Комплекс предотвращения лёдообразования
Изобретение относится к оборудованию гидротехнических сооружений, а именно к устройствам очистки ото льда поверхностей открытых водоемов, и может быть использовано для снижения интенсивности ледообразования в водной акватории и создания необходимых условий беспрепятственной швартовки судов для круглогодичной доставки грузов. Комплекс предотвращения ледообразования содержит насосный модуль, заборное устройство, распределительный водяной коллектор и соединительные трубопроводы. Комплекс дополнительно снабжен нагревательным и компрессорным модулями. Нагревательный модуль обеспечивает возможность подогрева воды, проходящей от заборного патрубка к водяному коллектору, до +5 - +40°С. Компрессорный модуль подключен к распределительному воздушному коллектору, который расположен ниже водяного коллектора, но выше заборного устройства. Изобретение позволяет повысить эффективность работы комплекса. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к оборудованию гидротехнических сооружений, а именно к устройствам очистки ото льда поверхностей открытых водоемов, и может быть использовано для снижения интенсивности ледообразования в водной акватории и создания необходимых условий беспрепятственной швартовки судов для круглогодичной доставки грузов.
В зимнее время частое прохождение судов приводит к ускоренному образованию ледяной каши. Если не предпринимать никаких действий, масса ледяной каши не позволит должным образом производить причаливание транспортов и вызовет серьезные нарушения в графике поставки грузов.
Образование ледяной каши при интенсивном трафике судов, причаливающих к швартовой стенке, или длительной стоянке судна у пирса возможно примерзание корпуса судна к швартовой стенке, длительное неиспользование швартовой стенки и намерзание на нее льда, не позволяющего швартовку судна в штатном порядке.
Известен способ разрушения ледяного покрова для всплытия подводной лодки (патент RU №2085432 С1, 27.07.1997). Сущность изобретения заключается в том, что разрушения льда при всплытии подводной лодки (ПЛ) включает подачу струи нагретой жидкости к поверхности льда. Процесс разрушения льда происходит при всплытии ПЛ на перископную глубину и корректировке ее положения. С помощью штанг с насадками, с обеспечением минимального зазора между ними и нижней поверхностью льда подают теплую воду и таким образом протапливают лед по всему периметру ПЛ, образуя прорези. Затем подводят ПЛ под участок протопленных в толще льда прорезей, создают положительную плавучесть, взламывают корпусом ослабленный прорезями лед и всплывают в надводное положение. В качестве нагретой жидкости используется вода из циркуляционной трассы, выбрасываемая на штатных режимах за борт, что исключает необходимость размещения на ПЛ громоздкого оборудования (теплообменных аппаратов, насосов и т.п.) и дополнительные расходы энергии на нагрев и перекачку воды.
Известна система разрушения ледового покрова, включающая способ и приставку к судну для осуществления способа (патент RU №2213675 С2, 10.10.2003).
Разрушение ледового покрова с надрезкой ограниченного участка ледового покрова осуществляют струями воды, пароводяной смеси или пара, нагреваемыми в теплогенераторе. Струи направляют под углом к поверхности воды, чтобы при надрезании образовывались куски льда с гранями под углом к поверхности воды, а струям придают вращательное движение. Под ледовый покров подается сжатый воздух, предназначенный для предварительного напряжения ледового покрова перед разрушением. После надрезки ледового покрова через лед по щели надрезки пропускают электрический ток в воду. Ледокольная приставка к судну содержит клинообразный каркас, обшивка которого образует вогнутые скулы в виде двухстороннего плуга с верхним ледоразводящим гребнем. Она снабжена одним соединенным через теплогенератор коллектором с соплами. Одно из сопел имеет завихритель, предназначенный для придания потоку рабочего тела вращательного движения. Приставка к судну снабжена включенным в электрическую цепь скользящим контактом под коллектором с соплами, предназначенным для разрушения ледового покрова воздействием электрического тока через ледяной покров и воду. Приставка к судну снабжена механическим или гидравлическим приводом, предназначенным для ее подъема и опускания. Достигается снижение затрат мощности, энергоресурсов и денежных средств для доставки грузов водным путем в условиях ледового покрова водной поверхности.
Из уровня техники известен комплекс предотвращения ледообразования, содержащий насосный модуль, заборное устройство, распределительный водяной коллектор и соединительные трубопроводы (см. патент RU 2453656, кл. Е02В 15/02, опубл. 20.06.2012). В известном устройстве насосный модуль перегоняет к поверхности воду со дна водоема, теплоты которой недостаточно для расплавления льда в случае сильных морозов.
Технической проблемой является обеспечение оптимальной толщины ледового покрова, в т.ч. битого льда (ледяной каши), и создание устройства, обеспечивающего возможность предотвращения ледообразования при любых погодных условиях.
Технический результат заключается в повышении эффективности работы комплекса. Поставленная проблема решается, а технический результат достигается тем, что комплекс предотвращения ледообразования, содержащий насосный модуль, заборное устройство, распределительный водяной коллектор и соединительные трубопроводы, снабжен нагревательным модулем, соединенным с насосным модулем и обеспечивающим возможность подогрева воды, проходящей от заборного патрубка к водяному коллектору, до 5-40°С, и компрессорным модулем, подключенным к распределительному воздушному коллектору. Пузырьки воздуха из воздушного коллектора утягивают за собой теплые слои воды к ледяному покрову.
Распределительный воздушный коллектор расположен ниже водяного коллектора, но выше заборного устройства, что связано с предотвращением попадания пузырьков воздуха на лапотки насоса, для предотвращения кавитации. Соединительные трубопроводы, идущие от заборного устройства к водяному коллектору и к воздушному коллектору, предпочтительно размещены в едином защитном кожухе (ледозащитной обечайке). Заборное устройство предпочтительно снабжено фильтром.
На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого комплекса; на фиг. 2 - размещение соединительных трубопроводов в защитном кожухе.
Предлагаемый комплекс предотвращения ледообразования состоит из насосного модуля 1, соединенного с ним трубопроводами, например в виде резиновых шлангов нагревательного модуля 2 (котельной),обеспечивающего возможность подогрева воды до 5-40°С, и компрессорного модуля 3. Трубопроводы оснащены кабелями нагрева, в частном случае резиновые шланги снабжены быстроразъемными соединениями и совместно с кабелем электрообогрева размещены в термочулке для предотвращения замерзания воды. Подогрев трубопроводов предотвращает замерзание среды в них, в случаях остановки циркуляции, когда система предотвращения ледообразования не работает.
Вход насосного модуля 2 через трубопровод 4 соединен с заборным патрубком 5, расположенным на глубине 12,5 м (здесь и далее приведены примерные параметры для глубины акватории 13 м) и снабженным фильтром 6, а выход - через трубопровод 7 с распределительным водяным коллектором 8, расположенным на глубине порядка 6 м. Компрессорный модуль 3 через трубопровод 9 соединен с распределительным воздушным коллектором 10, расположенным на глубине порядка 12 м. Коллекторы 8 и 10 выполнены из труб медно-никелевого сплава с изоляцией из вспененного полиуретана и покрыты эмалированной стальной трубой для защиты наружной поверхности от коррозии. Коллекторы 8 и 10 снабжены рядами выпускных сопел, соответственно, 11 и 12 с шагом 1 м. Соединительные трубопроводы 4, 7 и 9 размещены в едином защитном кожухе 13, предотвращающим их повреждение ледовыми массами. Комплекс может быть снабжен дополнительным каналом 14 подачи воздуха для продувки фильтра 6.
Комплекс работает следующим образом.
При включении комплекса через заборное устройство 5 по трубопроводу 4 насосным модулем 1 вода подается в нагревательный модуль 2, где нагревается до температуры +5 - +40°С (в зависимости от погодной обстановки). Затем по трубопроводу 7 нагретая вода поступает в коллектор 8 и через сопла 11 (с расходом от 1 до 5 м3/ч на 1 погонный метр причала) распределяется в акваторию. В то же время компрессорный модуль 3 нагнетает атмосферный воздух через трубопровод 9 в воздушный коллектор 10 и через сопла 12 распределяет его в акваторию.
За счет того, что воздушный коллектор 10 расположен ниже водяного коллектора 8, поднимающиеся пузырьки воздуха увлекают за собой теплые слои морской воды, что приводит к более интенсивному растапливанию льда. Для осуществления необходимого барботажа давление воздуха должно составлять от +1 до +5 атм к давлению, на котором расположен распределительный воздушный коллектор. Благодаря расположению коллектора 10 выше заборного патрубка 5, засасывание воздуха в систему распределения воды исключено.
Водяная и воздушная части комплекса, в зависимости от объема образованного льда на поверхности морской воды, могут работать совместно друг с другом или независимо.
На конкретном объекте мощность и производительность комплекса рассчитывается исходя из:
- климатических условий (температура воды и воздуха);
- типа акватории (пресная, морская);
- длины швартовочной стенки;
- глубин в районе швартовки;
- трафика швартовки судов.
1. Комплекс предотвращения ледообразования, содержащий насосный модуль, заборное устройство, распределительный водяной коллектор и соединительные трубопроводы, отличающийся тем, что снабжен нагревательным модулем, соединенным с насосным модулем и обеспечивающим возможность подогрева воды, проходящей от заборного устройства к водяному коллектору, до 5-40°С, и компрессорным модулем, подключенным к распределительному воздушному коллектору, который расположен ниже водяного коллектора, но выше заборного устройства.
2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что соединительные трубопроводы, идущие от заборного устройства к водяному коллектору и к воздушному коллектору, размещены в едином защитном кожухе.
3. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что заборное устройство снабжено фильтром.
