УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПЕСЧАНЫХ ПЛЯЖЕЙ ОТ РАЗМЫВА ПРИБОЙНЫМИ ВОЛНАМИ
DEVICE TO PROTECT SAND BEACHES AGAINST WASHING OUT BY BREAKING WAVES

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при защите песчаных пляжей от размыва прибойными волнами.
Известно защитное устройство, которое выполнено в виде плотины из тканевых материалов в форме замкнутой цилиндрической оболочки, наполненной водой и воздухом (Бахтин Б.М., Корюкин С.Н. Гидротехнические сооружения. - М.: Агропромиздат, 1991. - 351 с.)
Недостатком устройства является то, что оно может лишь гасить энергию прибойной волны, а не приспособлено для совершения полезной работы по укреплению берега.
Известно также устройство для защиты песчаных пляжей от размыва прибойными волнами (Патент РФ №2287636, МПК Е02В 3/06, опубл. 20.11.2006, БИ №32), состоящее из оболочки, выполненной из тканевых материалов в форме цилиндра и наполненной жидкостью и воздухом. Оболочка выполнена с возможностью перекатывания и установлена в зоне действия обрушающейся на напорный откос песчаного пляжа прибойной волны.
Недостатком устройства является то, что при перекатывании оболочки с большим объемом воды возникают значительные напряжения в местах крепления к ней канатов, а также в анкерах, точечно закрепленных в песчаном грунте пляжа. В результате этого снижается надежность крепления оболочки на напорном откосе пляжа.
Задачей изобретения является повышение надежности закрепления оболочки на напорном откосе пляжа за счет снижения напряжений в местах присоединения крепежных элементов к защитной оболочке и к анкерам путем ограничения угла перекатывания защитной оболочки.
Необходимый технический результат достигается тем, что в известном устройстве для защиты песчаных пляжей от размыва прибойными волнами, включающем защитную цилиндрическую оболочку, выполненную из тканевых материалов и наполненную жидкостью и воздухом, и крепежные элементы, предлагается устройство дополнительно снабдить опорными элементами, расположенными с обеих сторон защитной оболочки, выполненными из отдельных пустотелых блоков, соединенных между собой. Высоту блоков предлагается выбрать не менее 0,7r, где r - радиус защитной оболочки, причем каждый блок оборудовать конструктивными средствами, обеспечивающими заполнение его водой, а боковые поверхности каждого блока выполнить с дуговыми впадинами.
Именно снабжение известного устройства двумя опорными элементами, выполнение опорных элементов из соединяемых между собой инвентарных блоков, выполнение боковых поверхностей блоков с дуговыми впадинами, а самих блоков пустотелыми с возможностью заполнения их жидкостью обеспечивает решение поставленной задачи.
Описание устройства предлагаемого изобретения поясняется чертежами:
на фиг.1 приведена изометрическая проекция фрагмента устройства с поперечным разрезом;
на фиг.2 - схема действия сил на элементы устройства, возникающих в результате воздействия кинетической энергии прибойной волны.
На чертежах приняты следующие обозначения:
1 - напорный откос; 2 - песчаный пляж; 3 - защитная оболочка; 4, 5 - опорные элементы; 6 - вода; 7 - воздух; 8 - уровень спокойной воды; α - угол наклона напорного откоса к горизонту.
На напорном откосе 1 (фиг.1) песчаного пляжа 2, наклоненного к горизонту под углом α, размещают защитную оболочку 3, выполненную из тканевых материалов в виде легкого замкнутого цилиндра, на предварительно установленные и соединенные между собой тросом (не показан) элементы 4 и 5, выполненные из отдельных конструктивно соединяемых между собой блоков, заполненных водой 6 в процессе сборки элементов 4 и 5. Конструкция каждого блока включает средства, позволяющие открывать его, заполнять блок водой и закрывать. Боковые поверхности каждого блока выполнены с дуговыми впадинами для увеличения площади опоры защитной оболочки при ее перекатывании. Тканевая защитная цилиндрическая оболочка 3 заполняется водой 6 и воздухом 7.
о
1
2
1
2
1
2
1
2
Прибойная волна, эпюра скоростей v которой показана на фиг.2, деформирует защитную оболочку 3 и передает свою кинетическую энергию воде 6 в оболочке с преобразованием ее частично в энергию давления за счет сжатия воздуха 7. При этом энергия давления приводит к возникновению дополнительных сил давления на напорный откос 1 пляжа 2: силы Р и сил F и F, последние раскладываются на нормальные P и Р и касательные T и T составляющие. Поскольку дополнительные касательные силы F и F противоположно направлены и по величине близки друг к другу, то устойчивость устройства в целом сохраняется и оно удерживается силами трения f, действующими между опорными поверхностями оболочки 3, элементов 4, 5 и поверхностью пляжа. Центр С тяжести воды 6 несколько смещается вверх по напорному откосу 1 относительно точки пересечения уровня спокойной воды 8 с поверхностью напорного откоса 1. Высоту опорных элементов 4 и 5 принимают равной не менее 0,7 радиуса оболочки 3. Эта высота опорных элементов установлена опытным путем. В результате экспериментов было установлено, что такая высота опорных элементов является достаточной, чтобы удержать защитную оболочку и исключить перекатывание ее через опорные элементы при штормовом волнении.
Энергия волны гасится, расходуясь на сжатие воздуха в оболочке 3, перемещение воды в оболочке и образование вихрей в замкнутом объеме воды, упругое растяжение материала оболочки и уплотнение грунта в основании устройства. После завершения воздействия прибойного потока защитная оболочка 3 возвращается в исходное положение (пунктирная линия на фиг.2).
Закрепление защитной оболочки 3 из тканевых материалов в виде цилиндра посредством дополнительных опорных элементов, заполненных водой, обеспечивает ее устойчивое положение на напорном откосе 1 пляжа 2 при волновом воздействии и снижает напряжения в местах присоединения крепежных элементов к защитной оболочке и к анкерам.