ОПОРА ПРОТИВОСТИХИЙНОЙ КОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЯ
SUPPORT FOR ENVIRONMENTAL IMPACTS RESISTANCE IN BUILDINGS

Заявляемое изобретение относится к области строительства, а именно к основным элементам здания, которые обеспечивают его сохранность при воздействии на него стихийных явлений природного или техногенного (ядерно-энергетического и урано-обогатительного производств, в том числе) происхождения: паводков, скоростных потоков воды (волна прорыва плотины, цунами, гидродинамические потоки в периоды паводков), скоростных потоков снежных лавин и селей с широким диапазоном изменения их уровня, а также в случаях воздействия ураганных ветров, ударной волны, вредных излучений. Предлагаемую опору наиболее целесообразно использовать в местах возможных стихийных воздействий при строительстве индивидуальных домов, различных объектов, основные несущие конструкции которых выполнены преимущественно из облегченных материалов - дерева, пенобетона, панелей типа «сэндвич» и других, а также объектов коллективного назначения - подстанций электроснабжения, эвакуационных пунктов и других зданий и сооружений.
Известны конструкции зданий, предусматривающие использование фундаментов в виде понтонов. Принимая во внимание высокую стоимость подобных фундаментов, использование таких конструкций, с учетом экономической целесообразности, возможно в специальных условиях - на воде. Другим недостатком таких конструкций является их непривлекательность с точки зрения архитектуры в традиционных населенных пунктах, расположенных на суше.
Известно техническое решение по патенту РФ №2074303, кл. Е04Н 9/02, 1994 г. [1], сейсмостойкая конструкция здания которого обеспечивает его сохранность и при наводнениях. Она сдержит опору со стойкой, закрепленной на фундаменте с чашей в своей верхней части, и стаканом, обращенным дном к дну чаши, заполненной жидкостью между ними с расстоянием между стенками чаши и стаканом, соответствующим максимальной амплитуде колебаний при землетрясении, причем стакан соединен арматурой с нижней плитой блока здания, которая размещена с зазором относительно грунта с размером не менее максимальной величины вертикальной амплитуды колебания и возможного подтопления.
Недостатком известной опоры является то, что она имеет: а) большой объем внутри чаши, а также б) большой размер между опорой нижней плитой блока здания и грунтом, который определяется максимальной величиной амплитуды колебания и максимальным зарегистрированным в данной местности уровнем подтопления - иногда в несколько метров. Большой размер искажает внешний вид здания и создает затруднения в архитектурной проработке. Это особо значимо при малоэтажном индивидуальном строительстве.
Не освобождена от указанного недостатка и опора по патенту РФ №2143031, кл. Е02D 27/34, кл. Е04H 9/02, 1999 г. [2], обеспечивающая сейсмостойкость здания и его сохранность при наводнениях, но имеющая более сложную конструкцию.
Известно устройство для гашения упругих волн при землетрясении (патент РФ на изобретение №2112835 «Устройство для гашения упругих волн при землетрясении» от 11.06.1996 г., М.кл. Е02D 31/08). Устройство снабжено экраном перед защищаемым объектом (зданием), как правило его фундаментом, воспринимающим воздействия волн землетрясения, которые в меньшей степени передаются на объект, снижая вероятность его повреждения или разрушения. Недостатком устройства является то, что его экран не позволяет защитить здание от воздействия гидродинамической волны, поток которой может различные предметы (выкорчеванные потоком деревья, элементы разрушенных им строений и др.).
Известна «Опора противопаводковой конструкции здания» по патенту РФ на полезную модель №53343, М.кл.7 Е03D 27/32, заявлено 30.05.2005 г. [4], в которой энергоисточником для подъема здания над уровнем подтопления является баллон со сжатым воздухом, устанавливаемый в здании. Недостатком указанной опоры является ее низкая устойчивость. Этот недостаток устранен в «Опоре противопаводковой конструкции здания» по патенту РФ на полезную модель №67313, М.кл.7 Е03D 27/32, заявлено 23.05.2007 г. [5]. Для повышения устойчивости здания в поднятом его положении она дополнительно снабжена узлом обеспечения устойчивости здания, выполненным в виде пары (пар) стержень-направляющая, одни концы которых жестко соединены с опорной конструкцией здания и с грунтом соответственно, а другие концы сопряжены друг с другом с условием его обеспечения при перемещении опорной конструкции здания на расстояние подтопления.
1
2
3
3
1
2
Недостаток опоры заключается в том, что она эффективно работает только при медленно повышающемся уровне подтопления водой местности. При этом постепенно наполняется емкость с камерой водой и этим формируется возможность последующего «срабатывания» подъемного устройства - стакана, обращенного своими кромками вниз камеры, путем наполнения его воздухом. При этом время наполнения емкости водой t и (плюс) последующего наполнения стакана воздухом и соответственно подъема здания t, как правило, меньше времени подъема уровня воды подтопления на местности или воздействия на защищаемое здание t, то есть t>t+t.
3
1
2
В случае резкого повышения уровня воды подтопления, например при действии волны прорыва плотины или при воздействии на защищаемое здание гидродинамического потока воды (селя), движущегося с большой скоростью, т.е. когда t<t+t, известное устройство подъема не успевает сработать и поднять защищаемое здание. При этом поток воды раньше воздействует своей энергией на здание и разрушит (снесет) его прежде, чем вода заполнит емкость с камерой, а в последующем заполнит ее воздухом и поднимет здание.
Этот недостаток устранен в «Опоре противопаводковой конструкции здания» (патент РФ на полезную модель №62938, заявлен 19.01.2006 г., кл. 7 Е02D 27/32 [6], прототип). Силовым подъемным элементом в ней является гидроцилиндр. Повышение устойчивости здания в поднятом положении может быть обеспечено узлом обеспечения устойчивости в виде пар стержень-направляющая, которые устанавливаются в скважинах в грунте по аналогии с узлами в «Опоре …» по патенту РФ на полезную модель №67313 [5]. При этом устойчивость здания достигается с использованием технического решения, реализуемого без отражения на архитектурном виде здания. (Это известное решение использовано в заявляемом изобретении, его признаки включены в доотличительную часть формулы изобретения).
Однако опора, принятая в качестве прототипа, имеет недостатки, заключающиеся в следующем.
1. В ней предусматривается защита каждого из штоков и стержней (а не всех стержней отдельного здания). «Частокол» защитных барьеров в прототипе может явиться источником образования заторов, находящихся в потоке предметов (деталей разрушений), деревьев, материалов и др. Это отрицательно может отразиться на надежности защитного барьера и опоры.
2. В ней не конкретизировано место установки защитного барьера - «до» или «после» защищаемых штока и стержней относительно направления воздействующего на него потока. А в случае установки барьера после защищаемого здания практически теряется смысл в защитном барьере штока и стержней. Надежность барьера и опоры снижается.
3. Условия применения опоры ограничены: она не позволяет защитить здание от ураганного ветра, ударной волны, так как барьеры могут защитить только штоки и стержни (но не полностью здание); кроме того, она не позволяет защитить находящихся в нем людей, вещи, предметы и материалы от вредных излучений, так как барьеры не являются «не просвечиваемыми» для воздействующих вредных излучений.
4. Отклоняющие свойства плоскостей барьера, ввиду отсутствия на них снижающих сопротивление движению потока и содержащихся в нем предметов, например с возможностью вращаться в подшипниках валов, ограничены, при этом возрастают условия для образования заторов. Это приводит к снижению надежности работы защитного барьера.
5. Форма защитного барьера такова …«в виде сектора конуса с основанием внизу, установленными с наклоном образующей в сторону штока» …, что она может стать узлом создания затора, и, как следствие, привести к разрушению барьера и последующему недопустимому воздействию массы затора на защищаемые шток или стержни. Такое воздействие может вызвать опрокидывание защищаемого здания. Это отражается на снижении надежности защитного барьера и опоры в целом.
Таким образом, условия применения опоры по прототипу не широки, а надежность ее ограничена.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в создании опоры противостихийной конструкции здания с более высокой надежностью (в сравнении с прототипом) ее работы, с более широкими функциональными возможностями и областью ее применения.
Достигается указанный технический результат тем, что в заявляемой опоре противостихийной конструкции здания, содержащей подъемное устройство, включающее две части, первая из которых соединена с опорной конструкцией здания, вторая часть соединена с закладным элементом в грунте, при этом предусматривается возможность вертикального перемещения первой части относительно второй на расстояние, соответствующее колебанию уровня возможного подтопления, узел обеспечения устойчивости здания, выполненный в виде пары (пар) стержень-направляющая, одни концы которых жестко соединены с опорной конструкцией здания и грунтом соответственно, а другие их концы сопряжены друг с другом с условием его обеспечения при перемещении опорной конструкции здания на расстояние подтопления, в качестве подъемного устройства использован двигатель гидравлического привода, например вертикально установленный гидроцилиндр, корпус которого является первой частью подъемного устройства, а его шток с поршнем - второй частью подъемного устройства, гидравлический цилиндр включен в схему управления гидравлическим приводом, включающую емкость с маслом, соединенную с всасывающей линией насоса, напорная линия которого соединена с предохранительным клапаном и фильтром, соединенным через предохранительный клапан с распределителем, выполняющим функцию регулирования потока масла, направляющая (направляющие) узла обеспечения устойчивости здания установлена в скважине в грунте, защитный(е) барьер(ы), устанавливаемый (устанавливаемые) в рабочее положение в вероятном направлении воздействующего фактора, защитный барьер в ней является барьером отклоняющего типа, который выполнен в виде ростра (носа судна) и устанавливается перед зданием, а его борта выполнены так, что в рабочем положении наибольшая ширина его обвода несколько шире расположенных по фронту к направлению потока защищаемых штока и стержней или здания, а сам ростр (нос судна) выполнен с условием обеспечения восприятия им воздействия усилия потока, на бортах ростра (носа судна) и его форштевне могут быть установлены частично утопленными в них и с возможностью вращения в подшипниках валы, оси которых расположены близкими к нормальному относительно направления потока.
Защитный барьер может быть выполнен «не просвечиваемым» для вредных излучений.
Опора может быть снабжена либо несколькими защитными барьерами, расположенными в вероятных направлениях воздействующих факторов, либо в ней защитный барьер может быть выполнен мобильным, например установленным на платформе на рельсах с возможностью быть зафиксированным в требуемом положении кругового железнодорожного полотна, закрепленного с блочно-закладными элементами в грунте.
Защитный барьер может быть установлен перед группой зданий.
Признаки заявляемой опоры позволяют осуществлять защиту не отдельных штока и стержней, а в целом все штоки и стержни защищаемого здания, либо само здание, по их фронту к потоку, а этим (за счет исключения «частокола» барьеров) снизить вероятность возникновения заторов, то есть повысить надежность защитного барьера и опоры и расширить область их применения (защита барьером здания, расположенного на грунте, например, от ураганного ветра, снежной лавины либо от вредных излучений); за счет конкретизации места установки защитного барьера «перед защищаемыми зданием или штоком и стержнями» относительно направления потока повысить надежность опоры; за счет предложенной формы барьера - ростра, а также снабжения обтекаемых потоком его поверхностей валами с возможностью вращаться им под действием контактирующих с ними потоком и предметами в нем снизить возможность образования заторов и этим повысить надежность опоры; за счет выполнения барьера «не просвечиваемым» для вредных излучений расширить защитные возможности опоры и область ее применения. Важно и то, что заявляемая опора позволяет защитить здание одновременно от комплекса негативных воздействий, что реально может наблюдаться.
На фиг.1-5 схематично представлена интерпретация реализации предлагаемого технического решения.
На фиг.1 представлена опора в разрезе по оси; на фиг.2 - вид опоры в состоянии ее срабатывания при наличии подтопления местности волной прорыва; на фиг.3,а - принципиальная гидравлическая схема «ручного» управления опорой (исходное состояние здания и опоры, распределитель в нейтральном положении); на фиг.3,б - то же (распределитель включен на срабатывание-подъем; состояние опоры включенное); на фиг.3,в - принципиальная электрическая схема ручного управления электродвигателем масло-насоса; на фиг.4,а - элементы схемы автоматического срабатывания опоры; на фиг.4,б - принципиальная электрическая схема автоматического включения в работу электродвигателя маслонасоса; на фиг.4,в - принципиальная гидравлическая схема опоры при ее автоматическом срабатывании; на фиг.5,а и 5,б - виды «сбоку» и «сверху» опоры в состоянии ее срабатывания и рабочем положении защитного барьера.
вх
3
На фиг.1-5 введены следующие обозначения: 1 - здание; 2 - опорная конструкция здания; 3 - поверхность земли; 4 - блочно-заливной элемент с закладным элементом; 5 - закладной металлический элемент, с которым жестко соединен шток подъемного устройства; 6 - продолжение штока подъемного устройства; 7 - гидроцилиндр (ГЦ) подъемного устройства; 8 - поршень ГЦ; 9 - шток ГЦ; 10 - подпоршневый объем ГЦ; 11 - надпоршневый объем ГЦ; 12 - линия подпоршневого объема ГЦ; 13 - линия надпоршневого объема ГЦ; 14 - скоростной поток воды (волны прорыва); 15 - насос; 16 - бак; 17 - фильтр; 18 - предохранительный клапан; 19 - обратный клапан; 20 - распределитель; 21 - защитный барьер в виде ростра (носа судна); 21.1 и 21.2 - борта ростра; 21.3 - закладные бортовые элементы шарнира; 21.4 - закладные бортовые детали крепления - проушины; 22 - блочно-заливной элемент защитного барьера; 22.1 - закладная деталь шарнира блочно-заливного элемента; 23 - бортовые валы; 23.1 - углубления в бортах для вала; 23.2 - вал; 23.3 - ось; 23.4 - узел подшипника; 24 - узел вала форштевня; 24.1 - крепление (с подшипником) вала форштевня; 24.2 - собственно вал форштевня; 24.3 - ось вала форштевня; 25.1 - стяжка большая; 25.2 - стяжка меньшая; 26 - направляющая; 27 - стержень; 28 - скважина в грунте; кнопки: «Стоп», «Пуск», ПМ - магнитный пускатель; 1ПМ - нормально разомкнутый контакт магнитного пускателя; - 380 В - напряжение переменного тока; 2ПМ, 3ПМ, 4ПМ - силовые нормально разомкнутые контакты «питания» насоса; ДВП -датчик волны прорыва; --- - изображение линии связи; ЭС - элемент сравнения; Х, Х - текущее значение сигнала ДВП и его заданное значение соответственно; ПР - пороговое реле.
Устройство опоры противостихийной конструкции здания.
Защищаемое от воздействия скоростного потока или (и) излучений здание 1 (фиг.1) установлено на опорной конструкции здания 2, которая устанавливается на поверхности грунта 3. В примере здание установлено в местности, подверженной воздействию скоростного потока воды, водоземляной смеси (волна прорыва плотины, сели, цунами и др.) с определенным уровнем подтопления. Опорная поверхность здания 2 жестко соединена с корпусом гидроцилиндра 7, являющегося первой частью подъемного устройства. Поршень 8 гидроцилиндра и его шток 9 жестко соединены посредством продолжения штока 6 с закладным элементом 5, заливаемым в блочно-заливной элемент 4. Поршень 8 со штоком 9, его продолжением 6 с заливным элементом 5 является второй частью подъемного устройства. К гидроцилиндру подключены линии 12 и 13 (фиг.2), по которым масло (рабочая жидкость) может поступать либо в подпоршневое пространство 10 гидроцилиндра и при этом поршень 8 будет подниматься вверх, а жестко соединенное с его корпусом здание - вниз, либо в надпоршневое пространство 11 гидроцилиндра и при этом поршень 8 будет опускаться вниз, а жестко соединенное с его корпусом здание - вверх. Для создания давления масла в полостях гидроцилиндра последний включен в гидравлическую схему, которая изображена на фиг.3 (а также на фиг.3,б и 4,в). Схема и входящие в нее гидравлические элементы известны (Гавриленко Б.А., Минин В.А., Рождественский С.Н. Гидравлический привод. Машиностроение, 1968, [7], стр.268-270). Всасывающая линия насоса 15 соединена с баком, в котором находится масло. Напорная линия насоса соединена с предохранительным клапаном 18 (который открывается при закупорке линии, например, или загрязнении фильтра) и фильтром 17. Фильтр 17 соединен через предохранительный клапан 19 с распределителем 20. Распределитель имеет 3 позиции: прямого хода, обратного хода и нейтральную позицию. Таким образом, распределитель выполняет функцию регулирования направления потока масла (но не регулирования скорости перемещения штока гидроцилиндра. (Скорость регулируется насосом и зависит от нагрузки). В зависимости от положения распределителя масло может нагнетаться либо в надпоршневую полость гидроцилиндра (фиг.3,б), либо в подпоршневую полость гидроцилиндра (не показано), либо в нейтральном положении (фиг.3,а). При «ручном» управлении (фиг.3,в) при нажатии кнопки «Пуск» замыкаются ее контакты, на катушку магнитного пускателя ПМ подается напряжение, она срабатывает, соединяя ее магнитную систему (сердечник), одновременно замыкая нормально разомкнутый контакт блокировки 1ПМ (контакты кнопки «Стоп» замкнуты) и силовые контакты подключения двигателя 15 насоса. Последний приходит во включенное состояние.
вх
зад
зад
вх
Для случая автоматического срабатывания опоры (фиг.4,а) сигнал Х от датчика движения волны прорыва (ДВП) по линии связи поступает на элемент сравнения ЭС, на него же поступает сигнал заданного значения Х скорости потока. Сигнал небаланса (Х-Х)=±Δ поступает на пороговое реле ПР, нормально разомкнутый контакт которого 1ПР включен параллельно контактам кнопки «Стоп» схемы управления двигателем насоса (фиг.4,б). Распределитель в положении автоматического срабатывания находится в положении «Вниз» (фиг.4,в).
Для обеспечения устойчивости здания в поднятом его положении в грунте 3 пробурены скважины 28, в которых установлены трубы, являющиеся направляющими 26. В них установлены стержни 27, которые в верхней своей части жестко прикреплены к опорной конструкции здания 2.
Принимая во внимание то обстоятельство, что при возникновении скоростного потока (волны прорыва) складывается экстремальная ситуация, в части энергообеспечения (снижения его надежности), предлагаемая конструкция опоры предусматривает либо автономное электропитание (автономная переносная электростанция, аккумулятор и др.), либо использование герметичного удлинителя централизованного электроснабжения и гибкого удлинителя (гибких трубопроводов свернутых в кольцо) системы тепловодоснабжения.
После приведения защищаемого здания в поднятое состояние (срабатывания опоры) находящиеся в нем люди могут либо остаться в нем, либо покинуть последнее, например, с использованием складной лестницы и направиться в безопасное место.
До или после срабатывания опоры в рабочее состояние приводится защитный барьер 2.1 (фиг.5,а и 5,б), выполненный в виде ростра - носа судна (Большая Советская энциклопедия. Том 22. Изд-во «Советская энциклопедия», М., 1975 г., стр.399 (rostrum - нос корабля), [10]) - при такой форме и соответствующих его (ростра) обводах достигается меньшее сопротивление движению надвигающегося на него потока. В рабочее состояние барьер 21 приводится за счет того, что борта ростра 21.1 и 21.2 посредством шарниров, закладные элементы которых 22.1 и 21.3 установлены соответственно в блочно-заливном элементе защитного барьера 22 и бортов 21.1, 21.2 ростра, которые могут быть «не просвечиваемыми» для опасных или вредных излучений. Устанавливаются борта в рабочее положение путем их поворота в шарнирах и последующего фиксирования их в таком положении за счет стяжек 25.1 и 25.2 болтами в отверстиях 25.3 проушин 21.4, а также в отверстиях, выполненных в стяжках 25.1 25.2. В рабочем положении ширина и высота (по фронту относительно воздействующего фактора) бортов такова, что она несколько превышает защищаемое здание, расположенное на грунте, от воздействий: порывов ветра, ударной волны, вредного излучения, а также защищает шток и стержни приподнятого здания от воздействий гидродинамических потоков воды, лавины снега, селей и др.
Выполнение защитного барьера в виде ростра позволяет снизить сопротивление его обтеканию воздействующим на него потоком (Большая Советская энциклопедия. Том 18. Изд-во «Советская энциклопедия», М., 1974 г., стр.176 (обводы судна), стр.137 (нос судна, там же форштевень), [10]), а выполнение его в виде одного защитного барьера с размером больше, чем защищаемое здание, позволяет снизить возможность образования при обтекании его потоком заторов (в сравнении с несколькими барьерами в прототипе) и этим повысить надежность его работы.
На бортах 21.1 и 21.2, а также на форштевне роста установлены валы 23 и 24.2 соответственно. Установлены они в подшипниках 23.4 и 24.1. Бортовые валы выполнены полуутопленными в специальных вырезах - углублениях 23.1 в бортах. Наличие валов позволяет снизить сопротивление ростра движению находящихся в гидродинамическом потоке и переносимых им предметов при столкновении с ним, снизить возможность образования заторов и этим повысить надежность работы барьера.
Количество подъемных устройств может быть большим, чем одно, в зависимости от размеров и массы защищаемого объекта, например домика. Защитный барьер при этом устанавливается перед подъемным устройством.
Работает опора противостихийной конструкции здания следующим образом.
Здание 1 установлено на опорной конструкции 2, которая в свою очередь установлена на грунте. При возникновении угрозы воздействия на защищаемое здание движущегося потока волны прорыва, например при разрушении плотины, информация об этом заранее (своевременно) передается по системам связи в населенные пункты, расположенные на территории, на которой возможно воздействие возникшей при этом волны прорыва. После получения информации о возникновении волны прорыва приводятся в рабочее положение опоры противопаводковых конструкций зданий до «прихода» до них волны. Для этого поступают следующим образом.
При ручном управлении опорой. Ручку распределителя 20 устанавливают в нейтральное положение. Нажимают кнопку (фиг.3,в) «Пуск», замыкая цепь катушки магнитного пускателя ПМ, которая при втягивании катушки самоблокирует контакты кнопки «Пуск» (включена и после отпускании кнопки «Пуск») и одновременно включаются силовые контакты 2ПМ, 3ПМ, 4ПМ, которыми включается электродвигатель 15 насоса. При этом масло из бака 16 (фиг.3,а) насосом 15 прокачивается через фильтр 17, обратный клапан 19 поступает к распределителю 20. При нормальном положении распределителя 20 масло через предохранительный клапан 18 поступает в бак, таким образом циркулируя. Для подъема здания распределитель устанавливают в положение «Вверх». При этом масло нагнетается в надпоршневое пространство по линии 13 (фиг.2), а из подпоршневого пространства при этом вытесняется в бак. При перемещении поршня 8 вниз, ввиду жесткого соединения корпуса ГЦ с опорной поверхностью здания, последнее (здание) поднимается вверх на величину хода поршня до 3,5 м (следует отметить, что разработаны и серийно выпускаются для гидроэнергетики гидроцилиндры различных параметров - диаметров, развиваемых усилий, величины хода поршня, например, с ходом поршня 15 метров и усилием 200 т, известны и методы расчета перечисленных и других элементов гидравлической сети [8, стр.272-282]) (фиг.2).
При необходимости увеличения величины подъема может быть использован телескопический гидроцилиндр с одновременным выходом ступеней [7, стр.385-388], либо возможно использование системы с автоматическим перехватом и последовательным зажимом штока [7, стр.477-478].
После подъема здания оно в поднятом положении фиксируется, например, с использованием упорного механического фиксатора (на иллюстрациях не показано). После этого маслонасос может быть выключен нажатием кнопки «Стоп». После (иногда и до) подъема здания 1 для защиты штока 9 от находящихся в движущемся потоке 14 предметов (деревьев, элементов строительных изделий и др.) путем предупреждения образования заторов у опоры и возможного их разрушения устанавливают защитный барьер 21. Для этого его поднимают благодаря шарнирам 22.1 и 21.3 и стяжек 25.1 и 25.2. Барьер в виде ростра 21 воспринимает усилие, воздействующее на него, как самого потока, так и действующих, в том числе находящихся в потоке предметов - деревьев, предметов строительных изделий и др. Благодаря тому, что по ширине и высоте барьер превышает защищаемое здание и стержни со штоками и находится выше уровня движущегося потока, а сам он имеет форму ростра (коническая форма барьера), находящиеся в движущемся потоке предметы отклоняются от барьера, и как следствие, от находящегося ниже по потоку - защищаемого здания, штока и стержней. Указанная конструктивная мера предупреждает образование заторов в зоне расположения штоков (опор) и возможных последующих разрушений штоков (опор) и повышает устойчивость здания в экстремальных условиях, вызванных скоростным потоком. В случае нескольких опор (такая конструкция возможна при больших размерах здания и др.; известны технические решения обеспечения синхронной работы нескольких гидроцилиндров подъемного устройства [9, стр.131, стр.140-144, стр.121-122]) ширина защитного барьера должна быть больше ширины расположения опор по фронту относительно направления потока.
Таким образом, в заявляемом изобретении достигается скорость срабатывания опоры, при которой время на его осуществление (подъем) меньше, чем время прихода движущегося скоростного потока, например при разрушении плотины, до защищаемого здания. Благодаря этому при «подходе» волны прорыва к защищаемому зданию последнее уже находится в поднятом положении (опора уже сработала). При этом движущийся поток воды (сель) и др. не воздействует на здание (так как оно поднято), а воздействует на защитный барьер, установленный перед домом либо перед штоком и стержнями. Это позволяет предотвратить разрушение зданий и этим уменьшить материальные потери и даже сохранить человеческие жизни.
При этом в случаях, когда центр тяжести здания существенно смещен относительно крепления штока подъемного устройства 6, что в поднятом положении здания может привести к потере его устойчивости и опрокидыванию, роль стабилизатора его устойчивости выполняет сопряженная пара стержень 27 - направляющая 26, представляющая собой трубу, установленную в скважине 28 в грунте. Образующийся при этом опрокидывающий момент воспринимается указанными парами сопряжения и это препятствует возможному опрокидыванию здания.
Причем расположение направляющей 26 в скважине 28 в грунте 3 «делает» обеспечивающее устойчивость здания сопряжение невидимым (подземное расположение) и этим не нарушается архитектурный вид здания (в сравнении с вариантом, если бы это сопряжение было бы выполнено выше земной поверхности).
После окончания воздействия потока воды (селя) здание устанавливается на фундамент - в исходное состояние. Для этого после расфиксирования механического фиксатора и включения насоса кнопкой «Пуск» распределитель переводится в положение «Вниз». При этом масло насосом 15 из бака 16 (фиг.3, а) через фильтр 17, обратный клапан 19, через распределитель 20 поступает в подпоршневое пространство 10 поршень 8 перемещается вверх, а жестко соединенное с корпусом ГЦ здание 1 опускается вниз и устанавливается в исходное состояние (положение приведено на фиг.1).
Недостаток ручного управления работой предлагаемой полезной опоры заключается в том, что для обеспечения его работы (приведения в положение срабатывания) необходимо присутствие человека, который бы выполнил все указанные выше операции для осуществления срабатывания.
вх
з
вх
з
При автоматическом дистанционном управлении опорой. Ручка распределителя устанавливается в положение «Вниз» (фиг.4,в). Нормально разомкнутый контакт 1ПР порогового реле ПР подключается к контактам кнопки «Пуск». Датчик волны прорыва (ДВП) дистанционно вынесен от защищаемого здания в сторону вероятного направления возникновения скоростного потока, в т.ч. волны потока. Датчик волны прорыва посредством линии связи сообщен с элементом сравнения ЭС (фиг.4,а), на который подается наряду с текущим значением сигнала приближающейся волны прорыва Х заданный сигнал приближения волны прорыва Х. На выходе элемента сравнения ЭС действует сигнал небаланса, определяемый разностью (Х-Х). При положительном значении сигнала небаланса пороговое реле ПР срабатывает и его нормально разомкнутый контакт 1ПР замыкается. Включенный параллельно контактам кнопки (фиг.4,б) «Пуск» контакт ШР замыкает цепь катушки магнитного пускателя ПМ, последняя срабатывает и втягивает разъемную часть магнитопровода. При этом замыкаются силовые контакты 2ПМ, 3ПМ, 4ПМ и подается напряжение на двигатель 15 маслонасоса. Масло из бака 16 насосом подается через фильтр 17, обратный клапан 19, распределитель 20 по линии 13 в надпоршневой объем 11 гидроцилиндра. При этом поршень 8 опускается вниз, а жестко соединенная с корпусом гидроцилиндра опора здания поднимает его вверх (фиг.5), а масло из подпоршневого объема вытесняется по линии 12 в бак. После подъема здания 1 вручную устанавливается барьер защиты опоры по аналогии с последовательностью, описанной выше для случая ручного управления опорой.
По аналогии с вариантом ручного управления, в поднятом положении здания, в случаях, когда центр тяжести здания существенно смещен относительно крепления штока подъемного устройства 6, что в поднятом положении здания может привести к потере его устойчивости и опрокидыванию, роль стабилизатора его устойчивости выполняет сопряженная пара стержень 27 - направляющая 26, представляющая собой трубу, установленную в скважине 28 в грунте. Образующийся при этом опрокидывающий момент воспринимается указанной(ыми) парой(ами) сопряжения и это препятствует возможному опрокидыванию здания.
Причем расположение направляющей 26 в скважине 28 в грунте 3 «делает» обеспечивающее устойчивость здания сопряжение, невидимым (подземное расположение) и этим не нарушается архитектурный вид здания (в сравнении с вариантом, если бы это сопряжение было бы выполнено выше земной поверхности).
После нормализации обстановки (прекращении скоростного потока 14) защитные барьеры убирают. Для опускания здания нажимается кнопка «Пуск». Здание опускается в исходное состояние путем опускания его вниз. Для этого распределитель устанавливается в положение «Вверх». Маслонасосом 15 (фиг.4,в) оно нагнетается в подпоршневый объем 10 гидроцилиндра, поршень 8 поднимается вверх (жестко закрепленное с поршнем гидроцилиндра здание опускается вниз).
Применение предлагаемой опоры противостихийной конструкции здания при больших скоростях потока подтопления (волны прорыва) и других потоках позволяет своевременно «поднять» здание над поверхностью движущегося потока воды (селя, цунами и др.) и защитный барьер либо только защитный барьер (в случае воздействия ураганного потока ветра или ударной волны, вредного излучения) и этим предотвратить его негативное воздействие на находящиеся на его пути здания, находящихся в них людей, материальные ценности и этим повысить безопасность конструкции здания, сохранить здоровье людей, получить экономический и социальный эффекты, при этом обеспечить его устойчивость в поднятом его состоянии без изменения архитектурного облика здания.
Кроме того, использование предлагаемого изобретения - собственно выполненного с возможностью подъема здания (в некоторых случаях без защитного барьера) позволит использовать его и получить эффект в других условиях и сферах применения, в том числе не связанных с воздействием скоростных потоков, а именно, для создания:
1) подъемного укрытия для людей, продуктов, в т.ч. жилищ в местностях обитания опасных и хищных животных, опасных для людей (охотничьи, туристические домики, жилища сезонных и военных, в т.ч. временные объекты, наблюдательные посты).
2) подъемных смотровых площадок технического осмотра автомобилей, осмотра агрегатов, расположенных в нижней части автомобилей, расположение которых возможно по автомагистралям. При этом обеспечение срабатывания подъемного устройства возможно от энергосистемы диагностируемого автомобиля.
3) подъемных платформ для периодического использования (наблюдательные пункты, в т.ч. военные, огневые позиции, осветительные установки, антенные установки, тригонометрические пункты и др.). Подъемных объектов, функционирующих на водных акваториях, в т.ч. блочно-заливные элементы которых расположены на их дне, подходы и подъезды к ним (объекты наблюдения и обзора, пункты питания и развлечений, а также отдыха).
4) подъемных объектов городской инфраструктуры, высота и этажность которых может меняться от спроса на площади, например, с учетом востребованности в зависимости от времени года, времени суток и др.
Источники информации, принятые во внимание
1. Патент РФ на изобретение №2074303, Кл. Е04Н 9/02, 1994 г.
2. Патент РФ на изобретение №2143031, Кл. Е02D 27/34, Е04Н 9/02, 1999 г.
3. Патент РФ на изобретение №2112835 «Устройство для гашения упругих волн при землетрясении» от 11.06.1996 г., М.кл. Е02D 31/08.
4. Патент РФ на полезную модель №53343 «Опора противопаводковой конструкции здания». Заявлен 30.05.2005 г., Кл. 7 Е02D 27/32. Авторы: А.Д.Елисеев, О.А.Елисеева и др.
5. Патент РФ на полезную модель №67313, «Опора противопаводковой конструкции здания». Заявлена 23.05.2007 г., Кл. 7 Е02Д 27/32. Авторы А.Д.Елисеев, О.А.Елисеева.
6. Патент РФ на полезную модель №62938 «Опора противопаводковой конструкции здания». Заявлен 19.01.2006 г., Кл. 7 Е02D 27/32. Авторы А.Д.Елисеев, О.А.Елисеева.
7. Гавриленко Б.А., Минин В.А., Рождественский С.Н. Гидравлический привод. Машиностроение, 1968 - 502 с.
8. Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин: Справочник - М.: Машиностроение, 1983 - 301 с.
9. Богданович Л.Б. Гидравлические приводы. Головное издательство объединения. Киев, Вища школа, 1980 - 232 с.
10. Большая Советская энциклопедия. Изд-во «Советская энциклопедия», М., 1974 г.