ИСКУССТВЕННЫЙ ОСТРОВ

Полезная модель относится к области гидротехнического строительства и может быть использована для возведения как в пресноводных, так и соленых водоемах островов, предназначенных для длительного использования в различных целях - индивидуальных, гражданских, промышленных и пр.
Известна конструкция глубоководного искусственного острова и способ его возведения (авторское свидетельство на изобретение SU 1700138 A1, МПК E02B 17/00, опубл. 23.12.1991). Конструкция острова включает ограждающее сооружение, состоящее из секций кессонов, нижний из которых - основание. Кессоны уложены рядами по высоте и образуют замкнутый контур. Внутренняя полость замкнутого контура и полости секций кессонов заполнены грунтом засыпки. Каждая секция кессона нижнего ряда выполнена с вертикальными направляющими колоннами, верхние концы которых выполнены затопленными на величину осадки кессона. Секции кессонов вышележащих рядов снабжены вертикальными трубчатыми элементами, установленными в полости каждой секции по всей высоте и сопряженными с направляющими колоннами. Расстояния между крайними отверстиями соседних секций кессонов одного ряда соответствуют расстояниям между осями трубчатых элементов одной секции кессона. Секции кессонов одного ряда радиально смещены относительно секций кессонов соседних ниже- и вышележащих рядов.
Данная конструкция глубоководного искусственного острова является сложной, не позволяет построить остров больших размеров, при этом надежность конструкции недостаточна, т.к. соединение кессонов обеспечивается только направляющими колоннами, а прочность кессонов ослаблена трубчатыми элементами.
Известен искусственный остров и способ его монтажа (авторское свидетельство на изобретение SU 1405379 A1, МПК E02B 17/00, опубл. 30.08.1990). Остров включает грунтовое ядро, элемент жесткости, защитную оболочку, установленную вокруг ядра. Защитная оболочка выполнена из стальных труб, обладающих положительной плавучестью и снабженных системой балластировки. Трубы, образующие оболочку, расположены вертикально и снабжены отверстиями с герметизирующими патрубками, расположенными дискретно по высоте острова, при этом трубы соединены гибкими связями, проходящими через герметизирующие патрубки, а центры отверстий расположены в плоскости, проходящей через центр трубы. Элемент жесткости выполнен в виде жесткой плавучей рамы, расположенной между грунтовым ядром и защитной оболочкой. Защитная оболочка может быть выполнена из состоящих из труб отдельных панелей, внутренняя поверхность которых снабжена элементами жесткости оболочки, выполненными в виде фиксирующих устройств, установленных на торцах панелей.
Данный искусственный остров имеет сложную конструкцию, состоящую из большого количества стальных элементов, надежность связи которых недостаточна для обеспечения многолетней эксплуатации острова, т.к. стальные элементы подвержены коррозии, особенно в морской воде, а обрыв гибкой связи привет к разрушению защитной оболочки из стальных труб. Кроме того, высота острова ограничена длиной труб защитной оболочки, что не позволяет построить остров на большой глубине.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является искусственный остров (патент на изобретение RU 2280129 C1, МПК E02B 17/00, опубл. 20.07.2006), включающий грунтовое ядро, ограниченное по периметру защитным поясом, выполненным в форме многоугольника. Многоугольник защитного пояса образован прилегающими к грунтовому ядру и расположенными равномерно по его периметру треугольными выступами, заполненными песком, или щебнем или гравием. Треугольные выступы выполнены с ребрами жесткости, смонтированными на их боковых сторонах. Пространства между треугольными выступами образуют лагуны, равномерно расположенные по всему периметру острова. Оконечности и боковые стороны каждого треугольного выступа выполнены с наклоном к водной поверхности. Высота ядра и защитного пояса превышает не менее чем на два метра максимальный уровень воды в зоне расположения острова. Грунтовое ядро имеет форму круга или прямоугольника и выполнено из песка, щебня и гравия. Ребра жесткости треугольных выступов выполнены из железнодорожных рельсов, закрепленных железобетонными шпалами, уложенными вплотную друг к другу на боковых сторонах выступов.
Недостатками данного искусственного острова являются достаточно сложная конструкция защитного пояса, не обеспечивающая надежной прочности, т.к. железобетонные шпалы будут разрушаться при деформации льда на оконечностях треугольных выступов, при этом ребра жесткости будут ослаблены, что, в итоге, не позволит эксплуатировать остров длительное время. Кроме того, конструкция острова не пригодна для строительства на большой глубине.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание конструкции острова, позволяющей ему иметь любой размер и форму как на мелководье, так и на большой глубине, и обеспечивающей его длительную эксплуатацию в различных целях (индивидуальных, гражданских, промышленных и пр.).
Технический результат - простая и надежная конструкция искусственного острова для мелководья и больших глубин, позволяющая ему иметь любой размер и форму и обеспечивающая его длительную эксплуатацию в различных целях как в соленой, так и в пресной воде.
Технический результат достигается тем, что у искусственного острова, который состоит, по крайней мере, из одной секции, включающей грунтовое ядро, ограниченное по периметру защитным поясом, выполненным в форме многоугольника и превышающим не менее чем на два метра максимальный уровень воды в зоне расположения острова, согласно полезной модели защитный пояс выполнен из установленных вертикально листов нержавеющей стали толщиной не менее одного сантиметра, соединенных между собой с помощью сварки, при этом искусственный остров укреплен по периметру откосом, имеющим в основании ширину не менее высоты откоса.
Защитный пояс может быть заглублен в дно водоема на высоту не менее одного метра.
Защитный пояс может быть выполнен в виде прямоугольника, треугольника, параллелограмма, трапеции или неправильного четырехугольника.
Соседние секции острова имеют одну общую сторону.
Соседние секции острова могут быть удалены друг от друга, при этом противостоящие стороны защитных поясов соседних секций укреплены откосами, которые сопрягаются с образованием канала.
Защитные пояса секций острова могут быть выполнены в одинаковых или разных формах многоугольника.
Грунтовое ядро предпочтительно выполнено из крупно дробленых горных пород, гравия, щебня и песка.
Откос предпочтительно выполнен из крупно дробленых горных пород, бетонных блоков.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлен разрез искусственного острова, состоящего из одной секции, на фиг. 2 - частный случай выполнения искусственного острова из секций, имеющих одну общую сторону (разрез), на фиг. 3 - частный случай выполнения острова из секций, удаленных друг от друга (разрез), фиг. 4 - схема частного случая выполнения острова из шести секций с защитными поясами различной формы (два прямоугольника, квадрат, треугольник, трапеция).
Искусственный остров состоит из одной, как минимум, секции 1, включающей в себя грунтовое ядро 2, которое по периметру ограничено защитным поясом 3 (фиг. 1). Грунтовое ядро предпочтительно выполнено из крупно дробленых горных пород, гравия, щебня и песка или других материалов, обеспечивающих прочность ядра, использование которых экономически и технически целесообразно для той местности, где будет возведен остров.
Защитный пояс 3 выполнен из листов нержавеющей стали толщиной не менее одного сантиметра, соединенных между собой с помощью сварки. Использование сварки в качестве способа соединения отдельных листов нержавеющей стали позволяет защитному поясу 3 надежно удерживать грунтовое ядро 2, а также построить искусственный остров не только на мелководье, но и на глубине, определяемой только техническими возможностями оборудования для подводной сварки. Толщина листа нержавеющей стали определяется, исходя из величины нагрузки, приходящейся на защитный пояс 3, и будет индивидуальной для каждого конкретного искусственного острова. Нержавеющая сталь устойчива к коррозии, поэтому защитный пояс 3 будет сохранять свою целостность и прочность очень длительное время, что особенно актуально при строительстве искусственных островов в соленой воде. Это позволяет не только длительно эксплуатировать искусственный остров, но и увеличивать, при необходимости, его площадь после продолжительного использования, не сомневаясь при этом в надежности острова. Высота защитного пояса 3 не менее чем на два метра превышает максимальный уровень воды в зоне расположения острова, что защищает остров от затопления и разрушения при подъемах воды, во время шторма, при этом обеспечивается безопасность находящихся на острове людей и возведенных объектов. Защитный пояс для большей устойчивости может быть заглублен в дно водоема на высоту не менее одного метра.
По периметру искусственного острова расположен откос 4, который компенсирует давление грунтового ядра 2 на защитный пояс 3, не допускает его прогибов и снижает нагрузку на сварные швы, тем самым повышая надежность конструкции острова. Для устойчивости откоса 4 его ширина в основании должна быть не менее его высоты.
Количество секций 1 искусственного острова может быть любым и определяется функциональным назначением острова, его размером и величиной гидродинамической нагрузки. Секции 1 острова располагаются неразрывно друг с другом, при этом соседние секции имеют одну общую сторону (фиг. 2). Для снижения гидродинамической нагрузки (например, сильное течение, подъем уровня воды) или в декоративных целях секции 1 искусственного острова могут быть удалены друг от друга, при этом противостоящие стороны защитных поясов 3 соседних секций 1 укреплены откосами 4, которые сопрягаются с образованием канала 5, предназначенного для отвода воды (фиг. 3). Это позволяет построить искусственный остров в любом водоеме (река, озеро, море, океан). Количество каналов зависит от размеров искусственного острова и величины гидродинамической нагрузки на него.
Защитные пояса 3 секций 1 искусственного острова могут быть выполнены как в одинаковых формах многоугольника, предпочтительно в форме треугольника или прямоугольника, так и в сочетании различных форм многоугольника, таких, как, например, прямоугольник, треугольник, параллелограмм, трапеция или неправильный четырехугольник (фиг. 4). Это позволяет построить остров изначально любой конфигурации или изменить ее в последующем, присоединяя к острову новые секции, что открывает широкие перспективы в строительстве искусственных островов в коммерческих целях.
Откосы 4 выполнены из крупно дробленых горных пород и бетонных блоков, что делает их устойчивыми и надежными. Надводная часть откосов, а также часть, приближенная к поверхности воды, может быть покрыта дополнительно бетонными блоками для защиты от волновой и ледовой эрозии (на чертеже не показано).
Таким образом, в предлагаемом техническом решении отсутствуют сложные конструктивные элементы, конструкция искусственного острова проста, а надежность ее обеспечивается за счет:
- выполнения защитного пояса грунтового ядра из листов нержавеющей стали;
- применения сварки для соединения листов нержавеющей стали;
- наличия (при необходимости) канала (каналов) для отвода воды;
- наличия откоса, удерживающего защитный пояс от прогиба и снижающего нагрузку на сварные швы;
- возвышения защитного пояса над максимальным уровнем воды не менее, чем на два метра.
Предложенная конструкция искусственного острова позволяет построить остров любого размера и формы как на мелководье, так и на большой глубине, при этом надежность острова обеспечивает длительную его эксплуатацию в различных целях как в соленой, так и в пресной воде. Таким образом, предложенное техническое решение выполняет поставленную задачу.
Предлагаемая полезная модель осуществляется следующим образом.
Монтаж защитного пояса 3 производят поэтапно, рядами, из отдельных фрагментов предварительно сваренных на суше или плавающем транспортном средстве листов нержавеющей стали. Фрагменты защитного пояса 3 опускают с помощью плавучих кранов и соединяют их в замкнутый контур одного ряда с помощью оборудования для подводной сварки, причем сначала соединяют фрагменты, образующие угол многоугольника защитного ядра 2.
Возведение секции 1 искусственного острова ведут с чередованием процессов установки очередного ряда из фрагментов защитного пояса 3 и частичной отсыпки грунтового ядра 2.
Отсыпку грунтового ядра 2 производят сначала при помощи шаланд и саморазгружающихся барж, позднее - при помощи плавучих кранов, оборудованных грейферами, либо консольных транспортеров.
Строительство секции 1 искусственного острова начинают с отсыпки части грунтового ядра 2, вокруг которого устанавливают первый ряд из фрагментов защитного пояса 3. Далее к первому ряду из фрагментов защитного пояса приваривают следующий ряд, засыпают его грунтом и т.д.
Следующую секцию 1 искусственного острова устанавливают после того, как готова предыдущая секция.
Насыпку откоса 4 производят как одновременно с возведением секции 1, так и по окончании строительства секции, при этом оставляют незасыпанной ту сторону защитного пояса 3, к которой будет привариваться защитный пояс следующей секции.
Для увеличения размера острова во время эксплуатации необходимо разобрать часть откоса 4 в том месте острова, где будет приварен защитный пояс 3 новой секции (секции). Процесс монтажа новой секции производят так, как описано выше.
Таким образом, предлагаемая полезная модель представляет собой простую и надежную конструкцию искусственного острова, которому можно придать любые размеры и форму, и который можно построить как в соленой, так и в пресной воде, как на мелководье, так и на больших глубинах. При этом нет необходимости выравнивать поверхность дна водоема, т.к. для предлагаемой конструкции острова, состоящей из отдельных секций, рельеф дна не имеет значения. При необходимости размеры острова можно увеличить, сохранив или изменив при этом его конфигурацию.
Предлагаемый искусственный остров может использоваться в самых широких целях - от индивидуального строения в личных целях, до масштабного гражданского и индустриального строительства.