Устройство для регулирования русловых процессов
Владельцы патента RU 2301297:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Марийский государственный технический университет (RU)
Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к устройствам для регулирования течения потока и русловых процессов. Устройство содержит струенаправляющие элементы, несущие связи, фиксирующие русловые устройства и береговые опоры с натяжными устройствами. Струенаправляющие элементы выполнены в виде гидродинамических профилей из гибких материалов, закреплены за береговые опоры гибкими несущими связями и зафиксированы в придонной части потока грузами, прикрепленными в кормовой части. Повышается эффективность регулирования русловых процессов в широком диапазоне глубин потока, достигается мобильность перестройки режима работы, состоящая в возможности оперативного перехода от процесса размыва к намыву руслами, и улучшаются эксплуатационные характеристики элементов конструкции за счет применения гибких материалов для их изготовления, что способствует улучшению условий установки и эксплуатации. 3 ил.
Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к устройствам для регулирования течения потока и русловых процессов.
Известны технические решения [1, 2, 3], содержащие вертикально и горизонтально ориентированные в пространстве струенаправляющие элементы, которые располагаются в поверхностной или донной части потока, выполненные в виде пластин [1], брусьев [2] или гидродинамических струенаправляющих профилей (крыльев) [3], с отрицательной или положительной плавучестью, имеющих, как правило, жесткую конструкцию.
Основными их недостатками являются невысокая эффективность регулирования русловых процессов, особенно при больших глубинах русла, невозможность оперативного перехода от размыва к намыву русла, большой вес, а также сложность монтажа, развертывания и установки.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является струенаправляющая система М.В.Потапова [3], выбранная автором в качестве прототипа, содержащая струенаправляющие элементы в виде вертикально расположенных сегментных, стальных понтонов, одно- или двухрядные шарнирные фермы, донные якоря, береговые опоры с натяжными устройствами (береговые якоря с лебедками).
Основным недостатком данного технического решения является то, что конструктивно рабочие элементы объекта-прототипа устанавливаются в поверхностной части речного потока и имеют низкую эффективность воздействия на русловой процесс при больших глубинах водотока. Кроме того, невозможен оперативный переход от процесса размыва к намыву русла. Устройство отличают сложность и трудоемкость работ при монтаже, развертывании и установке, а также большой вес.
Задача, решаемая заявителем, - повышение эффективности регулирования русловых процессов в широком диапазоне глубин потока, достижение мобильности перестройки режима работы, состоящей в возможности оперативного перехода от процесса размыва к намыву русла, и улучшение эксплуатационных характеристик элементов конструкции за счет применения гибких материалов для их изготовления.
Указанная цель достигается тем, что струенаправляющее устройство выполняется в виде гидродинамических профилей из гибких материалов, расположенных в придонной части потока, закрепленных на береговых опорах с помощью гибких несущих связей и зафиксированных в потоке грузами, прикрепленными в кормовой части.
Сущность изобретения заключается в повышении эффективности регулирования русловых процессов, состоящем в увеличении уровня размыва или намыва при постоянной глубине потока или в сохранении показателей размыва и намыва с увеличением глубины потока. Это достигается за счет расположения струенаправляющих элементов в придонной части водотока и выполнения их в виде плавно обтекаемых гидродинамических профилей, например в форме профиля NACA или Жуковского. Мобильность перестройки режима работы предлагаемого устройства, состоящая в возможности оперативного перехода от процесса размыва к намыву русла, обеспечивается изменением угла атаки α струенаправляющих элементов с помощью гибких несущих связей. Улучшение эксплуатационных характеристик элементов конструкции, состоящее в повышении срока эксплуатации, снижении транспортных и монтажных затрат и стоимости за счет возможности унификации составных частей, обеспечивается использованием гибких материалов для изготовления струенаправляющих элементов.
Эти признаки обладают существенной новизной и аналогов, порочащих существо изобретения, не выявлено.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема расположения устройства для регулирования русловых процессов в плане, на фиг.2, 3 - разрезы устройства для регулирования русловых процессов вдоль потока в режиме размыва и намыва дна русла соответственно.
Предлагаемое изобретение содержит гибкие струенаправляющие элементы 1, помещенные в поток 2, закрепленные за береговые опоры 3 с помощью гибких несущих связей (переднего и заднего канатов) 4 и зафиксированные в придонной части потока под углом атаки α посредством заднего регулирующего каната 5, лееров 6, натяжного устройства 7 и грузов 8, прикрепленных в кормовой части струенаправляющих элементов.
Устройство для регулирования русловых процессов работает следующим образом. Поток 2, направляемый струенаправляющими элементами 1, воздействуя на дно водотока, образует область размыва 9 и область русловых отложений 10. При регулировке угла атаки α струенаправляющих элементов 1 регулирующий задний канат 5 выбирается, преодолевая вес грузов 8, или стравливается под весом последних через лееры 6 с помощью натяжного устройства 7. Нагрузки, действующие на погруженные в поток струенаправляющие элементы 1, передаются на береговые опоры 3 через несущие связи 4. Вертикальные нагрузки уравновешиваются силой водоизмещения корпусов струенаправляющих элементов 1 (при их наполнении воздухом). Боковые нагрузки в горизонтальном направлении обусловлены действием течений.
Гибкие струенаправляющие элементы могут быть выполнены из составных полотнищ, соединенных между собой монтажными водонепроницаемыми поясами шлаговой петлевой шнуровкой. Герметизация соединений обеспечивается сворачиванием фартуков соседних секций в плотный рулон. Секции струенаправляющего элемента можно изготовить из тканых и резинотканевых материалов. Конструкции, выполненные из таких материалов, легко транспортируются и устанавливаются в нужном створе, все составные элементы могут быть изготовлены в заводских условиях, что позволяет унифицировать их конструкцию и снизить стоимость. Упругость и гибкость материала позволяют конструкции противостоять разрушению от ударных нагрузок, что продлевает срок эксплуатации.
Такая конструкция повышает эффективность регулирования руслового процесса, при увеличении глубины потока, обеспечивает оперативность перестройки режима работы и уменьшает массогабаритные характеристики, что способствует улучшению условий установки и эксплуатации.
Источники информации
1. Будыка С.Х. Водный транспорт леса/ С.Х.Будыка. - Минск: Вышэйшая школа, 1970. - С.266-267.
2. Замарин Е.А. Гидротехнические сооружения/ Е.А. Замарин, В.В.Фандеев. - М.: Сельхозгиз, 1960. - С.146.
3. Гидротехнические сооружения/ Н.П.Розанов, Я.В.Бочкарев, В.С.Лапшенов и др. - М.: Агропромиздат, 1985. - С.319-320.
Устройство для регулирования русловых процессов, содержащее струенаправляющие элементы, несущие связи, фиксирующие русловые устройства и береговые опоры с натяжными устройствами, отличающееся тем, что струенаправляющие элементы выполнены в виде гидродинамических профилей из гибких материалов, закреплены за береговые опоры гибкими несущими связями и зафиксированы в придонной части потока грузами, прикрепленными в кормовой части.
