Устройство для предотвращения образования льда на водной поверхности


 


Владельцы патента RU 2570314:

Жильцов Николай Николаевич (RU)
Шарков Андрей Михайлович (RU)
Леньков Валерий Павлович (RU)
Чернявец Владимир Васильевич (RU)
Бродский Павел Григорьевич (RU)

Изобретение относится к области эксплуатации гидротехнических сооружений и может быть применено для предотвращения обледенения подводной части сооружений в водоемах. Устройство содержит вертикальный цилиндрический корпус со сквозными прорезями. В корпусе размещен генерирующий циркуляцию воды элемент. Генерирующий циркуляцию воды элемент диэлектрически изолированно соединен электрическими связями с источником электрического тока. Генерирующий циркуляцию воды элемент выполнен в виде спирали. Спираль размещена в оправке. Оправка выполнена в виде фермы и соединена кабель-тросом и манипулирующим устройством с исполнительным механизмом. Исполнительный механизм размещен на гидротехническом сооружении. Обеспечивается предотвращение образования льда на поверхности воды вблизи конструкции и на поверхности воды. 1 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 (авторское свидетельство SU №1244882 А1, 10.02.2002 г. [1]). 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.

Известно также устройство для предотвращения образования льда на водной поверхности, содержащее водяной насос венчурного типа (патент US №4247261, 27.01.1981 [2]), 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.

В известном техническом решении (патент RU №2520339, 20.06.2014 [3]) технической задачей, на которую направлено заявляемое изобретение, является создание устройства, лишенного указанных недостатков, а именно предотвращение образования льда на поверхности воды вблизи конструкции, снижение скорости коррозии, повышение надежности устройства.

При этом поставленная 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. Заявленная 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 возможно использовать любой полимерный эластичный материал, в частном случае данный корпус изготовлен из мягкого винипласта.

Известное устройство [3] 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.

Однако известное техническое решение [3] является стационарным устройством и его положительный эффект ограничивается его постоянным местом установки. Кроме того, узел сооружения, подверженный обледенению, необходимо поместить в вертикальный цилиндрический корпус, что не всегда может быть осуществлено, особенно при наличии выступающих конструктивных элементов на узле, подверженном обледенению.

Задачей заявляемого технического решения является расширение функциональных возможностей при предотвращении обледенения гидротехнического сооружения.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для предотвращения образования льда на водной поверхности, содержащем вертикальный цилиндрический корпус, открытый сверху и имеющий сквозные прорези, в котором размещен генерирующий циркуляцию воды элемент, диэлектрически изолированно соединенный электрическими связями с источником электрического тока, генерирующий циркуляцию воды элемент выполнен в виде спирали, размещенной в оправке, выполненной в виде фермы и соединенной кабель-тросом и манипулирующим устройством с исполнительным механизмом, размещенным на гидротехническом сооружении.

Заявляемое устройство поясняется следующим чертежом, на котором представлен общий вид устройства.

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, имеющий сквозные прорези 2, в котором размещен генерирующий циркуляцию воды элемент 3, диэлектрически изолированно соединенный электрическими связями с источником электрического тока 4. Генерирующий циркуляцию воды элемент 3 выполнен в виде спирали, размещенной в оправке 5, выполненной в виде фермы и соединенной кабель-тросом 6 и манипулирующим устройством 7 с исполнительным механизмом 8, размещенным на гидротехническом сооружении 9.

Устройство используют следующим образом.

Посредством манипулирующего устройства 7 вертикальный цилиндрический корпус опускается за борт судна или добычной платформы в месте обледенения. На генерирующий циркуляцию воды элемент 3 подается электрический ток, вследствие чего забортная вода в вертикальном цилиндрическом корпусе 1 будет нагреваться, например, до температуры 80-90°C. При этом при наложении тока определенной плотности происходит электролиз воды и создается эффект газолифта, выделяющиеся при этом пузырьки газа будут захватывать теплую воду и подавать ее с предварительно заданной глубины (места установки генерирующего циркуляцию воды элемента 3) на водную поверхность, вдоль обледеневшей поверхности обледеневшего элемента гидротехнического сооружения или корпуса судна.

Кроме того, при достижении водной поверхности, например, покрытой льдом, подогретая вода будет выливаться на лед нагревая и растапливая его. В результате, возможно не только уменьшение надводной части образования в зоне воздействия, но и дополнительное появление опрокидывающего (под действием архимедовых сил) момента, способного вызвать откол мористой части ледяного образования.

При осуществлении данного способа спайки ледяного образования и сооружения не происходит, поэтому при изменении гидрометеорологических условий ледяное образование сможет самостоятельно покинуть район платформы. Данный способ не требует разрушения ледяного образования.

Устройство для предотвращения образования льда на водной поверхности, содержащее вертикальный цилиндрический корпус, открытый сверху и имеющий 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 выполнен в виде спирали, размещенной в оправке, выполненной в виде фермы и соединенной кабель-тросом и манипулирующим устройством с исполнительным механизмом, размещенным на гидротехническом сооружении.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к озерному рыбоводству и может быть использовано для создания и поддержания незамерзающей зоны акватории (майны) в заморных рыбных водоемах, обогащения кислородом воздуха естественных и искусственных водоемов.
Изобретение относится к устройствам для защиты гидротехнических сооружений, расположенных на мелководном континентальном шельфе от воздействия ледовых полей. Технический результат заключается в повышении эффективности защиты гидротехнического сооружения от льда.

Изобретение относится к ледотехнике, в частности к технике проведения работ для предупреждения заторообразования и разрушения стационарных объектов льдинами, например, на участке реки.
Изобретение относится к способам разрушения ледяных заторов, образующихся в период вскрытия рек, особенно, в районах Крайнего Севера и Дальнего Востока, вызывающих подъемы уровня воды и затопление местности.

Устройство очистки от льда открытых водоёмов и водотоков состоит из тросовой системы, несущей на рабочем конце источник высокого или сверхвысокого давления. Источником высокого или сверхвысокого давления служат электрически изолированные электроды, соединённые на нерабочем конце с генератором импульсов с высокой или сверхвысокой разностью потенциалов.
Изобретение относится к области использования технических средств освоения океана и проведения подводно-технических и спасательных работ в условиях наличия ледового покрова.

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.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров при всплытии посредством нагружения льда снизу за счет создания силы плавучести.

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.

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.

Изобретение относится к области добычи полезных ископаемых континентального шельфа замерзающих морей и предназначено для защиты опор стационарных морских инженерных сооружений от внешнего ледового воздействия. Устройство включает защитную бандажную конструкцию, выполненную в форме усеченного конуса для разрушения льда изгибом вниз, на контактной поверхности которой расположены пирамидальные выступы, которые создают в ледовом поле локальные концентраторы разрушений льда. Углы вершин основания у верхних пирамидальных выступов больше, чем углы вершин основания нижних пирамидальных выступов. Защитная бандажная конструкция опоясывает опору по высоте только на уровне ледового пояса. Изобретение обеспечивает защиту опор стационарных морских инженерных сооружений от внешнего ледового давления путем значительного снижения глобальных ледовых нагрузок. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к освобождению русел рек от льда и может применяться для ослабления ледового монолита. Способ ослабления ледового монолита рек предусматривает подачу воды из нижних слоев потока на уровень раздела сред «вода - лед». Подача воды производится приводом. В приводе используется кинетическая энергия текущего потока. Устройство для ослабления ледового монолита содержит корпус, патрубок, вал с крыльчаткой, гидромотор и шланг с поплавком. Корпус размещается ниже уровня ледового покрытия. Обеспечивается возможность создания и поддерживания майны в ледовом монолите. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к ледокольным и ледоочистным судам. Ледокольно-ледоочистное судно 1 содержит ледоразводящий клин, состоящий из рабочих днищ 2R, 2L с бортами 3R, 3L. Рабочие днища 2R, 2L изогнуты по дуге и выступают за поперечные габариты судна только под ледяным покровом 4. Фрезы FL, FC, FR вырезают из ледяного покрова две полосы 4L и 4R перед носовой частью судна. Полосы 4L и 4R утапливаются рабочими днищами 2R, 2L ниже нижней поверхности ледяного покрова 4 и выталкиваются бортами 3R, 3L на расстояние h от бровок канала. Изобретение позволяет повысить качество очистки канала от обломков льда. 10 ил.

Изобретение относится к области ледотехники, в частности к средствам разрушения ледяного покрова. Способ разрушения ледяного покрова осуществляется судном на воздушной подушке при его движении по льду с резонансной скоростью. При этом после возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн судну в пределах перемещающейся за ним с резонансной скоростью первой впадины волн сообщают дополнительные периодические возвратно-поступательные перемещения в направлении его движения с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн. При этом перемещения обеспечивают максимальными в пределах впадины волн, т.е. равными половине их длины, а судно перемещают по криволинейной траектории. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова. 2 ил.
Изобретение относится к средствам защиты гидротехнических сооружений от давления льда. Способ включает периодический выпуск смеси газов порциями в нижние слои воды акватории, а в качестве смеси газов используют углеводородные соединения с окислителем, например метан, пропан, ацетилен, мелкодиспергированные нефтепродукты, вместе с кислородом или газом его содержащим, например воздухом. Смесь газов в нижние слои воды акватории выпускают через эластичные оболочки, выполненные из полиэтилена высокого давления, которые выводятся в нижние слои воды акватории через специально проделанные лунки диаметром 0,5-1 м и размещаются в продольной и поперечной плоскостях в нижних слоях воды акватории посредством глайдера, управляемого по гидроакустическому каналу связи. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей способа разрушения льда.
Наверх