Способ образования и поддержания незамерзающей акватории и пневмогидравлическая установка для образования и поддержания незамерзающей акватории Советский патент 1984 года по МПК E02B15/02 

Изобретение относится к водному транспорту и может быть использовано для эксплуатации гидротехнических сооружений (шлюзов, причальных стенок портов, слипов судоремонтных заводов и др.) в уелоВИЯХ продленной навигации

Известен способ образования и поддержания акватории в незамерзающем состоянии при помощи восходящих струй воздуха, осуществляющих перемешивание слоев воды по глубине.

Указанный способ осуществляется с помощью барботажного устройства, представляющего собой перфорированный трубопровод, проложенный на дне водоема, в который от компрессора подается сжатый воздух 1.

Недостаток способа и устройства состоит в необходимости значительных капитальных вложений на строительство компрессорной станции.

Известен также способ образования и поддержания незамерзающей акватории, включающий формирование под водой водовоздушных струй, подаваемых по водо- и воздухопроводам.

Известна пневмогидравлическая установка для образования и поддержания незамерзающей акватории, содержащая центробежный насос, водяной и воздушный трубопроводы, пневмогидравлические насадки 2.

Недостаток известного способа и установки состоит в низкой эффективности разрущения льда и относительно небольших размерах майны, образуемой и поддерживаемой с помощью пневмогидравлической установки.

Цель изобретения - интенсификация процесса разрушения льда и увеличение размеров незамерзающей акватории.

Поставленная цель достигается тем, что подачу воздуха в воздухопровод осуществляют импульсами периодом 5-10 с путем открытия и закрытия вентиля воздухопровода.

Причем воздушный трубопровод снабжен установленным на его конце вентилем с электромагнитным приводом и блоком управления.

На чертеже изображена пневмогидравлическая установка с импульсной подачей воздуха для образования и поддержания незамерзающей акватории.

Установка состоит из центробежного насоса 1, водяного трубопровода 2, соединяемого с напорным патрубком насоса, воздушного трубопровода 3, пневмогидравлических насадков 4, корпус которых посредством ниппеля соединяется через воздухопровод с воздухом атмосферы, вентиля 5 с электромагнитным приводом и блока 6 управления вентилем.

Способ осуществляют следующим образом.

Трубопровод 2, оборудованный пневмогидравлическими насадками 4, и воздущный трубопровод 3, соединенный с корпусами насадков 4 посредством ниппелей и гибких шлангов, опускаются на некоторую глубину от поверхности водоема и закрепляются таким образом, чтобы оба трубопровода 2 и 3 занимали горизонтальное положение, а пневмогидравлические насадки 4 оказались ориентированными вертикально вверх. Водяной трубопровод 2 соединяется с напорным патрубком насоса I, а конец воздущного трубопровода 3, выступающий из воды, оборудуется вентилем 5 с электромагнитным приводом и блоком 6 управления вентилем, работающим в автоматическом режиме.

К пневмогидравлическим насадкам 4 по водяному трубопроводу 2 от насоса 1 под напором подается вода. Формирующиеся на срезе сопел пневмогидравлических насадков 4 двухфазные водовоздушные струи поднимаются на поверхность водоема, разрушая ледяной покров и поддерживая участок акватории в незамерзающем состоянии.

Блок 6 управления отрегулирован таким образом, что вентиль 5 с электромагнитным приводом открывает и закрывает воздухопровод с периодом 5-10 с.

Такой режим подачи воздуха порциями к пневмогидравлическим насадкам 4 обеспечивает формирование дискретных во времени двухфазных струйных потоков, обладающих высоким силовым импульсом и способствующих интенсивному разрушению льда.

Гидродинамическое воздействие таких струй на лед снизу и интенсивное перемешивание слоев воды по глубине приводит к разрушению ледяного покрова, образованию и поддержанию незамерзающей акватории. Наличие воздушного компонента в двухфазной струе усиливает гидродинамическое воздействие на лед, интенсифицирует процесс перемешивания и подъем глубинных, более теплых, слоев воды на поверхность, что приводит к более быстрому образованию майны и увеличению ее размеров. Воздух к пневмогидравлическим насадкам поступает самотеком из атмосферы благодаря большой инжектирующей способности водяных струй, создающих разрежение внутри кожухов пневмогидравлических насадков 4, соединенных воздухопроводом 3 с атмосферой.

Импульсная подача воздуха к пневмогидравлическим насадкам осуществляется путем периодического открытия и закрытия вентиля 5, расположенного на конце воздухопровода. После перекрытия воздухопровода 3 вода, истекающая из гидравлических внутренних насадков, откачивает воздух из кожухов пневмогидравлических насадков 4 и воздухопровода 3, где создается разрежение. Воздух перестает поступать к пневмогидравлическим насадкам 4, и они продолжают работать как обычные водяные сопла. В момент открытия вентиля 5 благодаря установившемуся перепаду давления к пневмогидравлическим насадкам 4 начинает поступать воздушный поток, обладающий значительной кинетической энергией. Затем вентиль 5 закрывается и весь цикл повторяется снова. Водовоздушные струи, формирующиеся при этом на срезе сопел пневмогидравлических насадков в отличие от обычных водовоздущных струй обладают высокой ударной (разрешающей) способностью. Использование такого рода импульсных водовоздушных струй позволяет ускорить процесс разрущения ледяного покрова. Это происходит за счет значительного локального повыщения давления под нижней поверхностью льда, что приводит к выбиванию и отделению от основной массы льдин значительных размеров, вызывающих интенсивное взламывание и разрушение всего ледяного покрова в зоне действия пневмогидравлических струй. Благодаря большим скоростям поверхностного течения, образуемого установкой с импульсной подачей воздуха, и его сильной турбулизации размеры майны, поддерживаемой в свободном ото льда состоянии, оказываются в 1,5-1,7 раз больше, чем в случае использования аналогичной пневмогидравлической установки с непрерывной подачей воздуха. Это позволяет значительно снизить энергозатраты на образование и поддержание незамерзающей майны определенных размеров. Использование изобретения дает возможность отказаться от строительства компрессорной станции, необходимой при эксплуатации барботажной установки. Кроме того, импульсная подача воздуха к пневмогидравлическим насадкам приводит к более быстрому (до 1,5 раз) разрущению ледяного покрова, чем при непрерывной подаче воздуха, имеющей место в обычной пневмогидравлической установке.

1. Способ образования и поддержания незамерзающей акватории, включающий формирование под водой водовоздушных струй, подаваемых по водо- и воздухопроводам, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса разрушения льда и увеличения размеров незамерзающей акватории, подачу воздуха в воздухопровод осуществляют импульсами периодом 5-10 с путем открытия и закрытия вентиля воздухопровода. 2. Пневмогидравлическая установка для образования и поддержания незамерзающей акватории, содержащая центробежный насос, водяной и воздушный трубопроводы, пневмогидравлические насадки, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса разрушения льда и увеличения i размеров незамерзающей акватории, воздушный трубопровод снабжен установлен(Л ным на его конце вентилем с электромагнитным приводом и блоком управления. со о Од о о: