Защитное гидротехническое сооружение
PROTECTIVE HYDRAULIC STRUCTURE

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для создания временных перемычек с целью отсечки воды в гидроканалах или водохранилищах при ведении строительных, монтажных и ремонтных работ, а также в качестве водооградительных дамб - плотин для малой ГЭС с выработкой электроэнергии, и не допущения превышения определенного расчетного уровня в верхнем бьефе.
Известны тканевые плотины незамкнутого и замкнутого типов, выполненные соответственно из незамкнутого тканевого полотнища с водонепроницаемым покрытием или гибкой цилиндрической замкнутой оболочки, заполняемой водой с помощью насосов (Волосухин В.А., Кузнецов В.А. Основы теории и методы расчета тканевых сооружений мелиоративных систем: Монография. - Новочеркасск, НГМА, 2001. - С.14-18).
Недостатком таких технических решений является трудоемкость обслуживания плотины во время паводков.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является защитное гидротехническое сооружение, которое включает две заполняемые водой соприкасающиеся гибкие цилиндрические замкнутые оболочки, каждая из которых снабжена двумя эластичными боковыми ребрами, расположенными вдоль образующих оболочек. Соседние внутренние ребра оболочки соединены в «восьмерку». К одному из внешних ребер «восьмерки» жестко закреплена своей нижней кромкой незамкнутая гибкая оболочка, по верхней кромке которой размещены поплавки. Поплавки закреплены гибкими связями ко второму внешнему ребру с возможностью регулирования длины связей и выполнены в виде единой гибкой цилиндрической замкнутой оболочки, заполняемой воздухом через штуцер и изготовленной как одно целое с незамкнутой гибкой оболочкой. Замкнутая оболочка снабжена расположенным вдоль ее образующей эластичным боковым ребром, к которому закреплены гибкие связи, выполненные с возможностью растяжения. По второму внешнему ребру «восьмерки» своей верхней кромкой размещен противофильтрационный экран, выполненный в виде незамкнутой гибкой оболочки с возможностью закрепления по нижней кромке экрана пригрузов (см. патент RU 2374385, МПК Е02В 3/04, опубл. 27.11.2009).
Недостатками данного технического решения являются сложность контроля за состоянием плотины, низкая надежность во время паводка, перегруз дамбы во время быстрого прибытия воды.
Задача заявляемого технического решения является контроль за состоянием плотины и исключение ее перегруза.
Технический результат изобретения заключается в повышении надежности плотины во время паводка, исключении подтопления верхнего бьефа выше расчетной отметки.
Это достигается тем, что защитное гидротехническое сооружение, содержащее гибкую цилиндрическую замкнутую оболочку, которая снабжена двумя эластичными боковыми ребрами, к одному из боковых ребер жестко закреплена незамкнутая гибкая оболочка, на верхней кромке которой размещен поплавок с эластичным боковым ребром, к которому закреплены гибкие связи, выполненные с возможностью растяжения, согласно изобретению снабжено впускным и сливным клапанами с заслонками, расположенными с противоположных боковых сторон гибкой цилиндрической замкнутой оболочки, контроллером, электродвигателями с редукторами, соединенными посредством винтовой передачи с заслонками, на эластичном боковом ребре поплавка установлены датчик уровня воды и верхний контакт, а на нижнем эластичном боковом ребре гибкой цилиндрической замкнутой оболочки установлен нижний контакт, при этом контроллер соединен с датчиком уровня воды, электродвигателями, а также верхним и нижними контактами.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен общий вид защитного гидротехнического сооружения.
Защитное гидротехническое сооружение содержит заполняемую водой гибкую цилиндрическую замкнутую оболочку 1, которая снабжена двумя эластичными боковыми ребрами 2 и 3, к эластичному боковому ребру 2 жестко закреплена незамкнутая гибкая оболочка 4, на верхней кромке которой размещен поплавок 5, заполняемый воздухом, при этом поплавок 5 снабжен эластичным боковым ребром 6, к которому закреплены гибкие связи 7, выполненные с возможностью растяжения, с противоположных боковых сторон гибкой цилиндрической замкнутой оболочки 1 выполнены клапаны 8 для впуска и 9 для слива воды. К поплавку 5 крепится датчик уровня воды 10. Во впускном 8 и сливном 9 клапанах имеются заслонки 11 и 12 соответственно. Электродвигатели 13 и 14 соединены посредством гибкой муфты с соответствующими редукторами 15 и 16 и предназначены, чтобы посредством винтовой передачи 17 и 18 производить открытие и закрытие заслонок 11 и 12. На эластичном боковом ребре поплавка 5 установлен верхний контакт 19, а на нижнем эластичном боковом ребре гибкой цилиндрической замкнутой оболочки 1 установлен нижний контакт 20. Контроллер 21 для регулирования уровня воды соединен соответственно с датчиком уровня воды 10, электродвигателями 13 и 14, а также верхним и нижними контактами 19 и 20.
Контроллер 21, электродвигатели 13 и 14, редукторы 15 и 16 с винтовой передачей 17 и 18 могут быть, например, смонтированы на рамах, установленных по обе стороны гидротехнического сооружения.
Защитное гидротехническое сооружение при установке в гидроканал работает следующим образом. Через впускной клапан 8 вода заполняет полость гибкой цилиндрической замкнутой оболочки 1. После заполнения водой гибкой цилиндрической оболочки происходит закрытие впускного клапана 8. Полость гибкой цилиндрической замкнутой оболочки 1 закачивают водой до размеров, пока вес закаченной воды перестает препятствовать сдвигу и опрокидыванию конструкции внешними нагрузками. В начальный момент подъема воды защита происходит только гибкой цилиндрической замкнутой оболочки 1. При увеличении уровня воды на поплавок 5 начинает действовать подъемная сила, заставляя всплывать поплавок 5 вместе с незамкнутой гибкой оболочкой 4 до высоты Н, обеспечиваемой гибкими связями 7 необходимой длины. При превышении уровня воды выше поплавка 5 датчик уровня воды 10 подает сигнал контроллеру 21. Контроллер 21 подает сигнал на электродвигатель 14. Электродвигатель 14, проворачивая редуктор 16, посредством винтовой передачи 18 открывает заслонку 12 для слива воды. Крайние открытое и закрытое положения заслонок 11 и 12 ограничиваются концевыми выключателями (на фигуре не показаны), которые предохраняют электродвигатели от перегрузок. Далее происходит слив воды из замкнутой оболочки 1 через клапан для слива 9. Слив воды происходит до тех пор, пока контакт 19, установленный на незамкнутой гибкой оболочке 4 не сомкнется с контактом 20. Клапан для слива 9 закрывается и одновременно происходит открытие впускного клапана 8. Происходит заполнение полости гибкой цилиндрической замкнутой оболочки 1 водой. Цикл повторяется и тем самым обеспечивается автоматическое регулирование уровня воды в гидроканале.
Предлагаемое изобретение может работать как временная преграда при паводках. Для этого данную конструкцию соединяют друг с другом в защитное гидротехническое сооружение сколь угодно большой длины.
Использование защитного гидротехнического сооружения позволяет осуществлять контроль за состоянием плотины, добиться повышенной надежности во время паводка, исключает за счет регулирования высоты дамбы ее перегруз и подтопление верхнего бьефа выше расчетной отметки.