Устройство защиты ворот судоходного шлюза от навала судов

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.

Устройство защитной системы городской застройки включает водонапорную оболочку, выполненную из композитных материалов, обладающих памятью формы, состоит из канала-лотока, имеющего параболическую или иную форму по периметру из композитного наноматериала, сохраняющего форму и повышенную шероховатость. Канал-лоток состоит из разделительных секций, в которых установлена решетчатая конструкция из вертикальных и горизонтальных элементов из наноматериалов, гибких русловых и береговых связей - демпферов, на которых укреплены верхние грунтонаполняемые и нижние отверждаемые оболочки, а также верхние и нижние и перфорированные водоподпорные сооружения из композитных наноматериалов, укрепленные русловыми анкерами к дну канала-лотка гибкими связями демпферами, а вантовыми системами с береговыми и русловыми анкерными устройствами. Откосные части канала-лотка имеют отверстия и дополнительные лотки для освобождения его от наносов. На прилегающих к каналу-лотку боковых территориях устраивают габионные или грунтоармированные подпорные стенки, покрытые материалом с семенами, которые заращиваются растительностью, т.е. применяют агромелиорацию, позволяющую дополнительно обеспечить безопасность населения и объектов городских застроек, которые оповещаются о приближении внешних воздействий и о техническом состоянии данной комплексной системы с помощью контролирующих датчиков и дистанционных устройств, связанных с геоинформационной системой, доступ к которым обеспечивает вантовый мост через канал-лоток. Наносы, осевшие в секциях канала-лотка, транспортируются согласно качественному составу через дополнительные лотки с помощью пневмомеханических устройств, а мутный поток фильтруется в отстойниках-биотенках и далее поступает в водоток. Усиление оснований городской или иной застройки ведут с помощью системы наполняемых оболочек с заполнителем и гибкими демпферами-связями, воспринимающими природные и техногенные воздействия, обеспечивая безопасность, в т.ч. экологическую, городской застройки. Устройство снабжено солнечными накопителями, которые обеспечивают энергией население в период чрезвычайных ситуаций (ЧС) и дополнительной системой мониторинга для оповещения население о ЧС. Ливнеотводящие устройства позволяют защитить от затопления территории городских застроек/поселений. Способ создания защитной системы городской застройки включает возведение вышеприведенного устройства. Обеспечивается безопасность и функционирование жизнедеятельности населения и предприятий при явлениях природного и техногенного характера, таких как паводки, сели и т.п. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к устройствам для отвода сточных вод канализационными сетями, транспортирования гравитационными водоводами и магистральными водопроводными сетями питьевой воды и может быть использовано в системах мелиорации и гидротехнических сооружений. Гаситель энергии потока содержит шахту 1, подводящий коллектор 2 и отводящий коллектор 3. Шахта 1 по высоте выполнена перепадными ступенями 4 в виде горизонтальных полок. Каждая ступень 4 снабжена струенаправляющими элементами в виде вогнутой напорной грани 5 изогнутой вверх стенки, образуя камеру 6. Стенка напорной грани 5 имеет наклонное поперечное водовыпускное щелевое отверстие 7, которое направлено в сторону противоположной стенки шахты 1 и соединяет образовавшуюся полость в виде камеры с вогнутой напорной гранью над ступенью 4. К нижней плоскости под ступенью 4 закреплена дополнительно наклонная полка 8, обеспечивая направление части падающего потока под углом в сторону, также противоположную к вогнутой напорной грани 5 следующей ступени 4. Внутри шахты 1 со стороны выходной части оголовка подводящего коллектора 2 закреплен наклонный козырек 9. Дно 10 шахты 1 выполнено с уклоном и совпадает с отметкой дна отводящего коллектора 3. Такое размещение струенаправляющих элементов, выполненное в виде сужающего прохода по высоте шахты 1, образует зигзагообразный перепад в сторону ее дна 10. Повышается эффективность работы и надежность гашения кинетической энергии разделяемого потока и вновь соединяемого на дне шахты при поступлении воды в отводящий коллектор, чем обеспечивается эффективная промывка шахты от загрязнений. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения энергии потока воды в нижнем бьефе гидротехнического сооружения. Гаситель энергии потока включает горизонтальный участок водовода 1 и камеру 3 цилиндрической формы. Камера 3 имеет установленный в ее внутренней полости обтекатель 4, выполненный ромбовидной формы с вогнутыми верхними стенками 5, а нижние стенки 6 выполнены в виде усеченного конуса, вершина 7 которого соосно направлена в центр выпускного отверстия 8 камеры 3. При этом камера 3 имеет загнутые по радиусу нижние кромки 9. Кроме того, в колодце 11 прикреплена горизонтальная полка 10 соосно выпускному отверстию 8 камеры 3. Горизонтальная полка 10 размещена выше выпускного отверстия отводящего трубопровода 12. Повышается эффективность работы на пути нестационарного потока жидкости за счет местных соударений пульсирующего потока воды и выходящего из водобойного колодца в отводящий трубопровод в условиях переменного уровня воды в камере гашения. 2 ил.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к сооружениям для соединения бурных потоков в каналах. Сопрягающее сооружение состоит из подводящего 1 и отводящего 2 каналов, между которыми выполнена донная галерея 3, разделенная на две неравные части, с отделяющей вертикальной поперечной стенкой 6. Донная галерея 3 снабжена установленным вертикальным водоводом 9, связанным с отводящей трубой 8. Вертикальный водовод 9 перекрыт щитом в форме лотка 7 с возможностью поворота в сторону подводящего канала 1. Нижний конец лотка закреплен на верхнем торце вертикальной поперечной стенки шарниром 12, а верхний конец лотка сопряжен через проем просвета с торцом подводящего канала 1 между ограничительными упорами 13 и 14 с возможностью вертикального перемещения относительно подводящего канала. Верхний конец лотка 7 соединен с чувствительным элементом в виде пружины 15 с регулирующим винтом 16. Пружина 15 размещена в полости корпуса 17, что служит защитой ее от поломки и засорения. Чувствительный элемент в виде пружины 15 поддерживает щит в форме лотка 7 при перемещении его между ограничительными упорами 13 и 14. В результате этого автоматически происходит поддержание предельного уровня воды в подводящем канале 1, а излишки воды сливаются через лоток 7 во вторую часть донной галереи 3. Повышается точность регулирования и эксплуатационная надежность работы сопрягающего сооружения в условиях переменного уровня воды в подводящем канале. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к гидротехнике, гидравлике, гидромеханике, а более конкретно к гидротехническим сооружениям, предназначенным для гашения напорных водоводов в приемной камере и для снижения кинетичности потока при заполнении водой отстойных сооружений. Гаситель энергии водного потока включает водовод 1, напорные трубопроводы 2, подключенные тангенциально к поверхности кольцевых камер 3. Между кольцевыми камерами 3 размещена переходная ромбовидная камера 6, подключенная через входные щели 5 к кольцевым камерам 3. Ромбовидная камера 6 имеет выпускное отверстие 7, соединяющее расширяющийся напорный участок 8 трубопровода с конфузором 9 с отводящим водоводом 10. Часть потока, обладающая повышенной удельной энергией, поступает из пристенной области камер 3 через входные щели в переходную ромбовидную камеру 6, где струи потока соединяются в один общий поток, соударяясь между собой, что снижает кинетическую энергию потока. Объединенный, перемешанный и погашенный поток получает третью ступень гашения энергии далее при сопряжении напорного участка 8 с конфузором 9 и поступает в отводящий водовод 10. Достигается повышение эффективности и надежности гашения кинетической энергии разделяемого и вновь соединяемого потока, а также снижаются динамические нагрузки на конструкцию, при этом происходит одновременно и промывка всех камер гашения от отложившихся наносов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к гидротехническим сооружениям, предназначенным для гашения энергии нестационарных потоков. Гаситель энергии водного потока включает подводящий водовод 1, напорный участок трубопровода 2, отводящий трубопровод 7, снабженный завихрителем потока 8. Подводящий трубопровод 2 выполнен в виде конфузора и подключен к выходному участку с консольно расширяющимся насадком 3, встроенным в герметичный корпус камеры 4, которая выполнена в форме тора. Выходная камера 4 соединена с дополнительным встроенным сопротивлением с входной расширяющей частью, консольно сужающейся к выходу насадка 6, подключенного к напорному трубопроводу 7 в виде диффузора с завихрителем потока 8 в сторону отводящего водовода 9. Разряжение и сжатие жидкости в камере 4, связанной с консольными насадками 3, 6 обуславливается работой конструкции полуторовой полости корпуса камеры 4. Таким образом, гашение кинетической энергии потока и уменьшение дальнейшей его скорости определяется выбранной формой камеры относительно ее оси - достигается повышение эффективности работы в условиях переменного уровня воды в камере гашения и надежности гашения кинетической энергии разделяемого и вновь соединяемого потока, исключается необходимость устройства колодца в нижнем бьефе канала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно для гашении энергии после напорных водоводов в приемном колодце. Устройство для гашения энергии водного потока включает водобойный колодец 1, подводящий водовод 2 и отводящий канал 4. Верхняя часть колодца 1 имеет вид усеченного конуса 3, в полости которого установлены отражатели 5 потока, выполненные несколькими уровнями, установленные большими основаниями в сторону дна 7 колодца 1 и расположенные симметрично оси вертикального колодца 1. Напорная грань отражателей 5 обращена в сторону боковых стенок усеченного конуса 3. Ниже отражателей 5 потока в конце расширения усеченного конуса 3 и на расстоянии от нижнего основания отражателя 5 в стенках усеченного конуса 3 размещены боковые циклогасительные чаши 6. Дно 7 колодца 1 имеет удлинение его в сторону отводящего канала 4. Дополнительная закрытая камера 8 гашения расположена за вертикальной консольной стенкой 9 и дно камеры 8 расположено в одной плоскости с дном 7 колодца 1 и имеет порог 10. Камера 8 гашения в конце имеет перегородку 11 и в плане соединена через выпускное отверстие 12 с отводящей трубой 13 и с отводящим каналом 4. Перегородка 11 предназначена для изменения направления вытекающего потока из выпускного отверстия колодца 1 между вертикальной консольной стенкой 9, что окончательно снижает придонные и поверхностные скорости перед отводящей трубой 13. Таким образом, на всех участках поток интенсивно гасится в целом, достигается высокая степень защиты отводящего канала от динамических воздействий избыточной энергии высокоскоростного потока подводящего водовода, что повышает надежность устройства, сокращает длину отводящего канала и исключает необходимость устройства колодца в нижнем бьефе канала. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

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.

Наверх