ВОЛНОГАСИТЕЛЬ

Полезная модель относится к гидротехническим сооружениям и предназначена защиты морских берегов от волновых воздействий, в том числе для защиты морских берегов от размыва с сохранением функции гашения энергии волн.
Известен сквозной волнолом (патент РФ на полезную модель №12146, опубл. 16.12.1999), включающий расположенные в водоеме перпендикулярно фронту волн волноводы в виде эластичных оболочек, соединенных с фиксирующим элементом, при этом волноводы выполнены трубчатыми и установлены в фиксирующем элементе вертикально по меньшей мере в один ряд.
К недостаткам устройства можно отнести эластичный материал трубчатых волноводов, поскольку не обеспечивает требуемой эффективности гашения энергии волны.
Примем полезную модель РФ №187014 (опубл. 13.02.2019 г.) за прототип заявляемого волногасителя. Известный волногаситель, содержащий в качестве волногасящих элементов трубы, собранные в объемную конструкцию, состоящей из труб базы обрешетки и труб гребенки, при этом трубы гребенки размещены вертикально в отверстиях, выполненных вдоль оси в теле части труб базы-обрешетки.
К недостаткам устройства можно отнести недостаточную эффективность защиты берега от волновых воздействий, а именно от размыва ввиду отсутствия возможности приспособить к различным функциям вертикальные элементы блока, поскольку они имеют одинаковые размеры, а значит, и гибкости в составе волногасителя.
Задачей заявляемой полезной модели является создание более эффективного устройства для защиты морских берегов от волновых воздействий, в том числе от размыва с сохранением положительных характеристик прототипа: эффективного волногашения.
Сущность волногасителя, содержащего в качестве волногасящих элементов трубы, собранные в объемную конструкцию, состоит в том, что вертикальные трубы имеют убывающие по направлению к берегу значения диаметра и толщины стенки, и, в зависимости от величины этих значений, последовательно установлены на донной плите тремя группами, а передний ряд вертикальных труб первой группы образует решетку, выполненную их соединением с горизонтальными трубами, соединенными с косо установленными трубами на донной плите, причем между первой и последующими двумя группами труб установлен донный порог, а трубы третьей группы выполнены охватывающими собранные в пучки трубы наименьшего диаметра, при этом трубы каждой группы установлены поперечными рядами на донной плите со свободным пространством между собой в ряду, равным диаметру трубы соответствующей группы, а ширина пространства между рядами равна диаметру трубы следующей по направлению к берегу соответствующей группы, кроме этого, поперечные ряды между собою смещены так, чтобы трубы в группе находились в шахматном порядке.
Сущность полезной модели поясняется чертежом (Фиг.), где изображен общий вид волногасителя.
Волногаситель представляет собою объемную конструкцию, содержащую волногасящие элементы - вертикальные трубы 1, 2, 3, 4, установленные на железобетонной донной плите 5 группами 6, 7, 8 в зависимости от диаметра, последовательно, от наибольшего диаметра и толщины стенки к наименьшему по направлению к берегу, передний ряд вертикальных труб 1 первой группы 6 образует решетку 11, выполненную их соединением с горизонтальными трубами 9, соединенными с косо установленными трубами 10 на донной плите 5, как показано на фигуре. Трубы 1 первой группы 6 установлены в передней части волногасителя и выполнены с наибольшим диаметром и толщиной стенки для возможности воспринимать наибольшую нагрузку от волнового потока. Вертикальные трубы 2 второй группы 7 - со средним диаметром и меньшей толщиной стенки, за счет чего характеризующиеся большей гибкостью, чем трубы 1, выполнены для обеспечения постепенного угасания силы потока, и разделены с трубами 1 группы 6 донным порогом 12 выполненным в виде выступа прямоугольного или трапецеидального сечения на донной плите 5, как показано на фигуре. Вертикальные трубы 3 группы 8 малого диаметра и толщины стенки, выполнены охватывающими трубы 4 наименьшего диаметра, собранные в пучок по несколько штук, характеризующиеся наибольшей гибкостью для выполнения функции успокоения потока. В каждой группе 6, 7, 8 трубы 1, 2, 3 установлены поперечными рядами на донной плите со свободным пространством 14 между собой в ряду, равным диаметру трубы соответствующей группы, а свободное пространство 13 между поперечными рядами труб - равным диаметру трубы следующей по направлению к берегу соответствующей группы, при этом поперечные ряды между собою смещены так, чтобы трубы в группе находились в шахматном порядке.
Волногаситель работает следующим образом: подходящая волна под некоторым углом к фронту сооружения, разбиваясь об решетку 11 и трубы 1 первой группы 6, на две части, образует 2 течения: течение, направленное параллельно вдоль фронта береговой линии и течение, идущее к берегу (перпендикулярно фронту береговой линии). Течение несет с собой наносы, проникающие вместе с водой через пространства 14 между трубами в поперечных рядах, и пространства 13 между поперечными рядами труб 1, 2, 3 и частично откладываются на дно. Течение, идущее к берегу, проходя пространства 14 между самыми мощными волнозащитными трубами 1 первой группы 6, попадает в промежуток, образованный донным порогом 12 между группами 6 и 7 труб 1 и 2 и образует валец (роллер) с горизонтальной осью вращения, которая расположена параллельно вдоль фронта береговой линии. Валец при этом также имеет окружную составляющую вращения и поступательную скорость потока вдоль его оси. Частицы наносов при этом задерживаются в центральной зоне вальца, а затем следующей подходящей волной также могут быть смыты к берегу. Донный порог 12 взмучивает частицы наносов, отлагающиеся перед ним, и способствует направлению к берегу частиц, отложившихся за ним, поскольку за ним также имеются свободные пространства 14 между трубами 2 группы 7 и трубами 3 группы 8, а в пространствах 13 между рядами труб 2 группы 7 и трубами 3 группы 8 также действует вышеупомянутое винтообразное течение, но меньшего диаметра вращения, и окончательное смывание частиц подходящей волной к берегу. Поскольку свободные пространства 14 и 13 между трубами 1, 2, 3 и рядами труб 1, 2, 3 из-за последовательного по направлению к берегу уменьшающегося диаметра труб, также последовательно становятся уже, забор частиц со стороны берега затруднен, что повышает эффективность защиты берега от волновых воздействий.
Для обеспечения работы волногаситель размещают стороной, обозначающей ширину донной плиты, параллельно фронту береговой линии, при этом донная плита характеризуется такими размерами ширины, длины, и высоты, как 11 м, 13 м, и 0,5 м соответственно. Размеры вертикальных труб (диаметр, толщина стенки, высота) такие: трубы первой группы - (420 мм, 20 мм, 10 м), трубы второй группы - (325 мм, 15 мм, 10 м), трубы третьей группы - (219 мм, 10 мм, 4 м), внутри которых трубы, собранные в пучок -разного диаметра и толщины (предложены трубы диаметром 159 мм, 125 мм, 119 мм, 100 мм и толщиной 10 мм) и высотой 10 м. Трубы расположены на донной плите в пределах занимаемого ими условного квадрата со стороной 10 м, образуя свободные края плиты, которые предусмотрены для возможности размещения петель для установки ее на дне водоема. Длина горизонтальных труб - 10 м, диаметр и толщина стенки - 420 мм и 20 мм соответственно, а косо установленных труб - длина зависит от положения в ряду, диаметр и толщина стенки 325 мм и 15 мм соответственно. Для рассматриваемого волногасителя используют разъемное соединение (н-р, резьбовое, фитинговое, фланцевое, которое возможно демонтировать и впоследствии собрать вновь) труб к донной плите. Соединение горизонтальных и косо установленных труб, а также горизонтальных и вертикальных труб между собой может быть как разъемным, так и неразъемным.
Эффективность обеспечивается выполнением вертикальных труб разного диаметра и толщины стенок, что обеспечивает разную их гибкость в составе волногасителя, и упорядоченным их расположением на донной плите с учетом степени нагрузки от волнового воздействия, что обеспечивает, постепенное успокоение волны и уменьшение по направлению к берегу величины свободного пространства между трубами, и, как следствие, затрудняет обратный захват наносов с берега, а выполненный в донной плите донный порог и пространства между рядами труб способствуют подъему и дополнительному направлению к берегу донных наносов.
В результате осуществления заявляемой полезной модели получаем более эффективное устройство для защиты берега от разрушающего действия волны, в том числе от размыва берега.