СИСТЕМА ВОДООТВОДНЫХ ЛОТКОВ

Полезная модель относится к устройствам для сбора и отвода воды с наземных дорожных покрытий и может быть использована в сооружениях поверхностного водоотвода, например, при строительстве и ремонте автомобильных дорог, снабженных бордюрами.
Уровень техники
Из описания изобретения к патенту Российской Федерации RU 2285766, кл. E01F 5/00, опубл. 20.10.2006 г [1], известен водоотводной лоток, выполненный из стеклопластика, имеющий плоские наклоненные наружу борта с выполненными на них снаружи ребрами жесткости. В описании технического решения [1] имеется указание на то, что, в случае необходимости, используются лотки с поворотом. Однако решения задачи отвода воды с поворотом струи не приведено и не предусмотрены средства фиксации лотка на насыпи, что является недостатками этого изобретения.
Из описания изобретения к патенту Российской Федерации RU 2182942, кл. Е01С 3/06, опубл. 27.05.2002 г [2], известна система водоотводных лотков с отклоненными наружу бортами (см. поз.3 и поз.6). Однако характер соединения этих лотков между собой не указан, не показано как водоотводные лотки закреплены в грунте, и, что немаловажно, в конструкции не учтено влияние формы откоса насыпи, на которой расположена система лотков. Все это является недостатками технического решения [2].
Из описания изобретения к патенту США US 7425105, кл. Е01С 11/22, опубл. 16.09.2008 г [3], известна система водоотводных лотков, содержащая выполненные из полимерного материала и соединенные между собой верхний, нижний и средний элементы, верхний и нижний элементы системы представляют собой наклонные лотки с наклоненными наружу бортами, а средний элемент системы представляет собой прямой наклонный лоток с наклоненными наружу плоскими бортами и с плоским дном.
Система водоотводных лотков [3] имеет следующие недостатки.
Конструкция рассчитана на определенный профиль насыпи, т.е. на насыпь с небольшим углом наклона горизонту ее боковой поверхности. В случае укладки лотков на высокой насыпи сложного профиля, имеющем перегибы в верхних и нижних частях, под лотками образуются значительные зазоры или систему лотков необходимо частично заглублять в грунт. Такой вариант исполнения неминуемо приведет к размыву дождевыми осадками грунта, на который опираются лотки, и к абразивному износу рабочей поверхности лотков. Кроме того в техническом решении [3] не предусмотрены средства фиксации лотков относительно грунта, на котором они установлены.
В практике эксплуатации подобных водоотводных лотков имеют место случаи разрушения конструкций вследствие размыва находящегося под лотками грунта дождевыми и талыми водами и вследствие абразивного износа рабочей поверхности лотков, особенно верхнего элемента. Дело в том, что форма наклонного желоба, образованного системой лотков, не всегда совпадает с формой профиля откоса, на котором устанавливается конструкция. Частично потеряв опору, конструкция "проседает", деформируется под действием струй воды и собственной массы. Такие случаи в последнее время участились по причине внедрения вместо бетонных более легких пластмассовых лотков, которые плохо удерживаются на откосе. Поэтому при разработке данного технического решения перед авторами стояла задача обеспечить, во-первых, возможность наиболее плотного прилегания лотков к грунту откоса и, во-вторых, дать гарантию наиболее надежной фиксации лотков относительно грунта. При этом было необходимо обеспечить плавное течение струй воды по рабочей поверхности лотков для уменьшения абразивного износа твердыми частицами, смываемыми с полотна дороги.
Технический результат полезной модели - повышение надежности конструкции за счет более плотного прилегания лотков к грунту, уменьшения абразивного износа лотков и прочной фиксации их относительно грунта.
Указанный технический результат достигается в системе водоотводных лотков, содержащей выполненные из полимерного материала и соединенные между собой верхний, нижний и средний элементы, верхний и нижний элементы системы представляют собой наклонные лотки с наклоненными наружу бортами, а средний элемент системы представляет собой прямой наклонный лоток с наклоненными наружу плоскими бортами и с плоским дном, отличающаяся тем, что верхний элемент в своей верхней части имеет плоские борта и дно, а в нижней части его борта и дно изогнуты вниз, нижний элемент в своей нижней части имеет плоские борта и дно, а в верхней части его борта и дно изогнуты вверх, причем дно верхней части верхнего элемента сужается по направлению вниз, а дно нижней части нижнего элемента сужается по направлению вверх, при этом дно и борта нижней части верхнего элемента, а также дно и борта верхней части нижнего элемента системы состоят из ряда плоских участков, разграниченных нанесенными на них поперечными рисками, борта всех трех элементов снаружи усилены полыми поперечными ребрами жесткости, имеющими в своем поперечном сечении форму трапеций, и продольными ребрами жесткости в виде плоских пластин, в полых поперечных ребрах жесткости выполнены отверстия, в которые вставлены якоря в виде стержней, а на плоском участке дна нижнего элемента системы закреплен рассекатель воды, выполненный в виде изогнутой под острым углом пластины.
Предусмотрены следующие частные случаи выполнения полезной модели.
К входному торцу верхнего элемента системы с помощью металлических заклепок или клея на основе метилметакрилата прикреплена накладка, предназначенная для присоединения к элементам дорожного покрытия.
Якоря, выполненные в виде стержней, имеют переменное поперечное сечение по длине.
Якоря, выполненные в виде стержней, изготовлены из полимерного материала.
Якоря, выполненные в виде стержней, расположены горизонтально.
Верхний, средний и нижний элементы системы соединены посредством металлических заклепок.
Верхний, средний и нижний элементы системы соединены посредством клея на основе метилметакрилата.
Верхний, средний и нижний ее элементы соединены посредством металлических заклепок и клея на основе метилметакрилата.
Каждый из плоских участков дна нижней части верхнего элемента наклонен вниз по отношению к предыдущему плоскому участку дна на угол а, причем величина угла наклона а возрастает при переходе от плоского участка дна, расположенного выше, к плоскому участку дна, расположенному ниже по лотку.
n
1
1
Характер возрастания угла α при переходе от предыдущего плоского участка дна к последующему плоскому участку дна определяется зависимостью α=α+k(n-1), где n - порядковый номер плоского участка дна в ряду плоских участков дна нижней части верхнего элемента, α - угол наклона первого плоского участка дна нижней части верхнего элемента к плоскости дна верхней части верхнего элемента, а k - коэффициент равный 1,5.
Ниже приведен пример наиболее предпочтительного варианта выполнения изобретения
Существо полезной модели поясняется следующими чертежами.
Фиг.1. Общий вид системы водоотводных лотков в аксонометрии.
Фиг.2. Верхний элемент системы (аксонометрия).
Фиг.3 Средний элемент системы (аксонометрия).
Фиг.4 Нижний элемент системы (аксонометрия).
Фиг.5 Разрез нижней части верхнего элемента (частично увеличено).
Узлы и детали предлагаемой системы водоотводных лотков в тексте описания и на чертежах обозначены следующими номерами:
1. Верхний элемент системы.
2. Нижний элемент системы.
3. Средний элемент системы.
4. Верхняя часть верхнего элемента системы.
5. Нижняя часть верхнего элемента системы.
6. Нижняя часть нижнего элемента системы.
7. Верхняя часть нижнего элемента системы.
8. Плоские участки дна и бортов нижней части верхнего элемента.
9. Плоские участки дна и бортов верхней части нижнего элемента.
10. Риски на дне и бортах нижней части верхнего элемента системы и верхней части нижнего элемента системы.
11. Полые поперечные ребра жесткости.
12. Якоря, выполненные в виде стержней.
13. Рассекатель потока воды.
14. Накладка для присоединения верхнего элемента системы к деталям бордюра дорожного покрытия.
15. Детали бордюра дорожного покрытия.
16. Заклепки для соединения элементов системы.
17. Продольные ребра жесткости.
Как показано на фиг 1-4, предлагаемая система водоотводных лотков содержит три элемента: верхний элемент 1, нижний элемент 2 и средний элемент 3. Все три элемента выполнены из полимерного материала и соединены между собой.
Верхний элемент 1 в своей верхней части 4 имеет плоские борта и дно, а в нижней части 5 его борта и дно изогнуты вниз. Нижний элемент 2 в своей нижней части 6 имеет плоские борта и дно, а в верхней части 7 его борта и дно изогнуты вверх. Дно верхней части 4 верхнего элемента 1 сужается по направлению вниз, а дно нижней части 6 нижнего элемента 2 сужается по направлению вверх.
Дно и борта нижней части 5 верхнего элемента 1, а также дно и борта верхней части 7 нижнего элемента 2 составлены из ряда плоских участков 8 и 9, которые разграничены рисками 10 (борта и дно этих частей образуют как бы граненые поверхности).
Средний элемент 3 системы представляет собой прямой наклонный лоток с наклоненными наружу плоскими бортами. Борта всех трех элементов 1, 2 и 3 снаружи усилены полыми поперечными ребрами жесткости 11, имеющими в поперечном сечении форму трапеций.
В полых поперечных ребрах жесткости 11 проделаны отверстия, в которые вставлены якоря, выполненные в виде стержней 12.
На плоской нижней части 6 дна нижнего элемента 2 системы закреплен рассекатель воды 13, выполненный в виде изогнутой под острым углом пластины.
К входному торцу верхнего элемента 1 прикреплена накладка 14, предназначенная для присоединения к деталям 15 бордюра дорожного покрытия.
Стержни 12, являющиеся якорями, имеют переменное сечение по длине и выполнены из полимерного материала.
Элементы 1, 2 и 3 системы лотков соединены посредством металлических заклепок 16 и/или клеем на основе метилметакрилата. Таким же образом присоединены к верхнему элементу 1 системы накладка 14, а к нижнему элементу 2 системы - рассекатель воды 13.
Каждый из плоских участков 8 дна нижней части 5 верхнего элемента 1, наклонен вниз по отношению к предыдущему плоскому участку дна на угол α, причем величина угла наклона а возрастает при переходе от плоского участка дна 8, расположенного выше, к плоскому участку дна 8, расположенного ниже по лотку.
n
1
1
Характер возрастания угла а при переходе от предыдущего плоского участка дна 8 к последующему плоскому участку дна 8 определяется зависимостью α=α+k(n-1), где n - порядковый номер плоского участка дна 8 в ряду плоских участков дна 8 нижней части 5 верхнего элемента 1, α - угол наклона первого плоского участка 8 дна нижней части 5 верхнего элемента 1 к плоскости дна верхней части 4 верхнего элемента 1 системы, а k - коэффициент равный 1,5.
Предлагаемая система водоотводных лотков используется следующим образом.
Верхний элемент 1 с присоединенной к нему накладкой 14, нижний элемент 2 с присоединенным к нему рассекателем воды 13 и средний элемент 3, а также комплект стержней 12 доставляют на место строительства.
Перед монтажом устройства в насыпи автомобильной дороги вырывают траншею, соответствующую по форме и габаритам, устанавливаемым лоткам, т.е. элементам 1, 2 и 3 системы.
В зависимости от высоты насыпи и от угла ее откоса с помощью обрезки корректируют длину среднего элемента 3. Принимая во внимание величину угла откоса насыпи, обрезают (если в этом есть необходимость) на необходимую длину нижнюю часть 5 верхнего элемента 1 и верхнюю часть 4 нижнего элемента 2, причем отрезку осуществляют строго по рискам 10. В отверстия полых поперечных ребер жесткости 11 вставляют стержни 12 и устанавливают в траншее все элементы системы. Затем осуществляют соединение элементов 1, 2 и 3 посредством склеивания и/или металлическими заклепками. Рекомендуемое направление сборки системы: снизу вверх.
Последней операцией является заполнение грунтом или бетоном пространства (зазора) между лотками и поверхностью траншеи.
Следует отметить, что наличие рисок 10 на нижней части 5 верхнего элемента 1 и на верхней части 6 нижнего элемента 2 создает удобную возможность, укорачивая эти части (части 5 и 6) на необходимую величину, стыковать элементы системы под определенным углом в вертикальной плоскости и обеспечивать, тем самым, плотное прилегание лотков к поверхности траншеи, вырытой в насыпи автомобильной дороги.
В процессе эксплуатации скапливающаяся на поверхности дорожного полотна вода поступает в верхний элемент 1 системы, а из него в средний элемент 3 и затем в нижний элемент 2. Наличие плавных переходов рабочих поверхностей лотков в местах соединений элементов 1, 2 и 3 системы обеспечивает минимизацию абразивного износа рабочей поверхности лотков и плавное, без ударов, движение струи воды. Плотное прилегание лотков к грунту насыпи препятствует образованию пустот между лотками и грунтом под действием талых вод и интенсивных дождевых осадков.
Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет не только уменьшить абразивный износ лотков, смягчить удары водяных струй о поверхность лотков, но и исключить образование зазоров между лотками и грунтом, что совместно с удерживающим эффектом ребер жесткости и якорей (т.е. стержней 12) обеспечивает надежную работу конструкции, предохраняя ее от выпирания вверх в результате промерзания грунта и от сползания по склону дорожной насыпи.
Наличие рассекателя потока воды 13, укрепленного на нижней части 7 нижнего элемента 2 системы, способствует более спокойному течению на выходе из системы, что смягчает абразивное действие потока на материал в этом месте лотка и предотвращает локальный размыв грунта в месте слива.
Опытный комплект системы водоотводных лотков предлагаемой конструкции изготовлен, успешно прошел испытания в полевых условиях и готовится к использованию при строительстве автомобильных дорог.