и закрепленный на их спланированной и укрепленной поверхности или вмонтированный (заглубленный, встроенный) в верхнюю часть дамбы, предназначенной для защиты от наводнений, или в верхнюю часть берегового откоса, и включает пенал, в котором установлены вплотную друг к другу непрерывным рядом с возможностью перемещения в вертикальном направлении выдвижные стены-барьеры с профилированными боковыми сторонами (торцами, гранями), и бассейн, в котором помещены водяные баки, закрепленные на приводных тягах, каждая из которых установлена на свободно вращающихся шкивах и связана с направляющей-фиксатором, которая жестко соединена с выдвижной стеной-барьером с возможностью вертикального перемещения вдоль паза в боковой стенке пенала, а также подающие трубы для поступления воды из акватории, смонтированные в верхней части нижней полости бассейна, и дренажные трубы с односторонним обратным клапаном, причем подъем воды в акватории до уровня С, поступление ее через подающие трубы в нижнюю полость бассейна и в водяные баки, погружение водяных баков на дно бассейна под действием массы заполнившей их воды влечет автоматическое выдвижение защитных стен-барьеров из пенала и подъем их вверх в вертикальное фиксированное рабочее положение и соответственно автоматическое увеличение за счет этого высоты берега или защитной дамбы на высоту, равную высоте выдвинутых, поднятых над пеналом стен-барьеров.
Спад воды в акватории до уровня N влечет опорожнение нижней полости бассейна и водяных баков от воды через дренажные трубы с односторонним обратным клапаном, опускание стен-барьеров в пенал в исходное положение (при этом накладки закрывают пенал сверху), подъем водяных баков в исходное нерабочее положение в верхнюю часть нижней полости бассейна и, таким образом, автоматическое опускание всего ряда стен-барьеров в исходное нерабочее положение внутри пенала.
Надежность защиты от наводнений и просачивания воды между стыками смежных защитных барьеров при уровне воды Е в акватории обеспечивается за счет профилирования боковых торцов (граней) защитных барьеров при их изготовлении - продольных Г-образных (фиг.1), или 
-образных, или П-образных, или U-образных или иной формы выступов на одних и соответственно Г-образных, -образных, П-образных, U-образных или иной формы впадин на других, смежных защитных барьерах, выполненных параллельно этим торцам (граням) с таким расчетом, чтобы при монтаже сооружения и при наводнении профильные выступы одного защитного барьера входили во впадины соответствующего профиля другого, смежного, защитного барьера и т.д., обеспечивая плотное примыкание выступов и впадин друг к другу с целью недопущения просачивания воды между стыками защитных барьеров во время наводнения.
Перечень фигур чертежей
На чертеже изображено сооружение (поперечное сечение), встроенное в дамбу или в береговой откос, в рабочем положении.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Универсальное самодействующее защитное от наводнений сооружение содержит корпус 1, основанием установленный вдоль прибрежной полосы или территории, где существует угроза наводнения, и закрепленный на их спланированной и укрепленной поверхности, или вмонтированный (заглубленный, встроенный) в верхнюю часть дамбы, предназначенной для защиты от наводнений, или в верхнюю часть берегового откоса, и включает непрерывный ряд защитных выдвижных стен-барьеров 2, установленных вплотную друг к другу с возможностью вертикального перемещения в вертикальном полом пенале 3, имеющем в стенке 4 продольные вертикальные пазы 5, в которых установлены съемные направляющие-фиксаторы 6, жестко соединенные с защитными выдвижными стенами-барьерами 2 и с установленными на свободно вращающихся шкивах 7 и 8, закрепленных на рамах 9, приводными тягами 10, на которых закреплены прочные водяные баки 11, имеющие отверстия 12 в крышке 13 и отверстия 14 в днище корпуса баков 11, находящихся внутри нижней полости бассейна 15, закрытой крышкой 16, в которую вмонтированы направляющие 17 с уплотнениями 18, причем в боковой стенке бассейна 15 имеются подающие трубы 19 и дренажные трубы 20 с односторонним обратным клапаном 21, к которым могут быть подсоединены трубы-удлинители 22 и 23, корпус 1 плотно закрыт закрепленными сверху него верхними крышками 24, в которых имеются пазы 25, имеющие в поперечном сечении Т-образную конфигурацию, в которых помещаются ползуны 26, шарнирно соединенные с металлическими прочными стропами 27, взаимодействующими при помощи вилок 28 с защитными стенами-барьерами 2, имеющими профилированные боковые стороны (торцы, грани), накладки 29, закрепленные поверх стен-барьеров 2, и пазы 30, а шкивы 7, 8 снабжены держателями 31 и 32, закрепленными концентрично ободам шкивов, с зазором над шкивами, в которых помещаются приводные тяги 10.
Корпус 1 может быть выполнен из бетона, железобетона, металла и другого обладающего большой прочностью материала и может состоять из плотно соединенных друг с другом П-образных частей. При необходимости полость бассейна может иметь внутренние поперечные перегородки, разделяющие его на отсеки. Возможно строительство сооружения из отдельных секционных блоков, включающих все вышеперечисленные конструктивные элементы и установленных вплотную друг к другу непрерывным рядом.
Сооружение может иметь общий бассейн 15, внутри которого установлены водяные баки 11, взаимодействующие с выдвижными стенами-барьерами 2, и также может иметь внутренние поперечные перегородки, разделяющие бассейн 15 на отдельные самостоятельные отсеки, а может быть выполнено в виде самостоятельных блоков, каждый из которых оснащается одной защитной стеной-барьером.
Приводная тяга 10 может иметь различное конструктивное исполнение. Ею может являться металлический трос, синтетический прочный канат или гибкая плоская металлическая лента из легированной стали, прочной на разрыв, наподобие ленточных пил, применяемых в ленточных отрезных станках для резки металлопроката и металлических деталей. Сопрягающиеся с ними поверхности направляющих 17, уплотнений 18 и шкивов 7, 8 имеют соответствующие профилю (поперечного сечения) приводных тяг конфигурацию.
Сооружение оснащается трубами-удлинителями 22, 23 в случае, если оно встраивается (заглубляется) в дамбу, предназначенную для защиты от наводнений, или в береговой откос.
Оснащение сооружения стропами 27 и другими конструктивными элементами, необходимыми для их функционирования, предусматривается при большом вылете стен-барьеров 2 из пенала 3, например более 2/3 высоты пенала 3, когда они нуждаются в дополнительном укреплении от действия напора воды из акватории
Универсальное самодействующее защитное от наводнений сооружение оснащается сигнализацией любого типа, оповещающей и предупреждающей об опасности нахождения в зоне сооружения при приближении уровня воды акватории к подающим трубам 19 и возможности приведения сооружения в действие (подъема защитных барьеров в вертикальное положение).
Для обеспечения долговечности металлические детали, взаимодействующие с водой, имеют гальваническое антикоррозионное покрытие.
Сооружение установлено вдоль прибрежной полосы или территории, где существует угроза наводнения, и закреплено на их спланированной и укрепленной поверхности или вмонтировано (заглублено) в верхнюю часть дамбы, предназначенной для защиты от наводнений, или в верхнюю часть берегового откоса так, чтобы выпускные отверстия дренажных труб 20 находились немного выше ординарного, обычного, уровня воды в акватории.
Если сооружение установлено непосредственно вдоль прибрежной полосы или территории, которой угрожает наводнение, и закреплено на их спланированной и укрепленной поверхности, то оно само по себе является сооружением для защиты от наводнений даже при нерабочем положении защитных стен-барьеров, полностью находящихся в пенале 3. Сооружение в таком виде без поднятых в вертикальное рабочее положение защитных стен-барьеров может защитить прибрежную полосу или иную территорию, если уровень воды в акватории не доходит во время наводнения до горловины подающих труб 19. При повышении же уровня воды происходит автоматический подъем защитных стен-барьеров в рабочее вертикальное положение, соответственно автоматически увеличивается высота защитного сооружения и оно может защитить прибрежную береговую полосу от наводнения при еще более высоком уровне подъема воды в акватории.
Если сооружение встроено (заглублено) внутрь верхней части "тела" дамбы, предназначенной для защиты от наводнений, или в верхнюю часть берегового откоса, концы труб-удлинителей 22 подающих труб 19 и труб-удлинителей 23 дренажных труб 20 в этом варианте выпущены из боковой грани дамбы или берегового откоса, обращенной к акватории. Входное отверстие труб-удлинителей 22 находится на 100 мм ниже верхнего основания дамбы или берегового откоса, а защитные стены-барьеры 2 в исходном нерабочем положении полностью расположены в пенале 3 и находятся на одном уровне с верхним основанием дамбы или берегового откоса, накладки 29 закрывают пенал 3 сверху.
Универсальное самодействующее защитное от наводнений сооружение действует следующим образом. При ординарном (обычном) уровне воды N в акватории (ниже выпускного отверстия дренажной трубы 20) сооружение находится в исходном положении, стены-барьеры 2 находятся внутри пенала 3.
При подъеме уровня воды в акватории до уровня С вода из акватории поступает через подающие трубы 19 в нижнюю полость бассейна 15 и через отверстия в корпусе водяного бака 11, находящегося в подвешенном состоянии на приводных тягах 10, наполняет водяной бак 11 водой, который погружается на дно бассейна 15. При погружении баков 11 вниз приводные тяги 10, закрепленные на направляющих-фиксаторах 6, перемещаются на вращающихся шкивах 7, 8 и выдвигают вверх из пенала 3 стены-барьеры 2. Одна стена-барьер 2 может взаимодействовать с одним водяным баком 11, длина которого соизмерима с шириной взаимодействующей с ним стены-барьера 2, подвешенным на двух или более приводных тягах 10, или с несколькими водяными баками 11, подвешенными на приводных тягах 10. Каждая стена-барьер может взаимодействовать с двумя симметрично расположенными возле его боковых сторон или более приводными тягами 10. Защитные стены-барьеры 2 поднимаются вверх до тех пор, пока съемные направляющие-фиксаторы 6, перемещаясь вертикально вверх вдоль пазов 5, не упрутся в верхний край пазов 5 стенок 4. Водяные баки 11 удерживают стены-барьеры 2 в выдвинутом вертикальном рабочем положении, прижимая направляющие-фиксаторы 6 к верхнему краю пазов 5, обеспечивая тем самым фиксированное положение стен-барьеров в рабочем положении. Кроме того, давление воды акватории на стены-барьеры 2 прижимает их к стенкам пенала 3, способствуя фиксированию их в рабочем вертикальном положении. Вылет (выдвижение вверх) стен-барьеров 2 можно регулировать путем перестановки съемных направляющих-фиксаторов 6 в стенах-барьерах 2 по вертикали вверх или вниз или изменением длины вертикальных пазов 5, например, при помощи вставок в эти пазы. Длина приводных тяг 10 соответственно изменяется.
Если сооружение снабжено стропами 27 и взаимодействующими с ними деталями и конструктивными элементами, то стены-барьеры 2 при движении вверх при помощи закрепленных на них вилок 28, движущихся в вертикальных пазах стенок 4 (не показано), захватывают находящиеся в пазах 25 стропы 27 и перемещаются вместе с ними вверх, при этом ползуны 26, расположенные в нижней части Т-образных пазов 25 и шарнирно связанные со стропами 27, перемещаются вдоль этих пазов 25 до тех пор, пока не упрутся в выступы в нижней части Т-образных пазов 25. Таким образом, при большом вылете стен-барьеров 2 из пенала 3 стропы 27 создают дополнительное (кроме действия наполненных водой и погруженных вниз бассейна 15 водяных баков 11, удерживающих через приводные тяги 10 стены-барьеры 2 в выдвинутом вертикальном рабочем фиксированном положении) сопротивление стен-барьеров 2 напору воды из акватории при уровне воды Е в ней.
Точно так же автоматически поднимаются вверх и занимают рабочее фиксированное вертикальное положение смежные, соседние защитные стены-барьеры, образуя непрерывную защитную преграду от наводнений вдоль побережья, дамбы или другой территории, увеличивая их высоту и исключая необходимость наращивания их высоты традиционным способом, например насыпкой грунта сверху.
При этом продольные Г-образные выступы или продольные -образные, или П-образные, или U-образные или иной формы выступы на торцах одних барьеров находятся во впадинах соответствующего профиля других, смежных, защитных барьеров, обеспечивая плотное примыкание выступов и впадин друг к другу с целью недопущения просачивания воды между стыками защитных барьеров во время наводнения.
При спаде воды до уровня N вода выходит из водяного бака 11 через отверстия 14 в его корпусе и вместе с водой из внутренней полости бассейна 15 выходит через односторонний обратный клапан 21 дренажной трубы 20 в акваторию. Защитные стены-барьеры 2, имеющие массу, превышающую массу порожних баков 11 и способную преодолеть сопротивление взаимосвязанных с ними конструктивных частей сооружения, движутся вниз пенала 3, приводя в движение тяги 10, которые поднимают баки 11 в верхнюю часть бассейна 15, и последние занимают в ней исходное подвешенное на тягах 10 пространственное положение, стропы 27 также занимают исходное горизонтальное положение в пазах 25, стены-барьеры 2 занимают исходное положение внутри пенала 3, накладки 29 закрывают пенал сверху.
Точно так же автоматически опускаются и занимают исходное нерабочее вертикальное положение внутри пенала 3 и все остальные защитные стены-барьеры. Весь непрерывный ряд защитных стен-барьеров, вся состоящая из них линия защитной преграды опускается и высота защитного сооружения уменьшается до исходной высоты.
Сбалансированная конструктивная система должна быть рассчитана с учетом возможности наращивания при необходимости высоты защитных барьеров при помощи дополнительных плит или других элементов путем закрепления их механическим или иным способом на защитных барьерах.
Одним из важных преимуществ и достоинств заявляемого изобретения является автоматизм его действия в процессе подъема и снижения уровня воды в акватории: подъема и опускания защитных барьеров.
Другим очень важным преимуществом и достоинством заявляемого сооружения является возможность весьма значительного увеличения высоты, в частности, дамбы, предназначенной для защиты от наводнений, или берегового откоса, в которые вмонтировано сооружение, по меньшей мере, на 2/3 их собственной высоты за счет выдвижения (подъема) защитных стен-барьеров на эту высоту, так как пенал со стенами-барьерами полностью расположены вертикально в "теле" дамбы или берегового откоса и их высота может быть соизмерима с высотой дамбы или берегового откоса, или возможность увеличения в рабочем положении высоты самого сооружения, установленного и закрепленного вдоль прибрежной полосы или территории, подверженной угрозе наводнений, по меньшей мере, на 2/3 собственной высоты сооружения в исходном нерабочем состоянии за счет выдвижения из пеналов стен-барьеров на соответствующую высоту.
Еще одним преимуществом заявляемого изобретения является возможность регулирования вылета (высоты выдвижения из пенала) стен-барьеров, а значит и высоты самого сооружения или дамбы, или берегового откоса.
При встраивании сооружения внутрь верхней части дамбы, предназначенной для защиты от наводнений, или внутрь берегового откоса защитные стены-барьеры 2 в исходном нерабочем положении располагаются вертикально в пеналах 3, плотно прилегая к ним, и находятся на одном уровне с верхним основанием дамбы или берегового откоса. При необходимости конструкция защитного сооружения допускает возможность наращивания его высоты путем увеличения высоты защитных стен-барьеров при помощи дополнительных конструктивных элементов, закрепляемых на верхней части защитных стен-барьеров, находящихся в вертикальном нерабочем положении, без демонтажа сооружения.
Сооружение не нарушает экологическую обстановку и чистоту окружающей среды.
Универсальное самодействующее защитное от наводнений сооружение по заявляемому изобретению легче и быстрее соорудить, чем строить постоянно наращиваемые дамбы для защиты от наводнений.
Таким образом, при использовании заявляемого изобретения решается поставленная цель и достигается технический результат, обеспечивающий автоматическую и надежную защиту от наводнений береговых участков и территорий, которым угрожает наводнение.
1. Универсальное самодействующее защитное от наводнений сооружение, содержащее корпус, в котором установлены с возможностью вертикального перемещения выдвижные защитные стены-барьеры на приводных тягах, установленных на свободно вращающихся шкивах и связанных с направляющими-фиксаторами, жестко соединенными с выдвижными стенами-барьерами, при этом в корпус вмонтированы подающие и дренажные трубы, отличающееся тем, что корпус установлен вдоль прибрежной береговой полосы или территории, которой угрожает наводнение, и закреплен на их спланированной и укрепленной поверхности или вмонтирован в верхнюю часть берегового откоса или дамбы, предназначенной для защиты от наводнений, и включает пенал, в котором установлены вплотную друг к другу непрерывным рядом защитные стены-барьеры, выполненные с профилированными боковыми торцами, и бассейн, в котором помещены водяные баки, закрепленные с возможностью вертикального перемещения на приводных тягах и имеющие отверстия в крышке и днище баков, при этом дренажные трубы снабжены односторонним обратным клапаном.
2. Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что на одной из сторон защитных стен-барьеров закреплены с возможностью перемещения вместе с ними в вертикальном направлении вилки, вдоль верхних торцов защитных стен-барьеров закреплены накладки, которые закрывают пенал сверху при положении стен-барьеров внутри пенала, а верхние крышки корпуса имеют Т-образные в поперечном сечении пазы, в которых размещены ползуны, соединенные с вилками при помощи строп, причем пазы имеют конфигурацию, соответствующую конфигурации строп и накладок.
