CZ2008496A3

CZ2008496A3 - Tvarove stabilizovaný segment protipovodnové steny

Info

Publication number: CZ2008496A3
Application number: CZ20080496A
Authority: CZ
Inventors: Hvezda@Premysl; Chráska@Pavel; Holecek@Petr; Doležal@Václav
Original assignee: Rubena A. S.
Priority date: 2008-08-19
Filing date: 2008-08-19
Publication date: 2010-03-03
Also published as: US20100047019A1

Abstract

Tvarove stabilizovaný segment protipovodnové steny se zvetšenou ochrannou výškou je tvorený vodou plnitelným vakem, který v naplneném stavu zaujímá tvar vymezený rovinnou podstavou, klenutým pláštem tvoreným složenou konvexní plochou a uzavreným spolu s podstavou dvema rovinnými cely. Složená konvexní plocha plášte (1) se skládá ze trí základních konvexních oblastí - prední patní oblasti (2), centrální hradicí oblasti (3) a zadní patní oblasti (4). Prední patní oblast (2) a zadní patní oblast (4) jsou v profilu plášte (1) vuci centrální hradicí oblasti (3) vymezeny stykovými prímkami, v jejichž smeru je k vnitrní stene plášte (1) vaku pripojena prední prepážka (5) a zadní prepážka (6) spojující plášt (1) s podstavou (7) tak, že horní okraj prední i zadní prepážky (5, 6) se nachází vzhledem k podstave (7) ve stejné stabilizacní výšce (v´) a jejich spodní okraj je pripojen k vnitrní stene podstavy (7) v míste delícím šírku (s) podstavy (7) na dve nestejné cásti. Prední prepážka (5) v tomto bode svírá se zadní prepážkou (6) úhel (.alfa.) 70.degree. až 90.degree.. Plášt (1) je opatren alespon jedním plnicím hrdlem (8) a alespon jedním odvzdušnovacím hrdlem (9) a soucasne alespon jedním vypouštecím hrdlem (10).

Description

Tvarově stabilizovaný segment protipovodňové stěny

Oblast techniky

Vynález se týká tvarově stabilizovaného segmentu protipovodňové stěny. Segment je plnitelný vodou a je využitelný pro sestavení stěny sloužící především jako dočasná hráz a těsnicí prvek k rychlé ochraně různých objektů proti povodním. Tento segment je vzhledem ke zvětšené ochranné výšce široce využitelný při povodních a situacích obecného ohrožení.

Dosavadní stav techniky

Vývoj protipovodňových prostředků, především pohotovostních a demontovatelných, prošel v podstatě dvěma etapami. Vedle protipovodňových systémů otevřených vaků - nádrží plnitelných různou náplní jsou již dlouhou dobu známé také uzavřené vaky. Otevřené nádrže jsou tvořeny masívní, ale přitom snadno sestavitelnou kostrou z ocelových trubek, na níž je ukotven dostatečně nepropustný plášť, většinou z geotextilie nebo z tkaniny nánosované plastem. Tyto nádrže se plní pískem, zeminou, v případě nepropustného pláště i vodou. Uzavřené systémy - vaky - jsou většinou plnitelé vodou a mají nepropustný plášť tvořený velmi často z chemicky odolného plastu, především z nízkohustotoního polyetylénu. Jejich tvarová stabilita může být udržována stejně jako u otevřených nádrží vnější nosnou konstrukcí vytvořenou z tyčí nebo trubek, jinou alternativou jsou vnitrní přepážky rozmístěné uvnitř vaku v pravidelných intervalech.

Otevřené nádrže mají většinou lichoběžníkový tvar, uzavřené vaky pak mají v podstatě průřez ve tvaru trojúhelníka. Společnou nevýhodou obou těchto systémů je právě jejich ne zcela vhodný tvar. Vzhledem k použitým materiálům je třeba tento tvar fixovat nosnou konstrukci nebo vnitrními přepážkami. Přesto však samotný tvar profilu vaku vede Často ke koncentraci napětí ve vrcholech průřezu.

Jako výhodnější se oproti právě uvedený tvarovým řešením jeví klenutý tvar vaku, který je vymezen jednou nebo více konvexními plochami. Mechanické namáhání pláště vaku se u tohoto tvarového řešení vaku snižuje, neboť tvar styčné plochy vaku s vodou lépe respektuje silové poměry ve vodní mase, dané gravitací a povrchovým napětím. Díky klenutému tvarovému řešení se u těchto vaků i při *2.

běžných materiálových řešeních pláště dosahuje lepši stability a odolnosti proti zatížení vodní masou.

U klenutého vaku s pláštěm z odolného plastu, případně i vyztuženým textilii například polyesterová textilie nánosovaná polyvinylchloridem - není stále ještě dosahováno v některých náročných aplikacích potřebné odolnosti a spolehlivosti vaku. Stejně je tomu i u známých konstrukcí vaků s děleným profilem, které ne zcela dostatečné fyzikálně mechanické parametry materiálu pláště do určité míry kompenzují konstrukční a výrobní složitostí profilu. Výsledný efekt nemůže být zcela vyhovující, neboť je vždy limitován mechanickou odolností materiálu pláště, jejíž role je nenahraditelná.

Proto se při respektování nejlepšiho dosud známého tvarového principu klenutého vaku pozornost odborníků zaměřila na optimalizaci materiálu pláště. Bylo vytvořeno řešení segmentu protipovodňové stěny na bázi vodou plnitelného vaku podle patentu ČR 291602, kdy segment má plášť z textilie s oboustranným nánosem elastomerni směsi tvořené kombinaci etylén-propylén-dienového kaučuku a butadien-styrenového kaučuku. U tohoto protipovodňového vaku se dosahuje vysokých hodnot odolnosti proti působení vodní masy i při dlouhodobých aplikacích, jednak díky materiálovému řešení pláště vaku, jednak vzhledem k výhodnému klenutému tvaru vaku.

Řešeni vodou plnitelného vaku tvořícího segment protipovodňové stěny podle patentu ČR 291602 představuje významné zlepšení oproti předchozím typům protipovodňových vaků především z hlediska materiálu pláště. Nejsou zde však ještě zcela využity možnosti tvarové optimalizace základního klenutého tvaru profilu vaku, zejména pokud jde o vnitřní stabilizaci tvaru profilu s ohledem na směr a účinky působení vodní masy. Proto i aplikační rozsah tohoto materiálově optimalizovaného vaku je limitován jeho současnou konstrukcí profilu, což vede k určitému omezeni výškové hranice použití tohoto protipovodňového vaku.

Podstata vynálezu

Výše zmiňované nedostatky a nevýhody dosud známých řešení protipovodňových vaků do značné míry odstraňuje tvarově stabilizovaný segment protipovodňové stěny tvořený vodou plnitelným vakem podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá vtom, že segment protipovodňové stěny v naplněném stavu zaujímá tvar vymezený rovinnou podstavou, klenutým pláštěm tvořeným složenou konvexní plochou a uzavřeným spolu s podstavou dvěma rovinnými čely, kde tato složená konvexní plocha pláště se skládá ze tří základních konvexních oblastí přední patní oblasti, centrální hradící oblasti a zadní patní oblasti. Přitom přední patní oblast a zadní patní oblast jsou v profilu pláště vůči centrální hradící oblasti vymezeny stykovými přímkami, v jejichž směru je k vnitřní stěně pláště připojena přední přepážka a zadní přepážka spojující plášť s podstavou tak, že horní okraj přední i zadní přepážky se nachází vzhledem k podstavě ve stejné stabilizační výšce a jejich spodní okraj je připojen k vnitřní stěně podstavy v místě dělícím šířku podstavy na dvě nestejné části. Přitom přední přepážka v tomto bodě svírá se zadní přepážkou úhel 70 až 90°. Plášť je v centrální hradící oblasti opatřen alespoň jedním plnicím hrdlem a alespoň jedním odvzdušňovacím hrdlem a současně je v zadní patní oblasti opatřen alespoň jedním vypouštěcím hrdlem.

Stabilizační výška, v níž je uchycen horní okraj přední i zadní přepážky, je rovna 0,6 až 0,8 násobku celkové výšky profilu pláště. Místo uchycení přední zadní přepážky v podstavě z pohledu profilu dělí základnu na dvě nestejné části, z nichž úsek přilehlý přední patní oblasti je větší než úsek přilehlý zadní patní oblasti. Poměr výšky pláště k šířce podstavy je s výhodou 1:2 až 3:4.

Materiálem pláště segmentu i všech stabilizačních přepážek je s výhodou textilie s oboustranným nánosem směsi na bázi kombinace elastomerů EPDM a SBR.

Výhodou tvarově stabilizovaného segmentu protipovodňové stěny podle vynálezu je především optimalizace základního klenutého tvaru profilu vaku, zejména pokud jde o vnitřní stabilizaci tvaru profilu s ohledem na směr a účinky působení vodní masy. Proto aplikační rozsah tohoto tvarově a současně i materiálově optimalizovaného vaku je díky konstrukcí profilu a systému vnitřních přepážek velmi vysoký. Důsledkem je zvětšení ochranné výšky segmentu a tím dané rozšíření možností použití tohoto protipovodňového vaku.

Přehled obrázků na výkresech

K bližšímu objasnění podstaty vynálezu slouží následující příklady konkrétního provedení tvarově stabilizovaného segmentu protipovodňové stěny, znázorněné na přiloženém výkrese, kde značí:

- obr. 1 - segment protipovodňové stěny s pláštěm tvořeným třemi konvexními plochami

- obr. 2 - segment protipovodňové stěny s pláštěm tvořeným pěti konvexními plochami.

- obr. 3 - segment protipovodňové stěny s podstavou v nelineárním tvaru a s pláštěm tvořeným v každém úseku třemi konvexními plochami.

Příklad 1

Segment protipovodňové stěny tvořený vodou plnitelným vakem podle obr. 1 má složenou konvexní plochu pláště 1 vytvořenou ze tří částí: přední patní oblasti 2, centrální hradící oblasti 3 a zadní patní oblasti 4. Přitom přední patní oblast 2 i zadní patní oblast 4 sousedí s podstavou 7 a jsou vůči centrální hradící oblasti 3 umístěné mezi nimi vymezeny z pohledu profilu stykovými přímkami. V jejich směru je k vnitřní stěně pláště 1 vaku připojena přední přepážka 5 a zadní přepážka 6. Obě tyto přepážky spojují plášť 1 s podstavou 7 tak, že horní okraj přední i zadní přepážky 5, 6 prochází vzhledem k podstavě 7 ve stejné stabilizační výšce / , která tvoří 75 % celkové výšky v pláště 1, a dolní okraj přední i zadní přepážky 5, 6 je připojen k vnitřní stěně podstavy 7 v bodě dělícím šířku s podstavy 7 na úsek přilehlý přední patní oblasti 2 tvořící 65% šířky s a zbývající úsek přilehlý zadní patní oblasti 4. Přední přepážka 5 svírá v průmětu profilu se zadní přepážkou 6 úhel 70“. V centrální hradící oblasti 3 je vytvořeno jak plnicí hrdlo 8, tak odvzdušňovací hrdlo 9 a v zadní patní oblasti 4 je vytvořeno vypouštěcí hrdlo 10. Plnicí hrdlo 8 , odvzdušňovací hrdlo 9 i vypouštěcí hrdlo 10 je opatřeno unifikovanou hasičskou spojkou. (Poznámka: v obr. 1 se odvzdušňovací hrdlo 9 kryje s plnicím hrdlem 8.)

Výška y pláště 1 ve znázorněném profilu vaku je rovna 2/3 šířky s podstavy 7. Plášť 1 i přepážky 5, 6, 11, 12 jsou zhotoveny z textilie s oboustranným nánosem směsi elastomerů EPDM a SBR v hmotnostním poměru 2 : 3.

Toto tvarové řešení stabilizovaného segmentu umožňuje díky složené konvexní ploše pláště 1 ve spolupůsobeni s přední přepážkou 5 a zadní přepážkou 6 velmi dobrý přenos a rozložení sil vyvolaných vodní masou v celém průmětu profilu tak, že zatížení je neseno rovnoměrně s plným využitím všech částí profilu vaku. Tím je minimalizována koncentrace napětí ve vrcholové oblasti průřezu profilu a zvýšena odolnost a možnost zatížení celého segmentu. Zároveň se tak posunuje hranice výšky pro bezpečné použití tohoto protipovodňového vaku. Zde konkrétně výška v činí 140 cm.

Příklad 2

Segment protipovodňové stěny tvořený vodou plnitelným vakem podle obr. 2 má opět složenou konvexní plochu pláště 1 vytvořenou v podstatě ze tří částí: přední patní oblasti 2, centrální hradící oblasti 3 a zadní patní oblasti 4. Přitom přední patní oblast 2 i zadní patní oblast 4 sousedí s podstavou 7 a jsou vůči centrální hradící oblasti 3 umístěné mezi nimi vymezeny z pohledu profilu stykovými přímkami. V jejich směru je k vnitřní stěně pláště 1 vaku připojena přední přepážka 5 a zadní přepážka 6. Obě tyto přepážky spojují plášť 1 s podstavou 7 tak, že horní okraj přední i zadní přepážky 5, 6 prochází vzhledem k podstavě 7 ve stejné stabilizační výšce ť , která tvoří 0,6 násobek celkové výšky y pláště 1, a dolní okraj přední i zadní přepážky 5, 6 je připojen k vnitrní stěně podstavy 7 v bodě dělícím šířku s podstavy 7 na úsek přilehlý přední patní oblasti 2 tvořící 55% šířky s a zbývající úsek přilehlý zadní patní oblasti 4. Přední přepážka 5 svírá v průmětu profilu se zadní přepážkou 6 úhel 90°.

Ve srovnání s příkladem 1 je zde složitější řešení centrální hradící oblastí 3, která má ve své horní části vrchlíkovou oblast 3', která je oproti zbývajícím bočním částem 3” centrální hradící oblasti 3 vymezena pomocí vrchlíkové přepážky 11.. Tato přepážka je umístěna horizontálně, stejně jako centrální přepážka 12. Centrální přepážka 12 spojuje horní okraj přední přepážky 5 a zadní přepážky 6 a leží ve výšce /, která zde odpovídá 60% celkové výšky y pláště 1.

Ve vrchlíkové oblasti y je vytvořeno jak plnicí hrdlo 8 , tak odvzdušňovaci hrdlo 9 a v zadní patní oblasti 3 je vytvořeno vypouštěcí hrdlo 10. (Odvzdušňovaci hrdlo 9 se z pohledu obr. 2 kryje s plnicím hrdlem 8.) Plnicí hrdlo 8 , odvzdušňovaci hrdlo 9 i vypouštěcí hrdlo 10 je opatřeno unifikovanou hasičskou spojkou.

Výška y pláště 1 ve znázorněném profilu vaku je rovna 1/2 šířky s podstavy 7. Plášť 1 i přepážky 5, 6, 11, 12 jsou zhotoveny z textilie s oboustranným nánosem směsi elastomerů EPDM a SBR v hmotnostním poměru 2 : 3.

Toto tvarové řešení stabilizovaného segmentu podle vynálezu umožňuje díky složené konvexní ploše pláště 1. ve spolupůsobení s přední přepážkou 5, zadní přepážkou 6 a centrální přepážkou 12 optimální přenos a rozložení sil vyvolaných vodní masou v celém průmětu profilu tak, že je zabráněno koncentraci napětí ve vrcholové oblasti průřezu profilu, která je dále stabilizována pomocí vrchlíkové přepážky 11. Tím je významně zvýšena odolnost a možnost zatíženi celého segmentu. Zároveň se tak dále posunuje hranice výšky pro bezpečné použití tohoto protipovodňového vaku. Zde konkrétně výška y činí 200 cm.

Příklad 3

Jak je vidět z obr. 3, je možno vytvořit tvarově stabilizovaný segment protipovodňové stěny podle vynálezu i v provedení, které má nelineární tvar podstavy 7 - zde podstava 7 sestává ze dvou na sebe kolmých obdélníkových dílů 7', které jsou spolu propojeny lichoběžníkovým dílem 7” . Na takto uspořádanou podstavu 7 ve všech jejích dílech kontinuálně navazuje plášť 1 členěný na přední patní oblast 2, centrální hradící oblast 3 a zadní patní oblast 4, jak již bylo popsáno v příkladě 1. Také zde je plášť 1 v centrální hradící oblasti 3 vybaven nejméně jedním plnicím hrdlem 8 a odvzdušňovací hrdlem 9.

Výška y pláště 1 v profilu vaku je zde rovna 3/4 šířky s podstavy 7. Plášť 1 i přední a zadní přepážka 5, 6 jsou zhotoveny z textilie oboustranně nánosované polymerem na bázi PVC. Celková výška y profilu pláště zde dosahuje 140 cm

Nelineární segment je určen k rohovému napojení lineárních segmentů za účelem dodržení těsnosti a stability hradícího systému, je-li třeba vytvořit hrazení jiného než přímého směru.

Průmyslová využitelnost

Tvarové stabilizovaného segmentu protipovodňové stěny podle vynálezu je možno využít pro sestavení stěny sloužící především jako dočasná hráz a těsnicí prvek k rychlé ochraně různých objektů proti povodním. Tento segment je vzhledem ke zvětšené ochranné výšce široce využitelný při povodních a situacích obecného ohrožení. Zejména jde o přímou ochranu domů, kdy segment poskytuje možnost vytvoření suchého ostrova okolo domu volbou vhodné sestavy lineárních a nelineárních segmentů. Segment lze dále použit pro dočasné skladování kontaminované vody a jiných látek do určité koncentrace. Protipovodňová stěna je využitelná i jako dekontaminační nádoba s možností transportu dekontaminované látky s protipovodňovou stěnou na určené místo.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1 Tvarově stabilizovaný segment protipovodňové stěny se zvětšenou ochrannou výškou, tvořený vodou plnitelným vakem, který v naplněném stavu zaujímá tvar vymezený rovinnou podstavou, klenutým pláštěm tvořeným složenou konvexní plochou a uzavřeným spolu s podstavou dvěma rovinnými čely, vyznačující se tím, že složená konvexní plocha pláště (1) se skládá ze tří základních konvexních oblastí - přední patní oblasti (2), centrální hradící oblasti (3) a zadní patní oblasti (4), přičemž přední patní oblast (2) a zadní patní oblast (4) jsou v profilu pláště (1) vůči centrální hradící oblasti (3) vymezeny stykovými přímkami, v jejichž směru je k vnitřní stěně pláště (1) vaku připojena přední přepážka (5) a zadní přepážka (6) spojující plášť (1) s podstavou (7) tak, že horní okraj přední i zadní přepážky (5, 6) se nachází vzhledem k podstavě (7) ve stejné stabilizační výšce (ν') rovné 0,6 až 0,8 násobku celkové výšky (v) profilu pláště (1) a jejich spodní okraj je připojen k vnitřní stěně podstavy (7) v místě dělícím šířku (s) podstavy (7) na dvě nestejné části, kdy úsek přilehlý přední patní oblasti (2) je větší než úsek přilehlý zadní patní oblasti (4), přičemž přední přepážka (5) v tomto bodě svírá se zadní přepážkou (6) úhel (a) 70 až 90°, a dále, že v centrální hradící oblasti (3) pláště (1) je vytvořeno alespoň jedno plnicí hrdlo (8) a alespoň jedno odvzdušňovací hrdlo (9) a zadní patní oblast (4) je opatřena alespoň jedním vypouštěcím hrdlem (10).
2. Tvarově stabilizovaný segment protipovodňové stěny podle nároku 1, vyznačující se tím, že centrální hradící oblast (3) pláště (1) má ve své horní části vrchlíkovou oblast (3’), oproti zbývajícím bočním částem (3”) centrální hradící oblasti (3) vymezenou pomocí vrchlíkové přepážky (11), která je umístěna horizontálně, stejně jako centrální přepážka (12), která spojuje horní okraj přední přepážky (5) a zadní přepážky (6) a leží ve výšce (ν') rovné 0,6 až 0,8 násobku celkové výšky (v) profilu pláště (1).
3. Tvarově stabilizovaný segment protipovodňové stěny podle nároku 1, vyznačující se tím, že poměr výšky (v) v pláště (1) k šířce (s) podstavy (7) je v rozmezí 1:2 až 3:4.

f · · · · * · · · · · ·
4. Tvarově stabilizovaný segment protipovodňové stěny podle nároku 1, vyznačující se tím, že jeho plášť (1) i stabilizační přepážky (5, 6,11,12) jsou zhotoveny z textilie s oboustranným nánosem elastomerní směsi.
5. Tvarově stabilizovaný segment protipovodňové stěny podle nároku 1, vyznačující se tím, že jeho plášť (1) i stabilizační přepážky (5,6,11,12) jsou zhotoveny z textilie s oboustranným nánosem směsi na bázi kombinace elastomerú EPDM a SBR.
6. Tvarově stabilizovaný segment protipovodňové stěny podle nároku 1, vyznačující se tím, že jeho plášť (1) i stabilizační přepážky (5, 6,11,12) jsou zhotoveny z textilie s oboustranným nánosem plastu, zejména polyvinylchloridu.
7. Tvarově stabilizovaný segment protipovodňové stěny podle nároku 1, vyznačující se tím, že plnicí, odvzdušňovací i vypouštěcí hrdla (8,9,10) jsou opatřena unifikovanými hasičskými spojkami.
8. Tvarově stabilizovaný segment protipovodňové stěny podle nároku 1, vyznačující se tím ,žeje opatřen fixačními prvky (13).