XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

В СНО ЯГТУ разработаны 3 типа новых сборных быстро возводимых гидротехнических оградительных сооружений предназначенных для защиты населенных пунктов, сельскохозяйственных и промышленных объектов от затопления и подтопления при паводках, а также временных перемычек с целью отсечки воды в гидроканалах или водохранилищах при проведении строительных и ремонтных работ. Задачей НИОКР являлось повышение эффективности использования быстро возводимых гидротехнический сооружений малой удельной массы, обеспечение возможности многократного установки и переустановки в различных местах с минимальными трудозатратами и с использованием в качестве наполнителей жидкости, воздуха и грунта.

Рис.1
На рис. 1, 2 представлено защитное оградительное сооружение в виде замкнутых из гибких материалов заполняемые водой. На рис.1 изображён вид с торца защитного оградительного сооружения в эксплуатационном состоянии в случае «большой» воды; на рис. 2 - в случае «малой» воды.

Рис.2

Защитное оградительное сооружение содержит две гибкие замкнутые оболочки 1, 2 разных диаметров, каждая из которых снабжена двумя эластичными боковыми рёбрами 3, 4, расположенными вдоль образующих оболочек. Оболочки 1, 2 соединены герметично между собой соседними внутренними рёбрами 3 и установлены на расстоянии друг от друга не менее трёх диаметров оболочки меньшего диаметра 1. Соотношение диаметров гибких замкнутых оболочек 1, 2. Все оболочки снабжены штуцерами для заполнения их внутренних объемов водой 1, 5 и воздухом 2, 6. 
Оболочки могут быть изготовлены из высокопрочных водонепроницаемых материалов, например, из поливинилхлоридного листового материала, путём загибания концов ткани и герметичного соединения их внакладку в областях боковых рёбер 3, 4.
Сооружение образуется из секций соединенных встык при помощи гидравлических уплотнений, технических молний, при этом можно создавать защиту сколь угодно большой длины.

На рис.3 представлено защитное оградительное сооружение, боковые стенки которого, выполнены из соединенных между собой ячеек, заполненных воздухом. Такие сооружения предназначены для защиты от штормовых потоков воды.

Защитное оградительное сооружение состоит из двух вертикальных водонепроницаемых гибких стенок, собранных из соединенных между собой ячеек 1, образованных наружной 2 и внутренней 3 оболочками. Оболочки связаны между собой внутренними 4 верхними 5 и нижними 6 перемычками. Верхние перемычки 5 выполнены в виде съемных жестких стержней и соединены с вертикальными водонепроницаемыми стенками, например, с помощью цилиндрических шарниров 7. Внутренние полости ячеек 1 заполнены сжатым воздухом (нижние ячейки могут быть заполнены жидкостью), соединены между собой и с едиными штуцерами для подвода и отвода воздуха из одного места. Нижние перемычки 6 выполнены сплошными из гибкого водонепроницаемого материала. Верхние перемычки 5 через цилиндрические шарниры 7 соединены растяжками 8 с якорями, выполненными в виде винтовых свай 9 или шпор 10. Полость, образованная гибкими вертикальными стенками и нижней перемычкой 6, заполнена балластным материалом 11: грунтом или грунтом и водой.

Рис.3

На рис.4, 5 представлено защитное оградительное сооружение, боковые стенки которого выполнены из жесткого гофрированного материала и предназначено для использования любого баластного материала.

На рис.4 изображены главный вид защитного оградительного сооружения, вид сверху, вид слева; на рис.5 – вид сложенного для транспортировки и хранения защитного оградительного сооружения.

Сборное защитное оградительное сооружение состоит из уложенных в ряд открытых сверху половых блоков, заполненных загрузочным материалом. Блоки выполнены в виде прямоугольных параллелепипедов, две большие по длине вертикальные боковые стенки 1 блоков изготовлены из жесткого гофрированного материала с продольными ребрами жесткости. Три остальные стенки блоков нижняя 2, две меньшие по длине вертикальные боковые стенки 3 изготовлены из гибкого материала. Все стенки блоков выполнены из водонепроницаемых материалов и герметично соединены между собой. В качестве жесткого материала может быть использован листовой гофрированный дюралюминий, листовые гофрированные твердые полимеры, например, листовой поликарбонат. В качестве гибких материалов может быть использован листовой поливинилхлорид. Большие вертикальные боковые стенки 1 блоков крепятся между собой в поперечном и продольном направлении жесткими связями 4,5, а в грунте они закрепляются с помощью вертикальных шпор 6, якорей 7 и гибких связей 8. Шпоры вставляются в отверстия боковых стенок 1, выполненные в поперечных ребрах жесткости 9. Размеры стенок блоков должны быть выбраны таким образом, чтобы обеспечить возможность складывания блоков большими боковыми стенками друг на друга с целью уменьшения габаритов блоков при транспортировке и хранении. Стенки блоков монтируются между собой путем загибания концов гибких материалов на вертикальные боковые стенки и соединения внакладку.

Рис.4 Рис.5

Использование полых складывающихся блоков, выполненных в виде прямоугольных параллелепипедов с двумя большими по длине вертикальными боковыми стенками из жесткого гофрированного материала и тремя остальными стенками из гибкого материала позволяет значительно быстрее производить транспортировку, монтаж и демонтаж оградительного сооружения. Крепление стенок блоков между собой в поперечном и продольном направлении жесткими связями обеспечивает герметичность сооружения. Применение вертикальных шпор, якорей и гибких связей обеспечивает остойчивость сооружения даже при большой волне.

Сборное защитное-регуляционное сооружение, собранное из таких блоков позволяет использовать любой балластный материал, в том числе, грунт, находящийся (что очень важно) вблизи места установки сооружения, используя землеройную технику.

Данные технические решения защищены тремя патентами РФ №№ 2555452, 2560989, 2626627 и прошли опытные испытания.

В настоящее время ведутся ОКР и работы по созданию методов расчёта предложенных технических решений. Исследования проводятся на кафедре теоретической механики и сопротивления материалов ЯГТУ под руководством проф. В.Н. Сидоровым.