УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ВОРОТ ШЛЮЗА

Полезная модель относится к области водного транспорта и предназначена для защиты шлюзовых ворот от ударных нагрузок, возникающих при навале судна в процессе его входа в шлюз.
При навале судна на ворота шлюза оно может нанести значительный вред конструкции ворот. Известны случаи, когда форштевень судна разрезал всю балочную клетку до четвертого ригеля (Нижне-Свирский шлюз), а иногда вся створка выходила из опорных подушек и шаровой опоры.
Известны устройства, обеспечивающие защиту ворот судоходного шлюза при входе судна в шлюз, (см. а.с. СССР №872635, МПК Е02С 1/10, опубл. 1981 г.; а.с. СССР №1079745, МПК Е02С 1/10, опубл. 1984 г.; пат. РФ №2425922, МПК Е02С 1/00, опубл. 2011 г. ). Устройства включают гибкий заградительный элемент, перекрывающий судоходный пролет шлюза и амортизаторы, установленные на стенах камеры шлюза. Недостатком указанных аналогов 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 устройства защиты ворот шлюза, включающие конструкции, перекрывающие судоходный пролет шлюза, и амортизаторы, установленные на стенах камеры (Патент РФ №2532036, МПК Е02С 1/10, опубл. 27.10.2014).
Подобные устройства обеспечивают защиту ворот при проходе судов в шлюз, однако они занимают часть пространства в зоне камеры и сокращают полезную площадь шлюза, необходимую для прохождения судна.
Из известных решений наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого устройства по технической сущности является устройство защиты ворот в виде металлических балок, перекрывающих судоходный пролет перед воротами (А.с. СССР №1249108, МПК Е02С 1/10, опубл. 07.08.1986). Балка выполняется плавучей, что позволяет уменьшить энергию навала судна за счет постепенного погружения балки в воду. Однако в случае недостаточного гашения энергии судна при навале его на ворота возможно повреждение конструкций ворот: верхнего ригеля, обшивки ворот, стрингеров и стоек. Кроме того устройство требует дополнительных средств и механизмов, необходимых для освобождения судоходного пролета от балки при проходе судна.
Предлагаемое решение позволяет защитить ворота шлюза при навале судна и исключить необходимость освобождения судоходного пролета при проходе судна.
Для решения проблемы используется следующая совокупность существенных признаков: в устройстве защиты ворот шлюза, включающем, так же как и прототип, металлическую балку и амортизаторы, в отличие от прототипа, металлическая балка смонтирована на верхнем ригеле, а амортизаторы установлены между балкой и ригелем с равномерным распределением по всему пролету ригеля, при этом по продольной оси боковой грани балки вдоль всей ее длины выполнено ребро бульбообразной в поперечном сечении формы, выступающее за грань обшивки ворот. В качестве амортизаторов в предлагаемом устройстве могут быть использованы типовые отбойники конической или арочной формы из резиновых или пенополиуретановых материалов.
Сущность полезной модели заключается в том, что за счет выполнения балки с выступом бульбообразной формы и ее установки на верхнем ригеле ворот повышается ударная прочность ворот при навале судна. При этом амортизаторы между балкой и ригелем снижают энергию навала судна. А так как устройство закреплено непосредственно на воротах, т.е. является частью их конструкции, исключается необходимость освобождения судоходного пролета при открытии ворот.
Сопоставление предлагаемого устройства и прототипа показало, что поставленная задача - защита ворот шлюза при навале судна и исключение необходимости освобождения судоходного пролета при проходе судна, решается в результате новой совокупности признаков, что доказывает соответствие предлагаемой полезной модели критерию патентоспособности «новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена в плане установка балок на двухстворчатых воротах шлюза,
на фиг. 2 - установка балки на плоских подъемно-опускных воротах,
на фиг. 3 - установка балки на откатных воротах,
на фиг. 4 - поперечное сечение балки.
Предлагаемое устройство содержит закрепленную на верхнем ригеле 1 металлическую балку 2 (фиг. 1-3). Балка 2 расположена со стороны ожидаемого навала судна (верхний бьеф, камера шлюза). Между балкой 2 и ригелем 1 установлены амортизаторы 3 в виде резиновых блоков конусной, арочной или другой формы. По продольной оси боковой грани балки 2 вдоль всей ее длины выполнено ребро бульбообразной в поперечном сечении формы, выступающее за грань обшивки ворот 4 и за границу конструкций служебного мостика 5. (фиг. 4). При таком выполнении и расположении балки ее возможные деформации при контакте с судном предотвращают повреждение конструкций ворот 1. Крепление резиновых амортизаторов 3 к ригелю 1 производится болтами 6, а крепление балки 2 к амортизаторам 3 винтами 7. (фиг. 4). В качестве амортизаторов в предлагаемом устройстве могут быть использованы типовые отбойники конической или арочной формы из резиновых или пенополиуретановых материалов. Хорошо зарекомендовали себя резиновые блоки фирмы Bridgestone.
Для оценки эффективности технического решения были произведены сравнительные расчеты величин изгибающего момента от сосредоточенной силы при навале, когда балка отсутствует, и от распределенной нагрузки, когда на ригеле монтируется балка с амортизаторами. Расчеты показали, что при установке на ригель балки с амортизаторами, изгибающий момент в верхнем ригеле уменьшается примерно в 2 раза.
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 в шлюзовых камерах канала им. Москвы и гидроузлов Волжского каскада. В дальнейшем предполагается рекомендовать устройство для использования на внутренних водных путях Российской Федерации, что позволит значительно повысить безопасность шлюзования судов и одновременно обеспечить защиту конструкции ворот шлюзов при навале судов.
Изложенное выше позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию «промышленная применимость».