Устройство для предотвращения образования льда на водной поверхности



Устройство для предотвращения образования льда на водной поверхности
Устройство для предотвращения образования льда на водной поверхности
Устройство для предотвращения образования льда на водной поверхности
Устройство для предотвращения образования льда на водной поверхности
Устройство для предотвращения образования льда на водной поверхности
Устройство для предотвращения образования льда на водной поверхности

 


Владельцы патента RU 2520339:

Федеральное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Морской государственный университет имени адмирала Г.И. Невельского" (RU)

Изобретение относится к области эксплуатации гидротехнических сооружений, работающих в ледовых условиях, и предназначено для предотвращения обледенения подводной части сооружений в водоемах. Устройство содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 открытый сверху и имеющий в нижней части сквозные прорези 5. Генерирующий циркуляцию воды элемент размещен в нижней части вертикального цилиндрического корпуса 1 и выполнен в виде пары электродов - катода и анода. При этом катод выполнен в виде металлического стержня 3, который размещен внутри корпуса 1 по всей его длине коаксиально с некоторым отстоянием от внутренней поверхности корпуса. Анод расположен вокруг стержня - катода и диэлектрически изолированно установлен на внутренней поверхности корпуса 1 в нижней его части и несколько выше его сквозных прорезей 5. Анод изготовлен из нерастворимого в воде электропроводного материала. Пары электродов соединены электрическими связями с источником постоянного электрического тока 4, а электрическая связь с ним анода размещена внутри корпуса 1. Обеспечивается предотвращение образования льда на поверхности воды вблизи конструкции, снижение скорости коррозии и повышение надежности устройства. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к области эксплуатации гидротехнических сооружений, работающих в ледовых условиях, и предназначено для предотвращения обледенения подводной части сооружений в водоемах.

Одним из факторов, снижающих надежность морских сооружений в ледовых условиях эксплуатации, является обледенение конструкций, приводящее к повреждению поверхности и деформации сооружений на участках воздействия льда в результате сложного коррозионно- механического действия льда в морской среде. Обледенение способно оказать сверхнормативное воздействие на конструкции морских объектов, расположенных на шельфе замерзающих , и вывести эти объекты из строя, создавая угрозу жизни и здоровья человека, привести к аварийному загрязнению морской среды.

Известно устройство для предотвращения обледенения корпуса, находящегося на плаву судна, реализованное в одноименном способе, включающее механизм для создания колебаний, выполненный в виде двух эксцентриков, вращающихся в вертикальной плоскости с одинаковой скоростью, но в противоположных направлениях. Механизм расположен в выгородке междудонного пространства судна (лихтера). Привод механизма получает энергию с берега или буксира. При генерировании механизмом вертикальных колебаний с частотой, кратной частоте колебаний корпуса судна, осуществляется обмывание подводной его части глубинной, более теплой водой, что препятствует образованию льда на корпусе (патент SU №1244882 А1, опубликованный 10.02.2002 г.).

Недостатки указанного известного устройства заключаются в ограниченности заявленного применения (для предотвращения обледенения корпуса находящегося на плаву судна), в наличии механических вращающихся деталей, в дополнительном воздействии вертикальных колебаний на обшивку корпуса судна, что неблагоприятно сказывается на надежности его вспомогательных механизмов.

Наиболее близким решением, принятым за прототип, является устройство для предотвращения образования льда на водной поверхности, содержащее водяной насос венчурного типа (United State Patent №4247261, опубликован 27.01.1981), который при размещении в толще воды подает теплую воду из глубины к поверхности, поддерживая поверхность свободной ото льда. Известное устройство содержит вертикальный цилиндрический корпус, открытый сверху и имеющий в нижней части сквозные прорези (отверстия). В корпусе расположен генерирующий циркуляцию воды элемент в виде водяного насоса венчурного типа, диэлектрически изолированно соединенный электрическими связями с источником переменного тока.

Недостатком известного устройства является недостаточная направленность его действия на защищаемую ото льда конструкцию, т.е. невозможность равномерного удаления льда с поверхности конструкции, находящейся на акватории, что может служить дополнительным фактором для возникновения ее механических и коррозионных разрушений. Кроме того, наличие в устройстве вращающихся деталей, работающих в агрессивной среде, которой является морская вода, не обеспечивает достаточной надежности, ограничивая его ресурс.

Техническая задача, на которую направлено заявляемое изобретение, - создание устройства, лишенного указанных недостатков, а именно: предотвращение образования льда на поверхности воды вблизи конструкции, снижение скорости коррозии, повышение надежности устройства.

Указанная техническая задача достигается тем, что в известном устройстве для предотвращения образования льда на водной поверхности, содержащем вертикальный цилиндрический корпус, открытый сверху и имеющий в нижней части сквозные прорези, в котором размещен генерирующий циркуляцию воды элемент, диэлектрически изолированно соединенный электрическими связями с источником электрического тока, в отличие от него в заявляемом устройстве генерирующий циркуляцию воды элемент установлен в нижней части вертикального цилиндрического корпуса и выполнен в виде пары электродов - катода и анода. При этом катод выполнен в виде металлического стержня, который размещен внутри данного вертикального цилиндрического корпуса, по всей его длине, коаксиально с некоторым отстоянием от внутренней поверхности корпуса. Анод расположен вокруг стержня - катода и диэлектрически изолированно установлен на внутренней поверхности данного корпуса в нижней его части и несколько выше сквозных прорезей. Причем сам анод изготовлен из нерастворимого в воде электропроводного материала, пары электродов соединены электрическими связями с источником постоянного электрического тока, а электрическая связь анода размещена внутри корпуса.

Технологически оправдано такое исполнение устройства, когда стержнем - катодом является сам элемент конструкции, в частности свайный элемент гидротехнического сооружения.

Также технологически оправдано такое исполнение устройства, когда анод изготовлен из платинированного титана.

Целесообразно такое исполнение устройства, при котором вертикальный цилиндрический корпус изготовлен из полимерного материала, в частности из мягкого винипласта.

Заявляемая совокупность отличительных и ограничительных признаков обеспечивает равномерную циркуляцию воды вокруг катода, в частности, элемента конструкции гидротехнического сооружения - сваи, которая позволяет полностью предотвратить его обледенение и обеспечивает, кроме того, дополнительную защиту данного элемента конструкции от коррозии.

Анод выполнен из платинированного титана, что препятствует его быстрому растворению в процессе электролиза, обеспечивает длительность действия и не способствует загрязнению окружающей среды.

Для изготовления вертикального цилиндрического корпуса целесообразно использовать любой полимерный эластичный материал, в частном случае данный корпус изготовлен из мягкого винипласта.

Заявляемое устройство обеспечивает очистку от обледенения металлической конструкции при наложении на электроды постоянного электрического тока посредством электрических связей. При этих условиях циркуляция воды в вертикальном направлении в объеме зазора цилиндрического корпуса через его прорези в нижней части создается за счет выделения пузырьков газа, образующихся при электролизе воды. Кроме того, отсутствие в заявляемом устройстве вращающихся деталей способствует его длительной эксплуатации, повышает его надежность.

Таким образом, обеспечивается достижение поставленной технической задачи - предотвращение обледенения гидротехнического сооружения и дополнительно - защита его от коррозии, повышение надежности устройства.

Заявляемое устройство поясняется следующей иллюстрацией.

На фиг.1 представлен общий вид устройства.

На фиг.2 представлено устройство в вертикальном сечении.

Фиг.3 - анод, сечение по 2-2 на фиг.1

Фиг.4 - сквозные прорези устройства в сечении по 3-3 на фиг.1.

Фиг.5 - крепление анода, вид в сечении по 4-4 на фиг.3.

Фиг.6 - схема вертикального цилиндрического корпуса.

Заявленное устройство поясняется на примере исполнения устройства для предотвращения обледенения свайных элементов гидротехнических морских сооружений. Устройство содержит вертикальный, например, пластиковый - из мягкого листового винипласта, цилиндрический корпус 1, на внутренней стороне которого в нижней его части закреплен диэлектрически изолированно анод 2 (электрод), выполненный из нерастворимого в воде материала, например, платинированного титана.

Катодом служит свайный металлический стержневой элемент 3 конструкции гидротехнического сооружения (не показано), размещенный внутри данного цилиндрического корпуса по всей его длине коаксиально на некотором расстоянии от внутренней поверхности корпуса. Электроды соединены с источником постоянного электрического тока 4. Корпус открыт сверху и имеет в нижней части сквозные прорези 5, несколько выше которых расположен анод 2. Фиксация цилиндрического корпуса (фиг.6) вокруг катода (сваи) создана за счет расположенных радиально под углом 120° приваренных к корпусу прямоугольных фиксирующих элементов 6, выполненных в виде вкладышей из того же материала. Анод 2 жестко зафиксирован радиальными упорами 7 из того же материала (пластика) на корпусе, которые имеют для этого соответствующие прорези (не показаны). Крепление анода к цилиндрическому пластиковому корпусу осуществлено с помощью болта (не показано).

Электрическая связь анода из платинированного титана с источником тока 4 выполнена посредством гибкого проводника 8, установленного на внутренней поверхности корпуса 1 (фиг.1).

Устройство используют следующим образом.

Элемент гидротехнического сооружения, например свайный элемент 3 пирса, помещают внутрь цилиндрического корпуса 1, выполненного из мягкого винипласта, имеющего в нижней части сквозные прорези 5, а в верхней - фиксирующие элементы 6, позволяющие удерживать корпус на некотором постоянном расстоянии от свайного элемента. Корпус выполняют разъемным в вертикальной плоскости с коушами по месту сочленения (не показано), что обеспечивает его установку. На внутренней части корпуса выше сквозных прорезей 5 закрепляют нерастворимый анод, который соединяют гибким электрическим проводником с положительным полюсом источника постоянного тока,

Вторым электродом - катодом служит свайный элемент, который также подключают к данному источнику тока. При наложении тока определенной плотности (1÷20 А/м) происходит электролиз воды и создается эффект газлифта, выделяющиеся пузырьки газа захватывают теплую воду и подают ее к поверхности сваи, предотвращая ее обледенение.

В целях сохранения устройства в исправном техническом состоянии можно провести его демонтаж, что осуществляется легко и просто.

1. Устройство для предотвращения образования льда на водной поверхности, содержащее вертикальный цилиндрический корпус, открытый сверху и имеющий в нижней части сквозные прорези, в котором размещен генерирующий циркуляцию воды элемент, диэлектрически изолированно соединенный электрическими связями с источником электрического тока, отличающееся тем, что генерирующий циркуляцию воды элемент размещен в нижней части вертикального цилиндрического корпуса и выполнен в виде пары электродов - катода и анода, при этом катод выполнен в виде металлического стержня, который размещен внутри данного вертикального цилиндрического корпуса по всей его длине коаксиально с некоторым отстоянием от внутренней поверхности корпуса, а анод расположен вокруг стержня - катода и диэлектрически изолированно установлен на внутренней поверхности данного корпуса в нижней его части и несколько выше его сквозных прорезей, причем сам анод изготовлен из нерастворимого в воде электропроводного материала, пары электродов соединены электрическими связями с источником постоянного электрического тока, а электрическая связь с ним анода размещена внутри корпуса.

2. Устройство для предотвращения образования льда на водной поверхности по п.1, отличающееся тем, что стержнем - катодом является свайный элемент гидротехнического сооружения.

3. Устройство для предотвращения образования льда на водной поверхности по п.1, отличающееся тем, что анод изготовлен из платинированного титана.

4. Устройство для предотвращения образования льда на водной поверхности по п.1, отличающееся тем, что вертикальный цилиндрический корпус изготовлен из полимерного материала, в частности из мягкого винипласта.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области взрывных работ, в частности к разрушению ледяного покрова на реках. Способ разрушения речного ледяного покрова включает подачу под ледяной покров взрывчатой газовой смеси в эластичной газонепроницаемой оболочке с последующим инициированием взрыва в ней.
Изобретение относится к способам аэрации водоемов в условиях длительного морозного периода. Способ аэрации водоемов включает устройство лунок для поступления к поверхности воды атмосферного воздуха.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к судам на воздушной подушке, разрушающим ледяной покров резонансным методом. Судно на воздушной подушке одновременно с поступательной скоростью в выбранном направлении, равной резонансной, перемещают по синусоидальной траектории.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансными изгибно-гравитационными волнами. Способ разрушения ледяного покрова осуществляют путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при движении подводного судна, при этом под ледяным покровом дополнительно создают гидравлический удар посредством резкого торможения подводного судна и образования в кормовой оконечности в момент торможения судна местного гидравлического сопротивления.

Изобретение относится к ледокольным работам. Сущность изобретения: судно на воздушной подушке движется по ледяному покрову и возбуждает во льду резонансные изгибно-гравитационные волны (ИГВ), при этом на лед создаются дополнительные нагрузки с помощью гидропушки, предварительно установленной на судне, выстреливающей порции воды с частотой, равной частоте резонансных ИГВ, в направлении движения судна на расстояние, равное ¾ длины резонансных ИГВ от места нахождения судна, вызывая у судна знакопеременный дифферент.
Изобретение может быть использовано при разрушении льда с использованием судов, в частности ледоколов. Способ разрушения льда заключается в том, что непосредственно перед раскалыванием льда в результате механического воздействия на лед судна, как минимум, одну выбранную область поверхности льда, а также незначительную часть его толщи вблизи упомянутой области облучают под заданным углом мощным сфокусированным инфракрасным излучением, энергия которого достаточна, по крайней мере, для расплавления поверхности льда с образованием проталины.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке обводненных месторождений полезных ископаемых. Способ включает укладку на поверхность воды теплоизолирующего материала.

Изобретение относится к ледокольным работам. Способ разрушения ледяного покрова основан на создания подо льдом гидроудара и включает подсоединение эластичной камеры с положительной плавучестью тросом к подводному судну.

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям, находящимся в открытом море, в частности к способам и устройствам для защиты морских конструкций от вибраций, вызванных обледенением.

Изобретение относится к способам и средствам воздействия на айсберги с целью предотвращения их столкновений со стационарными или плавающими добычными комплексами.

Устройство противоледовой защиты для гидротехнического сооружения, расположенного на мелководном континентальном шельфе, включает защитные элементы 2 и закрепляющие элементы, соединяющие защитные элементы с дном акватории. Защитные элементы 2 выполнены в виде погружных многогранных понтонов с возможностью их заполнения балластировочным материалом, одна грань которых выполнена с наклонным участком и снабжена дефлектором 3 в верхней части, а другие, как минимум, две грани вертикальные, по которым понтоны состыкованы друг с другом. Понтоны образуют замкнутую конструкцию 4 в виде многоугольника в плане с двумя передними стенками 12, образующими ледорезный клин по ее центральной оси, с двумя боковыми стенками 13 и задней стенкой 14 с возможностью ее размыкания. Каждый понтон установлен гранью с наклонным участком и дефлектором 3 наружу, образуя замкнутый протяженный дефлектор 3 и наклонную поверхность, опоясывающие всю конструкцию по внешнему периметру. Две передние стенки 12 выполнены, как минимум, из двух понтонов в виде симметричных вытянутых в продольном направлении многогранников, как минимум, с четырьмя боковыми гранями. Боковые 13 и задняя 14 стенки выполнены из понтонов в виде многогранников, как минимум, с тремя боковыми гранями. Боковая стенка 13 состыкована вплотную своими торцевыми поверхностями с вертикальными поверхностями передней 12 и задней 14 стенок. Закрепляющие элементы выполнены в виде полых свай и установлены по всей высоте понтонов передних 12 и боковых 13 стенок в соответствующие сквозные отверстия 5. Техническим результатом является повышение эффективности защиты гидротехнического сооружения от льда и упрощение конструкции устройства. 8 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к ледотехнике, в частности, к выполнению ледокольных работ судами на воздушной подушке. Во время морского отлива судно на воздушной подушке движется с резонансной скоростью вдоль береговой линии на расстоянии от кромки примерзшего к берегу льда и возбуждает во льду резонансные изгибно-гравитационные волны, при этом судну сообщают поперечные периодические перемещения с амплитудой, не превышающей половину длины волны статического прогиба льда, и частотой, равной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова. 2 ил.
Изобретение относится к проведению предупредительных работ для предотвращения заторообразования на участке реки и может быть использовано для разупрочнения ледяного покрова в местах подводных коммуникаций. Очищенный от снега ледяной покров зачерняют и на его поверхности размещают ледяные объемные линзы. Ледяные линзы фокусируют солнечные лучи на зачерненной поверхности и внутри ледяного покрова. Обеспечивается ускорение разупрочнения ледяного покрова. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области гидрологии, в частности к регулированию ледового режима рек, а именно к технике проведения работ по ликвидации ледовых заторов на реках, и направлено на предотвращение наводнений, возникающих при заторах. Устройство представляет собой катамаран, в трюме одного из корпусов которого установлен дизель-двигатель, а в другом установлен генератор с аккумуляторной батареей. Устройство содержит шнек-вал для предварительного захвата льда, шнек-вал с ребрами для окончательного крошения льда, шестеренчатую гитару передач для подачи вращения на шнек-вал с ребрами. На валу с ребрами установлено зубчатое колесо для подачи вращения на шнек-вал предварительного захвата льда через грузовую цепь. Вал предварительного захвата льда совершает вращение и перемещение вверх и вниз по пазу кронштейна. Подъем и опускание шнек-вала предварительного захвата льда осуществляют гидравлическим поршнем. Передняя часть катамарана снабжена емкостью с отверстиями для прохода воды и сбора кусков льда после предварительного прохода речного ледокола. Аналогичная емкость и шнек-валы установлены на корме катамарана. Двигатели движения установлены в машинном отделении под кабиной рулевого между корпусами катамарана. Для регулировки длины шнек-валов установлены кронштейны на стойках. Обеспечивается предотвращение разрушительных наводнений в районах затора. 2 ил.

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к защите промышленных объектов, линий транспорта, связи, различных сооружений от вредного действия водной стихии, и может быть использовано для разрушения ледового покрова на реках и водоемах. Способ включает бурение в ледовом покрове отверстий и прокладку в них подводящих трубопроводов с последующим разрушением ледового покрова. Разрушение ледового покрова проводят путем гидроразрыва несмерзающейся жидкостью, подаваемой под давлением в предварительно загерметизированные участки этих отверстий. Технический результат - возможность разрушения ледового покрова с безопасного расстояния при повышении экологической безопасности и безопасности для инженерных сооружений и за счет возможности разрушения его на куски заданных размеров при послойном разрыве. 3 ил.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к мероприятиям, обеспечивающим предотвращение наводнений. Способ включает мероприятия по разрушению ледового покрова реки и возведению водоограждающего устройства. Разрушение ледового покрова реки осуществляют путем проведения многократных параллельных сквозных пропилов 8. Водоограждающее устройство 1 сооружают в виде ледовой дамбы на потенциально подтапливаемом берегу 5. Дамбу сооружают из ледяных блоков, полученных в результате распиловочных работ на реке. Высота дамбы должна быть превышающей максимальный уровень предполагаемого подъема воды. Способ позволяет ускорить пропуск паводковых вод в период весеннего половодья, снизить экономический ущерб от наводнений и увеличить надежность защиты населения и территорий. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к судам, предназначенным для очистки водной поверхности от льда. Судно для очистки акватории от льда включает корпус с кормовой и носовой оконечностями, энергетическую установку для получения энергии для растапливания льда на борту судна и по меньшей мере две съемных емкости для хранения топлива для упомянутой энергетической установки. В носовой оконечности корпуса судна размещено помещение, выполненное с возможностью заполнения его собранным с акватории льдом, для чего в носовой оконечности выполнен проем для загрузки льда. Нижняя часть проема выполнена примерно на уровне ватерлинии судна и содержит аппарель со скосом вниз. Судно оснащено по меньшей мере одним устройством для растапливания льда, собранного в упомянутом помещении, а упомянутое помещение снабжено системой сброса за борт воды. Изобретение обеспечивает повышение производительности процесса очистки акватории от льда за счет непрерывности процесса очистки, ускорения сбора льда и его растапливания, а также снижение непроизводительных энергетических затрат. 22 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса создания новых разрушающих лед технических средств, работающих в сочетании с буксиром, которые смогут формировать достаточно широкий канал для беспрепятственного движения крупнотоннажных судов во льдах. Предложена толкаемая буксиром-толкачом ледокольная приставка для создания судоходного канала во льдах, корпуса которой скомпонованы в виде головного и двух боковых, жестко связанных между собой рамной конструкцией с устройством для плотного ее контактирования с буксиром-толкачом. Корпуса имеют на уровне действующей ватерлинии форму, близкую к треугольной, и обрубленную плоскую корму. Боковые корпуса имеют одинаковую ширину и расположены со смещением вниз по потоку от головного корпуса так, что линия, проходящая через их форштевни на уровне ватерлинии, отстоит от параллельной ей линии, проходящей на уровне ватерлинии через ахтерштевень головного корпуса, на расстояние не менее 0,1 ширины головного корпуса по его миделю, а по обе стороны от головного корпуса размещены с отстоянием их диаметральных плоскостей от диаметральной плоскости ледокольного судна на расстоянии l, определяемом из соотношения: где Вг и Вб - ширина соответственно головного и бокового корпуса по миделю. Устройство для плотного контактирования приставки с буксиром-толкачом размещено на рамной конструкции и расположено выступающим на величину b не менее 3 м за линию, проходящую через ахтерштевни бортовых корпусов. Технический результат заключается в повышении безопасности проводки судов во льдах, расширении эксплуатационных возможностей традиционных буксиров. 1 ил.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров при всплытии посредством нагружения льда снизу за счет создания силы плавучести. Способ осуществляется посредством создания у судна дифферента на корму и силы плавучести за счет осушения балластных цистерн. При этом судну создают дополнительную силу плавучести, которую периодически изменяют с частотой, равной собственной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн, возбуждаемых в ледяном покрове импульсной нагрузкой. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения льда подводным судном. 4 ил

Изобретение относится к разрушению ледяного покрова в период льдообразования, дрейфа и в период торошения ледяных полей, расположенных как в условиях мелкого, так и глубокого морей. Устанавливают под лед заряды взрывчатого вещества и устраивают их поочередный подрыв с интервалом времени, равным времени прохождения изгибно-гравитационной волны от места подрыва предыдущего до места подрыва последующего зарядов. Над ледяным покровом устанавливают заряды взрывчатых веществ и подрывают их одновременно с подрывом зарядов, установленных под ледяным покровом. При этом перед установкой зарядов взрывчатого вещества измеряют скорость и направление ветра, подводных течений и дрейфа ледовых полей, определяют толщину льда. Заряды взрывчатого вещества размещают с формированием направления распространения взрывной волны в противоположные стороны от места нахождения морского объекта хозяйственной деятельности. Воздействующее на ледовое покрытие плавсредство снабжено источником газа и системой подачи его с коллектором и содержит кабель-трос, другой конец которого через электромагнитный размыкатель соединен с балластом. Заряды размещают в водонепроницаемых оболочках, выполненных в виде шара. Кабель-трос соединяют с шарами посредством зажигательной свечи. Заряды выполнены в виде объемно-детонирующей смеси. Обеспечивается повышение надежности защиты морских объектов хозяйственной деятельности. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх