Результат интеллектуальной деятельности: ПРОНИЦАЕМОЕ ВОЛНОГАСЯЩЕЕ СООРУЖЕНИЕ

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям и предназначено для защиты акваторий, берегов и инженерных сооружений от волновых воздействий.

Известно волногасящее сооружение в виде массива-гиганта с перфорированной лицевой стенкой и камерой гашения [1]. Гашение энергии волн происходит в результате диссипации механической энергии при прохождении воды через отверстия в перфорированной стенке и специальные каналы. Недостатком сооружения является его высокая стоимость в связи с необходимостью применения специальной оснастки, материалов и оборудования для изготовления сложной железобетонной конструкции.

Известно волногасящее сооружение [2], выполненное в виде откосной наброски из бетонных массивов. При взаимодействии волн с сооружением, вследствие движения воды в теле сооружения и обрушения волн, происходит гашение энергии волн. Недостатками такого сооружения являются значительная материалоемкость при больших глубинах и неэффективная работа нижних слоев сооружения, поскольку скорости течений там невелики, то относительно невелики будут и потери энергии.

Известно проницаемое волногасящее сооружение [3], содержащее наброску из фигурных блоков или камня, отсыпанную в удерживающий ее каркас, который полностью погружен в воду и выполнен с боковыми стенками в виде решеток и открытыми верхним и нижним торцами, и выполненную из той же наброски верхнюю призму с незакрепленными откосами, отсыпанную над каркасом, верхняя отметка которой расположена над водой. При волнении вода движется в теле сооружения со значительной потерей энергии, в результате чего снижается волновое воздействие на защищаемые объекты. Недостатком такого сооружения является то, что нижний торец каркаса устанавливается на дно. Это требует выравнивания дна, следствием чего является повышение стоимости возведения сооружения. Кроме того, в зоне контакта боковых граней сооружения с дном при волновых воздействиях будут возникать значительные напряжения в грунте (нормальные краевые напряжения). Если грунты слабые, то сооружение может деформироваться.

Задачей изобретения является упрощение и снижение стоимости возведения волногасящего сооружения, а также повышение эффективности и надежности его работы.

Решение названной задачи достигается тем, что в проницаемым волногасящем сооружении, содержащем наброску из фигурных блоков или камня, отсыпанную в удерживающий ее каркас, который полностью погружен в воду и выполнен с боковыми стенками в виде решеток и открытыми верхним и нижним торцами, и выполненную из той же наброски верхнюю призму с незакрепленными откосами, отсыпанную над каркасом, верхняя отметка которой расположена над водой, согласно изобретению каркас установлен на дне на опорах, при этом нижний открытый торец каркаса расположен над неровностями дна на высоте, обеспечивающей образование под каркасом при отсыпке в него наброски из фигурных блоков или камня нижней призмы из этой наброски с незакрепленными откосами с соблюдением соотношения a ≥ b/4, где a - расстояние от линии пересечения переднего при откате или заднего при накате волны откоса нижней призмы с дном до точки пересечения линии равнодействующей нагрузок на сооружение с дном, м; b - ширина нижней призмы по дну, м.

Для удержания наброски каркасом зазоры между элементами решеток боковых стенок каркаса выполнены меньшими характерного поперечного размера фигурного блока или камня наброски.

Техническим результатом настоящего изобретения является то, что исключается необходимость выравнивания дна и специальных мероприятий для обеспечения устойчивости волногасящего сооружения на относительно слабых грунтах за счет установки каркаса на опорах, длина которых в зависимости от рельефа дна и состава грунта выбирается такой, чтобы каркас после установки занял проектное положение.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показано проницаемое волногасящее сооружение, вид сбоку в разрезе; на фиг.2 - то же, в плане.

Проницаемое волногасящее сооружение, содержит наброску 1 из фигурных блоков или камня, отсыпанную в удерживающий ее каркас 2, который полностью погружен в воду, то есть его верхний торец 3 расположен ниже спокойного уровня 4 воды. Каркас 2 выполнен с боковыми стенками в виде решеток 5 и открытыми верхним торцом 3 и нижним торцом 6. Сверху на каркасе 2 размещена верхняя призма 7, выполненная из той же наброски 1 с незакрепленными откосами, отсыпанной над каркасом 2. Верхняя отметка призмы 7 расположена над водой. Каркас 2 установлен на дне 8 на опорах 9, при этом нижний открытый торец каркаса расположен над неровностями дна 8 на высоте, обеспечивающей образование под каркасом 2 при отсыпке в него наброски 1 из фигурных блоков или камня нижней призмы 10 из этой наброски 1 с незакрепленными откосами с соблюдением соотношения a ≥ b/4, где a - расстояние от линии пересечения переднего при откате волны или заднего при накате волны откоса нижней призмы 10 с дном 8 до точки пересечения линии равнодействующей Р нагрузок на сооружение с дном 8, м; b - ширина нижней призмы 10 по дну 8, м.

При соблюдении указанного соотношения обеспечивается достаточная площадь опирания сооружения на дно 8, а равнодействующая Р нагрузок на сооружение не выходит за пределы ядра сечения его основания. Если это условие не удовлетворяется, то следует, увеличив высоту опор 9, соответственно увеличить размеры нижней призмы 10 и площадь основания сооружения. При этом снизится и среднее давление сооружения на грунт основания.

Заглубление верхнего торца 3 каркаса 2 под уровень 4 воды обеспечивает снижение скорости коррозии металла каркаса 2. Для удержания наброски 1 каркасом 2 зазоры между элементами решеток 5 боковых стенок каркаса 2 должны быть выполнены меньшими характерного поперечного размера фигурного блока или камня наброски 1.

Проницаемое волногасящее сооружение работает следующим образом. При подходе волн вода хаотически движется в теле сооружения, т.е. в наброске 1, со значительной потерей энергии. В результате чего существенно снижается волновое воздействие на защищаемые объекты. При этом, поскольку волны расчетных штормов, как правило, длинные и ширина волногасящего сооружения практически однородна по глубине, течение при волнении охватывает все слои наброски 1: и верхние, и средние, и нижние, а значит вся наброска 1 работает эффективно. В результате применения опор 9 по сравнению с прототипом [3] увеличится площадь основания сооружения, следовательно, снизится концентрация напряжений в грунте в зоне контакта боковых граней сооружения с дном. Кроме того, уменьшится материалоемкость каркаса 2 (хотя несколько увеличится объем наброски 1) и меньше будут действующие на каркас 2 нагрузки.

С целью проверки эффективности работы волногасящего сооружения были проведены опыты в волновом лотке. Установлено, что предложенное сооружение работает не менее эффективно, чем сооружение [3]. При этом оно не имеет указанных для сооружения [3] недостатков.

Источники информации.

1. SU, авторское свидетельство 907146, кл. Е 02 В 3/06, 1982.

2. SU, авторское свидетельство 1469007, кл. Е 02 В 3/06, 1989.

3. RU, свидетельство 18717, Е 02 В 3/06, 2001.