Плавучая переправа с плавучим модулем и плавучей опорой с пилоном
Группа изобретений плавучая переправа с плавучим модулем и плавучей опорой с пилоном относится к средствам преодоления водных преград и транспортировки людей и грузов через водные преграды. Сочетание предложенной опоры с решетчатым пространственным пилоном, проходящим сквозь всю опору до низа противовеса, и с системой высокопрочных вант может послужить основой разнообразных мобильных производственных и гражданских плавучих сооружений. Все элементы плавучей переправы наделены собственной плавучестью и собственной остойчивостью. Мобильность плавучей переправы обеспечивается помимо остойчивости ее элементов сборностью конструкции узлов связи, которая дает возможность доставки, сборки и трансформации плавучей переправы. Основной элемент плавучей переправы - однопролетный или многопролетный. Плавучий модуль включает плавучие опоры с пилоном, поплавковой системой и противовесом, балку пролетного строения с названным числом пролетов и двумя консолями, расположенную на ригелях пилонов. Все элементы объединены вантовой системой из предварительно напряженных высокопрочных вант. Балка пролетного строения поддерживает автодорожную нагрузку. Наклонные верхние и нижние ванты передают усилия от этой нагрузки на пилоны и плавучие опоры. Горизонтальные верхние воздушные ванты и горизонтальные нижние подводные ванты в значительной мере обеспечивают остойчивость модуля в продольном направлении. Остойчивость модуля в поперечном направлении обеспечивается противоположно направленными силами плавучести поплавковой системы и силой тяжести массивного противовеса. Пролеты между опорами допускают судоходство. Для пропуска больших судов предусмотрены специальные модули с судоходными пролетами. Фиксация плавучей переправы на трассе выполняется якорями на тросах, прикрепленных к низу плавучих опор. Достигается минимальное нарушение подводной среды без разрушения сложившихся экосистем. 4 н. и 1 з.п. ф-лы, 10 ил.
Группа изобретений плавучая переправа с плавучим модулем и плавучей опорой с пилоном относится к средствам преодоления водных преград и транспортировки людей и грузов через водные преграды, где глубины или грунтовые условия, или высокая сейсмичность, или высокая стоимость и требования экологии не позволяют создать постоянные опоры, закрепленные на донных грунтах.
1.1. Известна плавучая переправа, состоящая из плавающих модулей, включающих по два коробчатых пролетных строения, которые объединены посредством подъемного и поворотного устройства расположенных между ними и которые в сборе установлены на двух понтонах. При этом понтоны, являются опорами для установки пролетных строений. Для придания им рабочего устойчивого положения они объединены в пару плавучих модулей. При этом длина плавучей переправы определяется количеством и длиной плавающих модулей, объединенных вдоль переправы за счет соединительных деталей, расположенных на концах пролетных строений, собранных в единый узел их соединения. См. описание к патенту US №4297759 от 03.11.1981. Основным недостатком данной конструкции плавучей переправы является отсутствие прохода плавучих средств под ней.
1.2. Известна, принятая за прототип, плавучая переправа, состоящая из пары плавучих модулей, расположенных вдоль водного пути. Каждый модуль включает понтон и расположенный над ним под углом 90° в горизонтальной плоскости мостовой пролет по длине не превышающий длину понтона. В центре каждого понтона на поворотном подшипнике установлен одностоечный пилон в виде мачты с одноплоскостным расположением вант, на котором подвешен мостовой пролет. Ванты одностоечного пилона расположены в вертикальной плоскости относительно мостового пролета и закреплены на нем вдоль его центральной линии, проходящей через центры понтона и мостового пролета в плане. Одностоечный пилон в виде мачты с одноплоскостным расположением вант, в сборе с мостовым пролетом установлен на понтоне, превышающим длину мостового пролета с возможностью вращения его в горизонтальной плоскости и перемещения мостового пролета в вертикальной плоскости. При этом высота подвеса мостового пролета в вертикальной плоскости, относительно горизонтальной плоскости мостового пролета, зависит от длины вант и остойчивости конструкции. Вертикальное положение одностоечного пилона относительно горизонтальной плоскости понтона поддерживается двумя боковыми распорками, расположенными сверху и с двух ее сторон вдоль продольной центральной линии понтона. Нижняя центральная точка каждого понтона закреплена четырьмя тросами с анкерами или якорями ко дну водного пути. На носовой и кормовой поверхности понтона расположены плавучие камеры. Все мостовые модули, собранные в плавучую переправу, объединены тремя параллельными друг другу тросами, проходящими снизу понтонов. При этом длина плавучей переправы определяется количеством и длиной пролета мостовых модулей, объединенных вдоль переправы за счет соединительных деталей, расположенных на концах пролетных строений, собранных в единый узел их соединения. Верхняя точка пилона может быть поднята при этом до отметки 60 м. над уровнем моря. Мостовые модули соединятся с модулями смежных пролетов, образуя плавучую переправу. См. описание к патенту US №7200887 от 07.08.2006. Хотя рассматриваемая конструкция плавучей переправы по сравнению с аналогом предполагает проход под ней судов, однако проход судов осуществляется с помощью специальных автономных буксировочных конструкций в некоторых пролетах моста. Конструкция отдельного мостового модуля не обладает собственной остойчивостью в направлении поворота относительно продольной оси понтона, то есть не обладает способностью сопротивляться опрокидыванию в этом направлении. Именно поэтому, для перемещения от места производства мостовых модулей до трассы эксплуатации плавучей переправы их в обязательном порядке объединяют в пары специальными съемными поперечинами наподобие катамаранов. Но из-за отсутствия собственной остойчивости отдельно взятого мостового модуля во время всех действий по их объединению в катамаран необходимо обеспечивать их вертикальное положение. Если эти действия выполняются на предприятии-изготовителе, то для этого необходимо предусмотреть место на стапеле. Но если эти действия необходимо выполнить на трассе плавучей переправы при его передислокации, то это потребует привлечение вспомогательных судов на длительный срок. И во всяком случае вся эта работа со вспомогательными судами необходима на время разборки катамаранов, поворота пролетных строений на 90 градусов и их подъема в эксплуатационное положение и объединения балки пролетного строения Естественно этот процесс будет недопустимо долгим в случае необходимости срочного создания плавающей многопролетной плавучей переправы при природной или техногенной катастрофе, да и во многих иных случаях. То есть, отсутствует свойство мобильности сборки и демонтажа предложенной конструкции плавучей переправы. Здесь термин «мобильность» используется в смысле скорости, быстроты действий сборки и демонтажа плавучей переправы.
2.1. Известен плавучий модуль, включающий коробчатые пролетные строения, установленные на понтонах. Для придания им рабочего устойчивого положения они объединены в пару этих модулей посредством подъемного и поворотного устройства. При этом длина плавучей переправы определяется количеством и длиной плавающих модулей, объединенных вдоль переправы за счет соединительных деталей, расположенных на концах пролетных строений, собранных в единый узел их соединения. См. описание к патенту US №4297759 от 03.11.1981. Основным недостатком данной конструкции плавучей переправы является невозможность создания плавучей переправы, обеспечивающей судоходство в продольном направлении.
2.2. Известен, принятый за прототип, плавучий модуль, который включает понтон с одноплоскостным расположением вант, на котором подвешена балка пролетного строения. Ванты одностоечного пилона расположены в вертикальной плоскости относительно мостового пролета и закреплены на нем вдоль его центральной линии, проходящей через центры понтона и мостового пролета в плане. Одностоечный пилон в виде мачты с одноплоскостным пучковым расположением вант, в сборе с балкой пролетного строения установлен на понтоне, превышающим длину мостового пролета с возможностью вращения его в горизонтальной плоскости и перемещения мостового пролета в вертикальной. При этом высота подвеса мостового пролета в вертикальной плоскости, относительно горизонтальной плоскости мостового пролета, зависит от длины вант и остойчивости конструкции. Вертикальное положение одностоечного пилона относительно горизонтальной плоскости понтона поддерживается двумя боковыми распорками, расположенными по обе стороны пилона вдоль продольной центральной линии понтона. Снизу одностоечный пилон со стороны основания понтона закреплен тросами ко дну водного пути. На носовой и кормовой поверхности понтона расположены плавучие камеры. Все плавучие модули, собранные в плавучую переправу, объединены тремя параллельными друг другу тросами, проходящими снизу понтонов для ориентации их вдоль течения. См. описание к патенту US №7200887 от 07.08.2006. Хотя рассматриваемая конструкция плавучего модуля по сравнению с аналогом предполагает проход сквозь собранную плавучую переправу судов, но имеет ряд недостатков. Так из представленной в описании патента конструкции и рисунков видно, что плавучий модуль не обладает индивидуальной остойчивостью. И понятно, что это вызывает много сложностей при его сборке, перемещении и эксплуатации, так как наплаву при сборке и разборке моста ему часто будет необходим сопровождающий буксир. При доставке модуля по воде к месту эксплуатации необходимо составить из двух модулей и временных балок обладающий остойчивостью катамаран и понтоны при этом необходимо должны быть длиннее вантовой однопилонной части модуля. Такие длинные понтоны ведут к перерасходу металла. Деформативность плавучей переправы вдоль трассы необходимо уменьшить увеличением жесткости балочного пролетного строения, то есть за счет усиления балки, что также утяжеляет общий вес переправы. Большие понтоны, по длине превышающие пролет моста, в свою очередь создают трудности при проводке судов сквозь такой неудобный подмостовой путь и обязывают построить в каждом судоходном пролете специальные "гигантские" (по словам авторов) барабанные конструкции, поддерживающие шкивы, к которым крепятся проводимые суда. Такой плавучий мост не может быть мобильным, он может быть только стационарным.
3.1 Известна опора пролетного строения, состоящая из удлиненного понтона, в центре которого на поворотном подшипнике установлен одностоечный пилон в виде мачты с одноплоскостным расположением вант для подвеса мостового пролета. Ванты одностоечного пилона расположены в вертикальной плоскости относительно мостового пролета и закреплены на нем вдоль его центральной линии, проходящей через центры понтона и мостового пролета в плане. Одностоечный пилон в виде мачты с одноплоскостным расположением вант, установлен на понтоне с возможностью вращения его в горизонтальной плоскости и перемещения мостового пролета в вертикальной плоскости. При этом длина понтона превышает длину мостового пролета. Вертикальное положение одностоечного пилона относительно горизонтальной плоскости понтона поддерживается двумя боковыми распорками, расположенными сверху и с двух ее сторон вдоль продольной центральной линии понтона. Нижняя центральная точка каждого понтона закреплена четырьмя тросами с анкерами или якорями ко дну водного пути. На носовой и кормовой поверхности понтона расположены плавучие камеры. См. описание к патенту US №7200887 от 07.08.2006. Шарнирная конструкция соединения пилона с понтоном и конструкция вертикального подъема балки пролетного строения по пилону сложны и в условиях воздействия агрессивной морской среды сложно обеспечить их безотказную работу. Шарнирное крепление одностоечного пилона к понтону и отсутствие связи пилонов между собой помимо балки пролетного строения делает работу вантовой системы подобной шпренгелю. Поэтому помощь вантовой системы работе центральных участков балки пролетного строения при невыгоднейших положениях временной нагрузки на плавучей переправе незначительно. Все это делает работу таких пилонов малоэффективной.
3.2. Известна, принятая за прототип, плавучая опора выполненная в виде стальной трубы конической формы с большим диаметром герметично закрытым внизу. Опора высотой 175 метров уходит под воду на глубину 78 м. Нижняя часть трубы заполнена балластом из весьма плотного, но дорогого материала - железной руды, Опора специально запроектирована для глубоководных зон моря, где невозможно строительство опор, закрепленных на грунте. Внутри опоры установлена турбина весом 5300 тон и высотой 65 м. Данная опора приспособлена под ветрогенераторы в Шотландии вблизи города Питерхед. См. статью И.М. Родченко «Морской плавучий ветропарк». МГУ им. адм. Невельского. 2013. Естественным недостатком конструкции является ее огромная длина, необходимая для достижения большой высоты, где проявляется необходимая сила ветра. При этом в глубинной части конструкции действует большое гидростатическое давление. Это требует излишнего расхода стали на утолщение трубы.
4.1. Известен, принятый за прототип, пилон в виде мачты с одноплоскостным расположением вант для подвеса мостового пролета. Ванты одностоечного пилона расположены в вертикальной плоскости относительно мостового пролета и закреплены на нем вдоль его центральной линии, проходящей через центры понтона и мостового пролета в плане. Одностоечный пилон в виде мачты с одноплоскостным расположением вант, установлен на понтоне с возможностью вращения его в горизонтальной плоскости и перемещения мостового пролета в вертикальной плоскости. Вертикальное положение одностоечного пилона относительно горизонтальной плоскости понтона поддерживается двумя боковыми распорками, расположенными сверху и с двух ее сторон вдоль продольной центральной линии понтона. См. описание к патенту US №7200887 от 07.08.2006. Пилон шарнирно крепится на понтоне. Байтовые фермы связаны между собой только через балку пролетного строения. Это делает вантовую ферму подобием шпренгельной системы. В этом случае при невыгоднейшем сочетании нагрузки помощь вантовой системы балке пролетного строения в середине пролета минимальна. Сама шарнирная конструкция крепления пилона к понтону и система вертикального подъема вантовой фермы сложны и безусловно ограничат возможности достижения пролетов, обеспечивающих судоходство судов даже среднего класса.
4.2 Известен, принятый за прототип, пилон П-образный формы и состоящий из вертикальных стоек с распорками в виде перекладин, установленных на опоре. См. рис. 1.22 б (копия прилагается). Однако данная конструкция пилона не может быть применена в плавучей системе, т.к. не позволяет передать воздействующие на нее усилия распределенным образом на значительную площадь плавучей опоры.
Задачей нашего изобретения является создание системы плавучих модулей, обеспечивающих формирование из них спектра мобильных транспортных сооружений, решающих широкий класс задач быстрого перемещения людей и грузов через недоступные прежде водные преграды как в существующих условиях, так и возникающих новых условиях освоения глубоководных пространств, подводного строительства и эксплуатации подводных ресурсов без нарушения привычного и возросшего судоходства и экологии.
Технический результат заключается в создании:
замкнутой транспортной системы, решающей проблему коммуникации плавучего города или большого промышленного подводного строительства;
подводных и надводных конструкций из предварительно напряженных кабелей в соединении с элементами из материалов хорошо сопротивляющихся сжатию для расширения диапазона создаваемых прибрежных и морских плавучих сооружений;
демпфера для использования эффекта спокойной воды на достаточной глубине от волнующихся поверхностных слоев моря для торможения вертикальных волновых колебаний плавучих сооружений;
плавучей опоры с использованием поплавков для плавучести, подводного противовеса для остойчивости и демпфера для противодействия волновым колебаниям. Такая конструкция может служить опорой разнообразных плавучих систем.
Сочетание предложенной опоры с решетчатым пространственным пилоном, проходящим сквозь всю опору до низа противовеса, и с системой высокопрочных вант может послужить основой разнообразных производственных и гражданских плавучих сооружений.
Это достигается тем, что плавучая переправа, состоящая из плавучего модуля, пилона с одноплоскостным расположением вант, на котором подвешена балка пролетного строения, при этом длина плавучей переправы определяется количеством и длиной плавучих модулей, объединенных вдоль переправы за счет соединительных деталей, собранных в единый узел связи, при этом плавучие модули расположены вдоль транспортного проезда и имеют не менее двух плавучих опор с пилонами, на которых расположенным ванты с двух сторон вдоль края балки пролетного строения, которая установлена на ригелях пилона, аналогичные ванты расположены снизу, при этом балки пролетного строения расположены на ригелях пилонов с образованием консолей по краям, в торце которых расположены узлы связи плавучих моделей между собой или/и с конечными береговыми устоями, при этом расстояние между плавучими опорами каждого плавучего модуля образуют пролет для прохода водного транспорта, и плавучие опоры снизу тросами с анкерами или якорями крепятся ко дну водного пути. При этом плавучие модули соединены между собой или/и с конечными береговыми устоями, путем стыковки между собой нескольких прямоугольных эластомерных опорных частей, жестко установленных на торцах балок пролетного строения при помощи болтов, и сжаты высокопрочными и упругими стержнями, расположенными в левой и правой крайних боковых секциях сечения балки пролетного строения.
Это достигается тем, что плавучий модуль плавучей переправы, включающий вертикально расположенный пилон и балку пролетного строения с одноплоскостным расположением вант, на которых подвешена балка пролетного строения, при этом он имеет не менее двух плавучих опор с пилонами, на которых расположены ванты с двух сторон вдоль края балки пролетного строения и которая установлена на ригелях пилонов, аналогичные ванты расположены снизу ее, при этом балка пролетного строения расположена на ригелях пилонов с образованием консолей по краям, в торцах которых расположены узлы связи, а пилон представляет собой четырехугольную пространственную решетчатую конструкцию, включающую четыре вертикальные стойки, расстояние между которыми превышает или равно ширине балки пролетного строения, при этом плавучие опоры с пилонами и балка пролетного строения объединены между собой вантовой системой из высокопрочных и упругих предварительно напряженных вант, включая верхние горизонтальные ванты, объединяющие все пилоны плавучего модуля и нижние горизонтальные ванты, объединяющие все пилоны, расположенные снизу в плавучих опорах плавучего модуля.
Это достигается тем, что плавучая опора плавучего модуля плавучей переправы, состоящая из вертикально расположенного пилона и противовеса, расположенного снизу, при этом она включает демпфер и поплавковую систему, закрытую сверху балочным ростверком, и которая состоит из центральной группы больших поплавков, периферийной группы небольших поплавков и малых мягких пульсирующих поплавков, расположенных по контуру поплавковой системы, при этом между поплавковой системой и демпфером установлена прямоугольная плита пилона, а демпфер расположен между прямоугольной плитой играющей роль основания поплавковой системы и противовесом, который заполнен компактным тяжелым грузом, обеспечивающим остойчивость конструкции плавучего модуля и, соответственно, плавучей переправы в целом.
Это достигается тем, что пилон плавучей опоры плавучего модуля плавучей переправы, состоящий из вертикально расположенных стоек с перекладинами, устанавливаемый на плавучей опоре, при этом он представляет собой четырехугольную пространственную решетчатую конструкцию, состоящую из четырех вертикальных стоек, связанных перекладинами и поперечинами, из которых две параллельные поперечны расположенные в плоскости параллельной плоскости дорожного полотна являются ригелями и имеют опорные части, которые поддерживают сплошную сборную балку пролетного строения, при этом на верхних перекладинах с двух сторон предусмотрены консольные выступы, выходящие за пределы вертикальных стоек к которым крепятся верхние наклонные и горизонтальные ванты, при этом в нижней части вертикальные стойки объединены неразъемным соединением с прямоугольной плитой и в сборе встроены в плавучую опору с расположением прямоугольной плиты межу демпфером и нижнем уровнем поплавковой системы.
На фиг. 1 - представлен общий вид плавучей переправы, состоящий из двух плавучих модулей.
На фиг. 2 - поперечное сечение А-А узла связи двух плавучих модулей.
На фиг. 3 - продольное сечение Б-Б узла связи двух плавучих модулей.
На фиг. 4 - представлен плавучий модуль в изометрии.
На фиг. 5 представлена плавучая опора без пилона.
На фиг 6 - представлен пилон в изометрии.
На фиг. 7 - представлен пятипролетный плавучий модуль с центральным судоходным пролетом.
На фиг. 8 - представлен пятипролетный плавучий модуль с центральным разводным судоходным пролетом.
На фиг. 9 - представлен плавучий перекресток с использованием плавучей опоры, представленной на фиг. 5.
На фиг. 10 - представлена плавучая развязка с использованием плавучих переправ.
Плавучая переправа с плавучим модулем 1 и плавучей опорой 2 с пилоном 3, представленная на фиг. 1, состоит из двух плавучих модулей 1, определяющих трассу транспортного проезда, с узлом связи 4. На каждом модуле 1 на трех плавучих опорах 2 установлены балки пролетного строения 5 с двумя консолями 6 по краям. При этом расстояние между плавучими опорами 2 каждого плавучего модуля 1 образуют пролет для прохода водного транспорта.
Плавучие модули 1 соединяются (см. фиг. 2, 3), путем стыковки между собой нескольких прямоугольных эластомерных опорных частей 7 жестко установленных на торцах балок пролетного строения 5. Стыковка осуществляется при помощи болтов 8 (шкворень), и опорные части 7 сжимаются высокопрочными и упругими стержнями 9, расположенными в левой и правой крайних боковых секциях сечения балки пролетного строения 5.
Узел связи 4 соединяет не только отдельные плавучие модули 1 между собой но и с конечными береговыми устоями (на фиг. не показаны).
Плавучий модуль 1 является основным элементом плавучей переправы и представлен на фиг. 4 с двумя пролетами. Он может быть с одним и более (до пяти пролетов) и содержать соответствующее количество плавучих опор 2 с пилонами 3 и балку пролетного строения 5 с двумя консолями 6 по краям, и которые объединены между собой вантовой системой из высокопрочных и упругих предварительно напряженных вант.
На самых верхних перекладинах 10 пилона 3 с двух сторон предусмотрены консольные выступы 11, выходящие за пределы вертикальных стоек 12 (см. фиг. 6) к которым крепятся верхние наклонные ванты 13 (см. фиг. 4), свободные концы которых натянуты на края балки пролетного строения 5 до средней части пролета. Снизу края балки пролетного строения 5 аналогичным образом расположены нижние наклонные ванты 14, которые крепятся к пилону 3 в месте соединения стойки 12 с балочным ростверком 15. Верхние наклонные ванты 13 и нижние наклонные ванты 14, образуют с каждой стороны края балки пролетного строения 5 одноплоскостные вантовые фермы из вант 13 и 14. Кроме этого, сверху вдоль перекладин 10 с консольными выступами 11 крепятся верхние горизонтальные ванты 16, объединяющие все пилоны 3 каждого плавучего модуля 1. Аналогично крепятся нижние горизонтальные ванты 17, объединяющие все пилоны 3 с перекладинами 18 (см. фиг. 6), расположенными в плавучих опорах 2 каждого плавучего модуля 1.
Плавучая опора 2 (см. фиг. 5) состоит из балочного ростверка 15; поплавковой системы, демпфера 19 и противовеса 20. Поплавковая система включает три группы поплавков: - центральную группу больших поплавков 21 объемом по 50-150 м3; периферийную группу небольших поплавков 22 объемом по 6-30 м3 и, в случае угрозы ледостава, малых мягких пульсирующих поплавков (на фиг. 5 не показаны и поз. не обозначены) по контуру поплавковой системы. Между поплавковой системой и демпфером 19 установлена прямоугольная плита 23 (см. фиг. 6) пилона 3, а демпфер 19 расположен между прямоугольной плитой 23 играющей роль основания поплавковой системы и противовесом 20. Демпфер 19 состоит из прочных тонких горизонтальных демпферных плит, отстоящих друг от друга на расстоянии 1-2 метров. Демпфер находится на той глубине, где в эксплуатационный период волнение моря практически отсутствует. Поэтому этот слой спокойной воды тормозит с помощью демпферных плит всю плавучую переправу от вертикальных перемещений захваченного волнением верхнего слоя воды.
Противовес 20 составляет подводную часть плавучей опоры 2 и заполнен компактным тяжелым грузом из железобетона, металла, каменных блоков, руды или иного плотного материала, обеспечивая остойчивость надводной конструкции плавучего модуля 1 от опрокидывания поперек направления движения и уменьшает его горизонтальные колебания. Остойчивость конструкции в направлении поперек движения зависит от веса и глубины расположения противовеса 20, а также от величины и уровня положения подъемной силы поплавковой системы. Центр тяжести всей конструкции с учетом подвижной нагрузки и веса противовеса 20 должен находиться ниже центра подъемной силы поплавковой системы. Чем больше разница в уровне этих центров, тем выше остойчивость конструкции плавучего модуля 1 и плавучей переправы в целом. Это предопределяет наиболее глубокое расположение противовеса 20 опоры 2. Это самый нижний уровень плавучего модуля 1, ниже которого не могут быть натянуты нижние горизонтальные ванты 17, при этом они не должны препятствовать проходу судов назначенного класса на трассе плавучей переправы в месте разводного пролета.
Пилон 3 представляет собой четырехугольную пространственную решетчатую конструкцию, состоящую из четырех вертикальных стоек 12, связанных поперечинами 24 и перекладинами 10. Две поперечины 24 каждого пилона 3 параллельны плоскости дорожного полотна, поддерживают балку пролетного строения 5, являются ригелями 25 и имеют опорные части 2.
Форма поперечного сечения балки пролетного строения 5 изготовлена в виде относительно невысокой закрытой балочной коробки, непрерывной на всем протяжении плавучего модуля 1. Соотношение ширины и высоты коробки и скошенная форма боковых пластин имеют форму (см. фиг. 4), необходимую для обеспечения аэродинамической устойчивости сечения. Верхняя плита балки пролетного строения 5 (см. фиг. 3) - ортотропная плита, на которую наносится многослойное дорожное антикоррозионное покрытие 27.
Балка пролетного строения 5 связана вантовой системой с опорами 2 и пилонами 3, составляя единую статическую систему плавучего модуля 1.
Средний уровень воды относительно плавучего модуля 1 определяется выталкивающей силой системы поплавков, собственным весом плавучего модуля 1 и весом полезной временной нагрузки на плавучем модуле 1. При максимальной временной нагрузке верхний уровень 28 должен быть ниже верха системы поплавков на 1.5-2 метра. При этом уровень воды 29 при отсутствии временной нагрузки будет на 3 -3.5 метра не достигать верха системы поплавков. Эти колебания уровня даже при учете допускаемого при стандартной эксплуатации волнении моря не создадут недопустимых разностей в угле поворота в деформационном шве 30 на стыке плавающих плавучих модулей 1 в узле связи 4, который сделан для этого достаточно упругим. Крепление каждой плавучей опоры 2 плавучего модуля 1 выполняется на дне с помощью якорей 31 (см. фиг. 4) с тросом 32, связанным с основанием плавающей опоры 2.
Плавучие переправы позволяют иметь меняющееся по высоте над водной поверхностью дорожное полотно 27 за счет изменения высоты установки ригелей 25 на пилонах 3 плавучих модулей 1, а использование плавучей опоры 2 без верхней части пилона 3, как показано на фиг. 5, предполагает использование их при организации перекрестков на водном пространстве. Эти возможности позволяют строить на глубоководных морских и океанских просторах транспортные узлы и развязки представленные ниже.
Так на фиг. 7 представлен пятипролетный плавучий модуль с центральным судоходным пролетом. Уровень проезда на двух крайних пролетах повышается от принятого в плавучей переправе и в центральном пролете достигает отметки, при которой возможен проход под балкой пролетного строения этого пролета судов 33 предусмотренного в проекте класса. С повышением уровня проезда для сохранения остойчивости плавучей переправы необходимо увеличить воздействие противовеса. Для этого необходимо увеличить глубину его погружения. При этом опускается и нижний горизонтальный вант 17, что увеличивает возможную для прохода осадку судна. Но и обычная глубина положения нижнего горизонтального ванта 17 по конструктивным соображениям соответствует условиям допустимой осадки, так как глубина крупнейших судоходных каналов на мировых торговых трассах не превышает пятнадцати метров.
На фиг. 8 представлен возможный вариант пятипролетного плавучего модуля с центральным разводным пролетом для пропуска особо крупных судов 33. Вариант предполагает разводной пролет раскрывающейся двукрылой системы. Наличие в конструкции горизонтальных вант позволяет применять и другие конструкции разводного пролета. Предлагается использовать для разводки крыльев 34 по паре средних подвижных вант 35 основной вантовой системы с применением противовесов 36 и рольганговой конструкции 37 на верху двух средних пилонов 3.
На фиг 9 представлен вариант устройства перекрестка двух путей с использованием плавучих модулей 1 и специальной восьмиугольной конструкции перекрестка 38, узлов связи 4 плавучих модулей 1 и плавучей опоры 2 без верхней части пилона 6, На фиг 10 представлен вариант устройства развязки двух путей в разных уровнях с использованием пятипролетного плавучего модуля с центральным судоходным пролетом(см. фиг. 7) и двух плавучих модулей 1 с произвольным количеством пролетов, но центр их стыковки должен находиться под центром среднего пролета пятипролетного плавающего модуля. По оси перекрещивания плавучих модулей 1 они соединяются дополнительными вантами.
Таким образом, предложенные плавучие переправы с мостовым модулем и плавучей опорой с пилоном могут использоваться как временные и долговременные транспортные пути на прежде недоступных обычному транспорту глубоководных трассах при минимальном нарушении подводной среды, без разрушения сложившихся экосистем по сравнению с конструкциями, опирающимися на донные грунты. Целесообразно их использование при подводном строительстве искусственных островов, освоении подводных месторождений в морях и на прибрежном шельфе морей и океанов, при обслуживании портов при рейдовой погрузке и разгрузке судов. Плавучие переправы могут найти применение при ликвидации природных и техногенных катастроф, где особо важна быстрая эвакуация больших групп людей и грузов путем, не подверженным огню и сейсмическим воздействиям. Но особо высока роль плавучих переправ будет при создании с использованием всего спектра предложенных модулей разветвленных замкнутых транспортных сетей плавучих городов, что станет серьезным шагом в освоении земного космоса - огромных еще почти неиспользуемых водных просторов Земли.
1. Плавучая переправа, состоящая из плавучего модуля, пилона с одноплоскостным расположением вант, на котором подвешена балка пролетного строения, при этом длина плавучей переправы определяется количеством и длиной плавучих модулей, объединенных вдоль переправы за счет соединительных деталей, собранных в единый узел связи, отличающаяся тем, что плавучие модули расположены вдоль транспортного проезда и имеют не менее двух плавучих опор с пилонами, на которых расположены ванты с двух сторон вдоль края балки пролетного строения, которая установлена на ригелях пилона, аналогичные ванты расположены снизу, при этом балка пролетного строения расположена на ригелях пилонов с образованием консолей по краям, в торце которых расположены узлы связи плавучих моделей между собой или/и с конечными береговыми устоями, при этом расстояние между плавучими опорами каждого плавучего модуля образует пролет для прохода водного транспорта, и плавучие опоры снизу тросами с анкерами или якорями крепятся ко дну водного пути.
2. Плавучая переправа по п.1, отличающаяся тем, что плавучие модули соединены между собой или/и с конечными береговыми устоями путем стыковки между собой нескольких прямоугольных эластомерных опорных частей, жестко установленных на торцах балок пролетного строения при помощи болтов, и сжаты высокопрочными и упругими стержнями, расположенными в левой и правой крайних боковых секциях сечения балки пролетного строения.
3. Плавучий модуль плавучей переправы, включающий вертикально расположенный пилон и балку пролетного строения с одноплоскостным расположением вант, на которых подвешена балка пролетного строения, отличающийся тем, что он имеет не менее двух плавучих опор с пилонами, на которых расположены ванты с двух сторон вдоль края балки пролетного строения, которая установлена на ригелях пилонов, аналогичные ванты расположены снизу, при этом балка пролетного строения расположена на ригелях пилонов с образованием консолей по краям, в торцах которых расположены узлы связи, а пилон представляет собой четырехугольную пространственную решетчатую конструкцию, включающую четыре вертикальные стойки, расстояние между которыми превышает или равно ширине балки пролетного строения, при этом плавучие опоры с пилонами и балка пролетного строения объединены между собой вантовой системой из высокопрочных и упругих предварительно напряженных вант, включая верхние горизонтальные ванты, объединяющие все пилоны плавучего модуля и нижние горизонтальные ванты, объединяющие все пилоны, расположенные снизу в плавучих опорах плавучего модуля.
4. Плавучая опора плавучего модуля плавучей переправы, состоящая из вертикально расположенного пилона и противовеса, расположенного снизу, отличающаяся тем, что она включает демпфер и поплавковую систему, закрытую сверху балочным ростверком, и которая состоит из центральной группы больших поплавков, периферийной группы небольших поплавков и малых мягких пульсирующих поплавков, расположенных по контуру поплавковой системы, при этом между поплавковой системой и демпфером установлена прямоугольная плита пилона, а демпфер расположен между прямоугольной плитой, играющей роль основания поплавковой системы, и противовесом, который заполнен компактным тяжелым грузом, обеспечивающим остойчивость конструкции плавучего модуля и, соответственно, плавучей переправы в целом.
5. Пилон плавучей опоры плавучего модуля плавучей переправы, состоящий из вертикально расположенных стоек с перекладинами, устанавливаемый на опоре, отличающийся тем, что он представляет собой четырехугольную пространственную решетчатую конструкцию, состоящую из четырех вертикальных стоек, связанных перекладинами и поперечинами, из которых две параллельные поперечны, расположенные в плоскости, параллельной плоскости дорожного полотна, являются ригелями и имеют опорные части, которые поддерживают сплошную сборную балку пролетного строения, при этом на верхних перекладинах с двух сторон предусмотрены консольные выступы, выходящие за пределы вертикальных стоек, к которым крепятся верхние наклонные и горизонтальные ванты, при этом в нижней части вертикальные стойки объединены неразъемным соединением с прямоугольной плитой и в сборе встроены в плавучую опору с расположением прямоугольной плиты межу демпфером и нижним уровнем поплавковой системы.
