Накладное противоледное покрытие гидротехнического сооружения (варианты)



Накладное противоледное покрытие гидротехнического сооружения (варианты)
Накладное противоледное покрытие гидротехнического сооружения (варианты)
Накладное противоледное покрытие гидротехнического сооружения (варианты)
Накладное противоледное покрытие гидротехнического сооружения (варианты)
Накладное противоледное покрытие гидротехнического сооружения (варианты)
Накладное противоледное покрытие гидротехнического сооружения (варианты)
Накладное противоледное покрытие гидротехнического сооружения (варианты)
Накладное противоледное покрытие гидротехнического сооружения (варианты)
Накладное противоледное покрытие гидротехнического сооружения (варианты)
Накладное противоледное покрытие гидротехнического сооружения (варианты)
Накладное противоледное покрытие гидротехнического сооружения (варианты)
Накладное противоледное покрытие гидротехнического сооружения (варианты)
Накладное противоледное покрытие гидротехнического сооружения (варианты)
Накладное противоледное покрытие гидротехнического сооружения (варианты)
Накладное противоледное покрытие гидротехнического сооружения (варианты)
Накладное противоледное покрытие гидротехнического сооружения (варианты)
Накладное противоледное покрытие гидротехнического сооружения (варианты)

 


Владельцы патента RU 2603035:

Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт энергетических сооружений" (RU)

Накладное противоледное покрытие гидротехнического сооружения 1, например, пазов и затворов ГЭС выполнено в 2 вариантах. Плиты 2, 3 покрытия из полимерного антиадгезионного материала на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена с молекулярной массой не менее 3 миллионов углеродных единиц с добавлением от 2 до 4% либо дисульфида молибдена, либо двуокиси титана, либо от 5 до 10% графита, обладающие повышенным коэффициентом линейного расширения, закреплены на сооружении с температурными зазорами. Крепление плиты выполнено беззазорно в одной фиксаторной точке либо по одной фиксаторной линии с Т-образными пазами и захватами, в остальных местах крепления плиты обеспечена возможность ее температурного расширения или усадки путем выполнения крепежных гнезд удлиненными, расходящимися от фиксаторного отверстия либо расширенного выполнения пазов или выполнения захватов с подвижными пластинами. Диапазон податливости в каждом узле составляет 0,014…0,02 от удаления до центра или оси фиксации. Смежные грани плит имеют скосы, образующие угол не менее 40°. При температурном сжатии и расширении плит наледь отслаивается, уменьшая ущерб от обледенения. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 16 ил.

 

Изобретение относится к конструкциям спецпокрытий элементов объемных сооружений - полам, стенам, сводам, в частности, к таким элементам гидротехнических сооружений, как стеновые пазы и затворы плотин ГЭС, непосредственно для которых оно и разработано авторами.

Затворы ГЭС являются массивными, обладают гигантскими размерами, приводятся в действие мощными механизмами, эксплуатируются вне укрытий под открытым небом и должны выдерживать экстремальные климатические и механические воздействия, которые происходят в диапазоне температур от минус 50°C зимой до плюс 50°C и гораздо выше на солнце летом.

При эксплуатации в зимний период из-за естественных гидротехнических протечек и погодных факторов затворные узлы подвергаются длительному и мощному обледенению.

В момент начала подъема или опускания затвора при периодическом маневрировании он должен преодолеть - взломать - ледяной массив, а лед должен отделиться от затвора. В обеспечение этой задачи и в целях предотвращения поломки и даже опасного перегруза механизмов на ГЭС производят предварительное механическое обкалывания льда в сочетании с попытками местного нанесения на затворы спецсмазок или спецпокрытий. Достигаемый результат носит вспомогательный характер и является краткосрочным, т.к. сами покрытия, как пограничные, недолговечны, а их эффективность непредсказуема. К тому же большой объем работы, преимущественно выполняемой вручную при сильном морозе и ветре, создает для энергетиков технические и экономические проблемы и постоянный риск возникновения чрезвычайных ситуаций.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является патент SU 1082899 А, кл. E02B 15/02, опубл. 30.03.1984. Предлагаемое изобретение состоит из поверхностного затвора гидротехнического сооружения, содержащего несущую металлоконструкцию, опорно-ходовые части, уплотнение и теплоизолирующую обшивку, отличающийся тем, что с целью повышения надежности за счет защиты от ледовых нагрузок и уменьшения энергозатрат при работе зимний период, теплоизолирующая обшивка установлена с верховой стороны несущей металлоконструкции затвора и выполнена из упругого водонепоглощающего материала пенополиуретана. Недостатком данного аналога является его низкая эффективность по сравнению с заявленным изобретением.

Авторами предложено производить футеровку затворных узлов накладными плитами из специального полимерного материала на основе сверхвысокомолекулярного полиолефина, при этом конструктивно создать противоледный эффект путем целенаправленного использования эффекта температурного расширения (иначе - температурной усадки) материала.

Конструктивно такое противоледное покрытие сооружения может быть выполнено из известного набора смежных плит, установленных на нужных участках сооружения с известными в таких случаях температурными зазорами. При этом крепление плит на сооружении обеспечивается распределенными по их поверхности крепежными парами в виде выполненных в плите гнезд с отверстиями и закрепленным на сооружении крепежом с утопленными в материал плиты головками (первый прототип) или распределенными по поверхности плиты крепежными парами в виде выполненных в плитах Т-образных пазов и закрепленных на сооружении Т-образных захватов в виде столбиков с головками (второй прототип).

Для реализации противоледного эффекта авторами предлагается следующее техническое решение, реализуемое в двух конструктивных вариантах.

По первому варианту покрытия только одна крепежная пара отверстия и крепежа выполнена фиксаторной - фиксирующей плиту на сооружении; для этого она содержит плотно облегающее крепеж фиксаторное отверстие, а каждое отверстие остальных гнезд дополнительно содержит удлиненный Т-образный паз, профиль которого согласован с профилем крепежной головки, а длины пазов и параметры прижима выполнены с обеспечением возможности местного смещения плиты относительно крепежа в заданном авторами Диапазоне, зависящем от расстояния до фиксаторного отверстия. Пазы выполнены "расходящимися" от фиксаторного отверстия.

Обе или по крайней мере одна из каждой пары смежных граней соседних плит, между которыми имеется температурный зазор, имеют скос такой, что угол между смежными гранями плит составляет не менее 40°. Скосы способствуют отслоению льда.

Для усиления эффекта температурного отторжения льда фиксаторное отверстие смещено к одной из граней плиты, по возможности, на всех плитах в одну сторону.

В варианте протяженного, но узкого покрытия, а также и в общем случае площадного покрытия, оно может быть выполнено из плит в виде одной или нескольких двухрядных полос. В этом варианте, в каждой полосе фиксаторные отверстия смещены к пограничным граням между рядами, ряды выполнены сомкнутыми, а температурные швы и скосы выполнены по смежным граням, кроме пограничных между рядами полосы.

Гнезда плит снабжены, например резьбовыми, крышками, установленными заподлицо с лицевой поверхностью, а каждый паз с противоположной от фиксаторного отверстия стороны открывается выемкой на тыльную сторону плиты.

По второму варианту конструкции покрытия крепежные пары на каждой плите сгруппированы по параллельным линиям. Одна такая линия выполнена как фиксаторная: расположенные по ней крепежные пары фиксируют плиту, исключая возможность ее бокового смещения относительно этой (фиксаторной) линии. Крепежные пары по дополнительным линиям выполнены с обеспечением возможности поперечного смещения плиты в заданном авторами диапазоне, зависящем от расстояния между крепежной парой и фиксаторной линией.

Пазы в плитах по всем линиям выполнены сквозными на длине не менее 0,8 длины линии (плиты).

На сооружении закреплены поперечные упоры, размещенные перпендикулярно по отношению к фиксаторной и дополнительным линиям. Упоры размещены в выборке на тыльной стороне плиты со стороны заправочной грани. По крайней мере одна из граней каждой пары смежных граней соседних плит имеет скос к лицевой поверхности, способствующий отслоению льда.

Каждый Т-образный захват, расположенный на дополнительной линии крепежных пар, состоит из столбика с отдельной головкой и пластины на перешейке под головкой. Сечение перешейка и сопряженное отверстие пластины имеют удлиненную форму, ориентированную поперек фиксаторной линии, при этом длина отверстия больше длины перешейка на величину диапазона смещения.

Столбики захватов закреплены на сооружении через продольные металлические шины.

Пазы плит по разным обстоятельствам ориентированы вертикально либо горизонтально.

В качестве материала плит полимерного покрытия для обоих вариантов конструкции должен быть использован антиадгезионный материал на основе сверхвысокомолекулярного полиолефина, в частности составы на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена с высокой молекулярной массой и спецдобавок в виде дисульфида молибдена, либо двуокиси титана, либо графита.

Предлагаемые конструкции иллюстрируют чертежи и фото.

На Фиг. 1 показан общий вид сооружения (паз затвора плотины) с накладным противоледным покрытием.

На Фиг. 2 показано полимерное покрытие сооружения первого конструкционного варианта в продольном разрезе (А-А) по одной из осей, проходящей через крепежные пары, одна из которых (нижняя) является фиксаторной.

На Фиг. 3 показана со стороны сооружения (паза затвора плотины или самого затвора плотины) полимерная плита покрытия и топография пазов Т-образного сечения, расходящихся от фиксаторного отверстия.

На Фиг. 4 даны одинаковые для всех крепежных пар поперечные разрезы по фиксаторной крепежной паре (Б-Б) и по крепежным парам в пазах Т-образного сечения (В-В).

На Фиг. 5 показано (со стороны сооружения) покрытие в виде двухрядной полосы с сомкнутыми рядами плит и смещенными фиксаторными отверстиями.

На Фиг. 6 показана объемная геометрия части крепежного гнезда плиты с пазом и концевой выемкой (плита разрезана по оси крепежного отверстия; отсутствует часть гнезда с показанной стрелкой стороны фиксаторного отверстия).

На Фиг. 7 представлен поперечный разрез плит покрытия и стены гидротехнического сооружения или затвора плотины по крепежным парам, состоящим из Т-образных пазов в плитах и закрепленных в сооружении ответных Т-образных захватов.

На Фиг. 8 дан вид со стороны плит на сооружение и показано размещение Т-образных захватов и поперечных упоров, закрепленных на сооружении. Пунктиром показаны границы плиты.

На Фиг. 9 дан при поперечном разрезе по столбикам захватов вид со стороны сооружения на плиты с крепежом двух разных исполнений.

На Фиг. 10 показана в разрезе поперек паза крепежная пара для крепления на металл затвора плотины и вид на пластину захвата.

На Фиг. 11 дано размещение поперечных упоров в выборке плиты на стыке

На Фиг. 12, 13 даны фотографии разработанных, изготовленных и смонтированных плит покрытия левого и правого пазов затвора на ГЭС.

На Фиг. 14 показано обледенение незащищенного плитами паза.

На Фиг. 15, 16 показано состояние защищенных покрытием пазов затвора.

Накладное противоледное покрытие гидротехнического сооружения 1 (Фиг. 1), (Фиг. 2) конструкции первого варианта содержит (Фиг. 2) полимерные плиты 2, 3, прикрепленные к сооружению крепежными парами в виде гнезд с отверстиями в плите и крепежом с утопленными головками, распределенными по поверхности каждой плиты. Плиты размещены на сооружении с обеспечением расчетных температурных зазоров 4 между гранями плит. Головки крепежа утоплены в плиты (Первый прототип).

В предложенном техническом решении по крайней мере одна крепежная пара каждой плиты является фиксаторной, т.к. в ней фиксаторное отверстие 5 плотно сопряжено с фиксаторным винтом 6, что исключает возможность смещения плиты относительно крепежа, а значит и относительно сооружения.

Каждое другое из распределенных по плите крепежное отверстие дополнено со стороны сооружения (Фиг. 2, Фиг. 3, Фиг. 4) удлиненным пазом (7, 8, 9, 10, 11 …) Т-образного сечения, согласованного по размерам сечения с профилем головки крепежа.

Топография (Фиг. 3; сечение Г-Г) и длины Т-образных пазов, а также тип крепления по чистоте и площади опорных площадок крепежа и усилию затяжки выполнены с обеспечением возможности поперечного смещения плиты относительно крепежа (сооружения) в диапазоне Д, отвечающем для каждой крепежной пары соотношению

Д=0,014…0,02 Е,

где Е - расстояние от данного паза до фиксаторного отверстия.

(Соответственно длина каждого паза определяется суммой полученного для данного паза диапазона Д и диаметра стержня крепежного элемента, например винта).

Исходными данными для определения коэффициента (0,014…0,02) являлись нормативно принятый на территории России климатический температурный диапазон эксплуатации изделий и сооружений (от минус 50 до плюс 50°C и коэффициент температурного расширения материала. (Для выбранного и приведенного ниже материала KТ=1,9…2,0×10-6).

Удлиненные пазы выполнены расходящимися, ориентированы своими удлинениями по направлениям (осям) 12, 13, 14 …, проходящим через центр фиксаторного отверстия 5 крепежа 6.

Смежные торцевые грани соседних плит (по крайней мере, одна из них) имеют скосы 15, 16 к наружной поверхности. Угол скоса на одной плите или углы скоса на смежных плитах выбираются из условия, чтобы суммарный угол 17 составлял не менее 40°.

Материалом плит является полимерный антиадгезионный материал на основе сверхвысокомолекулярного полиолифина. Материалы из сверхвысокомолекулярного полиолифина обладают очень высоким температурным коэффициентом расширения и низким коэффициентом трения, а значит повышенной контактной скользкостью.

Для рецептурного усиления противоледного эффекта авторами разработаны специальные материалы марок ВСАФ-РГ и ВСАФ-РГ-12, которые прошли промышленное освоение и выпускаются по Техническим условиям ТУ 2246-012-16426899-2012 на «Листы монолитные из высокоструктурированного антиадгезионного футеровочного материала ВСАФ-РГ».

Основой специальных рецептур является сверхвысокомолекулярный полиэтилен (известное сокращение - СВМПЭ) с молекулярной массой не менее 3 миллионов углеродных единиц. При добавлении от 2 до 4% дисульфида молибдена (получим продукт черного цвета) или двуокиси титана (получим белый цвет), либо при добавлении от 5 до 10% графита, особенно наноструктурированного, как показали лабораторные исследования, все искомые противоледные параметры существенно улучшаются. Так, например, по адгезии ко льду данных марок материалов и шлифованной стали различие по усилию тангенциального сдвига составляет в схеме двухстороннего замораживания (заклинивания) в 3-6 раз, а в схеме одностороннего примораживания - в 5-10 раз. При отсутствии каких-либо зацепов лед отстает от поверхности материала при слабом воздействии.

Для конструкционного усиления противоледного эффекта фиксаторное отверстие 5 смещено к одному из краев каждой плиты (Фиг. 2, 3), по возможности, в одну сторону. Это увеличивает расчетный и фактический температурные диапазоны сдвига, а конструктивно - расчетную длину пазов, т.к. увеличиваются расстояния до пазов от фиксаторного отверстия.

Фиксаторные отверстия должны быть со стороны естественной ограничительной опоры, например грунта, и тогда они выполнены по нижнему краю плит, либо со стороны выступа стены, выступающей конструкции или внутреннего угла сооружения, с тем, чтобы в сторону жесткой опоры исключить возможность температурного расширения плит и их нежелательного силового воздействия.

В варианте размещения противоледного покрытия, например, вдоль уреза воды оно может быть выполнено в виде двухрядной полосы (Фиг. 5). В этом варианте фиксаторные отверстия 5 смещены к пограничным граням между рядами, ряды сомкнуты, температурные зазоры между рядами и скосы соответственно отсутствуют. При этом скосы 15, 16 выполнены только по смежным граням между плитами в каждом ряду.

По ряду обстоятельств многополосное из двухрядных полос противоледное покрытие применимо для устройства и площадных поверхностей. В этом (общем) случае температурные зазоры и скосы выполняются по всем смежным граням, кроме пограничных между рядами полос.

Каждое крепежное гнездо плиты, состоящее из отверстия под тело крепежа и углубления для утопания головки крепежа, имеет технологическую крышку 18. Крышка 18 установлена заподлицо с наружной поверхностью плиты. В простейшем исполнении - это резьбовая крышка.

Каждый паз с противоположной от фиксаторного отверстия стороны снабжен концевой выемкой 19 (Фиг. 3), открывающейся на тыльной стороне плиты (Фиг. 6). На Фиг. 6 плита разрезана по оси крепежного отверстия; часть гнезда со стороны фиксаторного отверстия отсутствует. Направление на фиксаторное отверстие указано стрелкой.

Разметку отверстий в сооружении под плиты, сверление отверстий в стене сооружения и установку крепежа производят непосредственно через отверстия в плитах. При монтаже покрытия перед засверливанием отверстий с помощью специальных щупов или временных вставок между плитами выставляется расчетный температурный зазор 4.

Накладное противоледное покрытие гидротехнического сооружения конструкции второго варианта содержит (Фиг. 7) полимерные плиты 20, 21, прикрепленные к сооружению крепежными парами в виде Т-образных пазов в плите и Т-образных захватов в виде, например, столбиков с головками, распределенными по поверхности каждой плиты. Плиты размещены на сооружении с обеспечением расчетных температурных зазоров 4 между гранями плит. Головки захватов опираются на консольные кромки 22, 23 пазов плиты (второй прототип).

Распределение крепежа по поверхности сооружения (Фиг. 8) может быть выполнено по схеме горизонтального (слева) либо вертикального (справа) расположения пазов плит. Расположение пазов определяет и схему монтажа плит. Направления заправки плит при монтаже показаны на Фиг. 8 стрелками.

В обеих схемах крепежные пары для каждой плиты (показаны пунктиром) сгруппированы по нескольким, например по трем, параллельным линиям 24, 25, 26. Крепежные пары по одной (главной) линии 25 выполнены как фиксаторные. Все их захваты 27, 28 с минимальными допусками входят в зацепление (Фиг. 7, 9) с соответствующим - фиксаторным - пазом 29 плиты. Тем самым исключается возможность поперечного смещения плиты относительно фиксаторной линии 25.

Крепежные пары с захватами 30, 31 и 32. 33 по дополнительным линиям 24, 26, напротив, выполнены с обеспечением возможности поперечного смещения плиты в диапазоне:

Ё=0,014…0,02 Ж,

где Ж - расстояние от дополнительной линии до фиксаторной линии. В частности, это расстояние 34 (Фиг. 7) от дополнительной линии 24 до фиксаторной линии 25.

Простейшим средством обеспечения возможности такого смещения является выполнение паза большей ширины, чем профиль Т-образного захвата, как это показано на Фиг. 7 на примере паза 35 для захвата 31.

Пазы 29 (фиксаторный) и 35, 36 (дополнительные) (Фиг. 9) в плитах выполнены так же, как и линии их захватов, - параллельными и сквозными не менее чем на 0,8 длины линий - длины плиты. Концевая часть участка плиты до 0.2 ее длины может быть оставлена для увеличения жесткости и прочности плиты, необходимых для упрощения транспортировочных и монтажных работ, поскольку полностью сквозные пазы удобны при их изготовлении «на проход» инструмента, но увеличивают ломкость плит и требуют более бережного обращения, что неудобно на практике из-за их большого веса (до 100 кг) и больших размеров (до 2 м).

Обе либо одна грань в каждой паре смежных граней соседних плит имеют скосы 15, 16 к лицевой поверхности плит, образующие угол 17, который должен быть не менее 40°.

Материалом плит так же, как и в конструкции первого варианта, является сверхвысокомолекулярный полиолефин, а именно сверхвысокомолекулярный полиэтилен с добавками дисульфида молибдена, либо двуокиси титана, либо графита в тех же концентрациях.

В целях расширения опорных площадок в наиболее нагруженных пазах 35, 36 (Фиг. 7, 9) дополнительных линий 24 и 26 и переноса нагрузок ближе к внутренним углам консолей 23 разработано показанное на плите 21 (Фиг. 9 и 10) крепление на основе прямоугольных пластин 37, 38, выполненных по ширине пазов 39, 40 дополнительных линий. Пластина имеет удлиненное отверстие 41 и установлена на столбике (не показан на фигуре) под головкой 43 на перешейке столбика 44 с обеспечением возможности свободного смещения плиты в поперечном направлении (поперек паза плиты).

Перешеек 44 имеет поперечно удлиненное сечение, согласованное по ширине с шириной удлиненного отверстия 41 пластины 38. Длина отверстия пластины больше диаметра столбика по месту перешейка на величину диапазона поперечного смещения Ё.

Конструкция крепления на основе пластин с удлиненным отверстием позволяет уменьшить необходимую ширину пазов дополнительных линий.

На бетонных поверхностях крепление захватов осуществляется, как правило, анкерным способом. На металлических поверхностях, в частности на гидротехническом затворе, крепление с использованием сверления отверстий не допускается. В таких случаях предусмотрено крепление захватов (Фиг. 10) через металлические продольные шины 45. Столбики захватов вварены в предварительно выполненные в шинах отверстия. Шины со столбиками крепятся на объекте сваркой, а в допустимых случаях (на менее ответственных, чем затвор объектах, например на стенах) может использоваться и резьбовой крепеж.

Для удобства монтажа крепежных узлов и повышения точности выполнения проектных параметров столбики захватов (Фиг. 8, 9) сгруппированы по 2-4 штуки на шине, а шины по 2-3 штуки на линии. При этом столбики (27, 28) фиксаторных линий 25 по отношению к столбикам (30, 32 и 31, 33) дополнительных линии 24 и 26 размещены дальше от заправочной грани 47 на 0,02-0,05 расстояния (на 50…100 мм).

Для производства покрытия в целом может быть использована горизонтальная (Фиг. 8-а) либо вертикальная (8-б, Фиг. 9) ориентации линий крепежа (пазов плит).

Горизонтальная ориентация пазов предоставляет резервы повышения прочности крепления плит по отношению к вертикальным нагрузкам, например при маневрировании затвора, находящегося в ледовом плену, и является конструктивно более простой, а вертикальная схема ориентации обеспечивает максимальную простоту монтажа.

В схеме вертикальной ориентации (вертикального монтажа) между плитами, в частности 20 и 48 (Фиг. 9), (Фиг. 11) на сооружении закреплены поперечные упоры 49, выполненные в виде планок, размещенные перпендикулярно пазам в тыловых выборках 50 (на тыльной стороне плиты) со стороны заправочных граней 47 плит. В схеме горизонтального монтажа упоры могут не использоваться.

При монтаже покрытия конструкции второго варианта крепление захватов или шин с захватами производится по разметочным шаблонам.

При схеме вертикальной ориентации плиты, вывешенные на стропах, опускаются сверху заправочной гранью 47 вперед и вправляются пазами в захваты. Опережающее расположение фиксаторных захватов (в первую очередь захвата 27 - ближайшего при заправке, он же - наиболее удаленный по отношению к заправочной грани 47) облегчает заправку плиты, т.к. фиксаторные захваты, входя первыми в фиксаторные пазы, центруют плиту.

Наличие перешейков 44 на столбиках захватов и удлиненных отверстий 41 на пластинах 38 обеспечивает при монтаже правильную ориентацию пластин 38 без угловых перекосов и возможность компенсации монтажных ошибок по крепежу столбиков, и это упрощает монтаж в целом.

Действие описанных конструкций происходит следующим образом.

В зимний период эксплуатации гидротехнических сооружений под воздействием протечек в пазах у затворов, завихрений водяной пыли от бурных потоков, атмосферных осадков и конденсата на плитах, покрывающих ответственные части сооружения, образуется наледь (Фиг. 7). Поскольку подвижные детали сооружения - затворы - приводятся в действие эпизодически, рост наледи занимает длительный период времени. Однако за этот период имеют место также значительные многодневные и суточные погодные колебания температуры окружающего воздуха.

Под действием охлаждения или нагревания полимерные плиты - и особенно полимерные плиты из спецматериала ВСАФ-РГ-12 - сжимаются или раздаются вширь, то есть происходит их усадка или рост. Благодаря низкой адгезии материала ко льду и разнице температурных коэффициентов (у выбранных материалов температурный коэффициент расширения/усадки в 5 раз больше, чем у льда и в 10 раз больше, чем у стали и бетона) эти размерные изменения столь существенны, что на внутренней стороне происходит подвижка полимерных плит относительно сооружения и относительно крепежа. Сдвиг происходит в удлиненных пазах крепежных гнезд плит конструкции первого варианта либо вдоль и поперек пазов дополнительных линий в плитах конструкции второго варианта. На внешней стороне покрытия между плитами и наледью возникают сдвиговые напряжения, благодаря которым наледь отслаивается от плит.

Отслоению льда способствуют скосы 15 и 16 на торцевых гранях плит, при каждом увеличении температуры зазор 4 между плитами уменьшается и скосы выдавливают ледяной клин, а он отжимает и отторгает пласт наледи. Время от времени лед частично или полностью обрушивается.

Минимальный угол между смежными скосами соседних плит - 40°. При меньших углах при расширении плит в зазорах, между которыми есть лед, растет торцевая нагрузка на плиты, чего необходимо избегать; при увеличении угла увеличивается размер клина и соответственно легче происходит его выдавливание плитами и отслоение льда.

В процессе эксплуатации покрытия первого варианта в крепежные отверстия и пазы может попасть и замерзнуть вода и образоваться лед. При дальнейшем понижении температуры и усадке плит в процессе проскальзывания плиты в пазу относительно крепежа лед выдавливается из паза в его концевую выемку 19, которая тем самым предохраняет крепежную пару от возможной боковой нагрузки и повреждения. (Через эту выемку при изготовлении паза также вводится и инструмент).

Вертикальная ориентация пазов плит второго варианта также способствует лучшему удалению попадающей под плиты воды.

В результате вышеописанного функционирования конструкций покрытий общий ледяной нарост на сооружении, в частности на затворе плотины ГЭС, становится уменьшенным и ослабленным и при включении крановых подъемно-опускных механизмов остатки ледяного нароста разрушатся механически и тем самым будет существенно снижен уровень обычных проблем, связанных с необходимостью «ручного» обкалывания наледи, оплавления льда паром и пр.

В летний период (при нагреве на солнце до 80°C) исполнение отверстий в плитах и подвижность плит относительно крепежа также обеспечивают сохранность и работоспособность покрытия.

Предложенная конструкция и материалы исследованы на макетных и полномасштабных образцах с положительными результатами.

В настоящее время по техническому заданию эксплуатационной организации разработаны комплекты противоледных покрытий затворов и пазов для конструкций верхнего и нижнего бьефов и сливной плотины Саратовской и Жигулевской ГЭС.

Разработанные покрытия обоих вариантов находятся на этапе изготовления и монтажа на выделенных объектах и уже подвергаются опытной эксплуатации на упомянутых ГЭС в 2013 г. Конкретные параметры разработки: материал плиты ВСАФ-РГ-12; размеры типовых плит - 2 м × 2 м, 2 м × 1,5 м, 2 м × 1 м …; толщина плиты - 20 мм; углы скосов смежных граней - 45° и 90°.

Общий вид покрытий на объектах и состояние рабочих поверхностей иллюстрируют фотографии Фиг. 12 … 16.

На Фиг. 14 показано обледенение незащищенного плитами паза.

На Фиг. 15, 16 показано состояние защищенных покрытием левого и правого пазов затвора (в тот же день, что и соседнего незащищенного паза на Фиг. 14).

На фотографиях видно, что наледь на плитах из выбранного материала практически отсутствует, в то время как рядом с плитами на незащищенных поверхностях видны значительные наслоения льда.

1. Накладное противоледное покрытие гидротехнического сооружения, включающее набор смежных плит, по крайней мере часть которых установлена с температурными зазорами, а каждая плита снабжена распределенными по поверхности плиты крепежными гнездами с отверстиями и зафиксированным на сооружении крепежом с утопленными в плитах головками, отличающееся тем, что только одна крепежная пара отверстия и крепежа выполнена фиксаторной - исключающей возможность относительного смещения плиты и крепежа или сооружения, а каждое отверстие остальных гнезд в плите дополнено на тыльной стороне плиты удлиненным пазом Т-образного сечения, согласованного с профилем головки крепежа, выполненным с обеспечением возможности смещения плиты относительно крепежа в диапазоне Д, равном 0,014…0,02 Е, где Е - расстояние от паза до фиксаторного отверстия, при этом удлиненные пазы выполнены расходящимися, ориентированными своими удлинениями по направлениям, проходящим через центр фиксаторного отверстия, по крайней мере одна грань в каждой паре формирующих температурный зазор смежных граней соседних плит имеет скос к наружной лицевой поверхности, образующий со смежной гранью угол не менее 40°, а материалом плит является полимерный антиадгезионный материал на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена с молекулярной массой не менее 3 миллионов углеродных единиц с добавлением от 2 до 4% либо дисульфида молибдена, либо двуокиси титана, либо от 5 до 10% графита.

2. Накладное покрытие по п.1, отличающееся тем, что каждое фиксаторное отверстие смещено к одной из граней плиты, при этом на всех плитах смещение выполнено в одну сторону, например к нижним граням плит.

3. Накладное покрытие по п.1, отличающееся тем, что покрытие выполнено в виде по меньшей мере одной двухрядной полосы, фиксаторные отверстия смещены к пограничным граням между рядами, ряды плит сомкнуты, а температурные зазоры и скосы выполнены по смежным граням, кроме пограничных между рядами полосы.

4. Накладное противоледное покрытие гидротехнического сооружения, содержащее набор смежных плит, по меньшей мере часть которых установлена с температурными зазорами, и каждая плита снабжена распределенными по поверхности плиты крепежными парами в виде пазов Т-образного сечения и закрепленных на сооружении ответных Т-образных захватов, например в виде столбиков с головками, отличающееся тем, что крепежные пары размещены по, например трем, параллельным линиям, крепежные пары одной - главной - линии выполнены фиксаторными, исключающими возможность поперечного смещения плиты относительно фиксаторной линии захватов, крепежные же пары по дополнительным линиям выполнены каждая с возможностью поперечного смещения плиты в диапазоне Ё, равном 0,014…0,02 Ж, где Ж - расстояние от дополнительной линии крепежных пар до фиксаторной линии, при этом пазы плиты по всем линиям выполнены сквозными на длине не менее 0,8 длины плиты, по крайней мере одна грань в каждой паре смежных граней соседних плит имеет скос к наружной лицевой поверхности, образующий со смежной гранью угол не менее 40°, а материалом плит является полимерный антиадгезионный материал на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена с молекулярной массой не менее 3 миллионов углеродных единиц с добавлением от 2 до 4% либо дисульфида молибдена, либо двуокиси титана, либо от 5 до 10% графита.

5. Накладное покрытие по п.4, отличающееся тем, что столбики захватов по дополнительным линиям крепежных пар имеют под головкой перешеек поперечно удлиненного сечения и снабжены преимущественно прямоугольной пластиной с удлиненным отверстием, свободно установленной на перешейке с возможностью поперечного перемещения, при этом длина отверстия пластины больше длины перешейка на величину диапазона Ё.

6. Накладное покрытие по п.4, отличающееся тем, что линии размещения крепежных пар или пазов на плитах ориентированы горизонтально.

7. Накладное покрытие по п.5, отличающееся тем, что на поверхности сооружения, например на металлическом гидротехническом затворе, столбики захватов закреплены через продольные металлические шины и сгруппированы по 2-4 штуки на шине, а шины по 2-3 штуки на линии, при этом столбики шин фиксаторной линии, по крайней мере шины, наиболее удаленной от заправочной грани плиты, расположены от этой грани дальше соответствующих столбиков шин дополнительных линий, а линии крепежных пар или пазов на плитах ориентированы вертикально и на сооружении закреплены поперечные упоры, например в виде планок, размещенные перпендикулярно пазам в тыловых выборках плит со стороны их заправочных граней.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области гидроэнергетики и конкретно к гидроэлектростанциям. Предлагаемое техническое решение речных ГЭС для малых и средних рек отличается тем, что устанавливаемые на них активные гидротурбины вырабатывают энергию за счет скоростного напора.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может применяться для уплотнений деформационных швов сталежелезобетонных (железобетонных) напорных водоводов большого диаметра ГЭС, ГАЭС и насосных станций.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при строительстве в мягких грунтах напорных сталежелезобетонных (железобетонных) водоводов большого диаметра в составе ГЭС, ГАЭС, насосных станций и др.

Изобретение относится к строительству и ремонту гидротехнических сооружений, а именно к строительству и ремонту напорных тоннелей ГЭС. .

Изобретение относится к области гидротехники и может быть применено при строительстве водопроводящих сооружений ГЭС и ГАЭС. .

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, в частности к гидротехническим сооружениям, и может быть использовано при строительстве, реконструкции и ремонте напорных водоводов, подвергающихся атмосферным воздействиям.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при прокладке инженерных коммуникаций, в основании которых залегает слой сильносжимаемого грунта.

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям и может быть использовано при строительстве напорных водоводов, подвергающихся атмосферным воздействиям. .

Устройство относится к производству гидротехнических сооружений с регулируемым водовыпуском и может найти применение для возведения регулируемых водоемов, очистных канализационных станций.

Изобретение относится к шиберным затворам, щитовым скользящим затворам. Щитовой затвор содержит вертикально установленную в лотке раму 1 и щит 2, имеющий возможность вертикального перемещения внутри между боковыми ребрами швеллера рамы.

Изобретение относится к гидротехнике и может применяться для регулирования уровня воды в верхнем бьефе или обеспечивать полное перекрытие на гидротехнических сооружениях (ГТС) и гидромелиоративных системах.

Изобретение относится к производству гидротехнических сооружений, в которых необходимо иметь регулируемый водовыпуск. .

Изобретение относится к производству гидротехнических сооружений с регулируемыми водовыпусками. .

Изобретение относится к гидротехническим устройствам, предназначенным к использованию на атомных электростанциях для перекрытия водных каналов, соединяющих зону реакторной установки с бассейном выдержки.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к инженерным сооружениям на реках и морях для защиты от наводнений. .

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к инженерным сооружениям на реках и морях для защиты от наводнений. .

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к инженерным сооружениям на реках и морях для защиты от наводнений. .

Изобретение относится к области ирригации и может быть использовано для подпорно-перегораживающих сооружений. .

Изобретение относится к области ледотехники, в частности к средствам разрушения ледяного покрова. Способ разрушения ледяного покрова осуществляется судном на воздушной подушке при его движении по льду с резонансной скоростью.
Наверх