АВТОНОМНЫЙ НЕФТЕСБОРЩИК
SELFSUPPORTING OIL SKIMMER

Область, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может использоваться при сборе нефти и нефтепродуктов с поверхности рек с быстрым течением, при их случайных или аварийных проливах.
Уровень техники
Известно техническое решение (1. RU 92030 U1, 30.11.2009) - автономный нефтесборщик, включающий несущую раму, на которой укреплено собирающее средство, имеющее олеофильную поверхность. В качестве привода он содержит ветровое колесо, которое при помощи трансмиссии соединено с собирающим средством.
Недостатками этого устройства являются: сложность конструкции - наличии трансмиссии, зависимость от скорости ветра.
Известно техническое решение (2. RU, патент, 2413054 С1, 28.08.2009), в котором вода, обтекая водяное колесо, вращает его, в результате чего передаточный механизм вращает шкивы ленты Мебиуса. Нижняя часть ленты касается нефтепродуктов, которые прилипают к ней и под воздействием шкивов перемещаются вверх. За волной ленты Мебиуса, т.е. там, где внешняя сторона ленты становится внутренней, нефтепродукты снимаются съемником.
Недостатком этого устройства является: сложность устройства. Наличие передаточного механизма от водяного колеса, вращающего шкивы.
Наиболее близким является устройство (3. RU 89537 U1, 30.06.2009) для сбора нефтяного загрязнений с поверхности водоемов, использующее энергию волн. Это устройство представляет собой подвешенный резервуар с кольцевым ограничительным элементом в его верхнем конце, служащим посадочным местом для плавучего клапана с выпуклой верхней поверхностью (в форме шара или полусферы), причем нижний конец резервуара может быть заужен для присоединения груза, рукава или шланга. Резервуар заполнен водой.
Недостатками этого устройства являются: зависимость от характеристики волны-амплитуды, периода; погодных условий. Возможен пролив нефти из резервуара при засорении клапана.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является создание автономного, экологически чистого устройства для сбора нефти с поверхности рек с быстрым течением. Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в снижении энергозатрат путем использования силы течения реки, архимедовой силы и силы атмосферного давления.
Существенные признаки, характеризирующие изобретение
Ограничительные: емкость нефтесборщика (далее устройства), наполнена водой.
Отличительные: емкость имеет форму параллелепипеда, без нижней стенки, установленного перпендикулярно к поверхности воды, неподвижно относительно течения. Вода в емкости удерживается силой атмосферного давления. Вдоль передней и задней поверхностей емкости прикрепляют поплавки, причем нижняя поверхность переднего поплавка плоская и лежит в нижней плоскости емкости, а передняя стенка поплавка скошена к поверхности воды. К задней поверхности емкости, боковым поверхностям емкости и переднего поплавка прикрепляют юбку из герметичного материала.
Существует вариант, при котором к передней стенке переднего поплавка прикрепляют прямоугольный щиток, верхний край которого выше верхней поверхности переднего поплавка. Он служит для предотвращения перелива воды с нефтью на поверхность поплавка.
Существует вариант, при котором устройство содержит киль/кили, находящийся/еся ниже юбки. Он/и служит/ат для точного позиционирования устройства относительно течения.
Устройство устанавливают на якорь в любом месте реки, перпендикулярно течению. От верхней поверхности емкости устройства отходит/ят шланг/шланги к нижней части резервуара хранения нефти, расположенного выше верхней поверхности емкости. Резервуар ставят на поплавки, понтоны или располагают на судне. Резервуар находится позади устройства. Система: емкость, шланг/шланги, резервуар - герметична. Емкость, резервуар заполняют водой, путем откачки воздуха через отверстие на верхней поверхности резервуара. Вода, нефть в емкости, резервуаре удерживаются силой атмосферного давления. Для предотвращения давления на поплавки емкости силой тяжести шланга/шлангов, часть/ти шланга/шлангов жестко связана/ы с резервуаром. Нефть к устройству подводят с помощью бонов, перекрывающих реку или участок реки. Под действием проекции силы, представляющей собой векторную сумму силы течения и силы реакции опоры (в данном случае поверхности бона), направленной параллельно бонам, нефть будет двигаться в направлении устройства.
Под действием силы течения воды нефть проходит под нижней поверхностью переднего поплавка емкости и попадает в емкость, задерживаясь юбкой. Под действием архимедовой силы нефть в емкости поднимается наверх и по шлангу/шлангам переходит в резервуар хранения.
Поплавки должны обеспечивать перпендикулярность емкости относительно поверхности воды и небольшое погружение емкости. Использовать устройство можно и при погружении нижних краев емкости на глубину меньше 5 см.
Изобретение иллюстрируются чертежом
На фиг.1 показана изометрическая проекция устройства с подключенным резервуаром.
Осуществление изобретения
Устройство устанавливают на якорь в любом месте реки, перпендикулярно течению. Кили 8 (фиг.1) устройства обеспечивают точное позиционирование его относительно течения. Плавучесть емкости 1 (фиг.1) и перпендикулярность к поверхности воды обеспечивают передний и задний поплавки, 2 и 4 соответственно. К передней стенке переднего поплавка 2 прикрепляют прямоугольный щиток 3, верхний край которого выше верхней поверхности переднего поплавка 2. Он служит для предотвращения перелива воды с нефтью на поверхность поплавка 2.
От верхней поверхности емкости 1 устройства отходит/ят шланг/шланги 6 к нижней части резервуара 7 хранения нефти, расположенного выше верхней поверхности емкости 1. Резервуар 7 устанавливают на понтон позади устройства. Система: емкость 1, шланг/шланги 6, резервуар 7 - герметична. Емкость 1, резервуар 7 заполняют водой, путем откачки воздуха через отверстие на верхней поверхности резервуара 7. Вода, нефть в емкости 1, резервуаре 7 удерживаются силой атмосферного давления. Для предотвращения давления на поплавки 2, 4 емкости 1 силой тяжести шланга/шлангов 6, часть/ти шланга/шлангов 6 жестко связана/ы с резервуаром 7. Нефть к устройству подводят с помощью бонов, перекрывающих реку или участок реки.
Под действием силы течения воды нефть проходит под нижней поверхностью переднего поплавка 2 емкости 1, задерживается юбкой 5 и попадает в емкость 1. Под действием архимедовой силы нефть в емкости 1 поднимается наверх и по шлангу/шлангам 6 переходит в резервуар 7.
По мере наполнения резервуара 7 нефтью, создают насосом, перед запирающим краном 9, давление меньше, чем:
а
в
e
р=Р-ρ·g·h
a
P - давление атмосферы;
в
ρ - плотность воды;
g - ускорение свободного падения;
е
h - высота верхней поверхности резервуара 7 над водой.
Открывают кран 9 и перекачивают нефть в другие резервуары хранения. При этом вода внизу емкости 1, под действием силы атмосферного давления, поднимается вверх, заполняя емкость 1 и резервуар 7.
Источники информации
1. RU, патент, 92030 U1, 30.11.2009.
2. RU, патент, 2413054 C1, 28.08.2009.
3. RU, патент, 89537 U1, 30.06.2009.