CZ10416U1 - Segment protipovodňové stěny na bázi vodou plnitelného vaku - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká segmentu protipovodňové stěny na bázi vodou plnitelného vaku. Stěny sestavené z jednotlivých těchto segmentů jsou určeny především jako dočasné hráze a těsnicí prvky k rychlé ochraně různých objektů proti povodním, při čemž mají široké spektrum použití za různých povodňových situací a ohrožení.

Dosavadní stav techniky

V současné době jsou známy protipovodňové vaky i z nich sestavené protipovodňové stěny různé konstrukce. Jedná se např. o celou skupinu vaků plnitelných vodou, které mají průřez ve tvaru trojúhelníka postaveného na základně. Tvar průřezu může být udržován buď vnější nosnou konstrukcí sestavenou z tyčí nebo vnitřními přepážkami rozmístěnými uvnitř vaku v pravidelných intervalech. Plášť vaku je v těchto případech zhotoven z chemicky odolného plastu, zejména z nízkohustotního polyetylénu.

Principielně podobným je i protipovodňový systém otevřených vaků (nádrží), které mají lichoběžníkový průřez ajsou tvořeny robustní, rychle smontovatelnou kostrou z ocelových trubek a pláštěm z geotextilie nebo tkaniny nánosované polyvinylchloridem. Tyto vaky se při použití plní pískem, zeminou, popř. v nepropustném provedení i vodou.

Společnou nevýhodou výše uvedených protipovodňových stěn sestavených z vaků trojúhelníkového nebo lichoběžníkového průřezu je jejich ne zcela vhodný tvar. Tento tvar je jednak třeba fixovat nosnou konstrukcí, vnitřními přepážkami, apod. a jednak u něj může docházet ke koncentraci napětí ve vrcholech průřezu.

Z těchto důvodů se jeví jako vhodnější klenutý tvar vaku, vymezený jednou nebo více navzájem se protínajícími konvexními plochami. Vzhledem k tomu, že takto řešený vak svým tvarem lépe respektuje silové poměry v mase vody dané gravitací a povrchovým napětím, je v tomto případě mechanické namáhání pláště vaku příznivější.

Proto mají známé protipovodňové vaky novějšího konstrukčního provedení v naplněném stavu právě klenutý tvar. Konkrétně je např. znám vak s pláštěm ve tvaru zploštělé elipsy, který je fixován vnitřní podélnou přepážkou spojující protilehlou horní a dolní stěnu vaku. Plášť vaku je zhotoven z nepropustné membrány na bázi polyesterové textilie nánosované polyvinylchloridem.

Další ze známých protipovodňových vaků má v příkladném provedení plášť tvořen trojicí navzájem se protínajících konvexních ploch (průřez ve tvaru „trojlístku“). I zde je tvar průřezu naplněného vaku udržován vnitřními přepážkami, spojujícími protilehlé stěny pláště vaku. Plášť vaku je v tomto případě zhotoven zgeomembrány (bez přesnější specifikace konstrukce a složení).

Jak již bylo uvedeno, jsou protipovodňové vaky klenutého provedení výhodné z hlediska příznivějšího silového zatížení jejich pláště. Mají tedy konstrukční předpoklady pro vyšší mechanickou odolnost a trvanlivost než dříve známé vaky jiných tvarů průřezu. Nedostatkem praktických řešení klenutých vaků je ale skutečnost, že nejsou zcela optimalizovány z hlediska konstrukčního provedení a zejména pak z hlediska použitých materiálů pláště. Používané materiály s nánosy na bázi plastů (především pak polyvinylchloridu) nejsou v uvedené aplikaci optimální ani z hlediska možnosti okamžitého mechanického poškození při manipulaci s vaky, ani z hlediska dlouhodobější odolnosti v průběhu použití v dané povodňové situaci.

-1 CZ 10416 Ul

Podstata technického řešení

K odstranění výše uvedených nedostatků známých protipovodňových vaků a stěn přispívá segment protipovodňové stěny na bázi vodou plnitelného vaku, podle předloženého technického řešení. Tento segment zaujímá (obdobně jako konstrukčně dokonalejší typy doposud známých protipovodňových vaků) v naplněném stavu nad základnou klenutý tvar vymezený alespoň jednou konvexní plochou, při čemž protilehlé úseky vnitřní stěny pláště segmentu jsou v dutině vaku spojeny alespoň jednou stabilizační přepážkou.

Podstata technického řešení spočívá vtom, že poměr pravoúhlého průmětu šířky segmentu k pravoúhlému průmětu jeho výšky je v rozmezí 1,5 : 1 až 3,5 : 1, segment je ve své vrcholové oblasti opatřen alespoň jedním plnicím hrdlem a alespoň jedním odvzdušňovacím hrdlem a v oblasti patní pak alespoň jedním vypouštěcím hrdlem a že plášť segmentuje zhotoven z textilie plátnové vazby s oboustranným nánosem elastomemí směsi na bázi kombinace kopolymeru etylen-propylen-dien-metylen (EPDM) kaučuku a butadien-styrenového kaučuku.

Z hlediska spojení jednotlivých segmentů do podoby kompaktní protipovodňové stěny je výhodné, je-li plášť segmentu v koncových oblastech opatřen spojovacími úchyty s kovovými oky.

Pro snazší manipulaci jsou k plášti segmentu protipovodňové stěny s výhodou připojena alespoň čtyři manipulační ucha.

Textilií plátnové vazby pláště segmentu je s výhodou tkanina, která má pevnost v tahu, stanovenou na vzorku 50 x 200 mm, ve směru osnovy 1800 až 2300 N a ve směru útku 2000 až 2300 N. Touto tkaninou může pak být především polyesterová tkanina o plošné hmotnosti 140 g/m² ± 10 %.

Směs nánosů pláště segmentu na bázi kombinace EPDM kaučuku a butadien-styrenového kaučuku má s výhodou pevnost v tahu alespoň 10 MPa, tažnost alespoň 400 %, trvalou deformaci v tlaku maximálně 50 %, odolnost vůči nízkým teplotám do -25 °C a odolnost vůči vysokým teplotám do +70 °C.

Nánosy elastomemí směsi pláště vaku mají s výhodou tloušťku 1,2 až 1,4 mm.

Hlavním přínosem segmentu protipovodňové stěny podle předloženého technického řešení je skutečnost že spojuje výhody optimalizovaného konstrukčního řešení vaku segmentu (klenutý tvar s definovaným poměrem šířky k výšce a s definovaným umístěním plnicího, odvzdušňovacího a vypouštěcího hrdla, resp. hrdel) s výhodami optimálního složení materiálu pláště segmentu. Textilie plátnové vazby s oboustranným nánosem elastomemí směsi na bázi kombinace EPDM kaučuku a butadien-styrenového kaučuku, s výhodou pak ještě s přesněji definovanými mechanickými vlastnostmi, zaručuje v kombinaci s výše definovanou konstrukcí vaku optimální manipulační a aplikační vlastnosti segmentu i v náročných prostorových a povětrnostních podmínkách. Tím je zaručeno především splnění prioritního požadavku spolehlivosti funkce segmentů, resp. z nich sestavené protipovodňové stěny, po celou dobu použití v konkrétní povodňové situaci.

Přehled obrázků na výkresech

K bližšímu objasnění podstaty technického řešení slouží přiložené výkresy, kde představuje obr. 1 boční pohled na jednoduše klenutý segment v příkladném provedení, obr. 2 příčný řez segmentem podle obr. 1 v místě A, obr. 3 boční pohled na dvojnásobně klenutý segment, obr. 4 příčný řez segmentem podle obr. 3 v místě B.

-2CZ 10416 Ul

Příklady technického řešení

Příklad 1

Segment I protipovodňové stěny v provedení podle obr. 1, resp. 2 zaujímá v naplněném stavu nad základnou klenutý tvar vymezený jednou konvexní plochou - průřez tvaru „bochníku“. Poměr pravoúhlého průmětu šířky s segmentu J k pravoúhlému průmětu jeho výšky v je u tohoto provedení 2,15 : 1, délka segmentu může být 2 až 5 m. Segment 1 je ve své vrcholové oblasti opatřen jedním plnicím hrdlem 3 a jedním odvzdušňovacím hrdlem 4 a v oblasti patní pak alespoň jedním vypouštěcím hrdlem 5.

Plášť 2 segmentu I je zhotoven z polyesterové tkaniny plátnové vazby s oboustranným nánosem elastomerní směsi na bázi kombinace EPDM kaučuku a butadien-styrenového kaučuku.

Polyesterová tkanina má plošnou hmotnost 140 g/m² ± 10% a pevnost v tahu, stanovenou na vzorku 50 x 200 mm, ve směru osnovy 2294 N a ve směru útku 2298 N.

Nánosy elastomerní směsi pláště 2 segmentu 1 mají tloušťku 1,29 mm. Samotná směs na bázi kombinace EPDM kaučuku a butadien-styrenového kaučuku má pevnost v tahu 11,5 MPa, tažnost 455 %, trvalou deformaci v tlaku maximálně 45 %, odolnost vůči nízkým teplotám do -25 °C a odolnost vůči vysokým teplotám do +70 °C.

Horní stěna pláště 2 segmentu 1 je v dutině vaku spojena s protilehlou dolní stěnou stabilizační přepážkou 9.

Plášť 2 je v koncových oblastech opatřen spojovacími úchyty s kovovými oky 6 pro vzájemné spojení sousedních segmentů protipovodňové stěny spojovacím lanem 7. K plášti 2 jsou pro usnadnění manipulace se segmentem i připojena navulkanizovaná nosná pryžotextilní ucha 8.

Segment 1 protipovodňové stěny v příkladném provedení podle obr. 1 a 2 je určen ke zvýšení břehů vodních toků, obehnání jednotlivých domů nebo větších celků celistvou protipovodňovou hrází, ve městech pro zahrazení ulic (mezi domy), pro zamezení vniknutí vody do průjezdů domů apod. Segmenty I tohoto provedení mohou stát na volné ploše, aniž by se opíraly o stěnu objektu.

Příklad 2

Segment I protipovodňové stěny v provedení podle obr. 3, resp. 4 zaujímá v naplněném stavu nad základnou klenutý tvar vymezený dvěmi protínajícími se konvexními plochami průřez tvaru „lístku“. Poměr pravoúhlého průmětu šířky s segmentu J k pravoúhlému průmětu jeho výšky v je u tohoto provedení 1,45 : 1, délka segmentu může být 2 až 5 m. Segment 1 je ve své vrcholové oblasti opatřen jedním plnicím hrdlem 3 a jedním odvzdušňovacím hrdlem 4 a v oblasti patní pak alespoň jedním vypouštěcím hrdlem 5.

Plášť 2 segmentu I je zhotoven z polyesterové tkaniny plátnové vazby s oboustranným nánosem elastomerní směsi na bázi kombinace EPDM kaučuku a butadien-styrenového kaučuku.

Polyesterová tkanina má plošnou hmotnost 140 g/m² ±10% a pevnost v tahu, stanovenou na vzorku 50 x 200 mm, ve směru osnovy 2294 N a ve směru útku 2298 N.

Nánosy elastomerní směsi pláště 2 segmentu 1 mají tloušťku 1,29 mm. Samotná směs na bázi kombinace EPDM kaučuku a butadien-styrenového kaučuku má pevnost v tahu 11,5 MPa, tažnost 455 %, trvalou deformaci v tlaku maximálně 45 %, odolnost vůči nízkým teplotám do -25 °C a odolnost vůči vysokým teplotám do +70 °C.

Horní stěna pláště 2 segmentu 1 je v dutině vaku spojena s protilehlou dolní stěnou vertikální stabilizační přepážkou 9, boční stěny pláště 2 segmentu J jsou pak spojeny horizontální stabilizační přepážkou 9.

-3 CZ 10416 Ul

Plášť 2 je v koncových oblastech 8 opatřen spojovacími úchyty s kovovými oky 6 pro vzájemné spojení sousedních segmentů 1 protipovodňové stěny spojovacím lanem 7. K plášti 2 jsou pro usnadnění manipulace se segmentem I připojena navulkanizovaná nosná pryžotextilní ucha 8.

Segment I protipovodňové stěny v příkladném provedení podle obr. 3 a 4 je určen především k zamezení vniknutí vody do jednotlivých objektů dveřmi, garážovými vraty, nízko umístěnými světlíky a vzduchovými šachtami, různými sklepními okny apod. Segmenty 1 v tomto provedení musí být opřeny nebo jinak staticky zajištěny. Při nutnosti použití ve volném prostoru musí být tyto segmenty zdvojeny a navzájem o sebe opřeny.

Při použití segmentů podle příkladu 1 i 2 se jednotlivé segmenty rozmístí na určeném místě vedle ío sebe tak, aby ležely na spodní straně plnícími a odvzdušňovacími hrdly nahoru a vypouštěcími hrdly směrem k vodě.

Nejlepší nepropustnosti stěny se dosáhne tak, že se segmenty těsně dotýkají spodní hranou bočních čel. Čím těsněji se ksobě sestaví, tím lepší nepropustnosti je dosaženo. Pokud je v ohraničeném prostoru k dispozici jen delší segment, než je velikost prostoru, lze též delší segment „ohnout“ nahoru a „zašlápnutím“ do rohu upravit nepropustnost.

K plnění segmentů lze použít v podstatě jakýkoli zdroj vody, různé typy čerpadel na vodu z řeky nebo jiných zdrojů, požární nebo jiné cisterny, požární hydrantové přípojky, vodovody apod. Připojení na plnící hrdlo 3 se provede požární hadicí „C“. Nouzově lze segment naplnit i slabší hadicí bez přípojné koncovky, zavedenou plnícím hrdlem přímo dovnitř vaku.

Plnit lze několik segmentů najednou (dle dostupné techniky) nebo postupně jeden díl stěny za druhým. Při tomto způsobu se další díly musí před plněním vždy co nejpečlivěji podsunout pod bok vedlejšího již plného segmentu. Po naplnění se jednotlivé segmenty k sobě spojí svázáním lanem provléknutým kovovými oky 6 spojovacích úchytů sousedních segmentů. Pokud to přírodní podmínky dovolí, je vhodné alespoň krajní díly takto sestavené stěny přivázat k pevným předmětům (zabetonované konstrukce, masivní stavby apod., u kterých je předpoklad, že nebudou povodní poškozeny) nebo k předmětům na vyvýšeném místě.

Segmenty podle příkladu 2, které se obvykle pro zajištění objektů používají v jednotlivých kusech, je třeba staticky zajistit a to např. přivázáním k chráněnému objektu. Aby při aplikaci těchto segmentů bylo dosaženo maximálního těsnícího efektu, je třeba je pečlivě umístit spodní hranou přesně k těsněné stěně a při plnění kontrolovat, popř. ještě upravit polohu zvedajících se boků.

Segmenty podle technického řešení se vodou plní, nikoliv tlakují. V závislosti na výkonu čerpadla, je doba naplnění jednoho standardního segmentu délky 5 m cca 15 min. Jakmile je segment plný vody (již nelze pozvednutím zamezit vytékání vody z odvzdušňovacího hrdla 4), zastaví se přítok vody ze zdroje, odpojí se hadice a obě horní hrdla - tzn. plnicí hrdlo 3 i odvzdušňovací hrdlo 4 se rychle uzavřou víčky.

Stěna sestavená se segmentů podle technického řešení je bezpečná do výšky vodního sloupce 0,8 m, při čemž v klidně se rozlévající vodě na dolním toku řek lze v závislosti na charakteru terénu a podloží dosáhnout maximální ochranné výšky i 0,9 m.

Po pominutí povodňového nebezpečí se provede velice jednoduše demontáž celé protipovodňové stěny. U jednotlivých segmentů se otevřou vypouštěcí hrdla 5, popř. i plnicí hrdla 3, resp. odvzdušňovací hrdla 4 a voda se nechá vytéci. Jednotlivé segmenty se uvolní rozvázáním spojovacích lan 7 a transportují se k uložení nebo dalšímu použití.

Průmyslová využitelnost

Segmenty podle technického řešení a z nich sestavené stěny nacházejí uplatnění nejen při povodních a hrozících záplavách (všude tam, kde se např. používají pytle spiskem), ale i za normální situace např. při zahrazení částí vodních toků - ,jímkování“ (při opravách dna nebo

-4CZ 10416 Ul břehů apod.). Jednoduché segmenty a z nich sestavené stěny nejsou určeny k umístění přímo kolmo proti silnému vodnímu proudu. V tomto případě je nutno použít zdvojené sestavy.

Plnění segmentů vodou je možno provádět čerpadlem přímo z řeky, požární cisterny apod. za pomocí běžných hasičských spojek.

Segmenty podle technického řešení trvale odolávají působení pitné, užitkové a odpadní vody, kterou je možné dle vodohospodářských norem vypouštět do vodních toků. Odolávají i splaškové vodě z povodní vyplavených kanálů a septiků. V závislosti na koncentraci částečně odolávají agresivním kapalinám a ropným produktům. Pro tato media lze segmenty podle technického řešení použít i jako sběrné vaky, avšak jen krátkodobě, na nezbytně nutnou dobu, např. při haváriích apod. Při tomto způsobu použití je třeba segmenty co nejdříve vyprázdnit a považovat je za jednoúčelové - tzn. po použití je zlikvidovat.

Protipovodňové stěny ze segmentů podle technického řešení je možno umístit v podstatě na jakékoliv podloží. Zvláště doporučené je umístění na zpevněné podloží - beton, dlažbu, asfalt a pod. Pokud to podmínky povodňové situace dovolí, je vhodné prostor umístění stěny vyčistit od ostrých a podobně nebezpečných předmětů. Pokud to není nezbytné, není vhodné umísťovat segmenty na příliš kluzký povrch, aby nedošlo kjejich posunu nebo na písčité či štěrkovité podloží, aby nedošlo kjejich podemletí vodou.

Claims (7)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Segment protipovodňové stěny na bázi vodou plnitelného vaku, zaujímajícího v naplněném

   20 stavu nad základnou klenutý tvar vymezený alespoň jednou konvexní plochou, přičemž protilehlé úseky vnitřní stěny pláště segmentu jsou v dutině vaku spojeny alespoň jednou stabilizační přepážkou, vyznačující se tím, že poměr pravoúhlého průmětu šířky (s) segmentu (1) k pravoúhlému průmětu jeho výšky (v) je v rozmezí 1,5 : 1 až 3,5 : 1, segment (1) je ve své vrcholové oblasti opatřen alespoň jedním plnicím hrdlem (3) a alespoň jedním

   25 odvzdušňovacím hrdlem (4) a v oblasti patní pak alespoň jedním vypouštěcím hrdlem (5) a že plášť (2) segmentu (1) je zhotoven z textilie plátnové vazby s oboustranným nánosem elastomerní směsi na bázi kombinace kopolymeru etylen-propylen-dien-metylen (EPDM) kaučuku a butadien-styrenového kaučuku.
2. 2. Segment protipovodňové stěny podle nároku 1, vyznačující se tím, že jeho

   30 plášť (2) je v koncových oblastech opatřen spojovacími úchyty s kovovými oky (6).
3. 3. Segment protipovodňové stěny podle nároku 1, vyznačující se tím, že kjeho plášti (2) jsou připojena alespoň čtyři manipulační ucha (8).
4. 4. Segment protipovodňové stěny podle nároku 1, vyznačující se tím, že textilií plátnové vazby pláště (2) je tkanina, která má pevnost v tahu, stanovenou na vzorku 50 x

   35 2 00 mm, ve směru osnovy 1800 až 2300 N a ve směru útku 2000 až 2300 N.
5. 5. Segment protipovodňové stěny podle nároku 4, vyznačující se tím, že tkaninou je polyesterová tkanina o plošné hmotnosti 140 g/m² ± 10 %.
6. 6. Segment protipovodňové stěny podle nároku 1, vyznačující se tím, že směs nánosů pláště (2) na bázi kombinace EPDM kaučuku a butadien-styrenového kaučuku má

   40 pevnost v tahu alespoň 10 MPa, tažnost alespoň 400%, trvalou deformaci v tlaku maximálně 50 %, odolnost vůči nízkým teplotám do -25 °C a odolnost vůči vysokým teplotám do +70 °C.

   - 5 CZ 10416 Ul
7. 7. Segment protipovodňové stěny podle nároku 1, vyznačující se tím, že nánosy elastomemí směsi pláště (2) mají tloušťku 1,2 až 1,4 mm.