ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СООРУЖЕНИЕ

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям и может быть использовано в качестве плотины для перераспределения расхода воды и обеспечения необходимых глубин сплавного хода.
Известно гидротехническое сооружение, включающее герметичную емкость из эластичного материала с наполнителем для придания ей формы, при этом в качестве наполнителя используют воду или воздух (См. Ю.П.Борисовец «Гибкие лесосплавные плотины», М., «Лесная промышленность», 1979 г., стр.12)
Недостатком известного решения является, что при установке на водоеме обязательно требуется подготовка основания сооружения (тщательное выравнивание площадки, бетонировании и жестком прикреплении конструкции и т.д.), это значительно удорожает стоимость возведения гидротехнического сооружения, также недостатком является и то, что при нарушении герметичности оболочки конструкция теряет свою форму, а следовательно и способность создавать подпор.
Задача, решаемая данным изобретением, заключается в простоте установки, не обязательна подготовка основания дна, т.к. за счет применения комбинации наполнителей с различной плотностью основание емкости плотно прилегает ко дну; надежность конструкции, сохраняет способность создавать подпор в случае нарушения герметичности емкости за счет внутреннего давления наполнителя на
герметичную емкость; возможность использования в качестве наполнителя подручных, местных материалов; возможность использования герметичной емкости сооружения в качестве плавучего контейнера с последующим использованием наполнителя в качестве топлива и сырья для различных производств.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в гидротехническом сооружении, включающем выполненную из эластичного материала герметичную емкость с наполнителем для придания ей формы, наполнитель дополнительно содержит твердые составляющие, а также тем, что степень заполнения и параметры твердых составляющих в наполнителе подбирают с целью сохранения формы емкости в случае нарушения герметичности оболочки для сохранения подпора сооружения, прилегания сооружения к руслу водоема и обеспечения плавучести сооружения при транспортировке герметичной емкости.
На фиг.1 представлено гидротехническое сооружение в плане, на фиг.2 - поперечный разрез.
3
3
Гидротехническое сооружение состоит из герметичной емкости 1, которая взаимодействует с уложенным на дне флютбетом 2 и крепится при помощи несущего лежня 3 к береговым водоналивным опорам 4. При креплении герметичной емкости 1 к несущему лежню 3 используются подвески 5. Для более полного прилегания флютбета 2 ко дну используются пригрузочные цепи 6. Герметичная емкость 1 наполнена твердыми составляющими имеющими плотность больше 1000 кг/м 7, например, шлаки, гравий и меньше 1000 кг/м 8, например, древесная щепа, так же к ней подведен гибкий трубопровод 9 для подпитки емкости 1 водой 10, которая является составляющей
наполнителя и располагается в промежутках между твердыми составляющими 7 и 8. В верхней части герметичной емкости 1 находится воздушный клапан 11.
3
3
Гидротехническое сооружение изготавливают следующим образом. На дно реки устанавливают гибкий флютбет 2 (он может быть выполнен сплошным или составным), в рабочее положение его приводят с помощью пригрузочных цепей 6, которые крепят пеньковым или синтетическим канатом к боковым кромкам флютбета 2, идущим поперек реки. Герметичную емкость 1 изготавливают из гибкого водонепроницаемого материала и подвешивают при помощи подвесок 5 к несущему лежню 3, который в свою очередь крепится к водоналивным опорам 4. Способы наполнения герметичной емкости 1 твердыми составляющими 7 и 8 могут быть различными, это напрямую зависит от того, какой материал был принят в качестве твердых составляющих 7 и 8. Твердые составляющие наполнителя 7 и 8 герметичной емкости 1 подбираются таким образом, чтобы во время транспортного положения сооружения общая плотность наполнителя была меньше 1000 кг/м (в транспортном положение наполнителями являются твердые составляющие 7 и 8 и воздух), а при установке гидротехнического сооружения в русло водоема общая плотность наполнителей должна превышать 1000 кг/м (наполнителями являются твердые составляющие 7 и 8 и вода 10). Водой 10 емкость 1 с твердыми составляющими 7 и 8 наполняется по гибкому трубопроводу 9, идущему от водоналивных береговых опор 4. Также следует разместить несколько воздушных клапанов 11 на поверхности емкости 1.
Одним из примеров комбинации твердых, жидких и газообразных (воздушных) составляющих наполнителя рассмотрим эластичную оболочку в наполненном состоянии диметром D, заполненную плотно сферическими элементами того же диаметра D в качестве твердой составляющей. (Рис.1)
В случае повреждения оболочки напор гидротехнического сооружения практически не изменится, т.к. диаметр заполненной оболочки, а следовательно и высота сооружения в рабочем положении, равны диаметру твердых элементов наполнителя.
т
Максимальная плотность ρ твердой составляющей наполнителя для случая обеспечения минимального запаса плавучести в транспортном положении (диаметр D примерно равен осадке Т) (Рис.1) определяется из уравнения равновесия плавающей оболочки (наполнители: твердые элементы + воздух)
P=G,
т
т
где G - вес оболочки гидротехнического сооружения в транспортном положении; G=ρgn·V
в
2
Р=ρgV - сила поддержания (водоизмещение), V=πR·L, ;
где n=L/D - количество сферических элементов твердого наполнителя,
Таким образом, для обеспечения минимальной плавучести в транспортном положении при данном варианте заполнения оболочки гидротехнического сооружения, максимальная плотность твердых элементов составляет 1500 кг/м3.
В рабочем положении дополнительное усилие на дно со стороны твердой составляющей наполнителя (по сравнению с заполнением только водой) составит:
т
Для рассматриваемого варианта заполнения при диаметре твердых элементов наполнителя D=1.5 м, плотностью ρ=1500 кг/м3 и длине гидротехнического сооружения L=30 м дополнительное усилие на дно составит 173270 Н или 580 КГс на 1 погонный метр ширины гидротехнического сооружения (длины оболочки).
т
т
Варьируя плотностью ρ твердых элементов при данном способе заполнения в диапазоне от 1000 до 1500 кг/м3 можно добиться желаемого соотношения между силой поддержания Р емкости в транспортном положении и силой давления G со стороны оболочки на дно в рабочем положении.
Таким образом, предложенное гидротехническое сооружение, по сравнению с известными, позволяет решить следующие задачи: позволяет упростить доставку к месту установки гидротехнического сооружения; дает возможность его установки на дне водоема без предварительной подготовки основания; обеспечивает плотное прилегание оболочки ко дну; повысить надежность конструкции за счет сохранения способности создавать напор гидротехнического сооружения в случае нарушения герметичности эластичной емкости; возможность использования герметичной емкости в качестве плавучего контейнера, с возможностью последующего использования твердого наполнителя в качестве топлива либо сырья для различных производств. Предложенное гидротехническое сооружение может быть использовано во многих других целях, таких как: сельское хозяйство (задержание влаги в весенний период для нужд орошения и водопоя); горно-добывающая промышленность (для создания небольших водохранилищ, необходимых при работе специальных плавучих заводов по добыче алмазов и золота); рыбное хозяйство (для создания рыборазводных прудов); строительство водоемов с проточной водой в зонах отдыха и т.д.