Устройство защиты ворот судоходного шлюза от навала судов



Устройство защиты ворот судоходного шлюза от навала судов
Устройство защиты ворот судоходного шлюза от навала судов
Устройство защиты ворот судоходного шлюза от навала судов
Устройство защиты ворот судоходного шлюза от навала судов
Устройство защиты ворот судоходного шлюза от навала судов

 


Владельцы патента RU 2594536:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова" (RU)

Изобретение относится к области водного транспорта и предназначено для повышения безопасности шлюзования судов. Устройство защиты ворот шлюза от навала судов состоит из двух узлов формирования встречной волны, расположенных перед воротами шлюза и подключенных к датчику измерения скорости движения судна, установленного на стенке камеры шлюза. Узлы формирования встречной волны выполнены в виде ориентированных навстречу движению судна винторулевых механизмов, включающих трубчатые конусные насадки и гребные винты, установленные на валах, приводимых во вращение двигателями. Узлы смонтированы на подвижных тележках с возможностью подъема и опускания в камеру шлюза ниже уровня воды, а тележки установлены на рельсовых путях, проложенных вдоль стен камеры шлюза в зоне остановки судна перед воротами. Технический результат заключается в обеспечении возможности постепенного торможения судна при одновременном упрощении процесса. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области водного транспорта и предназначено для повышения безопасности шлюзования судов.

Известны устройства защиты ворот судоходного шлюза от навала судов, включающие гибкий заградительный элемент, перекрывающий судоходный пролет шлюза и амортизаторы, установленные на стенах камеры шлюза (см. а.с. СССР №872635, МПК Е02С 1/10, опубл. 1981 г.; а.с. СССР №1079745, МПК Е02С 1/10, опубл. 1984 г.; пат. РФ №2425922, МПК Е02С 1/00, опубл. 2011). Недостатком устройств является сложность управления заградительным элементом, который при установке в судоходный пролет специальными механизмами опускается в воду ниже осадки судов или поднимается вверх портальным подъемником выше надводных габаритов судна. Работа таких механизмов приводит к частым отказам и к остановке шлюза.

Известны системы защиты ворот судоходного шлюза в виде поворотных рам, которые шарнирно закреплены на стенах шлюза и перекрывают только часть судоходного пролета шлюза, удерживая судно за скуловые обводы (см. Rudolf Kuhn, Binnen-werkehrwasserbau, Berlin. 1984, стр. 298). Однако такие системы недостаточно надежны, т.к. требуют маневрирования поворотными рамами перед каждым входом судна в камеру, что удлиняет цикл судопропуска, и, кроме того, требуют наладки механизмов поворота.

Известны также устройства защиты ворот, основанные на формировании в камере шлюза встречной волны, останавливающей судно перед воротами шлюза без перекрытия судоходного пролета во время шлюзования судна. В устройстве, являющемся наиболее близким аналогом заявляемого изобретения (пат. РФ №2335599, МПК Е02С 1/00, опубл. 2008), образование встречной волны обеспечивается пуском воды из двух емкостей, установленных на нижней голове шлюза. При этом волна образуется в камере шлюза в том случае, если датчик, установленный на стенке камеры шлюза, зафиксирует превышение скорости движения судна на расстоянии 100-150 м от ворот. Для быстрого опорожнения емкостей с водой в водоводах камеры устанавливаются быстропадающие затворы, срабатывающие по команде датчиков, контролирующих движение судна в камере.

Достоинством прототипа является то, что гидравлическая система защиты ворот шлюза исключает необходимость перекрытия судоходного пролета шлюза механическими средствами, как это осуществляется в указанных выше аналогах. Однако создание водяной «подушки безопасности» в устройстве-прототипе требует необходимости накопления значительных объемов воды и соответственно монтажа на стенах камеры шлюза достаточно объемных резервуаров. Кроме того, в известной гидравлической системе опорожнение резервуаров и возникновение встречной волны происходит практически мгновенно, за счет чего остановка судна осуществляется в начальный момент его приближения к воротам.

Предлагаемое устройство сохраняет достоинства прототипа - исключает необходимость перекрытия судоходного пролета шлюза заградительными элементами, но при этом, для создания водяной «подушки безопасности», обеспечиваемой встречной волной, не требует объемных накопительных резервуаров с водой и устройств их опорожнения, и кроме того осуществляет не мгновенное, а постепенное торможение судна на всем пути его приближения к воротам. Таким образом, технический результат от использования изобретения заключается в обеспечении возможности постепенного торможения судна при одновременном упрощении процесса за счет создания встречной волны без применения устройств накопления и пропуска воды.

Для достижения указанного технического результата используется следующая совокупность существенных признаков: в устройстве защиты ворот судоходного шлюза от навала судов, состоящем, так же как и прототип, из двух узлов формирования встречной волны, расположенных симметрично по обеим сторонам камеры перед воротами шлюза и подключенных к датчику измерения скорости движения судна, установленного на стенке камеры шлюза, в отличие от прототипа, узлы формирования встречной волны выполнены в виде ориентированных навстречу движению судна винторулевых механизмов, включающих трубчатые конусные насадки и гребные винты, установленные на валах, приводимых во вращение двигателем, и смонтированных на подвижных тележках с возможностью подъема и опускания в камеру шлюза ниже уровня воды, в свою очередь тележки установлены на рельсовых путях, проложенных вдоль стен камеры шлюза в зоне остановки судна перед воротами. Для обеспечения подъема и опускания в камеру шлюза винторулевых механизмов, последние установлены на штангах Г-образной формы, закрепленных на корпусах тележек и включающих поворотный круг, сопряженный с механизмом поворота, соединяющим опорно-ходовую часть и корпус тележки. Для формирования волн с направлением, перпендикулярным плоскостям скуловых отводов судна, винторулевые механизмы выполнены с возможностью поворота в горизонтальной плоскости и фиксации в требуемом положении. С этой целью узел снабжен механизмом поворота, включающим редуктор, двигатель и стопор.

Сопоставление предлагаемого устройства и прототипа показало, что поставленная задача - обеспечение возможности постепенного торможения судна при одновременном упрощении устройства, решается в результате новой совокупности признаков, что доказывает соответствие предлагаемой полезной модели критерию патентоспособности «новизна».

В свою очередь проведенный информационный поиск в области водного транспорта не выявил отдельных отличительных признаков изобретения, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

на фиг. 1 - схематическое изображение устройства в плане,

на фиг. 2 - схематическое изображение устройства в рабочем состоянии (вид сверху),

на фиг. 3 - схематическое изображение устройства в рабочем состоянии (вид справа),

на фиг. 4 - схематическое изображение устройства в нерабочем состоянии (вид сверху).

Предлагаемое устройство (фиг. 1) состоит из двух узлов, смонтированных на подвижных тележках 1, расположенных на рельсовых путях 2, проложенных вдоль стен камеры шлюза в зоне остановки судна перед воротами 3. На тележках 1 установлены механизмы 4, обеспечивающие подъем и опускание в камеру шлюза штанги 5, на которой установлены двигатель 6, трубчатая конусная насадка 7 и гребной винт 8 посредствам подшипников 9. Штанга имеет Г-образную форму.

Корпус тележки 1, где закреплена штанга 5, опирается на опорно-ходовую часть 10 тележки 1 через поворотный круг 11, что позволяет при движении судов в камере шлюза извлекать штангу 3 из камеры шлюза и поворотом корпуса тележки убирать за габариты камеры шлюза. На воротах камеры шлюза 3 устанавливается локатор скорости (датчик измерения скорости движения судна) 12, который предназначен для контроля скорости движения судна.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Перед входом судна в камеру шлюза тележки 1 устанавливают в начале участка пути торможения, при этом штанга 5 находится над водой в положении ожидания. При превышении скорости судна с локатора скорости 12 поступает сигнал в механизм 4, после чего штанга 5 с винторулевым устройством опускается в камеру шлюза. Гребной винт 8, закрепленный на штанге 5, ориентирован навстречу входящему судну. Угол поворота винта 8 задается таким, чтобы поток, создаваемый установкой, был направлен перпендикулярно плоскости скулового отвода судна на всем пути торможения.

По мере движения судна тележки 1 перемещаются по рельсовым путям 2 в сторону ворот 3, непрерывно создавая поток в скуловые обводы судна. Остановка тележек 1 производится после остановки судна перед воротами 3 шлюза.

Для того чтобы создаваемый навстречу входящему судну поток остановил судно перед воротами шлюза, энергия потока должна превышать энергию судна.

Расчет системы торможения судна производится по формуле:

где W - масса судна, V - скорость судна, р - коэффициент сопротивления, Е - энергия потока.

Исходный диаметр струи и исходная скорость Vo струи определяется по следующим выражениям:

В струе от гребного винта имеется сильный тангенциальный поток в форме водоворотов и общего вращения вокруг продольной оси.

Силу воздействия струи на вертикальную стенку можно определить по формуле (4):

где l - расстояние от сопла до вертикальной стенки; do - диаметр сопла; υ - выходная скорость потока из сопла; ω - площадь сопла; ρ - плотность жидкости.

Описанное устройство разработано специалистами кафедры Гидротехнических сооружений, конструкций и гидравлики ФГБОУ ВО «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» в составе научно-исследовательской работы. Были произведены расчеты, показавшие возможность использования устройства на Волго-Балтийском водном пути, в шлюзовых камерах канала имени Москвы и гидроузлов рек Камы и Волги.

Изложенное позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «промышленная применимость».

1. Устройство защиты ворот судоходного шлюза от навала судов, состоящее из двух узлов формирования встречной волны, расположенных симметрично по обеим сторонам камеры перед воротами шлюза и подключенных к датчику измерения скорости движения судна, установленному на стенке камеры шлюза, отличающееся тем, что в нем узлы формирования встречной волны выполнены в виде ориентированных навстречу движению судна винторулевых механизмов, включающих трубчатые конусные насадки и гребные винты, установленные на валах, приводимых во вращение двигателем и смонтированных на подвижных тележках с возможностью подъема и опускания в камеру шлюза ниже уровня воды, в свою очередь тележки установлены на рельсовых путях, проложенных вдоль стен камеры шлюза в зоне остановки судна перед воротами.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем винторулевые механизмы установлены на штангах Г-образной формы, закрепленных на корпусах тележек и включающих поворотный круг, сопряженный с механизмом поворота, соединяющим опорно-ходовую часть и корпус тележки.

3. Устройство по пп. 1, 2, отличающееся тем, что в нем узлы формирования встречной волны снабжены механизмами поворота, включающими редуктор, двигатель и стопор.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к устройствам для гашения энергии водного потока. Гаситель энергии водного потока включает водобойный колодец 3, размещенный между подводящим 1 и отводящим 2 каналами, делитель потока 4, размещенный в конце подводящего канала 1 и разделяющий его на два равных открытых канала 5, 6, сопряженных с диффузорами 7, 8, выходное сечение которых сопрягается тангенциально с камерами 9, 10 спирального в плане очертания.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения энергии потока воды в нижнем бьефе гидротехнического сооружения. Гаситель содержит водовод 1, кольцевую камеру гашения 3.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве вспомогательного водосброса в грунтовом подпорном сооружении для пропуска паводков редкой повторяемости при наличии в составе гидроузла основного водосброса.

Изобретение относится к области противоселевых сооружений, а именно к области активных воздействий на селевые потоки с целью защиты от последних населенных пунктов, промышленных и гражданских сооружений, рекреационно-спортивных объектов и т.д.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам борьбы с эрозией почвы на склонах и предотвращения роста оврагов и может быть использовано в качестве гидротехнического перепада.

Изобретение относится к области противоселевых сооружений и может быть применено для защиты от селевых потоков населенных пунктов, промышленных и гражданских сооружений.

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к гидротехническим сооружениям, предназначенным для гашения энергии нестационарных потоков. Гаситель энергии потока включает водобойный колодец 1, размещенный между водоводом 4 и отводящим каналом 5, и консольный делитель 6 потока, выполненный остроконечным с вогнутыми боковыми гранями 7 обтекателей.

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, предназначенным для гашения энергии после водоводов в приемной камере. Гаситель энергии водного потока включает водовод 1, напорные трубопроводы 2, снабженные закручивающими устройствами 3.
Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения энергии потока воды для открытых каналов. В канале-быстротоке 1 с облицованными стенками и днищем между продольными стенками 5 и 6 установлен вертикальный продольный потоконаправляющий элемент 4 в виде бычка с обтекателем 7 в нижней части.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к устройствам предотвращения овражной эрозии и гашения энергии падающего потока воды. В вершине оврага 1 расположен консольный подвесной перепад в виде широкого суживающего лотка 2.
Наверх