Способ формирования глыбы льда для ее последующего перемещения
METHOD FOR FORMING A BLOCK OF ICE FOR SUBSEQUENT MOVEMENT THEREOF

Изобретение относится к водоснабжению засушливых территорий, где имеются проблемы в обеспечении водой как населения и промышленности, так и сельскохозяйственного производства. Может применяться как в крупных сельскохозяйственных, так и в мелких фермерских хозяйствах, также и на приусадебных и дачных участках при возделывании овощных культур. При наличии соответствующей инфраструктуры и транспортного обеспечения может быть применено для формирования больших резервов питьевой воды для достаточно крупных населенных пунктов. Способ также может быть применен для заполнения замкнутых водоемов.
Известен способ заготовки естественного льда [1] путем вырезания (выпиливания) блоков из ледяного покрова, который образуется при отрицательной температуре окружающего воздуха на поверхности естественных (озер и рек) и искусственных (плотин и прудов) водоемов. Несмотря на кажущуюся простоту и очевидность, данный способ не получил широкого распространения по причине следующих недостатков. Трудоемкость нарезания и выемки из водоема полученной ледяной глыбы, как правило, куски большей части неправильной формы, неправильность формы глыб затрудняет погрузку и укладку в транспортное средство, и их транспортировку. Ледяные глыбы, полученные таким образом, имеют неравномерную плотность, посторонние включения в виде водорослей и посторонних предметов, оказавшихся в момент образования ледяного покрова на поверхности водоема. Не исключается загрязнение ледяной глыбы в процессе нарезки и выемки, погрузки и транспортирования. Усложняется процесс разгрузки и укладки в бурты вследствие дробления. Самосвальная разгрузка ледяных глыб также способствует их загрязнению и увеличивает занимаемую площадь, способствует дроблению кусков и засорению осколками льда зоны разгрузки и укладки. В целом способ трудоемок, малопроизводителен и опасен для лиц, занимающихся нарезкой и выемкой глыб из водоема.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ использования талой воды [2], который заключается в том, что из мокрой и тяжелой массы снега, накопившейся вне территории посевного поля, формируют брикеты и складируют в бурт круглой или прямоугольной формы рядом с полем с последующим изолированием от воздействия температуры окружающего воздуха слоем термоизоляционного материала, а рядом с буртом располагают емкость для накопления талой воды и резервуар для ее хранения, причем бурт располагают на пленке из влагонепроницаемого материала, расположенного в углублении в почве, емкость для накопления талой воды расположена по уровню ниже дна углубления в почве, а резервуар для хранения талой воды по высоте расположен выше емкости и из него талая вода самотеком подается на орошаемое поле, количество снежной массы, сконцентрированной в бурте в виде брикетов, должна соответствовать количеству влаги, необходимой для полива растений на весь вегетационный период их развития на определенной площади. Все элементы системы, расположены в высшей по уклону точке поля, чтобы эффективно использовать естественный уклон для орошения, при этом, на этапах посадки и на начальном этапе роста растений, на поле осуществляют снегозадержание с помощью переносных щитов.
Способ имеет следующие недостатки. Он приемлем только для небольших территорий посевных площадей. Малоснежные зимы затрудняют получение необходимого количества снежных брикетов. Время и условия формирования ограничиваются особенностями погодных условий. Стабильно отрицательная температура не позволяет снежному массиву уплотняться и в этих условиях формирование брикетов невозможно. Переносные щиты для снегонакопления увеличивают трудоемкость осуществления способа. Недостаточная плотность и отсутствие арматуры, снижают прочность брикетов и усложняют транспортировку и формирование буртов необходимой формы. Недостаточная плотность и неравномерность снижают также возможную массу снежных брикетов. Таким образом, данный способ можно применять только на небольшой территории, то есть, его невозможно применять в промышленном масштабе.
Таким образом, известные способы достаточно сложны в реализации, связаны с погодными условиями, малопроизводительны и трудоемки. На отдельных этапах реализации представляют определенную опасность.
Целью изобретения является повышение устойчивости водоснабжения населения, сельского хозяйства и промышленности регионов с недостаточным водообеспечением качественной питьевой водой и водой для хозяйственных нужд.
Поставленная цель достигается тем, что специально изготовленные контейнеры прямоугольной формы с откидными бортами, обложенными изнутри водонепроницаемой пленкой, заполняют водой из источников и замораживают вместе с установленными в них такелажными приспособлениями под действием отрицательной температуры окружающего воздуха. После полного замораживания, открывая замковые устройства на боковинах контейнеров, освобождают глыбы льда для последующей погрузки и транспортировки в пункт назначения (например, на Крымский полуостров) на автомобильном или железнодорожном транспорте, где глыбы можно складывать в хранилищах или отпускать в специально приготовленные водохранилища. Такелажные приспособления, которые служат для погрузки и разгрузки глыбы льда на транспортное средство, вмерзшие в глыбу льда и транспортированные вместе с глыбой льда на место назначения, после оттаивания льда собирают и отправляют на место заготовки льда, и используют повторно. Материал такелажных приспособлений не разрушается под действием воды и температуры окружающего воздуха не представляет какую-либо опасность окружающей среде и человеку. Поврежденные такелажные приспособления отправляют на переработку.
На фиг. 1 показано расположение емкости для формирования глыбы льда прямоугольной формы, где приняты следующие обозначения: 1 - емкость; 2 - площадка; 3 - опора; 4 - патрубок подвода воды из водоема; 5 - кран запорный; А - боковина емкости; l - расстояние от днища емкости до поверхности площадки.
На фиг. 2 показана конструкция емкости для формирования глыбы льда прямоугольной формы, где приняты следующие обозначения: 6 - демпфер; 7 - петля шарнирная; 8 - днище; 9 - замковое устройство; 10 - оребрение днища; 11 - пленка водонепроницаемая; 12 - приспособление такелажное; 13 - глыба льда; 14 - вал подвески; 15 - пряди армирующие; 16 - шарики; 17 - лента гибкая; 18 - кольцо, остальные обозначения те же, что и на фиг. 1.
На фиг. 3 показано такелажное приспособление, установленное в емкость, обозначения те же, что и на фиг. 2.
Сущность изобретения заключается в том, что в регионах с устойчивой отрицательной температурой, удерживающейся достаточно долгое время, на ровных площадках вблизи источников воды (желательно питьевой) устанавливают сборные емкости 1 (фиг. 1) прямоугольной формы в которые закачивают воду, которая, под действием минусовой температуры окружающего воздуха, замерзает и превращается в ледяную глыбу льда прямоугольной формы 13 (фиг. 2). Затем ледяную глыбу 13 с помощью вмороженного в нее такелажного приспособления 12 извлекают из емкости 1 и загружают в транспортное средство и перемещают в регионы, где ощущается острая нехватка воды, например, на Крымский полуостров, где глыбы льда 13 складывают в хранилищах для регулируемого оттаивания или разгружают в специально приготовленные водохранилища. По необходимости, лед постепенно оттаивают и образующуюся воду используют по назначению. Данный способ перемещения, хранения и использования воды эффективен особенно в тех случаях, когда прокладка труб для подачи воды не возможна или затруднена по природным или иным причинам. Более подробно сущность изобретения заключается в следующем. Вблизи источника воды на выровненной горизонтальной площадке 2 (фиг. 1) с твердым покрытием на опорах 3 устанавливают сборные емкости 1 прямоугольной формы. На фиг. 1 для упрощения показана только одна емкость, при необходимости количество емкостей может быть множество, и может зависеть от транспортного средства, например, чтобы можно было оптом загрузить кузов транспортного средства и быстро отправить по месту назначения. Правильная прямоугольная форма получаемых ледяных глыб 13 (фиг. 2) необходима для последующей оптимальной их укладки на платформу транспортного средства. Установка емкостей 1 на опорах 3 на расстоянии / от поверхности площадки 2 обеспечивает равенство температуры всех боковин (четырех боковин А и днища 8) емкости 1 и способствует быстрому и равномерному замерзанию воды по всему объему емкости. Размеры выровненной площадки 2 зависят от масштаба производства ледяных глыб 13. На фиг. 2 показана конструкция емкости 1, в которой формируется глыба льда 13. Емкость 1 имеет форму прямоугольного параллелепипеда.
Прямоугольная форма, получаемая после замерзания глыбы льда 13, позволяет более полно использовать платформу транспортного средства (автомобиля, железнодорожной платформы). Емкость 1 в исполнении сборная, к днищу 8 боковин А крепятся с помощью шарнирных петель 7. Днище 8 и боковины А образуют замкнутый объем емкости 1 с помощью замковых устройств 9. Устройство и принцип работы замковых устройств 10 аналогичны запорным устройствам кузовов автомобилей. Стенки боковин А и днище 8 покрыты объемным упругим материалом (демпфером) 6, компенсирующим дополнительный объем глыбы, образующимся после замерзания имеющейся в емкости 1 воды (как известно, вода при замерзании увеличивается в объеме). Днище 8 имеет сквозную оребренную полость 10, имеющий в поперечном сечении форму трапеции (для снижения трения между поверхностью ледяной глыбы 13 и формообразующей поверхностью) и формирующую в основании полученной ледяной глыбы 13 канаву для предохранения от повреждения элементов такелажного приспособления 12 (фиг. 2 и 3), нижележащей ледяной глыбы при укладывании и транспортировке штабелированных ледяных глыб 13. Днище 8 и боковины А перед заливкой воды покрывают водонепроницаемой пленкой 11, которая дополнительно герметизирует емкость 1 и облегчает процесс извлечения полученной ледяной глыбы 13 из емкости 1. Кроме того, пленка 11 в процессе транспортирования и выгрузки предохраняет ледяные глыбы от загрязнения. Для извлечения полученной глыбы 13 из емкости 1 размыкают замковые устройства 9, при этом боковины А поворачиваются на шарнирных петлях 7 и освобождают полученную глыбу. Ледяную глыбу поднимают и перемещают с помощью такелажного приспособления 12 (фиг. 2 и 3).
На фиг. 3 показана конструкция такелажного приспособления 12, установленного в емкость 1. Два одинаковых строповых кольца 18, содержащих гибкую ленту 17 с упругими армирующими прядями 15 с шариками 16 установлены на вал 14 подвески. Армирующие пряди 15 соединены на гибкой ленте 17. Такелажное приспособление 12 помещается в емкость 1 после ее заполнения водой. На валу 14 может быть только одно такелажное приспособление, если глыба 13 имеет форму куба, два, и более приспособлений, если глыба имеет форму продолговатого паралеллипипета.
Упругие армирующие пряди 15 с шариками 16 армируют полученную ледяную глыбу 13, придавая ей дополнительную прочность и предотвращая ее разрушения при погрузке, транспортировании и разгрузке. При транспортировании штабелированных глыб 13 элементы такелажного приспособления 12 оказываются в полости основания глыбы льда 13, образованного с помощью оребрения 10 днища 8 емкости 1. Такелажное приспособление 12 со всеми своими элементами транспортируется вместе с глыбой льда 13 к месту хранения и использования. После расстаивания, такелажное приспособление собирают для повторного использования. Материал такелажного приспособления не разрушается под действием воды и температуры окружающего воздуха и не представляет какую-либо опасность окружающей среде. Поврежденные такелажные приспособления отправляются на переработку.
Предложенный способ с помощью емкости 1 и такелажного приспособления 12 (см. фиг. 1, 2 и 3) реализуется в следующей последовательности. В регионах с устойчивой отрицательной температурой окружающего воздуха в непосредственной близости от источника воды (река, пруд, плотина) подготавливается ровная горизонтальная площадка 2 (фиг. 1) с твердым покрытием. На площадке 2 на опорах 3 устанавливают сборную емкость 1, имеющую форму прямоугольного параллелепипеда. Для получения глыбу льда 13 правильной прямоугольной формы, днище 8 емкости 1 должно располагаться на опорах 3 строго горизонтально.
Так как емкость 1 является сборной, то его четыре боковины А, расположенные на шарнирных петлях 7 сначала закрепляют между собой с помощью замковых устройств 9, образуя цельную емкость 1. Затем четыре боковины А и днище 8 покрывают водонепроницаемой пленкой 11, что предотвращает утечку воды из емкости 1 в процессе заполнения ее водой. Открывают кран 5 патрубка 4 (фиг. 1) и заполняют емкость 1 водой до верхнего уровня. После заполнения водой в емкости 1 располагают такелажное приспособление 12, как показано на фиг. 2 и 3. С помощью кольца 18 такелажное приспособление 12 надевают на вал 14 подвески, который в свою очередь укладывают на две боковины А как показано на фиг. 3.
После превращения заполненной в емкость 1 воды в цельную глыбу льда 13 освобождают (удаляют) вал 14 от колец 18. При этом такелажное устройство 12 остается в теле глыбы льда 13. Затем вскрывают замковые устройства 9, при этом, боковины А под действием сил упругой деформации материала демпфера 6 проворачиваются на шарнирных петлях 7 и освобождают полученную ледяную глыбу 13. Затем, строповочные кольца 18 (фиг. 3) надевают на крюк грузоподъемного механизма и, поднимая вверх, извлекают ледяную глыбу 13 из емкости 1 и размещают на платформе транспортного средства для последующего перемещения в пункт назначения для складирования и последующего хранения и использования.
Технический эффект заключается в повышении качества жизни населения засушливых регионов (например на Крымском полуострове), увеличении объемов производства сельскохозяйственной и промышленной продукции путем внедрения предложенного способа перемещения воды.
Источники информации
1. Заготовка и хранение льда xiron.ru>content/view/31040/28/
2. Патент РФ №2619759 Способ использования талой воды. Опубл. 18.05.2017. Бюл.№14.