Устройство для подъема глубинной воды в поверхностные слои водоема Советский патент 1987 года по МПК A01K61/00 

t

CpUi.J

1

Изобретение относится к биологии может быть использовано для повышен биологической продуктивности внутрених водоемов, а также отдельных райнов морей и океанов и кроме того, м жет быть использовано для целенапраленного изменения климата прибрежны районов .

Целью изобретения является повышние производительности при подъеме воды с больпшх глубин и обеспечение надежности в работе .

Предлагаемое устройство имеет прстое конструктивное выполнение и не требует для своей эксплуатации средств для надежного заякоривания на морс ком дне, что. сложно и дорого при больших глубинах.

Наличие только одного выпускного клапана снижает гидравлическое сопр тивление потоку г.чубинной воды, что способствует повышению производительности .

Устройство не содержит движущихся элементов и С1 стемы гидравлических уило 1 нений, что повышает надежность в работе, так как не будет наблюдаться их повреждение из-за коррозии и обрастания.

На . 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 - расположе1П1е клапа 1а; на фиг. 3 - усройство при выполнении поплавковой системы в виде тора, поперечный разрез; па фиг.4 - клапан в закрытом сстоянии; на фиг.5 - то же, в открытом; на фиг.6 - клапан, вид снизу; на фиг.7 - динамическая схема работы устройства .

Устройство для подъема глубинной воды в поверхностные слои водоема сстоит из вертикального подъемного трубопровода I, поплавковой системы 2 для удержания подъемного трубопровода 1 в водоеме в вертикальном положении и выходног о клапана 3, установленного на верхнем срезе трубопровода 1 .

Клапан 3 (фиг. 4 - 6) ос}1ащен резновым уплотнительным кольцом 4 и сморггирован с возможностью скольже- пия по направляющим 5 с помощью петель 6.

Монтаж клапана 3 на верхнем срез трубопровода 1 снижает гидродинамическое сопротивление его потоку глубинной воды и упрощает как консгрук нию клапана 3 в целом, так и его эк

O

)5

0

5

плуатацию и позволяет поднимать воду с больших глубин.

Кроме того, такой монтаж клапана 3 при расположении верхнего среза трубопровода 1 на уровне ватерлинии устройства устраняет обратное заплескивание воды в трубопровод 1.

Расположение верхнего среза трубопровода 1 на уровне ватерлинии устройства позволяет достичь максимальную производительность подъема глубинной воды.

Площадь поплавковой системы 2 на уровне ватерлинии устройства выбирают из уровня

S о 7, ВО-ШР, где S j - площадь поплавковой

на уровне ватерлинии, м т - масса всего устройства в целом (включая массу воды в трубопроводе), кг; Вр - постоянная величина, равная 4 ,4 1 0-2 м 2/

системы ,2.

5

0

5

0

5

0

5

Предпочтительной формой выполнения поплавковой системы 2 является тор (фиг.З), в центре которого располагают подъемный трубопровод 1.

Внутренний диаметр тора по меньшей мере в 2 раза должен быть больше внешнего диаметра подъемного трубопровода, а между тором и подъемным трубопроводом образуют зазор 7 для свободного истечения поднимаемор воды.

Торообразная форма поплавковой системы 2 снижает вероятность обратно- г о заплескивания воды в подъемный трубопровод 1. Такое выполнение поплавковой системы 2 имеет преимущество при подъеме воды с больших глубин, когда масса устройства в целом оказывается очень больщой, и в этом случае форма тора является оптимальной, так как имеет наименьшие линейные размеры при заданной площади поперечного сечения на уровне ватерлинии.

Соотношение между площадью поплавковой системы 2 на уровне ватерлинии (Sp) и массой всего устройства в целом обеспечивает достаточно хорошее отслеживание устройством энергонесущих компонент поверхностного волнения, что позволяет практически без потерь использовать энергию поверхностного волнения для подъема глубинной воды.

Соотношение между внутренним диаметром поплавковой системы 2 в виде

тора и внешним диаметром подъемного трубопровода 1 выбрано из условия того, чтобы струя глубинной воды, вышедшая через верхний срез подъемного трубопровода 1, не испытывала излиш- него гидродинамического сопротивления и создавала дополнительного гидростатического напора на выходе подъемного трубопровода 1.

Для избежания этого дефекта и еледует выбирать площадь поперечного сечения подъемного трубопровода I такой, чтобы она не превышала площади поперечного сечения зазора 7, умноженной на коэффициент сопротивления при резком расширении струи (Кг), который в случае истечения струи из трубы равен 0,7. С учетом этого коэффициента отношение внутреннего диаметра тора к внешнему диаметру подъем- ного трубопровода 1 должно быть не менее двух.

Работа устройства поясняется схемой, приведенной на фиг.7, где А - смещение столба воды в подъемном трубопроводе; Б - движение подъемного трубопровода относительно среднего уровня водоема; В - скорость движения подъемного трубопровода в вертикальном направлении; Г - скорость движения водяного столба в подъемном трубопроводе после открытия выпускного клапана; Д - вертикальное ускорение столба воды в подъемном трубопроводе после открытия выпускного кла пана; t - момент открытия выпускного клапана; t - момент закрытия выпускного клапана; - амплитуда поверхностных волн; V - объем воды, поднятой с глубины; d- ускорение.

Устройство для глубинной воды в поверхностные слои водоема работает следующим образом.

Поплавковая система 2 отслеживает поверхностные волны (фиг.7), в ре- зультате чего устройство совершает колебательные движения в вертикальном направлении. При движении устройства вверх в том случае, когда закрыт выпускной клапан, столб воды в подъемном трубопроводе также движется вверх вместе с устройством ввиду невозможности разрыва столба воды. В момент открытия выпускного клапа3 (t) столб ВОД1-1 по инерции про- 55 тельного количества биогенных

на

должает двигаться вверх, в то время как вертикальная скорость подъемного трубопровода начинает уменьшаться ввиду отслеживания поплавковой сисществ, которме, растекаясь по тории, 1;ь:зоиут усиленный рост и зоопланктона, что будет спос вовать улучшению кормовых усло

темой профиля поверхностных BOjni.IIpi этом вода выливается через верхний срез подъемного трубопровода до момента закрытия выпускного клапан; (t). Затем цикл повторяется. В результате на уровне излива по/п емно- го трубопровода появляется пульсирующий поток глубинной воды.

В том случае, когда давление н подъемном трубопроводе 1 непосредственно под клапаном ниже атмосферного тогда клапан 3 прижат к верхнему срезу подъемного трубопровода (фиг.4). Резиновое кольцо 4 уплотняет стык п не позволяет воздуху проникать внутр подъемного трубопровода 1. В результате этого столб воды движется вместе с подъемным трубопроволом 1. Если давление в подъемном трубопро юде превышает атмосферное, тогда клапан 3 поднимается и вода начинает свобол но изливаться из подъемного трубопровода наруж:у (фиг.5). По окончании ич лива клапан 3 под действием собственного веса опускается в}1из и npic-ь има- ется к верхнему срезу подъемногч т))у бопронода 1 (фиг.4). Допо.гппп-ол1..чыГ1 прижим клапана 3 к верхнему срезу трубоггровода 1 происходит при CHicr. нии ;;анле1П1я н подъемном трубииро;,- де нитке атмосферного.

В v i jii hii ;, ;jMOM случае испо.пьчи}1аи тарельчат1:1Й клапан.

Возможны также другие конструкции выпускного клапан 1, но они должны удовлетворять слел тощим требов: .нпям: малый порог срабатывания п низкое гидродинамическое соггротипле1П1е H3jn; вающемуся потоку воды.

Если не учитывать наличие рого минимального порогового уровня

срабатывания выпускного K:iana ia, то момент открытия клапана (t,) oпpeл - ляется равенством вертикальных ускорений подъемного трубопровода и сччхч- ба воды в нем. Момент закрытия Ы)1- пускного клапана (t) определяется равенством скоростей движения в lU p- тикальном направлении подттемного трубопровода и столба воды в нем.

Постоянная работа устройства при производительности около 85 тыc.- глубинной воды в сутки обеспечи :ос- тупление в поверхностный слой зпачииеществ, которме, растекаясь по акватории, 1;ь:зоиут усиленный рост фшч.- и зоопланктона, что будет способствовать улучшению кормовых услоили

51

для рыб и концентрировать скопление промысловых объектов в районе установки устройства.

Формула изобретения 5 Д с,

1. Устройство для подъема глубинной воды в поверхностные слои водоема, включающее вертикально установленный подъемный трубопровод, выпускной клапан и поплавковую систему, отличающееся тем, что, с делью повышения производительности при подъеме воды с больших глубин и обеспечения надежности в работе, подъемный трубопровод смонтирован на поплавковой системе так, что его верхний срез расположен на уровне ватерлинии устройства, а выпускной клапан установлен на верхнем срезе подъемного трубопровода, при этом плофиг. 2

3149896

щадь поперечного сечения поплавковой системы на уровне ватерлинии устройства выбирают из условия

В,

т.

Д с,

Гоп о о о

площадь поплавковой системы на уровне ватерлинии устройства,

масса устройства в целом (включая массу воды в подъемном трубопроводе),кг; Вр - постоянная величина, равная

4,4-10-2 мг/кг.

2. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что поплавковая система имеет форму тора, внутренний диаметр тора по меньшей мере в 2 раза больше внешнего диаметра подъемного трубопровода, а подъемный трубопровод закреплен в центре тора с образованием зазора для свободного протекания воды.

G

гВЗФ /е. 3

Фиг. 6

агЛ

Фиг. 5

Редактор С.Пекарь

Составитель С.Филиппова

Техред М.Ходанич Корректор Г. Решетник

Заказ 2229/2Тираж 629Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. , д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4

Фиг.7

Изобретение относится к биологии и направлено на повышение производительности при подъеме воды с больших глубин и обеспечение надежности в работе. Устройство для подъема глубинной воды в повср ;ностиыо слои водоема состоит из подъемного трубопровода (Т) 1 , поплавконоГ сиг- темы 2 для удерживания Т 1 п нортикпль- ном положении и выпускного кллг апа 3, расположенного на верхнем срезе Т 1. Такое расположение клапана 3 cnoevH i- ствует повышению производите.гптности за счет сн1 :ения гидродц}1амическ() о сопротивления воды. Площадь поперечного сечения поплавковой системы 2 на уровне ватерлинии выбирает из лч;- ловия , 7 В , ТП(,, г де S - плота ь поперечного сечения поплавковой системы на урорне ватерлинии устроГ ства, гл., - масса всего устройства в целом (включая массу воды в трубопроводе) , кг; БС - постоянная величина, равная 4,4 10 7 ил. . 1 з.п.ф-лы, i (Л со 4 со оо со