HRPK20190694B3

HRPK20190694B3 - Podvodni plutajući tunel od segmenata s balastnim tankovima

Info

Publication number: HRPK20190694B3
Application number: HRP20190694AA
Authority: HR
Inventors: Bosiljko Mlikota
Original assignee: Bosiljko Mlikota
Priority date: 2019-04-12
Filing date: 2019-04-12
Publication date: 2021-11-12
Also published as: HRP20190694A2

Abstract

Podvodni plutajući tunel od segmenata s balastnim tankovima (A) spaja kopno između dvije obale i pluta na zadanoj dubini u moru ili vodi tako da osigurava sigurnu plovidbu brodova. Podvodni tunel je izrađen od jednog ili više međusobno spojenih segmenata (B). Kroz segment (B), koji ima kućište (5), izvedene su dvije glavne tunelske cijevi (C) sa dvije prometne trake za promet vozila, sa dva tanka balasta (D) za korištenje sile uzgona za plutanje tunela na zadanoj dubini, sa dvije bočne tunelske cijevi (E) za dovod zraka i evakuaciju, sa dvije bočne tunelske cijevi (F) za dovod vode, plina, nafte, struje i komprimiranog zraka. Za održavanje bočne stabilnosti tunela koriste se regulaciona sidra (20). Tunel ima i okomite cijevi (H) za odvod zraka i evakuaciju od kućica (G) s opremom za upravljanje regulacionim sidrima do plutača (22) na površini vode (3) za spašavanje ljudi u krajnjoj nuždi. Upravljanje regulacionim ventilima i regulacionim sidrima je automatizirano i obavlja se daljinskim putem. The underwater floating tunnel of segments with ballast tanks (A) connects the mainland between two coasts and floats at a specified depth in the sea or water so as to ensure safe sailing of the ships. The underwater tunnel is made of one or more interconnected segments (B).<BR/><BR/>Through the segment (B), which has a housing (5), two main tunnel tubes (C) with two traffic lanes for the traffic of the vehicle are provided, with two ballast tanks (D) to use buoyancy for floating of the tunnel at a given depth, with two lateral tunnel pipes (E) for air supply and evacuation, with two side tunnel pipes (F) for supplying water, gas, oil, electricity and compressed air. Regulating anchors (20) are used to maintain lateral stability of tunnels. The tunnel also has vertical pipes (H) for air drainage and evacuation from houses (G) with anchor control systems to buoys (22) on the water surface (3) to rescue people in extreme distress.<BR/><BR/>Control of regulating valves and regulating anchors is automated and is carried out remotely.

Description

Područje tehnike

Prema Međunarodnoj klasifikaciji izum pripada području E – građevinarstvo, potpodručje E02 – vodogradnje, razred E02D – podvodne građevine odnosno skupina E02D 29/067 u koju spadaju plutajući tuneli.

Tehnički problem

Tehnički problem je ugradnja tunelskih segmenata na većim dubinama na kojima je potrebno postaviti segment na već pripremljeno postolje koje će ga trajno nositi, zbog konfiguracije terena podvodne površine i kvalitete materijala na koju se ugrađuje segment podvodnog tunela. Izvođenje građevinskih radova na većim dubinama je tehnički zahtijevan, opasan i skup posao.

Segmenti plutajućeg tunela se dotegle na mjesto ugradnje i uz pomoć raznih plutajućih suporta ili uzgonskih elemenata se dopremaju do mjesta zarona, te je problematično na većoj udaljenosti od kopna, manipulirati velikim teretnim uređajima ili plutajućim dizalicama. Takav postupak je i skup i rizičan zbog angažiranja dodatnih tehničkih mjera.

Segmenti tunela se dovuku do mjesta uranjanja i onda se manipulira velikim masama na vodenoj površini, a spajanje segmenata je ronilački posao koji je, osim što je opasan, i sa najskupljom satnicom izvršenja.

Potrebno je da se segment plutajućeg tunela postavi u zahtjevne prostorne koordinate ispod vodene površine i spoji sa prethodnim segmentom.

Konfiguracija podvodnog zemljišta na terenu na kojem se postavljaju oslonci za trajnu ugradnju tunelskih segmenata, mora biti izvedena sigurno i sa nadzorom ustanova za tehnički nadzor gradnje.

Tunel treba osigurati sa regulacionim vezovima prema sidrima zbog pojave strujanja tekućine, kao morske struje ili riječnog toka, ili strujanje zbog toplinskih razlika.

Spajanje segmenata tunela ispod vode trebalo bi biti pojednostavljeno osiguranim podvodnim radovima. Te radove trebaju obaviti specijalni brodovi za damping stijena za postavljanje fiksnih sidara. Fiksna sidra se trebaju spojiti na podesno mjesto na segmentu koje bi moglo biti dostupno za regulaciju.

Svakom slijedećem segmentu koji se spoji treba osigurati dobavu zraka da se napuni nakon ispumpavanja vode te treba biti zatvoren na slobodnoj strani da podnese tlak tekućine prema ispumpanoj strani.

Na većim dubinama segmenti su izloženi puno većim tlakovima te bi imali i zahtjevniji postupak spajanja i ispumpavanja.

Ukupni tunel mora biti opskrbljen svježim zrakom te mu treba dodati zračne tunele u koje bi se zrak narinuo ventilatorima znatnijeg kapaciteta po cijeloj dužini tunela, a zračni kanal bi ujedno trebao imati dovoljne dimenzije za eventualno evakuiranje zbog požarne opasnosti ili naplavljivanja.

U zračnim tunelima bi se mogao osigurati dovod pitke vode i hitna pomoć, te telefoni za uzbunjivanje i dovod standardnog goriva za aute koji su ostali bez goriva, te bi se morali izolirati od tunela za prolaz auta.

Opskrba vode i zraka te otplinjavanje bi se trebala osigurati i sa plutača koje bi sa površine bile spojene na tunel te bi se na njih moglo spojiti i evakuiranje unesrećenih ili nužno napuštanje tunela. Ako bi tunel bio postavljen duboko na morsko dno, onda bi to evakuiranje bilo teže zbog kompliciranijih uvjeta dubine.

U zračnim tunelima za potporu ukupnog tunela moraju biti postavljena sigurnosna mjesta za nuždu sa toaletima te bi kroz tunele stalno patrolirala hitna pomoć u oba smjera i dovoljan broj ekipa te vatrogasci koji bi ispitivali i održavali uređaje dojava i preživljavanja te vatrodojava i naplavina.

Glavni problem tunela je izoliranje u slučaju poplave ili požara upotrebom vodo i vatro nepropusne barijere.

U tunel bi morao biti postavljen sistem vodenog rasprskavanja do magle u glavne tunele.

Tehnički problem koji se rješava ovim izumom odnosi se na konstrukciju podvodnog plutajućeg tunela koji će se na zadanoj dubini u vodi održavati silom uzgona, koji će bočnu stabilnost osiguravati regulacionim sidrima, koji će za dovod i ispuhivanje zraka imati uzdužne ventilacijske cijevi, koji će imati uzdužne cijevi za dovod energenata i koji će imati okomite cijevi za odvod zraka iz segmenta i evakuaciju ljudi do plutača na površini vode u slučaju krajnje nužde.

Stanje tehnike

Plutajući podvodni tuneli se već proizvode, grade ili predlažu za gradnju u studijama te su oslonjeni na dno na potpornim pilonima ili osloncima druge vrste. Segmenti se proizvode na kopnu, te se raznim metodama porinu u vodu i doplutaju tegljenjem do mjesta zarona pod vodu.

Bit izuma

Bit izuma je podvodni plutajući tunel od segmenata s balastnim tankovima.

Podvodni plutajući tunel obuhvaća jedan ili više međusobno spojenih segmenata s balastnim tankovima.

Segment podvodnog plutajućeg tunela je izveden s minimalno jednom glavnom uzdužnom cijevi za promet vozila, s minimalno dva tanka balasta za tegljenje i regulaciju dubine, s minimalno jednim regulacionim sidrom za regulaciju stabilnosti, s minimalno jednom uzdužnom cijevi za dovod zraka, ispuhivanje i evakuaciju, s minimalno jednom uzdužnom cijevi za vodu i energetiku, s minimalno jednom okomitom cijevi za odvod zraka i evakuaciju ljudi iz podvodnog plutajućeg tunela do plutača na površini vode.

Kratki opis slika

Sl. 1. prikazuje podvodni plutajući tunel od više segmenata s balastnim tankovima, između dviju obala;

Sl. 2. prikazuje segment s balastnim tankovima podvodnog plutajućeg tunela – pogled sprijeda;

Sl. 3. prikazuje segment sa Sl.2. – pogled odozgo;

Sl. 4. prikazuje segment sa Sl.2. – pogled bočno;

Sl. 5. prikazuje segment sa Sl.4. – presjek X – X;

Sl. 6. prikazuje segment sa Sl.4. – presjek Y – Y;

Sl. 7. prikazuje segment sa Sl.3. – presjek Z – Z.

Detaljan opis izvedbe i funkcioniranja izuma

Podvodni plutajući tunel od segmenata s balastnim tankovima izrađen je od jednog ili više segmenata s balastnim tankovima, spaja kopno na dvije obale, usidren je za dno mora, a pluta pod vodom na dubini koja osigurava normalnu plovidbu brodova.

Kod projektiranja podvodnog plutajućeg tunela potrebno je odrediti minimalnu dubinu na kojoj će se tunel postaviti tako da se osigura nesmetani prolaz brodova iznad tunela da ne bi nastupila oštećenja, te predvidi svjetlosna i zvučna signalizacija za izbjegavanje nasukavanja podmornica i ronilačkih instalacija, te tegljenih tereta i platformi u premještanju.

U primjeru iz ovog izuma opisana je izvedba podvodnog plutajućeg tunela A od više međusobno spojenih segmenata B s dva balastna tanka D, Sl.1.

Segment B:

Segment B, Sl.2., 3., 4., 5., 6. i 7., podvodnog plutajućeg tunela ima kućište 5 od metalne konstrukcije s unutarnjim pregradama 6. Segment B je izoliran s pogodnim betonskim smjesama.

Kroz kućište 5 segmenta B su izvedene:

- dvije uzdužne glavne tunelske cijevi C za promet vozila, Sl.4., 5. i 6.,

- dva paralelna uzdužna tanka balasta D, Sl.4., 5. i 7.,

- dvije uzdužne bočne tunelske cijevi E za zrak i evakuaciju, Sl.4., 5. i 6.,

- dvije uzdužne bočne tunelske cijevi F za vodu i energetiku, Sl.4., 5. i 6.,

- četiri kućice G s opremom za upravljanje regulacionim sidrima, Sl.1., 2., 3., 4. i 5.,

- četiri regulaciona sidra 20 s lancima 21, i

- okomite cijevi H za odvod zraka - otplinjavanje i evakuaciju od kućice za upravljanje sidrom do plutače, Sl.1.

Segment B se izradi na kopnu i dotegli na mjesto gdje se spušta u vodu. Plutanjem i reguliranjem količine i nivoa tekućine balasta 9 u tankovima balasta D segment se potopi na poziciju za ugradnju odnosno spajanje s drugim segmentima. Zatim se regulacionim sidrima 20 segment spaja na dno mora 4 i tako osigurava od utjecaja morskih struja. Na segmentu je ugrađena instalacija komprimiranog zraka za upravljanje regulacionim ventilima. Svi regulacioni ventili su povezani na instalaciju cijevi za komprimirani zrak 19, a zbog dužine instalacije postavljeni su i međuspremnici – akumulatori komprimiranog zraka.

Dobava ventilacijskog zraka ide s kopna kroz glavnu cijev C i uzdužne bočne tunelske cijevi E, a odvod - otplinjavanje zraka iz tunela se izvodi kroz okomite cijevi H prema plutačama 22.

Ukupan sistem koji se odnosi na količinu vode balasta 9 u tankovima balasta, napetosti regulacionih sidara 20, te tlak ventilacijskog zraka, nadzire Dynamic Positioning.

Potrebno je da segment B bude dotegljen na mjesto ugradnje te se sam spusti na mjesto ugradnje pod vodu.

Segmenti B bi se u pojedinim fazama spajali na kopnu ili površini vode i onda do dubine postavljanja uronili balastiranjem.

Glavne tunelske cijevi C:

Svaka glavna tunelska cijev C ima cestu 7, a izvedena je uzduž segmenta B. Svaka cesta je predviđena za dvije trake za promet vozila.

U svakoj glavnoj tunelskoj cijevi C je izvedena protupožarna instalacija 8 za gašenje požara vodenom maglom.

Tankovi D balasta:

U segmentu B su izvedena dva paralelna uzdužna tanka D za balast 9, a smještena su ispod glavnih tunelskih cijevi C za promet vozila. Tankovi balasta D su na prednjoj i stražnjoj strani zatvoreni pregradom 6. Tankovi balasta su na gornjem dijelu povezani s najmanje jednom gornjom spojnom cijevi 10 i na donjem dijelu s najmanje jednom donjom spojnom cijevi 11 za prolaz balasta 9 iz jednog u drugi tank. Gornje spojne cijevi 10 na gornjem dijelu tankova imaju ugrađene regulacione ventile za kontrolu punjenja i pražnjenja tankova balastom. Upravljanje regulacionim ventilima se obavlja automatski komprimiranim zrakom. Tankovi D se, prije uranjanja, na kopnu napune balastom 9 - vodom ili morem, do potrebne količine za tegljenje i uranjanje na odgovarajuću dubinu. Punjenjem i pražnjenjem tankova balasta, segment se postavlja u položaj za ugradnju. Na taj način, korištenjem uzgona, segment B i cijeli podvodni plutajući tunel lebdi u vodi na potrebnoj dubini, a cijeli sustav nadzire Dynamic Positioning.

Bočne tunelske cijevi E:

Bočne tunelske cijevi E su izvedene s vanjske bočne strane uzdužno i u nivou s glavnim tunelskim cijevima C, a služe za dovod svježeg zraka i za evakuaciju ljudi.

Bočne tunelske cijevi E, s jednim ili više otvora 12 za zrak i evakuaciju, su povezane s glavnim tunelskim cijevima C.

Bočne tunelske cijevi E imaju u stropu prolaz 13 za zrak i evakuaciju ljudi do kućica G s opremom za upravljanje sidrima.

Bočne tunelske uzdužne cijevi E za dovod zraka su potpora ventilacije u tunelima i smjer za evakuaciju u slučaju udesa ili požara, te su odvojene od glavnih uzdužnih tunelskih cijevi koje imaju protupožarnu instalaciju 8 za gašenje požara vodenom maglom.

Bočne tunelske cijevi F:

Bočne tunelske cijevi F su izvedene s vanjske bočne strane uzdužno i u nivou s tankovima balasta, a predviđene su za smještaj cijevi za dovod vode i energenata kroz cijelu dužinu segmenta B i podvodnog tunela A, i to:

14 - cijev za vodu

15 - cijev za plin

16 - cijev za naftu

17 - cijev za svjetlovod

18 - cijev za električni kabeli

19 - cijev za komprimirani zrak

Kućice G za upravljanje regulacionim sidrima:

Na uglovima gornje plohe kućišta 5 segmenta B su izgrađene četiri kućice G, za upravljanje regulacionim sidrima 20, Sl.2., 3., 4. i 5. Sidra 20 su povezana na lance 21 i usidrena u dno 4 mora ili vode. Natezanjem ili popuštanjem lanaca 21 sa sidrom 20 se upravlja daljinski i tako regulira stabilnost segmenta B odnosno podvodnog plutajućeg tunela A od utjecaja morskih struja.

Okomite cijevi H od segmenta do plutače:

Od kućica G s opremom za upravljanje sidrom do plutača 22 na površini mora 3, Sl.1., postavljene su okomite cijevi H za odvod zraka iz podvodnog plutajućeg tunela A. Okomita cijev H služi i za evakuaciju ljudi iz segmenta B u slučaju krajnje nužde. Ovisno o broju segmenata B koji sačinjavaju podvodni plutajući tunel A te sigurnosnim potrebama, prilagođava se broj okomitih cijevi H koje spajaju kućice G s plutačama 22.

Podvodni plutajući tunel A nije potpuno kruta konstrukcija, jer je pod stalnim nadzorom balastnih tankova D koji na principu uzgona održavaju njegovu ravnotežu i elastičnost, odnosno njegovo održavanje na zadanoj dubini. Upravljanje balastiranjem obavlja se automatski uz podršku regulacionih sidara 20 na lancima 21, koji održavaju bočnu stabilnost tunela.

Segmenti B su s vanjske strane izolirani povoljnim betonskim smjesama, a između segmenata je kvalitetno elastično brtvljenje kao gumene mase.

Spajanje tunelskih segmenata B se izvodi tako da se pojedini segmenti, mogu reparirati i zamijeniti, izvan sistema tunela.

Popis pozivnih oznaka

A – podvodni plutajući tunel od više segmenata s balastnim tankovima

1 - kopno

2 - dio tunela kroz kopno

3 - površina mora ili vode

4 - dno mora ili vode

B – segment podvodnog plutajućeg tunela s dva balastna tanka

5 - kućište segmenta

6 - unutarnje pregrade

C – glavne tunelske cijevi za promet vozila

7 - cesta – prometne trake

8 - protupožarna instalacija

D – tankovi balasta

9 - balast

10 - gornja spojna cijev tankova balasta

11- donja spojna cijev tankova balasta

E – bočne tunelske cijevi za zrak i evakuaciju

12 - otvori između glavne tunelske cijevi i bočnih tunelskih cijevi za zrak i evakuaciju

13 - prolaz do kućice za upravljanje sidrima

F – bočne tunelske cijevi za vodu i energetiku

14 – cijev za vodu

15 - cijev za plin

16 - cijev za naftu

17 - cijev za svjetlovod

18 - cijev za električne kabele

19 - cijev za komprimirani zrak

G – kućice s opremom za upravljanje sidrima

20 - sidro

21 - lanac za sidro

H – okomita cijev za odvod zraka i evakuaciju od kućice za upravljanje sidrom do plutače

22 – plutače

Primjena izuma

Opisani podvodni plutajući tunel je namijenjen za promet vozila, željeznice i pješaka od jedne na drugu stranu vodene zapreke koja može biti rijeka, jezero, more ili bilo koja akumulacija vode. Kroz tunel su postavljene instalacije za transport pitke vode i raznih energenata: plin, nafta, struja, telefon, komprimirani zrak i drugi.

Ovaj podvodni plutajući tunel je također primjenjiv za povezivanje većih otoka sa velikom frekvencijom prometa i potreba za dovod pitke vode, te najnužnijih energenata potrebnih za normalni život na otocima.

Claims

1. Podvodni plutajući tunel od segmenata s balastnim tankovima, naznačen time, da je izrađen od jednog ili više segmenata (B) s balastnim tankovima, da se podvodni plutajući tunel za održavanje na zadanoj dubini koristi silom uzgona i da se za održavanje bočne stabilnosti koristi s najmanje jednim regulacionim sidrom (20).

2. Podvodni plutajući tunel, prema zahtjevu 1., naznačen time, da segment (B) s tankovima balasta ima kućište (5); da su kroz kućište (5) segmenta (B) izvedene dvije uzdužne glavne tunelske cijevi (C) za promet vozila; da su kroz kućište (5) segmenta (B) izvedena dva uzdužna balastna tanka (D) za regulaciju dubine segmenta; da su na uglovima gornje plohe kućišta (5) segmenta (B) ugrađene kućice (G) s opremom za upravljanje regulacionim sidrima (20); da segment (B) ima četiri regulaciona sidra (20) za regulaciju stabilnosti podvodnog plutajućeg tunela; da segment (B) ima, s vanjskih bočnih strana glavnih tunelskih cijevi (C), uzdužne bočne tunelske cijevi (E) za dovod zraka i evakuaciju; da uzdužne bočne tunelske cijevi (E) za dovod zraka i evakuaciju imaju jedan ili više otvora (12) do glavnih tunelskih cijevi (C); da uzdužne bočne tunelske cijevi (E) za dovod zraka i evakuaciju imaju prolaz (13) za zrak i evakuaciju ljudi do kućica (G) s opremom za upravljanje sidrima; da segment (B) ima, s vanjskih bočnih strana balastnih tankova (D), dvije uzdužne bočne tunelske cijevi (F) za dovod vode i energetike; da segment (B) ima okomite cijevi (H) za odvod zraka i evakuaciju ljudi od kućica (G) s opremom za upravljanje sidrima do plutača (22) na površini vode (3).

3. Podvodni plutajući tunel, prema zahtjevu 1. i 2., naznačen time, da glavne tunelske cijevi (C) za promet vozila imaju cestu (7) sa dvije prometne trake.

4. Podvodni plutajući tunel, prema zahtjevu 1. i 2., naznačen time, da su balastni tankovi (D) smješteni ispod glavnih tunelskih cijevi (C), da su tankovi balasta povezani s najmanje jednom gornjom spojnom cijevi (10) u gornjem dijelu i s najmanje jednom donjom spojnom cijevi (11) u donjem dijelu tankova za prolaz balasta (9) iz jednog u drugi tank; da su tankovi balasta opremljeni ventilima i cijevima za upravljanje komprimiranim zrakom; da se upravljanje sustavom balastiranja odvija automatski.

5. Podvodni plutajući tunel, prema zahtjevu 1. i 2., naznačen time, da su u uzdužnim bočnim tunelskim cijevima (F) za vodu i energetiku smještene cijev za vodu (14), cijev za plin (15), cijev za naftu (16), cijev za svjetlovod (17), cijev za električne kabele (18) i cijev za komprimirani zrak (19).

6. Podvodni plutajući tunel, prema zahtjevu 1. i 2., naznačen time, da su na uglovima gornje plohe kućišta (5) segmenta (B) ugrađene četiri kućice (G) s opremom za upravljanje regulacionim sidrima (20) koja su pričvršćena na lancima (21) i usidrena na dno mora (4).

7. Podvodni plutajući tunel, prema zahtjevu 1. i 2., naznačen time, da su kućice (G) s opremom za upravljanje regulacionim sidrima povezane s plutačama (22) na površini mora (3) pomoću okomitih cijevi (H).