УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ЛЬДА НА ВОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
DEVICE FOR PREVENTION OF ICE FORMATION ON WATER SURFACE

Изобретение относится к области эксплуатации гидротехнических сооружений, работающих в ледовых условиях, и предназначено для предотвращения обледенения подводной части сооружений в водоемах.
Одним из факторов, снижающих надежность морских сооружений в ледовых условиях эксплуатации, является обледенение конструкций, приводящее к повреждению поверхности и деформации сооружений на участках воздействия льда в результате сложного коррозионно- механического действия льда в морской среде. Обледенение способно оказать сверхнормативное воздействие на конструкции морских объектов, расположенных на шельфе замерзающих , и вывести эти объекты из строя, создавая угрозу жизни и здоровья человека, привести к аварийному загрязнению морской среды.
Известно устройство для предотвращения обледенения корпуса, находящегося на плаву судна, реализованное в одноименном способе, включающее механизм для создания колебаний, выполненный в виде двух эксцентриков, вращающихся в вертикальной плоскости с одинаковой скоростью, но в противоположных направлениях. Механизм расположен в выгородке междудонного пространства судна (лихтера). Привод механизма получает энергию с берега или буксира. При генерировании механизмом вертикальных колебаний с частотой, кратной частоте колебаний корпуса судна, осуществляется обмывание подводной его части глубинной, более теплой водой, что препятствует образованию льда на корпусе (патент SU №1244882 А1, опубликованный 10.02.2002 г.).
Недостатки указанного известного устройства заключаются в ограниченности заявленного применения (для предотвращения обледенения корпуса находящегося на плаву судна), в наличии механических вращающихся деталей, в дополнительном воздействии вертикальных колебаний на обшивку корпуса судна, что неблагоприятно сказывается на надежности его вспомогательных механизмов.
Наиболее близким решением, принятым за прототип, является устройство для предотвращения образования льда на водной поверхности, содержащее водяной насос венчурного типа (United State Patent №4247261, опубликован 27.01.1981), который при размещении в толще воды подает теплую воду из глубины к поверхности, поддерживая поверхность свободной ото льда. Известное устройство содержит вертикальный цилиндрический корпус, открытый сверху и имеющий в нижней части сквозные прорези (отверстия). В корпусе расположен генерирующий циркуляцию воды элемент в виде водяного насоса венчурного типа, диэлектрически изолированно соединенный электрическими связями с источником переменного тока.
Недостатком известного устройства является недостаточная направленность его действия на защищаемую ото льда конструкцию, т.е. невозможность равномерного удаления льда с поверхности конструкции, находящейся на акватории, что может служить дополнительным фактором для возникновения ее механических и коррозионных разрушений. Кроме того, наличие в устройстве вращающихся деталей, работающих в агрессивной среде, которой является морская вода, не обеспечивает достаточной надежности, ограничивая его ресурс.
Техническая задача, на которую направлено заявляемое изобретение, - создание устройства, лишенного указанных недостатков, а именно: предотвращение образования льда на поверхности воды вблизи конструкции, снижение скорости коррозии, повышение надежности устройства.
Указанная техническая задача достигается тем, что в известном устройстве для предотвращения образования льда на водной поверхности, содержащем вертикальный цилиндрический корпус, открытый сверху и имеющий в нижней части сквозные прорези, в котором размещен генерирующий циркуляцию воды элемент, диэлектрически изолированно соединенный электрическими связями с источником электрического тока, в отличие от него в заявляемом устройстве генерирующий циркуляцию воды элемент установлен в нижней части вертикального цилиндрического корпуса и выполнен в виде пары электродов - катода и анода. При этом катод выполнен в виде металлического стержня, который размещен внутри данного вертикального цилиндрического корпуса, по всей его длине, коаксиально с некоторым отстоянием от внутренней поверхности корпуса. Анод расположен вокруг стержня - катода и диэлектрически изолированно установлен на внутренней поверхности данного корпуса в нижней его части и несколько выше сквозных прорезей. Причем сам анод изготовлен из нерастворимого в воде электропроводного материала, пары электродов соединены электрическими связями с источником постоянного электрического тока, а электрическая связь анода размещена внутри корпуса.
Технологически оправдано такое исполнение устройства, когда стержнем - катодом является сам элемент конструкции, в частности свайный элемент гидротехнического сооружения.
Также технологически оправдано такое исполнение устройства, когда анод изготовлен из платинированного титана.
Целесообразно такое исполнение устройства, при котором вертикальный цилиндрический корпус изготовлен из полимерного материала, в частности из мягкого винипласта.
Заявляемая совокупность отличительных и ограничительных признаков обеспечивает равномерную циркуляцию воды вокруг катода, в частности, элемента конструкции гидротехнического сооружения - сваи, которая позволяет полностью предотвратить его обледенение и обеспечивает, кроме того, дополнительную защиту данного элемента конструкции от коррозии.
Анод выполнен из платинированного титана, что препятствует его быстрому растворению в процессе электролиза, обеспечивает длительность действия и не способствует загрязнению окружающей среды.
Для изготовления вертикального цилиндрического корпуса целесообразно использовать любой полимерный эластичный материал, в частном случае данный корпус изготовлен из мягкого винипласта.
Заявляемое устройство обеспечивает очистку от обледенения металлической конструкции при наложении на электроды постоянного электрического тока посредством электрических связей. При этих условиях циркуляция воды в вертикальном направлении в объеме зазора цилиндрического корпуса через его прорези в нижней части создается за счет выделения пузырьков газа, образующихся при электролизе воды. Кроме того, отсутствие в заявляемом устройстве вращающихся деталей способствует его длительной эксплуатации, повышает его надежность.
Таким образом, обеспечивается достижение поставленной технической задачи - предотвращение обледенения гидротехнического сооружения и дополнительно - защита его от коррозии, повышение надежности устройства.
Заявляемое устройство поясняется следующей иллюстрацией.
На фиг.1 представлен общий вид устройства.
На фиг.2 представлено устройство в вертикальном сечении.
Фиг.3 - анод, сечение по 2-2 на фиг.1
Фиг.4 - сквозные прорези устройства в сечении по 3-3 на фиг.1.
Фиг.5 - крепление анода, вид в сечении по 4-4 на фиг.3.
Фиг.6 - схема вертикального цилиндрического корпуса.
Заявленное устройство поясняется на примере исполнения устройства для предотвращения обледенения свайных элементов гидротехнических морских сооружений. Устройство содержит вертикальный, например, пластиковый - из мягкого листового винипласта, цилиндрический корпус 1, на внутренней стороне которого в нижней его части закреплен диэлектрически изолированно анод 2 (электрод), выполненный из нерастворимого в воде материала, например, платинированного титана.
Катодом служит свайный металлический стержневой элемент 3 конструкции гидротехнического сооружения (не показано), размещенный внутри данного цилиндрического корпуса по всей его длине коаксиально на некотором расстоянии от внутренней поверхности корпуса. Электроды соединены с источником постоянного электрического тока 4. Корпус открыт сверху и имеет в нижней части сквозные прорези 5, несколько выше которых расположен анод 2. Фиксация цилиндрического корпуса (фиг.6) вокруг катода (сваи) создана за счет расположенных радиально под углом 120° приваренных к корпусу прямоугольных фиксирующих элементов 6, выполненных в виде вкладышей из того же материала. Анод 2 жестко зафиксирован радиальными упорами 7 из того же материала (пластика) на корпусе, которые имеют для этого соответствующие прорези (не показаны). Крепление анода к цилиндрическому пластиковому корпусу осуществлено с помощью болта (не показано).
Электрическая связь анода из платинированного титана с источником тока 4 выполнена посредством гибкого проводника 8, установленного на внутренней поверхности корпуса 1 (фиг.1).
Устройство используют следующим образом.
Элемент гидротехнического сооружения, например свайный элемент 3 пирса, помещают внутрь цилиндрического корпуса 1, выполненного из мягкого винипласта, имеющего в нижней части сквозные прорези 5, а в верхней - фиксирующие элементы 6, позволяющие удерживать корпус на некотором постоянном расстоянии от свайного элемента. Корпус выполняют разъемным в вертикальной плоскости с коушами по месту сочленения (не показано), что обеспечивает его установку. На внутренней части корпуса выше сквозных прорезей 5 закрепляют нерастворимый анод, который соединяют гибким электрическим проводником с положительным полюсом источника постоянного тока,
Вторым электродом - катодом служит свайный элемент, который также подключают к данному источнику тока. При наложении тока определенной плотности (1÷20 А/м) происходит электролиз воды и создается эффект газлифта, выделяющиеся пузырьки газа захватывают теплую воду и подают ее к поверхности сваи, предотвращая ее обледенение.
В целях сохранения устройства в исправном техническом состоянии можно провести его демонтаж, что осуществляется легко и просто.