ВОЛНОГАСИТЕЛЬ

Полезная модель относится к гидротехническим сооружениям и предназначена для защиты акваторий, берегов и инженерных сооружений от волновых воздействий, а именно для гашения энергии волн.
Известны подводные волногасители (волноломы), закрепляемые на дне, к примеру, волнолом по патенту на изобретение RU №2223359 (опубл. 10.02.2004). Недостатком таких волногасителей является то, что они не захватывают верхнюю часть волны, особенно при сильных штормах или на большой глубине у берега, что снижает их защитный эффект.
Для гашения верхней части волны используются плавучие сооружения. Такие волногасители известны, к примеру, из патентных документов RU №2005838 (опубл. 15.01.1994), RU №2564864 (опубл. 10.10.2015), RU №2094565 (опубл. 27.10.1997), RU №2434991 (опубл. 27.11.2011), RU №2413817 (опубл. 10.03.2011), RU №2572563 (опубл. 20.01.2016), US №5961251 (опубл. 05.10.1999). Общими недостатками этих решений являются: недолговечность конструкций из-за коррозионной уязвимости и недостаточной стойкости в морской воде металлических конструкций и низкой механической прочности гибких конструкций из полиэтилена; сложность конструкций, так как для повышения эффективности волногашения в таких конструкциях организуют дополнительные технические мероприятия (встроенные вспомогательные волногасители, пустоты, перфорационные отверстия, деривационные каналы и пр.); сложность изготовления; высокая стоимость. Кроме того, большинство известных решений представляют собой плоские конструкции различной формы и размера, основная задача которых сводится к гашению энергии верхней части волн, что не в полной мере защищает основание береговой полосы. Некоторые более сложные устройства могут гасить волны большей высоты, но они технологически трудно исполнимы, недолговечны, так как подвержены коррозии и не всегда имеют высокую прочность, а их стоимость еще более высока.
Наиболее близким к предлагаемому решению является мобильный плавучий волногаситель по патенту на изобретение RU №2572563 (опубл. 20.01.2016), содержащий в качестве волногасящих элементов стальные трубы, собранные в объемную конструкцию, при этом трубы уложены в несколько рядов и ориентированы перпендикулярно к продольной оси волногасителя. Волногаситель включает единый удерживающий каркас, в который уложены трубы, обеспечивающий необходимую продольную и поперечную жесткость волногасителя, причем на верхней его части смонтированы якорные системы и он оборудован силовой установкой. При этом высота волногасителя (каркаса) составляет 0,2-0,3 высоты волны.
Недостатком данного решения является высокая стоимость, дорогостоящий монтаж, конструктивная сложность, и недолговечность конструкции, а также ограниченный охват только верхней части высоты волны только в пределах размера каркаса. Таким образом стоит проблема создания конструкции плавучего волногасителя, лишенного этих недостатков.
Предлагаемой полезной моделью решается задача создания конструкции плавучего волногасителя с повышенной волногасящей способностью с охватом всей высоты волны практически в любых условиях волнения, более долговечного при эксплуатации в морской воде, снижение материалоемкости и стоимости, ускорение и удешевление его монтажа.
Технический результат состоит в создании конструкции плавучего волногасителя с повышенной волногасящей с охватом всей высоты волны практически в любых условиях волнения за счет более эффективного разрушения кинетической энергии волн на всю их высоту благодаря гибкости и упругости конструкции волногасителя, повышение долговечности в морской воде, снижении материалоемкости и стоимости, ускорении и удешевлении монтажа.
Для достижения указанного технического результата в волногасителе, содержащем в качестве волногасящих элементов трубы, собранные в объемную конструкцию, объемная конструкция состоит из труб базы-обрешетки и труб гребенки, при этом первая часть труб базы-обрешетки размещена параллельно друг другу и выполнена с рядом боковых сквозных отверстий, а вторая часть труб базы-обрешетки размещена перекрестно первой части труб базы-обрешетки и проходит через их боковые сквозные отверстия, трубы гребенки направлены вниз и размещены вертикально в отверстиях, выполненных вдоль оси в нижней части тела первой части труб базы-обрешетки, причем трубы базы-обрешетки и трубы гребенки выполнены из композиционного материала, при этом трубы гребенки зафиксированы в отверстиях труб базы-обрешетки путем заливки полимерного материала в трубы базы-обрешетки, плотность которого позволяет базе конструкции оставаться постоянно в приповерхностном слое воды независимо от высоты волн.
Целесообразно выполнять трубы гребенки высотой до 14 м.
Отличительными признаками предлагаемого волногасителя, от наиболее близкого, указанного выше является то, что объемная конструкция состоит из труб базы-обрешетки и труб гребенки, при этом первая часть труб базы-обрешетки размещена параллельно друг другу и выполнена с рядом боковых сквозных отверстий, а вторая часть труб базы-обрешетки размещена перекрестно первой части труб базы-обрешетки и проходит через их боковые сквозные отверстия, трубы гребенки направлены вниз и размещены вертикально в отверстиях, выполненных вдоль оси в нижней части тела первой части труб базы-обрешетки, причем трубы базы-обрешетки и трубы гребенки выполнены из композиционного материала, при этом трубы гребенки зафиксированы в отверстиях труб базы-обрешетки путем заливки полимерного материала в трубы базы-обрешетки, плотность которого позволяет базе конструкции оставаться постоянно в приповерхностном слое воды независимо от высоты волн. В частном случае выполнения полезной модели трубы гребенки могут достигать высоты 14 м.
Благодаря наличию этих признаков в предлагаемой конструкции плавучего волногасителя повышается волногасящая способность с охватом всей высоты волны практически в любых условиях волнения, повышается долговечность, снижается материалоемкость конструкции, упрощается, ускоряется и удешевляется монтаж конструкции.
Конструкция плавучего волногасителя имеет заданную плавучесть, которая позволяет ей оставаться постоянно в приповерхностном слое воды и разбивать как верхнюю часть волны, так и ее тело на глубину до 14 метров. При этом вертикальные трубы гребенки из упругого композитного материала будут создавать амортизационный эффект и разбивать ламинарный поток воды, превращая его в турбулентный, значительно снижая кинетическую ударную энергию волны. По двенадцатибалльной шкале Бофорта максимальная высота волны во время сильного шторма достигает 12,5 м, во время жестокого, крайне редкого, шторма - 16 м. Таким образом предлагаемый волногаситель обеспечивает волногасящую способность с охватом всей высоты волны практически в любых условиях волнения на море. Сооружение из композитного материала в морской среде будет долговечнее практически любого аналога. Композитные трубы легко обрабатываются, благодаря чему устройство может быть легко изготовлено и смонтировано, удешевляется стоимость конструкции. Благодаря отсутствию удерживающего каркаса, уменьшению количества труб в объемной конструкции уменьшается материалоемкость по сравнению с ближайшим аналогом.
Предлагаемая конструкция иллюстрируется чертежами.
На фигуре 1 показан общий вид волногасителя в аксонометрической проекции, на фигуре 2 показан вид спереди волногасителя, на фигуре 3 показан вид сбоку волногасителя, на фигуре 4 показан вид сверху волногасителя, где 1 - трубы базы-обрешетки, 2 - трубы гребенки, 3 -боковые сквозные отверстия в трубах базы-обрешетки 1, 4 - отверстия в нижней части тела труб базы-обрешетки 1.
Волногаситель представляет собой объемную конструкцию, собранную из труб базы-обрешетки 1 и труб гребенки 2. Первая часть труб базы-обрешетки 1 размещена параллельно друг другу, причем в каждой трубе первой части выполнен ряд боковых сквозных отверстий 3, а вторая часть труб базы-обрешетки 1 размещена перекрестно первой части труб базы-обрешетки 1 и проходит через ряд боковых сквозных отверстий 3 первой части труб базы-обрешетки 1. Трубы базы-обрешетки 1 первой части - это несколько параллельных рядов основных труб большого диаметра, соединенных между собой второй частью поперечных труб базы-обрешетки 1 меньшего диаметра и образующих вместе решетку, при этом поперечные трубы меньшего диаметра проходят через тело основных труб большего диаметра. Решетка, образованная трубами базы-обрешетки, является базой конструкции и находится в приповерхностном слое воды. Трубы гребенки 2 размещены вертикально в отверстиях 4, выполненных вдоль оси в нижней части тела первой части труб базы-обрешетки 1 и направлены вертикально вниз, в толщь воды. Трубы гребенки 2 - это трубы малого диаметра, которые с определенным промежутком устанавливаются в первой части труб базы-обрешетки 1. Высота (до 14 метров), плотность установки и возможная ступенчатость труб гребенки 2 определяется конкретным местом размещения волногасителя для решения задачи по максимально эффективному разрушению кинетической энергии волн по всей их высоте.
Волногаситель, состоящий из труб базы-обрешетки и труб гребенки, выполнен из композиционного материала, например стеклопластиковых, стеклобазальтопластиковых, базальтопластиковых труб. Трубы базы-обрешетки, заполненные полимерными материалами, имеют заданную плавучесть и находятся постоянно в приповерхностном слое воды. Для удержания сооружения в заданном месте используются якоря, прикрепленные к трубам базы-обрешетки. Закрываемая конструкцией ширина по фронту волны составляет до 10-12 метров, количество рядов труб в базе-обрешетке может варьироваться. В качестве первой части труб базы-обрешетки (основных) используются трубы диаметром 0,3-1,2 м, в качестве второй части труб (поперечных) - трубы диаметром 0,2-0,5 м, в качестве труб гребенки - трубы диаметром 0,1-0,5 м. С учетом конкретных местных условий могут применяться трубы других диаметров. Частота установки труб гребенки и их длина также определяется местными условиями. Конструкция волногасителя является сборной, собирается на берегу или на судне, с которого происходит спуск на воду, и мобильной (может устанавливаться в любом месте и перемещаться на другие участки). Трубы гребенки после установки в отверстиях труб базы-обрешетки фиксируются в них путем заливки полимерного материала в трубы базы-обрешетки. После этого конструкция становится неразъемной, она может перемещаться на другие участки акватории или подниматься на берег целиком.
Предлагаемая конструкция плавучего волногасителя реализована в проекте волногасителя «Плуг».