Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ВОДООТВОДНОГО СООРУЖЕНИЯ ОТ НАНОСОВ

Изобретение относится к строительству и эксплуатации земляного полотна автомобильных и железных дорог и может быть использовано для поверхностного водоотвода, а также в мелиоративном строительстве для пропуска воды в открытых водораспределительных системах.

Известно водоотводное сооружение, содержащее основной и дополнительные лотки, дно последнего из которых расположено ниже дна основного лотка, которое расположено с поперечным уклоном в сторону дополнительного лотка (Авторское свидетельство SU №46825, Е02В 8/00 от 28.06.1935).

Недостатком данного сооружения является низкая эксплуатационная надежность, обусловленная заилением дна пониженного лотка, что снижает надежность работы сооружения, находящегося в контакте с отводом воды из лотков. Кроме того, необходимо устраивать перепад между основным и дополнительными лотками, а это значит высокая трудоемкость работ. Это связано с особенностями конструкции размещения по высоте лотков и их соединения между собой.

Известен способ устройства водоотводного сооружения, заключающийся в нарезании канавы, укрепление ее дна и стенок покрытием и придании дна канавы профилированной в продольном сечении формы с выступами, в качестве покрытия используют геотекстильный материал, который укладывают по поверхности дна, стенок и закрепляют кромки по длине канавы. Выступы формируют из геотекстильного материала, скрепленного с образованием поперечных обойм, заполняемых для придания жесткости грунтом или иным материалом при использовании их в качестве гасителей скорости течения воды. Обоймы заполняют П-образными скобами - по одной на каждую, с фиксацией в грунте донной части канавы (Патент RU №2025551, E01F 5/00 от 30.12.1994).

Недостатком данного способа является высокая трудоемкость работ, и то, что выступы формируют без учета изменения скоростей течения воды, а это требует повышенных затрат геотекстильного материала и П-образных скоб. Кроме того, требует больших капительных затрат.

Наиболее близким к предложенному устройству является водоотводное сооружение, содержащее основной и дополнительный лотки, дно последнего из которых расположено ниже дна основного лотка, расположенного с поперечным уклоном в сторону дополнительного лотка, при этом последний расположен сбоку основного, причем полости этих лотков разделены стенкой, в которой выполнены отверстия, перекрываемые шиберами (Авторское свидетельство SU №949041, E01F 5/00 от 07.08.1982).

Недостатком данного сооружения является трудоемкость работ по размещению на разной высоте лотков в месте узла их соединения для отвода воды без учета поступления влекомых наносов и плавающего мусора с откосов естественного рельефа местности, т.е. происходит ограничение на сброс воды с наносами. Кроме того, стенки лотка с отверстиями, перекрываемыми шиберами, в процессе эксплуатации будут неприемлемы для выпуска воды, так как они будут занесены наносами и мусором, т.е. это может привести к аварийной ситуации.

Цель изобретения - повышения эффективности в работе путем очистки решетки от скопления плавника и наносов и защиты от них донного отверстия колодца, перекрываемого решеткой.

Технический результат достигается тем, что устройство для защиты водоотводного сооружения от наносов, содержащее лотки, дно которых имеет перепад между лотками, разделены стенкой, в которой выполнены отверстия, согласно изобретения, оно выполнено в виде колодца с отводящей трубой, установленной ниже дна лотка, колодец снабжен сверху плоской защитной водопроницаемой решеткой, размещенной на уровне дна подводящего и отводящего лотков, при этом в центре плоской защитной водопроницаемой решетки выполнено отверстие, перекрытое сверху остроконечным с вогнутыми боковыми стенками обтекателей делителем потока, прикрепленным к металлической решетке куполообразной формы, а нижними концами - к плоской защитной водопроницаемой решетке с обращенным острым концом к подводящему лотку.

Такая конструкция устройства сохраняет работоспособность для достижения максимального проникновения через защитную решетку воды для водоотводного сооружения. Кроме того, позволяет, по сравнению с прототипом, автоматизировать процесс защиты водоотводного сооружения, в частности колодца с отводящей трубой с решеткой от завала плавающего мусора и наносов, т.е. закупоривание отверстий решетки разного рода плавника и мусора с удалением от стержней решетки, сохраняя пропускную способность отверстий. Кроме того, форма выпуклой цилиндрической поверхности решетки, выполненной куполообразной формы, обеспечивающей самообрушение мелких наносов через решетку в сторону отводящего лотка, смывается течением турбулентного перемешивания за счет эффекта закручивания один навстречу другому, происходит при выходе в отводящий лоток, происходит за счет того, что делитель с вогнутыми боковыми гранями перед решеткой куполообразной формы сначала делит поток, после этого эти части потока направляются боковыми гранями, закручиваются, происходит перераспределение скоростей структуры потока над плоской защитной водопроницаемой решеткой, перекрывающей сверху колодец, приводит к возможности смыва бурным потоком более эффективно в отводящий лоток, не создавая гидравлического экрана. Форма выпуклости цилиндрической поверхности решетки куполообразной формы также отводит часть воды через отверстия между стержнями в колодец, т.е. дополнительно к расходу воды, проходящей через плоскую защитную водопроницаемую решетку, что в целом увеличивает значительно отвод воды в водоотводное сооружение. Кроме того, плавающим мусором налипание (обрастание) не происходит. Это в свою очередь повышает пропускную способность обеих решеток на сброс (отвод) и повышает производительность обслуживающего эксплуатационного персонала. Конструкция водоотводного сооружения достаточна проста. Следует отметить, дополнительно то, что происходит эффект засасывания атмосферного воздуха на вершине купола через отверстия в решетке, а значит имеет место лучшее соединение струй под решетками в один общий поток в отводящую трубу, а сам колодец остается очищенный от мелких наносов, которые выносятся в оголовок отводящей трубы.

Автору не известны устройства, содержащие аналогичную взаимосвязь при решении задачи повышение отвода воды через решетку в колодец с отводящей трубой, поэтому он считает, что предложенное техническое решение отвечает критерию «существенные отличия». Эти конструктивные отличия от прототипа позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию «новизна».

На фиг. 1 изображено устройство для защиты водоотводного сооружения от наносов, вид в плане; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, продольный разрез.

Устройство для защиты водоотводного сооружения от наносов содержит подводящий 1 и отводящий 2 лотки, сочленные колодцем 3. В колодце 3 у дна расположена отводящая труба 4 под земляным полотном железной или автомобильной дороги (не показано). Колодец 3 перекрыт сверху плоской защитной водопроницаемой решеткой 5, размещенной на уровне дна подводящего и отводящего 2 лотков. В центре плоской защитной решетки 5 выполнено водопропускное отверстие 6, перекрытое сверху делителем 7 потока в виде остроконечного с вогнутыми боковыми стенками 8 обтекателей. Делитель 7 связан с металлической решеткой 9 арматуры этой решетки, выполненной куполообразной формы и перекрывающей водопропускное отверстие 6 в плоской защитной решетке 5, при этом нижние концы делителя 7 жестко связаны также с плоской защитной решеткой 5.

Защита колодца 3 с отводящей трубой 4 от завала наносами и плавающего мусора (трава, листья с деревьев и т.п.) проявляется в следующем: в рабочем технологическом режиме осветленной воды в водоотводное сооружение через решетки 5 и 9 с отверстиями, характеризуется также с подачей воздуха в вершине купола решетки 9, а крупные размеры фракций влекомых наносов и плавающего мусора, после огибания делителя 7 потока с вогнутыми боковыми гранями 8 обтекателей приводит к закручиванию части потока над плоской защитной решеткой 5 и поступлению с меньшим количеством воды в отводящий лоток 2.

Оснащение для земляного полотно железных и автомобильных дорог новыми конструкциями сооружений в качестве водоотводных сооружений гарантирует эффективную борьбу с наносами и плавающим мусором при минимуме затрат воды на промыв их и уменьшения ручных затрат на очистку от наносов и плавающего мусора, т.е. они промываются при незначительных расходах.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

При строительстве всего комплекса водоотводных сооружений и перед включением в работу производят наладку водоотводного сооружения. Вода вместе с содержащимися в ней плавником, влекомыми и взвешенными наносами течет по подводящему лотку 1. Наличие делителя 7 закрепленного сверху на плоской водопроницаемой решете 5 вместе с металлической решеткой 9 в виде куполообразной формы, изменяет направления движения воды поступающей воды, гидравлическая структура разделенной воды меняется над колодцем 3 сверху плоской водопроницаемой решетки 5, и образование закручивания струй. Большая часть осветленной воды через отверстия решеток 5 и 9 поступает на дно колодца 3 вместе с атмосферным воздухом, что предотвращает образование сбойности потока на дне колодца 3 перед отводящей трубой 4 с увеличением пропускной способности. Одновременно другая малая часть потока воды огибает решетку 9 в виде куполообразной формы с влекомыми и плавающим мусором поступает в отводящий лоток 2. Переменное сечение в колодце 3 над плоской решеткой 5 и размещением решетки 9 в виде куполообразной формы, соответственно, увеличивает интенсивность циркуляции потока верхней части объема воды в отводящий лоток 2.

При напорном режиме и делителя потока 7 наносы за счет центростремительной силы отбрасываются к боковым стенкам колодца 3 над плоской решеткой 5, где они свободно выносятся в отводящий лоток 2, а, следовательно, наносы и сор не оседает на стержнях решетки, и пропускная способность отвода чистой воды на дно колодца стабилизируется.

Такое выполнение устройства обеспечивает отвод воды независимо от горизонтов подводящего лотка и ее загрязненностью (наличием наносов и плавающего мусора), мусор постоянно отрывается от решеток и непрерывно передвигается потоком вдоль решетки и выхода за пределы с большой скоростью воды.

Таким образом, это позволяет, исходя из взаимосвязи и взаимозависимости основных узлов защитного водоотводного сооружения, повысит эффективность в работе путем очистки решетки от скопления плавника и наносов с автоматическом их смыва и тем самым предотвратить предотвращения засорения решеток 5 и 9 и своевременный отвод воды от земляного полотна дороги.