СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ РАЗРУШИТЕЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ГРЕБНЫХ СУДОВЫХ ВИНТОВ НА ГИДРОБИОНТЫ Российский патент 1997 года по МПК E02B8/08 

Изобретение относится к области эксплуатации морских и речных судовых энергетических установок. Известный способ эксплуатации судовых энергетических установок приводит к массовой гибели гидробионтов в результате воздействия на них паровой кавитации, сопровождающей работу гидромашин (Сорокин Ю. И. "К оценке смертности планктона в гидротурбинах высоконапорных ГЭС // Общая биология АН. т. 5. 1990, N 5). При этом гидробионты, разрушаясь до микронных и субмикронных размеров, образуют растворенное органическое вещество, являющееся питательной средой для бактерий, способствуя их бурному развитию и, как следствие, к загниванию воды. В результате гибели планктона нарушаются естественные процессы самоочищения водоемов и, как следствие, усиливается воздействие на них сточных вод предприятий.

Известен способ впуска воздуха в гидротурбину для снижения вибраций (патент Японии N 63-59026, кл. F 03 B 11/04) через полый вал гидроагрегата.

Известен также способ впуска воздуха в гидротурбину (патент Японии N 63-58262, кл. F 03 B 11/04 1988) под крышку турбины с целью улучшения вибрационных и кавитационных характеристик турбины.

Однако ни тот, ни другой способы, предусматривая впуск воздуха непосредственно в зону рабочего колеса гидромашины, ограниченную камерой и отсасывающей трубой, не могут быть использованы для гребных винтов в целях защиты планктона от гибели от воздействия гребных судовых винтов.

Предлагаемый способ позволяет существенно снизить разрушительное воздействие гребных судовых винтов на гидробионты и восстановить экологический баланс поверхностных вод путем сохранения гидробионтов и минимизации растворенного органического вещества, образующегося при работе судовых энергетических установок.

Действие предлагаемого способа основано на том, что насыщение воды, протекающей через гребной винт, определенным объемом отработанных газов судовой энергетической установки изменяет ее физико-механические свойства и, увеличивая на 2-3 порядка сжимаемость воды, уменьшает напряжения растяжения-сжатия в потоке и, соответственно, снижает кавитационное воздействие на планктонные и другие микроорганизмы, оставляя их неповрежденными, что исключает массовую гибель гидробионтов и образование в результате этого растворенного органического вещества в воде и, как следствие, предотвращает нарушение экологического баланса. Одновременно снижается кавитационное воздействие на элементы гребного винта и их разрушение.

Предложенный способ предотвращения разрушительного воздействия гребных судовых винтов на гидробионты включает подачу газа аэратором в водный поток, при этом аэратор устанавливают перед гребным винтом, соединяют его с системой отвода отработанных газов судовой энергетической установки и подают обработанные газы в поток воды. Кроме того, определяют объем биомассы и видовой состав гидробионтов, поступающих с потоком воды на гребной винт, а подачу отработанных газов дозируют по объему биомассы и видовому составу гидробионтов.

Кроме того, замеряют скорость движения судов и по ней определяют расстояние от гребного винта до места установки аэратора.

На фиг. 1 изображена схема гидроустановки; на фиг. 2 график процентной сохранности гидробионтов при штатном режиме работы энергетической установки и с подачей газов.

Изображенная на фиг. 1 схема включает силовой агрегат 1, установленный на корпусе 2, соединенный с гребным винтом 3. Подвод газов к аэратору 4 от системы отработанных газов 5 осуществляется через дозатор 5а, регулирующий подачу газа.

Предложенный способ состоит в следующем.

От силового агрегата 1, установленного на корпусе 2, отработанные газы подаются в натекающий на гребной винт 3 поток с содержащимися в нем гидробионтами посредством кольцевого аэратора 4 от системы отработанных газов 5 с целью устранения воздействия кавитации на гидробионты и тем самым предотвращения разрушения последних, причем количество подаваемых газов (нормализованное приведенное к 1 кг/см²) дозируется дозатором 5а в зависимости от объема биомассы и видового состава гидробионтов, поступающих с водой на гребной винт. В зависимости от скорости движения судна аэратор перемещают по отношению к гребному винту на расстояние, зависящее от скорости движения судна, при большей скорости расстояние увеличивают, благодаря чему обеспечивается рассеивание пузырьков газа в набегающем на винт потоке, увеличивается сжимаемость воды и резко снижается кавитационное воздействие, имеющее место при работе гребного винта, на гидробионты, исключая их разрушение, образование растворенного органического вещества и нарушение экологического баланса. Также снижается кавитационное воздействие на элементы гребного винта лопасти и корпус. Так, например, на графике фиг. 2, построенном по данным натурных исследований, в потоке винта катера на реке Вуокса (система отбора биологических проб воронками 7 и штангами 6 изображена на фиг. 1) показано процентное разрушение зоопланктона по количеству в режиме его защиты путем подачи отработанных газов энергетической установки и в штатном режиме эксплуатации. Кривые 1 и 2 показывают процент гибели планктона в потоках определяемых радиальным расстоянием r от оси винта. Как следует из графиков, с подачей газа гибель планктона уменьшается в 4-5 раз.

Положительный эффект от реализации заявленного способа заключается в уменьшении на 80% и более разрушения гидробионтов, что позволяет сохранить в целостности экосистему водоема с естественными функциями самоочищения и его кормовую базу. Кроме того, способ позволяет значительно уменьшить кавитационное разрушение элементов гребного винта и этим самым увеличить его долговечность.

Использование: при защите гидробионтов от воздействия гребных судовых винтов. Сущность изобретения: аэратор устанавливают перед гребным винтом, соединяют его с системой отвода отработанных газов судовой энергетической установки и подают отработанные газы в поток воды. Подача отработанных газов снижает кавитационное воздействие на микроорганизмы. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ уменьшения разрушительного воздействия гребных судовых винтов на гидробионты, включающий подачу газа аэратором в водный поток, отличающийся тем, что аэратор устанавливают перед гребным винтом, соединяют его с системой отвода отработанных газов энергетической установки и подают отработанные газы в поток воды. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что замеряют скорость движения судна, по которой определяют расстояние от гребного винта до места установки аэратора. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что определяют объем биомассы и видовой состав гидробионтов, поступающих с потоков воды на гребной винт, а подачу отработанных газов дозируют по объему биомассы и видовому составу гидробионтов.