Результат интеллектуальной деятельности: КРЫШКА ИЗ ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ВОДООТВОДНОГО ЛОТКА

Предлагаемое решение относится к устройствам для отвода воды от основания шоссейных дорог или от балластного слоя железных дорог с помощью водоотводных лотков.

Для предотвращения засорения и возможности наблюдения за состоянием проточной части возможно использование лотков с крышками. Крышки применяют в соответствии с «Альбомом водоотводных устройств на станциях», инв. №984 и ТУ 3185-017-93660864-08. Крышки лотков выпускаются как из традиционных железобетонных материалов, так и композитные.

Из http://gidro-line.ru/vodootvodnye_kanaly_lot известна принятая за прототип крышка из полимерного материала для водоотводного лотка, имеющая плоские опорные площадки, выпуклую по радиусу среднюю часть, внутренние продольные ребра-упоры для фиксации внутри лотка, а также расположенные снаружи ребра жесткости, соединяющие выпуклую часть с опорными площадками, лотки изготовлены методом формования из полимерного материала. Остальные имеющиеся на рынке полимерные лотки, как правило, комплектуются железобетонными крышками, которые тяжелы и неудобны в монтаже и эксплуатации и весят около 40 кг/м. пог.

Общими существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками предлагаемого технического решения являются следующие - крышка из полимерного материала для водоотводного лотка, имеющая плоские опорные площадки, выпуклую среднюю часть и продольные ребра-упоры для фиксации относительно лотка.

Данная крышка-прототип изготовлена из полимерного материала АРМЛЕН ИП ТМ 20-2УП, по сути минералонаполненного термопластичного материала), который сам по себе обладает недостаточной прочностью, т.е. при эксплуатации крышки могут быть повреждены. При этом характеристики материала АРМЛЕН ИП ТМ 20-2УП невысокие - по ТУ 2243-013-11378612-2007 предел текучести при растяжении по ГОСТ 11262 составляет 22 МПа, изгибающие напряжения при максимальной нагрузке по ГОСТ 4648 не более 30 МПа, модуль упругости при изгибе - 1650 МПа. В сравнении со стеклопластиком они имеют значительную толщину, а соответственно и вес. Кроме того, полипропилен особенно чувствителен к воздействию света, это надо учитывать во всех областях применения продукта. Под действием света и кислорода (воздуха) в полипропилене протекают процессы разложения, приводящие к потере блеска, растрескиванию и «мелованию» поверхности, ухудшению механических и физических свойств продукта. Полипропилены имеют хорошую устойчивость к световому излучению видимой области спектра. Воздействие же, даже кратковременное, ультрафиолетового излучения, то есть излучения с длиной волны 290-400 нм, делает полипропилен хрупким и приводит к повреждению поверхности. Этот процесс ускоряется при повышенной температуре окружающей среды. Для повышения устойчивости полипропилена к ультрафиолетовому излучению используют применение ультрафиолетовых стабилизирующих добавок.

Недостатком использования тальконаполненного полипропилена марки АРМЛЕН® ПП ТМ 20-2 УП для изготовления крышки лотка водоотводного являются:

- несоответствие данного материала нижнему температурному пределу эксплуатации (-50°С вместо требуемого Заказчиком -60°С (Технические требования к лоткам водоотводным из полимерных материалов, утвержденные департаментом РАО ЖД в 2007 г.);

- нет данных подтверждающих, что полипропилен даже светостабилизированный может иметь срок эксплуатации 50 лет на открытом воздухе в присутствие УФ-излучения.

Кроме того, учитывая радиусное выполнение внешней поверхности крышек, существует опасность прохождения по ним пешеходов, как по тротуару, что может приводить к их падению в зимнее время или во время выпадения дождей и получению травм.

Предлагаемой конструкцией решается техническая задача обеспечения прочности и долговечности крышек лотков, технологичности их изготовления, а также неудобства хождения по ним пешеходов.

Для достижения названных технических результатов крышка из полимерного материала для водоотводного лотка, имеющая плоские опорные площадки, выпуклую среднюю часть и продольные ребра-упоры для фиксации относительно лотка, в отличие от прототипа, крышка выполнена из полимерного композитного материала методом пултрузии или вакуумной инфузии (пропиткой под давлением), армирующие волокна полимерного композитного материала в основном сориентированы поперек продольной оси крышки; выпуклая средняя часть выполнена в виде сопряжения под тупым углом двух плоскостей, продольные ребра-упоры выполнены в виде отгибов вниз краев плоских опорных площадок (размещаются снаружи лотка); крышка снабжена креплениями для фиксации на лотках, которые могут быть выполнены, например, в виде сделанных в опорных площадках поперечных (поперечных продольной оси крышки) прорезей для установки в них болтов крепления к лоткам.

Отличительными признаками предложенной крышки из полимерного материала для водоотводного лотка являются следующие: крышка выполнена из полимерного композитного материала методом пултрузии или вакуумной инфузии, армирующие волокна полимерного композитного материала в основном сориентированы поперек продольной оси крышки; выпуклая средняя часть выполнена в виде сопряжения под тупым углом двух плоскостей, продольные ребра-упоры выполнены в виде отгибов вниз краев плоских опорных площадок; крышка снабжена креплениями для фиксации на лотках, которые могут быть выполнены, например, в виде сделанных в опорных площадках поперечных прорезей для установки в них болтов крепления к лоткам.

Благодаря наличию указанных отличительных признаков достигаются следующие технические результаты - за счет выполнения из полимерного композитного материала (армированные волокном полимерные смолы, причем волокна наполнителя ориентированны в определенном, наиболее эффективном направлении) крышка получается тонкой, легкой и прочной, отсутствует необходимость в поперечных ребрах жесткости, что позволяет выполнять ее более технологичным высокопроизводительным методом пултрузии или инфузии, при этом за счет того, что выпуклость в верхней части имеет ребро-конек, потенциально опасное хождение по крышке становится практически невозможным. Вес крышек позволяет проводить их установку и монтаж вручную. Крышки легко монтируются в полевых условиях и имеют крепления, не допускающие поднятие их вихревыми потоками от проходящего рядом подвижного состава, при этом за счет поперечных прорезей в опорных площадках они не ограничивают перемещения стенок лотка; ограничительные устройства в виде продольных ребер-упоров препятствуют сползанию и опрокидыванию крышки внутрь лотка с учетом диапазона первоначальной и допустимой ширины лотка.

Предложенное техническое решение может найти применение в конструкциях водоотводных систем автомобильных и железнодорожных дорог.

Конструкция предложенной крышки из полимерного материала для водоотводного лотка поясняется рисунками фиг. 1-2, на которых изображены соответственно общий вид лотка с установленной крышкой и их поперечный разрез.

Изображенная на фиг. 1-2 конструкция содержит крышку 1, установленную на лоток водоотводной 2. Крепление крышек 1 на лотки 2 осуществляется обычным болтовым соединением 3 для предотвращения поднятия и сбрасывания их с лотков 2 вихревыми потоками от проходящего рядом подвижного состава (фиг. 1Б, В, фиг. 2Б). При этом в крышках 1 выполнены специальные овальные пазы 4 в поперечном направлении, которые не ограничивают перемещения (сужения) стенок лотка 1 после производства земляных работ и засыпки лотка 2 дренирующим грунтом, а также с течением времени в эксплуатации. Для приема поверхностных вод крышки 1 устанавливаются на лоток 2, как правило с зазорами 12 величиной 40…80 мм, через которые в период осеннее-весенных паводков и дождей в водоотводной лоток попадают поверхностные дождевые и талые воды.

Для предотвращения несанкционированного демонтажа крышек они могут быть укомплектованы вместо обычных болтов 3 специальными антивандальными замками 9 (фиг. 1Г). В этом случае, замок монтируется и собирается на крышке, а овальный паз 4 для обеспечения перемещения стенок лотка и прохода замкового запирающего элемента 10 выполняется в горизонтальных полках лотков. Головка замка 11 выполняется в виде трехгранной (принятой в железнодорожном подвижном составе) формы или любой другой и крышки комплектуются дополнительно специальным ключом для работы с замками.

Крышка 1 из полимерного материала для водоотводного лотка 2 имеет плоские опорные площадки 5, выпуклую среднюю часть 6 и продольные ребра-упоры 7 для фиксации относительно лотка. При этом крышка выполнена из полимерного композитного материала методом пултрузии или инфузии, выпуклая средняя часть 6 выполнена в виде сопряжения под тупым углом двух плоскостей 8, продольные ребра-упоры 7 выполнены в виде отгибов вниз краев плоских опорных площадок 5. А материал крышек имеет наполнители (стеклоткани) преимущественно ориентированные поперек оси крышки (вдоль оси Y), как правило в диапазоне от 50% до 80%, что хорошо координируется с направлением действующих напряжений в крышке при расчетных случаях нагружения.

Предлагаемая крышка изготавливается по известной технологии пултрузии или инфузии из, например, стеклоткани LT-0600/S300 и стекломата UNIFILO® U528 M300, смол винил-эфирных; ортофталевых; эпоксидных; полиэфирных.

За счет использования данного метода, особенно пултрузии, может быть осуществлено, по сути, непрерывное поточное производство крышек, конструкция которых позволяет использовать фильеры, в т.ч. различной ширины, для различных типоразмеров лотков и нарезать крышки также различной длины.

Данные крышки обладают высокой прочностью, которая обеспечивает прочность при воздействии возможных нагрузок, в том числе таких, как вес человека, однако, ходить по ним пешеходам неудобно (что обеспечивает травмобезопасность) из-за выполнения верха крышки с продольным ребром. Данные крышки могут использоваться для лотков, изготовленных из различных материалов - стеклопластиковых, бетонных, полимерных и т.п.