УСТРОЙСТВО УМЕНЬШЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ЛЕДОВОГО ПОКРЫТИЯ АКВАТОРИИ ДЛЯ ПРОДЛЕНИЯ НАВИГАЦИИ

Полезная модель относится к области гидротехники и может быть использована при эксплуатации акваторий, примыкающих к причальным набережным, слипам, шлюзам и другим транспортным сооружениям в условиях продленной навигации.
Такие водные бассейны характеризуются невысоким температурным градиентом между придонными и поверхностными слоями воды и поэтому в зимний период промерзают на значительную глубину, что создает препятствие для прохода судов.
Известно устройство для осуществления способа образования майн, включающее трубопровод для подачи теплоносителя, например теплой воды, к струйному аппарату, в который за счет энергии теплоносителя засасывается газообразный агент, например сжатый воздух, после чего водовоздушная смесь подается в одинарную систему перфорированных труб, расположенную на дне водоема (авторское свид-во СССР №279446, кл. Е02В 15/02, опубл. 11.11.70).
Недостатком известного устройства является то, что при движении смеси теплой воды и воздуха по трубопроводу происходит расслоение ее (обычно теплая вода - в нижней части, а воздух - в верхней), что приводит к снижению КПД устройства, а в некоторых случаях - к невозможности создания на выходе из отверстий перфорированных труб водовоздушных потоков.
Известно устройство для поддержания акватории в незамерзающем состоянии, включающее размещенный в водоеме напорный трубопровод с выпускными отверстиями, воздушный трубопровод, соединенный с атмосферой и расположенный выше напорного трубопровода, и устройство для смешивания воды и воздуха, выполненное в виде пневмогидравлических сопел, прикрепленных к напорному трубопроводу напротив выпускных отверстий, и соединенных с воздушным трубопроводом (авторское свид-во СССР №1087614, кл. Е02В 15/00, опубл. 23.04.84).
Недостатками известного устройства являются низкая эффективность разрушения льда и относительно небольшие размеры майны, образованной и поддерживаемой с помощью известного устройства.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство уменьшения толщины ледового покрытия акватории для продления навигации, которое включает проложенный по дну бассейна воздушный трубопровод, стенка которого выполнена воздухопроницаемой.
В этот трубопровод компрессором подается сжатый воздух, например из атмосферы.
В таком устройстве выходящие из трубопровода вверх пузырьки воздуха способствуют перемещению более теплых придонных слоев воды, смешивая их с подледными, более холодными верхними слоями воды, что наряду с барботированием воздухом снизу ледового покрытия, вызывает уменьшение его толщины (патент США №2417519, кл. 61-1, опубл. 18.03.1947).
Однако при малой глубине бассейна, например при подходе к береговым транспортным сооружениям, шлюзам и т.п., на мелководье температура придонного слоя воды очень низка (часто менее +0,1°С), поэтому циркуляция воды, вызванная пузырьками воздуха практически не вызывает уменьшения толщины ледового покрытия акватории, а приводит к переохлаждению придонной воды и льдообразованию на дне.
Техническим результатом полезной модели является создание нового устройства уменьшения толщины ледового покрытия акватории для продления навигации, обладающего высокой эффективностью работы.
Техническое решение достигается при создании устройства уменьшения толщины ледового покрытия акватории для продления навигации, включающего проложенный но дну бассейна воздушный трубопровод, стенка которого выполнена воздухопроницаемой, компрессор, смонтированный в начале воздушного трубопровода для подачи в него сжатого атмосферного воздуха, в котором, согласно полезной модели, в непосредственной близости от воздушного трубопровода, параллельно ему, смонтирован трубопровод теплой воды, имеющий водопроницаемую стенку на участке, расположенном в пределах площади утоньшаемого ледового покрытия акватории и снабженный насосом, расположенным внутри трубопровода для подачи в него теплой воды от источника.
В таком устройстве источником теплой воды может быть придонный слой глубоководного участка судоходного бассейна или вода из скважины, пробуренной на берегу, или очищенные сточные воды.
Устройство уменьшения толщины ледового покрытия акватории для продления навигации используется в прибрежных мелководных районах водного бассейна, где температурный градиент между придонными и верхними слоями воды чрезвычайно низок. В таком случае необходима подача теплой воды из источника, находящегося за пределами мелководного района. Подача по трубопроводу теплой воды в район работы дает возможность образования под действием поднимающихся пузырьков воздуха струй теплой воды, восходящих к нижней поверхности ледового покрытия.
Таким образом поступающий по воздушному трубопроводу атмосферный воздух и теплая вода, подаваемая от источника, находящегося за пределами мелководной части бассейна, обеспечивают эффективное уменьшение толщины ледового покрытия в судоходной мелководной части водного бассейна.
Сопоставительный анализ заявляемой полезной модели и прототипа выявляет наличие отличительных признаков у заявляемого технического решения, по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели критерию "новизна".
Наличие отличительных признаков дает возможность получить положительный эффект, выражающийся в создании нового устройства уменьшения толщины ледового покрытия акватории для продления навигации, обладающего высокой эффективностью работы.
Использование заявляемой полезной модели в области гидротехники обеспечивает ей соответствие критерию "промышленная применимость".
Предлагаемая полезная модель изображена на чертеже, на котором представлен ее общий вид в разрезе.
Устройство уменьшения толщины ледового покрытия акватории для продления навигации включает проложенный по дну бассейна воздушный трубопровод 1, стенка которого выполнена воздухопроницаемой, компрессор 2, смонтированный в начале воздушного трубопровода 1 для подачи а него сжатого атмосферного воздуха, при этом в непосредственной близости от воздушного трубопровода 1, параллельно ему, смонтирован трубопровод теплой воды 3, имеющий водопроницаемую стенку 4 на участке, расположенном в пределах площади утоньшаемого ледового покрытия акватории, и снабженный насосом 5, расположенным внутри трубопровода 3 для подачи в него теплой воды от источника, которым может быть придонный слой глубоководного участка 6 судоходного бассейна или вода из скважины, пробуренной на берегу, или очищенные сточные воды.
При работе устройства сжатый воздух, поданный в воздушный трубопровод 1 из атмосферы компрессором 2, выходит в толщу подледной воды через воздухопроницаемую стенку трубопровода 1 в виде пузырьков, которые увлекают вверх струи теплой воды, поданной насосом 5 от источника теплой воды 6 по трубопроводу 3 через его водопроницаемую стенку 4.
Стенки воздушного трубопровода и трубопровода теплой воды могут быть выполнены перфорированными или, например, из полиэтилена низкого давления.
Барботаж нижней поверхности ледового покрытия пузырьками воздуха совместно с увлекаемыми ими струями теплой воды вызывает уменьшение толщины ледового покрытия акватории до размеров, при которых оно не будет являться препятствием для прохода судов в прибрежном районе.
Восходящие струи теплой воды создают также течение, отжимающее слои холодной воды под ледовым покрытием.
Таким образом заявляемое устройство обладает высокой эффективностью работы в прибрежных мелководных районах судоходного бассейна, в которых толщина ледового покрытия в зимнее время достигает значительной величины из-за малого температурного градиента между придонным и верхним слоями воды, когда применение устройства, описанного в прототипе не эффективно.