УСТРОЙСТВО НАСЫПИ С СИСТЕМОЙ ОХЛАЖДЕНИЯ

Название	УСТРОЙСТВО НАСЫПИ С СИСТЕМОЙ ОХЛАЖДЕНИЯ
Разработчик (Авторы)	Кузьмин Г.П., Литовко А.В., Шестернев Д.М.
Вид объекта патентного права	Полезная модель
Регистрационный номер	165960
Дата регистрации	22.04.2016
Правообладатель	Патентообладатель(и): Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мерзлотоведения им.П.И.Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук
Медаль имени А.Нобеля

Описание изобретения

УСТРОЙСТВО НАСЫПИ С СИСТЕМОЙ ОХЛАЖДЕНИЯ

Устройство относится к строительству грунтовых сооружений, в частности, к возведению насыпей на сильнольдистых вечномерзлых грунтах.

Известна «НАСЫПЬ НА СИЛЬНОЛЬДИСТЫХ ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ» RU 2010919 [2], содержащая тело насыпи в виде насыпного грунта и охлаждающую систему в виде по меньшей мере одного ряда труб для подачи хладагента, охлаждающая система расположена в нижней части насыпи и выполнена с входным и выходным патрубками, при этом входные и выходные отверстия труб и патрубков расположены на разных уровнях.

Недостатком этого устройства является замораживание только нижней части тела насыпи и опасность образования сквозных талых зон вокруг охлаждающих труб вследствие нагрева патрубков и концов охлаждающих труб, оказывающихся в летнее время в зоне сезонного протаивания, которые могут служить путями фильтрации воды. Последнее особенно опасно при устройстве насыпи на склонах.

Наиболее близким техническим решением является «Сооружение для предотвращения высокотемпературных повреждений и нестабильности склона туннельного портала замороженного грунта» CN 103938658 [1], включающее тело насыпи в виде насыпного грунта и охлаждающую систему, установленную в насыпи, содержащая расположенные внутри насыпи ряд охлаждающих труб, расположенных в теле насыпи под углом к ее основанию, входные отверстия труб расположены в нижней части откоса насыпи.

Устройство обладает повышенной эффективностью охлаждения боковой части насыпи по сравнению с [2] благодаря прохождению охлаждающих труб вдоль бокового откоса насыпи.

Недостатком этого устройства является замораживание только боковой части тела насыпи, приводящая к низкой эффективности охлаждения, особенно верхней части насыпи. Недостатком является расположение верхней части охлаждающих труб над насыпью, что приводит к снижению эффективности воздухозабора и увеличению возможности засорения труб при эксплуатации насыпи, например, при проезде транспорта по насыпи или прохода людей, что приводит к нестабильной работе устройства. Недостатком устройства также является высокая трудоемкость изготовления откосов для крепления труб, включающую укладку бутового камня и структуру стопорного бокового склона.

Техническим результатом предлагаемого конструкторско-технического решения является повышение эффективности охлаждения, повышение стабильности работы, снижение трудоемкости.

Технический результат достигается тем, что устройство насыпи с системой охлаждения, включающее тело насыпи в виде насыпного грунта и охлаждающую систему, установленную в насыпи, содержащая расположенные внутри насыпи ряд охлаждающих труб, расположенных в теле насыпи под углом к ее основанию, входные отверстия труб расположены в нижней части откоса насыпи, характеризуется тем, что выходные отверстия охлаждающих труб расположены на противоположном откосе насыпи ниже верха (бровки) насыпи, на высоте расчетной толщины сезонного промерзания.

Охлаждающие трубы можно располагать с шагом l по длине насыпи, обеспечивающим образование непрерывного массива мерзлых грунтов. Шаг выбирают на основе соответствующих теплотехнических расчетов. Ряды труб с входными отверстиями на одном откосе насыпи относительно ряда труб с входными отверстиями на другом откосе смещены на 0,5 l.

Нижние концы охлаждающих труб могут быть соединены с вертикальными патрубками, возвышающимися над максимальным уровнем снежного покрова в районе применения устройства. Указанное выполнение позволит повысить эффективность охлаждения за счет более длительной работы устройства охлаждения в зимнее время.

Верхние (и нижние, при отсутствии нижних патрубков) концы охлаждающих труб могут быть наклонены относительно горизонтали на угол 10-30°. Указанное выполнение позволит облегчить стекание и исключить попадание в охлаждающие трубы атмосферных осадков.

Дополнительно у нижних концов охлаждающих труб в месте соединения их с вертикальными патрубками выполнены щели для стока воды. Указанное выполнение позволит предотвратить скопление конденсата в охлаждающих трубах в летнее время и закупорку их льдом в зимнее время.

Устройство схематически показано на фиг. 1 (поперечный разрез насыпи), фиг. 2 (вид сверху, фрагмент насып), фиг. 3 (вид сбоку), где:

1 - тело насыпи;

2 - охлаждающие трубы;

3 - граница сезонного промерзания;

4 - граница сезонного протаивания;

5 - патрубки, соединенные с нижними концами охлаждающих труб;

6 - верхние концы охлаждающих труб;

7 - расстояние между параллельными трубами, входные отверстия которых расположены на одном откосе;

8 - расстояние между трубами, входные отверстия расположены на противоположных откосах.

Устройство действует следующим образом: В тело насыпи 1 устанавливают охлаждающие трубы 2. Верхние концы труб расположены на уровне границы сезонного промерзания 3. Граница сезонного протаивания обозначена поз. 4. Патрубки 5 и 6 обеспечивают поступление холодного воздуха в охлаждающие трубы 2. Расстояние (шаг) между параллельными трубами, входные отверстия которых расположены на одном откосе, обозначено 7. Это расстояние (L) выбирается исходя из теплотехнического расчета для обеспечения непрерывного массива мерзлого грунта. Расстояние между трубами, входные отверстия расположены на противоположных откосах 8 составляет половину (L/2) вышеуказанного расстояния. Трубы могут иметь цилиндрическую форму, что обеспечит технологичность производства устройства.

Технический результат - повышение эффективности охлаждения достигается замораживанием всего тела насыпи и образованием двух пересекающихся пластин замороженного грунта.

Технический результат - повышение стабильности работы достигается расположением верхних концов труб ниже верхней плоскости насыпи, что существенно снижает возможность засорения труб при эксплуатации насыпи и повышает эффективность воздухозабора, особенно при направлении ветра перпендикулярно направлению насыпи благодаря наличию разности давления между сторонами насыпи, обусловленной обтеканием потоком воздуха насыпи.

Технический результат - снижение трудоемкости достигается отсутствием необходимости изготовления укрепленных откосов для удержания труб, так как трубы хорошо удерживаются телом насыпи.

Промышленное применение. Устройство может с успехом применяться для производства и эксплуатации устройств насыпей, в том числе на сильнольдистых вечномерзлых грунтах, с системой охлаждения.

Формула полезной модели

1. Устройство насыпи с системой охлаждения, включающее тело насыпи в виде насыпного грунта и охлаждающую систему, установленную в насыпи, содержащая расположенные внутри насыпи ряд охлаждающих труб, расположенных в теле насыпи под углом к ее основанию, входные отверстия труб расположены в нижней части откоса насыпи, отличающееся тем, что выходные отверстия охлаждающих труб расположены на противоположном откосе насыпи ниже верха насыпи, на высоте расчетной толщины сезонного промерзания.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что охлаждающие трубы располагают с шагом по длине насыпи, обеспечивающим образование непрерывного массива мерзлых грунтов.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нижние концы охлаждающих труб соединены с вертикальными патрубками, возвышающимися над максимальным уровнем снежного покрова в районе применения устройства.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что верхние концы охлаждающих труб наклонены относительно горизонтали на угол 10-30°.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что дополнительно у нижних концов охлаждающих труб в месте соединения их с вертикальными патрубками выполнены щели для стока воды. 

Изобретение "УСТРОЙСТВО НАСЫПИ С СИСТЕМОЙ ОХЛАЖДЕНИЯ" (Кузьмин Г.П., Литовко А.В., Шестернев Д.М.) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога