Устройство для подъема глубинной воды в поверхностные слои водоема

 

Изобретение относится к биологии и направлено на повышение производительности при подъеме воды с больших глубин и обеспечение надежности в работе. Устройство для подъема глубинной воды в повср ;ностиыо слои водоема состоит из подъемного трубопровода (Т) 1 , поплавконоГ сигтемы 2 для удерживания Т 1 п нортикпльном положении и выпускного кллг апа 3, расположенного на верхнем срезе Т 1. Такое расположение клапана 3 cnoevH i- ствует повышению производите.гптности за счет сн1 :ения гидродц}1амическ() о сопротивления воды. Площадь поперечного сечения поплавковой системы 2 на уровне ватерлинии выбирает из лч;- ловия , 7 В , ТП(,, г де S - плота ь поперечного сечения поплавковой системы на урорне ватерлинии устроГ ства, гл., - масса всего устройства в целом (включая массу воды в трубопроводе ) , кг; БС - постоянная величина, равная 4,4 10 7 ил. . 1 з.п.ф-лы, i (Л со 4 со оо со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„,1 14989

А1 (51) 4 А 01 К 61/00

3Ct .:-, „, 13

Т.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CHi.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3897479/31 — 13 (22) 07.03.85 (46) 07.06.87. Бкл. № 21 (71) Институт океанологии им. П.П.Ширшова (72) Н.В.Вершинский, Б.П.Пшеничный и А.В.Соловьев (53) 639.32(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1248579, кл. А 01 К 61/00, 1983.

Патент Японии 57-61384, кл. А 01 К 61/00, опублик. 24.!2.82. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДЪЕМА ГЛУБИННОЙ ВОДЫ В ПОВЕРХНОСТНЫЕ СЛОИ ВОДОЕМА (57) Изобретение относится к биологии и направлено на повышение производительности при подъеме воды с больших глубин и обеспечение надеж— ности в работе. Устройство для подъема глубинной воды в поверк1 остш1е слои водоема состоит из подъе нного трубопровода (Т) 1, поплавке вой системы " для удерживания Т 1 в чертика.п— ном положении и выпускного клапана 3, расположенного на верхнем грез Т 1.

Такос расположение клапана 3 способствует повышению производитегп.ности за счет снижения гггдродинамич с ê и сопротивления воды. Плошадь попс рг ного сечения поплавковой сист мы на уровне ватер:гинии выбиргввт и у лов ия "., Ь,. гп,, г де Б,, — плоша поггеречного сечения поплавковой системы на урогне ватерлинигг устройства, и м ; m., — масса всего устройства в де— лом (включая массу воды в трубопроводе), кг; В p — постоянггая велич1ггга, равная 4,4 10 м /кг. 1 з.п.ф — лы, 7 ил.

1314989

Изобретение относится к биологии, может быть использовано для повышения биологической продуктивности внутренних водоемов, а также отдельных районов морей и океанов и кроме того, мо- 5 жет быть использовано для целенаправленного изменения климата прибрежных районов.

Целью изобретения является повышение производительности при подъеме

1О воды с больших глубин и обеспечение надежности в работе.

Предлагаемое устройство имеет простое конструктивное выполнение и не !

5 требует для своей эксплуатации средств для надежного заякоривания на морском пне, чго сложно и дорого при больших глубинах.

1!агп1чие i"ÎJ1üêÎ однОГ0 Выпускного клапана снижает гидравлическое сопро20 тивле1JIfc . по гоку г.(óáèííîé воды, что способствует повышению производительности. c"òðîéñòâî не содержит движущихся элементов и системы гидравлических уплотнений, что повышает надеж— ность в работе, так как не будет наблюдаться их повреждение из-за кор— розин и обрастания.

11» фш .1 изображено гредлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 расположение клапана; на фиг.3 — уст—

25 ройс гво при выполнении поплавкокой стоит иэ вертикального подъемного трубопровода 1, поплавковой системы

2 для удержания подъемного трубопровода 1 в водоеме в вертикальном положении и выходного клапана 3, уcT;l— новленного на верхнем срезе трубопровода 1.

Клапан 3 (фиг.4 — б) оснащен резиновым уплотнительным кольцом 4 и тью скольжепомощью песмонтирован с возможнос ния по направляющим э с тель б. ! онтаж клапана 3 на трубопровода 1 снижает верхнем срезе гидродинами— о потоку глу— как консгрук— так и его экс— ческое сопротивление ег бинной воды и упрощает цию клапана 3 в целом, системы в виде тора, поперечный разрез; на фиг.4 — клапан в закрытом со- 35 стоянии; на фиг.5 — то же, в открытом; Hа фиг.б — клапан, вид снизу; на фиг.7 — динамическая схема работы устройства.

Устройство д-ы подъема глубинной

40 воды в псверхностные слои водоема соплуатацию и позволяет поднимать воду с больших глубин.

Кроме того, такой монтаж клапана

3 при расположении верхнего среза трубопровода 1 на уровне ватерлинии устройства устраняет обратное заплескивание воды в трубопровод 1.

Расположение верхнего среза трубопровода 1 на уровне ватерлинии устройства позволяет достичь максимальную производительность подъема глубинной воды.

Площадь поплавковой системы 2 на уровне ватерлинии устройства выбирают из уровня

So i !3o m, где 8 — площадь поплавковой системы на уровне ватерлинии, м ;

m — масса всего устройства в цес лом (включая массу воды в трубопроводе), кг;

 — постоянная величина, равная

4,- . 1(! м /кг.

Предпочтительной формой выполнения поплавковой системы 2 является тор (фиг.3), в центре которого располагают подъемный трубопровод 1.

Внутренний диаметр тора по меньшей мере в 2 раза должен быть больше внешнего диаметра подъемного трубопровода, а между тором и подъемным трубопроводом образуют зазор 7 для свободного истечения поднимаемой воды.

Торообразная форма поплавковой системы 2 снижает вероятность обратного заплескивания воды в подъемный трубопровод 1. Такое выполнение noiiJJàHêîâîé системы 2 имеет преимущество при подъеме воды с больших глубин, когда масса устройства в целом оказывается очень большой, и в этом случае форма тора является оптимальной, так как имеет наименьшие линейные размеры при заданной площади поперечного сечения на уровне ватерлинии.

Соотношение между площадью поплавковой системы 2 на уровне ватерлинии (S ) и массой всего устройства в цес лом обеспечивает достаточно хорошее отслеживание. устройством энергонесущих компонент поверхностного волнения, что позволяет практически без потерь использовать энергию поверхностного волнения для подъема глубинной воды.

Соотношение между внутренним диаметром поплавковой системы 2 в виде

13149 тора и внешним диаметром подъемного трубопровода 1 выбрано из условия того, чтобы струя глубинной воды, вышедшая через верхний срез подъемного трубопровода 1, не испытывала излишнего гидродинамического сопротивления и создавала дополнительного гидростатического напора на выходе подьемного трубопровода

Для избежания этого дефекта и сле- !р дует выбирать площадь поперечного сечения подъемного трубопровода такой, чтобы она не превышала плошади поперечного сечения зазора 7, умноженной на коэффициент сопротивления !5 при резком расширении струи (К ), который в случае истечения струи из трубы равен 0,7. С учетом этого коэффициента отношение внутреннего диаметра тора к внешнему диаметру подъемного трубопровода 1 должно быть не менее двух.

Работа устройства поясняется схемой, приведенной на фиг.7, где А смещение столба воды в подъемном тру- 25 бопроводе; Б — движение подъемного трубопровода относительно среднего уровня водоема;  — скорость движения подъемного трубопровода в вертикальном направлении; 1 — скорость 30 движения водяного столба в подъемном трубопроводе после открытия выпускного клапана; Д вЂ” вертикальное ускорение столба воды в подъемном трубопроводе после открытия выпускного кла 35 пана; t, — момент открытия выпускного клапана; t., — момент закрытия выпускного клапана; — амплитуда поверхностных волн; », — объем воды, поднятой с глубины; а — ускорение. 4р

Устройство для подъема глубинной воды в поверхностные слои водоема работает следующим образом.

Поплавковая система 2 отслеживает поверхностные волны (фиг.7), в ре — 45 зультате чего устройство совершает колебательные движения в вертикаль-ном направлении. При двюкении устройства вверх в том случае, когда закрыт выпускной клапан, столб воды в 5р подъемном трубопроводе также двюкется вверх вместе с устройством ввиду невозможности разрыва столба воды.

В момент открытия выпускного клапана 3 (t„) столб води« по инерции про- 55 должает двигаться вверх, в то время как вертикальная скорость подъемного трубопровода начинает уменьшаться ввиду отслеживания поплавковой сис—

89 4 темой профиля поверхностных во?ш .Пр«» этом вода выливается через верх:»1»}» срез подъемного трубопровода до и}— мента закрытия выпускног «к Ii}1»,}}»;« (t„) . Затем цикл повторяетгя. В ров зультате на уровне излива подъсмн го трубопровода появляе тся пуль г»»р у— юший поток глубинной воды.

В том случае, когда давление н подъемном трубопроводе 1 непогредг}— венно под клапаном ниже атмосферного, тогда клапан 3 прижат к верх сму грс— зу подъемного трубопрс вода (фи}..4).

Резиновое кольцо 4 уплотняет стык не позволяет воздуху проникать внутрь подъемного трубопровода 1. В ppзультате этого столб воды движс тгя Iib}} г— те с подъемным трубопроводом 1. Ег:и» давление в подъемном трубопро}»одс превышает атмосферное, тогда к.-»а,;1}i

3 }}с днимается и вода на«инает гвобг;1но изливаться из подъемн }о труб 1»р вода }»арф+ у (фиг. 5) . По os}o }1«;l }»Ill» и,— лива кл;»пан 3 под дейгтвис м гобгтвс ll— ногo вес;1 опус каетс.я вниз и 1}риж}»м;}в ется к верхнему- срс зу подъс м}»о« о I рубопровода 1 }фиг.4) . Лапол}»итсл} ныи прижим к?!апс}11}1 3 к верхнему с pE 3 у трубопровода 1 происходит I»pi» oil»E;;:.— нии дс»вле }ия ii;.одъемном I руб} }»р де ниже:iтм»с фс-рного.

В н}и iв } мом случае испо»1} 1} «», .« тарс:»ьна»;;» клапан.

BoB1Io,+}Ib} I;Is««:e PPyI I»E Io}»c т Рук»}ии

BbIIl » СК l»OI О КЛЛПа Н}1 > НО Olill »IОЛжпl } удовле гворять сле.«ующим требс»вс»}»1»як». малый }}прог срабатывания 1} низк} с гидродинамичес кое с опротивлеш»е изл}:— вающемуся потоку вс ды.

Если не учитывать 1»аличие неко-.о рого минимального порогово}о ура .}»я срабатывания выпускного к }анана, т момент с ткрытия клапана (t,) опрс;} — ляется равенством BE .ртина: },«»} iõ угк рений подъемного трубопровода и г-со?}в ба воды B нем. Г омент закрытия ь},— пускного клапана (t.,) определяс"т я равенством скоростей движения в :« ртикальном направлении подъемHo} о трубопрово а «i с толба воды в нем.

Постоян} B рабoта устройства при производительногти около 8« тыг., - глубинной воды в сутки обеспеч«»» .; »с— тупление B поверхностный слой .»на«ив тель}»о«o ко.li»«E ства биоггн}»ых 1»с— ществ, кс«} ор}}е, растекаясь по; кв»вЂ” тории, »}ы-»иву } уги «енный рог . фит и 3ooll?1,»}}ê;oí;i «то будет способг".— воват}> у. »У«шенин кормовых усло}»и»

1314989

Щиг. 2

Фиг. 5

Уиг. Ф для рыб и концентрировать скопление промысловых объектов в районе установки устройства.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Устройство для подъема глубинной воды в поверхностные слои водоема, включающее вертикально установленный подъемный трубопровод, выпускной клапан и поплавковую систему, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности при подъеме воды с больших глубин и обеспечения надежности в работе, подъемный трубопровод смонтирован на поплавковой системе так, что его верхний срез расположен на уровне ва— терлинии устройства, а выпускной клапан установлен на верхнем срезе подьемного трубопровода, при этом площадь поперечного сечения поплавковой системы на уровне ватерлинии устройства выбирают из условия

S В„. т где S — площадь поплавковой системы на уровне ватерлинии устройства, м

m — масса устройства в целом (включая массу воды в подь10 емном трубопроводе),кг;

 — постоянная величина, равная

4,4 10 мг/кг.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что поплавко15 вая система имеет форму тора, внутренний диаметр тора по меньшей мере в 2 раза больше внешнего диаметра подъемного трубопровода, а подъемный трубопровод закреплен в центре тора

20 с образованием зазора для свободного протекания воды.

1314989

Y(t) u(t) Составитель С. Фили шов..

Техред М.Ходанич Корректор 1 .Решетпик

Редактор С.Пекарь

Заказ 2229/2 Тираж 629 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,,i 4, 3

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,уп.Проектная,4