искусственный остров

Формула изобретения

1. Искусственный остров, включающий грунтовое ядро, ограниченное по периметру защитным поясом, выполненным в форме многоугольника, отличающийся тем, что многоугольник защитного пояса образован прилегающими к грунтовому ядру и расположенными равномерно по его периметру треугольными выступами, заполненными песком, или щебнем, или гравием и выполненными с ребрами жесткости, смонтированными на их боковых сторонах, при этом пространства между двумя треугольными выступами образуют лагуны, равномерно расположенные по всему периметру острова, причем оконечности и боковые стороны каждого треугольного выступа выполнены с наклоном к водной поверхности, а высота ядра и защитного пояса превышает не менее чем на два метра максимальный уровень воды в зоне расположения острова.

2. Искусственный остров по п.1, отличающийся тем, что грунтовое ядро выполнено в форме круга.

3. Искусственный остров по п.1, отличающийся тем, что грунтовое ядро выполнено в форме прямоугольника.

4. Искусственный остров по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что грунтовое ядро выполнено из песка, щебня и гравия.

5. Искусственный остров по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что грунтовое ядро выполнено из всплывшего торфяника, уложенного сегментами, например треугольной формы, закрепленными конусообразными лунками, заполненными грунтообразующим материалом.

6. Искусственный остров по п.1, отличающийся тем, что ребра жесткости треугольных выступов выполнены из железнодорожных рельсов, закрепленных железобетонными шпалами, уложенными вплотную друг к другу на боковых сторонах выступов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано для освоения и обустройства мелководий в искусственных водохранилищах.

Известен искусственный архипелаг, включающий периферийные острова и центральный остров, расположенный на кольцевой опоре с проходами, перекрываемыми затворами, и перегородках, расходящихся лучами от кольцевой опоры, при этом центральный остров дополнительно снабжен замкнутым внешним барьером с проходами, перекрываемыми затворами, и ограниченными перегородками судоходными каналами между проходами кольцевой опоры и внешнего барьера, причем перегородки делят пространство между кольцевой опорой и внешним барьером на бассейны, а периферийные острова расположены цепью вдоль внешнего барьера и окружены цепью искусственных рифов (см. патент RU №2220254, МПК Е 02 В 17/00, Е 21 В 15/02, опубл. 27.12.2003).

Недостатками этого известного искусственного архипелага являются:

- разрушение периферийных островов под воздействием волн, огибающих цепь искусственных рифов, путем вымывания составляющих их частей, а также центрального острова, при этом разрушение достигает максимума при воздействии как господствующей розы ветров, так при подвижке льда во время межсезонья;

- большая трудоемкость и стоимость монтажа архипелага, обусловленная наличием периферийных островов и цепей искусственных рифов.

Известен искусственный остров, включающий грунтовое ядро, ограниченное по периметру защитным поясом, имеющим в поперечном сечении форму многоугольника и выполненным из хаотично набросанных на дно акватории блоков в виде пустотелых тороидальных элементов из резиноармированного материала, образующих внешнюю рабочую поверхность, расположенную под острым углом к горизонту (см. авторское свидетельство SU №1772320, МПК Е 02 В 17/00, опубл. 30.10.1992).

Недостатками этого известного искусственного острова являются:

- низкая надежность защиты от действия внешних сил, обусловленная размыванием и вымыванием береговой линии острова при воздействии как несимметричной волны, так при подвижке льда;

- большие затраты на строительство, обусловленные необходимостью завоза исходных материалов с материка и постоянным выполнением ремонтных работ для устранения размывания и вымывания береговой линии острова.

Наиболее близким аналогом предлагаемого является известный искусственный остров, включающий грунтовое ядро, ограниченное по периметру защитным поясом, выполненным в форме многоугольника (см. патент RU 2059041, МПК Е 02 В 17/00, опубл. 27.04.1996).

Кроме того, этот известный искусственный остров содержит два замкнутых по периметру понтона, один из которых размещен в основании защитного пояса, а другой размещен в пределах грунтового ядра и соединен с верхней частью защитного пояса, гибкие элементы фиксации понтонов друг с другом, изолирующие элементы для защиты грунтового ядра от размыва, причем защитный пояс выполнен из соединенных между собой железобетонных плит, соединение понтона с верхней частью защитного пояса выполнено с помощью шарниров, зафиксированных на плите на расстоянии от ее нижней кромки, большем расстояния от этой кромки до центра тяжести плиты, при этом нижний понтон выполнен с вертикальным выступом по внешнему периметру, а плиты защитного пояса своими нижними кромками уперты во внутреннюю стенку выступа и оперты на сопряженную с ним верхнюю поверхность нижнего понтона.

Недостатки этого известного искусственного острова заключаются в сложности его конструкции и связанных с этим высоких затратах на строительство, а также в низкой надежности защиты от воздействия таких сезонных факторов, как подвижки льда во время межсезонья и изменяющееся по направлению и мощности волновое воздействие.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности защиты искусственного острова от воздействия сезонных факторов и снижение затрат на строительство искусственного острова путем упрощения его конструкции и использования при строительстве местных материалов.

Решение поставленной задачи достигается тем, что у искусственного острова, включающего грунтовое ядро, ограниченное по периметру защитным поясом, выполненным в форме многоугольника, согласно изобретению, многоугольник защитного пояса образован прилегающими к грунтовому ядру и расположенными равномерно по его периметру треугольными выступами, заполненными песком или щебнем, или гравием и выполненными с ребрами жесткости, смонтированными на их боковых сторонах, при этом пространства между двумя треугольными выступами образуют лагуны, равномерно расположенные по всему периметру острова, причем оконечности и боковые стороны каждого треугольного выступа выполнены с наклоном к водной поверхности, а высота ядра и защитного пояса превышает не менее чем на два метра максимальный уровень воды в зоне расположения острова.

Грунтовое ядро может быть выполнено в форме круга или в форме прямоугольника.

Кроме того, грунтовое ядро может быть выполнено из песка, щебня и гравия.

Также грунтовое ядро может быть выполнено из всплывшего торфяника, уложенного сегментами, например, треугольной формы, закрепленными конусообразными лунками, заполненными грунтообразующим материалом.

Ребра жесткости треугольных выступов предпочтительно выполнены из железнодорожных рельсов, закрепленных железобетонными шпалами, уложенными вплотную друг к другу на боковых сторонах выступов.

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид искусственного острова; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - вид Б на фиг.1; на фиг.4 - общий вид искусственного острова прямоугольной формы.

Искусственный остров включает грунтовое ядро 1, ограниченное по периметру защитным поясом, выполненным в форме многоугольника, который образован прилегающими к грунтовому ядру 1 и расположенными равномерно по его периметру треугольными выступами 2, заполненными или песком или щебнем, или гравием и выполненными с ребрами жесткости 3, смонтированными на их боковых сторонах, при этом пространства между двумя смежными треугольными выступами 2 образуют лагуны 4, равномерно расположенные по всему периметру острова. Оконечности 5 и боковые стороны 6 каждого треугольного выступа 2 выполнены с наклоном к водной поверхности 7, а высота Н ядра 1 и защитного пояса превышает не менее чем на два метра максимальный уровень воды в зоне расположения острова.

Грунтовое ядро 1 может быть выполнено в форме круга или в форме прямоугольника (см. фиг.1 и фиг.4).

Кроме того, грунтовое ядро 1 может быть выполнено из песка, щебня и гравия.

Также грунтовое ядро 1 может быть выполнено из всплывшего торфяника, уложенного сегментами, например, треугольной формы, закрепленными конусообразными лунками 8, заполненными грунтообразующим материалом 9 (например, песком, щебнем, гравием).

Ребра жесткости 3 треугольных выступов 2 предпочтительно выполнены из железнодорожных рельсов, закрепленных железобетонными шпалами 10, уложенными вплотную друг к другу на боковых сторонах выступов 2.

При воздействии сезонных факторов, например движении льда, происходит деформация структуры льда с образованием трещин. Возникновение трещин происходит за счет силы сопротивления давлению льда на наклонных оконечностях 5 треугольных выступов 2, вторая сила, обеспечивающая деформацию льда, это вес льда, поднятого на высоту Н по наклонной плоскости боковых сторон 6 треугольных выступов 2. Под действием этих сил происходит деформация структуры льда, приводящая к неизбежному образованию трещин в полях, кусках льда, надвигающихся на конструкции береговой линии острова, т.е. на оконечности 5 треугольных выступов 2. Деформация льда, происходящая на оконечностях 5 треугольных выступов 2 с образованием трещины, и деформации льда, происходящие на смежных оконечностях 5 треугольных выступов 2 с образованием трещин, обеспечивают деление поля льда на куски льда, что значительно снижает силу давления льда на конструкцию береговой линии искусственного острова. Ребра жесткости 3, смонтированные на боковых сторонах 6 треугольных выступов 2, способны деформировать куски льда при их дальнейшем движении в лагуне 4, образованной двумя боковыми сторонами 6 смежных треугольных выступов 2, и обеспечивают деление кусков льда на более мелкие части. Раздробленные части больших полей льда выполняют демпфирующие функции, дополнительно предохраняя остров от разрушительных сдвиговых сил больших полей льда.

Кроме того, при изменяющейся розе ветров лагуны 4 усиливают явление прибоя, гасят ударную силу несимметричной волны, нейтрализуют процессы вымывания и размыва.

Ребра жесткости 3 боковых сторон 6 смежных треугольных выступов 2 с оконечностями 5 своим наклоном и выступами ребер жесткости 3 на боковых сторонах 6 лагун 4, наклоненных под углом к горизонту воды, полностью нейтрализуют ударную силу несимметричной волны и связанные с ней процессы вымывания и размыв острова.

Строительство островов больших размеров осуществляется на тех же принципах или агрегатированием островов в архипелаг с перемычками в виде прямоугольных островов.

Толщина льда на замерзающих искусственных водохранилищах к весне доходит до одного метра. При господствующих на водохранилище ветрах сдвиговые усилия больших полей льда, действующие на берега водохранилища и берега островов, достигают порой нескольких сотен или тысяч тонн. Эти силы льда деформируют и разрушают береговые конструкции пристаней и других сооружений, а также разрушают берега имеющихся естественных островов. За счет воздействия несимметричной волны происходит дальнейшее размывание и вымывание береговой линии водохранилища и береговой линии островов.

Предлагаемое техническое решение позволяет создать искусственный остров с грунтовым ядром и защитным поясом в форме многоугольника, образованного треугольными выступами, равномерно расположенными по периметру грунтового ядра, что обеспечивает уменьшение воздействия сезонных факторов - несимметричной волны и давления льда на береговую линию искусственного острова.

Выполнение грунтового ядра острова из органического материала - всплывшего торфяника, по структуре своей напоминающего органобетон, позволяет значительно снизить затраты на строительство. Всплывшие торфяники во множестве находятся в водохранилище недалеко от мелководий и мест строительства искусственных островов, кроме того всплывший торфяник легко транспортируется сегментами с помощью судовых тралов на место строительства искусственного острова. Всплывший торфяник является очень дешевым строительным материалом, но достаточно прочным. Для придания большей прочности и устойчивости грунтовое ядро из всплывшего торфяника закрепляют грунтообразующим материалом (например, песком, щебнем, гравием), который засыпают в конусообразные лунки в торфянике на глубину мелководья. Создание торфопесчаной структуры тела острова по сравнению с засыпкой грунтового ядра острова песком, грунтом, гравием или камнями в несколько раз дешевле.

Треугольные выступы с оконечностями и укрепленными ребрами жесткости боковыми сторонами обеспечивают деформацию надвигающегося на остров льда, т.к. лед движется под воздействием ветровой энергии, а ребра жесткости, представляющие собой железнодорожные рельсы, закрепленные железобетонными шпалами, уложенными вплотную друг к другу на установленных под наклоном к поверхности водохранилища боковых сторонах треугольных выступов, уменьшают силу давления льда, его сдвиговые усилия за счет наклонного скольжения льда, что спасает от разрушения треугольный выступ.

Таким образом, вышеописанное техническое решение обеспечивает снижение сложности и материалоемкости конструкции острова, повышение технологичности монтажа и сборки как отдельных элементов конструкции, так и всего острова в целом, что позволяет снизить затраты на строительство искусственного острова и вести широкое строительство искусственных островов на мелководье как естественных, так и искусственных водохранилищ.