Устройство для образования полыньи на ледяной поверхности водного бассейна

Устройство для образования полыньи на ледяной поверхности водного бассейна

Реферат

Изобретение относится к области очистки ото льда части открытых водоемов и водотоков, которое может быть использовано при проведении природоохранных мероприятий для сохранения рыбы - образования отдушин, а также для получения незамерзающих прорубей в сельской местности, в том числе и для создания бассейнов для «моржей» и т.д.

Широко известен в сельской местности «дедовский» способ прорубания прорубей во льду топором для зачерпывания воды ведром.

Рыбаки используют более приспособленное для этого средство для скалывания льда за счет совершения возвратно-поступательных перемещений специального инструмента - пешни, состоящей из рукоятки и массивного острого металлического наконечника, или ледобура, выполненного в виде рукоятки для вращения режущей головки с твердосплавными резцами.

К недостаткам известных способов очистки ото льда поверхностей открытых водоемов и водотоков можно отнести их недостаточную эффективность и постоянное физическое участие человека в процессе очистки и получения проруби или отверстия.

Известен способ-прототип и устройство, предотвращающие замерзание участка поверхности, находящегося вдоль трубопровода, установленного на заданном уровне водной поверхности бассейна. См. заявку на изобретение №200510519/03(001894) от 24.01.05 г. «Способ образования полыньи на ледяной поверхности водного бассейна». Известное устройство состоит из трубопровода, выполненного в виде замкнутого полого корпуса - контура, например, прямоугольника с заборным патрубком, связанным с нижними слоями воды, и трубопроводом отвода воды из контура, установленного под зеркалом водной поверхности. Выходное отверстие трубопровода отвода воды из контура смонтировано ниже уровня водной поверхности водоема. С нижней стороны контура смонтирована телескопическая опора с поплавками.

К недостаткам известного устройства можно отнести то, что подача более теплой воды из нижних слоев к ледяной поверхности водного бассейна осуществляется и регламентируется скоростью вытекания воды из выходного патрубка устройства, которая в свою очередь зависит от длины и диаметра трубопровода, выходящего из контура устройства, что не обеспечивает поддержание полыньи в незамерзающем состоянии при температурах ниже минус 20-25 градусов Цельсия.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности и обеспечение очистки поверхности водоема ото льда без непосредственного участия человека при более низких температурах.

Поставленная задача достигается тем, что полый корпус с каналом подвода потока воды снабжен приводом, размещенным в его полости, связанным при помощи вала с винтовой лопастью, смонтированной в нижней части корпуса, причем в полости корпуса установлена, по крайней мере, одна направляющая.

Корпус устройства выполнен, по крайней мере, в виде двух полых цилиндров различного диаметра, причем переход от меньшего диаметра к большему выполнен в виде усеченного конуса.

Винтовая лопасть смонтирована в полости усеченного конуса корпуса устройства ниже направляющей.

Вал, соединяющий винтовую лопасть с приводом по длине, превышающей толщину льда, снабжен оболочкой, между которой и валом помещена незамерзающая смазка.

Признаки выполнения полого корпуса с каналом подвода потока воды, снабженным приводом, размещенным в его полости, связанным при помощи вала с винтовой лопастью, смонтированной в нижней части корпуса, причем в полости корпуса установлена, по крайней мере, одна направляющая - являются признаками неожиданными, неочевидными и направлены на достижение поставленной изобретением задачи постоянной эффективной очистки поверхности водоема ото льда.

Признаки того, что корпус устройства выполнен, по крайней мере, в виде двух полых цилиндров различного диаметра, причем переход от меньшего диаметра к большему выполнен в виде усеченного конуса - являются дополнительными признаками, направленными на обеспечение подъема более теплой воды из нижних слоев водоема и предотвращения раскручивания воды без ее подачи наверх.

Выполнение винтовой лопасти смонтированной в полости усеченного конуса корпуса устройства ниже направляющей обеспечивает постоянную подачу потока воды в верхнюю часть корпуса устройства и предотвращает ей закручивание на месте.

Признаки наличия оболочки у вала, соединяющего винтовую лопасть с приводом по длине, превышающей толщину льда, между которой и валом помещена незамерзающая смазка, также являются дополнительным признаками, раскрывающими основные, и направлены на достижение поставленной изобретением задачи - эффективно работать устройству даже после продолжительного отключения электроэнергии. При этом оболочка примерзает ко льду, а вал остается работоспособным за счет смазки между валом и оболочкой.

На чертеже схематично показано устройство для образования полыньи.

Предлагаемое устройство, при помощи которого в зимний период осуществляется образование полыньи, состоит из телескопических опор 1, устанавливаемых на дне водоема. Поплавки 2 позволяют установить корпус 3 устройства так, чтобы уровень воды водоема находился по центру выходного канала 4. Вал 5, соединяющий электродвигатель 6 с винтовой лопастью 7, снабжен оболочкой 8, между которой и валом 5 помещена незамерзающая смазка. Винтовая лопасть 7 смонтирована в конусной части 8 корпуса устройства между малым 9 и большим 10 по диаметру полыми цилиндрами корпуса 3. На внутренней поверхности корпуса 3 большого полого цилиндра 10 установлена направляющая 11. В верхней части корпуса выполнена ручка 12 для переноса устройства и смонтирован сигнальный фонарь 13.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При включении электродвигателя 6 вращение через вал 5 передается на винтовую лопасть 7, которая начинает гнать воду из нижних слоев водоема вверх внутри корпуса 3 до выходного канала 4. Поскольку вода под действием винтовой лопасти имеет свойство вращаться вместе с лопастью, то раскрученный винтовой лопастью поток воды из нижних слоев водоема, набегая на направляющие, дополнительно начинает подниматься вверх и вытекать из выходного канала 4, растапливая находящийся на поверхности водоема лед, а впоследствии, когда лед растопился, поддерживать образовавшуюся полынью в незамерзающем состоянии.

В случае отключения электроэнергии на длительное время оболочка 8 вала 5 примерзает ко льду. При подаче электроэнергии и включении электродвигателя находящаяся между оболочкой и валом незамерзающая смазка позволяет легко проворачиваться валу 5 в оболочке 8 и в дальнейшем при прохождении более теплой воды из нижних слоев водоема образовавшийся лед растапливается и восстанавливается нормальная работа устройства.

Предлагаемое устройство можно монтировать как осенью, так и в зимних условиях. После того, как зимой известным способом прорубили прорубь, на дно водоема, при помощи телескопических опор 1, устанавливают предлагаемое устройство. Поплавки 2 обеспечивают поддержание постоянного уровня расположения устройства в водоеме.

В случае колебаний уровня воды в водоеме поплавки 2 способствуют опусканию или подъему устройства на первоначально заданный уровень.

Изготовленный авторами опытный образец устройства был испытан в рыбоводном хозяйстве Павловского района Алтайского края. Потребляемая мощность двигателя - 20 Вт. Количество оборотов винта - 120. Испытания проводились в январе 2005 года, температура окружающего воздуха доходила до минус 35 градусов Цельсия. Глубина водоема в месте установки устройства составляла 230 см. Длина корпуса устройства была равна 170 см. При работе предлагаемого устройства образовалась полынья площадью 7-8 м². При этом соответствующими службами хозяйства осуществлялся контроль количества кислорода в воде, которое после нескольких часов работы доходило до нормы и поддерживалось в норме на протяжении всего времени работы установки. Круглосуточная работа установки не требует участия человека и потребляет при круглосуточной работе электроэнергии - 24 часа × 20 Вт × 30 дней = 14400 Вт в переводе на рубли 14,4 кВт × 1,4 руб. = 20 рублей в месяц. В то время как ранее в хозяйстве на обслуживании водоемов находилось 4 человека, которыми создавались полыньи диаметром около одного метра с недостаточным количеством кислорода в воде.

Для продолжения этой работы руководством рыбоводного хозяйства было принято решение установить на поверхности водоема площадью 15 га еще четыре таких установки. Наличие в установке постоянно горящего фонаря предупреждает людей о находящейся перед ними полынье.

Авторами в настоящее время разработаны рабочие чертежи устройства и ведутся переговоры об изготовлении опытной партии устройств для рыбоводных хозяйств Алтайского края. В дальнейшем предполагается организовать их производство в г.Барнауле для сохранения рыбы в замерзающих прудах и в протоках поймы реки Оби.

Устройство для образования полыньи на ледяной поверхности водного бассейна, включающее полый корпус, канал подвода и связанный с верхней частью корпуса канал отвода потока воды, привод, связанный при помощи вала с винтовой лопастью, смонтированной в нижней части корпуса, отличающееся тем, что корпус устройства снабжен поплавками и выполнен в виде двух связанных друг с другом полых цилиндров различного диаметра, соединенных частью корпуса, выполненной в виде полого усеченного конуса, и снабжен, по крайней мере, одной направляющей, смонтированной на выходе потока из конусной части корпуса, а вал устройства снабжен оболочкой, между которой и валом помещена незамерзающая смазка.