СПОСОБ ОСЛАБЛЕНИЯ ЛЕДОВОГО МОНОЛИТА РЕК И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2016 года по МПК E02B15/02 

Изобретение относится к ослаблению ледового монолита с целью очистки, ускорения освобождения ото льда русла рек для уменьшения последствий, вызываемых образованиями заторов и зажоров.

Ослабление ледового монолита нашими предками производилось, в частности, забором льда для ледников с проблемных участков русла рек.

В настоящее время ослабление ледового монолита производится нарезанием продольных траншей небольшой ширины или плавлением льда, что связанно с громадным потреблением электрической энергии, жидкого топлива.

Широкое распространение получил способ ослабления ледового монолита путем подрыва льда на возможных проблемных участках рек. В критических ситуациях разрушение ледовых монолитов производится и взрывчатыми веществами, сбрасываемыми с летательных аппаратов, а иногда и путем обстрела из артиллерийских установок.

Известный способ - устройство, принятое за прототип, ослабляющее ледовый монолит путем подъема «теплой» воды из низших горизонтов русла реки центробежным насосом, проводимым электродвигателем. Вода крыльчаткой через корпус насоса закачивается, вытесняется на поверхность акватории, образуя незамерзающую майну [патент RU 2295001 C2, кл. E02B 15/02].

К недостаткам указанного способа можно отнести то, что электрические системы являются в условиях работы в водной среде очень опасными элементами, а энергетические составляющие эксплуатационных расходов и прокладки силовых линий делают подобную систему нерентабельной.

Указанные недостатки могут быть исключены при конструктивном изменении схемы привода, а именно использовании для привода энергии текущего потока. Энергия естественного потока, каким является река, обуславливается в первую очередь кинетической энергией, определяемой скоростью этого потока в той или иной точке русла реки. Одним из путей использования кинетической энергии текущего потока является воздействие его на гидротурбину, воспринимающую воздействие текущего потока и приводящую, вращающиеся агрегаты, являющиеся нагрузкой. В предлагаемом способе таким агрегатом является центробежный насос.

Применение способа - реализация использования энергии текущего потока для привода центробежного насоса - позволяет исключить потребление электрической энергии.

Эффективность предлагаемого способа может быть повышена путем использования эффекта динамического или скоростного давления на входе в водозаборник центробежного насоса, для чего водозаборник должен иметь конфузор в виде короба переменного сечения с уменьшением его площади сечения от торца к корпусу, что и обеспечивает подпор жидкости с приращением давления под действием текущей жидкости. Подпор, увеличение давления на входе в насос, позволяет увеличить его производительность или давление.

Предлагаемый способ может быть реализован конструкцией, в корпусе которой размещается гидротурбина, на одном валу с которой устанавливается крыльчатка центробежного насоса. Корпус, устанавливаемый на данных опорах, имеет водозаборник и патрубок, через который вода поступает по шлангу, свободный конец которого закрепляется на поплавке, плавающем на разделе сред "вода-лед". В процессе работы конструкции вода из нижних слоев водяного потока выливается на границу сред "вода - лед" и обеспечивает зону с относительно высокой температурой, создавая майну - пространство, свободное ото льда.

Эффективность действия устройства может быть повышена при использовании вместо крыльчатки архимедова винта, обеспечивающего стабильную работу при небольших оборотах вала и малой (3-4 метра) высоте подъема воды или совместно - крыльчатки и архимедова винта.

На фиг.1 схематично показано устройство для ослабления ледового монолита.

Устройство, включающее в себя цилиндрический корпус (1), внутри которого на валу (2) вращается крыльчатка центробежного насоса (3), в верхней части имеет патрубок (4). Для привода центробежного насоса на одном валу с ним устанавливается гидродвигатель (11). Вся конструкция монтируется на дне реки на стойках (9), закрепленных на донной опоре (10).

В нижней части корпуса выполняется водозаборник (12) с раструбом (6), располагаемый перпендикулярно к направлению потока воды - течения.

На патрубок (4) надевается гибкий шланг (7), свободный конец которого крепится к поплавку (8). Для подачи воды вверх может использоваться архимедов винт (5) или архимедов винт совместно с крыльчаткой.

Реализацию предложенного способа рассмотрим в процессе работы устройства.

Устройство, состоящее из корпуса (1), стоек (9) и донной опоры (10) с размещенными в нем валом (2), крыльчаткой (3) или архимедовым винтом (5), до ледостава устанавливается в русле реки таким образом, чтобы водозаборник (12) был расположен перпендикулярно направлению потока, а верхний торец был бы ниже возможной кромки льда.

На патрубок (4) надевается гибкий шланг (7), свободный конец которого снабжен поплавком (8).

При работе гидротурбины вращается ее вал (2), с которым соединены крыльчатка (3) или архимедов винт (5), соответственно теплая вода с уровня водоприемника будет подаваться в верхнюю часть корпуса (1) и через патрубок (4) и шланг (7), удерживаемый поплавком, выливаться на уровень зеркала реки.

Размещение водозаборника перпендикулярно течению реки позволит создать какой-то подпор воды на входе в корпус устройства.

Архимедов винт позволит подавать большие расходы воды при небольшой высоте ее подъема, а размещение конца шланга на поплавке обеспечит вывод «теплой» воды на необходимый уровень.

Эти конструктивные решения совместно с приводом от турбины, использующей энергию потока реки, позволили реализовать способ ослабления монолита ледового покрытия рек и без использования внешних источников электрической энергии.

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.

1. Способ ослабления ледового монолита, заключающийся в подаче воды из нижних слоев потока на уровень раздела сред «вода - лед», отличающийся тем, что подача производится приводом с использованием кинетической энергии текущего потока.

2. Устройство для реализации способа ослабления ледового монолита по п. 1, состоящее из корпуса, размещаемого ниже уровня ледового покрытия, патрубка, вала с крыльчаткой, отличающееся тем, что оно имеет гидромотор и гибкий шланг с поплавком на свободном конце.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что оно оснащено и архимедовым винтом.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что оно имеет водозаборник с конфузором.