Плавучий волногаситель

Журнал Полимерные трубы – Применение полимеров

Плавучий волнолом из полиэтиленовых труб

Волноломы или волногасители – гидротехнические сооружения, используемые для уменьшения или подавления волнения в защищаемой акватории, что, прежде всего, важно для судоходства и рекреационных целей. Они также помогают предотвращать размывы берегов и уменьшать волновую нагрузку на морские и береговые сооружения. Все волноломы можно условно разделить на:

● стационарные сооружения, как правило, выполняемые из бетона, бетонных блоков или камня;

● плавучие, пришвартованные к необходимому месту в акватории якорной системой. Они сооружаются из разнообразных материалов – дерева, пластмассовых блоков, металла, геотекстиля и пр.

Способность плавающих на поверхности жидкости тел гасить волны общеизвестна и достаточно давно использовалась для защиты различных объектов от волнового воздействия. Гашение энергии волн плавучими волноломами различной конструкции происходит в результате частичного отражения волн, принудительного разрушения волн, нарушения регулярности волнового движения, внутренней структуры волн, увеличения турбулентной вязкости воды.

Плавучие волноломы имеют много преимуществ. Во-первых, их строительство обходится существенно дешевле, чем неподвижных стационарных аналогичных структур. При этом их стоимость практически не зависит от глубины установки конструкции. Во-вторых, плавучие волноломы практически не изменяют экологическую ситуацию водоема в месте установки конструкции (минимально влияют на циркуляцию воды, транспорт осадков и перемещение рыбы), что, несомненно, является одним из главных достоинств.

Рис. 1. Схема акватории. Белыми квадратиками нарисован волногаситель, белым пунктиром – защищаемая трасса слалома. Длина волногасителя 150 м, глубина в месте установки волногасителя – 10 м

Кроме того, плавучий волнолом может быть легко перемещен в другое место, а также перестроен или переориентирован в любом другом положении. При необходимости секции волнолома можно легко разобрать и собрать вновь, например, в период ледостава, в случае частичного разрушения или по экологическим причинам.

По сравнению со своими стационарными бетонными аналогами плавучие волноломы выглядят гораздо более эстетичными. В плавучем волноломе строительный материал используется более рационально, чем в гравитационных свайных и даже сквозных волноломах, так как масса его конструкции не передается грунту основания и не требует дополнительных сложных инженерных решений для обеспечения устойчивости всего сооружения. По этой же причине, в случае проблемного грунта дна плавучие волноломы более эффективны, чем дорогостоящее строительство волноломов на подложке из щебня.

Однако плавучие волноломы не могут эффективно работать в условиях длинных пологих волн и волн большой высоты. Как показывает практика, верхний предел для таких волноломов – волны с периодом 4-6 секунд и умеренной высоты (менее 2 м). Поэтому плавучие волноломы могут отказать или быть частично нерабочими при сильных и катастрофических штормах, например, вследствие обрыва троса, перемещения якоря и пр. Если плавающая часть волнолома отделена от швартов, то «неуправляемый» волнолом может представлять опасность.

По перечисленным выше причинам, плавучие волноломы требуют большего внимания при их эксплуатации и нуждаются в некотором профилактическом обслуживании. В сравнении с аналогичными стационарными конструкциями это является определенным недостатком.

В мае 2008 года уникальный плавучий волногаситель длиной 150 м был спроектирован сотрудниками Института океанологии РАН и НИЦ «Морские берега» и установлен в карьере Строгино (г. Москва) для защиты спортивной трассы воднолыжного слалома от ветровых и судовых волн. Ветровые волны приходят из основной акватории (максимальный разгон 1760 м в направлении с запада на восток), судовые волны создаются как в основной акватории, так и в заливе на трассе слалома катером, буксирующим водного лыжника. Судовые волны, создаваемые катером, согласно техническому заданию, не должны были отражаться от волногасителя.

Поскольку единой общей теории расчета и проектирования волноломов не существует, все имеющиеся в мировой практике решения волногасителей базируются на имеющемся практическом опыте, аналогиях и моделировании. Поэтому для максимальной эффективности предложенного проекта плавучего волнолома и уменьшения риска дорогостоящих ошибок при строительстве в волновом лотке НИЦ «Морские берега» было проведено масштабное физическое моделирование макета конструкции волнолома. Для моделирования были заданы реальные волновые режимы, как измеренные непосредственно в акватории, так и рассчитанные по диаграммам СНиП.

Требуемый вариант плавучего волногасителя был изготовлен из пластиковых труб КОРСИС диаметром 400 мм. Выбор труб КОРСИС был обусловлен несколькими причинами:

● как материал труб наиболее удовлетворяет требованиям экологических служб;

● они обладали необходимой собственной плавучестью;

● конструкция получилась достаточно «пористая», обеспечивающая хорошее волногашение, и одновременно легкая, не создающая дополнительно отраженных волн.

Первый же сезон эксплуатации плавучего волногасителя показал его высокую эффективность. Благодаря легкости конструкции волногаситель, состоящий из разборных секций, легко демонтируется на период ледостава.

Хорошая собственная плавучесть труб КОРСИС позволяет использовать их при создании протяженных плавучих платформ, которые могут быть служить и для защиты от волн, и как плавучие причалы или пешеходные и автомобильные дороги.

Плавучий волногаситель

При наполнении водохранилищ ГЭС происходит интенсивное переформирование береговой линии. Процесс размыва береговой линии можно проследить на примере создаваемого (наполняющегося) в настоящее время Богучанского водохранилища.

При создании водохранилища Богучанской ГЭС, расположенного в лесопокрытой зоне, будет затоплено около 10 млн м3 древесины, что обусловит ежегодное поступление на акваторию около 800 тыс. м3 плавающей древесной массы [5], в том числе около 175,0 тыс. м3 от размыва берегов.

Для снижения волновой нагрузки на берега водохранилищ предложен ряд плавучих волногасителей [6, 7].

Цель исследования – определение величины динамического воздействия ветровых волн на плавучие волногасители из некондиционной древесины, предложенные для применения на Богучанском водохранилище.

Материал и методы исследования

Плавучий волногаситель цилиндрического типа из хлыстовых пучков (рис. 1, а) рекомендуется для защиты участков береговой линии подверженных воздействию волн высотой до 2 м. Пучки плавучего волногасителя формируются с помощью такелажа из плавающей древесной массы на акватории водохранилища [7].

Плавучий волногаситель ящичного типа из некондиционной древесины и хлыстов (рис. 1, б) рекомендуется для использования на участках, где высота волны до 4 м. Формируется плавучий волногаситель ящичного типа с помощью такелажа и жестких каркасов, заполняемых плавающей древесной массой [6].

При определении волновой нагрузки на плавучие сооружения их принято рассматривать как подвижные преграды, в этом случае используют различные приближенные методы расчета волнового давления [1].

Результаты исследования и их обсуждение

Набегающие на плавучие сооружения волны частично отражаются и частично проходят под преградой, обтекая ее. При этом сделаем следующие допущения: носовая плоскость непроницаемая для частиц жидкости; поперечное сечение плавучего волногасителя имеет прямоугольную форму, тело жесткое. В этом случае энергия набегающей волны должна равняться сумме энергий отраженной и проходящей волн. Для определения силового воздействия волн на стационарный или нестационарный плавучий объект достаточно найти разность энергий этих волн [2, 4].

где F1, F2 – сила волнового давления на носовую и кормовую поверхности.

а

б

Рис. 1. Плавучий волногаситель: а – цилиндрического типа; б – ящичного типа

При рассмотрении взаимодействия волн с плавучими волногасителями возможны три случая: h > z, h z – носовая часть тела будет полностью зарываться в воду и в этом случае необходимо учитывать дополнительную нагрузку от подтопления носовой части.

Определим F1 для случая h ≤ z. Избыточное гидродинамическое давление в точке волны на глубине z определится по формуле, записанной для системы координат изображенных на расчетной схеме (рис. 2):

Читайте также:  Объем воды в бассейне 25 метров

(2)

где x – ордината точек профиля волны; Р – гидродинамическое давление в точке волны; Рат – давление на свободной поверхности жидкости; g – ускорение свободного падения; k – волновое число (k = 2p/l); l – длина волны; r – плотность воды.

Для принятой системы координат в плоскости, совпадающей с лобовой гранью волногасителя, профиль волны описывается уравнением

(3)

где σ = 2π/τ – угловая скорость или круговая частота; τ – период волны.

Рис. 2. Расчетная схема

Сила давления на переднюю грань площадью S определится интегрированием выражения

(4)

Интеграл распространяется на смоченную часть передней грани площадью dS = Bdz (где B – ширина волногасителя, dz – элементарная высота).

Величину силы давления на переднюю грань можно определить интегрируя (4) в пределах от Т до T + x (где T – осадка)

(5)

Интегрируя в заданных пределах, получим

(6)

где x – высота волны у передней грани тела, x = f + j; f – высота подходящей волны; j – высота отраженной волны от передней грани.

Проведенные исследования показывают, что изменение высоты волны у передней грани тела за счет ее частичного отражения незначительно и составляет менее 0,5 %, то есть для практических расчетов можно ее не учитывать [2].

Величина волнового давления на кормовую поверхность волногасителя может быть определена по формуле

(7)

где – уравнение профиля волны за телом; hост – высота волны за телом после ее гашения.

Гашение волны можно оценить коэффициентом β = hост/h, величина которого принимается от 0 до 1 (при β = 0 наблюдается полное гашение волны, а при β ≈ 1 – гашение волны не происходит).

Таким образом, при определении силы давления на кормовую поверхность необходимо вводить в расчет величину остаточного значения высоты волны hост = β·h, представленную на расчетной схеме (рис. 2).

Учитывая, что dS = Bdz, введя пределы интегрирования и интегрируя (7), получим

(8)

Определив силу волнового давления на носовую и кормовую поверхности, можно найти величину силового воздействия на волногаситель.

На рис. 3 представлены расчетные значения силы давления волны на волногаситель в зависимости от коэффициента гашения волны при различных параметрах, воздействующих на него волн. В качестве исходных данных, характеризующих волногаситель (осадка T и ширина В) взяты параметры используемых лесосплавных пучков. Значения высоты и длины волны, а также глубин приняты для условий Богучанского водохранилища в соответствии с источниками [3].

Рис. 3. График зависимости силы давления волны на волногаситель от коэффициента гашения волны (осадка Т = 1,2 м; ширина B = 8 м; глубина H = 10 м)

Необходимо отметить, что работы по определению воздействия на плавучие волногасители, выполнялись и ранее. В качестве примера приведем следующие методики.

Из серии волногасителей, применяемых в области лесосплава, наиболее приемлемым для условия водохранилищ являются плавучие волногасители из хлыстовых пучков, исследованиями которых занималась Г.Т. Черможская [9].

Черможская Г.Т. проводила исследования волнового воздействия на плавучие волногасители из хлыстовых пучков, предназначенные для использования на акваториях водохранилищ, озер и рек при высоте волны до 2,4 м и длине волны в диапазоне от 25 до 52 м. Она отмечает отсутствие приемлемой методики расчета воздействия волн на пучковые волногасители, что приводит к ошибкам в определении усилий в якорных связях и отдельных конструктивных узлах волногасителя и часто является причиной разрушения их в период штормов.

Кроме того, при проектировании силы воздействия ветровых волн на гидротехнические сооружения могут быть определены по методике, изложенной в СНиП 2.06.04-82* [8].

Зависимости силы давления волны длиной 30 м, приходящейся на 1 погонный метр плавающего объекта, полученные по различным методикам, представлены на рис. 4.

Рис. 4. Зависимость силы давления волны длиной 30 м от ее высоты на 1 пог. м плавучего волногасителя

Анализ результатов, проведенных теоретических и экспериментальных исследований позволяет сделать следующие выводы:

1. Коэффициент гашения, обеспечиваемый волногасителями цилиндрического типа, составляет β = 0,6. 1,0. Для волногасителей ящичного типа этот коэффициент лежит в диапазоне β = 0,5. 0,7, что свидетельствует о более эффективном гашении волны.

2. Предложенная методика позволяет производить расчет силы давления волны на волногаситель с учетом коэффициента гашения волны, который ранее не учитывался, но оказывал влияние на величину нагрузки.

3. Значения силы давления волны, полученные по методике Г.Т. Черможской, близки к полученным нами данным, хотя в ее методике отсутствуют сведения о степени гашения волны.

4. Значения силы давления волны, полученные по методике, приведенной в СНиП 2.06.04-82*, значительно превышают полученные нами данные. Это объясняется тем, что СНиП учитывает силу воздействия на жестко закрепленный (неподвижный) волногаситель и учитывает вертикальную составляющую волновой нагрузки.

5. В соответствии с предложенной методикой расчета нагрузки на волногасители, максимальное значение таковой на 1 погонный метр волногасителя цилиндрического типа составит около 10 кН, для волногасителей ящичного типа – около 15 кН.

Рецензенты:

Лозовой В.А., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой технологии и оборудования лесозаготовок, ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет», г. Красноярск;

Полетайкин В.Ф., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой технологий и машин природообустройства, ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет», г. Красноярск.

Плавучий волногаситель

Владельцы патента RU 2570326:

Изобретение относится к строительству, а именно к гидротехническим сооружениям, в частности к устройствам и сооружениям для защиты речных и морских берегов или портовых сооружений от волн, конкретно к конструкциям плавучих волногасителей. Плавучий волногаситель содержит волнолом, выполненный в виде, по крайней мере, двух полых плавучих элементов, соединенных между собой крепежными элементами, по крайней мере, в один слой, и связанное с ним, по крайней мере, одно якорное приспособление. Плавучие элементы выполнены с рабочими поверхностями и наклонены с расположением последних под отличным от прямого углом к поверхности воды и с образованием, по крайней мере, двух гребней из, по крайней мере, одного плавучего элемента каждый и, по крайней мере, двух опор из, по крайней мере, одного плавучего элемента каждая. Изобретение направлено на обеспечение расширения эксплуатационных возможностей за счет повышения эффективности гашения волн путем их постоянного рассекания и встречного взаимодействия набегающих и отраженных волн при одновременном обеспечении простоты и удобства сборки и изменения размеров волнолома и конфигураций гребней, а также возможности регулирования погружения полых плавучих элементов. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к строительству, а именно к гидротехническим сооружениям, в частности к устройствам и сооружениям для защиты речных и морских берегов или портовых сооружений от волн, конкретно к конструкциям плавучих волногасителей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является выбранный в качестве прототипа плавучий волногаситель, содержащий волнолом, выполненный в виде, по крайней мере, двух полых плавучих элементов, соединенных между собой крепежными элементами, по крайней мере, в один слой, и связанное с ним, по крайней мере, одно якорное приспособление (патент США № 4027486, опубл. 1977 год).

Недостатками прототипа являются низкие эксплуатационные возможности волногасителя из-за недостаточной эффективности гашения волн и невозможности настройки волнолома на предполагаемую величину волны.

Технический результат, достигаемый данным изобретением, заключается в расширении эксплуатационных возможностей за счет повышения эффективности гашения волн путем их постоянного рассекания и встречного взаимодействия набегающих и отраженных волн при одновременном обеспечении простоты и удобства сборки и изменения размеров волнолома и конфигураций гребней, а также возможности регулирования погружения полых плавучих элементов.

Читайте также:  Что полезнее плавание или ходьба

Поставленный технический результат достигается тем, что в плавучем волногасителе, содержащем волнолом, выполненный в виде, по крайней мере, двух полых плавучих элементов, соединенных между собой крепежными элементами, по крайней мере, в один слой, и связанное с ним, по крайней мере, одно якорное приспособление, плавучие элементы выполнены с рабочими поверхностями и наклонены с расположением последних под отличным от прямого углом к поверхности воды и с образованием, по крайней мере, двух гребней из, по крайней мере, одного плавучего элемента каждый и, по крайней мере, двух опор из, по крайней мере, одного плавучего элемента каждая. Кроме того, гребни могут быть выполнены различной высоты.

На фиг. 1 изображен плавучий волногаситель, выполненный в восемь слоев и пять гребней, общий вид в изометрии,

на фиг. 2 – волнолом, выполненный в один слой, общий вид в изометрии,

на фиг. 3 – то же, вид сбоку,

на фиг. 4 – то же, с различными высотами гребней,

на фиг. 5 – одинарный плавучий элемент, общий вид в изометрии,

на фиг. 6 – сдвоенный плавучий элемент, общий вид в изометрии.

Плавучий волногаситель содержит волнолом 1, выполненный в виде, по крайней мере, двух полых плавучих элементов 2 (на фиг. 2 изображено два сдвоенных плавучих элемента, как на фиг. 6 или четыре одинарных плавучих элемента, как на фиг. 5; на фиг. 1 изображено двести восемь одинарных плавучих элементов), соединенных между собой крепежными элементами 3, по крайней мере, в один слой 4 (на фиг. 2 изображен один слой, на фиг. 1 изображен волнолом, состоящий из восьми слоев соединенных между собой плавучих элементов 2), и связанное с волноломом 1, по крайней мере, одно якорное приспособление (на фиг. 1 изображено два якорных приспособления), состоящее, например, из якоря (на фигурах не показан), якорного троса 5 и узла 6 крепления. Плавучие элементы 2 выполнены из пластика или полимера (полимерного материала) с рабочими поверхностями 7 и наклонены с расположением последних (рабочих поверхностей 7) под отличным от прямого углом (на фиг. 3 и 4 показан угол 38,66°) к поверхности воды и с образованием, по крайней мере, двух гребней 8 (на фиг. 2 изображен волнолом с двумя гребнями, на фиг. 1 изображен волнолом, собранный из соединенных между собой плавучих элементов 2 с образованием наверху конструкции волнолома пяти гребней 8) из, по крайней мере, одного плавучего элемента каждый (на фиг. 1 каждый гребень состоит из восьми плавучих элементов 2) и, по крайней мере, двух опор 9 (на фиг. 1 изображен волнолом, основание которого состоит из восеми опор 9, образованных плавучими элементами 2) из, по крайней мере, одного плавучего элемента каждая (на фиг. 1 каждая опора состоит восьми плавучих элементов 2). Гребни 8 могут быть выполнены различной высоты (см. фиг. 4). Настройка для гашения определенных волн происходит за счет изменения количества полых плавучих элементов 2 в слоях 4 , количества самих слоев 4, количества гребней 8 и высотой гребней 8.

Плавучий волногаситель работает следующим образом.

Волнолом 1 плавучего волногасителя собирается в единую конструкцию из полых плавучих элементов 2 с помощью соединения их крепежными элементами 3 с наклоном рабочих поверхностей 7 и образованием гребней 8. Якорь посредством якорного троса 5, закрепленного узлом 6 крепления к волнолому 1, удерживает последний в заданном месте.

«Первая» набегающая волна частично гасится, ударяясь (взаимодействуя) о рабочие поверхности 7 первых (по движению волны) плавучих элементов 2, далее эта волна рассеивает свою энергию, преодолевая и рассекаясь о вершину первого гребня 8. Оставшаяся часть «первой» волны ударяется о рабочие поверхности 7 вторых плавучих элементов 2, далее отражается от них и направляется навстречу «второй» волне, оказывая ей сопротивление перемещения, и далее аналогично происходит гашение волн при взаимодействии их с последующими гребнями 8.

Данное техническое решение за счет постоянного рассекания волн при прохождении ими гребней 8 и встречного взаимодействия набегающих и отраженных волн при одновременном обеспечении простоты и удобства сборки и изменения размеров волнолома 1 и конфигураций гребней 8 (например, при выполнении соседних гребней 8 различной высоты), а также возможности регулирования погружения полых плавучих элементов 2 позволяет расширить эксплуатационные возможности волногасителя.

1. Плавучий волногаситель, содержащий волнолом, выполненный в виде, по крайней мере, двух полых плавучих элементов, соединенных между собой крепежными элементами, по крайней мере, в один слой, и связанное с ним, по крайней мере, одно якорное приспособление, отличающийся тем, что плавучие элементы выполнены с рабочими поверхностями и наклонены с расположением последних под отличным от прямого углом к поверхности воды и с образованием, по крайней мере, двух гребней из, по крайней мере, одного плавучего элемента каждый и, по крайней мере, двух опор из, по крайней мере, одного плавучего элемента каждая.

2. Плавучий волногаситель по п.1, отличающийся тем, что гребни выполнены различной высоты.

Плавучий волногаситель

Изобретение относится к строительству, а именно к гидротехническим сооружениям, в частности к устройствам и сооружениям для защиты речных и морских берегов или портовых сооружений от волн, конкретно к конструкциям плавучих волногасителей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является выбранный в качестве прототипа плавучий волногаситель, содержащий волнолом, выполненный в виде скрепленных между собой посредством крепежных элементов и расположенных, по крайней мере, в один ряд, по крайней мере, двух объемных элементов, и в виде, по крайней мере, двух автопокрышек, скрепленных между собой, расположенных под объемными элементами и связанных с последними, при этом корпус каждого объемного элемента имеет, по крайней мере, четыре проушины для размещения соответствующих крепежных элементов (ЕР №0747534, опубл. 1996 год).

Недостатками прототипа являются низкие эксплуатационные возможности волногасителя из-за сложности изготовления объемных элементов и недостаточного рассеивания энергии волны.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в расширении эксплуатационных возможностей за счет обеспечения простоты и удобства изготовления полых пластиковых объемных элементов и одновременного повышения дополнительного рассеивания энергии волны и удержания плавучего волногасителя.

Поставленный технический результат достигается тем, что плавучий волногаситель, содержащий выполненный в виде скрепленных между собой посредством крепежных элементов и расположенных, по крайней мере, в один ряд, по крайней мере, двух объемных элементов, и в виде, по крайней мере, двух автопокрышек, скрепленных между собой, расположенных под объемными элементами и связанных с последними, при этом корпус каждого объемного элемента имеет, по крайней мере, четыре проушины для размещения соответствующих крепежных элементов, снабжен, по крайней мере, одним якорным приспособлением, каждый объемный элемент выполнен полым из пластика, а автопокрышки связаны с полыми пластиковыми объемными элементами посредством металлических тросов и труб.

На фиг. 1 изображен плавучий волногаситель, общий вид в изометрии,

на фиг. 2 – то же, вид сверху,

на фиг. 3 – полый объемный элемент с четырьмя проушинами, общий вид в изометрии,

на фиг. 4 – полый объемный элемент с шестью проушинами, общий вид в изометрии.

Плавучий волногаситель содержит волнолом 1 и связанное с ним, по крайней мере, одно якорное приспособление 2, состоящее, например, из якоря (на фигурах не показан), якорного троса 3 и узла 4 крепления. Волнолом 1 выполнен в виде скрепленных между собой посредством крепежных элементов 5 и расположенных, по крайней мере, в один ряд 6 (на фиг. 1 и 2 изображено два ряда 6), по крайней мере, двух полых объемных элементов 7 (на фиг. 1 изображено восемнадцать полых объемных элементов 7) и в виде, по крайней мере, двух автопокрышек 8 (на фиг. 1 изображено восемь автопокрышек 8, скрепленных между собой, расположенных под полыми объемными элементами 7 и связанных с последними, при этом корпус 9 каждого полого объемного элемента 7 выполнен из пластика и имеет, по крайней мере, четыре проушины 10 (см. фиг. 3, на фиг. 1, 2 и 4 изображен полый объемный элемент 7 с шестью проушинами 10 каждый) для размещения соответствующих крепежных элементов 5. Кроме того, автопокрышки 8 связаны с полыми пластиковыми объемными элементами 7 посредством металлических тросов 11, обеспечивающих дополнительное рассеивание энергии волны, (или канатов) и посредством соединенных с крепежными элементами 5 продольных элементов 12 в виде труб. Кроме того, автопокрышки 8 могут быть расположены, по крайней мере, в один ряд 13 и, по крайней мере, в один слой 14 (на фиг. 1 автопокрышки скреплены и расположены в два ряда 13 и в один слой 14). Кроме того, ряды 6 полых объемных элементов 7 могут быть уложены, по крайней мере, в один слой 15 (на фиг. 1 два ряда 6 уложены в три слоя 15). При выполнении полого пластикового объемного элемента 7 методом экструзионно-выдувного формования в корпусе 9 предусмотрено закрытое пробкой 16 технологическое отверстие 17. Настройка для гашения определенных волн происходит за счет изменения количества полых объемных элементов 7 в рядах 6, количества самих рядов 6, количества слоев 15, количества автопокрышек 8 в рядах 13, количества самих рядов 13 и количества слоев 14.

Читайте также:  Виды спортивных бассейнов

Плавучий волногаситель работает следующим образом.

Плавучий волногаситель собирается в единую конструкцию из полых объемных элементов 7 с помощью соединения проушин 10 корпусов 9 крепежными элементами 5. Якорь посредством якорного троса 3, закрепленного узлом 4 крепления к волнолому 1, удерживает последний на заданном месте. Ниже уровня днищ полых объемных элементов 7 крепятся скрепленные между собой автопокрышки 8. Гашение волн происходит за счет удара их о конструкцию волнолома 1, состоящую из полых объемных элементов 7 и подвешенных под ними автопокрышек 8 с дополнительным демпфированием за счет трения в металлических тросах 11.

Данным техническим решением за счет выполнения объемных элементов полыми из пластика методом экструзионно-выдувного формования обеспечивается простота и удобство их изготовления с одновременным повышением дополнительного рассеивания энергии волны за счет связи автопокрышек 8 с полыми пластиковыми объемными элементами 7 посредством металлических тросов 11 и труб 12, за счет набора полых объемных элементов 7 и закрепленных под ними автопокрышек 8 позволяет осуществить регулирование их погружения и изменения веса волнолома при обеспечении удобства эксплуатации за счет возможности перемещения установщиков по верхней поверхности полых объемных элементов 7, простоты сборки волногасителя, простоты изменения его размеров и веса, а также простоты регулировки погружения на заданную глубину за счет изменения количества полых объемных элементов 7 в рядах 6, количества самих рядов 6, количества слоев 15, изменением веса, например, изменением количества автопокрышек 8 в рядах 13, количества самих рядов 13 и количества слоев 14.

Плавучий волногаситель, содержащий волнолом, выполненный в виде скрепленных между собой посредством крепежных элементов и расположенных, по крайней мере, в один ряд, по крайней мере, двух объемных элементов и в виде, по крайней мере, двух автопокрышек, скрепленных между собой, расположенных под объемными элементами и связанных с последними, при этом корпус каждого объемного элемента имеет, по крайней мере, четыре проушины для размещения соответствующих крепежных элементов, отличающийся тем, что он снабжен, по крайней мере, одним якорным приспособлением, каждый объемный элемент выполнен полым из пластика, а автопокрышки связаны с полыми пластиковыми объемными элементами посредством металлических тросов и труб.



Сквозные и плавучие волноломы

Сквозные волноломы представляют собой оградительные сооружения, которые преграждают, путь волновому воздействию только в верхней части водной среды. На больших глубинах, волнения почти нет, основная часть энергии волны концентрируется в верхнем слое воды. В этих волноломах волногасители располагаются в верхней части сооружения, они опираются на отдельные опоры, расположенные на значительном расстоянии друг от друга.

Сквозные волноломы возводят в полузащищенных морских заливах при высоте волны до 4 м, глубиной (3,5¸4)×h и крутизне волны более 1:20.

По конструктивным признакам сквозные волноломы бывают: с волногасящим тонким экраном; с ящичным экраном; с волногасящей камерой и тонким экраном; с решетчатым волногасителем.

Рис. 10. Сквозные волноломы.

а) с волногасящим тонким экраном; б) с волногасящей камерой и тонким экраном.

2 – свайные опоры;

3 – тонкий экран;

4 – волногасящая камера.

Преимуществаэкономичнее гравитационных оградительных сооружений.

Недостаткисложность производства работ, не высокая волногасящая способность при значительном волнении.

Плавучие волноломыперекрывают путь волнения в верхних слоях водной среды, где сосредотачивается основная энергия волнового движения.

Основными элементами плавучих волноломов являются плавучие волногасящие устройства и якорные устройства, состоящие из якорных связей и глухих якорей.

Волногасящие устройства изготовляют из металла, железобетона, дерева и пластмассы.

Волнолом собирается из отдельных частей длиной 10 ¸60 м.

Рис. 11. Плавучие волноломы.

а) с наклонной лицевой гранью; б) с плавающими емкостями, частично заполненными воздухом и водой; в) из матов из пластичного материала.

Где 1 – дно водоема.

3 – якорные устройства.

Плавучие волноломы применяют при высоте волны до 2,5 м, крутизне волны до 1:12 и глубинах 30 ¸40 м.

Преимущества: небольшая стоимость и быстрая установка.

Недостатки: большие эксплуатационные расходы; в якорных цепях возникают большие усилия, из-за чего узлы соединения плавучих устройств ненадежны. Это приводит к разрушению плавучих волноломов.

Пневматические и гидравлические волноломы

Они основаны на использовании сжатого воздуха или струй воды.

Пневматическийволнолом состоит из рабочей перфорированной трубы, служащей для выпуска воздуха в толщу воды, магистрального воздухопровода и компрессора, который обеспечивает волнолом сжатым воздухом.

Рис. 12. Пневматический волнолом.

Принцип работы волнолома, состоит в том, что пузырьки воздуха в большом количестве выходят под давлением, всплывают, увлекая за собой массу воды. В результате, образуется водовоздушная завеса, устремляющаяся вверх. Волны, встречаясь с такой завесой, полностью или частично гасятся.

Эти волноломы применяются при высоте волны до 2,5 м, крутизне волны до 1,5 м и глубинах не менее 4 высот волны (4×h), при этом длина волны должна быть не меньше 40 м.

Преимущества: имеют небольшую стоимость, суда могут проходить над ними.

Недостатки: большие эксплуатационные расходы.

Гидравлический волнолом состоит из рабочей трубы с насадками магистрального водопровода и насосной станции.

Рис.13. Гидравлический волнолом.

Принцип работы волнолома. Из рабочих труб производится выброс горизонтальных водяных струй в сторону, противоположную направлению волны. Горизонтальный поток образует мощное течение воды навстречу волне, в результате чего волна разрушается.

Эти волноломы применяются при высоте волны до 3 м, глубине до 15 м и длине волны до 35 м.

Преимущества:небольшая стоимость. Гидравлические волноломы стоят дороже пневматических и не создают возможности прохода судов над ними.

Лекция № 17

ПРИЧАЛЬНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

На выбор конструкции причального сооружения влияют: геологические условия, назначение причалов, виды перерабатываемых грузов, различные глубины и другие факторы.

По конструктивным признакам причальные сооружения делятся на типы:

Дата добавления: 2018-04-05 ; просмотров: 657 ; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ

Ссылка на основную публикацию