МОБИЛЬНЫЙ ПЛАВУЧИЙ ЩЕЛЕВОЙ ВОЛНОГАСИТЕЛЬ

Полезная модель относится к области гидротехники, в частности к гидротехническим сооружениям, и предназначена для защиты акваторий, инженерных сооружений и судов от волновых воздействий.
На больших глубинах существенные преимущества, по сравнению с волногасящими сооружениями, устанавливаемыми стационарно на дно, имеют плавучие волногасители. Их стоимость практически не зависит от глубины водоема.
Известен решетчатый плавучий волнолом, который представляет собой ряд шарнирно соединенных понтонов с определенной сквозностью (Никеров П.С, Яковлев П.И. Морские порты: Учебник для вузов - М.: Транспорт, 1987. - 416 с.).
Одним из основных недостатков этого волнолома являются чрезмерно большие усилия в шарнирных соединениях при волнении. Эксплуатация опытного волнолома в условиях Каспия подтвердила этот вывод.
Известен плавучий волнолом из полиэтиленовых труб, состоящий из закрепленных между собой секций, устанавливаемых в заданное положение с помощью цепей с грузами (Патент РФ №2434991, кл. E02B 3\06. «Плавучий волнолом», 27.11.2011 г). Каждая секция имеет положительную плавучесть и представляет собой несколько рядов полиэтиленовых труб, скрепленных хомутами. Трубы ориентированы перпендикулярно к продольной оси волнолома. Такой волнолом общей длиной 150 м в 2008 г. был установлен в карьере Строгино (г. Москва) для защиты спортивной трассы воднолыжного слалома от ветровых и судовых волн.
Недостатком такого волнолома является большая трудоемкость при установке и демонтаже. Кроме того, его недостатком, как и других плавучих волноломов, является малая надежность при значительном волнении. Вследствие возможного обрыва креплений при сильных штормах отдельные неуправляемые секции таких волноломов могут представлять серьезную опасность. Поэтому область применения таких плавучих волноломов ограничена: высота волн должна быть не более 4 м, период волн - менее 6 с. (Порты и портовые сооружения. Часть 2. Под редакцией Н.Н. Джунковского. М. - Стройиздат, 1967 г. - 448 с.).
Известен мобильный плавучий волногаситель, который содержит в качестве волногасящих элементов трубы, уложенные в несколько рядов и ориентированные перпендикулярно к продольной оси волногасителя, и включает единый удерживающий каркас, в который уложены трубы, препятствующий их смещению в продольном и поперечном направлении. На его верхней части смонтированы швартовые и якорные системы для установки волногасителя в требуемое положение, и он оборудован силовой установкой, обеспечивающей его автономное передвижение (Патент РФ №2572563, кл. E02B 3/06 "Мобильный плавучий волногаситель", 20.01.2016 г.).
Недостатком такого волногасителя является относительно высокая стоимость из-за необходимости применения большого количества труб.
Задачей полезной модели является повышение экономической эффективности плавучего волногасителя с сохранением волногасящих свойств.
Поставленная задача решается за счет того, что вместо труб и единого каркаса используются легкие (например из стеклопластика) пластины (панели), которые с помощью стоек и различного типа перегородок собираются в объемную щелевую конструкцию, обладающую необходимым волногашением, прочностью и жесткостью. При этом все сооружение имеет положительную плавучесть, которая обеспечивается либо положительной плавучестью пластин (панелей), либо с помощью встроенных герметичных емкостей (например труб) с воздухом, либо тем и другим.
Заявителю не известны источники информации, содержащие технические решения, включающие в себя признаки отличительной части формулы.
Техническим результатом настоящей полезной модели является то, что применение пластин (панелей), собранных в объемную щелевую конструкцию, позволяет отказаться от труб и единого каркаса. Это решение позволяет снизить материалоемкость и стоимость сооружения.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан мобильный плавучий щелевой волногаситель, вид сбоку и позициями обозначены:
1 - мобильный плавучий щелевой волногаситель в сборе,
2 - пластины (панели),
3 - щели,
4 - средний уровень воды,
5 - якоря,
6 - дно водоема,
7 - направление подходящих волн,
8 - волна, подходящая к волногасителю,
9 - волна, прошедшая через волногаситель.
На фиг. 2 изображен мобильный плавучий щелевой волногаситель в плане и позициями обозначены:
1 - мобильный плавучий щелевой волногаситель в сборе,
7 - направление подходящих волн,
10 - перегородки и стойки,
11 - защищаемый объект (судно),
12 - причальная эстакада.
Мобильный плавучий щелевой волногаситель 1 (фиг. 1) состоит из пластин (панелей) 2, выставляемых с помощью перегородок и стоек 10 на определенном расстоянии друг от друга, образуя щели 3. Волногаситель имеет положительную плавучесть, верхняя часть его выше среднего уровня воды 4. В требуемом положении волногаситель удерживается с помощью якорей 5, обеспечивающих надежное сцепление с дном водоема 6. Мобильный плавучий волногаситель ориентируется примерно перпендикулярно направлению 7 подходящих волн 8. Волна, прошедшая через волногаситель 9 (фиг. 1) воздействует на защищаемые объекты (фиг. 2), например судно 11 и причальную эстакаду 12.
Мобильный плавучий щелевой волногаситель работает следующим образом. Устанавливают мобильный плавучий щелевой волногаситель 1 в требуемое положение. Его местоположение определяется в зависимости от направления подходящих волн 7 и необходимой области волновой тени, где находятся защищаемые объекты 11, 12. Фиксация мобильного плавучего волногасителя 1 в заданном положении осуществляется с помощью якорей 5. Возможна и швартовка предлагаемого волногасителя к предварительно установленным «мертвым» якорям. Подходящие волны 8 после взаимодействия с волногасителем 1 частично гасятся и уже существенно ослабленные волны 9 воздействуют на защищенные объекты 11, 12.
Для оценки волногасящей эффективности плавучего щелевого волногасителя были выполнены опыты в волновом лотке. Моделировалось гашение волн высотой H=3 м с периодом T=7 с, распространяющихся на глубине d=6 м. Геометрический масштаб модели был принят равным α=1:60. Соответствующие параметры в опытах были следующими: глубина d=10 см, высота волн Н=5 см, период волн Т=0,9 с.
Геометрические размеры мобильного плавучего щелевого волногасителя были следующими: высота hв=6 см (3,6 м), высота щели Δh=1 см (0,6 м), ширина (в направлении распространения волн) I=20 см (12 м), количество пластин n=6, отметка верха волногасителя относительно среднего уровня Δz=1,5 см (0,9 м). Цифры в скобках означают размеры в натурных условиях. Вид модели мобильного плавучего щелевого волногасителя в лотке иллюстрируется на фиг. 3, 4, 5. На фиг. 6, 7 показаны геометрические размеры модели. На фиг. 8 представлены записи волнения перед волногасителем и за ним.
Получено, что при заданных параметрах высота волн, прошедших через волногаситель уменьшилась примерно в 2-3 раза.
Таким образом, предложенная полезная модель мобильного плавучего щелевого волногасителя обладает высокой волногасящей эффективностью и может найти широкое применение для защиты от волнового воздействия различных объектов на открытых побережьях.
B
Ширину мобильного плавучего щелевого волногасителя (в направлении распространения волн) рекомендуется принимать равной I=0,25÷0,3λ (λ - длина волн), высоту щели - Δh=0,2÷0,3H (Н - высота волн), высоту волногасителя - h=1,2÷2H, отметку верха волногасителя относительно среднего уровня - Δz=0,2÷0,3H.