Самодействующее защитное от наводнений сооружение
Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к инженерным сооружениям на реках и морях для защиты от наводнений. Сооружение содержит непрерывный ряд защитных барьеров, одним торцом шарнирно закрепленных на расположенных вдоль верхнего основания защитной дамбы или берегового откоса плитах с возможностью поворота и фиксации в рабочем положении, приводные механизмы, расположенные вдоль защитных барьеров с возможностью взаимодействия с ними на расстоянии друг от друга для преобразования возвратно-поступательного движения поршней со штоками во вращательное движение защитных барьеров. Приводные механизмы выполнены в виде цилиндров, в каждом из которых размещен поршень со штоком, снабженным уплотняющими элементами, имеющий общее сквозное продольное отверстие, выполненное вдоль вертикальной оси поршня и штока, при этом с акваторией цилиндры сообщены дренажными трубами для стока воды с односторонним обратным клапаном и трубами для поступления воды из акватории, причем выпускное отверстие каждой дренажной трубы расположено выше нормального уровня воды в акватории, а входное отверстие каждой трубы для поступления воды из акватории расположено на 100-150 мм ниже верхнего основания защитной дамбы или берегового откоса. Штоки поршней соединены с защитными барьерами поворотными тросами, огибающими шкивы, установленные на кронштейнах, или поворотными тягами, кроме того, перпендикулярно ряду защитных барьеров установлены на расстоянии друг от друга опоры, которые закреплены на плитах и выполнены с наклоненной к поверхности прибрежной акватории кромкой. Изобретение повышает надежность защиты от наводнений и надежность самого сооружения, а также увеличивает автоматичность самого сооружения. 10 ил.
Область техники
Использование: в гидротехническом строительстве, в частности в инженерных сооружениях для защиты береговых участков от наводнений прибрежной полосы.
Уровень техники
По web-сайту Голландии (Нидерландов): http://www.noort-innovations.nl/scwindex.htm известно взятое за аналог самодействующее сооружение от наводнений SCW, выполненное в виде бассейна, сооруженного, в частности, внутри дамбы для защиты от наводнений (вдоль нее) и соединенного в его нижних частях с дренажными трубами и трубами для поступления воды из акватории, внутри (в полости) которого помещены обладающие положительной плавучестью защитные стены-барьеры, имеющие возможность вертикального перемещения, причем верхняя часть бассейна снабжена продольными наклонными запирающими плоскостями, на контактирующую с ними нижнюю часть защитных стен-барьеров установлены продольные плоские резиновые уплотнительные элементы, а вдоль верхнего торца защитных стен-барьеров смонтирована крышка, соединяющая смежные защитные стены-барьеры и закрывающая верхнюю часть бассейна при спаде уровня воды до нормального (ординарного) уровня, при этом возле бассейна сооружены инспекционные колодцы с насосами.
При повышении уровня воды защитные стены-барьеры перемещаются вверх (всплывают), автоматически увеличивая высоту защитной дамбы и избавляя от необходимости наращивания ее высоты традиционной насыпкой сверху грунта.
Недостатком этого сооружения являются ограниченность высоты защитных стен-барьеров высотой полости бассейна, в которой они находятся, необходимость в случае угрозы подъема уровня воды выше предусмотренного демонтажа возведенного сооружения и монтажа бассейна и защитных стен-барьеров другого типоразмера, а также необходимость сооружения инспекционных колодцев для выкачивания воды из системы.
Известно также защитное сооружение от наводнений по а.с. SU 1752850 А1, класс Е 02 В 3/04, взятое за аналог, установленное вдоль береговых откосов и включающее секционные пустотелые блоки с отверстиями для поступления воды, выполненными в их нижних частях, и с размещенными в полостях блоков с возможностью вертикального перемещения защитными элементами, выполненными в виде плит, боковые грани которых имеют конфигурацию профилированных направляющих блоков и лицевых балок верхних контрфорсов. При повышении уровня воды защитные элементы перемещаются вверх под давлением воды снизу, автоматически увеличивая высоту береговых откосов.
Недостатком этого сооружения являются ограниченность высоты защитных элементов высотой полостей секционных пустотелых блоков, в которых они находятся, необходимость в случае угрозы подъема уровня воды выше предусмотренного демонтажа возведенного сооружения и установки секционных блоков, защитных элементов и других находящихся с ними во взаимодействии конструктивных частей другого типоразмера, сложность и недостаточная надежность взаимодействия системы профилированных направляющих на внутренних поверхностях полостей блоков, лицевых балках верхних контрфорсов и боковых гранях защитных элементов.
По заявке Германии №3401010 Ф1, кл.Е 02 В 7/40 известно самодействующее защитное от наводнений сооружение, содержащее непрерывный ряд защитных барьеров, одним торцом шарнирно закрепленных на расположенных вдоль верхнего основания защитной дамбы или берегового откоса плитах с возможностью поворота и фиксации в рабочем положении, приводные механизмы, расположенные вдоль защитных барьеров с возможностью взаимодействия с ними на расстоянии друг от друга для преобразования возвратно-поступательного движения поршней со штоками во вращательное движение защитных барьеров.
Недостатками этого сооружения являются необходимость ступенчатого расположения соседних, смежных защитных барьеров по отношению друг к другу из-за уплотнительных прокладок между ними против просачивания воды и точного расчета различной величины вылета штоков поршней для двух соседних защитных барьеров.
Дополнительный поиск среди известных в науке и технике решений, имеющих те же существенные признаки, показал, что самодействующее защитное от наводнений сооружение по заявляемому изобретению обладает новыми свойствами, не совпадающими со свойствами устройств сооружений от наводнений в известных решениях, что позволяет сделать предварительный вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "существенные отличия",
Употребляемые в дальнейшем в описании изобретения термины: уровень воды N - нормальный, ординарный уровень воды в акватории; уровень воды С - критический уровень воды, грозящий наводнением, находится несколько ниже уровня верхнего основания дамбы, предназначенной для защиты от наводнений, или верхнего основания спланированного берегового откоса; уровень воды Е - экстремальный прогнозируемый уровень воды.
Сущность изобретения
Целью заявляемого изобретения является обеспечение автоматичности конструкции защитного сооружения от наводнений, повышение ее надежности и надежности защиты прибрежной береговой полосы от наводнений.
Эта цель достигается тем, что заявляемое самодействующее защитное от наводнений сооружение содержит непрерывный ряд защитных барьеров, одним торцом шарнирно закрепленных на расположенных вдоль верхнего основания защитной дамбы или берегового откоса плитах с возможностью поворота и фиксации в рабочем положении, приводные механизмы, расположенные вдоль защитных барьеров с возможностью взаимодействия с ними на расстоянии друг от друга для преобразования возвратно-поступательного движения поршней со штоками во вращательное движение защитных барьеров, отличающееся тем, что приводные механизмы выполнены в виде цилиндров, в каждом из которых размещен поршень со штоком, снабженным уплотняющими элементами, имеющие общее сквозное продольное отверстие, выполненное вдоль вертикальной оси поршня и штока, при этом с акваторией цилиндры сообщены дренажными трубами для стока воды с односторонним обратным клапаном и трубами для поступления воды из акватории, причем выпускное отверстие каждой дренажной трубы расположено выше нормального уровня воды в акватории, а входное отверстие каждой трубы для поступления воды из акватории расположено на 100-150 мм ниже верхнего основания защитной дамбы или берегового откоса, при этом штоки поршней соединены с защитными барьерами поворотными тросами, огибающими шкивы, установленные на кронштейнах, или поворотными тягами, кроме того, перпендикулярно ряду защитных барьеров установлены на расстоянии друг от друга опоры, которые закреплены на плитах и выполнены с наклоненной к поверхности прибрежной акватории кромкой. Подъем воды до уровня С, поступление ее в верхнюю полость приводных механизмов, давление массы ее вниз на поршни с штоками и перемещение их вниз влечет поворот и подъем защитных барьеров в рабочее вертикальное положение и соответственно автоматическое увеличение за счет этого высоты защитной дамбы или берегового откоса на соответствующую величину (высоту защитных барьеров), а спад воды до уровня N и перемещение поршней и штоков вверх влечет автоматическое опускание защитных барьеров за счет их собственной массы в исходное горизонтальное нерабочее положение с вытеснением остатков воды из верхней полости приводных механизмов через дренажную трубу.
В отличие от известного по прототипу технического решения, в заявляемом изобретении используется сила тяжести (гравитации) массы воды, поступающей из акватории в приводные механизмы, погружающей поршни вниз и обеспечивающей надежный прижим защитных барьеров к вертикальным опорам для противостояния напору воды при наводнении, причем подъем воды выше уровня С, например до уровня Е, не только не вредит работоспособности сооружения, но и увеличивает силу прижима защитных барьеров к этим опорам, а соответственно и надежность защиты прибрежной береговой полосы от наводнения.
Использование конструктивной системы, преобразующей возвратно-поступатепьное движение поршней со штоками во вращательное движение защитных барьеров обеспечивает автоматизм подъема и опускания всей линии защитной преграды, образуемой непрерывным рядом защитных барьеров.
В отличие от прототипа в заявляемом изобретении защитные барьеры находятся в одной плоскости, так как между поверхностями соседних защитных барьеров нет уплотнительных прокладок.
Кроме того, в отличие от прототипа приводные механизмы выполнены в виде цилиндров, в каждом из которых размещен поршень со штоком, снабженным уплотняющими элементами, имеющий общее сквозное продольное отверстие, выполненное вдоль вертикальной оси поршня и штока, при этом с акваторией цилиндры сообщены дренажными трубами для стока воды с односторонним обратным клапаном и трубами для поступления воды из акватории, причем выпускное отверстие каждой дренажной трубы расположено выше нормального уровня воды в акватории, а входное отверстие каждой трубы для поступления воды из акватории расположено на 100-150 мм ниже верхнего основания защитной дамбы или берегового откоса, при этом штоки поршней соединены с защитными барьерами поворотными тросами, огибающими шкивы, установленные на кронштейнах, или поворотными тягами, кроме того, перпендикулярно ряду защитных барьеров установлены на расстоянии друг от друга опоры, которые закреплены на плитах и выполнены с наклоненной к поверхности прибрежной акватории кромкой.
Конструкция сооружения позволяет легко переоснащать его доступно расположенными на поверхности защитными барьерами требуемой высоты.
Кроме того, надежность защиты от наводнений в заявляемом изобретении обеспечивается при помощи простых выступов и впадин на боковых сторонах смежных защитных барьеров, препятствующих просачиванию воды, а не шторками сложной конструкции против просачивания воды в зазоры между боковыми сторонами пролетных строений, как в прототипе.
Таким образом, при использовании заявляемого изобретения решается поставленная задача и достигается технический результат, обеспечивающий автоматизм действия конструкции защитного сооружения от наводнений, повышение ее надежности и надежности защиты прибрежной береговой полосы от наводнений.
Перечень чертежей
На фиг.1 изображено сооружение в исходном положении при нормальном уровне воды N, вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид спереди (со стороны берега); на фиг.3 - то же в рабочем состоянии при уровне воды Е; на фиг.4 - стык смежных защитных барьеров, вид сверху; на фиг.5 изображен другой (второй) вариант сооружения в рабочем состоянии, вид сбоку; на фиг.6 изображен другой (второй) вариант приводного механизма; на фиг.7 - то же, сечение А-А; на фиг.8 - то же, сечение А-А, другой вариант; на фиг.9 изображено сооружение с приводным механизмом по фиг.6 в исходном положении при нормальном уровне воды N, третий вариант; на фиг.10 - то же, вид по стрелке В.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Защитное самодействующее сооружение от наводнений (фиг.1) содержит ряд защитных барьеров 1, закрепленных с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной их ряду, и фиксации в рабочем вертикальном положении на расположенных вдоль верхнего основания защитной дамбы, предназначенной для защиты от наводнений, или вдоль верхнего основания спланированного берегового откоса плитах 2 с шарнирами 3, а также установленные на определенном расстоянии друг от друга в верхней части дамбы или берегового откоса приводные механизмы 4 в виде цилиндров, в каждом из которых размещен поршень 5 со штоком 6, снабженным уплотняющими элементами 7, 8, имеющий общее сквозное продольное отверстие, выполненное вдоль вертикальной оси поршня 5 и штока 6, и креплением 9, соединенные с дренажными трубами для стока воды 10 с односторонним обратным клапаном 11 и трубами для поступления воды из акватории 12, в верхней части приводных механизмов установлена крышка 13. Перпендикулярно ряду защитных барьеров 1 установлены на расстоянии друг от друга опоры 14 (фиг.2), которые закреплены на плитах 2 и выполнены с наклоненной к поверхности прибрежной акватории кромкой 15 (фиг.1), а также уплотнительный элемент 16. Штоки 6 поршней 5 соединены с защитными барьерами 1 поворотными тросами 17, огибающими шкивы 18, установленные на кронштейнах 19, ось вращения 20 которых закреплена на стойке 21, а поворотные тросы 17 закреплены одним концом к креплению 9 штока 6, а другим - к креплению 22 защитного барьера 1.
Для обеспечения долговечности металлические детали приводных механизмов имеют гальваническое покрытие.
Защитное сооружение от наводнений действует следующим образом. При уровне воды N сооружение находится в исходном нерабочем состоянии (фиг.1,2), защитные барьеры 1 расположены горизонтально. При подъеме воды до уровня С (фиг.3) вода из акватории поступает через трубу для поступления воды из акватории 12, входное отверстие которой расположено на 100-150 мм ниже верхнего основания дамбы берегового откоса (и ниже уровня С), в верхнюю полость приводного механизма 4 в количестве, достаточном для того, чтобы масса воды в этой полости оказывала расчетное давление на поршень 5, необходимое для его перемещения вниз, преодоления силы тяжести и поворота защитного барьера 1 и дальнейшего перемещения (погружения) поршня 5 в нижнюю часть приводного механизма до упора уплотняющего элемента 8 в верхнюю плоскость крышки 13. При этом воздух из нижней полости приводного механизма (под поршнем) вытесняется вверх через сквозное отверстие, выполненное вдоль вертикальной оси поршня 5 и штока 6.
При поступлении воды в верхнюю полость приводного механизма 4 шток 6, перемещаясь вместе с поршнем 5 вниз, приводит в движение (тянет) поворотный трос 17, который, перемещаясь по свободно закрепленному на оси с возможностью вращения шкиву 18, приводит в движение защитный барьер 1, который, поворачиваясь на шарнирах 3, поднимается из исходного горизонтального нерабочего положения вверх, упирается в опоры 14, плотно прижимается к их кромкам 15, к уплотнительному продольному элементу 16 и принимает рабочее вертикальное, чуть наклоненное под небольшим углом (например, 5 градусов) к поверхности прибрежной акватории положение.
Точно так же автоматически поднимаются и занимают рабочее положение смежные, соседние защитные барьеры, образуя из ряда барьеров непрерывную линию (преграду) от наводнений вдоль дамбы или берегового откоса, увеличивая их высоту на величину, равную высоте защитных барьеров, и исключая необходимость наращивания их высоты традиционным способом, например насыпкой на них грунта сверху.
Съемные уплотняющие элементы 8 герметично закрывают сверху отверстие в крышке 13 приводных механизмов 4. Избыточное давление воды на поршень 5 при экстремальном уровне воды Е (фиг.3) только повышает тяговое усилие поворотных тросов 17, притягивающее защитные барьеры (как и напор воды акватории) к опорам 14, а следовательно, повышает и степень надежности защиты от наводнения.
При спаде воды до уровня N вода из приводного механизма 4 выходит через односторонний обратный клапан 11 дренажной трубы 10, выпускное отверстие которой расположено выше уровня воды N (с учетом возможного глобального повышения уровня воды в мировом океане), тяговое усилие поворотного троса 17, соединенного с защитным барьером 1, создаваемое давлением воды в верхней полости приводного механизма 4 на поршень 5, постепенно уменьшается, наклоненный под небольшим углом к поверхности акватории защитный барьер 1 приходит в неустойчивое вертикальное положение под действием силы тяжести собственной массы, автоматически поворачивается на шарнирах 3 в сторону акватории, преодолевая сопротивление поршня 5, и опускается в исходное горизонтальное нерабочее положение, возвращая поршень 5 в исходное положение с вытеснением при этом остатка воды из верхней полости приводного механизма 4 через дренажную трубу 10, прижимает уплотняющий элемент 7 снизу к крышке 13, герметично закрывая ее отверстие. Точно так же автоматически опускаются и занимают нерабочее горизонтальное положение смежные, соседние и все остальные защитные барьеры. Весь ряд, вся линия защитных барьеров занимает исходное горизонтальное положение, высота дамбы (берегового откоса) уменьшается до исходной высоты. Поворотные тросы 17 в этом положении натянуты усилием, создаваемым массой защитных барьеров, лежащих горизонтально на верхнем основании дамбы или берегового откоса.
Кронштейны 19 имеют возможность поворота на осях 20, что позволяет обеспечить при необходимости доступ к приводным механизмам (например, их ремонт, промывку, очистку).
Конструкция сооружения отличается надежностью, автоматизмом действия, простотой и позволяет легко переоснащать его доступно расположенными на поверхности сооружения защитными барьерами требуемой, например, большей высоты, исключается необходимость наращивания высоты дамбы или берегового откоса традиционными трудоемкими способами, например, насыпкой фунта сверху.
Использование в конструкции приводных механизмов 4 силы тяжести (гравитации) воды акватории обеспечивает надежность прижима защитных барьеров 1 к вертикальным опорам 14 и тем самым надежность защиты прибрежной береговой полосы от наводнений и мощных ударов нагонной волны.
Соотношение количества приводных механизмов и количества взаимодействующих с ними защитных барьеров определяется расчетом и зависит, с одной стороны, от величины расчетного тягового усилия приводного механизма, осуществляющего поворот и подъем защитного барьера в рабочее вертикальное положение при подъеме воды в акватории до уровня С, а с другой стороны, от массы и размеров защитных барьеров. В зависимости от этих параметров подъем одного защитного барьера может осуществлять только один приводной механизм, расположенные, например, на равном расстоянии от боковых сторон защитного барьера (посередине его), или два силовых механизма, симметрично расположенных, например, возле левой и правой боковой стороны защитного барьера, как показано на фиг.2.
Если же расчетного усилия одного или двух приводных механизмов достаточно для поворота и подъема не только одного "своего" защитного барьера, с которым непосредственно взаимодействует при помощи тяговых поворотных тросов 17 этот один (или два) приводной механизм, но и смежного защитного барьера, то конструкция сооружения в этом варианте еще более упрощается, так как приводные механизмы требуется устанавливать не для каждого защитного барьера, а например, через один защитный барьер, то есть только для 1,3,5.... защитного барьера (для нечетных барьеров). Соответственно четные защитные барьеры условно номер 2, 4, 6... не нуждаются и в тросах 17, стойках 21, кронштейнах 19 со шкивами 18 и креплениях 22, так как нечетные защитные барьеры имеют выступы на своих боковых сторонах (гранях), взаимодействующие со впадинами боковых сторон четных защитных барьеров (фиг.4), и при повороте и подъеме вверх нечетные защитные барьеры захватывают четные защитные барьеры и поднимают и их в рабочее поднятое вертикальное положение, образуя над дамбой или береговым откосом непрерывный защитный барьер вдоль берега акватории.
При спаде воды до уровня N и нечетные, и четные защитные барьеры оказываются в неустойчивом вертикальном положении, так как находятся под углом к поверхности акватории, под действием своей собственной массы поворачиваются на шарнирах 3 в сторону акватории, преодолевая сопротивление поршней 5, и опускаются в исходное горизонтальное нерабочее положение. Все защитные барьеры, составлявшие непрерывный ряд защитной преграды, автоматически опускаются на верхнее основание дамбы или спланированного берегового откоса и высота последних уменьшается до исходной первоначальной высоты. Все сооружение при виде сверху представляет собой непрерывный ряд горизонтально лежащих на дамбе или береговом откосе плит и защитных барьеров, шарнирно соединенных с ними, над которыми на равных промежутках друг от друга возвышаются опоры 14 и шкивы 18, с установленными на них поворотными тросами 17, закрепленными на защитных барьерах и на штоках 6.
Следует отметить, что если при спаде воды в акватории до уровня N собственная масса защитного барьера недостаточна для перемещения поршня 5 и штока 6 в исходное положение с вытеснением остатков воды из верхней полости приводного механизма 4 в дренажную трубу 10 и самостоятельного опускания в исходное горизонтальное нерабочее положение с обеспечением герметичности закрытия отверстия крышки 13 уплотнительным элементом 7, то в нижнюю полость приводного механизма 4, под поршень 5 устанавливают пружину сжатия (на чертеже не показано) по аналогии с фиг.5, которая распрямляется при спаде воды до уровня N, возвращая поршень 5 в исходное нерабочее положение, герметично закрывая отверстие в крышке 13 уплотняющим элементом 7, и сжимается при заполнении верхней полости приводного механизма водой при подъеме ее до уровня С.
При отсутствии волнения воды в прибрежной части акватории возможен другой вариант конструктивного исполнения устройства сооружения (фиг.5), который также предусматривает необходимость установки пружины под поршень приводного механизма 4. В этом варианте оси шарниров 3 плит 2 располагаются вдоль верхнего угла дамбы, предназначенной для защиты от наводнений, или вдоль верхнего угла берегового откоса так, что обладающие положительной плавучестью защитные барьеры 1, изготовленные, например, из пустотелых герметичных плоских секционных блоков или из обладающих плавучестью материалов, например, из полиэфирного волокна (полиэстра), или фиберглассовые блоки с пенопластом внутри, свободно лежат в исходном развернутом положении вдоль боковой верхней части берегового откоса или дамбы, обращенной к акватории.
В этом варианте при подъеме уровня воды выше уровня N защитные барьеры 1 всплывают, самостоятельно поворачиваются на закрепленных на плитах 2 шарнирах 3 в вертикальное положение. Поворотные тросы, дополнительно приводимые в движение подпружиненными поршнями при повышении уровня воды в акватории до уровня С, создают дополнительное и надежное усилие для прижима защитных барьеров 1 к опорам 14 и фиксации их в рабочем положении, аналогично тому, что описано выше.
При спаде воды до уровня N масса таких обладающих плавучестью защитных барьеров может не обеспечить перемещение вверх и возврат поршней 5 в исходное нерабочее положение с вытеснением остатков воды из верхней полости приводных механизмов и герметичное закрытие отверстий в крышках 13 уплотняющими элементами 7, поэтому в нижнюю полость приводного механизма, под поршень также устанавливается пружина сжатия 23, которая сжимается как показано на фиг.5 при заполнении верхней полости приводного механизма водой при подъеме ее уровня в акватории до уровня С и выше, и распрямляется при спаде воды, возвращая поршень 5 в исходное положение и герметично закрывая отверстие в крышке 13 уплотняющим элементом 7.
Защитное самодействующее сооружение от наводнений может оснащаться приводным механизмом другого конструктивного исполнения при сохранении неизменными всех остальных элементов конструкции сооружения, описанных выше, то есть этот приводной механизм может применяться и для сооружений по фиг.1, 5. В этом варианте приводной механизм не требует такой высокой точности изготовления, которую требует приводной механизм с традиционным поршнем, движущимся по стенкам цилиндра.
Приводной механизм 4 в этом варианте (фиг.6) состоит из корпуса 24, на дне которого установлен стакан 25, внутри которого закреплен ступенчатый направляющий стержень 26 и установлена пружина сжатия 23. К штоку 6 присоединен поршень 5, в днище которого имеются небольшие отверстия 27. В нижней части штока 6 установлена направляющая втулка 28, выполненная из износостойкого, стойкого к химическим реагентам, обладающего малым коэффициентом трения материала (например, синтетического полимера). Шток 6, как и в предыдущих вариантах (фиг.1, 5), снабжен уплотняющими элементами 7, 8 и креплением 9 для поворотного троса 17. Сверху приводной механизм закрыт крышкой 13, в отверстие которой вмонтирована направляющая втулка 29, изготовленная из такого же материала, как и втулка 28. Корпус 24 соединен с трубой для поступления воды из акватории 12 и дренажной трубой 10 с односторонним обратным клапаном 11. Внутренняя полость корпуса 24 приводного механизма может иметь не только цилиндрическую, но и прямоугольную, квадратную или и иную форму.
Поршень 5, закрепленный на штоке 6, имеет особую конструкцию, повторяет в поперечном сечении форму внутренней полости корпуса 24, имеет внутреннюю поверхность в виде полого сосуда наподобие ванны и выполнен из легкого прочного материала, обеспечивающего жесткость поршня при наполнении его водой. Поршень 5 может быть закреплен не на одном (фиг.7), а на двух штоках 6 (фиг.8), каждый из которых соединен со своим поворотным тросом 17, который взаимодействует с защитным барьером 1.
Пружина сжатия 23 может быть заменена пружинами растяжения (на чертеже не показано), устанавливаемыми в верхней полости приводного механизма и закрепляемыми одним концом на стенках поршня 5, а другим - к крышке 13. В данном варианте поршень 5 как бы висит (подвешен) на пружинах растяжения. Если же собственная масса защитных барьеров 1 достаточна для того, чтобы перемещать шток 6 с незаполненным водой поршнем 5 вверх (при спаде уровня воды в акватории) и обеспечивать герметичное закрытие отверстия крышки 13 уплотнительным элементом 7, установка пружин необязательна.
Все металлические детали приводного механизма гальванизированы.
Защитное самодействующее сооружение от наводнений в этом варианте действует следующим образом.
При уровне воды N сооружение находится в исходном нерабочем состоянии, защитные барьеры 1 расположены горизонтально. В отличие от предыдущих вариантов вода заполняет не только верхнюю, но и нижнюю полость корпуса приводного механизма. При подъеме воды до уровня С вода через трубу для поступления воды из акватории 12, входное отверстие которой расположено на 100-150 мм ниже верхнего основания дамбы (и уровня С), поступает в верхнюю полость приводного механизма и в полость поршня 5 в количестве, достаточном для того, чтобы масса воды в поршне 5 оказывала расчетное давление, необходимое для его перемещения вниз, приведения в движение поворотного троса 17, поворота защитного барьера 1 в вертикальное положение с преодолением его силы тяжести и дальнейшего перемещения поршня вниз до упора уплотняющего элемента 8 в верхнюю плоскость крышки 13.
Защитный барьер 1 поворачивается и поднимается вверх в рабочее вертикальное, чуть наклоненное к поверхности акватории положение, упираясь в опоры так же, как в предыдущих вариантах (фиг.1, 5). Точно так же поднимаются и все остальные защитные барьеры и весь их непрерывный ряд, автоматически образуя над дамбой или береговым откосом по всей их протяженности новую защитную преграду.
При спаде воды до уровня N вода из поршня через отверстия 27 выходит вместе с водой из корпуса 24 приводного механизма 4 через односторонний обратный клапан 11 дренажной трубы 10, входное отверстие которой расположено возле самого днища корпуса 24, которое, как и днище поршня 5, может иметь небольшой уклон в сторону акватории. Поршень 5 и приводной механизм освобождаются от воды. Защитные барьеры 1, находясь под углом к поверхности акватории, под действием своей собственной массы приходят в неустойчивое вертикальное положение, автоматически поворачиваются на шарнирах в сторону акватории и, преодолевая с помощью пружин 23 сопротивление штока 6 и поршня 5, опускаются в исходное горизонтальное положение, возвращая поршни 5 в исходное положение и прижимая уплотнительные элементы 7 снизу к крышкам 13, герметично закрывая их отверстия. Поршень 5 легко перемещается вниз и вверх по ступенчатому направляющему стержню 26, так как втулка 28 установлена на нем по свободной посадке, обеспечивающей выход воздуха из втулки 28, а между наружной поверхностью стенок поршня 5 и внутренней поверхностью корпуса 24 имеется зазор.
Поворотные тросы 17 в этом положении натянуты усилием, которое создает сила тяжести собственной массы защитных барьеров. Весь непрерывный ряд защитных барьеров (вся защитная преграда) опускается и принимает горизонтальное нерабочее положение, высота дамбы или берегового откоса уменьшается до первоначальной, исходной.
На фиг.9 изображен еще один вариант сооружения, в котором количество конструктивных элементов над поверхностью верхнего основания дамбы или берегового откоса сведено к минимуму, так как приводной механизм 4 по фиг.6 установлен в верхней части дамбы (берегового откоса) на большую, по сравнению с фиг.6, глубину таким образом, чтобы шток 6 в исходном нерабочем, максимально выдвинутом вверх положении находился ниже уровня верхнего основания дамбы (берегового откоса). Над корпусом 24 приводного механизма 4, на его крышке 13 установлена опора 30, на которой закреплена плита 2, на шарнирах 3 которой смонтирован защитный барьер 1, имеющий опору 31, на которой установлена проушина 32 с шарниром 33 (фиг.10). На штоке 6 закреплен поршень 5 и проушина 34 с шарниром 35. Поворотная тяга 36 свободно установлена на шарнирах 33 и 35 с возможностью поворота вокруг их осей и движения вдоль узкого паза 37 плиты 2 при его возвратно-поступательном движении вниз и вверх. На поворотную тягу 36 надета пластина 38.
Сооружение действует аналогично описанию по фиг.6, однако, в отличие от него, в данном варианте нет необходимости применения шкивов для движения тросов и деталей, на которых они монтируются. В данном варианте поворот защитного барьера 1 осуществляется при движении поршня 5 со штоком 6 вниз под действием силы тяжести воды, наполняющей поршень 5, который, в свою очередь, тянет за собой поворотную тягу 36, которая, перемещаясь вниз вместе со штоком 6, одновременно поворачивается на шарнирах 33 и 35, приводя в движение защитный барьер 1, поворачивая его в рабочее вертикальное положение, при котором его опора 31 упирается ребром Р в плиту 2, проушина 32 входит в паз 37, а поворотная тяга 36 принимает положение в пространстве, параллельное оси штока 6 ниже плиты 2. Точно так же поднимаются в рабочее вертикальное положение все остальные защитные барьеры.
При спаде воды в акватории вода из поршня 5 выходит вместе с водой из корпуса 24 приводного механизма через дренажную трубу, пружина перемещает поршень 5 и шток 6 вверх, поворотная тяга 36, перемещаясь вверх, одновременно поворачиваясь на шарнирах 33 и 35, приводит в движение защитный барьер 1, поворачивая его в исходное горизонтальное положение. Точно так же опускаются в исходное положение и все остальные защитные барьеры. Над поверхностью верхнего основания дамбы (берегового откоса) выступающими частями сооружения являются расположенные через определенные промежутки опоры 31 и верхние части тяг 36, соединенные с проушинами 32 в одной вертикальной плоскости.
Для того, чтобы в исходном нерабочем горизонтальном положении атмосферные осадки не попадали через паз 37 в пространство над приводным механизмом, на поворотную тягу 36, устанавливается пластина 38, которая, перемещаясь в горизонтальной плоскости вместе с поворотной тягой 36, при любом ее положении всегда закрывает паз 37 сверху. В центре пластины 38 имеется отверстие, повторяющее в сечении форму сечения поворотной тяги 36, при монтаже эта пластина надевается на тягу.
Соотношение количества приводных механизмов и количества взаимодействующих с ними защитных барьеров определяется по тем же критериям, что и для сооружений по фиг.1, изложенным выше.
Другими вариантами конструктивного исполнения защитного самодействующего сооружения от наводнений могут быть идентичные сооружения, использующие реечный или иной механизм для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение защитных барьеров.
Применение в защитных сооружениях от наводнений приводных механизмов с использованием силы тяжести (гравитации) воды акватории и преобразованием возвратно-поступательного движения поршней со штоками во вращательное движение защитных барьеров обеспечивает автоматизм подъема и опускания всей линии защитной преграды, образуемой непрерывным рядом защитных барьеров, надежность прижима защитных барьеров к вертикальным опорам и тем самым надежность защиты прибрежной береговой полосы от наводнений и мощных ударов нагонной волны. Образуемая над дамбой (береговым откосом) мощная, прочная защитная преграда из непрерывного ряда защитных барьеров способна выдерживать и напор ураганного ветра.
Конструкция сооружения отличается надежностью, автоматизмом действия, простотой и позволяет легко переоснащать его доступно расположенными на поверхности сооружения защитными барьерами требуемой, например, большей высоты.
Одним из важных достоинств и преимуществ заявляемой системы защитных самодействующих сооружений от наводнений с использованием приводных механизмов является автономность этих приводных механизмов и возможность установки их вдоль дамбы или берегового откоса не сплошным, непрерывным рядом, а на определенном расстоянии друг от друга с обеспечением при этом подъема над ними всего непрерывного ряда защитных барьеров (защитной преграды) требуемой протяженности.
Сооружение от наводнений по заявляемому изобретению легче и быстрее соорудить, чем строить постоянно наращиваемые дамбы для защиты от наводнений.
Производство работ при выполнении сооружений по заявляемому изобретению укрупненно может сводиться к следующим операциям (на примере фиг.1): вдоль верхнего основания дамбы, предназначенной для защиты от наводнений, или вдоль верхнего основания спланированного берегового откоса сверху устанавливаются горизонтально плиты 2 с шарнирами 3 и защитные барьеры 1; в заранее подготовленные в верхней части дамбы или берегового откоса вертикальные колодцы с укрепленными стенками устанавливаются приводные механизмы 4 со съемными крышками 13; к боковым отверстиям корпуса приводных механизмов подводятся дренажные трубы 10 и труба для поступления воды из акватории 12, которые устанавливаются а заранее подготовленные скважины с укрепленными стенками; на заранее выполненные в плитах 2 крепежные отверстия монтируются стойки 21 с кронштейнами 19 и шкивами 18, а также опоры 14; затем устанавливаются поворотные тросы 17, связывающие штоки 6 с защитными барьерами 1.
Сооружение не нарушает экологическую обстановку и чистоту окружающей среды.
Таким образом, при использовании заявляемого изобретения решается поставленная задача и достигается технический результат, обеспечивающий автоматизм действия конструкции защитного сооружения от наводнений, повышение ее надежности и надежности защиты прибрежной береговой полосы от наводнений.
Самодействующее защитное от наводнений сооружение, содержащее непрерывный ряд защитных барьеров, одним торцом шарнирно закрепленных на расположенных вдоль верхнего основания защитной дамбы или берегового откоса плитах с возможностью поворота и фиксации в рабочем положении, приводные механизмы, расположенные вдоль защитных барьеров с возможностью взаимодействия с ними на расстоянии друг от друга для преобразования возвратно-поступательного движения поршней со штоками во вращательное движение защитных барьеров, отличающееся тем, что приводные механизмы выполнены в виде цилиндров, в каждом из которых размещен поршень со штоком, снабженным уплотняющими элементами, имеющий общее сквозное продольное отверстие, выполненное вдоль вертикальной оси поршня и штока, при этом с акваторией цилиндры сообщены дренажными трубами для стока воды с односторонним обратным клапаном и трубами для поступления воды из акватории, причем выпускное отверстие каждой дренажной трубы расположено выше нормального уровня воды в акватории, а входное отверстие каждой трубы для поступления воды из акватории расположено на 100-150 мм ниже верхнего основания защитной дамбы или берегового откоса, при этом штоки поршней соединены с защитными барьерами поворотными тросами, огибающими шкивы, установленные на кронштейнах, или поворотными тягами, кроме того, перпендикулярно ряду защитных барьеров установлены на расстоянии друг от друга опоры, которые закреплены на плитах и выполнены с наклоненной к поверхности прибрежной акватории кромкой.
