УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДЪЕМА МОРСКОЙ ВОДЫ ИЗ ГЛУБИННЫХ СЛОЕВ НА ПОВЕРХНОСТЬ ВОДОЕМА

Полезная модель относится к гидробиологии, а точнее к марикультуре, и предназначена для повышения качества морской воды путем обогащения биогенными и минеральными веществами поверхностных слоев водоема в результате подъема глубинной воды, и может быть использована при искусственном выращивании мидий и водорослей.
При функционировании марихозяйств в зоне расположения коллекторов значительно изменяется баланс биогенов и минеральных веществ в поверхностном слое воды и уменьшается их количество. Этот баланс корректируют путем введения специальных добавок. Доказано (пат. 2541448, РФ, МПК А01К 61/00, 2005 г.), что глубинная морская вода Черного моря может применяться в качестве питательной плодородной среды при культивировании одноклеточных планктонных и многоклеточных бентосных водорослей в лабораторных или промышленных условиях и в марикультурных хозяйствах.
Существуют устройства для подъема глубинной воды, насыщенной биогенными веществами, на поверхность водоема (авт. св. 1598937, СССР, МПК А01К 61/00, 1988). Основным недостатком подобной конструкции является то, что она применима только для модульных типов коллекторов. В настоящее время в марихозяйствах получили распространение лонг-лайн системы, которые занимают значительную акваторию, поэтому для них необходимо иметь подъемники воды иного типа.
Известно устройство для подъема глубинной воды на поверхность водоема, включающее удерживаемый поплавком водоподъемный трубопровод, оборудованный соплом (пат. 59940, РФ, МПК А01К 61/00, 2006). Основным недостатком такого устройства является зависимость от волновой активности акватории, обеспечивающей подъем воды.
Наиболее близкой по технической сущности и реализованному принципу работы к заявляемой полезной модели является «Экологически чистая силовая установка» (пат. 2118706, РФ, МПК F03G 7/05), в которой механическую энергию вращения вырабатывают за счет использования разности температур и плотности морской воды на разных уровнях. Установка содержит вертикальный подъемный трубопровод, погруженный в глубинные слои морской воды с низкой температурой. Верхняя часть трубопровода расположена в поверхностном слое и соединяется через впускное отверстие с открытой емкостью для поднимаемой воды. В емкости выполнено донное сливное отверстие, совмещенное с направленным вниз патрубком, через которое поднимаемая глубинная вода распределяется в перхностном слое. В верхней части трубопровода размещен гидравлический двигатель. При работе этого устройства слив воды из верхней части трубопровода в емкость приводит к движению воды в трубопроводе снизу-вверх под действием гидростатических сил со стороны воды, окружающей трубопровод. При этом подъем воды в трубопроводе происходит как в сообщающемся сосуде относительно окружающей воды. Однако данная конструкция устройства предназначена для обеспечения работы гидравлического двигателя и не обеспечивает достаточный приток глубинных вод в марихозяйство. Кроме того, отсутствие якорной системы и плавсредства ставит под сомнение возможность использования этого устройства для подачи глубинных вод на марихозяйство.
Задачей полезной модели Устройство для подъема морской воды из глубинных слоев на поверхность водоема является повышение эффективности работы устройства, обеспечение возможности регулировать степень насыщения воды биогенными элементами.
Технический результат от решения поставленной задачи заключается в создании трофических и температурных условий, благоприятных для роста и размножения культивируемых организмов.
Указанный технический результат достигается благодаря тому, что в заявляемой конструкции, состоящей из вертикального трубопровода, погруженного в нижние холодные слои воды, связанного впускным отверстием с размещенной в поверхностном слое воды емкостью для приема глубинной воды, в дне которой выполнено сливное отверстие, обеспеченное направленным вниз патрубком, выполнены ряд изменений. Устройство дополняют понтоном и размещают в нем емкость для приема глубинной воды, а глубинный конец трубопровода соединяют с якорной системой. Кроме того, впускное отверстие трубопровода обеспечивают запорным клапаном, размещенным перед емкостью для приема глубинной воды. Дно емкости для приема глубинной воды обеспечивают дополнительными сливными отверстиями и каждое оснащают заслонками. Кроме того, вертикальный трубопровод выполняют секционным. И наконец, устройство дополнительно обеспечивают двигателем Стирлинга, для охлаждения которого используют проточную холодную глубинную воду.
Отличия заявляемой полезной модели от прототипа заключаются в том, что:
- устройство размещено на понтоне и снабжено якорной системой. Размещение устройства на понтоне и соединение трубопровода с якорной системой повышает стабильность и надежность работы, позволяет устанавливать устройство на необходимом участке акватории в пределах марикультуральной фермы;
- дно емкости для приема глубинной морской воды снабжено несколькими донными сливными отверстиями с патрубками, которые обеспечивают равномерное распределение глубинной морской воды в поверхностном слое и создание оптимальных трофических и температурных условий для культивирования морских организмов. Каждое сливное отверстие имеет заслонку для регулирования оттока воды из емкости;
- трубопровод состоит из секций, что создает возможность изменения его длины и размещения на различных глубинах. Выполнение вертикального трубопровода секционным повышает универсальность устройства и позволяет эксплуатировать устройство на разных глубинах;
- устройство снабжено альтернативным источником энергии - двигателем Стерлинга, а для охлаждения, необходимого для работы двигателя, используют проточную холодную глубинную воду.
Эти отличительные признаки позволяют сделать вывод о наличии новизны в предлагаемом техническом решении.
Сущность полезной модели поясняется описанием и иллюстрациями:
Фиг. 1 -схема Устройства для подъема морской воды из глубинных слоев на поверхность водоема;
Фиг. 2 - емкость для приема поднимаемой воды.
Устройство для подъема морской воды из глубинных слоев на поверхность водоема (см. Фиг. 1) состоит из вертикального трубопровода 1, соединенного с емкостью 2 для приема глубинной воды через впускное отверстие 3, двигателя Стирлинга 4, понтона 5 и якорной системы 6.
Вертикальный трубопровод 1, предназначенный для подъема охлажденной глубинной воды в поверхностные слои водоема, выполнен секционным. Секции выполнены из армированных кольцами полимерных материалов. Для регулирования объема и скорости поднимаемой глубинной воды трубопровод 1 снабжен запорным клапаном 7, установленным перед емкостью 2 для приема глубинной воды. Запорный клапан 7 выполнен с возможностью перекрывать отверстие 3 полностью или частично, по необходимости. Отверстие 3 и запорный клапан 7 расположены ниже ватерлинии перед емкостью для приема глубинной воды.
Емкость 2 для приема глубинной воды, размещенная на понтоне 5, расположена в поверхностном слое воды и связана с погруженным в нижние холодные слои воды вертикальным трубопроводом 1 через впускное отверстие 3, что обеспечивает поступление холодной глубинной воды в емкость 2. Дно емкости 2 (Фиг. 2) для приема глубинной морской воды снабжено несколькими сливными отверстиями 8 с патрубками, направленными вниз. Каждое сливное отверстие 8 имеет заслонку 9 для регулирования оттока воды из емкости 2, что обеспечивает равномерное распределение глубинной морской воды в поверхностном слое. Количество донных сливных отверстий 8 зависит от размеров емкости 2 для приема глубинной воды и должны обеспечивать непрерывный выход поднимаемой воды (без застоя и перелива) в поверхностные слои воды.
Двигатель Стирлинга 4 предназначен для обеспечения работы электрогенератора и для зарядки аккумуляторных батарей. Для этих целей может быть применен, например, двигатель по пат. 92479 (РФ, МПК F02G 1/055, 2009). Альтернативные источники энергии необходимы для механизации и автоматизации производственного цикла на марихозяйстве. Для охлаждения двигателя Стирлинга используют поднимаемую глубинную воду, например, размещая теплообменник в емкости 2 (на Фиг. 1 и 2 не указан).
Якорная система 6, прикрепленная к глубинной части трубопровода 1, удерживает устройство в выбранном участке акватории, а понтон 5 обеспечивает положительную плавучесть устройству.
Предлагаемая полезная модель работает следующим образом. После проведения гидрологических и гидрохимических исследований акватории, предназначенной для организации марихозяйства, определяют место и глубину постановки устройства. При этом учитывают розу ветров и направления течений на акватории, чтобы поднятая в поверхностный слой глубинная вода, равномерно распределялась в местах установки коллекторов. Устройство для подъема морской воды из глубинных слоев на поверхность водоема доставляют на выбранный участок акватории. При необходимости наращивают секции до требуемой длины и ставят всю конструкцию на якорь. На трубопроводе 1 открывают запорный клапан 7, который находится в емкости 2 для приема глубинной воды. После наполнения емкости 2 холодной водой, открывают заслонки 9 для отвода воды из емкости 2. Более холодная глубинная вода из емкости 2 вытекает через отверстия 8 с патрубками в прогретый поверхностный слой, тем самым повышая качество морской воды путем обогащения ее биогенными и минеральными веществами.
В емкости размещают теплообменник для дополнительного охлаждения холодного цилиндра двигателя Стирлинга 4, который используют для энергообеспечения работ на марихозяйстве.