Мат для защитного покрытия подводных поверхностей водотоков, гидротехнических сооружений, подводных переходов магистральных трубопроводов и т.п. и установка для заполнения мата песчаным балластом

Изобретение относится к гидротехническому строительству защитных покрытий подводных поверхностей водотоков, гидротехнических сооружений, подводных переходов магистральных трубопроводов и т.п. Мат для защитного покрытия состоит из полотнищ синтетического водостойкого водопроницаемого нетканого материала, скрепленных между собой в виде стеганого матраса с образованием продольных боковых и центрального каналов. С наружной поверхности обоих полотнищ расположены продольные и поперечные взаимопересекающиеся элементы прочности. В местах их пересечений размещены крепежные элементы для соединений матов между собой. По торцам мата имеются гибкие монтажные элементы в виде треугольных полотнищ из синтетического водостойкого материала. Установка для заполнения мата песчаным балластом представляет собой установленные на вертикальной эстакаде по высоте сверху вниз бункер-дозатор с патрубком и виброустройством, фиксатор заполняемого мата, направляющие ролики с возможностью вибрации. На основании эстакады размещены катушка для намотки гибкого мата, привод и направляющий лоток с прижимными роликами. Фиксатор заполняемого мата выполнен в виде коромысла, плечи которого закреплены на цилиндрическом шарнире. В нижней своей части плечи коромысла представляют собой полозья с криволинейной внешней поверхностью, а в верхней - снабжены шарнирно-винтовым соединением со штурвалом. Изобретение позволяет обеспечить непрерывный процесс заполнения мата песчаным балластом как в заводских условиях, так и непосредственно на местах укладки защитного покрытия, повысить производительность работ по возведению защитного покрытия и снизить объем работ при подготовке основания. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 13 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к защитным покрытиям подводных поверхностей водотоков, гидротехнических сооружений, подводных переходов магистральных трубопроводов и т.п.

Известно покрытие подводных откосов берегов водоемов, гидротехнических сооружений и т.п. (авт. св. СССР №255845, МПК Е02В 3/12, 1969 г.), состоящее из соединенных между собой тюфяков, полости которых заполнены балластом. Каждый из тюфяков выполнен по высоте из гибких полотен, нижнее из которых имеет гофры и соединено с верхним полотнищем по перешейкам между гофрами, образуя замкнутые полости для балласта.

Недостатком известного покрытия является значительная материалоемкость и сложность сооружения тюфяков, из которых оно состоит.

Наиболее близким предлагаемому является защитное покрытие подводного трубопровода от размыва (п. РФ №2285085, МПК Е02В 3/12, 2006 г.), включающее корпус, состоящий из верхнего и нижнего полотен (ковров), скрепленных между собой по краям, и внутренних скрепляющих полотнища стержней. Внутри корпуса размещен инертный материал, упакованный в мягкую тару. Полотнища выполнены из металлической сетки-рабицы, а вертикальные стержни - из металлической проволоки или прутков.

Недостатками известного покрытия являются высокая металлоемкость конструкции и большой объем водолазных работ при ее монтаже.

Устранить указанные недостатки позволяет предлагаемая конструкция мата для защитного покрытия подводных поверхностей водотоков, гидротехнических сооружений, подводных переходов магистральных трубопроводов и т.п., состоящего из верхнего и нижнего полотнищ, скрепленных между собой по краям и внутри с образованием полости, заполненной инертным материалом, в которой согласно изобретению мат состоит из полотнищ синтетического водостойкого водопроницаемого нетканого материала, скрепленных между собой в виде стеганного матраса с образованием боковых и центрального каналов, при этом с наружной поверхности обоих полотен расположены продольные и поперечные взаимопересекающиеся элементы прочности из капроновых канатов, обжатых и соединенных полотнищами и связанных между собой в местах пересечений, причем в этих же местах верхнего полотнища размещены крепежные элементы для соединения матов между собой, а по торцам мат имеет гибкие монтажные элементы в виде треугольных полотнищ из синтетического водостойкого материала с элементами прочности из капроновых канатов.

Кроме того, скрепление полотнищ по краям и простегивание, а также обжатие и скрепление полотнищами элементов прочности может быть выполнено антикоррозионными скобами пневмостеплера.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что выполнение в виде стеганного матраса позволяет изготовить гибкий мат почти правильной прямоугольной формы незначительной толщины с уменьшенным объемом балласта. Применение такого мата позволяет создать сплошное (ковровое) защитное покрытие на относительно неровной подводной поверхности, что повышает производительность при его создании и снижает объем работ при подготовке основания. Выполнение мата из синтетического водостойкого водопроницаемого нетканого материала позволяет значительно снизить трудозатраты по сооружению мата, уменьшить его стоимость и увеличить срок службы защитного покрытия, так как такой материал, обладая повышенной шероховатостью, уменьшает донные скорости, в связи с чем повышается устойчивость покрытия. Наличие элементов прочности из обжатых тканью и связанных между собой, т.е. зафиксированных в заданном положении, капроновых канатов обеспечивает равнопрочную гибкую конструкцию мата, препятствующую его повреждению при производстве работ по сооружению защитного покрытия. Наличие продольных боковых и центрального каналов в полости стеганного матраса обеспечивает его эффективную загрузку балластом с помощью предлагаемой установки. Монтажные элементы из синтетического водостойкого материала имеют треугольную форму для более эффективного распределения тяговой нагрузки при выполнении работ по устройству защитного покрытия из матов и, кроме того, могут быть использованы как основание для фиксации мата на закрепляемой поверхности пригрузочными контейнерами.

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена конструкция мата, на фиг.2 - продольный разрез по I-I, на фиг.3 - поперечный разрез по II-II, на фиг.4, 5, 6, 7, 8 - представлены варианты соединения полотнищ мата с элементами прочности и между собой.

Предлагаемая конструкция мата включает матрас 1 с боковыми 2 и центральным 3 каналами, места 4 соединений верхнего 5 и нижнего 6 полотнищ (простежка), элементы прочности - продольные 7 и поперечные 8, крепежные элементы 9 для соединения матов между собой и монтажные элементы 10.

Известно устройство для изготовления покрытий подводных откосов берегов водоемов и гидротехнических сооружений, включающее транспортер и последовательно установленные над ним барабан с полотнищем синтетического материала и бункер для балласта с прикатывающим устройством (авт. св. СССР №1587105, МПК Е02В 3/12, 1990 г.)

Недостатком известного устройства является громоздкость его конструкции, применимость для изготовления покрытия непосредственно на месте его укладки с использованием крупнофракционного балластировочного материала, а также невозможность использования готовых элементов покрытия заводского производства.

Устранить указанные недостатки позволяет предлагаемая установка для заполнения предлагаемого мата песчаным балластом, включающая бункер для балласта, уплотняющее устройство и катушку для намотки гибкого синтетического полотна, в которой на вертикальной эстакаде по высоте сверху вниз расположены бункер-дозатор с патрубком и виброустройством, фиксатор заполняемого мата, направляющие ролики с возможностью вибрации, на основании эстакады размещены катушка для намотки гибкого мата, привод и направляющий лоток с прижимными роликами, при этом фиксатор заполняемого мата выполнен в виде коромысла, плечи которого закреплены на цилиндрическом шарнире и в нижней своей части представляют собой полозья с криволинейной внешней поверхностью, а в верхней снабжены шарнирно-винтовым устройством со штурвалом для регулирования угла между плечами коромысла.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что расположение оборудования последовательно по высоте на вертикальной эстакаде способствует созданию компактного комплекса. При этом заполнение мата песчаным грунтом осуществляется под действием сил тяжести, в связи с чем не требуется дополнительных затрат по перемещению балластного грунта. Кроме этого, размещение заполненного песком участка мата выше катушки повышает эффективность намотки мата на катушку. Направляющие ролики фиксируют заполненный песком мат в вертикальном положении, а их вибрация способствует равномерному распределению и уплотнению песчаного балласта в его полости. Лоток с прижимными роликами обеспечивает поступление заполненного мата на катушку и более плотную компактную его намотку, необходимую для эффективного транспортирования мата на катушке и качественную укладку его на укрепляемую поверхность водотока. Предлагаемая конструкция фиксатора обеспечивает компактное вертикальное расположение мата на установке в виде гофры и постепенное ее расправление с натяжением при его заполнении.

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.9 представлена установка для заполнения мата песчаным грунтом (вид сверху), на фиг.10 - вид установки сбоку в разрезе, на фиг.11 - устройство для фиксации мата в виде гофры в разрезе (узел В), на фиг.12 - то же, вид сбоку, на фиг.13 - нижняя часть плеча коромысла в разрезе.

Установка содержит вертикальную эстакаду 11, на которой последовательно сверху вниз расположены бункер-дозатор 12 с патрубком 13, шиберной задвижкой 14 и виброустройством 15, устройство 16 для фиксации мата в виде гофры 17, направляющие ролики 18, выполненные с возможностью вибрации, катушка 19 для намотки гибкого готового мата 20, привод 21 и направляющий лоток 22 с прижимными роликами 23. Устройство 16 для фиксации мата в виде гофры выполнено в виде коромысла, плечи 24 которого закреплены на цилиндрическом шарнире 25 и в нижней своей части представляют собой полозья 26 с криволинейной внешней поверхностью, а в верхней снабжены шарнирно-винтовым соединением 27 со штурвалом 28. На опоре 29 цилиндрического шарнира закреплен страховочный трос 30.

Предлагаемую конструкцию мата для защиты подводных поверхностей водотоков, гидротехнических сооружений, подводных переходов магистральных трубопроводов и т.п. с помощью предлагаемой установки изготавливают следующим образом.

Предварительно заготавливают необходимых размеров верхнее 5 и нижнее 6 полотнища будущего матраса. Затем сооружают каркас из продольных 7 и поперечных 8 элементов прочности, выполненных из капроновых канатов. При этом продольные боковые элементы должны иметь большую длину для укрепления в торцах мата гибких монтажных элементов 10. Продольные и поперечные элементы прочности в местах их пересечения связывают между собой, при этом к каркасу верхнего полотнища в местах пересечений при связывании присоединяют крепежные элементы 9, предназначенные для соединения матов между собой. Изготовленные каркасы обжатием полотнищами и прошивкой антикоррозионными скобами пневмостеплера (фиг.4, 5, 6, 7, 8) закрепляют на наружных поверхностях полотнищ 5 и 6. После этого полотнища скрепляют между собой, связывая концы элементов прочности и прошивая боковые швы с обжатием элементов прочности по периметру изготавливаемого матраса. Одновременно простегивают верхнее полотнище с нижним с образованием боковых 2 и центрального 3 каналов, при этом под скобы 35 «простежки» подкладывают прокладки 31 из синтетического материала, чтобы не повредить полотнища. При соединении полотнищ 5 и 6 один торец матраса оставляют открытым для заполнения его песчаным балластом на предлагаемой установке. К торцам полученного «стеганного матраса» присоединяют гибкие монтажные элементы 10, к закрытому торцу - при соединении полотнищ, а к открытому торцу - только к верхнему полотнищу.

Предлагаемый мат для защитного покрытия подводных поверхностей водотоков, гидротехнических сооружений, подводных переходов магистральных трубопроводов и т.п. с помощью предлагаемой установки изготавливают следующим образом.

Предварительно «стеганный матрас» открытым торцом через центральный 2 и боковые 3 каналы надевают на патрубок 13 установки и плечи 24 коромысла устройства 16 для фиксации мата и перемещением по ним вверх собирают его в виде гофры 17. Нижний гибкий монтажный элемент 10 со стороны закрытого торца мата закрепляют на вальце катушки 19, а верхний - страховочным тросом 30 соединяют с опорой 29 цилиндрического шарнира 25. При этом мат в виде стеганного матраса 1 располагают на установке таким образом, чтобы при намотке заполненного балластом мата на катушку 19 крепежные элементы 9 располагались на его внутренней поверхности, чтобы при укладке мата на защищаемую поверхность разматыванием с катушки крепежные элементы 9 располагались на наружной поверхности мата, необходимой для соединения матов между собой. Затем с помощью шарнирно-винтового соединения 27 штурвалом 28 увеличивают угол между плечами 24 коромысла, расправляют матрас с натяжением, придавая ему форму, близкую к прямоугольной, после чего приступают к его заполнению песчаным балластом.

Песчаный балласт со штабеля 32, например, погрузчиком со шнековым питателем 33 по транспортеру 34 подают в бункер-дозатор 12. При этом для обеспечения равномерной и непрерывной подачи балласта из бункера-дозатора в полость «стеганного матраса» осуществляют его вибрацию с помощью виброустройства 15. Подачу балласта регулируют шиберной задвижкой 14. По патрубку 13 через центральный канал 3 песчаный балласт поступает в полость матраса. Заполненная балластом часть мата перемещается вниз между расположенными с обеих сторон направляющими вибрирующими роликами 18 и поступает на лоток 22 с прижимными роликами 23. Одновременно готовая часть гибкого мата 20 наматывается на катушку 19 с помощью привода 21. В процессе намотки на катушку заполненной балластом части мата происходит расправление гофры 17 и перемещение мата по гладким криволинейным полозьям 26 устройства для фиксации мата. Наличие страхового троса 30 предотвращает произвольное сползание мата с фиксирующего устройства 16. После заполнения матраса песчаным балластом его открытый торец прошивают пневмостеплером с обжатием полотнищем торцевого элемента прочности и готовый гибкий мат, намотанный на катушку, перемещают к объекту, нуждающемуся в защитном покрытии.

Таким образом, предлагаемая установка является компактной, производительной, обеспечивает непрерывный процесс качественного заполнения мата песчаным балластом и позволяет изготавливать намотанные на катушки отдельные маты как в заводских условиях, так и непосредственно на местах укладки защитного покрытия, на берегу или на плавсредстве. Катушки могут быть использованы многоразово.

Предлагаемая конструкция гибкого мата, заполняемого песчаным балластом на предлагаемой установке, при небольшой толщине и уменьшенном объеме балласта позволяет создать сплошное защитное покрытие на относительно неровной подводной поверхности, что повышает производительность при его создании и снижает объем работ при подготовке основания.

1. Мат для защитного покрытия подводных поверхностей водотоков, гидротехнических сооружений, подводных переходов магистральных трубопроводов и т.п., состоящий из верхнего и нижнего полотнищ, скрепленных между собой по краям и внутри с образованием полости, заполненной инертным материалом, отличающийся тем, что мат состоит из полотнищ синтетического водостойкого водопроницаемого нетканого материала, скрепленных между собой в виде стеганого матраса с образованием продольных боковых и центрального каналов, при этом с наружной поверхности обоих полотнищ расположены продольные и поперечные взаимопересекающиеся элементы прочности из капроновых канатов, обжатых и соединенных полотнищами и связанных между собой в местах пересечения, причем в этих же местах верхнего полотнища размещены крепежные элементы для соединения матов между собой, а по торцам мат имеет гибкие монтажные элементы в виде треугольных полотнищ из синтетического водостойкого материала с элементами прочности из капроновых канатов.

2. Мат по п.1, отличающийся тем, что скрепление полотнищ по краям и простежка, а также обжатие и скрепление полотнищами элементов прочности выполнено антикоррозионными скобами пневмостеплера.

3. Установка для заполнения мата песчаным балластом, включающая бункер для балласта, уплотняющее устройство и катушку для намотки гибкого синтетического полотна, отличающаяся тем, что на вертикальной эстакаде по высоте сверху вниз расположены бункер-дозатор с патрубком и виброустройством, фиксатор заполняемого мата, направляющие ролики с возможностью вибрации, на основании эстакады размещены катушка для намотки гибкого мата, привод и направляющий лоток с прижимными роликами, при этом фиксатор заполняемого мата выполнен в виде коромысла, плечи которого закреплены на цилиндрическом шарнире и в нижней своей части представляют собой полозья с криволинейной внешней поверхностью, а в верхней - снабжены шарнирно-винтовым соединением со штурвалом.