УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ВОРОТ ШЛЮЗА ОТ НАВАЛА СУДОВ

Полезная модель относится к области водного транспорта и предназначена для защиты ворот судоходного шлюза от навала судов.
Известны устройства защиты ворот судоходного шлюза от навала судов, включающие гибкий заградительный элемент, перекрывающий судоходный пролет шлюза и амортизаторы, установленные на стенках камеры шлюза (см. а.с. СССР №872635, МПК E02C 1/10, опубл. 1981 г.; а.с. СССР №1079745, МПК E02C 1/10, опубл. 1984 г.; пат. РФ №2425922, МПК E02C 1/00, опубл. 2011). Недостатком устройств является сложность управления заградительным элементом, который при установке в судоходный пролет специальными механизмами опускается в воду ниже осадки судов или поднимается вверх портальным подъемником выше надводных габаритов судна. Работа таких механизмов приводит к частым отказам и к остановке шлюза.
Известны системы защиты ворот судоходного шлюза в виде поворотных рам, которые шарнирно закреплены на стенках шлюза и перекрывают только часть судоходного пролета шлюза, удерживая судно за скуловые обводы (см. Rudolf Kuhn, Binnen-werkehrwasserbau, Berlin. 1984, стр. 298). Однако такие системы недостаточно надежны, т.к. требуют маневрирования поворотными рамами перед каждым входом судна в камеру, что удлиняет цикл судопропуска, и, кроме того, требуют наладки механизмов поворота.
Из известных решений наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого устройства по технической сущности и назначению является устройство по патенту РФ №2428541, МПК E02C 1/10, опубл. 10.09.2011, Устройство состоит из двух расположенных симметрично по обеим сторонам камеры шлюза заградительных элементов, установленных в нишах стенок шлюза и выполненных в виде поворотных балок и баллонов из эластичной водонепроницаемой ткани, расположенных между балками и стенками камеры. Устройство также оборудовано контрольной аппаратурой, определяющей режим движения судна в камере. На стенках шлюза установлены ресиверы, наполненные сжатым воздухом, при этом между ресиверами и баллонами проложен воздуховод, перекрываемый автоматическим клапаном. Остановка судна перед воротами осуществляется поворотными балками захватом его за скуловые обводы. Устройство обеспечивает безопасность шлюзования судов и при этом достаточно просто в управлении.
Недостатком устройства является то, что удержание судна перед воротами шлюза осуществляется за скуловые обводы, что является недостаточно надежным способом захвата.
Технический результат от использования предлагаемой полезной модели заключается в увеличении надежности захвата судна перед воротами шлюза при нарушении режима его скорости.
Для достижения указанного технического результата используется следующая совокупность существенных признаков: в устройстве защиты ворот шлюза от навала судов, состоящем также как и прототип из двух заградительных элементов, расположенных симметрично по обеим сторонам камеры шлюза в стеновых нишах и выполненных в виде подвижных балок и контактирующих с ними баллонов из эластичного водонепроницаемого материала, соединенных с источником сжатого воздуха, подключенным к аппаратуре контроля скорости движения судна, в отличие от прототипа, заградительные элементы снабжены дополнительными балками, закрепленными неподвижно на стенках камеры шлюза, причем на внутренних поверхностях подвижных и дополнительных балок выполнены углубления для размещения в них баллонов. При этом каждая подвижная балка установлена с возможностью ограниченного горизонтального перемещения, например, с помощью пары цепей (тросов), одними концами, намотанными на барабан лебедки, закрепленной в камере, а вторыми - зафиксированными на противоположных концах подвижной балки, причем длина цепей (тросов) регулируется от аппаратуры контроля скорости, в свою очередь внутри подвижных и неподвижных балок выполнены горизонтальные сквозные пазы для размещения в них опорно-направляющих элементов, закрепленных на стенках шлюза. При этом с наружной стороны подвижные балки облицованы резиновым покрытием.
Сущность полезной модели состоит в том, что остановка судна перед воротами обеспечивается захватом его подвижными балками, а гашение энергии судна - за счет трения бортов судна об эти балки. Захват происходит при заполнении баллонов, расположенных в углублениях между подвижной и неподвижной балками, газом или воздухом, подача которых осуществляется от фотоэлектрического сигнала, поступающего от установленной на стенке шлюза контрольной аппаратуры. При этом захват судна в отличие от прототипа происходит за борта, что является более надежным способом удержания объекта из-за большей площади контактирующих поверхностей.
Сопоставление предлагаемого устройства и прототипа показало, что поставленная задача - увеличение надежности захвата судна перед воротами шлюза - решается в результате новой совокупности признаков, что доказывает соответствие предлагаемой полезной модели критерию патентоспособности «новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где:
на фиг. 1 представлено схематическое изображение устройства защиты, установленного перед воротами нижней головы шлюза;
на фиг. 2 - изображены балки в момент опорожнения баллонов;
на фиг. 3 - векторная схема сил, удерживающих судно в камере. Устройство защиты ворот шлюза от навала судов состоит из 2х заградительных элементов 1, установленных в стеновых нишах 2 камеры шлюза в зоне расположения двухстворчатых ворот 3. Заградительные элементы выполнены в виде подвижной 4 и неподвижной балок 5 и баллонов 6 из эластичного водонепроницаемого материла, заполняемых сжиженным газом или воздухом. По линии сопряжения балок 4 и 5 на их внутренних поверхностях выполнены одинаковые углубления (полукруглые ячейки) 7, в которых размещены баллоны 6. Балки 5 закреплены на стенках ниши 2 анкерами, а балки 4 - установлены на опорно-направляющих элементах 8 и противоположными концами соединены с цепями (тросами) 9, длина которых рассчитывается с учетом обеспечения ограниченного горизонтального перемещения балок, исходя из ширины камеры шлюза и характеристик расчетных судов. Наружные поверхности балок 4 покрыты резиновым слоем 10.
В исходном положении баллоны 6 опорожнены (фиг. 2), балки 4 примыкают к балкам 5, обеспечивая свободных проход судну. При нарушении судном режима скорости контрольная аппаратура (на чертеже не показана) подает сигнал в систему управления судопропуском. Тревожный сигнал передается на исполнительный орган автоматических клапанов 11, открывающих воздуховод 12, в результате чего воздух от ресиверов 13 поступает в баллоны 6. Одновременно сигнал подается на лебедки 14, регулирующие длину цепей 9 (тросов). Баллоны 6, наполняясь, перемещают подвижные балки 4 по опорно-направляющим элементам 8 в направлении движения судна 15. В результате происходит захват судна за его борта, и таким образом предотвращается его навал на ворота. Между бортами судна и резиновым слоем 10 возникает сила трения, удерживающая судно после полностью погашенной энергии навала.
После остановки судна 15 с пульта (на чертеже не показан) подается сигнал на исполнительный орган автоматических клапанов 11 и на лебедки 14. При этом одновременно осуществляется выпуск воздуха из баллонов 6 и натяжение цепи 9. Балка 4 возвращается в исходное положение и освобождает проход судну.
Описанное устройство разработано специалистами кафедры Гидротехнических сооружений, конструкций и гидравлики ФГБОУ ВО «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» в составе научно-исследовательской работы. Были произведены расчеты, показавшие возможность использования устройства на внутренних водных путях Российской Федерации. Устройство рекомендуется использовать в шлюзах, где ширина расчетного судна приближается по размерам к ширине камеры шлюза. На водных путях России таким условиям соответствуют шлюзы Волго-Донского канала и Беломоро-Балтийского водного пути.