PL204520B1 - Segment zapory przeciwpowodziowej zawierający worek napełniany wodą - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest segment zapory przeciwpowodziowej zawierający specjalny worek napełniany wodą. Zapory złożone z wymienionych pojedynczych segmentów są przeznaczone - jako tymczasowe elementy zaporowe i uszczelniające - przede wszystkim do szybkiej ochrony oddzielnych obiektów przed powodzią. Mogą mieć one zastosowanie w szerokim zakresie sytuacji zagrożenia powodziowego.

Obecnie, znane są różne konstrukcje worków przeciwpowodziowych oraz zapór przeciwpowodziowych utworzonych i zbudowanych z takich worków. Na przykład istnieje grupa worków wypełnianych wodą, o przekroju poprzecznym na bazie trójkąta. Kształt przekroju poprzecznego worka może być utrzymywany przez zastosowanie zewnętrznej prętowej konstrukcji podtrzymującej lub przez wewnętrzne przegrody rozmieszczone regularnie wewnątrz worka. W takim przypadku powłoka worka wykonana jest z odpornego na czynniki chemiczne tworzywa sztucznego, a mianowicie z polietylenu o niskiej g ęstoś ci.

Podobny w swojej zasadzie jest system ochrony przeciwpowodziowej utworzony z otwartych worków (zbiorników) o trapezoidalnym przekroju poprzecznym. Worki podtrzymywane są przez mocną i przystosowaną do szybkiego zmontowania konstrukcję, utworzoną ze stalowych rur, a powłoka ich powierzchni wykonana jest z tkaniny geodezyjnej lub tkaniny pokrytej polichlorkiem winylu. Worki takie wypełniane są piaskiem, ziemią lub wodą (w wykonaniu wodoszczelnym).Trójkątny lub trapezoidalny przekrój poprzeczny stanowi wspólną wadę wyżej wzmiankowanych rozwiązań zapór przeciwpowodziowych. Przekrój trójkątny lub trapezoidalny musi być utrzymywany przez odpowiednie zewnętrzne konstrukcje podtrzymujące, wewnętrzne przegrody, itp. W takich rozwiązaniach mogą występować skupienia naprężeń przy wierzchołkach przekroju poprzecznego.

Z powyższych wzglę dów, korzystne jest stworzenie kopulastego przekroju poprzecznego zdefiniowanego przez jedną lub więcej przecinających się wzajemnie powierzchni. Worek taki lepiej spełnia swoją rolę wzmacniającą w warunkach grawitacji i napięcia powierzchniowego masy wodnej. Dlatego też znane są worki przeciwpowodziowe mające kształt kopulasty, w stanie gdy są wypełnione wodą. Przykładowo jeden ze znanych worków ma powłokę o przekroju poprzecznym w kształcie spłaszczonej elipsy, podtrzymywanej przez wewnętrzne przegrody wzdłużne łączące górną i dolną ścianę worka. Powłoka wykonana jest z wodoszczelnej tkaniny poliestrowej pokrytej polichlorkiem winylu.

Inny znany rodzaj worka przeciwpowodziowego ma powłokę o powierzchni utworzonej przez trzy wzajemnie się przecinające wypukłe powierzchnie (przekrój poprzeczny trójlistny). Również w tym przypadku, kształt wypełnionego wodą worka utrzymywany jest przez wewnętrzne przegrody łączące przeciwstawne strony pokrycia worka. Powłoka worka wykonana jest z tkaniny geodezyjnej (brak szczegółowych informacji o konstrukcji i składzie). Jak już wspomniano, worki przeciwpowodziowe o konstrukcji kopulastej są lepsze od trójką tnych czy trapezoidalnych, ponieważ rozkł ad napręże ń na powierzchni powłoki jest korzystniejszy. Mają one również konstrukcyjne możliwości zwiększenia wytrzymałości mechanicznej i trwałości większe niż worki o innych kształtach przekrojów poprzecznych. Istnieje jednak pewien mankament konstrukcyjny: znane worki nie są w pełni zoptymalizowane ani pod względem konstrukcji użytkowej ani pod względem materiałów stosowanych na powłoki. Stosowane materiały z powłokami z tworzyw sztucznych (zwłaszcza z polichlorku winylu) nie są optymalne ani ze względu na możliwość uszkodzeń mechanicznych, ani też pod względem długotrwałej wytrzymałości i odporności w danej sytuacji powodziowej.

Rozwiązanie segmentu zapory przeciwpowodziowej według wynalazku przyczynia się do wyeliminowania opisanych powyżej wad i mankamentów znanych konstrukcji. Po napełnieniu wodą, segment przybiera ponad swoją podstawą (analogicznie do bardziej skomplikowanych konstrukcyjnie typów worków przeciwpowodziowych) kształt kopulasty, zdefiniowany przez przynajmniej jedną powierzchnię wypukłą. Przeciwległe części wewnętrznej ściany worka są połączone przez przynajmniej jedną przegrodę stabilizującą. Istota wynalazku polega na tym, że stosunek rzutu prostokątnego szerokości segmentu do rzutu prostokątnego jego wysokości mieści się w granicach od 1.5:1 do 3.5:1. Segment zapory przeciwpowodziowej według wynalazku ma co najmniej jeden króciec do napełniania oraz co najmniej jeden króciec odpowietrzający u szczytu kopuły i co najmniej jeden króciec spustowy w części spodniej kopuły. Króciec do napełniania wyposażony jest w zwykłą złączkę do węży pożarniczych. Powłoka segmentu wykonana jest z tkaniny płóciennej pokrytej z obu stron elastomerem na bazie kauczuku etylenowo-propylenodienowego i kauczuku styreno-butadienowego. Powłoka segPL 204 520 B1 mentu jest zaopatrzona w elementy łączące zawierające obramowane metalowym okuciem otwory w bocznych częściach krańcowych.

Do powłoki segmentu zamocowane są co najmniej cztery uchwyty do manipulacji i przenoszenia segmentu.

Tkanina powłoki segmentu powleczona obustronnie elastomerem jest tkaniną płócienną o wytrzymałości na rozciąganie określonej dla próbki o wymiarach 50 x 200 mm 1800 N do 2300 N w kierunku osnowy oraz 2000 N do 2300 N w kierunku wątku.

Materiał włókienniczy powłoki segmentu jest tkaniną poliestrową o masie na jednostkę powierzchni 140 g/m² ± 10%. Mieszanka kauczuku etylenowo-propylenodienowego oraz kauczuku styreno-butadienowego zastosowana na pokrycia powłoki segmentu ma wytrzymałość na rozciąganie przynajmniej 10 MPa, wydłużenie przy rozerwaniu przynajmniej 400%, odkształcenie trwałe po ściskaniu maksimum 50%, odporność na niskie temperatury do -25°C oraz odporność na wysokie temperatury do 70°C. Elastomerowe pokrycia powłoki segmentu mają grubość 1,2 do 1,4 mm. Konstrukcja segmentu zapory przeciwpowodziowej według wynalazku łączy zalety optymalnej konstrukcji worka segmentu (kopulasty kształt z określonym stosunkiem szerokości do wysokości i określonym usytuowaniem króćców do napełniania, opróżniania i odpowietrzania) oraz zalety optymalnego składu materiałów pokrycia powłoki segmentu. Tkanina płócienna obustronnie powleczona elastomerem opartym na kauczuku etylenowo-propylenodienowym oraz kauczuku styreno-butadienowym, szczególnie o własnościach mechanicznych dokładnie określonych, w połączeniu z wyżej wymienioną określoną konstrukcją worka, zapewnia optymalne warunki obsługi i właściwości użytkowe segmentu również w trudnych warunkach terenowych i meteorologicznych. Przede wszystkim, spełniony zostaje priorytetowy wymóg niezawodności segmentów lub zapór złożonych z połączonych segmentów w sytuacji dł uż szego zagroż enia powodziowego.

Przedmiot wynalazku w przykładach realizacji jest bliżej objaśniony na załączonym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok segmentu z pojedynczą kopułą w pierwszym przykładzie realizacji, fig. 2 przedstawia przekrój poprzeczny segmentu oznaczony A-A na fig. 1, fig. 3 przedstawia widok segmentu z podwójną kopułą w drugim przykładzie realizacji, zaś fig. 4 przedstawia przekrój poprzeczny segmentu oznaczony B-B na fig. 3.

P r z y k ł a d 1:

Segment 1 zapory przeciwpowodziowej po napełnieniu wodą przyjmuje kształt kopulasty zdefiniowany przez pojedynczą powierzchnię wypukłą o przekroju w kształcie bochenka. Stosunek rzutu prostokątnego szerokości s segmentu 1 do rzutu prostokątnego wysokości v segmentu 1 wynosi około 2,15:1 a długość segmentu 1 wynosi 2 do 2.5 m. Segment 1 ma jeden króciec do napełniania 3 i jeden króciec odpowietrzający 4 u szczytu kopuły, a także jeden króciec spustowy 5 w części spodniej kopuły.

Powłoka 2 segmentu 1 wykonane jest z tkaniny płóciennej dwustronnie powleczonej związkiem elastomerowym opartym na kauczuku etylenowo-propylenodienowym oraz kauczuku styreno-butadienowym. Tkanina poliestrowa ma masę na jednostkę powierzchni 140 g/m² ± 10% oraz wytrzymałość na rozciąganie 2294 N (w kierunku osnowy) oraz 2298 N (w kierunku wątku) określone na podstawie próbki o wymiarach 50 x 200 mm.

Powłoka 2 segmentu 1 ma grubość 1,29 mm. Związek elastomerowy na bazie kauczuku etylenowo-propylenodienowego oraz kauczuku styreno-butadienowego ma wytrzymałość na rozciąganie

11,5 MPa, wydłużenie względne 455%, odkształcenie trwałe po ściskaniu maksimum 45%, odporność na niskie temperatury do -25°C i odporność na wysokie temperatury do 70°C. Górna ścianka wewnątrz powłoki 2 segmentu 1 połączona jest z przeciwległą dolną ścianką powłoki 2 przegrodą stabilizującą 9.

W krańcowych bocznych częściach powłoki 2 segmentu 1 zamocowane są elementy łączące zawierające obramowane stalową blachą otwory 6 służące do łączenia segmentów sznurem 7 przewleczonym przez otwory 6. Do bocznych krańcowych części powłoki 2 zamocowane są cztery uchwyty 8 w kształcie pętli wykonanych z powleczonej gumą tkaniny wzmocnionej przez wulkanizację. Uchwyty 8 ułatwiają manipulację i przenoszenie segmentu 1. Segment 1 zapory przeciwpowodziowej w takim rozwiązaniu przeznaczony jest do powiększania wałów przeciwpowodziowych, do obwałowywania oddzielnych budynków lub większych obszarów całościową zaporą przeciwpowodziową, do przegradzania ulic w miastach i osiedlach (pomiędzy domami), aby zatrzymać wodę płynącą chodnikami itd. Segment 1 o takiej konstrukcji może utrzymać się na otwartej przestrzeni bez oparcia o ścianę.

PL 204 520 B1

P r z y k ł a d 2:

Segment 1 zapory przeciwpowodziowej po napełnieniu wodą przyjmuje kształt kopulasty zdefiniowany przez dwie wypukłe powierzchnie - przekrój poprzeczny w kształcie liścia. Stosunek rzutu prostokątnego szerokości s segmentu 1 do rzutu prostokątnego wysokości v segmentu 1 wynosi około 2,15:1, długość segmentu wynosi 2 do 5 m. Segment 1 ma jeden króciec do napełniania 3 i jeden króciec odpowietrzający 4 u szczytu kopuły, a także jeden króciec spustowy 5 w części spodniej kopuły.

Powłoka 2 segmentu 1 wykonana jest z tkaniny płóciennej obustronnie powleczonej elastomerem na bazie kauczuku etylenowo-propylenodienowego oraz kauczuku styreno-butadienowego. Tkanina poliestrowa ma masę na jednostkę powierzchni 140 g/m² ± 10% i wytrzymałość na rozciąganie 2294 N (w kierunku osnowy) oraz 2298 N (w kierunku wątku) określone na podstawie próbki o wymiarach 50 x 200 mm. Powłoka 2 segmentu 1 ma grubość 1,29 mm. Związek elastomerowy na bazie kauczuku etylenowo-propylenodienowego oraz kauczuku styreno-butadienowego ma wytrzymałość na rozciąganie 11,5 MPa, wydłużenie względne 455%, odkształcenie trwałe po ściskaniu maksimum 45%, odporność na niskie temperatury do -25°C i odporność na wysokie temperatury do 70°C.

Górna ścianka wewnątrz powłoki 2 segmentu 1 połączona jest z przeciwległą dolną ścianką przegrodą stabilizującą 9, zaś boczne ściany powłoki 2 segmentu 1 połączone są poziomą i pionową przegrodami stabilizującymi 9. W krańcowych bocznych częściach powłoki 2 segmentu 1 zamocowane są elementy łączące, zawierające obramowane stalową blachą otwory 6 służące do łączenia segmentów sznurem 7 przewleczonym przez otwory 6. Do bocznych krańcowych części powłoki 2 zamocowane są cztery uchwyty 8 w kształcie pętli wykonanych z powleczonej gumą tkaniny wzmocnionej przez wulkanizację. Uchwyty 8 ułatwiają manipulację i przenoszenie segmentu 1. Segment 1 zapory przeciwpowodziowej w takim wykonaniu przeznaczony jest przede wszystkim do zapobiegania wdzierania się wody powodziowej do drzwi, bram garaży, nisko położonych studzienek i przewodów wentylacyjnych, okien piwnicznych itd. Segmenty 1 o takiej konstrukcji muszą być podparte lub zabezpieczone w inny sposób. Jeśli zachodzi konieczność użycia ich na otwartej przestrzeni, muszą być podwojone i wzajemnie oparte.

Przy zastosowaniu segmentów 1 zgodnie z przykładem 1 albo 2, poszczególne segmenty 1 ułożone są na danym miejscu w taki sposób, że leżą na swojej spodniej części z króćcami do napełniania 3 i króćcami odpowietrzającymi 4 skierowanymi ku górze i z króćcami spustowymi skierowanymi w stronę wody powodziowej.

Najlepszą szczelność zapory przeciwpowodziowej osiąga się przez ułożenie segmentów 1 w taki sposób, że stykają się one dolnymi krawędziami swoich bocznych ścian. Im ciaśniej są połączone, tym lepsza jest osiągana szczelność. Jeżeli w danym miejscu dostępne są tylko dłuższe segmenty 1, można je wygiąć ku górze i uszczelnić przez przyciśnięcie w narożniku. Napełnianie segmentów 1 jest możliwe z jakiegokolwiek źródła wody; mogą zostać użyte rozmaite pompy do wody rzecznej lub z innych źródeł, zbiorniki lub hydranty przeciwpożarowe, wodociągi, itp. Połączenie z króćcem do napełniania 3 zapewnione jest przez głowicę pożarniczą na przykład typu C. W nagłych wypadkach awaryjne napełnianie może być realizowane za pomocą cienkiego węża bez końcówki. Wąż taki wkłada się do worka przez króciec do napełniania 3.

Możliwe jest napełnianie kilku segmentów zapory przeciwpowodziowej jednocześnie (w zależności od dostępnych środków), lub jednego po drugim. Przy zastosowaniu tej drugiej metody, zaleca się umieszczanie kolejnego segmentu przy bocznej ścianie napełnionego już segmentu. Po napełnieniu segmentów, łączy się je za pomocą sznurów przewleczonych przez okute otwory. Jeśli to możliwe w danych warunkach, należy przywiązać przynajmniej zewnętrzne końce zapory przeciwpowodziowej do stałego obiektu (ramy osadzonej w betonie, masywnego budynku, itp., które można uważać za odporne na uszkodzenia przez wodę powodziową) lub do obiektów usytuowanych wyżej w terenie.

Segmenty wykonane zgodne z przykładem nr 2 stosowane oddzielnie muszą być zabezpieczone statycznie, np. przez przywiązane do nieruchomego obiektu. Dla zapewnienia maksymalnej szczelności zapory konieczne jest umieszczenie dolnej krawędzi segmentu dokładnie przy umacnianej zaporze sprawdzanie podczas napełniania prawidłowego usytuowania bocznych ścian segmentu.

Segmenty według wynalazku napełniane są wodą, ale nie pod wysokim ciśnieniem. Czas napełniania (w zależności od wydajności pompy) wynosi ok. 15 minut w przypadku standardowego segmentu o długości 5 m. Gdy tylko segment jest napełniony (niemożliwe jest zatrzymanie wypływu wody z króćca odpowietrzającego przez podniesienie ścianek bocznych), dopływ wody ze źródła zostaje zatrzymany, wąż zostaje odłączony, a króciec do napełniania i króciec odpowietrzający zamykane są pokrywkami.

PL 204 520 B1

Zapora przeciwpowodziowa zbudowana z segmentów według wynalazku zabezpiecza przed naporem słupa wody o wysokości 0,8 m. W przypadku rozlewu nie wzburzonych wód na niższych odcinkach rzek i w zależności od ukształtowania terenu i podłoża, możliwe jest osiągnięcie maksymalnej wysokości bezpiecznej 0,9 m. Gdy zagrożenie powodziowe minie, zapora przeciwpowodziowa może zostać szybko zdemontowana. Króćce spustowe poszczególnych segmentów oraz króćce odpowietrzające (ewentualnie również króćce do napełniania) zostają otwarte i woda zostaje usunięta z segmentów. Poszczególne segmenty można odłączyć odwiązując sznury i przenosząc segmenty zapory do magazynu dla dalszego użytkowania.

Zastosowanie w przemyśle

Segmenty zgodne z wynalazkiem oraz zbudowane z nich zapory przeciwpowodziowe mają zastosowanie nie tylko w czasie powodzi lub zagrożenia powodziowego (gdy stosuje się worki z piaskiem) ale również w sytuacjach konwencjonalnych, np. do przegradzania części strumieni wodnych tzw. „zalewy w czasie napraw podkładów lub nasypów, itp. Pojedyncze segmenty nie są przeznaczone do bezpośredniego zagrodzenia silnego strumienia. W takim przypadku, konieczne jest zastosowanie podwójnego zestawu. Do napełniania segmentów można użyć wody pompowanej z rzek, zbiorników pożarniczych itd. za pomocą zwykłych końcówek pożarniczych. Segmenty według wynalazku są trwale odporne na wodę pitną, wodę przemysłową oraz wodę ściekową odprowadzaną zgodnie z odpowiednimi normami. Są one odporne również na ścieki wypłukiwane przez fale powodziowe z kanałów ściekowych i szamb. Segmenty według wynalazku są też częściowo odporne na ciecze agresywne i produkty naftowe w zależności od ich stężenia. Środki takie mogą być gromadzone w segmentach, ale tylko przez niezbędny okres, np. w czasie katastrof. W takim przypadku, konieczne jest jak najszybsze opróżnienie segmentów i wyłączenie z użytkowania (uznając je za segmenty jednorazowego użytku).

Zapory przeciwpowodziowe według wynalazku mogą być przechowywane na dowolnym podłożu. Zaleca się umieszczanie ich na podłożu wzmocnionym - betonie, bruku, asfalcie itp. Jeśli to możliwe, należy uprzednio oczyścić miejsce składowania segmentów i usunąć wszelkie ostre i niebezpieczne przedmioty. Jeśli nie zachodzi taka konieczność, lepiej jest nie umieszczać segmentów na powierzchni śliskiej, aby się nie przesunęły, ani też na podłożu piaszczystym lub żwirowym, by nie zostały podmyte przez wodę.

Claims (7)

1. Segment zapory przeciwpowodziowej zawierający napełniany wodą worek o kształcie kopulastym ponad podstawą po wypełnieniu wodą, przy czym kopulasty kształt segmentu jest zdefiniowany przez powłokę w postaci przynajmniej jednej powierzchni wypukłej w przekroju poprzecznym, w którym przeciwległe części wewnętrznej ściany powłoki segmentu są połączone przez co najmniej jedną przegrodę stabilizującą wnętrze worka, znamienny tym, że stosunek rzutu prostokątnego szerokości (s) segmentu (1) do rzutu prostokątnego jego wysokości (v) mieści się w granicach od 1.5:1 do 3.5:1 przy czym segment (1) ma co najmniej jeden króciec do napełniania (3) oraz co najmniej jeden króciec odpowietrzający (4) u szczytu kopuły i co najmniej jeden króciec spustowy (5) w części spodniej kopuły, a króciec do napełniania (3) wyposażony jest w zwykłą złączkę węża pożarniczego, zaś powłoka (2) segmentu (1) wykonana jest z tkaniny płóciennej pokrytej z obu stron elastomerem na bazie kauczuku etylenowo-propylenodienowego i kauczuku styreno-butadienowego.

2. Segment według zastrz. 1, znamienny tym, że powłoka (2) jest zaopatrzona w elementy łączące zawierające obramowane metalowym okuciem otwory (6) w bocznych częściach krańcowych.

3. Segment według zastrz. 1, znamienny tym, że do powłoki (2) zamocowane są co najmniej cztery uchwyty (8) do przenoszenia segmentów (1).

4. Segment według zastrz. 1, znamienny tym, że tkanina powłoki (2) powleczona obustronnie elastomerem jest tkaniną płócienną o wytrzymałości na rozciąganie określonej dla próbki o wymiarach 50 x 200 mm 1800 N do 2300 N w kierunku osnowy i 2000 N do 2300 N w kierunku wątku.

5. Segment według zastrz. 4, znamienny tym, że materiał włókienniczy powłoki (2) jest tkaniną poliestrową o masie na jednostkę powierzchni 140 g/m² ± 10%.

6. Segment według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszanka kauczuku etylenowo-propylenodienowego oraz kauczuku styreno-butadienowy zastosowana na pokrycie powłoki (2) ma wytrzymałość na rozciąganie przynajmniej 10 MPa, wydłużenie przy rozerwaniu przynajmniej 400%, odkształ6

PL 204 520 B1 cenie trwałe po ściskaniu maksimum 50%, odporność na niskie temperatury do -25°C oraz odporność na wysokie temperatury do 70°C.

7. Segment według zastrz. 1, znamienny tym, że elastomerowe pokrycia powłoki (2) mają grubość 1,2 do 1,4 mm.