УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ЗАСТОЙНЫХ ВОД АКВАТОРИЙ БУХТ И ЗАЛИВОВ ТРУБОПРОВОДАМИ С ВОЛНООБРАЗНОЙ ВНУТРЕННЕЙ ВИНТОВОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ Российский патент 2016 года по МПК E02B15/00 E02B3/00 E02B8/02 

Изобретение относится к гидротехнике и, в частности, к устройствам для очистки застойных вод акваторий бухт и заливов водой прибрежных течений, проходящих мимо них транзитом. Может быть использовано для очистки заливов рек путем направления течений в их застойные воды и усиления циркуляции воды в них.

Известна карта (фиг. 1) морских течений Черного моря (htth://blacksea-map/ru/map_black_sea_current_map576665_0_0.htm). На ней видны течения, опоясывающие все Черное море, в том числе показаны течения вблизи берегов со скоростями до 40 см/с проходящие вблизи Геленджикской бухты (фиг. 2), но не заходящие в нее, так же как в Цемесскую и в другие бухты курортных городов Черного моря (Геленджик и его окрестности. Краснодар, 1964: Колесникова А.А., Казицин В.В., Щеглов Д.Е., Геленджик. Справочник-путеводитель, 2 изд. Краснодар, 1969). Поэтому циркуляция воды, например, в Геленджикской бухте замедлена - скорость течений в ней недостаточна - 0,1 мм/с, что отрицательно сказывается на экологическом состоянии этой бухты, накопления загрязнений в виде мусора, наносов и плавающих включений.

Техническим решением является очистка застойных и загрязненных вод акваторий бухт и заливов путем создания внутри них постоянной циркуляции чистой морской воды с помощью предлагаемого изобретения за счет поворота и направления прибрежных течений вглубь их акватории, увеличения скорости искусственно созданных течений с последующим выводом в открытое море этими течениями загрязнений бухт и заливов.

Известно устройство для очистки вод акваторий бухт и заливов (патент РФ №2471923, МПК В02В 15/00, опубликовано 10.01.2013 г. Бюл. №1), включающее блок из одного и более изогнутых трубопроводов, соединенных между собой боковыми сторонами и смонтированных в одном блоке, который закреплен на пути потока прибрежных течений для изменения направления части потоков воды, увеличения их скорости и введения этих потоков в акваторию бухт, заливов, при этом каждый трубопровод выполнен изогнутым под углом от 45 до 170° с изменяющимся по диаметру трубопровода шагом винтовых линий по наружному периметру и с криволинейной винтовой поверхностью по внутреннему периметру в виде карманов криволинейной формы, при этом трубопровод смонтирован из секций, каждая из которых выполнена в виде кругового сектора, изготовленного из полосы с образованием разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами в виде линий сгиба, расположенными на полосе на равных расстояниях друг от друга и параллельно друг другу, при этом полоса свернута в кольцо, по периметру которого размещены карманы криволинейной формы, а секции соединены друг с другом свободными сторонами упомянутых четырехугольников в виде пустотелого трубопровода с образованием по наружной и внутренней поверхностям направленных в одну сторону под острым углом к оси трубопровода винтовых линий и винтовых внутренних поверхностей в виде карманов криволинейной формы, которые по периметру могут быть различными не только по форме, но и размерам, при этом расстояния между линиями сгиба равны друг другу и равны сумме длин периметров геометрических фигур карманов внутренних поверхностей.

Недостатком известного устройства являются ограниченные технологические возможности из-за недостаточного втягивания и закручивания потоков воды прибрежных течений в трубопроводы, недостаточная мощность и скорость этих потоков, а также недостаточная их циркуляция из-за сравнительного малого расстояния выхода этих потоков из трубопроводов вблизи устья бухт и заливов движения. В результате часть потоков воды возвращается в зону прибрежных течений моря, которые втягиваются потоками прибрежных течений моря, и поэтому не обеспечивается подача потоков воды вглубь акваторий заливов и бухт и на достаточное расстояние от устья бухт и заливов.

Техническим решением является очистка застойных и загрязненных вод акваторий бухт и заливов путем создания внутри их постоянной циркуляции чистой морской воды с помощью предлагаемого изобретения за счет поворота и направления прибрежных течений вглубь них акватории, увеличения скорости искусственно созданных течений с последующим выводом в открытое море этими течениями загрязнений бухт и заливов.

Техническое решение достигается тем, что в устройстве для очистки вод акваторий бухт и заливов трубопроводами с волнообразной внутренней винтовой поверхностью, включающем блок из одного и более изогнутых трубопроводов, соединенных между собой боковыми сторонами и смонтированных в одном блоке, который закреплен на пути потока прибрежных течений для изменения направления части потоков воды, увеличения их скорости и введения этих потоков вглубь акваторий бухт и заливов, каждый трубопровод выполнен в виде соосно установленных и жестко соединенных между собой пустотелых винтовых барабанов, например, четырех: конической формы винтовой барабан - приемная секция и двух прямолинейных винтовых барабанов - прямолинейных секций, между которыми жестко вмонтирован пустотелый сектор с углом изгиба 20-180° и более, причем конической формы винтовой барабан - приемная секция смонтирована из пяти и более полос выпуклой криволинейной формы, выполненных по боковым кромкам каждой из полос кривыми второй степени кривизны с разными размерами по ширине полосы с уменьшением их по длине приемной секции от входного отверстия к выходному отверстию, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении и изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении на оправке в виде параболоида вращения с образованием по периметру внутри приемной секции винтовых линий и винтовых криволинейных поверхностей выпуклой формы относительно оси симметрии приемной секции с центрами кривизны внутри приемной секции, а также напусков внутри в виде винтовых лопастей по всей длине от входного отверстия до выходного отверстия приемной секции, а каждая из двух пустотелых прямолинейных секций изготовлена, по меньшей мере, из одной полосы, согнутой волнообразно по размещенным под углом к их продольным кромкам линиям сгиба, с образованием по наружной и внутренней поверхностям направленных в одну сторону под углом 30-70° к оси пустотелой прямолинейной секции винтовых поверхностей в виде карманов волнообразной формы, при этом форма и размеры карманов по внутренней поверхности могут отличаться от формы и размеров карманов по наружной поверхности, и по периметру пустотелой прямолинейной секции карманы могут быть различными не только по форме, но и по размерам, а пустотелый сектор изготовлен из полосы, свернутой в кольцо с образованием разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами, расположенными параллельно друг другу, при этом секции соединены друг с другом свободными сторонами упомянутых четырехугольников в виде пустотелого трубопровода с волнообразной формой проходного сечения, с образованием по наружной и внутренней поверхностям направленных в одну сторону под углом к продольной оси трубопровода с волнообразной формой проходного сечения волнообразных винтовых поверхностей в виде карманов волнообразной формы по наружной и внутренней поверхностям, которые по периметру трубопровода с волнообразной формой проходного сечения могут быть различными не только по форме, но и по размерам, при этом расстояние между линиями сгиба равно сумме длин периметров геометрических фигур карманов внутренней и наружной поверхностей.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемого устройства для очистки вод акваторий бухт и заливов трубопроводами с волнообразной внутренней винтовой поверхностью.

Новизна заключается в том, что каждый трубопровод изготовлен виде соосно установленных и жестко соединенных между собой пустотелых винтовых барабанов, например, четырех: конической формы винтовой барабан - приемная секция и двух прямолинейных винтовых барабанов - прямолинейных секций, между которыми жестко вмонтирован пустотелый сектор с углом изгиба 20-180° и более, причем конической формы винтовой барабан - приемная секция смонтирована из пяти и более полос выпуклой криволинейной формы, выполненных по боковым кромкам каждой из полос кривыми второй степени кривизны с разными размерами по ширине полосы с уменьшением их по длине приемной секции от входного отверстия к выходному отверстию, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении и изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении на оправке в виде параболоида вращения с образованием по периметру внутри приемной секции винтовых линий и винтовых криволинейных поверхностей выпуклой формы относительно оси симметрии приемной секции с центрами кривизны внутри приемной секции, а также напусков внутри в виде винтовых лопастей по всей длине от входного отверстия до выходного отверстия приемной секции, а каждая из двух пустотелых прямолинейных секций изготовлена, по меньшей мере, из одной полосы, согнутой волнообразно по размещенным под углом к их продольным кромкам линиям сгиба, с образованием по наружной и внутренней поверхностям направленных в одну сторону под углом 30-70° к оси пустотелой прямолинейной секции винтовых поверхностей в виде карманов волнообразной формы, при этом форма и размеры карманов по внутренней поверхности могут отличаться от формы и размеров карманов по наружной поверхности, и по периметру пустотелой прямолинейной секции карманы могут быть различными не только по форме, но и по размерам, а пустотелый сектор изготовлен из полосы, свернутой в кольцо с образованием разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами, расположенными параллельно друг другу, при этом секции соединены друг с другом свободными сторонами упомянутых четырехугольников в виде пустотелого трубопровода с волнообразной формой проходного сечения, с образованием по наружной и внутренней поверхностям направленных в одну сторону под углом к продольной оси трубопровода с волнообразной формой проходного сечения волнообразных винтовых поверхностей в виде карманов волнообразной формы по наружной и внутренней поверхностям, которые по периметру трубопровода с волнообразной формой проходного сечения могут быть различными не только по форме, но и по размерам, при этом расстояние между линиями сгиба равно сумме длин периметров геометрических фигур карманов внутренней и наружной поверхностей.

Новизна заключается также в том, что образование сложной внутренней поверхности конической формы винтового барабана - приемной секции в виде сочетания криволинейных поверхностей с напусками, в каждой точке которой возникают направленные в одну сторону составляющие движения потоков воды, позволяет за счет конусности приемной секции увеличить скорость и мощность потоков воды в двух прямолинейных винтовых барабанах -прямолинейных секциях и вмонтированном между ними пустотелом секторе.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена карта течений Черного моря бухты; на фиг. 2 - карта бухты, например карта побережья Геленджикской бухты; на фиг. 3 - устройство для очистки вод акваторий бухт и заливов в виде блока из шести трубопроводов, смонтированных в три ряда, вид сверху; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 3; фиг. 5 - один из трубопроводов в сборе из четырех соединенных жестко пустотелых винтовых барабанов, вид сверху; на фиг. 6 - приемная секция - конической формы пустотелый винтовой барабан, вид сбоку; на фиг. 7 - вид А на фиг. 6; на фиг. 8 - одна из полос, общий вид; на фиг. 9 - вид полосы после скручивания ее концов относительно горизонтальной оси О₁-О₁; на фиг. 10 - вид полосы после скручивания ее на оправке в виде параболоида вращения; на фиг. 11 - разрез Б-Б на фиг. 10; на фиг. 12 - одна из прямолинейных секций - пустотелых прямолинейных винтовых барабанов с карманами волнообразной формы, общий вид; фиг. 13 - сечение В-В на фиг. 12; на фиг. 14 - полоса с размеченными прямыми линиями; фиг. 15 - полоса, согнутая по прямым линиям волнообразной формы; на фиг. 16 - аксонометрическая проекция полосы, свернутой в цилиндрический виток; на фиг. 17 - пустотелый сектор, вид сверху; на фиг. 18 - сечение D-D на фиг. 17; фиг. 19 - полоса с размеченными прямыми линиями сгиба и линиями обрезки кромок четырехугольников; на фиг. 20 - полоса после обрезки кромок четырехугольников; на фиг. 21 - полоса после обрезки кромок четырехугольников, согнутая по прямым линиям волнообразно; фиг. 22 - аксонометрическая проекция полосы, свернутой в кольцо-подсекцию; на фиг. 22 - устройство для очистки вод акваторий бухт и заливов в виде блока из восьми трубопроводов, смонтированных в один ряд, общий вид; на фиг. 23 - карта бухты со смонтированными на пути потока прибрежных течений предлагаемого устройства для очистки вод акваторий бухт и заливов трубопроводами с волнообразной внутренней винтовой поверхностью.

Предлагаемое устройство (фиг. 3, фиг. 4) выполнено в виде блока 1 из одного и более изогнутых под углом трубопроводов 2, соединенных между собой боковыми сторонами известными способами, например, смонтированных в одном блоке 1, залитом по периметру бетоном в виде пирамиды по всей длине трубопроводов 2. Угол сгиба трубопроводов устройства определяется геометрией устья залива, бухты, а точнее, углом между направлением прибрежного течения моря и касательной к берегу устья бухты, залива, на фиг. 2, например, угол β≈60°. Границы блока 1 показаны утолщенными линиями с двумя точками на фиг. 3 и фиг. 4.

Каждый трубопровод 2 выполнен изогнутым под углом 20-180° и более. Для примера на фиг.5 показан трубопровод 2, изогнутый под углом β≈60°, выполненный в виде соосно установленных и жестко соединенных между собой пустотелых винтовых барабанов, например, четырех: конической формы винтовой барабан - приемная секция 3 и двух прямолинейных винтовых барабанов - прямолинейных секций 4 и 5, между которыми жестко вмонтирован пустотелый сектор 6. Пустотелые винтовые барабаны, например, приемная секция 3, прямолинейная секция 4, сектор 6 и прямолинейная секция 5 соединены поочередно друг с другом по линиям стыковки I-I, II-II, III-III с образованием пустотелого трубопровода 2 с волнообразной винтовой поверхностью по внутреннему периметру в виде карманов волнообразной формы.

Приемная секция 3 (фиг. 6) выполнена с входным отверстием 7 и выходным отверстием 8, с внутренними криволинейными поверхностями выпуклой формы относительно оси симметрии приемной секции 3 с центрами кривизны внутри (фиг. 7), а также напусков внутри приемной секции 3 в виде винтовых лопастей по всей длине приемной секции 3 от входного отверстия 7 до выходного отверстия 8.

Приемная секция 3 (фиг. 6, фиг. 7) выполнена из пяти и более полос, например, шести полос 9, 10, 11, 12, 13, 14 с боковыми кромками 15 и 16 выпуклой криволинейной формы (фиг. 8), выполненными кривыми второй степени кривизны с разными размерами по ширине полосы 17 и 18, с уменьшением их по длине приемной секции 3 от входного отверстия 7 к выходному отверстию 8, скрученных по винтовой линии в продольном направлении (фиг. 9) относительно продольной оси O₁-O₁ и изогнутых по винтовой линии в поперечном направлении на оправке 19 в виде параболоида (фиг. 10) с образованием по периметру приемной секции 3 винтовых линий и винтовых поверхностей выпуклой формы с центрами кривизны внутри приемной секции 3, а также напусков внутри приемной секции 3 в виде винтовых лопастей 20, 21, 22, 23, 24, 25 по всей длине приемной секции 3 от входного отверстия 7 до выходного отверстия 8 по всей длине приемной секции 3.

Полосы 9, 10, 11, 12, 13, 14 после сгиба снимают с оправки 19 (фиг. 10) и соединяют друг с другом боковыми сторонами (кромками) известными методами, например сваркой, с образованием по периметру приемной секции 3 винтовых линий и внутренних винтовых канавок с переменным, уменьшающимся по длине приемной секции 3 шагом S. Одна из винтовых линий 26-27 показана на фиг. 6, фиг. 7 утолщенной линией.

Таким образом, каждая из шести полос 9, 10, 11, 12, 13, 14 с боковыми кромками 15 и 16 выпуклой криволинейной формы (фиг. 8), выполненными кривыми второй степени кривизны с разными размерами 17 и 18 по ширине полосы, с уменьшением их по длине приемной секции 3 от входного отверстия 7 к выходному отверстию 8, предварительно скрученных в продольном направлении относительно оси O₁-O₁, например, полосы 9 (фиг 8, фиг. 9) помещают на оправке 19 в виде параболоида вращения (фиг. 10, фиг. 11) и изгибают так, чтобы кромки 15 и 16, например, полосы 9 свернуты были по винтовым линиям. После этого полосу 9 деформируют и снимают с оправки 19 либо фиксируют на этой оправке. Аналогичным образом обрабатывают остальные полосы 10, 11, 12, 13, 14. Далее шесть деформированных таким образом полос 9, 10, 11, 12, 13, 14 после совмещения продольных кромок лент друг с другом с образованием напусков 20, 21, 22, 23, 24, 25 соединяют, например, сваркой. В результате по периметру (фиг. 6, фиг. 7 по наружной и внутренней поверхностям приемной секции 3 образуются шесть плавных винтовых линий, одна из которых показана на фиг. 6, фиг. 7 утолщенной линией 26-27, и винтовых поверхностей выпуклой формы с центрами кривизны внутри приемной секции 3 по всей длине от входного отверстий 7 до выходного отверстия 8.

Приемная секция может быть изготовлена и другим способом.

Приемная секция 3 соединена жестко с прямолинейной секцией 4 посредством переходной втулки (на чертежах не показана)

Пустотелая прямолинейная секция 4 (фиг. 12, фиг. 13) изготовлена по периметру в виде многозаходной винтовой поверхности с винтовыми канавками внутри и снаружи в виде карманов волнообразной формы под углом 30-70° к оси секции 4 с центрами кривизны карманов волнообразной формы винтовой поверхности, расположенными попеременно наружи и внутри поперечного сечения. Пустотелая прямолинейная секция 4 (фиг. 12, фиг. 13) изготовлена, по крайней мере, из одной полосы 28, соединенной по продольным кромкам 29 (показаны на фиг. 12 штрихпунктирной линией) известными методами, например сваркой, с образованием по наружной и внутренней поверхностям направленных в одну сторону под углом 30-70° винтовых поверхностей в виде карманов волнообразной формы по внутренней поверхности 30, 31, 32, 33, 34, 35, которые по периметру прямолинейной секции 4 могут быть различными не только по форме, но и размерам. Полоса 28 (фиг. 14, фиг. 15) согнута волнообразно по прямым линиям 36, расположенным под одинаковыми углами α к кромкам полосы 28 и размещенным на расстоянии L между линиями сгиба 36. Полоса 28 после волнообразного сгиба (фиг. 15) свернута в цилиндрические витки (фиг. 16), соединенные друг с другом по продольным кромкам 29 известными методами в пустотелую прямолинейную секцию 4.

Пустотелая прямолинейная секция 5 изготовлена по аналогии с пустотелой прямолинейной секцией 4.

Пустотелые прямолинейные секции 4 и 5 могут быть изготовлены и другими способами.

Пустотелый сектор 6 изготовлен с волнообразной формой проходного сечения и выполнен изогнутым под углом 20-180° и более. Для примера на фиг. 17, фиг. 18 показан пустотелый сектор 6 с волнообразной формой проходного сечения, изогнутый под углом 90°. Пустотелый сектор 6 с волнообразной формой проходного сечения изготовлен из подсекций 37 (одна из подсекций на фиг. 17 выделена сплошными утолщенными линиями), соединенными между собой известными методами, например сваркой, клейкой и т.п. с образованием по наружному и внутреннему периметрам пустотелого сектора 6 с волнообразной формой проходного сечения винтовых линий и винтовых поверхностей волнообразной формы, с центрами кривизны, расположенными снаружи и внутри поперечного сечения пустотелого сектора 6 с волнообразной формой проходного сечения.

Пустотелый сектор 6 с волнообразной формой проходного сечения выполнен из подсекций 37 (фиг. 17) с волнообразной многозаходной винтовой поверхностью двоякой кривизны, снабженной винтовыми канавками внутри с волнообразной формой проходного сечения под углом к его оси в виде карманов волнообразной формы 38, 39, 40, 41, 42, 43, расположенными внутри поперечного сечения пустотелого сектора 6.

Карманы волнообразной формы по внутренней поверхности 38, 39, 40, 41, 42, 43 по периметру пустотелого сектора 6 с волнообразной формой проходного сечения могут быть различными не только по форме, но и по размерам.

Каждая из подсекций 37 изготовлена из полосы 44 (фиг. 19), согнутой волнообразно по линиям сгиба 45, расположенным под одинаковыми углами α к продольным кромкам полосы 44 и размещенным на одинаковых расстояниях L между линиями сгиба 45. Расстояние L равно расстоянию между точками А-Б, Б-В, В-Г, Г-Д, Д-Е, Е-А.

Таким образом, каждая из подсекций 37 смонтирована из полосы 44 (фиг. 19, фиг. 20), на которой размечены прямоугольники 46 (один из прямоугольников показан на фиг. 19 двойной линией), и линии сгиба 45, размещенные друг от друга на одинаковых расстояниях, равных длине развертки периметра волнообразных карманов на расстояниях L и под углом α к продольным кромкам полосы 44.

На полосе 44 размечены также линии обрезки 47 кромок полосы 44, показанные на фиг.19 штрихпунктирной линией с двумя точками. После разметки по линии обрезки кромок 47 участки полосы 44 (на фиг.19 эти участки полосы 44 заштрихованы) отрезаются, и полоса 44 приобретает вид, показанный на фиг.19, у которой линии сгиба 45 полосы 44 разные по длине L₁, L₂, L₃, L₄, L₅, L₆ с образованием при этом разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами - линиями сгиба 45, параллельных друг другу. Полосу 44 (фиг. 20) после обрезки кромок прямоугольников 46 по линии обрезки 47 сгибают волнообразно по прямым линиям, размещенным под углом α к кромкам полосы 44 с образованием волнообразных поверхностей А-Б, Б-В, В-Г, Г-Д, Д-Е, Е-А, и затем сворачивают в кольцо- подсекцию 37 (фиг. 22) с волнообразной поверхностью. Волнообразная полоса 44 после сворачивания в кольцо-подсекцию 37 соединяется известными методами, например сваркой, пайкой и т.д. по поперечным кромкам 48 и 49 (фиг. 20, фиг. 21) полосы 44 с образованием подсекции 37.

Пустотелый сектор 6 может быть изготовлен и иным способом.

Угол поворота сектора 6 может регулироваться путем изменения ширины полосы 44, прямоугольников 46 и изменения соотношения длин линий сгиба 45, а также количеством подсекций 37 в сектор 6.

На фиг. 23 показан блок 1 из восьми трубопроводов 2, смонтированных в один ряд и соединенных между собой боковыми сторонами известными способами и залитых бетоном, т.е. выполненных в виде широкой плиты. Такие блоки можно устанавливать в бухты, где достаточно большая ширина входа в бухту. Они будут занимать не более 1.5% входа в бухту и не препятствуют судоходству. Расчеты показывают, что для очистки воды вдоль берегов Геленджикской бухты достаточно на пути движения потоков течений смонтировать блок 1 из восьми трубопроводов 2 в один ряд. Примерная схема расчета прилагается.

На фиг. 24 представлена карта бухты со смонтированным на пути прибрежных течений предлагаемым устройством для очистки вод акваторий бухт и заливов с волнообразной внутренней винтовой поверхностью трубопроводов и указанием направления движения потоков воды прибрежных течений моря внутри бухты. Такие блоки можно устанавливать в бухты, где достаточно большая ширина входа в бухту, например в Геленджикской бухте ширина входа 1800 м.

Технико-экономические преимущества возникают за счет поворота и направления потоков прибрежных течений вглубь акватории бухт и заливов с помощью предлагаемого устройства, в котором каждый трубопровод изготовлен в виде соосно установленных и жестко соединенных между собой пустотелых винтовых барабанов, например, четырех: конической формы винтовой барабан - приемная секция и двух прямолинейных винтовых барабанов -прямолинейных секций, между которыми жестко вмонтирован пустотелый сектор с углом изгиба 20-180° и более, причем конической формы винтовой барабан - приемная секция смонтирована из пяти и более полос выпуклой криволинейной формы, выполненных по боковым кромкам каждой из полос кривыми второй степени кривизны с разными размерами по ширине полосы с уменьшением их по длине приемной секции от входного отверстия к выходному отверстию, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении и изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении на оправке в виде параболоида вращения с образованием по периметру внутри приемной секции винтовых линий и винтовых криволинейных поверхностей выпуклой формы относительно оси симметрии приемной секции с центрами кривизны внутри приемной секции, а также напусков внутри в виде винтовых лопастей по всей длине от входного отверстия до выходного отверстия приемной секции, а каждая из двух пустотелых прямолинейных секций изготовлена, по меньшей мере, из одной полосы, согнутой волнообразно по размещенным под углом к их продольным кромкам линиям сгиба, с образованием по наружной и внутренней поверхностям направленных в одну сторону под углом 30-70° к оси пустотелой прямолинейной секции винтовых поверхностей в виде карманов волнообразной формы, при этом форма и размеры карманов по внутренней поверхности могут отличаться от формы и размеров карманов по наружной поверхности, и по периметру пустотелой прямолинейной секции карманы могут быть различными не только по форме, но и по размерам, а пустотелый сектор изготовлен из полосы, свернутой в кольцо с образованием разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами, расположенными параллельно друг другу, при этом секции соединены друг с другом свободными сторонами упомянутых четырехугольников в виде пустотелого трубопровода с волнообразной формой проходного сечения, с образованием по наружной и внутренней поверхностям направленных в одну сторону под углом к продольной оси трубопровода с волнообразной формой проходного сечения волнообразных винтовых поверхностей в виде карманов волнообразной формы по наружной и внутренней поверхностям, которые по периметру трубопровода с волнообразной формой проходного сечения могут быть различными не только по форме, но и по размерам, при этом расстояние между линиями сгиба равно сумме длин периметров геометрических фигур карманов внутренней и наружной поверхностей.

Приложение

Методика расчета устройств для очистки вод акваторий бухт и заливов

Предлагается методика для расчета основных параметров при проектировании и изготовлении устройства для очистки вод акваторий бухт и заливов.

1. Угол сгиба трубопроводов устройства определяется геометрией устья залива, бухты, а точнее, углом между направлением прибрежного течения моря и касательной к берегу устья бухты, залива, на фиг. 2, например, угол β≈60°.

2. Длина побережья бухты равна 12000 м. При средней глубине 2 м и ширине полосы воды вдоль берега бухты 30 м объем воды вдоль всего побережья Геленджикской бухты W≈L×В×Н=12000×30×2≈720000 м³.

Ширина входа в Геленджикскую бухту 1800 м.

(Лотышев И.П. География Кубани. Энциклопедический словарь. Майкоп, 2008).

Для создания благоприятной экологически чистой среды в акватории Геленджикской бухты необходимо обеспечить замену этого объема воды в течение заданного времени Т, например Т≈240 часа.

Скорость прибрежного течения в районе Геленджикской бухты V=40 см/с. = 2400 см/мин = 2,4 м/мин (Геленджик и его окрестности. Краснодар, 1964: Колесникова А.А., Казицин В.В., Щеглов Д.Е., Геленджик. Справочник-путеводитель, 2 изд. Краснодар, 1969).

Таким образом, расход воды через трубопроводы устройства равен

При скорости течения V≈2,4 м/мин площадь проходного сечения предлагаемого устройства для очистки вод акваторий бухт и заливов равна

Поэтому для мелководной бухты, такой как Геленджикская, блок устройств для очистки вод акваторий бухт и заливов монтируется из восьми трубопроводов, изогнутых под углом β≈60°, соединенных друг с другом своими боковыми сторонами в один ряд.

Площадь проходного сечения одного трубопровода будет составлять S₁=2.6 м², а значит, диаметр одного трубопровода Тогда ориентировочно поперечное сечение блока (показано на фиг. 11) по ширине будет составлять 18 м, по толщина 2 м.

Устройство включает блок из одного и более изогнутых трубопроводов, соединенных между собой боковыми сторонами и смонтированных в одном блоке, который закреплен на пути потока прибрежных течений для изменения направления части потоков воды, увеличения их скорости и введения этих потоков вглубь акваторий бухт и заливов. Каждый трубопровод изготовлен в виде соосно установленных и жестко соединенных между собой пустотелых винтовых барабанов, например, четырех: конической формы винтовой барабан - приемная секция и двух прямолинейных винтовых барабанов - прямолинейных секций, между которыми жестко вмонтирован пустотелый сектор с углом изгиба 20-180° и более. Конической формы винтовой барабан - приемная секция, смонтирована из пяти и более полос выпуклой криволинейной формы, выполненных по боковым кромкам каждой из полос кривыми второй степени кривизны с разными размерами по ширине полосы с уменьшением их по длине приемной секции от входного отверстия к выходному отверстию, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении и изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении на оправке в виде параболоида вращения с образованием по периметру внутри приемной секции винтовых линий и винтовых криволинейных поверхностей выпуклой формы относительно оси симметрии приемной секции с центрами кривизны внутри приемной секции, а также напусков внутри в виде винтовых лопастей по всей длине от входного отверстия до выходного отверстия приемной секции. Каждая из двух пустотелых прямолинейных секций изготовлена, по меньшей мере, из одной полосы, согнутой волнообразно по размещенным под углом к их продольным кромкам линиям сгиба, с образованием по наружной и внутренней поверхностям направленных в одну сторону под углом 30-70° к оси пустотелой прямолинейной секции винтовых поверхностей в виде карманов волнообразной формы. Форма и размеры карманов по внутренней поверхности могут отличаться от формы и размеров карманов по наружной поверхности, и по периметру пустотелой прямолинейной секции карманы могут быть различными не только по форме, но и по размерам. Пустотелый сектор изготовлен из полосы, свернутой в кольцо с образованием разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами, расположенными параллельно друг другу. Секции соединены друг с другом свободными сторонами упомянутых четырехугольников в виде пустотелого трубопровода с волнообразной формой проходного сечения, с образованием по наружной и внутренней поверхностям направленных в одну сторону под углом к продольной оси трубопровода с волнообразной формой проходного сечения волнообразных винтовых поверхностей в виде карманов волнообразной формы по наружной и внутренней поверхностям, которые по периметру трубопровода с волнообразной формой проходного сечения могут быть различными не только по форме, но и по размерам. Расстояние между линиями сгиба равно сумме длин периметров геометрических фигур карманов внутренней и наружной поверхностей. Обеспечивается очистка застойных и загрязненных зон акваторий бухт и заливов путем создания внутри них постоянной циркуляции чистой морской воды. 24 ил.

Устройство для очистки вод акваторий бухт и заливов трубопроводами с волнообразной внутренней винтовой поверхностью, включающее блок из одного и более изогнутых трубопроводов, соединенных между собой боковыми сторонами и смонтированных в одном блоке, который закреплен на пути потока прибрежных течений для изменения направления части потоков воды, увеличения их скорости и введения этих потоков вглубь акваторий бухт и заливов, отличающееся тем, что каждый трубопровод изготовлен в виде соосно установленных и жестко соединенных между собой пустотелых винтовых барабанов, например четырех: конической формы винтовой барабан - приемная секция, и двух прямолинейных винтовых барабанов - прямолинейных секций, между которыми жестко вмонтирован пустотелый сектор с углом изгиба 20-180° и более, причем конической формы винтовой барабан - приемная секция, смонтирована из пяти и более полос выпуклой криволинейной формы, выполненных по боковым кромкам каждой из полос кривыми второй степени кривизны с разными размерами по ширине полосы с уменьшением их по длине приемной секции от входного отверстия к выходному отверстию, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении и изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении на оправке в виде параболоида вращения с образованием по периметру внутри приемной секции винтовых линий и винтовых криволинейных поверхностей выпуклой формы относительно оси симметрии приемной секции с центрами кривизны внутри приемной секции, а также напусков внутри в виде винтовых лопастей по всей длине от входного отверстия до выходного отверстия приемной секции, а каждая из двух пустотелых прямолинейных секций изготовлена, по меньшей мере, из одной полосы, согнутой волнообразно по размещенным под углом к их продольным кромкам линиям сгиба, с образованием по наружной и внутренней поверхностям направленных в одну сторону под углом 30-70° к оси пустотелой прямолинейной секции винтовых поверхностей в виде карманов волнообразной формы, при этом форма и размеры карманов по внутренней поверхности могут отличаться от формы и размеров карманов по наружной поверхности и по периметру пустотелой прямолинейной секции карманы могут быть различными не только по форме, но и по размерам, а пустотелый сектор изготовлен из полосы, свернутой в кольцо с образованием разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами, расположенными параллельно друг другу, при этом секции соединены друг с другом свободными сторонами упомянутых четырехугольников в виде пустотелого трубопровода с волнообразной формой проходного сечения, с образованием по наружной и внутренней поверхностям направленных в одну сторону под углом к продольной оси трубопровода с волнообразной формой проходного сечения волнообразных винтовых поверхностей в виде карманов волнообразной формы по наружной и внутренней поверхностям, которые по периметру трубопровода с волнообразной формой проходного сечения могут быть различными не только по форме, но и по размерам, при этом расстояние между линиями сгиба равно сумме длин периметров геометрических фигур карманов внутренней и наружной поверхностей.