Конструкционные элементы пластикового понтона
CONSTRUCTION ELEMENTS OF PLASTIC PONTOON

Изобретение относится к кораблям, судам или подобным плавучим устройствам, предназначенным для специальных целей, понтонам.
Изобретенный в СССР в 1960 году монолитный бесшовный понтон (SU 116833 А1), модульные понтонные системы, запатентованные Magic-Float Enterprises Co., Ltd (Тайвань), и последние российские патенты на полезную модель (плавучий модуль 31558 RU, элемент сборного понтона 93068 RU, плавучая платформа 127034 RU, 127035 RU, 155657 RU, 161317 RU, плавучая парковочная платформа 138415 RU), являются близкими по техническому решению к изобретению. Описанные полезные модели модульных понтонных систем, состоят из отдельных пластмассовых пустотелых элементов (модулей кубических и прямоугольной формы больших размеров) связанных между собой по периметру, с установлением в соответствующих проушинах элементов крепления. Главным недостатком этих систем является применение жестких соединительных конструкций, которые при интенсивных колебаниях на волне становятся неустойчивыми, что уменьшает износостойкость пластмассовых креплений и повышает риск травматизма. В креплениях используются металлические элементы, что в агрессивной среде приводит резьбовые соединения в негодность. Крепление различных конструкций на поверхности понтонов подвижное и податливое движению воздушных масс.
Изобретательская задача состояла в разработке элементов пластиковых понтонов, которые в составе пластиковых конструкционных форм способны нести различные конструкционные нагрузки строительного и технического характера, в условиях больших перепадов температур и воздействия природных явлений, обеспечивая при этом безопасность и комфортность людей.
Данная задача решена путем создания пластиковой литой конструкции с внутренними полыми отверстиями для крепления и установки строительных, механических приспособлений. Понтон представляет собой цельное литое изделие из полиэтилентерефталата (других пластиковых материалов) с внутренними отверстиями округлой формы, не образующие доступ воздуха во внутренние камеры понтона, с встроенной вентиляционной системой (фиг. 1, 2). Для обеспечения циркуляции воздуха и отбора влаги из внутренних камер предусмотрены отверстия между камерами в нижней части перегородок и два вентиляционных клапана (фиг 1). Вентиляционные отверстия могут перекрывать доступ воздуха в камеры плота, или наоборот, сдерживать газ или вакуум внутри камер.
Конструкционные полые отверстия в понтоне расположены вертикально вдоль периметра, в середине (с вентиляционными отверстиями) и внутренние (горизонтально-центрирующие) отверстия, для крепления канатным или тросовым способами. Внутренние отверстия расположены крестообразно, что позволяет менять направление связующих элементов (канатов, тросов) внутри понтона, увеличивая устойчивость взаимосвязи между плотами. При связке плотов канаты скрыты, что значительно увеличивает безопасность людей. Вертикальные отверстия предназначены для крепления плотов между собой с помощью пальцев, для установки ограждения и различных конструкций на понтонах (фиг. 5), под понтонами (в воде).
Предлагаемые размеры понтона (2 м×4 м×0,5 м) позволяют производить их транспортировку грузовым автотранспортом и значительно увеличивают устойчивость на воде, снижают их восприимчивость к колебаниям волн, в сравнении с возможностями, имеющимися у менее габаритных пластиковых конструкций. Понтон на воде удерживает вес свыше 2 т. Вес понтона составляет 1,8 т. Это можно считать недостатком, без грузоподъемного механизма не обойтись. Но для решения задач по сборке понтонных конструкций, достаточно оборудовать один понтон механической консолью и лебедкой.
Понтоны, удерживающие донные решетки, несут основную нагрузку и являются «береговой» зоной сборных пластиковых конструкций на воде (перехода из воздушной среды в водную). Донные решетки (крестовина конструкции понтона с решетчатой поверхностью, воздушных камер) крепятся к плотам и, под углом (15-30 градусов), уходят в воду. От глубины погружения донных решеток в воду зависит устойчивость конструкции к высоте волны. Донные решетки, за счет расположения под углом к движению волны, гибкости каната, жесткого соединения прижимным креплением (фиг. 3, 5), прочности креплений по периметру позволяют выполнить функции пологого берега, уйти от гидравлического удара волны, а бассейны внутри конструкции обеспечивают сток воды с поверхности (фиг. 7).
Совокупность элементов пластиковой конструкции понтона (понтон с донной решеткой и воздушной камерой, регулирующей уровень положения в (на) воде) дает главный технический результат противостояния пластиковых понтонных сооружений на воде природным явлениям водных стихий - большим волновым колебаниям (штормам, возможно цунами). Для снижения сил воздействия водных и воздушных масс, все установленные конструкции применяются обтекаемой сферической формы или стремятся к ней. Понтон выступает в роли фундамента, а отверстия - местом для стоек (анкеров) строительных конструкций. Жесткость плеча стойки в теле понтона позволяет выдерживать нагрузки воздушных масс, до силы на излом стойки. А вес строительных конструкций не должен превышать подъемной силы пластиковой понтонной конструкции.
Система крепления предлагаемых элементов пластиковых конструкций (понтонов, донных решеток) позволяют производить связку этих элементов в разные геометрические формы в плоскости, так и создавать объемные фигурные конструкции. Вариант полусферы (остров-зонт) дает возможность не только стационарного расположения, но и пластиковым конструкциям больших площадей плавать (дрейфовать) на поверхности. Создаваемые пластиковые конструкции в толще воды и на дне (с грузами) могут нести различные технические нагрузки, удерживать воздушные резервуары, создавать барьеры. Использование при этом возможностей вентиляционной системы увеличивает спектр технических возможностей элементов пластиковых конструкций под водой (при заполнении жидкостью или газом отличным от плотности вода), могут регулировать положение конструкций в водной среде, уравнивать внутреннее давление понтона с внешним давлением на глубине. Можно регулировать единично, секциями или общее внутреннее давление всех понтонов одновременно общей вентиляционной системой по соединительным воздушным трубопроводам, также и воздушные камеры.
Пластиковые понтоны и донные решетки соединяются между собой гибкими, но прочными креплениями, пальцами цилиндрической формы с фиксирующими элементами (фиг. 5). Внутри понтонов и под донными решетками протягиваются канаты (обвязку при необходимости делают тросами) и крепятся к неподвижным опорам или якорям (фиг. 7). К днищу донных решеток канаты крепятся жестко. Пластиковые конструкции включают в себя замки для крепления различных пластиковых деталей: пальцев, стоек, опорных штанг и крепления строительных элементов (фиг. 5). Данные замки позволяют быстро, без применения инструмента, демонтировать и устанавливать элементы различных конструкций на поверхности пластиковых понтонов.
Элементы пластиковых конструкций позволяют обеспечивать жизнедеятельность растительного мира в водной среде (под водой) и над водой. В варианте над водой - два пластиковых плота удерживают пластиковую емкость с корневой системой дерева (яблони). Конечно, на поверхности плотов могут располагаться (удерживаться) различные почвенные дренажные системы (фиг. 6).
Пластиковые понтонные конструкции могут применяться на любых водоемах, разных климатических зон, стационарно и в дрейф. Используются для отдыха людей и в туризме (пляжи, береговые причалы для малогабаритных судов, плоты), платформы для отдыхающих (можно с прозрачным дном). На пластиковых понтонных конструкциях можно возводить строительные пластиковые конструкции помещений, выращивать плодово-ягодные культуры (дачи или фермерские хозяйства), применять в рыбоводстве и рыболовстве, возводить подводные склады и другие конструкции при проведении подводных работ, в нефтедобывающей промышленности (как дополнительные площади для работ на воде и под водой); использовать в научных экспедициях по изучению климатических, метеорологических данных с целью освоения мировых водных просторов. Пластиковые понтонные конструкции экологически безопасны и могут транспортироваться любыми видами транспорта.
На чертежах и рисунках в схематической форме показано: фиг. 1 - чертеж Понтон; фиг. 2 - рисунок Понтон; фиг. 3 - чертеж Донная решетка; фиг. 4 - рисунок Донная решетка; фиг. 5 - сборный рисунок деталей на донной решетке; фиг. 6 - блок конструкционных пластиковых элементов под корневую систему дерева; фиг. 7 - рисунок береговой зоны понтонного комплекса по линии фронта прибойной волны и течений.
Конструкционные элементы пластикового понтона внесли новизну в возможность технически направить движение берегового прибойного потока над плавающим средством. Прибойный поток накатывается по донным решеткам на понтон, скользит по нему и спадает в бассейн. В данном случае сила воздействия на понтонную конструкцию состоит из силы скользящей волны (фиг. 7). На все плавающие объекты на воде, волна скользит по днищу и наносит гидравлический удар по площади, преграждающей движение волны. Эта сила является самой разрушительной для объекта на пути движения водной массы. При взаимодействии с водной средой пластиковая понтонная конструкция постоянно подвержена волновым колебаниям, действующим на поверхности и внутри водной среды. Все волновые колебания, проходящие между линиями (преград колебаний) уровня водной среды и линией плоскости донных решеток, гасятся за счет сведения в ноль (береговая линия, линия соединения донных решеток с понтонами). В основном плоскость пластиковых понтонов подвергается амплитуде внутренних колебания толщи водной массы среды. Две эти составляющие в сумме увеличивают устойчивость пластиковых конструкций понтонов на воде.
Таким образом, совместное использование понтона с донной решеткой и с их конструкционными элементами дают качественно новый уровень технических возможностей конструкций из пластиковых понтонов на воде и под водой, увеличению их надежности, безопасности и срока эксплуатации. Качественно новый уровень технических возможностей пластиковых понтонных систем, их дешевизна и экологическая безопасность увеличивает область их использования и применения в промышленности, туризме. Недостатками считаем значительный вес пластикового понтона, необходимость создания опорных конструкций для стационарной установки сборных понтонных конструкций, привлечение к проведению подводных работ водолазов, проведение периодических проверок безопасности креплений и обслуживания только обученными специалистами. На реках, где есть ледоход, в зимний период пластиковые понтонные системы демонтируются.