RU2430212C1

RU2430212C1 - Transfer screen

Info

Publication number: RU2430212C1
Application number: RU2010110455/03A
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Ковалис (RU); Александр Сергеевич Ковалис; Михаил Александрович Воронов (RU); Михаил Александрович Воронов; Дмитрий Дмитриевич Листвин (RU); Дмитрий Дмитриевич Листвин
Original assignee: Александр Сергеевич Ковалис; Михаил Александрович Воронов; Дмитрий Дмитриевич Листвин
Priority date: 2010-03-16
Filing date: 2010-03-16
Publication date: 2011-09-27

Abstract

FIELD: construction. ^ SUBSTANCE: transfer screen made of three parts: a vertical part, a broken part made of two sections, one of which is a retaining section of the broken part and is inclined to a windward side at the angle to the vertical part, and the second section - a boost section of the broken part, which is inclined towards the windward side at the angle to the vertical part of the screen. The screen is installed at the edge of a road surface, at the same time the transfer screen is arranged at the windward side, the minimum height h2 of the transfer screen, which ensures laminarity of snow drifting, is calculated using the formula h2=b/4-h, where h - height of a road fill (slope), b - width of the road surface, and the appropriate value of shift d of a cylindrical ellipse axis (Y) perpendicular to the road is calculated using the formula d=[2(h1Çè2-h2Çè2+2h(h1-h2)]/b, with the cylindrical ellipse radius R, which ensures snow drifting transfer over the road surface, where h1 - the specified height of the transfer on the opposite side of the road surface. The boost section of the broken part (A-C) is directed along the tangent to the ellipse passing through the upper point of the transfer screen, the minimum length 1 of the boost section in the broken part (A1-C) is calculated to ensure the specified function of snow drifting border shape in the form of the cylindrical ellipse described with the flow equation (a+d)+4y=R, where a - maximum axle of the ellipse, parallel to the road surface, and is calculated from the point of crossing of the underlying surface of the road slope base, y - coordinates of the ellipse axle Y, perpendicular to the road surface, and R - radius of the ellipse, and with the condition that the minimum height of the transfer screen (D-C1) is equal to (h2 - 0.3 m), making at least 1-0.3 m sin, where - angle between the tangent to the ellipse and the road base, and - angle to the vertical part of the screen in the retention section of the broken part (A-B), makes not more than 90 and not less than the angle 1 - the angle between the vertical part of the transfer screen and the perpendicular line to the ellipse tangent drawn to the point of crossing (B) of the retention section of the broken part with the vertical part of the transfer screen, and the retention section length depends on the value a, which characterises the flow mass. The height of the vertical part of the screen to the broken part of the screen (B-D) is selected depending on the angle max, being a characteristic of snow drifting. ^ EFFECT: increased operational reliability. ^ 11 cl, 2 dwg

Description

Изобретение используется при строительстве автомобильных и железнодорожных магистралей в степных районах с большими площадями «разгона» метелевого потока. В зимних условиях - при переносе снежных масс метелевым потоком, в летних условиях - при переносе пыли или песка при ветре, имеющем относительно постоянную скорость и направление.The invention is used in the construction of roads and railways in the steppe regions with large areas of "dispersal" of snowstorm. In winter conditions - during the transfer of snow masses by a snowstorm, in summer conditions - during the transfer of dust or sand in the wind, which has a relatively constant speed and direction.

Известна полезная модель «Забор снегозадерживающий», патент № RU 60088, опубл. 10.01.2007 г., МПК E01F 7/02, содержащий наклонные дощатые подкосы продольной жесткости. Полезная модель служит для снегозадержания и увеличения надежности и долговечности защитного заграждения. Однако предложенная конструкция забора выполняет функцию защиты сооружения при большом весе наметенного снега, но не перебрасывает снег через дорожное полотно.Known utility model "Snow retention fence", patent No. RU 60088, publ. January 10, 2007, IPC E01F 7/02, containing inclined board braces of longitudinal stiffness. The utility model is used for snow retention and increase the reliability and durability of the protective fence. However, the proposed design of the fence performs the function of protecting the structure with a large weight of the planned snow, but does not throw snow through the roadway.

Известно изобретение «Снегозащитное заграждение», патент JP 2001-288715, опубл. 03.11.2004, МПК E01F 7/02; E01F 7/00, состоящий из двух частей: вертикальной и криволинейной. Заграждение служит для снегозадержания, улучшает видимость на дороге за счет отсутствия зоны завихрения после мертвой зоны. Кроме того, за счет продуваемости и упругости крыла лучше решает задачу снегозадержания при упрощенной конструкции экрана. Однако не обеспечивает гарантированного переброса метелевых масс через полотно дороги.The invention is known as "Snow barrier", patent JP 2001-288715, publ. 11/03/2004, IPC E01F 7/02; E01F 7/00, consisting of two parts: vertical and curved. The fence serves for snow retention, improves visibility on the road due to the absence of a swirl zone after the dead zone. In addition, due to the flow and elasticity of the wing, it better solves the problem of snow retention with a simplified screen design. However, it does not provide guaranteed transfer of snowstorm masses through the roadbed.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является изобретение «Снегозащитное заграждение», патент JP 3711470, опубл. 21.08.2002 г., МПК E01F 7/02; E01F 7/00, состоящее из трех частей: вертикальной ломаной части, состоящей из двух частей, одна наклонена в наветренную сторону под углом к вертикальной части, вторая наклонена в подветренную сторону под углом к вертикальной части. Данное изобретение позволяет осуществить гашение метелевого потока за счет шипов в ломаной части заграждения, составляющего 1/5 его часть. С помощью данного технического решения осуществляют гашение ветрового потока и решают задачу минимизации зоны задувания за края экрана. Однако на шипы налипает снег, что приводит к накапливанию на них снега.Closest to the proposed technical solution is the invention "Snow Barrier", patent JP 3711470, publ. 08.21.2002, IPC E01F 7/02; E01F 7/00, consisting of three parts: a vertical broken part, consisting of two parts, one is inclined to the windward side at an angle to the vertical part, the second is inclined to the leeward side at an angle to the vertical part. This invention allows the extinguishing of snowstorm due to spikes in the broken part of the fence, which is 1/5 of its part. With the help of this technical solution, the wind flow is damped and the problem of minimizing the blowing zone beyond the edges of the screen is solved. However, the snow sticks to the spikes, which leads to the accumulation of snow on them.

Изобретение не решает задачи переброса снега через дорожное полотно, работает только за счет упругости материала экрана, не обеспечивая формирования функции формы границ потока для обеспечения надежного переноса метелевого потока через дорогу.The invention does not solve the problem of transferring snow through the roadway, it works only due to the elasticity of the screen material, without ensuring the formation of a function of the shape of the boundaries of the stream to ensure reliable transfer of snowstorms across the road.

На автомобильной или железной дороге заданной ширины b со стандартными откосами, имеющими расчетное соотношение высоты насыпи h и ширину откоса a₁, могут устанавливать с одной из сторон шумопоглощающие экраны или ограждения высотой h₁, при этом в районе прохождения транспортной магистрали (далее «дорога»), в широтах с частыми и сильными заносами, требуется защитить полотно дороги от снежных (песчаных) заносов таким образом, чтобы полотно дороги оставалось чистым. Эта же задача сохраняется, когда с одной стороны дороги устанавливают шумозащитные экраны высотой h₁ или вместо шумозащитного экрана на противоположной стороне дороги размещяют дорожные ограждения, какой-либо конфигурации, возвышающиеся над полотном дороги, например «отбойники». Высота h₁ является заданной величиной переноса на противоположной стороне дорожного полотна.On a road or railway of a given width b with standard slopes, with an estimated ratio of the embankment height h and slope width a ₁ , noise-absorbing screens or barriers of height h ₁ can be installed on one side, while in the area of the highway (hereinafter referred to as the “road”) ), in latitudes with frequent and severe drifts, it is required to protect the roadway from snow (sand) drifts in such a way that the roadway remains clean. The same problem persists when noise screens with a height of h ₁ are installed on one side of the road, or instead of a noise screen on the opposite side of the road, road fences of any configuration rising above the roadbed, for example, “bumpers”, are placed. Height h ₁ is a predetermined transfer amount on the opposite side of the roadway.

Поскольку шумопоглощающий экран или иное ограждение сами по себе являются препятствием для снега (песка), то перед ними на полотне дороги неизбежно будет образовываться насыпь из снега (песка).Since the sound-absorbing screen or other fence itself is an obstacle to snow (sand), an embankment of snow (sand) will inevitably form in front of them on the roadbed.

На относительно ровных, с большой протяженностью «разгона», поверхностях, например в степи при любой неровности, которую представляет собой дорожное полотно, и, в особенности, шумозащитный экран, установленный на дорожном полотне, воздушный поток, несущий частицы снега (песка), приводит к значительному усилению воздушного потока над полотном дороги, и особенно над ее скосами. По откосам дороги, с наветренной стороны при определенных условиях, образуется подстилающая поверхность из снега или песка, которая увеличивает ширину скоса a₁, при этом ширину скоса можно принять как расстояние от дорожного полотна до пересечения подстилающей поверхности с основанием дороги (F).On relatively flat, with a long “acceleration”, surfaces, for example in the steppe, with any unevenness that the roadway is, and, in particular, a noise barrier mounted on the roadway, an air stream carrying particles of snow (sand) leads to a significant increase in air flow over the roadbed, and especially over its bevels. On the slopes of the road, on the windward side under certain conditions, a underlying surface of snow or sand is formed, which increases the width of the bevel a ₁ , while the width of the bevel can be taken as the distance from the roadway to the intersection of the underlying surface with the base of the road (F).

Если соотношение ширины дороги b к высоте насыпи h, равное коэффициенту К, который больше или равен 4, воздушный поток с частицами, сгущаясь над полотном дороги, остается ламинарным, перелетая через дорожное полотно, в то время, как при К меньше 4 воздушный поток, натыкаясь на преграду, преобразуется в турбулентный, при котором вихревые потоки хаотично распределяются над полотном дороги, что создает условия сбрасывания снега на дорогу. Данные коэффициенты рассчитывают исходя из зависимости от геофизических характеристик для конкретной местности. Однако следует учитывать и ширину скоса дороги, особенно при ее увеличении за счет подстилающей поверхности. При этом соотношение m=a₁/h или m=a₁/h₁, где h₁ - заданная величина переноса на противоположной стороне дорожного полотна, а a₁ - ширина скоса с учетом подстилающей поверхности. Данное соотношение уже рассчитать намного сложнее, при этом оно будет влиять на величину сдвига оси Y в поперечном к дороге направлении, обеспечивающую гарантированный перенос на заданной высоте h₁.If the ratio of the width of the road b to the height of the embankment h, equal to the coefficient K, which is greater than or equal to 4, the air flow with particles, thickening over the roadway, remains laminar, flying over the roadway, while at K less than 4 the air stream, bumping into an obstacle, it transforms into a turbulent one, in which vortex flows are randomly distributed over the roadbed, which creates the conditions for snow dumping onto the road. These coefficients are calculated based on the geophysical characteristics for a particular area. However, the bevel width of the road should be taken into account, especially when it increases due to the underlying surface. Moreover, the ratio m = a ₁ / h or m = a ₁ / h ₁ , where h ₁ is the specified amount of transfer on the opposite side of the roadway, and a ₁ is the bevel width taking into account the underlying surface. This ratio is already much more difficult to calculate, while it will affect the shift of the Y axis in the direction transverse to the road, which ensures guaranteed transfer at a given height h ₁ .

При организованном турбулентном потоке при увеличении интенсивности течения метелевого потока самопроизвольно образуются многочисленные нелинейные фрактальные волны. Если учитывать, что фрактальные волны - это геометрическая фигура, обладающая свойством самоподобия, то есть составленная из нескольких частей, каждая из которых подобна всей фигуре целиком, то можно в рассматриваемом метелевом потоке выделить две фигуры: цилиндрический эллипс и цилиндрическая парабола. При этом, если учитывать только коэффициент К (без учета скосов дороги), то при К>4 эта фигура будет в виде цилиндрического эллипса, а в случае учета скорости ветра с наветренной стороны и скосов дороги, т.е. при учете коэффициента m, эта фигура будет в виде параболического цилиндра при определенных условиях.With an organized turbulent flow, with an increase in the intensity of the snowstorm flow, spontaneous formation of numerous nonlinear fractal waves. If we take into account that fractal waves are a geometric figure with the property of self-similarity, that is, composed of several parts, each of which is similar to the whole figure, then we can distinguish two figures in the considered snowstorm stream: a cylindrical ellipse and a cylindrical parabola. Moreover, if we take into account only the coefficient K (excluding the bevels of the road), then at K> 4 this figure will be in the form of a cylindrical ellipse, and if the wind speed from the windward side and the bevels of the road are taken into account, i.e. taking into account the coefficient m, this figure will be in the form of a parabolic cylinder under certain conditions.

При переходе от ламинарного к турбулентному потоку можно искусственно создать заданный фрактал путем создания сложных граничных и/или начальных условий, задав функцию формы границ. При этом возможно образование ненелинейных (линейных) волн, приводящих к образованию фракталов, так называемая управляемая турбулентность. Таким образом, при заданных условиях требуется создать такой перебрасывающий экран, который бы задал функцию формы границы, обеспечивающую переброс воздушного потока с мелкими частицами снега (песка) через дорожное полотно и через шумозащитный экран либо иное препятствие.In the transition from laminar to turbulent flow, it is possible to artificially create a given fractal by creating complex boundary and / or initial conditions by defining the function of the shape of the boundaries. In this case, the formation of non-linear (linear) waves is possible, leading to the formation of fractals, the so-called controlled turbulence. Thus, under given conditions, it is necessary to create such a transfer screen that would set the function of the boundary shape, which would allow air flow with small particles of snow (sand) to pass through the roadway and through a noise shield or other obstacle.

Конструкция снего(песок)перебрасывающего экрана должна обеспечить формирование функции формы границы, соответствующей, например, эллипсу. А если полуось Х эллипса будет достаточно велика (R>>h₁), то на начальном участке можно обеспечить формирование функции формы границы, соответствующей параболе. Радиус R зависит от момента импульса, т.е. от массы переносимых частиц и скорости (ветра). Эллипс берут исходя из существующей гравитационной силы, зависящей от массы частиц. В идеальном случае (при массе частиц =0) вращательное движение перебрасываемых частиц будет по окружности в плоскости Х-У, а ось вращения параллельна оси дорожного полотна (ось Z). Таким образом турбулентный ветровой поток с переносимыми частицами организовывают как, например, эллиптический цилиндр (трубу), в поперечном сечении которой эллипс. В случае учета скорости метелевого потока целесообразнее организовывать параболический цилиндр.The design of the snow (sand) of the transfer screen should ensure the formation of a function of the shape of the border, corresponding, for example, to an ellipse. And if the semi-axis X of the ellipse is sufficiently large (R >> h ₁ ), then at the initial section it is possible to ensure the formation of a boundary shape function corresponding to a parabola. The radius R depends on the angular momentum, i.e. by mass of transported particles and speed (wind). The ellipse is taken based on the existing gravitational force, depending on the mass of particles. In the ideal case (with a mass of particles = 0), the rotational movement of the particles being thrown will be around the circumference in the X-Y plane, and the axis of rotation is parallel to the axis of the roadway (Z axis). Thus, a turbulent wind flow with transported particles is organized, for example, an elliptical cylinder (pipe), in the cross section of which an ellipse. In the case of accounting for the speed of a snowstorm, it is more expedient to organize a parabolic cylinder.

Продольная (большая) ось Х эллипса - это уровень местности в основании полотна дороги (ось X) в поперечном направлении, а поперечная (меньшая) ось У эллипса в перпендикулярном к дороге направлении (ось У).The longitudinal (large) axis X of the ellipse is the level at the base of the roadbed (X axis) in the transverse direction, and the transverse (smaller) axis Y of the ellipse in the direction perpendicular to the road (Y axis).

Непременным условием является наличие достаточно длинного перебрасывающего экрана (ось Z) вдоль дорожного полотна.An indispensable condition is the presence of a sufficiently long transfer screen (Z axis) along the roadway.

При этом необходимо обеспечить управляемое турбулентное течение ветрового потока с частицами, в среде которого образуются, преимущественно, линейные волны заданных размеров, обеспечивающих переброс частиц через полотно дороги на заданной высоте и, например, шумопоглощающий экран. При этом следует учитывать виды метелевых потоков.In this case, it is necessary to provide a controlled turbulent flow of the wind stream with particles, in the medium of which mainly linear waves of given sizes are formed, which ensure the transfer of particles through the roadbed at a given height and, for example, a sound-absorbing screen. In this case, types of snowstorm streams should be taken into account.

A) Низовая метельA) blowing snowstorm

Когда нижняя часть экрана свободна, метелевые массы, дойдя до преграды в виде откоса насыпи дороги и упершись в вертикальную часть экрана, разворачиваются по предлагаемой экраном траектории против основного потока и тормозят его, что приводит к изменению движения ветрового потока, закручиванию его в вихрь и отъему энергии потока, при этом скорость потока уменьшается до 26%, а также в нижних слоях идет насыщение масс снега (песка) для его переноса. Таким образом, процесс насыщения снеговых (песчаных) масс осуществляется за счет того, что массы, направленные против основного потока, тормозят его, сталкиваясь и смешиваясь с ним до дороги, вызывая процесс насыщения масс в образовавшемся турбулентном потоке. Далее массы за счет заданной функции границы потока приобретают характер линейной волны, за счет чего массы перебрасываются через дорогу по эллипсу, имеющему характеристики, зависящие от массы потока, его скорости, и функции границы потока, организованной перебрасывающим экраном.When the lower part of the screen is free, the snowstorms, reaching the obstacle in the form of a slope of a road embankment and resting on the vertical part of the screen, are turned along the path proposed by the screen against the main stream and slow it down, which leads to a change in the movement of the wind stream, twisting it into a whirlwind and weaning flow energy, while the flow rate decreases to 26%, and also in the lower layers there is a saturation of the masses of snow (sand) for its transfer. Thus, the process of saturation of snow (sand) masses is carried out due to the fact that the masses directed against the main stream inhibit it, colliding and mixing with it to the road, causing the process of saturation of the masses in the resulting turbulent flow. Further, the masses, due to a given function of the flow boundary, acquire the character of a linear wave, due to which the masses are thrown across the road along an ellipse having characteristics depending on the mass of the flow, its speed, and the function of the flow boundary organized by the transfer screen.

B) Верховая метельB) horse blizzard

Процесс переброса через экран осуществляется без организации турбулентного вихря, образованного до дороги. Это происходит в следующих случаях:The process of transferring through the screen is carried out without organizing a turbulent vortex formed to the road. This occurs in the following cases:

- откос дороги и нижняя вертикальная часть экрана закрыты массами снега(песка), образуя единую поверхность, расположенную относительно горизонтального полотна дороги под углом β;- the slope of the road and the lower vertical part of the screen are covered with masses of snow (sand), forming a single surface located relative to the horizontal roadbed at an angle β;

- тогда метелевые потоки разгоняются на участке F-A по заданной функции границы потока и перелетают через полотно дороги по параболе.- then the snowstorm streams accelerate in the F-A section according to the specified function of the stream boundary and fly over the roadbed in a parabola.

И в случае А), и в случае В) момент импульса метелевых масс может быть принят одинаковым, рассчитанным из условий конкретной геологической местности с присущей ей розой ветров.Both in case A) and case B) the angular momentum of snowstorm masses can be assumed to be the same, calculated from the conditions of a particular geological area with its inherent wind rose.

При этом условия выполнения поставленной задачи:In this case, the conditions for fulfilling the task:

- протяженный непрерывный экран,- long continuous screen,

- наличие ломаного участка кривой экрана А-В должен быть расположен под углом α - угол между касательной к эллипсу или параболе и осью абсцисс (У),- the presence of a broken portion of the curve of the screen AB must be located at an angle α - the angle between the tangent to the ellipse or parabola and the abscissa axis (Y),

- - длина этого участка зависит от массы потока,- - the length of this section depends on the mass of the stream,

- угол разворота разгонной части экрана А-С - угол β - угол между касательной к эллипсу (параболе) и осью ординат (X) - рассчитывают исходя из требования сдвига в поперечном направлении к дороге высоты организованной фрактальной фигуры для h₁ - заданной высоты переноса на противоположной стороне дорожного полотна;- the angle of rotation of the accelerating part of the screen A-C - angle β - the angle between the tangent to the ellipse (parabola) and the ordinate axis (X) - calculated based on the requirement of a shift in the transverse direction to the road of the height of the organized fractal figure for h ₁ - the specified transfer height by the opposite side of the roadway;

- высота экрана до ломанного участка кривой D-B зависит от характеристик метелевого потока:- the height of the screen to the broken section of the curve D-B depends on the characteristics of the snowstorm:

- - скорости- - speeds

- - массы переносимых частиц- - masses of transported particles

- - высоты нижнего слоя метелевого потока (низовая метель, верховая метель) от уровня основания дороги- - the height of the lower layer of the snowstorm stream (snowstorm, snowstorm) from the level of the base of the road

- - угла между направлением метелевого потока и экраном по оси Z - вдоль полотна дороги.- - the angle between the direction of the snowstorm and the screen along the Z axis - along the roadway.

Достигается местное управление метелевого потока за счет придания заданной функции формы границ метелевого потока и придания характеру переноса метелевых масс переноса по регулярной фигуре. В нашем случае - это эллипс или парабола.The local control of the snow storm is achieved by giving the specified function the shape of the boundaries of the snow storm and imparting the transfer character of the snow storm mass to the regular figure. In our case, this is an ellipse or parabola.

В предложенной полезной модели достигается следующий технический результат:In the proposed utility model, the following technical result is achieved:

- предоставление технического средства, обеспечивающего гарантированный переброс метелевых масс через полотно дороги, в частности с одной стороны которой установлен шумозащитный экран;- the provision of technical means ensuring guaranteed transfer of snowstorm masses through the roadbed, in particular, from one side of which a soundproof screen is installed;

- достижение максимальной защиты дорожного полотна от заносов;- achieving maximum protection of the roadway from drifts;

- упрощение конструкции за счет ее геометрических характеристик, обеспечивающих местное управление метелевым потоком путем обеспеченной заданной функции формы границ метелевого потока при его взаимодействии с экраном.- simplification of the design due to its geometrical characteristics, providing local control of the snow storm, by providing the specified function of the shape of the boundaries of the snow storm during its interaction with the screen.

Данный технический результат реализуется за счет того, что перебрасывающий экран дорожного полотна состоит из трех частей: вертикальной части, ломаной части, состоящей из двух отрезков, один из которых - удерживающий отрезок ломаной части - наклонен в наветренную сторону под углом к вертикальной части и второй отрезок - разгонный отрезок ломаной части, который наклонен в подветренную сторону под углом к вертикальной части экрана. Экран отличается тем, что его устанавливают на краю дорожного полотна, при этом перебрасывающий экран размещен с наветренной стороны, минимальная высота h₂ перебрасывающего экрана, обеспечивающая ламинарность метелевого потока, рассчитана по формулеThis technical result is realized due to the fact that the transfer screen of the roadway consists of three parts: the vertical part, the broken part, consisting of two segments, one of which is the holding segment of the broken part - is inclined to the windward side at an angle to the vertical part and the second segment - the accelerating segment of the broken part, which is inclined to the leeward side at an angle to the vertical part of the screen. The screen is distinguished by the fact that it is installed on the edge of the roadway, while the transfer screen is placed on the windward side, the minimum height h _{2 of the} transfer screen, which ensures the laminarity of the snow storm, is calculated by the formula

ha₂=b/4-h,ha ₂ = b / 4-h,

где h - высота насыпи (откоса) дороги;where h is the height of the embankment (slope) of the road;

b - ширина дорожного полотна, и соответствующая ему величина сдвига d перпендикулярной дороге оси (Y) цилиндрического эллипса рассчитана по формулеb is the width of the roadway, and the corresponding shift value d perpendicular to the axis (Y) axis of the cylindrical ellipse is calculated by the formula

d=[2(h₁ ²-h₂ ²+2h(h₁-h₂)]/b, с радиусом цилиндрического эллипса R, обеспечивающего переброс метелевого потока через дорожное полотно на высоте h₁, где h₁ - заданная высота переноса на противоположной стороне дорожного полотна, при этом разгонный отрезок ломаной части (А-С) направлен по касательной к эллипсу, проходящему через верхнюю точку перебрасывающего экрана, минимальная длина 1 разгонного отрезка ломаной части (A₁-C) рассчитана с обеспечением заданной функции формы границы метелевого потока в виде цилиндрического эллипса, описываемого уравнением потока (a+d)²+4у=R², где а - максимальная полуось эллипса, параллельная полотну дороги и рассчитанная от точки пересечения подстилающей поверхности основания откоса дороги, Y - полуось эллипса, перпендикулярная полотну дороги, а R - радиус эллипса. Минимальная длина разгонного отрезка, при условии минимальной высоты перебрасывающего экрана (D-C₁), равной (h₂ - 0,3 метра), составляет не менее 1-0,3 sinβ, где β - угол между касательной к эллипсу и основанием дороги, при этом α - угол к вертикальной части экрана удерживающего отрезка ломаной части (А-В) составляет не более (мах) - 90° и не менее угла α₁ - угла между вертикальной частью перебрасывающего экрана и перпендикуляром к касательной эллипса, проведенного в точку пересечения (A₁) удерживающего участка ломаной части с вертикальной частью перебрасывающего экрана (A₁-В), а длина удерживающего участка зависит от величины а, характеризующей массу потока, и высота вертикальной части экрана до ломаной части экрана (B-D) выбрана в зависимости от угла β_max, являющегося характеристикой метелевого потока. Перебрасывающий экран могут устанавливать совместно с шумозащитным экраном, при этом экраны расположены на противоположных сторонах дорожного полотна на расстоянии b, равном ширине дорожного полотна. Также, например, h₁ - заданная высота переноса на противоположной стороне дорожного полотна выбрана с учетом высоты шумозащитного экрана или h₁ - заданная высота переноса на противоположной стороне дорожного полотна выбрана с учетом высоты заградительного барьера. Ломаная часть перебрасывающего экрана выполнена, например, из материала с коэффициентом трения, обеспечивающего скольжение частиц снега или песка, характеристики которых взяты в зависимости от геофизических характеристик для конкретной местности. При этом длина 1 разгонного отрезка ломаной части (А-С) рассчитана с обеспечением заданной функции формы границы метелевого потока в виде цилиндрического эллипса, описываемого уравнением потока (x+d)²+4у=R², где Х - полуось эллипса, параллельная полотну дороги и рассчитанная от точки (F₁) основания откоса дороги, Y - полуось эллипса, перпендикулярная полотну дороги, а R - радиус эллипса. Минимальная длина 1 (A-C₁) разгонного отрезка ломаной части с учетом подстилающей поверхности (F-A) массы снега рассчитана от точки пересечения перпендикуляра к касательной эллипса, проведенного в точку пересечения удерживающего участка ломаной части с вертикальной частью перебрасывающего экрана (В) до точки пересечения с удерживающим участком ломаной части перебрасывающего экрана. Максимальную длину 1 разгонного отрезка ломаной части рассчитывают исходя из условия устойчивости перебрасывающего экрана. Минимальный угол α₁=arcsin(h+h₂/R). Разгонный отрезок ломаной части перебрасывающего экрана расположен под максимальным угломd = [2 (h ₁ ² -h ₂ ² + 2h (h ₁ -h ₂ )] / b, with the radius of the cylindrical ellipse R, which ensures the transfer of snowstorm through the road at a height of h ₁ , where h ₁ is the specified transfer height on the opposite side of the roadway, while the accelerated segment of the broken part (A-C) is directed tangentially to an ellipse passing through the upper point of the transfer screen, the minimum length of 1 accelerated segment of the broken part (A ₁ -C) is calculated with the specified function of the border shape snow storm in the form of a cylindrical ellipse described by the equation by flow (a + d) ² + 4y = R ² , where a is the maximum semi-axis of the ellipse parallel to the roadbed and calculated from the point of intersection of the underlying surface of the base of the slope of the road, Y is the semi-axis of the ellipse perpendicular to the roadbed, and R is the radius of the ellipse. The minimum length of the acceleration segment, subject to the minimum height of the transfer screen (DC ₁ ) equal to (h ₂ - 0.3 meters), is at least 1-0.3 sinβ, where β is the angle between the tangent to the ellipse and the base of the road, this α is the angle to the vertical part of the screen of the holding segment of the broken part (A-B) with leaves no more (max) - 90 ° and no less than the angle α ₁ - the angle between the vertical part of the transferring screen and the perpendicular to the tangent of the ellipse drawn at the point of intersection (A ₁ ) of the holding portion of the broken part with the vertical part of the transferring screen (A ₁ -В ), and the length of the retaining section depends on the value of a, which characterizes the mass of the stream, and the height of the vertical part of the screen to the broken part of the screen (BD) is selected depending on the angle β _max , which is a characteristic of a snowstorm stream. The transfer screen can be installed in conjunction with a noise shield, while the screens are located on opposite sides of the roadway at a distance b equal to the width of the roadway. Also, for example, h ₁ - the specified transfer height on the opposite side of the roadway is selected taking into account the height of the noise shield or h ₁ - the specified transfer height on the opposite side of the roadway is selected taking into account the height of the barrier. The broken part of the transfer screen is made, for example, of a material with a coefficient of friction that provides sliding particles of snow or sand, the characteristics of which are taken depending on the geophysical characteristics for a particular area. In this case, the length 1 of the accelerated segment of the broken part (A-C) is calculated with the specified function of the shape of the border of the snow storm in the form of a cylindrical ellipse described by the flow equation (x + d) ² + 4y = R ² , where X is the semi-axis of the ellipse parallel to the canvas road and calculated from the point (F ₁ ) of the base of the slope of the road, Y is the semi-axis of the ellipse, perpendicular to the roadbed, and R is the radius of the ellipse. The minimum length 1 (AC ₁ ) of the accelerated segment of the broken part, taking into account the underlying surface (FA) of the snow mass, is calculated from the point of intersection of the perpendicular to the tangent of the ellipse drawn at the point of intersection of the holding portion of the broken part with the vertical part of the transfer screen (B) to the point of intersection with the holding section of the broken part of the transfer screen. The maximum length of 1 acceleration segment of the broken part is calculated based on the stability condition of the transfer screen. Minimum angle α ₁ = arcsin (h + h ₂ / R). The acceleration segment of the broken part of the transfer screen is located at the maximum angle

β_max, равным углу между касательной к эллипсу и осью, параллельной полотну дороги (оси ординат X), являющейся поверхностью основания откоса дороги с учетом его заноса до удерживающего отрезка ломаной части перебрасывающего экрана. Величина а и угол β_i выбраны в зависимости от геофизических характеристик для конкретной местности: скорости ветра, массы переносимых частиц, высоты нижнего слоя метелевого потока (низовая метель, верховая метель) от уровня основания дороги, угла между направлением метелевого потока и экраном по оси Z - вдоль полотна дороги.β _max equal to the angle between the tangent to the ellipse and the axis parallel to the roadway (X axis), which is the base surface of the road slope taking into account its drift to the holding segment of the broken part of the transfer screen. The value of a and the angle β _i are selected depending on the geophysical characteristics for a particular area: wind speed, mass of transported particles, the height of the lower layer of the snowstorm stream (bottom snowstorm, high snowstorm) from the level of the base of the road, the angle between the direction of the snowstorm stream and the screen along the Z axis - along the roadbed.

На чертежах поясняется, но не исчерпывается, геометрия заявленного перебрасывающего экрана.The drawings explain, but are not limited to, the geometry of the claimed transfer screen.

На Фиг.1 показаны общая схема построения эллипса и база для расчета сдвига оси Y эллипса без учета подстилающей снеговой поверхности.Figure 1 shows the General scheme for constructing an ellipse and the basis for calculating the shift of the Y axis of the ellipse without taking into account the underlying snow surface.

На Фиг.2 - геометрия перебрасывающего экрана с учетом расчета, взятого с учетом подстилающей поверхности. А также показаны крайние возможные точки, по которым может быть рассчитана разгонная часть перебрасывающего экрана.Figure 2 - geometry of the transfer screen, taking into account the calculation, taken taking into account the underlying surface. It also shows the extreme possible points at which the overclocking part of the transfer screen can be calculated.

Конструкция перебрасывающего экрана имеет следующую геометрию.The design of the transfer screen has the following geometry.

Строят эллипс таким образом, чтобы при размещенной наибольшей оси эллипса, параллельной основанию дороги, эллипс проходил через точку Е на высоте h₁, что обеспечивается выбранным радиусом эллипса, далее рассчитывают сдвиг вертикальной оси эллипса на расстояние d, рассчитанное исходя из ширины дороги и соотношения высоты дорожного полотна h, заданной высоты переброса h₁ и а - максимальной полуоси эллипса, параллельной полотну дороги и рассчитанной от точки пересечения основания откоса дороги с учетом подстилающей поверхности массы снега либо с учетом a₁ - ширине скоса дороги. Далее определяют высоту h₂ перебрасывающего экрана. Значение d зависит от отношения высоты откоса h к ширине основания дороги с учетом или без учета подстилающей поверхности. Угол наклона β разгонной части перебрасывающего экрана соответствует углу наклона касательной к эллипсу, проведенной к перпендикуляру, проходящему через точку излома В. Этот угол может быть максимальным при условии, что касательная проходит через точку F, которая определяется величиной «а» с учетом подстилающей поверхности или через точку, которая определяется величиной α₁ без учета подстилающей поверхности. Точка F образовывается за счет заноса снегом - поверхность (F-A). Точку излома В размещают из условия соблюдения угла α не более (мах) - 90° и не менее угла α₁ - угла между вертикальной частью перебрасывающего экрана и перпендикуляром к касательной эллипса, проведенного в точку пересечения удерживающего участка ломаной части с вертикальной частью перебрасывающего экрана (В). Длину разгонного участка определяет точка пересечения А удерживающего отрезка В-А и точка С, высота которой определяется высотой перебрасывающего экрана. Самое нижнее расположение точки С-C₁ может составлять не ниже 1-0,3 м sinβ, где β - это βi - угол между касательной к эллипсу и основанием дороги как с учетом заноса или с учетом неполного заноса (см. фиг.2), так и без учета заноса, только до скоса дороги.The ellipse is constructed in such a way that when the largest axis of the ellipse is parallel to the base of the road, the ellipse passes through point E at a height of h ₁ , which is ensured by the chosen radius of the ellipse, then the shift of the vertical axis of the ellipse by distance d is calculated based on the width of the road and the height ratio roadbed h, umklapp predetermined height h ₁ and a - maximum semiaxis of the ellipse parallel to the roadway and calculated from the intersection point of the base of the slope of the road surface with the underlying snow masses For a given ₁ - road width of the bevel. Next, the height h _{2 of the} transfer screen is determined. The value of d depends on the ratio of the height of the slope h to the width of the base of the road with or without taking into account the underlying surface. The angle of inclination β of the accelerating part of the transfer screen corresponds to the angle of inclination of the tangent to the ellipse drawn to the perpendicular passing through the point of break B. This angle can be maximal provided that the tangent passes through the point F, which is determined by the value "a" taking into account the underlying surface or through the point, which is determined by the value of α ₁ without taking into account the underlying surface. Point F is formed by snow drift - surface (FA). Kink point B is placed so that the angle α does not exceed (max) - 90 ° and not less than angle α ₁ - the angle between the vertical part of the transferring screen and the perpendicular to the tangent of the ellipse drawn at the intersection of the holding portion of the broken part with the vertical part of the transferring screen ( AT). The length of the acceleration section is determined by the point of intersection A of the holding segment BA and point C, the height of which is determined by the height of the transfer screen. The lowest location of the point C-C ₁ can be at least 1-0.3 m sinβ, where β is βi is the angle between the tangent to the ellipse and the base of the road as taking into account the drift or taking into account the incomplete drift (see figure 2) , and without taking into account the drift, only to the bevel of the road.

В случае соблюдения предложенной расчетной геометрии перебрасывающий экран обеспечивает заданную функцию формы границ метелевого потока при его взаимодействии с экраном по эллипсу, образуя эллиптический цилиндр. При этом обеспечивается гарантированный перенос метелевых масс через дорогу на высоте h₁.If the proposed design geometry is observed, the transfer screen provides a predetermined function of the shape of the boundaries of the snow storm when it interacts with the screen in an ellipse, forming an elliptical cylinder. This ensures a guaranteed transfer of snowstorm masses across the road at a height of h ₁ .

Перебрасывающий экран работает следующим образом.The throwing screen works as follows.

Метелевые массы дуют с наветренной стороны по откосу F₁-D, упираясь в вертикальную часть 1 (D-В) перебрасывающего экрана и осуществляя вихревое закручивание за счет удерживающего отрезка 2 (В-А). При закручивании метелевых масс они опускаются вниз до тех пор пока не образуется подстилающая поверхность F-A. Подстилающая поверхность может не достигать линии F-A, однако за счет скорости переноса частиц метелевого потока снег (песок) будет перелетать через удерживающий отрезок 2 в виде управляемого потока по огибающей и по разгонному отрезку 3 (А-С) направляться в соответствии с заданной функцией формы границы по эллипсу. При этом расчетная геометрия перебрасывающего экрана будет обеспечивать гарантированный переброс масс метелевого потока через дорожное полотно и за счет выбранного угла наклона разгонного отрезка 3 обеспечивать перенос метелевых масс на заданной высоте h₁.Snowstorm masses blow from the windward side along the slope F ₁ -D, abutting against the vertical part 1 (D-B) of the transfer screen and carry out vortex twisting due to the holding segment 2 (BA). When twisting snowstorm masses, they fall down until an underlying surface FA is formed. The underlying surface may not reach the line FA, however, due to the speed of transfer of particles of a snowstorm stream, snow (sand) will fly through the holding segment 2 in the form of a controlled stream along the envelope and along the accelerating segment 3 (A-C) to be sent in accordance with the specified function of the boundary shape by ellipse. In this case, the calculated geometry of the transfer screen will ensure a guaranteed transfer of mass of a snowstorm stream through the roadway and, due to the selected angle of inclination of the accelerating segment 3, ensure the transfer of snowstorm masses at a given height h ₁ .

В случае образования подстилающей поверхности, достигающей линии F-A, разгонный отрезок будет увеличиваться за счет подстилающей поверхности, что увеличит надежность переброса метелевых масс через дорожное полотно на заданной высоте за счет того, что метелевые массы будут перебрасываться по параболе.In the case of the formation of the underlying surface reaching the F-A line, the acceleration segment will increase due to the underlying surface, which will increase the reliability of the transfer of snowstorm masses through the roadway at a given height due to the fact that the snowstorm masses will be parabolic.

Если работа перебрасывающего экрана осуществляется в условиях низовой метели, то будет реализована функция формы границы метелевого потока в виде эллипса, независимо от силы ветра и массы переносимых частиц.If the operation of the transfer screen is carried out in the conditions of a blowing snow, then the function of the shape of the border of the snow storm in the form of an ellipse will be implemented, regardless of the wind force and the mass of the transported particles.

В случае верховой метели массы метелевого потока будут упираться непосредственно в удерживающий отрезок 2 перебрасывающего экрана, менять свое направление и затем разгоняться на разгонном отрезке 3, при этом форма границы метелевого потока в зависимости от его скорости и подстилающей поверхности будет либо эллипс, либо парабола.In the case of a snowstorm, the mass of the snowstorm will rest directly on the holding segment 2 of the transfer screen, change its direction and then accelerate on the accelerating segment 3, while the shape of the border of the snowstorm, depending on its speed and the underlying surface, will be either an ellipse or a parabola.

Таким образом, достигается заявленный технический результат за счет геометрических характеристик экрана, обеспечивающих местное управление метелевым потоком путем обеспеченной заданной функции формы границ метелевого потока при его взаимодействии с экраном, упрощение конструкции и предоставление технического средства, обеспечивающего гарантированный переброс метелевых масс через полотно дороги, в частности с одной стороны которой установлен шумозащитный экран. Это, в свою очередь, обеспечивает наибольшую защиту дорожного полотна.Thus, the claimed technical result is achieved due to the geometrical characteristics of the screen, providing local control of the snow storm by providing a given function of the shape of the boundaries of the snow storm during its interaction with the screen, simplifying the design and providing technical means that ensure guaranteed transfer of snow storm masses through the roadbed, in particular on one side of which a noise shield is installed. This, in turn, provides the greatest protection for the roadway.

Claims

1. The transfer screen consisting of three parts: the vertical part, the broken part, consisting of two segments, one of which is the holding segment of the broken part is inclined to the windward side at an angle to the vertical part and the second segment is the accelerated segment of the broken part, which is inclined in lee side at an angle to the vertical of the screen, wherein the screen is mounted on the edge of the roadway, with the screen being transferred is placed on the windward side, the minimum height h ₂ flips the screen OJEC echivayuschaya Meteleva laminar flow, is calculated according to the formula h ₂ = b / 4-h,
where h is the height of the embankment (slope) of the road;
b is the width of the roadway, and the corresponding shift value d perpendicular to the axis (Y) axis of the cylindrical ellipse is calculated by the formula
d = [2 (h ₁ ² -h ₂ ² + 2h (h ₁ -h ₂ )] / b, with the radius of the cylindrical ellipse R, which ensures the transfer of snowstorms through the road, where h ₁ is the specified transfer height on the opposite side of the road canvases, while the accelerated segment of the broken line (A-C) is directed tangentially to an ellipse passing through the upper point of the transfer screen, the minimum length of 1 accelerated segment of the broken line (A ₁ -C) is calculated with the specified function of the shape of the border of a snowstorm stream in the form cylindrical ellipse described by the flow equation (a + d) ² + 4y = R ² , where a is the maximum semi-axis of the ellipse parallel to the roadbed and calculated from the point of intersection of the underlying surface of the base of the slope of the road; y is the coordinate of the semi-axis of the ellipse Y perpendicular to the roadbed; a R is the radius of the ellipse, and, provided that the minimum height of the transfer screen (DC ₁ ) is equal to (h ₂ - 0.3 m), which is at least 1-0.3 m sinβ, where β is the angle between the tangent to the ellipse and the base of the road, and α - angle to the vertical portion of the retaining segment sloping screen portion (A-B) is not more than 90 ° and not less than the angle α ₁ - angle between the vertical part of the transfer screen and the perpendicular to the tangent of the ellipse drawn to the point of intersection (B) of the retaining section of the broken part with the vertical part of the transfer screen, and the length of the holding part depends on the value of a, which characterizes the mass of the stream, while the height of the vertical part of the screen to the broken part screen (BD) is selected depending on the angle β _max , which is a characteristic of a snowstorm.

2. The throwing screen according to claim 1, characterized in that the throwing screen is installed together with a sound-absorbing screen, while the screens are located on opposite sides of the roadway at a distance b equal to the width of the roadway.

3. The transfer screen according to claim 2, characterized in that h ₁ is the predetermined transfer height on the opposite side of the roadway, taking into account the height of the noise shield.

4. The transfer screen according to claim 2, characterized in that h ₁ - the specified transfer height on the opposite side of the roadway is selected taking into account the height of the barrier.

5. The transfer screen according to claim 1, characterized in that the broken part of the transfer screen is made of material with a coefficient of friction that ensures the sliding of snow or sand particles, the characteristics of which are taken depending on the geophysical characteristics for a particular area.

6. The transfer screen according to claim 1, characterized in that the length 1 of the acceleration segment of the broken part (A-C) is calculated to provide a given function of the shape of the border of the snow storm in the form of a cylindrical ellipse described by the flow equation (x + d) ² + 4y = R ² , where X is the semi-axis of the ellipse parallel to the roadbed and calculated from the point (F ₁ ) of the base of the slope of the road, y is the semi-axis of the ellipse Y, perpendicular to the roadway, and R is the radius of the ellipse.

7. The transfer screen according to claim 6, characterized in that the minimum length 1 (A-C1) of the accelerated segment of the broken part, taking into account the underlying surface (FA) of the snow mass, is calculated from the intersection point (A ₁ ) of the perpendicular to the tangent of the ellipse drawn to the point the intersection of the holding portion of the broken part with the vertical part of the transfer screen (B) to the point of intersection with the holding portion of the broken part of the transferring screen.

8. The transfer screen according to claim 1, characterized in that the maximum length 1 of the acceleration segment of the broken part is calculated based on the stability condition of the transfer screen.

9. The transfer screen according to claim 1, characterized in that the minimum angle
α ₁ = arcsin (h + h ₂ / R).

10. The transfer screen according to claim 1, characterized in that the acceleration segment of the broken part of the transfer screen is located at a maximum angle β _max equal to the angle between the tangent to the ellipse and the axis parallel to the roadbed (ordinate axis X), which is the surface of the base of the road slope with considering its drift to the holding segment of the broken part of the transfer screen.

11. The transfer screen according to claim 1, characterized in that the values of a ₁ and angle β _i are selected depending on the geophysical characteristics for a particular area: wind speed, mass of transported particles, height of the lower layer of the snowstorm stream (snowstorm, snowstorm) from the level of the base of the road, the angle between the direction of the snowstorm and the screen along the Z axis - along the roadbed.