Способ формирования глыбы льда для ее последующего перемещения Российский патент 2022 года по МПК E03B3/30 F25C1/22 F25D1/00 

Изобретение относится к водоснабжению засушливых территорий, где имеются проблемы в обеспечении водой как населения и промышленности, так и сельскохозяйственного производства. Может применяться как в крупных сельскохозяйственных, так и в мелких фермерских хозяйствах, также и на приусадебных и дачных участках при возделывании овощных культур. При наличии соответствующей инфраструктуры и транспортного обеспечения может быть применено для формирования больших резервов питьевой воды для достаточно крупных населенных пунктов. Способ также может быть применен для заполнения замкнутых водоемов.

Известен способ заготовки естественного льда [1] путем вырезания (выпиливания) блоков из ледяного покрова, который образуется при отрицательной температуре окружающего воздуха на поверхности естественных (озер и рек) и искусственных (плотин и прудов) водоемов. Несмотря на кажущуюся простоту и очевидность, данный способ не получил широкого распространения по причине следующих недостатков. Трудоемкость нарезания и выемки из водоема полученной ледяной глыбы, как правило, куски большей части неправильной формы, неправильность формы глыб затрудняет погрузку и укладку в транспортное средство, и их транспортировку. Ледяные глыбы, полученные таким образом, имеют неравномерную плотность, посторонние включения в виде водорослей и посторонних предметов, оказавшихся в момент образования ледяного покрова на поверхности водоема. Не исключается загрязнение ледяной глыбы в процессе нарезки и выемки, погрузки и транспортирования. Усложняется процесс разгрузки и укладки в бурты вследствие дробления. Самосвальная разгрузка ледяных глыб также способствует их загрязнению и увеличивает занимаемую площадь, способствует дроблению кусков и засорению осколками льда зоны разгрузки и укладки. В целом способ трудоемок, малопроизводителен и опасен для лиц, занимающихся нарезкой и выемкой глыб из водоема.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ использования талой воды [2], который заключается в том, что из мокрой и тяжелой массы снега, накопившейся вне территории посевного поля, формируют брикеты и складируют в бурт круглой или прямоугольной формы рядом с полем с последующим изолированием от воздействия температуры окружающего воздуха слоем термоизоляционного материала, а рядом с буртом располагают емкость для накопления талой воды и резервуар для ее хранения, причем бурт располагают на пленке из влагонепроницаемого материала, расположенного в углублении в почве, емкость для накопления талой воды расположена по уровню ниже дна углубления в почве, а резервуар для хранения талой воды по высоте расположен выше емкости и из него талая вода самотеком подается на орошаемое поле, количество снежной массы, сконцентрированной в бурте в виде брикетов, должна соответствовать количеству влаги, необходимой для полива растений на весь вегетационный период их развития на определенной площади. Все элементы системы, расположены в высшей по уклону точке поля, чтобы эффективно использовать естественный уклон для орошения, при этом, на этапах посадки и на начальном этапе роста растений, на поле осуществляют снегозадержание с помощью переносных щитов.

Способ имеет следующие недостатки. Он приемлем только для небольших территорий посевных площадей. Малоснежные зимы затрудняют получение необходимого количества снежных брикетов. Время и условия формирования ограничиваются особенностями погодных условий. Стабильно отрицательная температура не позволяет снежному массиву уплотняться и в этих условиях формирование брикетов невозможно. Переносные щиты для снегонакопления увеличивают трудоемкость осуществления способа. Недостаточная плотность и отсутствие арматуры, снижают прочность брикетов и усложняют транспортировку и формирование буртов необходимой формы. Недостаточная плотность и неравномерность снижают также возможную массу снежных брикетов. Таким образом, данный способ можно применять только на небольшой территории, то есть, его невозможно применять в промышленном масштабе.

Таким образом, известные способы достаточно сложны в реализации, связаны с погодными условиями, малопроизводительны и трудоемки. На отдельных этапах реализации представляют определенную опасность.

Целью изобретения является повышение устойчивости водоснабжения населения, сельского хозяйства и промышленности регионов с недостаточным водообеспечением качественной питьевой водой и водой для хозяйственных нужд.

Поставленная цель достигается тем, что специально изготовленные контейнеры прямоугольной формы с откидными бортами, обложенными изнутри водонепроницаемой пленкой, заполняют водой из источников и замораживают вместе с установленными в них такелажными приспособлениями под действием отрицательной температуры окружающего воздуха. После полного замораживания, открывая замковые устройства на боковинах контейнеров, освобождают глыбы льда для последующей погрузки и транспортировки в пункт назначения (например, на Крымский полуостров) на автомобильном или железнодорожном транспорте, где глыбы можно складывать в хранилищах или отпускать в специально приготовленные водохранилища. Такелажные приспособления, которые служат для погрузки и разгрузки глыбы льда на транспортное средство, вмерзшие в глыбу льда и транспортированные вместе с глыбой льда на место назначения, после оттаивания льда собирают и отправляют на место заготовки льда, и используют повторно. Материал такелажных приспособлений не разрушается под действием воды и температуры окружающего воздуха не представляет какую-либо опасность окружающей среде и человеку. Поврежденные такелажные приспособления отправляют на переработку.

На фиг. 1 показано расположение емкости для формирования глыбы льда прямоугольной формы, где приняты следующие обозначения: 1 - емкость; 2 - площадка; 3 - опора; 4 - патрубок подвода воды из водоема; 5 - кран запорный; А - боковина емкости; l - расстояние от днища емкости до поверхности площадки.

На фиг. 2 показана конструкция емкости для формирования глыбы льда прямоугольной формы, где приняты следующие обозначения: 6 - демпфер; 7 - петля шарнирная; 8 - днище; 9 - замковое устройство; 10 - оребрение днища; 11 - пленка водонепроницаемая; 12 - приспособление такелажное; 13 - глыба льда; 14 - вал подвески; 15 - пряди армирующие; 16 - шарики; 17 - лента гибкая; 18 - кольцо, остальные обозначения те же, что и на фиг. 1.

На фиг. 3 показано такелажное приспособление, установленное в емкость, обозначения те же, что и на фиг. 2.

Сущность изобретения заключается в том, что в регионах с устойчивой отрицательной температурой, удерживающейся достаточно долгое время, на ровных площадках вблизи источников воды (желательно питьевой) устанавливают сборные емкости 1 (фиг. 1) прямоугольной формы в которые закачивают воду, которая, под действием минусовой температуры окружающего воздуха, замерзает и превращается в ледяную глыбу льда прямоугольной формы 13 (фиг. 2). Затем ледяную глыбу 13 с помощью вмороженного в нее такелажного приспособления 12 извлекают из емкости 1 и загружают в транспортное средство и перемещают в регионы, где ощущается острая нехватка воды, например, на Крымский полуостров, где глыбы льда 13 складывают в хранилищах для регулируемого оттаивания или разгружают в специально приготовленные водохранилища. По необходимости, лед постепенно оттаивают и образующуюся воду используют по назначению. Данный способ перемещения, хранения и использования воды эффективен особенно в тех случаях, когда прокладка труб для подачи воды не возможна или затруднена по природным или иным причинам. Более подробно сущность изобретения заключается в следующем. Вблизи источника воды на выровненной горизонтальной площадке 2 (фиг. 1) с твердым покрытием на опорах 3 устанавливают сборные емкости 1 прямоугольной формы. На фиг. 1 для упрощения показана только одна емкость, при необходимости количество емкостей может быть множество, и может зависеть от транспортного средства, например, чтобы можно было оптом загрузить кузов транспортного средства и быстро отправить по месту назначения. Правильная прямоугольная форма получаемых ледяных глыб 13 (фиг. 2) необходима для последующей оптимальной их укладки на платформу транспортного средства. Установка емкостей 1 на опорах 3 на расстоянии / от поверхности площадки 2 обеспечивает равенство температуры всех боковин (четырех боковин А и днища 8) емкости 1 и способствует быстрому и равномерному замерзанию воды по всему объему емкости. Размеры выровненной площадки 2 зависят от масштаба производства ледяных глыб 13. На фиг. 2 показана конструкция емкости 1, в которой формируется глыба льда 13. Емкость 1 имеет форму прямоугольного параллелепипеда.

Прямоугольная форма, получаемая после замерзания глыбы льда 13, позволяет более полно использовать платформу транспортного средства (автомобиля, железнодорожной платформы). Емкость 1 в исполнении сборная, к днищу 8 боковин А крепятся с помощью шарнирных петель 7. Днище 8 и боковины А образуют замкнутый объем емкости 1 с помощью замковых устройств 9. Устройство и принцип работы замковых устройств 10 аналогичны запорным устройствам кузовов автомобилей. Стенки боковин А и днище 8 покрыты объемным упругим материалом (демпфером) 6, компенсирующим дополнительный объем глыбы, образующимся после замерзания имеющейся в емкости 1 воды (как известно, вода при замерзании увеличивается в объеме). Днище 8 имеет сквозную оребренную полость 10, имеющий в поперечном сечении форму трапеции (для снижения трения между поверхностью ледяной глыбы 13 и формообразующей поверхностью) и формирующую в основании полученной ледяной глыбы 13 канаву для предохранения от повреждения элементов такелажного приспособления 12 (фиг. 2 и 3), нижележащей ледяной глыбы при укладывании и транспортировке штабелированных ледяных глыб 13. Днище 8 и боковины А перед заливкой воды покрывают водонепроницаемой пленкой 11, которая дополнительно герметизирует емкость 1 и облегчает процесс извлечения полученной ледяной глыбы 13 из емкости 1. Кроме того, пленка 11 в процессе транспортирования и выгрузки предохраняет ледяные глыбы от загрязнения. Для извлечения полученной глыбы 13 из емкости 1 размыкают замковые устройства 9, при этом боковины А поворачиваются на шарнирных петлях 7 и освобождают полученную глыбу. Ледяную глыбу поднимают и перемещают с помощью такелажного приспособления 12 (фиг. 2 и 3).

На фиг. 3 показана конструкция такелажного приспособления 12, установленного в емкость 1. Два одинаковых строповых кольца 18, содержащих гибкую ленту 17 с упругими армирующими прядями 15 с шариками 16 установлены на вал 14 подвески. Армирующие пряди 15 соединены на гибкой ленте 17. Такелажное приспособление 12 помещается в емкость 1 после ее заполнения водой. На валу 14 может быть только одно такелажное приспособление, если глыба 13 имеет форму куба, два, и более приспособлений, если глыба имеет форму продолговатого паралеллипипета.

Упругие армирующие пряди 15 с шариками 16 армируют полученную ледяную глыбу 13, придавая ей дополнительную прочность и предотвращая ее разрушения при погрузке, транспортировании и разгрузке. При транспортировании штабелированных глыб 13 элементы такелажного приспособления 12 оказываются в полости основания глыбы льда 13, образованного с помощью оребрения 10 днища 8 емкости 1. Такелажное приспособление 12 со всеми своими элементами транспортируется вместе с глыбой льда 13 к месту хранения и использования. После расстаивания, такелажное приспособление собирают для повторного использования. Материал такелажного приспособления не разрушается под действием воды и температуры окружающего воздуха и не представляет какую-либо опасность окружающей среде. Поврежденные такелажные приспособления отправляются на переработку.

Предложенный способ с помощью емкости 1 и такелажного приспособления 12 (см. фиг. 1, 2 и 3) реализуется в следующей последовательности. В регионах с устойчивой отрицательной температурой окружающего воздуха в непосредственной близости от источника воды (река, пруд, плотина) подготавливается ровная горизонтальная площадка 2 (фиг. 1) с твердым покрытием. На площадке 2 на опорах 3 устанавливают сборную емкость 1, имеющую форму прямоугольного параллелепипеда. Для получения глыбу льда 13 правильной прямоугольной формы, днище 8 емкости 1 должно располагаться на опорах 3 строго горизонтально.

Так как емкость 1 является сборной, то его четыре боковины А, расположенные на шарнирных петлях 7 сначала закрепляют между собой с помощью замковых устройств 9, образуя цельную емкость 1. Затем четыре боковины А и днище 8 покрывают водонепроницаемой пленкой 11, что предотвращает утечку воды из емкости 1 в процессе заполнения ее водой. Открывают кран 5 патрубка 4 (фиг. 1) и заполняют емкость 1 водой до верхнего уровня. После заполнения водой в емкости 1 располагают такелажное приспособление 12, как показано на фиг. 2 и 3. С помощью кольца 18 такелажное приспособление 12 надевают на вал 14 подвески, который в свою очередь укладывают на две боковины А как показано на фиг. 3.

После превращения заполненной в емкость 1 воды в цельную глыбу льда 13 освобождают (удаляют) вал 14 от колец 18. При этом такелажное устройство 12 остается в теле глыбы льда 13. Затем вскрывают замковые устройства 9, при этом, боковины А под действием сил упругой деформации материала демпфера 6 проворачиваются на шарнирных петлях 7 и освобождают полученную ледяную глыбу 13. Затем, строповочные кольца 18 (фиг. 3) надевают на крюк грузоподъемного механизма и, поднимая вверх, извлекают ледяную глыбу 13 из емкости 1 и размещают на платформе транспортного средства для последующего перемещения в пункт назначения для складирования и последующего хранения и использования.

Технический эффект заключается в повышении качества жизни населения засушливых регионов (например на Крымском полуострове), увеличении объемов производства сельскохозяйственной и промышленной продукции путем внедрения предложенного способа перемещения воды.

Источники информации

1. Заготовка и хранение льда xiron.ru>content/view/31040/28/

2. Патент РФ №2619759 Способ использования талой воды. Опубл. 18.05.2017. Бюл.№14.

Изобретение относится к водоснабжению засушливых территорий, где имеются проблемы в обеспечении водой, и может применяться как в крупных сельскохозяйственных, так и в мелких фермерских хозяйствах, на приусадебных и дачных участках, а также для формирования резервов питьевой воды и для заполнения замкнутых водоемов. Способ формирования глыбы льда заключается в том, что вблизи естественного водоема на горизонтальной площадке с твердым покрытием на опорах устанавливают сборную емкость в форме прямоугольного параллелепипеда. Днище емкости располагают в строго горизонтальном положении на расстоянии 25-30 см от поверхности площадки, В емкость подвешивают на валу, расположенном на двух противоположных боковинах емкости, такелажное приспособление. Затем емкость заполняют до верхнего уровня водой и выдерживают по времени до образования монолитной ледяной глыбы под действием минусовой температуры окружающего воздуха. После удаления вала из колец такелажного приспособления кольца цепляют за крюк грузоподъемного механизма, удаляют из емкости ледяную глыбу и укладывают на платформу транспортного средства. Изобретение обеспечивает повышение устойчивости водоснабжения населения, сельского хозяйства и промышленности регионов с недостаточным водообеспечением качественной питьевой водой и водой для хозяйственных нужд. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ формирования глыбы льда, заключающийся в том, что размещают воду в ледоформу для последующего ее замораживания, отличающийся тем, что вблизи естественного водоема на горизонтальной площадке с твердым покрытием на опорах устанавливают сборную емкость в форме прямоугольного параллелепипеда, днище у которой располагают в строго горизонтальном положении на расстоянии 25-30 см от поверхности площадки, в свою очередь в емкость подвешивают на валу, расположенном на двух противоположных боковинах емкости, такелажное приспособление, затем емкость заполняют до верхнего уровня водой и выдерживают по времени до образования монолитной ледяной глыбы под действием минусовой температуры окружающего воздуха, причем после удаления вала из колец такелажного приспособления кольца цепляют за крюк грузоподъемного механизма, удаляют из емкости ледяную глыбу и укладывают на платформу транспортного средства.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что такелажное приспособление состоит из гибкой ленты, подвешенной на кольце круглой формы, в свою очередь на свободный конец гибкой ленты закреплены упругие армирующие пряди с закрепленными на них шариками.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вал, на который надевают кольца такелажного приспособления, располагают на двух противоположных боковинах емкости с ее длинной стороны симметрично другим двум противоположным боковинам.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на месте доставки глыбы льда складируют в хранилища, которые изолированы от температуры окружающего воздуха термоизоляционным материалом, и по необходимости глыбы льда оттаивают, а образовавшуюся воду используют по назначению.