ВОДООТВОДНЫЙ ЛОТОК ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к водоотводным сооружениям для отвода поверхностных и грунтовых вод и может быть использовано в строительстве железнодорожных путей, автомобильных дорог, наземных и подземных дорожных покрытий и т.п.
Известен водоотводный лоток, содержащий желобообразный корпус с дренажными отверстиями в его боковых стенках и с поперечными ребрами жесткости, размещенными снаружи корпуса по его образующей (RU патент №40059 U1, МПК7 Е01F 5/00, опубл. 27.08.2004, бюл. №24).
Известный лоток выполнен из конструкционного термопласта как композиционного материала, в частности, из минералонаполненных полипропилена или полиамида, в виде цельноформованной конструкции. Недостатками его являются неустойчивость прочности и жесткости стенок корпуса, которые резко снижаются при перепадах температур из-за быстрого охрупчивания термопласта, невозможность противостоять внешнему давлению грунта, стремящемуся выдавить лоток наружу из-за отсутствия якорных приспособлений, а также отсутствие стыковочных элементов.
Известны водоотводные лотки, содержащие каждый желобообразный корпус со стыковочным уширением по одному его торцу и с дренажными отверстиями в его боковых стенках, продольные ребра жесткости, расположенные снаружи по верхнему краю стенок корпуса, поперечные ребра жесткости, расположенные снаружи по образующей корпуса, и якорные пластины, расположенные между поперечными ребрами (RU патент №50548 U1, МПК Е01F 5/00, опубл. 20.01.2006, бюл. №02; U1, RU патент №2285766 С1, МПК7 Е01F 5/00, опубл. 09.02.2005).
Известные лотки выполнены из стеклопластика (композиционного материала на основе искусственного, в данном случае стеклянного, волокна и полимерного связующего). Они обладают жесткостью и прочностью стеклопластиковых изделий, достаточных для умеренных условий эксплуатации, но недостаточных для более жестких условий с повышенным давлением грунта на стенки корпуса ввиду отсутствия возможности использовать другие армирующие материалы, кроме стекловолокнистых. Структура стенок корпусов известных лотков, их ребер и якорных пластин произвольна, а взаимосвязь указанных ребер и якорных пластин с корпусом недостаточно надежна.
Водоотводный лоток по патенту №2285766 является наиболее близким по технической сущности к заявленному и выбран в качестве ближайшего аналога (прототипа).
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является разработка водоотводного лотка с учетом геофизических условий его эксплуатации.
Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в повышении эксплуатационной надежности водоотводного лотка и расширении области его применения.
Для решения поставленной задачи и достижения технического результата в водоотводном лотке из композиционного материала на основе искусственного армирующего волокна и полимерного связующего, содержащем желобообразный корпус со стыковочным уширением по одному его торцу и с дренажными отверстиями в его боковых стенках, поперечные ребра жесткости, расположенные снаружи по образующей корпуса, и якорные пластины, расположенные между поперечными ребрами, согласно изобретению, корпус, поперечные ребра и якорные пластины, каждое в отдельности, выполнены интегрально слоистыми из следующих, взятых, по меньшей мере, по одному, слоев: несущего слоя, образующего собственно тело каждого из них, и фиксирующего, расположенного над несущим слоем, каждое поперечное ребро и/или каждая якорная пластина закреплены на корпусе их фиксирующими слоями, размещенными над, под или между фиксирующими слоями корпуса с общим перекрытием их друг другом на ширину от 30 до 80 мм с каждой стороны упомянутых ребра и пластины, причем, при необходимости, поперечное ребро и/или якорная пластина выполнены с фасонными утолщениями по их внешнему контуру, при этом в частных случаях выполнения изобретения на стыковочном уширении по торцу корпуса с внутренней стороны дополнительно выполнена впадина, а на внешней стороне противоположного торца выполнен ответный ему стыковочный выступ; несущие и фиксирующие слои корпуса, поперечных ребер жесткости и якорных пластин выполнены из систем переплетающихся и/или пересекающихся искусственных волокон, размещенных в среде полимерного связующего; в качестве указанных систем использованы ткань, мат или холст; между несущими слоями ребер жесткости и/или якорных пластин размещен закладной элемент, преимущественно, из пенопласта, картона, оргалита или фанеры; два или более несущих слоя ребер жесткости и/или якорных пластин расположены относительно друг друга с зазором; зазор между несущими слоями выполнен с постоянным или переменным сечением по образующей корпуса; несущие и/или фиксирующие слои корпуса выполнены
переменной длины по образующей корпуса; в качестве искусственного волокна композиционного материала использовано стеклянное, базальтовое, углеродное или полимерное волокно или их комбинация, а в качестве полимерного связующего использовано связующее на основе полимерных смол, преимущественно, эпоксидной, полиэфирной, винилэфирной, фенольной, полиуретановой или их комбинации; фасонное утолщение поперечного ребра жесткости или якорной пластины выполнено в виде фасонного набора их несущих слоев; между несущими слоями фасонного утолщения размещен закладной элемент, преимущественно, из пенопласта, картона, оргалита или фанеры, полимерное связующее содержит до 40% (объемн.) наполнителя, в качестве которого использованы мел, доломит, микрокальцит, тальк, каолин или их комбинация, корпус имеет наружное и/или внутреннее защитное покрытие, преимущественно лакокрасочное покрытие, полимерное связующее содержит пигментные добавки.
Отличительными от прототипа признаками заявленного водоотводного лотка являются следующие:
- выполнение корпуса, поперечных ребер и якорных пластин, каждого в отдельности, интегрально слоистыми из следующих, взятых, по меньшей мере, по одному, слоев: несущего слоя, образующего собственно тело каждого из них, и фиксирующего, расположенного над несущим слоем,
- закрепление каждого поперечного ребра и/или каждой якорной пластины на корпусе их фиксирующими слоями, размещенными над, под или между фиксирующими слоями корпуса,
- ширина общего перекрытия упомянутых фиксирующих слоев друг другом, составляющая от 30 до 80 мм с каждой стороны упомянутых ребра и пластины,
- выполнение, при необходимости, поперечного ребра и/или якорной пластины с фасонными утолщениями по их внешнему контуру,
- выполнение на стыковочном уширении по торцу корпуса с внутренней стороны впадины, а на внешней стороне противоположного торца ответного ему стыковочного выступа,
- выполнение несущих и фиксирующих слоев корпуса, поперечных ребер жесткости и якорных пластин из систем переплетающихся и/или пересекающихся искусственных волокон, размещенных в среде полимерного связующего,
- использование в качестве указанных систем ткани, мата или холста,
- размещение между несущими слоями ребер жесткости и/или якорных пластин закладного элемента, преимущественно, из пенопласта, картона, оргалита или фанеры,
- расположение двух или более несущих слоев ребер жесткости и/или якорных пластин относительно друг друга с зазором,
- выполнение зазора между несущими слоями с постоянным или переменным сечением по образующей корпуса,
- выполнение несущих и/или фиксирующих слоев корпуса переменной длины по образующей корпуса;
- использование в качестве искусственного волокна композиционного материала стеклянного, базальтового, углеродного или полимерного волокна или их комбинации, а в качестве полимерного связующего - связующего на основе полимерных смол, преимущественно, эпоксидной, полиэфирной, винилэфирной, фенольной, полиуретановой или их комбинации,
- выполнение фасонного утолщения поперечного ребра жесткости или якорной пластины в виде фасонного набора их несущих слоев,
- размещение между несущими слоями фасонного утолщения закладного элемента, преимущественно, из пенопласта, картона, оргалита или фанеры,
- полимерное связующее содержит до 40% (объемн.) наполнителя, в качестве которого использованы мел, доломит, микрокальцит, тальк, каолин или их комбинация,
использование наружного и/или внутреннего защитного покрытия, преимущественно лакокрасочного покрытия.
- полимерное связующее содержит пигментные добавки.
Указанные отличительные признаки, каждый в отдельности и все вместе, направлены на достижение заявленного результата и являются существенными. В предшествующем уровне техники представленная в формуле изобретения совокупность известных и отличительных признаков не известна, и, следовательно, изобретение соответствует критерию «новизна».
В предложенной конструкции водоотводного лотка использован принцип повышения прочности и жесткости конструкции из композиционного материала путем создания особой схемы армирования с использованием различных армирующих материалов. Предпочтительным вариантом армирующего материала являются системы из переплетающихся и/или пересекающихся искусственных волокон типа тканей, матов или холстов. Предпочтительным вариантом искусственного армирующего волокна является стеклянное, базальтовое, углеродное или полимерное волокно или их комбинация, а полимерного связующего - связующее на основе полимерных смол, преимущественно, эпоксидной, полиэфирной, винилэфирной, фенольной, полиуретановой или их комбинация.
Тело, или остов, лотка выполнено из слоев, воспринимающих основную нагрузку и поэтому названных несущими слоями. Эти слои выполнены из композиционного материала на основе одного вида высокопрочного волокна или из сочетания высокопрочных волокон, которое в каждом отдельном случае применения в зависимости от геофизических условий местности содержит разный процент особо высокопрочного волокна, такого как углеродное. Для районов с умеренным или слабым перемещением грунта лотки могут быть выполнены из материала на основе базальтового, стеклянного или полимерного волокна без использования углеродного волокна.
Фиксирующие слои предназначены для закрепления на корпусе ребер жесткости и якорных пластин. Эти слои выполнены из материала на основе более износостойкого стеклянного или базальтового волокна.
Несущие и/или фиксирующие слои корпуса могут быть выполнены переменной длины по его образующей.
Надежность скрепления ребер и пластин с корпусом обеспечена не только схемой укладки фиксирующих слоев (над, под или между фиксирующими слоями корпуса), но и размерами участка скрепления, ширина которого составляет от 30 до 80 мм с каждой стороны ребра или пластины. Участок шириной менее 30 мм недостаточен, а более 80 мм излишне велик для обеспечения указанной прочности.
Сопротивляемость ребер жесткости и якорных пластин давлению грунта усилена фасонными утолщениями ребер и пластин по их наружному контуру. Фасонные утолщения могут быть выполнены из соответствующего фасонного набора несущих слоев ребер и пластин, раскрепленных, при необходимости, закладными элементами, преимущественно, из пенопласта, картона, оргалита или фанеры. Аналогичными закладными элементами могут быть раскреплены основные несущие слои ребер жесткости и якорных пластин. Кроме того, указанные несущие слои могут быть расположены относительно друг друга с зазором, выполненным, при необходимости, с постоянным или переменным поперечным сечением по образующей корпуса.
Надежность стыковки лотков между собой усилена дополнительным замком, состоящим из впадины, выполненной на стыковочном уширении торца одного лотка, и выступа, выполненного на торце, не имеющем уширения, другого стыкуемого лотка.
Надежность и долговечность конструкции увеличивается за счет использования наружных покрытий и добавок в связующем.
Вышеперечисленное подтверждает более высокую эксплуатационную надежность заявленного водоотводного лотка и широкие возможности его использования.
Изобретение поясняется конкретным, но не ограничивающим его, примером выполнения и прилагаемыми чертежами. На фиг.1 представлен заявленный водоотводный лоток, общий вид, на фиг.2 - примеры форм поперечного сечения корпуса, на фиг.3 - примеры сечений ребер жесткости и якорных пластин с фасонными утолщениями.
Водоотводный лоток содержит желобообразный корпус 1, поперечные ребра жесткости 2 и якорные пластины 3 (фиг.1).
Корпус 1 имеет боковые стенки 4 с дренажными отверстиями 5 и стыковочное уширение 6 по одному его торцу 7. В стыковочном уширении 6 с его внутренней стороны выполнена впадина 8, а на внешней стороне противоположного торца 9 корпуса 1 выполнен ответный впадине 8 выступ 10 для обеспечения стыковки с другими лотками.
Поперечные ребра жесткости 2 расположены снаружи корпуса 1 по его образующей 11 (фиг.2). Они имеют фасонные утолщения 12 (фиг.3).
Якорные пластины 3 расположены между поперечными ребрами жесткости 2 и имеют фасонные утолщения 13 (фиг.1).
Корпус 1, ребра 2 и пластины 3, каждое в отдельности, выполнены из полиэфирного углестеклопластика интегрально слоистыми (неделимыми механически на отдельные слои) и структурно состоят из несущих слоев 14 и фиксирующих слоев 15 (фиг.3). В несущих слоях 14 в качестве армирующего материала использована углеродная ткань, а в фиксирующих слоях 15 использована стеклоткань.
Каждое ребро 2 и каждая пластина 3 скреплены с корпусом 1 фиксирующими слоями 15, размещенными между фиксирующими слоями 15 корпуса 1 с перекрытием их друг другом на 50 мм с каждой стороны.
Фасонные утолщения 12 и 13 на ребрах 2 и на пластинах 3, соответственно, выполнены из фасонного набора несущих слоев 14. Формы других фасонных утолщений представлены на фиг.3.
Экспериментальная проверка установленных в траншею состыкованных лотков на принудительный прогиб их стенок давлением грунта подтвердила надежность предложенной конструкции.