SU1314989A1 - Устройство дл подъема глубинной воды в поверхностные слои водоема - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к биологии и направлено на повышение производительности при подъеме воды с больших глубин и обеспечение надежности в работе. Устройство дл  подъема глубинной воды в повср ;ностиыо слои водоема состоит из подъемного трубопровода (Т) 1 , поплавконоГ сиг- темы 2 дл  удерживани  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 :ени  гидродц}1амическ() о сопротивлени  воды. Площадь поперечного сечени  поплавковой системы 2 на уровне ватерлинии выбирает из лч;- лови  , 7 В , ТП(,, г де S - плота ь поперечного сечени  поплавковой системы на урорне ватерлинии устроГ ства, гл., - масса всего устройства в целом (включа  массу воды в трубопроводе ) , кг; БС - посто нна  величина, равна  4,4 10 7 ил. . 1 з.п.ф-лы, i (Л со 4 со оо со

Description

t

CpUi.J

1

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

Целью изобретени   вл етс  повышние производительности при подъеме воды с больпшх глубин и обеспечение надежности в работе .

Предлагаемое устройство имеет прстое конструктивное выполнение и не требует дл  своей эксплуатации средств дл  надежного за коривани  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 движущихс  элементов и С1 стемы гидравлических уило 1 нений, что повышает надежность в работе, так как не будет наблюдатьс  их повреждение из-за коррозии и обрастани .

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 ссто нии; на фиг.5 - то же, в открытом; на фиг.6 - клапан, вид снизу; на фиг.7 - динамическа  схема работы устройства .

Устройство дл  подъема глубинной воды в поверхностные слои водоема сстоит из вертикального подъемного трубопровода I, поплавковой системы 2 дл  удержани  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- пи  по направл ющим 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 позвол ет поднимать воду с больших глубин.

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

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

Площадь поплавковой системы 2 на уровне ватерлинии устройства выбирают из уровн 

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

на уровне ватерлинии, м т - масса всего устройства в целом (включа  массу воды в трубопроводе), кг; Вр - посто нна  величина, равна  4 ,4 1 0-2 м 2/

системы ,2.

5

0

5

0

5

0

5

Предпочтительной формой выполнени  поплавковой системы 2  вл етс  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 дл  свободного истечени  поднимаемор воды .

Торообразна  форма поплавковой системы 2 снижает веро тность обратно- г о заплескивани  воды в подъемный трубопровод 1. Такое выполнение поплавковой системы 2 имеет преимущество при подъеме воды с больших глубин, когда масса устройства в целом оказываетс  очень больщой, и в этом случае форма тора  вл етс  оптимальной, так как имеет наименьшие линейные размеры при заданной площади поперечного сечени  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 волнени , что позвол ет практически без потерь использовать энергию поверхностного волнени  дл  подъема глубинной воды.

Соотношение между внутренним диаметром поплавковой системы 2 в виде

тора и внешним диаметром подъемного трубопровода 1 выбрано из услови  того, чтобы стру  глубинной воды, вышедша  через верхний срез подъемного трубопровода 1, не испытывала излиш- него гидродинамического сопротивлени  и создавала дополнительного гидростатического напора на выходе подъемного трубопровода 1.

Дл  избежани  этого дефекта и еледует выбирать площадь поперечного сечени  подъемного трубопровода I такой , чтобы она не превышала площади поперечного сечени  зазора 7, умноженной на коэффициент сопротивлени  при резком расширении струи (Кг), который в случае истечени  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 по сн етс  схемой , приведенной на фиг.7, где А - смещение столба воды в подъемном трубопроводе; Б - движение подъемного трубопровода относительно среднего уровн  водоема; В - скорость движени  подъемного трубопровода в вертикальном направлении; Г - скорость движени  вод ного столба в подъемном трубопроводе после открыти  выпускного клапана; Д - вертикальное ускорение столба воды в подъемном трубопроводе после открыти  выпускного кла пана; t - момент открыти  выпускного клапана; t - момент закрыти  выпускного клапана; - амплитуда поверхностных волн; V - объем воды, подн той с глубины; d- ускорение.

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

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

на

должает двигатьс  вверх, в то врем  как вертикальна  скорость подъемного трубопровода начинает уменьшатьс  ввиду отслеживани  поплавковой сисществ , которме, растека сь по тории, 1;ь:зоиут усиленный рост и зоопланктона, что будет спос вовать улучшению кормовых усло

темой профил  поверхностных BOjni.IIpi этом вода выливаетс  через верхний срез подъемного трубопровода до момента закрыти  выпускного клапан; (t). Затем цикл повтор етс . В результате на уровне излива по/п емно- го трубопровода по вл етс  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 уплотн ет стык п не позвол ет воздуху проникать внутр подъемного трубопровода 1. В результате этого столб воды движетс  вместе с подъемным трубопроволом 1. Если давление в подъемном трубопро юде превышает атмосферное, тогда клапан 3 поднимаетс  и вода начинает свобол но изливатьс  из подъемного трубопровода наруж:у (фиг.5). По окончании ич лива клапан 3 под действием собственного веса опускаетс  в}1из и npic-ь има- етс  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 ;;анле1П1  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 удовлетвор ть слел тощим требов: .нп м: малый порог срабатывани  п низкое гидродинамическое соггротипле1П1е H3jn; вающемус  потоку воды.

Если не учитывать наличие рого минимального порогового уровн 

срабатывани  выпускного K:iana ia, то момент открыти  клапана (t,) oпpeл - л етс  равенством вертикальных ускорений подъемного трубопровода и сччхч- ба воды в нем. Момент закрыти  Ы)1- пускного клапана (t) определ етс  равенством скоростей движени  в lU p- тикальном направлении подттемного трубопровода и столба воды в нем.

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

51

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

Claims (2)

1. Устройство дл  подъема глубинной воды в поверхностные слои водоема , включающее вертикально установленный подъемный трубопровод, выпускной клапан и поплавковую систему, отличающеес  тем, что, с делью повышени  производительности при подъеме воды с больших глубин и обеспечени  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 сечени  поплавковой системы на уровне ватерлинии устройства выбирают из услови 

В,

т.

Д с,

Гоп о о о

площадь поплавковой системы на уровне ватерлинии устройства ,

масса устройства в целом (включа  массу воды в подъемном трубопроводе),кг; Вр - посто нна  величина, равна 

4,4-10-2 мг/кг.

2. Устройство по п.1, о т л и - чающеес  тем, что поплавкова  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 дл  свободного протекани  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, Раушска  наб. , д.4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие,г.Ужгород,ул.Проектна ,4

Фиг.7