ЗАЩИТНЫЙ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЙ МАТ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области строительства, а именно к гидротехническим сооружениям для укрепления берегов, дамб, русел, бортов каналов или для балластировки и защиты подводных переходов трубопроводов от размыва потоками воды, их защиты от переносимых течением предметов, а также для защиты иных инженерных сооружений
Известны гидротехнические маты, состоящие как минимум из четырех твердых блоков, объединенных замоноличенным канатом по схеме, как минимум, два на два блока, с помощью гибкой связи. Форма блоков и расстояние между соседними блоками выбраны из условия обеспечения подвижности блоков относительно друг друга.
Одним из получивших широкое распространение типов матов, способных выполнять указанные назначения, является универсальный гибкий мат известный из патентного документа US 4375928 A (опубликовано 08.03.1983).
Также известно универсальное гибкое защитное бетонное покрытие по патенту на полезную модель RU 102014 U1 (опубликовано 10.02.2011), являющееся наиболее близким аналогом настоящей полезной модели.
Известное покрытие представляет собой мат, содержащий совокупность блоков. В известном мате блоки объединены связями в виде замоноличенных канатов. При этом одна из сторон мата является шероховатой.
Недостатком известного мата является то, что за матом, по направлению течения, возможно образование вымоины в виде ямы из-за действия потока воды, движущегося с высокой скоростью вдоль мата.
Выполнение одной из поверхностей известного мата шероховатой обеспечивает повышенную сцепляемость мата с грунтом, то есть шероховатая поверхность является нижней поверхностью известного мата и не предназначена для торможения потока воды. Кроме того только шероховатости блоков недостаточно для необходимого замедления придонного потока.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является повышение степени защиты поверхности от образования вымоин за матом.
Обеспечиваемый настоящей полезной моделью технический результат заключается в снижении скорости придонного потока воды, обтекающего мат.
Технический результат достигается благодаря тому, что в первом варианте выполнения технического решения мат содержит совокупность бетонных блоков, объединенных замоноличенным в них канатом или канатами, в котором не менее 35% блоков в полотне мата отличаются по высоте от по меньшей мере одного близлежащего к ним блока на величину от 1,0±0,2 мм до 12,0±0,2 мм.
Во втором варианте выполнения технического решения мат содержит совокупность блоков, объединенных связям. При этом мат содержит блоки разной высоты, расположенные в полотне мата так, что мат характеризуется наличием в его продольном и/или поперечном направлении областей с блоком или блоками большей высоты, чем средняя высота мата, и областей с блоком или блоками меньшей высоты, чем средняя высота мата. Причем разность между величинами высот блоков в указанных областях составляет от 3 мм до 12 мм.
В третьем варианте выполнения технического решения мат содержит совокупность блоков, объединенных связями и содержит блоки разной высоты. Причем блоки или группы блоков большей и меньшей высоты расположены в полотне мата поочередно в продольном и/или поперечном направлении. Разность между высотой соседних блоков составляет от 5 мм до 26 мм.
В частном случае своего выполнения мата каждый блок большей высоты граничит как минимум с одним блоком меньшей высоты.
В другом частном случае каждый блок большей высоты граничит как минимум с одним блоком меньшей высоты как в продольном, так и в поперечном направлении мата.
Также в частном случае мат содержит одинаковые блоки большей высоты и одинаковые блоки меньшей высоты.
В еще одном частном случае блоки разной высоты расположены в полотне мата в шахматном порядке.
В другом частном случае блоки разной высоты расположены в полотне мата в виде чередующихся полос.
В четвертом варианте выполнения технического решения мат содержит совокупность блоков разной высоты, объединенных связями. Причем блоки с большей и меньшей толщиной расположены в полотне мата поочередно. Каждый блок большей высоты граничит как минимум с одним блоком меньшей высоты. Разность между высотой соседних блоков составляет от 10 до 15 мм.
Полезная модель поясняется следующими графическими материалами, на которых показан вид сбоку краевой части матов различного выполнения в разрезе.
Фиг.1: известный мат.
Фиг.2: мат по настоящему техническому решению.
Конструктивное выполнение мата известного типа показано на фиг.1.
Как и в известном мате, маты по всем вариантам настоящей полезной модели содержат блоки 1 и 2, представляющие собой объемные тела. В зависимости от особенностей применения мата блоки выполняют в форме усеченных тетрагональных бипирамид, конусов или полусфер. Блоки обычно изготавливают из бетона или полимербетона.
Блок 1 является блоком краевой части мата. Блоки 2 являются блоками внутренней части мата. Все блоки соединены между собой связями 3, при этом мат представляет собой, например, сетчатую структуру с блоками в местах пересечения связей.
В качестве соединительного элемента для соединения блоков - связей, предпочтительно используют тросы, канаты или ленты: металлические (например, стальные), синтетические (например, капроновые или полиамидные) или композитные.
Обычно блоки выполняют с относительно плоскими и с относительно горизонтально ориентированными верхними и нижними гранями 4.
Одно из свойств любой поверхности - шероховатость. Под шероховатостью в рамках настоящей полезной модели понимается совокупность неровностей, включая раковины, наплывы, выступы, впадины и пр. на верхних и нижних гранях 4 бетонного блока. В зависимости от применяемой конструкции формообразующей оснастки и используемой технологией производства бетонных блоков, шероховатость может быть соизмерима с разницей в высотах бетонных блоков.
С учетом фактически имеющейся на поверхности бетонных блоках неровностей, под высотой бетонного блока в рамках настоящей полезной модели понимается длина перпендикуляра от плоскости, на которой уложен бетонный блок, до плоскости, лежащей на бетонном блоке.
Как показано на фиг.2, блоки 1, 21 и 22 имеют меньшую высоту (толщину), чем блок 23, расположенный за ними во втором ряду. Разность высот между соседними блоками имеет величину А. На фиг.2, показан только один из блоков имеющих большую высоту, чем окружающие его блоки.
Расположение блоков различной высоты вразнобой (вперемешку) ведет к тому, что придонный поток воды дробиться, скорость течения в данной области снижается до величины, которая недостаточна для образования вымоины в том месте, где заканчивается мат.
Взаимное расположение более низких и более высоких блоков может быть выбрано исходя из конкретных условий применения мата.
Экспериментально установлено, что придонные потоки воды существенно замедляются от относительно небольших разниц высот бетонных блоков. Эффект замедления потока воды приобретает минимально необходимую для предотвращения образования вымоин величину при разности А высот соседних блоков более 1-2 мм (±0,2 мм). При разности А высот между соседними блоками более 25 мм наблюдается образование разнонаправленных относительно мощных потоков воды, которые еще больше размывают грунт.
Данный эффект замедления потока воды, обтекающего мат, достигается, в каждом из вариантов настоящего технического решения.
Так, в первом варианте, для достижения указанного эффекта необходимо, чтобы не менее 35% блоков в полотне мата отличались по высоте от по меньшей мере одного близлежащего к ним блока на величину от 1,0±0,2 мм до 12,0±0,2 мм. При этом блоки различной высоты фактически расположены вразнобой и дробят придонный поток воды.
Во втором варианте, наличие как минимум в продольном (по направлению течения) направлении мата областей с блоком или блоками большей высоты, чем средняя высота мата, и областей с блоком или блоками меньшей высоты, чем средняя высота мата, означает чередование таких областей и наличие на линии верхней поверхности мата ряда возвышений и впадин. Разности между величинами высот блоков в указанных областях от 3 мм до 12 мм достаточно для дробления и замедления придонного потока.
Расположение блоков или группы блоков большей и меньшей высоты, в полотне по третьему варианту мата, поочередно в продольном и/или поперечном направлении при разности между высотой соседних блоков от 5 мм до 25 мм также ведет к снижению скорости придонного потока.
Расположение блоков, характеризующееся рядом впадин и возвышений верхней линии поверхности мата, что необходимо для снижения скорости потока воды может быть различным. Достичь необходимой величины снижения скорости потока на практике возможно, если каждый блок большей высоты граничит как минимум с одним блоком меньшей высоты, в частности, как в продольном, так и в поперечном направлении мата. Именно такое расположение блоков реализуется, если блоки разной высоты расположить в полотне мата в шахматном порядке или в виде чередующихся полос из возвышений или впадин. Если блоки расположены в виде чередующихся полос, то мат необходимо уложить так, чтобы полосы были поперечны потоку воды.
Еще одним вариантом реализации является мат, в котором блоки с большей и меньшей толщиной расположены в полотне мата поочередно, каждый блок большей высоты граничит как минимум с одним блоком меньшей высоты, а разность между высотой соседних блоков составляет от 10 мм до 15 мм. При этом сочетаются оба необходимых условия замедления скорости придонного потока: чередуются блоки (группы блоков) разной высоты и разность их высот находится в пределах, позволяющих достичь указанный технический результат.