Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА ВОДООТВОДНЫХ ЛОТКОВ

Предлагаемое решение относится к элементам покрытий автомобильных дорог, а конкретно к лоткам для отвода воды с проезжей части.

Из патента РФ №136049 известна принятая за прототип система водоотводных лотков, содержащая выполненные из полимерного материала и соединенные между собой верхний, нижний и средний элементы, верхний и нижний элементы системы представляют собой наклонные лотки с наклоненными наружу бортами, а средний элемент системы представляет собой состоящий из секций прямой наклонный лоток с наклоненными наружу плоскими бортами и с плоским дном, верхний элемент в своей верхней части имеет плоские борта и дно, а в нижней части его борта и дно изогнуты вниз, нижний элемент в своей нижней части имеет плоские борта и дно, а в верхней части его борта и дно изогнуты вверх, причем дно верхней части верхнего элемента сужается по направлению вниз, а дно нижней части нижнего элемента сужается по направлению вверх, при этом дно и борта нижней части верхнего элемента, а также дно и борта верхней части нижнего элемента системы состоят из ряда плоских участков, разграниченных нанесенными на них поперечными рисками, борта всех трех элементов снаружи усилены полыми поперечными ребрами жесткости, имеющими в своем поперечном сечении форму трапеций, и продольными ребрами жесткости в виде плоских пластин, в полых поперечных ребрах жесткости выполнены отверстия, в которые вставлены якоря в виде стержней, а на плоском участке дна нижнего элемента системы закреплен рассекатель воды, выполненный в виде изогнутой под острым углом пластины; верхний, средний и нижний ее элементы соединены посредством металлических заклепок и клея на основе метилметакрилата.

Общими существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками предлагаемого технического решения, являются следующие система водоотводных лотков, содержащая выполненные из полимерного материала и соединенные между собой три элемента - приемный раструб, водоотводной лоток, состоящий из секций, и отводящий раструб с рассекателем; в поперечном сечении водоотводной лоток и раструбы имеют плоское дно и наклоненные наружу борта; приемный и отводящий раструбы имеют наклонные участки для стыковки внахлест с водоотводным лотком под углом наклона дорожной насыпи; борта и днища всех трех элементов снаружи усилены поперечными ребрами жесткости, секции водоотводного лотка снабжены якорными элементами в виде стержней; между собой элементы соединены внахлест посредством металлических крепежных элементов.

Данная система-прототип изготовлена из полимерного материала (по сути, пластмассы), который сам по себе обладает недостаточной прочностью, т.е. при монтаже и эксплуатации лотки могут быть повреждены, что может привести к серьезным последствиям - размыву насыпи основания дороги. Части системы соединяются между собой металлическими заклепками, которые, во-первых корродируют, а во-вторых, по сути, являются неразъемным соединением. Пустотелые поперечные ребра жесткости могут быть разрушены за счет попадания в них воды, ее замерзания с расширением. Приемный раструб в своей заборной части может быть подмыт водой. Также, учитывая размещение лотков и материал их исполнения, возможно их повреждение, например, огнем горящей травы, а также солнцем. Система анкеров является трудно реализуемой - они требуют изготовления отверстий в пустотелых поперечных ребрах, что не удобно и опять же способствует попаданию внутрь ребер воды с дальнейшим возможным задержанием и нарушением целостности при замерзании. Используемый клей на основе метилметакрилата не предназначен для полевой склейки. Во-первых он жидкий и стечет при склейке в поле по вертикальным соединениям (стенкам лотка). Клей сам по себе требует режимов: давления и температуры. Если температуру еще можно обеспечить нагревом, то давление в поле не создашь, поэтому качество склейки никак не обеспечивается. Во-вторых, данный клей хрупкий, поэтому когда под воздействием климатических перепадов температур вся цепочка лотков на склоне будет зимой сжиматься, а летом расширяться, все стыки через один сезон растрескаются и потеряют соединение.

Предлагаемой конструкцией решается техническая задача обеспечения прочности лотков, надежности их стыков и предотвращения их расфиксации. Также решается задача простого выполнения анкеров, и предотвращения подмыва верхнего раструба. Кроме того, предотвращается повреждение лотков огнем и разрушения связующего солнечной радиацией.

Для достижения названных технических результатов система водоотводных лотков, содержащая выполненные из полимерного материала и соединенные между собой три элемента - приемный раструб, водоотводной лоток, состоящий из секций, и отводящий раструб с рассекателем; в поперечном сечении водоотводной лоток и раструбы имеют плоское дно и наклоненные наружу борта; приемный и отводящий раструбы имеют наклонные участки для стыковки внахлест с водоотводным лотком под углом наклона дорожной насыпи; борта и днища всех трех элементов снаружи усилены поперечными ребрами жесткости, секции водоотводного лотка снабжены якорными элементами в виде стержней; между собой элементы соединены внахлест посредством металлических крепежных элементов, в отличие от прототипа, все элементы выполнены из полимерного композитного материала путем послойной выкладки, при этом внутренний слой элементов содержит светостабилизирующие добавки, а наружный выполнен из огнестойкой смолы (гелькоута), поперечные ребра жесткости выполнены сплошными при послойной выкладке; участки соединены между собой внахлест посредством болтового соединения из нержавеющей или углеродистой стали; приемный раструб в заборной части снабжен расположенным в нижней части заглубляемым в грунт ребром; в нижней части водоотводной лоток снабжен продольными ребрами-анкерами, соединяющими между собой нижние боковые части поперечных ребер жесткости; якорные элементы в виде стержней установлены в насыпь с возможностью упирания в них поперечных ребер.

Дополнительно, для обеспечения лучшего приема воды при расположении дорожного полотна под уклоном, приемный раструб выполнен в плане асимметричным. Т.е. в зависимости от расположения к дороге - справа или слева, нижний по уклону борт расположен перпендикулярно к дороге, что предотвращает протекание воды мимо заборной части приемного раструба.

Отличительными признаками предложенного лотка являются следующие: все элементы выполнены из полимерного композитного материала путем послойной выкладки, при этом внутренний слой элементов содержит светостабилизирующие добавки, а наружный выполнен из огнестойкой смолы, поперечные ребра жесткости выполнены сплошными при послойной выкладке; участки соединены между собой внахлест посредством болтового соединения из нержавеющей или углеродистой стали; приемный раструб в заборной части снабжен расположенным в нижней части заглубляемым в грунт ребром; в нижней части водоотводной лоток снабжен продольными ребрами-анкерами, соединяющими между собой нижние боковые части поперечных ребер жесткости; якорные элементы в виде стержней установлены в насыпь с возможностью упирания в них поперечных ребер. Дополнительно, приемный раструб может быть выполнен в плане асимметричным, при этом нижний по уклону борт расположен перпендикулярно к дороге.

Благодаря наличию указанных отличительных признаков достигаются следующие технические результаты - за счет выполнения из полимерного композитного материала (армированные волокном полимерные смолы) путем послойной выкладки, в т.ч. со специальным выполнением наружных слоев, все элементы обладают высокой прочностью, при этом они защищены от воздействия внешних факторов - солнца и огня; поперечные ребра жесткости за счет выполнения сплошными не подвержены разрушению при замерзании и обладают большей прочностью; за счет болтового соединения из нержавеющей или высокоуглеродистой стали стыки долговечны и надежны; предотвращено подмытие заборной части; за счет наличия анкерных элементов в виде продольных ребер-анкеров, соединяющих между собой нижние боковые части поперечных ребер жесткости, не требуется дополнительных операций по просверливанию поперечных ребер при монтаже. Якорные элементы в виде стержней установлены в насыпь с возможностью упирания в них поперечных ребер и не требуют сверления поперечных ребер, что, с одной стороны, упрощает монтаж, с другой стороны, не нарушает целостности ребер. За счет асимметричного выполнения заборной части приемного лотка обеспечивается полное отведение воды с дорожного полотна.

Предложенное техническое решение может найти применение в конструкциях водоотводных систем автомобильных дорог, размещаемых на насыпях.

Конструкция предложенной системы водоотводных лотков поясняется фиг. 1-4. На фиг. 1 изображен общий вид системы с симметричным и асимметричным выполнением приемного раструба.

На фиг. 2 изображен приемный раструб.

На фиг. 3 изображен водоотводной лоток и отводящий раструб.

На фиг. 4 изображен водоотводной лоток с болтовым соединением секций и якорными стержнями.

Изображенная на фиг. 1-4 система водоотводных лотков, содержащая выполненные из полимерного композитного материала и соединенные между собой три элемента - приемный раструб 1, водоотводной лоток 2, состоящий из секций, и отводящий раструб 3 с рассекателем 4; в поперечном сечении водоотводной лоток 2 и раструбы 1, 3 имеют плоское дно 5 и наклоненные наружу борта 6; приемный 1 и отводящий 3 раструбы имеют расширенные участки 7 для стыковки внахлест с водоотводным лотком 2 под углом наклона дорожной насыпи 8. Сброс воды с дорожного полотна 18 организовано через быстроток, собранный из элементов 1-3 в продольный водосток 17. Все элементы 1-3 выполнены из полимерного композитного материала путем послойной выкладки, при этом внутренний слой 9 элементов содержит светостабилизирующие добавки, а наружный 10 выполнен из огнестойкой смолы (гелькоута); поперечные ребра жесткости 11 выполнены сплошными при послойной выкладке; функцию продольных ребер жесткости выполняют отгибы 12 наружу верхних краев участков 1-3; участки 1-3 соединены между собой внахлест посредством болтового соединения 13 из нержавеющей или углеродистой стали; приемный раструб 1 в заборной части снабжен расположенным в нижней части заглубляемым в грунт ребром 14; на лотках 2 выполнены анкерные элементы в виде продольных ребер-анкеров 15, соединяющих между собой нижние боковые части поперечных ребер жесткости 11. Для предотвращения сползания лотков устанавливают якорные элементы в виде стержней 16 из композиционных материалов или металлические, диаметром 12 мм, 15 мм или 20 мм и длиной от 0,5 м до 1,0 м. Стержни 16 устанавливаются с внешней стороны секций лотков попарно, вплотную к имеющимся ребрам 11 с нижней стороны от крутизны склона.

Система изготавливается и монтируется следующим образом. Первоначально делают раскрой заготовок стеклонаполнителя для элементов конструкции лотковой системы. Ребра жесткости 11 лотка изготавливают выкладкой послойно заранее рассчитанным количеством слоев наполнителя в специальных формах, которые затем приформовывают к обечайке лотка, образованной днищем 5 и боковинами 6. Светостойкое связующее используют с помощью добавления, например, 1% ультрафиолетового стабилизатора ХИМАССОРБ®81 (или CSFCP (CAS №2440-22-4) или Tnuvin 328 bkb Uvinul®3026). В качестве огнезащитного слоя используют гелькоут, например, фирмы REICHHOLD. Изготовление обечайки и приклейку элементов конструкции лотков производят на приготовленном связующем.

Обечайка лотка изготавливается из стеклоткани, раскроенной на заготовки с требуемыми размерами. Укладку заготовок раскроя осуществляют в следующем порядке:

- устанавливают форму на подставку в устойчивое и удобное для выкладки положение;

- наносят на поверхность формы приготовленное связующее (с добавленным ультрафиолетовым стабилизатором);

- укладывают первый слой стеклонаполнителя направлением основы вдоль формы на слой связующего и разравнивают так, чтобы на поверхности не было складок. Выдерживают 1-2 минуты для пропитывания стеклонаполнителя;

- наносят на уложенный стеклонаполнитель связующее;

- укладывают второй слой стеклонаполнителя направлением основы поперек формы с обеспечением необходимого перехлеста между раскроенными заготовками. Выдерживают 1-2 минуты для пропитывания стеклонаполнителя;

- наносят на уложенный стеклонаполнитель связующее;

- выкладывают, пропитывают и прикатывают усиления ребер 11;

- по разметке на форме устанавливают ребра 11, прошедшие предварительную подготовку: зашкуривание, обезжиривание ацетоном и последующей сушкой - не менее 15 минут;

- закрепляют ребра стеклотканью пропитанной связующим;

- обклеивание ребер 11 должно быть произведено таким образом, чтобы был обеспечен равномерный выход стеклонаполнителя на обечайку - не менее 70 мм, как показано на фиг. 1;

- отверждают на форме при температуре цеха не менее 3^-х часов;

- снимают лоток с формы и проводят его мехобработку обрезав технологические припуски и проведя их обработку связующим.

Далее проводят термообработку лотков в печи при температуре около 70°.

Лотки изготавливают, как правило, с заранее известным углом наклона насыпи - 30° или 45°.

Кроме того, как упоминалось выше, лотки могут быть изготовлены асимметричными, т.е. в зависимости от расположения к дороге - справа или слева, при этом нижний по уклону борт расположен перпендикулярно к дороге, что предотвращает протекание воды мимо заборной части приемного раструба.

Укладка лотков производится снизу вверх, от нижней высотной отметки, начиная с отводящего раструба 3 нижнего.

Размеры траншеи под лотки должны обеспечивать их свободную укладку обеспечением зазоров между ребрами лотков и стенками траншеи не менее 50 мм в свету по всей длине лотка.

Лотки устанавливают согласно проектной документации в траншею. Перед монтажом лотков нивелированием проверяется проектное положение отметок дна траншеи. Рулеткой проверяют ширину траншеи, соблюдая условия свободной укладки лотков и последующей засыпки дренирующего наполнителя. На дно траншеи насыпают щебеночную или песчаную подготовку.

Лотки укладываются один в другой внахлест на величину подсечки в траншею от нижней высотной отметки вверх.

В случае несовпадения секций лотка по высотному положению, последующая секция вынимается из траншеи, и изменение высотного положения лотков производится выравниванием щебеночной подготовки.

Соединяются лотки между собой болтовыми соединениями M12.

При необходимости, длину одной из секций лотка можно обрезать в соответствии с длиной склона - следует рассчитать длину собранного автодорожного лотка в зависимости от длины насыпи.

При несовпадении отверстий в лотках допускается просверлить отверстия ⌀12 мм по одному из отверстий в лотках.

Перед укладкой лотков в основании траншеи по месту делаются перпендикулярные прорези штыковой лопатой под ребра 11 лотка, с учетом свободного входа ребра 11 в эти прорези. После чего монтируются лотки, не допуская образования пустот под днищем лотка.

Зоны между стенками раструбов, продольных лотков и траншеей засыпают по проекту гравием, песком или дренирующим грунтом. При этом не допускается усиленно трамбовать материал засыпки. Размеры ширины лотка после засыпки должны соответствовать техническим условиям конструкций.

При монтаже для предотвращения сползания лотков дополнительно устанавливают стержни 16 из композиционных материалов или металла, диаметром 12 мм, 15 мм или 20 мм длиной от 0,5 м до 1,0 м. Стержни 16 устанавливаются с внешней стороны секций лотков попарно, вплотную к имеющимся ребрам 11 с нижней стороны от крутизны склона.

При укладке верхнего приемного раструба 1 обеспечивают зазор с дорожной одеждой ~20 мм. Зазор между раструбом 1 и дорожным полотном 18 заливают битумной мастикой.