Создающий затухание элемент - RU2556714C2
Код документа: RU2556714C2
Чертежи
Описание
Настоящее изобретение относится к создающему затухание элементу.
Создающий затухание элемент данного типа можно использовать для ослабления действия волн, например, на гидротехнические сооружения, такие как дамбы. Кроме того, создающий затухание элемент согласно настоящему изобретению можно использовать для создания затухания звуковых волн, при этом несколько создающих затухание элементов образуют барьер или стену глушения звука. Другие возможности уменьшения энергии волн можно получить с помощью создающих затухание элементов, например удаление больших объемов воды.
В известной технике ряд блоков, установленных вплотную друг к другу, используют в качестве создающих затухание элементов для дамб, при этом верхние поверхности таких блоков устанавливают более или менее смежными. Обнаружено, что возможно достижение улучшения, если создать дроссельные отверстия на верхней стороне, в которые вода может перемещаться. В результате, поток воды, проходящий по дамбе, нарушается, и действенность создания затухания усиливается.
Вместе с тем в известной технике это требует весьма сложных элементов, с соответствующей высокой стоимостью производства.
В патенте US 2002/0025231 описана сборка создающих затухание элементов, состоящая из ряда создающих затухание элементов с общей опорной частью. Такая структура является весьма сложной в установке, естественно не может не устанавливаться вручную и не дает возможности модификаций формы тела, располагающегося внизу, такого как тело дамбы или другая стена. Вследствие общей опорной части отсутствует взаимодействие с остальной частью дамбы.
В патенте US 5556230 описана система защиты берега, состоящая из некоторого числа элементов с суженными и увеличенными частями, установленными с поочередным упором друг с другом. Хотя данное делает возможным следовать форме тела дамбы, достигается только ограниченное дополнительное затухание, если вообще достигается. Такая структура является подходящей только для предотвращения эрозии материала.
Все структуры данного вида имеют недостаток, являясь настолько тяжелыми, что их нельзя устанавливать вручную и, кроме того, их очень сложно изготавливать из бетона. Конкретнее они требуют очень сложной формы для отливки, в результате их невозможно производить с высокой скоростью и широкомасштабно при относительно низкой стоимости.
В заявке WO 03/076727 описан экологичный блок, который можно использовать на берегах рек, снабженный полостями, подлежащими заполнению растительностью. Блок является, по существу, прямоугольным и в первом варианте осуществления, по существу, плоским на двух противоположных сторонах. В другом варианте (фиг.6) одна его сторона является плоской, и противоположная сторона снабжена верхней частью и опорной частью. Он предназначен для установки с упором в стенку плоской стороной.
Задачей настоящего изобретения является создание создающего затухание элемента, с помощью которого можно оптимально создавать затухание волн, таких как волны на воде или звуковые волны. Кроме того, задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности изготовления такого создающего затухание элемента простым способом, при этом элемент имеет относительно сложную форму при эксплуатации, но дополнительно облегчается его установка и сделана возможной его установка вручную.
Данную задачу решает создающий затухание элемент, имеющий признаки по п.1 формулы изобретения.
Согласно настоящему изобретению особенно эффективное затухание получают благодаря примыканию узкой части к верхней части. Благодаря площади сечения меньше чем в опорной части верхняя часть сообщается текучей средой с узкой частью, в результате чего путь перемещения среды, в которой создается затухание, нарушается вследствие того, что часть, например, волны на дамбе уходит в узкую часть через верхнюю часть.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения все создающие затухание элементы являются, по существу, идентичными и устанавливаются, по существу, одним способом, что отличается от структуры, показанной в патенте US 5556230.
Вследствие использования отдельных создающих затухание элементов, каждого имеющего отдельные опорные части, с помощью настоящего изобретения возможно достижение взаимодействия со слоем, находящимся внизу.
Если создающий затухание элемент согласно настоящему изобретению, например, используют на дамбе, ряд создающих затухание элементов можно устанавливать на фильтрующем слое или слое гравия дамбы. Такой фильтрующий слой обеспечивает перемещение воды и также делает возможным удаление воды. Вместе с тем важно, что такой фильтрующий слой также остается на месте в тяжелых условиях работы, таких как мощное воздействие волн.
С помощью настоящего изобретения является возможным регулирование объема воды, проходящего между смежными верхними частями. Во-первых, его можно регулировать, определяя зазор между смежными верхними частями. Вода, которая последовательно проходит вдоль верхней части, может удаляться либо с помощью канала, образованного несколькими смежными узкими частями, или с помощью отверстий, имеющихся между опорными частями, и уходить в описанный выше фильтрующий слой. С помощью настоящего изобретения является возможным обеспечение оптимальной адаптации так, что, с одной стороны, можно достигать оптимального ослабления возникающего действия волны, а с другой стороны, можно предотвращать повреждение фильтрующего слоя или другого основания тела дамбы.
Особенно простую структуру можно получить, конструируя создающий затухание элемент из двух частей создающего затухание элемента. Создающий затухание элемент предпочтительно делится вертикально, так что каждая часть создающего затухание элемента содержит верхнюю часть, узкую часть и опорную часть. Делится элемент предпочтительно с образованием плоской поверхности. При таком способе является достаточным создание простой формы или опалубки в комбинации с прессом, где верхняя сторона формы или опалубки лежит в разделяющей плоскости. Данное делает возможным быстрое изготовление большого количества частей создающих затухание элементов с относительно низкими затратами. Данные половины создающих затухание элементов могут прикрепляться друг к другу, если необходимо, после изготовления (или во время изготовления). Для этого возможно использование, например, методики склеивания. Вместе с тем при установке ряда элементов также возможна установка частей создающего затухание элемента вплотную друг к другу без прикрепления друг к другу.
При выполнении из бетона создающие затухание элементы можно, например, изготавливать с использованием прессов. В данном случае содержание влаги и, следовательно, пластичность материала, подлежащего использованию, выбирают так, что, с одной стороны, можно осуществить оптимальное формообразование, и с другой стороны, время нахождения под прессом в форме можно установить насколько возможно коротким. В варианте возможно устройство вспомогательного корпуса, выполненного из относительно тонкого материала в пресс-форме, с формой такого вспомогательного корпуса, соответствующей форме создающего затухание элемента, и прессование материала создающего затухание элемента в нем. Пластичность выбирают так, что элемент является еще недостаточно устойчивым по размерам после прессования. Благодаря использованию вспомогательного корпуса и удаления его из пресса материалу предоставляется возможность дополнительного затвердевания во вспомогательной форме до того, как становится возможным снятие вспомогательной формы. Стоимость изготовления таких вспомогательных форм значительно ниже, чем расходы, связанные с увеличенным временем нахождения под прессом.
В частном варианте осуществления настоящего изобретения с некоторым числом создающих затухание элементов, установленных вплотную друг к другу, получают зазор, поскольку узкие части образуют канал. В варианте наклонной дамбы, на которой устанавливают создающие затухание элементы, вода должна проходить в узкую часть через верхнюю часть и оказываться в канале, образованном смежными узкими частями смежных создающих затухание элементов, и затем проходить назад. С одной стороны, результатом этого является очень эффективное создание затухания, а с другой стороны, получают удаление воды. Предпочтительно данный зазор также присутствует между опорными частями создающих затухание элементов. В результате вода может уходить, например, в тело дамбы. Предпочтительно зазор значительно меньше зазора между верхними частями. Это предотвращает возникновение вакуумного эффекта, когда создающие затухание элементы полностью закрывает вода, и когда вода отступает, результатом является вынос материала, присутствующего между смежными опорными частями, такого как материал типа гравия.
Согласно изобретению каждый создающий затухание элемент предпочтительно состоит из двух частей создающего затухание элемента, которые могут быть установлены вплотную друг к другу, при этом, когда две таких части установлены вплотную друг к другу по их граничной поверхности, получаются верхняя часть, узкая часть и опорная часть.
Соответствующий механизм можно использовать для глушения звука. В таком случае, кроме того, возможно создание узкой части с материалом глушения звука, таким как волокнистый материал.
Верхняя часть может иметь любую возможную форму. Верхняя часть может быть выполнена с конфигурацией, влияющей на поток текучей среды для создания затухания. Иначе говоря, с помощью придания некоторой конфигурации верхней части поток текучей среды можно отклонять, например, в некотором направлении или разделять на отдельные потоки.
Так, при глушении звука может быть предпочтительным рассеивание звука с помощью заостренных, сферических или аналогичных форм верхней части. Данная форма может, если необходимо, являться симметричной. Низ верхней части, иначе говоря переход к узкой части, может быть выполнен с такой конфигурацией, что запирает и/или удерживает звук в узкой части. Настоящее изобретение предусматривает возможность придания верхней части такой формы, что сталкивающаяся с ней текучая среда, а также звук отклоняется в некотором направлении.
Основание предпочтительно также выполнено в конфигурации многоугольника и конкретнее квадрата.
Конкретнее соответствующий многогранник имеет искривленные, сферические, выпуклые стороны. Данное делает возможным установку смежных элементов под небольшим углом друг к другу, так что можно следовать кривым в теле дамбы. Кроме того, материал должен входить в промежуточное пространство, присутствующее между смежными основаниями, результатом чего является дополнительная стабилизация элементов. Например, квадратная форма создает больше пространства в сравнении с многоугольной формой для выпуклой части, что улучшает устойчивость.
Если необходимо, опорные части могут быть выполнены сужающимися. Конструкция, содержащая части элементов сложной формы, представленная в настоящем изобретении, делает возможным получение сложных форм создающего затухание элемента недорогим способом.
Указываем, что площадь сечения верхней части создающего затухание элемента должна составлять, по меньшей мере, на 10% меньше площади опорной части. Предпочтительной является площадь не более чем на 50% меньше площади сечения опорной части.
То же относится к верхней части. Когда их последовательно устанавливают рядами, например, для получения тела дамбы, создающие затухание элементы предпочтительно выполняют с такой конфигурацией, что верхние части и предпочтительно также опорные части прилегают вплотную друг к другу. Это дает в результате особенно высокую степень устойчивости таких рядов создающих затухание элементов.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления изобретения верхняя часть снабжена скошенными закругленными кромками, так что предотвращаются повреждения, когда по верхней части ходят и когда по телам дамбы ходят или ездят.
Верхние части предпочтительно и конкретнее при использовании в телах дамб выполняют с такой конфигурацией, что, когда ряд создающих затухание элементов устанавливают вплотную друг к другу, получают отверстия между смежными верхними частями, через которые вода может проходить в узкие части, находящиеся под ними. Размер таких отверстий определяет "противодавление", с которым вода сталкивается, когда волна перемещается по телу дамбы. Кроме того, форма узкой части может влиять на удаление воды через такие отверстия. Данная узкая часть может быть выполнена с конфигурацией больше или меньше верхней части. Кроме того, возможно выполнение узкой части асимметричной конфигурации так, что для потока в одном направлении площадь сечения становится больше, чем в другом.
Предпочтительно создающий затухание элемент выполняют с конфигурацией с максимально возможным числом закруглений, таким образом, достигая максимальной прочности в результате отсутствия острых углов.
Выбор отделки должен зависеть от варианта применения.
Когда используют тело дамбы, устойчивость может увеличиваться после установки ряда создающих затухание элементов с помощью введения материала заполнителя, такого как щебень. Щебень должен предпочтительно вводиться между опорными частями.
Описанные выше создающие затухание элементы можно изготавливать любыми подходящими способами.
Особенно подходящим является способ их изготовления из бетона. Опалубку в форме подлежащего изготовлению создающего затухание элемента заполняют бетоном и после некоторого (незначительного) затвердевания создающий затухание элемент вынимают из нее.
Кроме того, возможно создание, в частности, на верхней стороне создающих затухание элементов, иначе говоря на частях, обращенных к окружающей среде, слоем, соответствующим требованиям экологии лучше обычного бетона. В качестве примера такого покрывающего слоя можно упомянуть базальт, на котором могут удерживаться живые существа.
Возможно создание такого слоя перед укладкой бетона в форму или опалубку. Если необходимо, такую форму или опалубку можно также снабжать съемными перегородками, дающими в результате различные пространства, которые, с одной стороны, можно заполнять материалом, лучше соответствующим требованиям экологии, и, с другой стороны, обычным бетоном.
Кроме того, можно заключать загрязняющие окружающую среду материалы в материалы, из которых изготавливают элементы. Это обеспечивает отсутствие их утечки. Сера и зольная пыль может служить примером. Данные материалы можно включать, например, в состав бетона, используемого для изготовления части элемента.
При данном способе изготовления возможно придание создающему затухание элементу любой необходимой формы. Таким образом, стороны опорной части могут быть выпуклыми.
Благодаря данному способу изготовления, но также любым другим приемлемым способом, можно изготавливать опорные части, приспособленные для конкретного использования. В дополнение к описанному выше созданию пространства между опорными частями для обеспечения удаления воды в тело дамбы также возможно выполнение опорных частей таким способом, что они стыкуются, что дает в результате точную установку и, в частности, их скрепление.
Как указано выше, возможно конструирование создающих затухание элементов из двух, если необходимо, равных половин или из одной части.
В дополнение к описанной выше методике также возможно получение способа быстрого изготовления с помощью прессования бетона. Если создающий затухание элемент выполнен как моноблок, должны использовать форму, состоящую из двух взаимно смещающихся частей.
Настоящее изобретение также относится к ряду создающих затухание элементов, описанных выше, в которых границы канала образованы узкими частями.
Такой ряд предпочтительно содержит, по меньшей мере, 100 элементов и конкретнее, по меньшей мере, 1000 элементов. Как указано выше, данные создающие затухание элементы предпочтительно, по существу, идентичны. Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления такие создающие затухание элементы из одного ряда ориентируют, по существу, одинаково.
Если создающие затухание элементы используют для ослабления звука, их можно устанавливать под углом и в крайнем случае даже вертикально, таким образом, получая вертикальную стену.
Дополнительным вариантом применения настоящего изобретения является удаление дождевой воды в туннелях или других местах, где могут собираться большие объемы воды.
В зависимости от варианта применения может создаваться ряд создающих затухание элементов. Так, элементы можно, например, устанавливать свободно вплотную друг к другу в вариантах применения в дамбах и т.п. В других вариантах применения, но также когда ослабляют действие воды, создающие затухание элементы могут быть склеены друг с другом, и, например, в вариантах применения для глушения звука материалы глушения звука могут быть установлены между различными, создающими затухание элементами для дополнительного усиления действия глушения. Такой создающий затухание материал может являться упругим типом клея, но может также состоять из кусков наполнителя, имеющих свойства глушения.
Изобретение описано более подробно ниже со ссылкой на примеры вариантов осуществления, показанные на следующих чертежах.
На фиг.1 схематично показано гидротехническое сооружение, такое как дамба.
На фиг.2 показаны создающие затухание элементы, используемые в примере варианта осуществления фиг.1.
На фиг.3 показан дополнительный вариант осуществления создающих затухание элементов для глушения звука.
На фиг.4 показан ряд создающих затухание элементов фиг.3.
На фиг.5 показан способ изготовления частей создающего затухание элемента.
На фиг.6 показан вид сверху некоторых форм верхней части создающих затухание элементов.
На фиг.7 показан вид сверху примера установки создающих затухание элементов.
На фиг.8 показана деталь гидротехнического сооружения, показанного на фиг.1.
На фиг.1 позицией 1 показана дамба. Верхняя сторона данной дамбы снабжена армированием и/или защитой, указанной позицией 2, для предотвращения эрозии материала. Такое армирование и/или защита состоит из ряда создающих затухание элементов 3 согласно настоящему изобретению, установленных вплотную друг к другу.
На фиг.2 показан пример таких создающих затухание элементов. Как можно видеть, каждый создающий затухание элемент 3 состоит из двух частей 4 и 5 создающего затухание элемента. Для ясности они показаны разнесенными на некоторое расстояние, но на практике плоские разделяющие поверхности 12 каждой из частей создающего затухание элемента должны устанавливаться с упором друг к другу при конструировании ряда создающих затухание элементов 3, как показано на фиг.1.
Каждая часть создающего затухание элемента состоит из верхней части 6, узкой части 7 и опорной части 8. Предпочтительно опорная часть является прямоугольной и конкретнее квадратной. Как можно видеть на фиг.2, она имеет немного выпуклую форму. Когда части установлены вплотную друг к другу, имеется возможность наливать материал в получающееся промежуточное пространство, или последнее должно автоматически заполняться таким материалом, когда, например, морская вода протекает через него. Узкая часть может быть снабжена ребром 25 для увеличения ее прочности без значительного влияния на поверхность потока.
Верхняя часть имеет многогранную форму со скосами 10. Установка четырех создающих затухание элементов 3 согласно настоящему изобретению вплотную друг к другу, таким образом, дает в результате отверстие 11, ведущее к узким частям 7. Поскольку узкие части имеют площадь сечения меньше верхних частей, узкие части устанавливают границы непрерывного канала, указанного позицией 9. Площадь сечения верхней части, по меньшей мере, на 10% и максимально на 50% меньше площади сечения опорной части. На практике опорные части 8 должны быть установлены вплотную друг к другу согласно действующим нормам. Зазор может присутствовать между смежными опорными частями в зависимости от действующих норм для обеспечения прохода воды через него в направлении вниз. Голландские госорганы, например, устанавливают, что необходимо наличие зазора, по меньшей мере, в 8-15% от общей площади поверхности, и максимальное отверстие должно быть меньше 5 см. Конечно, возможно отклонение от данной системы. При установке опорных частей вплотную друг к другу должно всегда оставаться достаточное пространство для прохода воды назад к узким частям 7 и затем выхода через канал 9, образованный ими вследствие меньшей площади сечения верхних частей.
Вместе с тем также возможно изготовление создающих затухание элементов таким способом, что, когда они установлены вплотную друг к другу, верхние части прилегают друг к другу. Установка как верхних частей, так и опорных частей вплотную друг к другу при установке ряда элементов дает в результате весьма устойчивую структуру. Возможно создание верхних частей с небольшим скруглением аналогично опорным частям. Кроме того, опорные части могут сужаться от своей нижней стороны к верхней стороне, то есть если два ослабляющих элемента установлены вплотную друг к другу, существует зазор между ними, который книзу уменьшается.
Неровность поверхности создающих затухание элементов можно выбирать на основе существующих требований. На чертежах узкие части фиг.2 являются круглыми. Следует понимать, что они могут также быть овальными, так что, когда создающие затухание элементы установлены вплотную друг к другу, узкие части в каждом варианте устанавливают границы канала прохода, который в каждом варианте имеет отличающиеся размеры сечения в двух направлениях.
Обнаружено, что данный вариант осуществления дает в результате особенно высокое ослабление волн на воде, в результате чего подводную часть дамбы можно выполнить относительно легкой, но обеспечивающей достаточную защиту.
На фиг.3 показан дополнительный вариант создающего затухание элемента согласно изобретению, указанный позицией 13. Каждый создающий затухание элемент состоит из частей 14 и 15 создающего затухание элемента. Каждая часть создающего затухание элемента состоит из верхней части 16, узкой части 17 и опорной части 18. Аналогично предыдущему варианту осуществления площадь сечения верхней части 16 меньше площади сечения опорной части 18. В отличие от предыдущего варианта верхняя часть 16 не плоская, но снабжена заостренной вершиной 20.
Узкая часть и смежные, создающие затухание элементы вместе образуют канал 19. Если необходимо, возможно создание узкой части из материала глушения звука, такого как минеральная вата или т.п., когда используют создающий затухание элемент в качестве барьера для звука.
На фиг.4 показано такое использование в качестве барьера для звука с опорной поверхностью опорных частей, установленной, по существу, вертикально. Обнаружено, что особенно простой и стойкий барьер для звука можно изготавливать таким способом. Кроме того, возможно обеспечение роста растений над барьером для звука. Если необходимо, верхние части могут опираться одна на другую.
На фиг.5 показан пример для изготовления части 4, 5 и 14, 15 создающего затухание элемента соответственно. Представлена форма для отливки или опалубка 26, в которой создана полость 27, соответствующая форме части создающего затухание элемента, подлежащего изготовлению. Нижняя сторона содержит пластину, соответствующую последующей плоскости 12.
На фиг.6 показано несколько вариантов верхней стороны верхних частей 6 и 16 соответственно.
На фиг.7 показан вид сверху установки некоторого количества создающих затухание элементов, таких как показанные на фиг.2. Как можно видеть, выпуклая форма опорных частей 8 облегчает создание кривых. Благодаря разделению каждого создающего затухание элемента вес каждой части создающего затухание элемента можно удерживать относительно низким. В качестве примера упомянут вес приблизительно 6 кг. Можно достигать экономии веса до 40%.
Хотя это не показано на фиг.7, создающие затухание элементы 3, показанные здесь, в каждом случае состоят из двух частей 4 и 5 создающего затухание элемента, как ясно показано на фиг.2. Вместе с тем также возможно изготовление создающих затухание элементов в виде моноблоков.
Первые испытания показали, что для "пологого" откоса можно достигать значительного ослабления, означающего, что волны имеют уменьшенную досягаемость или перемещение по высоте относительно тела дамбы. Следствием является то, что для одинакового прогнозируемого действия волн достаточным является более низкое тело дамбы. Таким образом, возможно придать существующим дамбам стойкость к более высоким волнам с помощью установки описанных выше, создающих затухание элементов.
На фиг.8 показано несколько смежных, создающих затухание элементов 3, установленных на дамбе 1. Данная дамба 1 состоит из основания 31, состоящего из любого известного в технике материала и фильтрующего слоя 32, установленного на нем. Такой фильтрующий слой может состоять из гравия, например гравия, имеющего диаметр 5-6 см. Кроме того, возможно применение фильтрующего слоя 32 из нескольких фильтрующих слоев, каждого из гравия или камня различной крупности. Кроме того, здесь может применяться слой геотекстиля.
В принципе, фильтрующий слой является пористым, и различные потоки воды указаны с помощью различных стрелок. На слой гравия действует давление воды, обусловленное действием волн. Слой гравия служит для стабилизации тела дамбы, и создающие затухание элементы 3, показанные здесь, служат для защиты фильтрующего слоя. Чертеж ясно показывает, что объем воды, который перемещается между верхними частями, частично возвращается из каналов между узкими частями и частично уходит в слой гравия и удаляется через последний. Важно, с одной стороны, возникновение потока между узкими частями и слоем гравия, но, с другой стороны, важно, чтобы данный поток не становился чрезмерно мощным, обусловливающим потерю прочности и появление неустойчивости слоя гравия, поддерживающего создающие затухание элементы. С помощью согласования размеров отверстий в поверхности, образованных верхними частями, размеров узких частей и отверстий между смежными опорными частями данные потоки можно точно регулировать под максимальное прогнозируемое действие волн.
Следует понимать, что верхняя часть, опорная часть и узкая часть могут иметь любую другую форму. Важно, чтобы среда могла проходить из верхней части в узкую часть, для данной цели верхняя часть имеет площадь сечения меньше опорной части. Узкая часть, в свою очередь, для образования вышеописанного канала имеет площадь сечения, которая значительно меньше верхней части.
Кроме того, следует понимать, что создающий затухание элемент имеет много вариантов применения. В приведенном выше описании все проиллюстрировано на примере тела дамбы, на которой присутствует вода. Вместе с тем также возможна установка таких создающих затухание элементов на другой стороне тела дамбы, в результате чего можно предотвращать повреждение дамбы туннельной эрозией или водоворотами.
После прочтения приведенного выше описания специалист в данной области техники должен придумывать варианты, являющиеся очевидными и охватываемыми объемом прилагаемой формулы изобретения.
Реферат
Создающий затухание элемент, состоящий из верхней части, узкой части и опорной части. Указанные части образуют бетонный блок. Площадь сечения верхней части, по меньшей мере, на 10% меньше, чем опорной части. Опорная часть представляет собой многогранник, а узкая часть имеет, по существу, сечение меньше верхней части. Узкие части смежных, создающих затухание элементов образуют непрерывный канал, который соединяется через верхние части. Создающие затухание элементы содержат две части создающего затухание элемента, установленные вплотную друг к другу, которые вместе образуют создающий затухание элемент и разделены, по существу, по плоской поверхности. Таким образом, может быть создано гидротехническое сооружение, стена глушения звука и т.п. Такие создающие затухание элементы можно производить очень простым способом с делением их по вертикали и изготовлением каждой из вертикальных частей из бетона в форме для литья. 4 н. и 24 з.п. ф-лы, 8 ил.
