RU2471927C1 - Oil skimmer for rivers with fast current - Google Patents
Oil skimmer for rivers with fast current Download PDFInfo
- Publication number
- RU2471927C1 RU2471927C1 RU2011129574/13A RU2011129574A RU2471927C1 RU 2471927 C1 RU2471927 C1 RU 2471927C1 RU 2011129574/13 A RU2011129574/13 A RU 2011129574/13A RU 2011129574 A RU2011129574 A RU 2011129574A RU 2471927 C1 RU2471927 C1 RU 2471927C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- tray
- axis
- front wall
- wheel
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/20—Controlling water pollution; Waste water treatment
- Y02A20/204—Keeping clear the surface of open water from oil spills
Landscapes
- Hydraulic Turbines (AREA)
Abstract
Description
Область, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может использоваться при сборе случайных или аварийных проливов нефти и нефтепродуктов с поверхности рек с быстрым течением.The invention relates to the field of environmental protection and can be used in the collection of random or emergency spills of oil and oil products from the surface of rivers with a fast flow.
Уровень техникиState of the art
Известно техническое решение (1. RU 92030 U1, 30.11.2009) - автономный нефтесборщик, включающий несущую раму, на которой укреплено собирающее средство, имеющее олеофильную поверхность. В качестве привода он содержит ветровое колесо, которое при помощи трансмиссии соединено с собирающим средством.A technical solution is known (1. RU 92030 U1, 11/30/2009) - an autonomous oil collector comprising a support frame on which a collecting means having an oleophilic surface is mounted. As a drive, it comprises a wind wheel, which is connected to a collecting means by means of a transmission.
Недостатками этого устройства являются: сложность конструкции - наличие трансмиссии, зависимость от скорости ветра.The disadvantages of this device are: design complexity - the presence of a transmission, dependence on wind speed.
Известно техническое решение (2. RU, патент 2413054 С1, 28.08.2009), в котором вода, обтекая водяное колесо, вращает его, в результате чего передаточный механизм вращает шкивы ленты Мебиуса. Нижняя часть ленты касается нефтепродуктов, которые прилипают к ней, и под воздействием шкивов перемещается вверх. За волной ленты Мебиуса, т.е. там, где внешняя сторона ленты становится внутренней, нефтепродукты снимаются съемником.A technical solution is known (2. RU, patent 2413054 C1, 08.28.2009), in which water, flowing around the water wheel, rotates it, as a result of which the transmission mechanism rotates the pulleys of the Moebius band. The lower part of the tape touches the petroleum products that adhere to it, and under the influence of pulleys moves up. Behind the Mobius strip, i.e. where the outer side of the tape becomes inner, oil products are removed with a puller.
Недостатком этого устройства является: сложность устройства. Наличие передаточного механизма от водяного колеса, вращающего шкивы.The disadvantage of this device is: the complexity of the device. The presence of a transmission mechanism from the water wheel rotating the pulleys.
Наиболее близким является устройство (3. RU 89537 U1, 30.06.2009) для сбора нефтяного загрязнения с поверхности водоемов, использующее энергию волн. Это устройство представляет собой подвешенный резервуар с кольцевым ограничительным элементом в его верхнем конце, служащим посадочным местом для плавучего клапана с выпуклой верхней поверхностью (в форме шара или полусферы), причем нижний конец резервуара может быть заужен для присоединения груза, рукава или шланга. Резервуар заполнен водой.The closest is a device (3. RU 89537 U1, 06/30/2009) for collecting oil pollution from the surface of water bodies, using wave energy. This device is a suspended tank with an annular restrictive element at its upper end, which serves as a seat for a floating valve with a convex upper surface (in the form of a ball or hemisphere), and the lower end of the tank can be narrowed to attach a load, sleeve or hose. The tank is filled with water.
Недостатками этого устройства являются: зависимость от характеристики волны - амплитуды, периода, погодных условий. Возможен пролив нефти из резервуара при засорении клапана.The disadvantages of this device are: dependence on the characteristics of the wave - amplitude, period, weather conditions. Spillage of oil from the tank is possible if the valve is clogged.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей изобретения является создание автономного, экологически чистого устройство для сбора нефти с поверхности рек с быстрым течением. Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в снижении энергозатрат путем использования силы течения реки, архимедовой силы и силы атмосферного давления.The objective of the invention is to provide a standalone, environmentally friendly device for collecting oil from the surface of rivers with a fast flow. The technical result achieved in solving the problem is to reduce energy consumption by using the strength of the river, Archimedean force and atmospheric pressure.
Существенные признаки, характеризирующие изобретениеThe essential features characterizing the invention
Ограничительные: емкость нефтесборщика (далее устройства) наполнена водой.Restrictive: the capacity of the oil collector (hereinafter the device) is filled with water.
Отличительные: устройство содержит перевернутую вверх дном емкость, края которой находятся ниже уровня воды, с плоской передней стенкой, перпендикулярной течению. Также содержит водяное колесо, установленное параллельно передней стенке, с осью, лежащей на поверхности воды, на расстоянии от передней стенки, равном радиусу водяного колеса. Вместо лопаток устанавливают лотки, одинаковые прямоугольные стороны которых образуют телесный прямой угол, при том одна прямоугольная сторона параллельна оси, другая прямоугольная сторона направлена в сторону движения лотка. Вершина телесного угла направлена в сторону оси.Distinctive: the device contains a container turned upside down, the edges of which are below the water level, with a flat front wall perpendicular to the flow. It also contains a water wheel mounted parallel to the front wall, with an axis lying on the surface of the water at a distance from the front wall equal to the radius of the water wheel. Instead of blades, trays are installed, the identical rectangular sides of which form a solid right angle, with one rectangular side parallel to the axis and the other rectangular side directed towards the movement of the tray. The top of the solid angle is directed toward the axis.
Существует вариант, при котором для усиления тяги водяного колеса к оси крепятся 4 прямоугольные пластины; каждая пластина перпендикулярна соседним, а ширина ее меньше расстояния от оси до лотка.There is an option in which 4 rectangular plates are attached to the axis to enhance the traction of the water wheel; each plate is perpendicular to adjacent, and its width is less than the distance from the axis to the tray.
Вследствие этого часть воды проходит через водяное колесо, между концом пластины и лотком, не снижая скорости.As a result, part of the water passes through the water wheel, between the end of the plate and the tray, without slowing down.
Устройство устанавливают на дно реки близко от берега на ножки. Устройство можно установить на понтоны, поплавки и расположить в любом месте реке. Уровень погружения емкости устройства в воду должен быть достаточным, чтобы при изменении уровня воды вследствие волн воздух не попадал в емкость. Емкость заполняют водой путем откачки воздуха через отверстие на дне емкости. Нефть к устройству подводят с помощью бонов, перекрывающих реку или участок реки. Под действием проекции силы, представляющей собой векторную сумму силы течения и силы реакции опоры (в данном случае поверхности бона), направленной параллельно бонам, нефть будет двигаться в направлении устройство.The device is installed on the bottom of the river close to the bank on the legs. The device can be installed on pontoons, floats and placed anywhere in the river. The immersion level of the device’s tank in water should be sufficient so that when the water level changes due to waves, air does not enter the tank. The tank is filled with water by pumping air through an opening at the bottom of the tank. Oil is supplied to the device with the help of booms that block the river or a section of the river. Under the action of the projection of the force, which is the vector sum of the flow force and the reaction force of the support (in this case, the surface of the boom) directed parallel to the booms, the oil will move in the direction of the device.
Под действием силы течения воды лотки вращаются, захватывая нефть с поверхности воды. Форма лотка выполнена с таким расчетом, чтоб он не захватывал воздух при погружении в воду и не захватывал воду при выходе из нее. Вследствие силы трения угловая скорость лотка будет меньше скорости течения.Under the influence of the force of the flow of water, the trays rotate, capturing oil from the surface of the water. The shape of the tray is designed so that it does not trap air when immersed in water and does not trap water when exiting it. Due to the frictional force, the angular velocity of the tray will be less than the flow velocity.
Нефть выходит из лотка лопасти, находящего в нижнем положении, подхватывается течением и устремляется к емкости. Попадание нефти в емкость доказывается расчетом.Oil leaves the tray of the blade, which is in the lower position, is picked up by the flow and rushes to the tank. The ingress of oil into the tank is proved by calculation.
Предположим - длина лопасти d1=75 см, уровень погружение емкости в воду d2=25 см, ширина прямоугольной стенки лотка лопасти - d3=15 см. Средняя плотность нефти 90-95% от плотности воды. Реки с быстрым течением характеризуются скоростью течения 1-3 м/с. Возьмем скорость течения - 1 м/с, а плотность нефти 90% от плотности воды.Suppose - the length of the blade d 1 = 75 cm, the level of immersion of the container in water d 2 = 25 cm, the width of the rectangular wall of the tray of the blade is d 3 = 15 cm. The average oil density is 90-95% of the density of water. Rivers with a fast flow are characterized by a flow velocity of 1-3 m / s. Take the current velocity - 1 m / s, and the oil density of 90% of the density of water.
Уравнение вертикальных сил, действующих на частицу нефти:The equation of vertical forces acting on a particle of oil:
mч·dv/dt=mв·g-mч·g-ρв·Sч·v2-3·η·π·Dч·v h m · dv / dt = m a h · gm · g-ρ a · S h · v 2 -3 · η · π · D · v h
mч - масса частицы:m h - particle mass:
mв - масса воды;m in is the mass of water;
g - гравитационная постоянная;g is the gravitational constant;
ρв - плотность воды.ρ in - the density of water.
Sч - площадь поперечного сечения частицы;S h - the cross-sectional area of the particle;
η - коэффициент вязкости, равный для воды 0,001 Па·с;η — viscosity coefficient equal to 0.001 Pa · s for water;
Dч - диаметр частицы;D h - particle diameter;
mв·g - сила Архимеда;m in · g is the strength of Archimedes;
mч·g - сила тяжести;m h · g - gravity;
ρв·Sч·v2 - сила "лобового сопротивления";ρ in · S h · v 2 - force "frontal resistance";
3·η·π·Dч·v - сила Стокса.3 · η · π · D h · v is the Stokes force.
Для частицы с малым диаметром и маленькой скоростью - число Рейнольдса, R<<1, поэтому силу "лобового сопротивления" можно не учитывать.For a particle with a small diameter and low speed, the Reynolds number, R << 1, therefore, the force of the “drag” can be ignored.
Не нарушая доказательства, можно не учитывать и силу Стокса, при этом скорость всплытия частицы увеличится. Для ускорения частицы нефти - aч получим выражение:Without breaking the evidence, one can ignore the Stokes force, and the particle ascent rate will increase. To accelerate the oil particles - a h we get the expression:
aч=g·(mв-mч)/mч=g·0,1/0,9≈1.1 м/с2 a h = g · (m in -m h ) / m h = g · 0.1 / 0.9≈1.1 m / s 2
Выражение для длины пути - h, при движении частицу нефти вверх, выглядит следующим образом:The expression for the path length is h, when the particle moves upward, it looks like this:
h=d1-d2-d3=0,3 мh = d 1 -d 2 -d 3 = 0.3 m
Время прохождения пути вычислим из формулы:We calculate the travel time from the formula:
h=aч·t2/2⇒t≈0,81 сh = a h · t 2 / 2⇒t≈0.81 s
За это время, 1≈0,81 с, частица нефти проходит путь в горизонтальном направлении, равный 0.81 м, проходя под передней стенкой емкости.During this time, 1≈0.81 s, an oil particle travels a path in the horizontal direction, equal to 0.81 m, passing under the front wall of the tank.
Изобретение иллюстрируются чертежамиThe invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 показано боковое сечение устройства.Figure 1 shows a lateral section of the device.
На фиг.2 показан лоток.Figure 2 shows the tray.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Устройство устанавливают на ножки 8 (фиг.1) на дно реки близко от берега. Передняя плоская стенка емкости 1 должна быть перпендикулярна течению. Устройство можно установить на понтоны, поплавки и расположить в любом месте реке. Уровень погружения емкости 1 устройства в воду должен быть достаточным, чтобы при изменении уровня вследствие волн воздух не попадал в емкость 1. Емкость 1 заполняют водой, откачивая воздух через отверстие в дне. Нефть подводят к устройству с помощью бонов, перекрывающих реку или участок реки.The device is installed on the legs 8 (figure 1) on the bottom of the river close to the shore. The front flat wall of the tank 1 should be perpendicular to the flow. The device can be installed on pontoons, floats and placed anywhere in the river. The immersion level of the device container 1 in water should be sufficient so that when the level changes due to waves, air does not enter the container 1. The container 1 is filled with water, pumping air through an opening in the bottom. Oil is supplied to the device using booms that block the river or a section of the river.
Водяное колесо 4 крепят к емкости 1. Ось 7 водяного колеса 4 находится на расстоянии от передней плоской стенки, равном его радиусу. Ось 7 лежит на поверхности воды параллельно передней стенки емкости 1. Вместо лопаток устанавливают лотки 4 (фиг.2). К оси 7 крепятся 4 прямоугольные пластины 6. Каждая пластина 6 перпендикулярна соседним, а ширина ее меньше расстояния от оси до лотка 4. Под действием силы течения воды лотки 4 (фиг.1) вращаются, захватывая нефть с поверхности воды. При нижнем положении лотка 4 нефть выходит из лотка 5, подхватывается течением и, проходя под стенкой емкости 1, остается в ней. Далее под действием архимедовой силы нефть поднимается наверх и удерживается в емкости 1, как и вода под ней, силой атмосферного давления. По мере наполнения емкости 1 нефтью создают в участке трубы 2, находящейся после крана 3, давление меньше:The water wheel 4 is attached to the tank 1. The
Р=Ра-ρв·g·he P = P a -ρ a · g · h e
Ра - давление атмосферы;P a - atmospheric pressure;
he - высота емкости над водой.h e is the height of the container above the water.
Открывают кран 3 и перекачивают нефть в другие емкости хранения. При этом вода внизу емкости 1, под действием силы атмосферного давления, поднимается вверх, заполняя ее.Open the crane 3 and pump oil to other storage tanks. In this case, the water at the bottom of the tank 1, under the action of atmospheric pressure, rises up, filling it.
Источники информацииInformation sources
1. RU, патент 92030 U1, 30.11.2009.1. RU, patent 92030 U1, 11.30.2009.
2. RU, патент 2413054 С1, 28.08.2009.2. RU, patent 2413054 C1, 08.28.2009.
3. RU, патент 89537 U1, 30.06.2009.3. RU, patent 89537 U1, 06/30/2009.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011129574/13A RU2471927C1 (en) | 2011-07-15 | 2011-07-15 | Oil skimmer for rivers with fast current |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011129574/13A RU2471927C1 (en) | 2011-07-15 | 2011-07-15 | Oil skimmer for rivers with fast current |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2471927C1 true RU2471927C1 (en) | 2013-01-10 |
Family
ID=48806111
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011129574/13A RU2471927C1 (en) | 2011-07-15 | 2011-07-15 | Oil skimmer for rivers with fast current |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2471927C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0006385A1 (en) * | 1978-06-14 | 1980-01-09 | Société d'Exploitation des Procédés EGMO (S.E.P. - EGMO) SARL | Improvements in or relating to apparatuses with flexible pallets for the recovery of floating matter |
SU977566A1 (en) * | 1978-04-10 | 1982-11-30 | Волжское объединение по производству легковых автомобилей "АвтоВАЗ" | Buoyant device for collecting crude oil and other substances from water surface |
SU1712533A1 (en) * | 1989-07-11 | 1992-02-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт гидротехники им.Б.Е.Веденеева | Device for catching particles floating on water surface |
RU2084584C1 (en) * | 1990-08-31 | 1997-07-20 | Краснодарский политехнический институт | Device for removing oil-saturated sorbents from water surface |
WO1999053146A1 (en) * | 1998-04-14 | 1999-10-21 | Frank Mohn Flatøy As | Apparatus |
RU2190724C2 (en) * | 2000-07-10 | 2002-10-10 | Кубанский государственный аграрный университет | Device for gathering petroleum products from water surface |
-
2011
- 2011-07-15 RU RU2011129574/13A patent/RU2471927C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU977566A1 (en) * | 1978-04-10 | 1982-11-30 | Волжское объединение по производству легковых автомобилей "АвтоВАЗ" | Buoyant device for collecting crude oil and other substances from water surface |
EP0006385A1 (en) * | 1978-06-14 | 1980-01-09 | Société d'Exploitation des Procédés EGMO (S.E.P. - EGMO) SARL | Improvements in or relating to apparatuses with flexible pallets for the recovery of floating matter |
SU1712533A1 (en) * | 1989-07-11 | 1992-02-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт гидротехники им.Б.Е.Веденеева | Device for catching particles floating on water surface |
RU2084584C1 (en) * | 1990-08-31 | 1997-07-20 | Краснодарский политехнический институт | Device for removing oil-saturated sorbents from water surface |
WO1999053146A1 (en) * | 1998-04-14 | 1999-10-21 | Frank Mohn Flatøy As | Apparatus |
RU2190724C2 (en) * | 2000-07-10 | 2002-10-10 | Кубанский государственный аграрный университет | Device for gathering petroleum products from water surface |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7785065B2 (en) | Apparatus for converting water current into electricity | |
CN109235403B (en) | Ocean garbage collection device | |
KR101759001B1 (en) | Onshore hydroelectric power generation device | |
JP2016533455A (en) | Coastal conservation and wave energy power generation system | |
CN103765002A (en) | A wave energy extraction device and method | |
CN201245467Y (en) | Floating oil gathering apparatus | |
CN1997547A (en) | A method and a device for collection of floating waste on a water surface | |
CN104762929B (en) | Bridge collision-prevention device capable of achieving power generation and wave dissipation simultaneously | |
US20200248669A1 (en) | Method and apparatus for generating electricity | |
CN104153937B (en) | A kind of Wave energy collecting device adapting to tidal level change | |
CN103867422A (en) | Flexible telescopic cylinder ocean tide water pumping device | |
CN203362386U (en) | Buoyant type protection embankment device capable of generating electricity | |
RU2471927C1 (en) | Oil skimmer for rivers with fast current | |
KR101069425B1 (en) | apparatus for collecting floating matter on the water | |
CN101984250B (en) | Efficient power generation device using wave energy | |
US11067062B2 (en) | Apparatus and method for generating electricity | |
GB2480858A (en) | An oil spill recovery system | |
CN106759077B (en) | River Soil-shifting waterwheel | |
KR101638694B1 (en) | Buoyancy lifter | |
CN106481498B (en) | Bucket type gravity power generation method | |
RU2471926C1 (en) | Selfsupporting oil skimmer | |
KR101071526B1 (en) | Horizontal Rotary Water Buoyancy Tidal Current Generator | |
CN103452080A (en) | Power-generating embankment | |
CN214143606U (en) | Tidal river reach self-lifting trash holding facility adaptive to water level change | |
CN116791553B (en) | Marine environment abandonment garbage collection device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160716 |