УСТРОЙСТВО ДЛЯ АЭРАЦИИ ВОДЫ В РЫБОВОДНЫХ ВОДОЕМАХ

Полезная модель относится к области рыбоводства, в частности, к устройствам для насыщения воды кислородом в водоемах для выдерживания и выращивания рыб.
Известно устройство для аэрации воды (1), содержащее подвижное приспособление для образования волн, выполненное в виде полого цилиндра с конусом и установленное на опоре с возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальной плоскости с целью гидродинамического перемешивания поверхностных и глубинных слоев воды. Привод приспособления, представляющий собой соленоид с сердечником, установлен на опоре и соединен при помощи тяги с подвижным конусообразным приспособлением. При включении привода с пульта управления приспособление начинает совершать периодические возвратно-поступательные перемещения, в результате которых на поверхности воды каждый раз образуются воронка и куполообразная волна. При выключении питания привода сердечник с тягой не притягиваются соленоидом и приспособление падает в воду, создавая концентрично расходящиеся волны.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является «Устройство для аэрации воды в рыбоводных водоемах» (2), состоящее из двух корпусов, установленных коаксиально (внутренний корпус обладает положительной плавучестью), соленоида, наружный корпус выполнен в виде усеченного конуса и закреплен большим основанием на якоре, между внутренним и наружным корпусами установлена пружина, обеспечивающая размещение наружного корпуса над поверхностью воды.
Работа устройства в течение времени его подключения к электросети основана на образовании поверхностных волн при возвратно-поступательном перемещении наружного корпуса в вертикальной плоскости под действием закрепленного на внутреннем корпусе соленоида, сердечник которого соединен тягой с наружным корпусом.
Недостатком рассмотренных устройств является сложность их конструкций, включающих электродетали, а также необходимость выполнения определенных требований техники безопасности при эксплуатации таких сооружений на акватории водоема. Опыт применения таких устройств показывает необходимость использования мощных электроприводов, потребляющих значительное количество электроэнергии.
Целью полезной модели является упрощение конструкции, повышение эффективности процесса насыщения воды кислородом за счет оборудования устройства приспособлениями для заполнения воздухом и сброса его в водоем.
Эта цель достигается тем, что устройство имеет два корпуса цилиндрической формы, установленные на одной вертикальной оси, закрепленные на якоре и оборудованные приспособлениями для образования волн при возвратно-поступательном перемещении в вертикальной плоскости, при этом приспособление для образования волн расположено в нижнем корпусе и выполнено в виде П-образного кольцевого отсека с воздуховодом, регулятором заполнения воздухом и сбросом его в водоем, представляющего собой сифон с флейтой, закрепленные на внутренней стенке отсека, а верхний корпус снабжен предохранительным клапаном, патрубками для приема водогазовой смеси (ВГС) и соединен с разбрызгивателем водогазовой смеси.
Преимуществом предложенной полезной модели перед известными является отсутствие силового электрооборудования и, соответственно, непосредственного потребления электроэнергии на перемещения модели, волнообразование и аэрацию воды, что приводит к значительному снижению эксплуатационных затрат, доступному контролю эффективности насыщения воды кислородом за счет подачи ВГС и сжатого воздуха с береговых пунктов их производства в процессе эксплуатации, значительному упрощению операций дислокации в водоеме.
На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, общий вид, на фиг.2 - то же с уровнями максимального (А) и минимального (Б) погружения.
Устройство состоит из корпуса 1 в виде цилиндра с кольцевым воздушным отсеком 2 открытым снизу для доступа воздуха, поступающего по воздуховоду 3 с краном 4, подсоединенному к компрессору (не показано), и воде из водоема 5, сифона 6, представляющего собой изогнутую трубку, соединенную с флейтой 7 и предназначенную для автоматического сброса воздуха из отсека 2 в водоем 5, жестко закрепленным своим свободным концом на стенке корпуса 1 под небольшим углом наклона к горизонту, защитной жесткой сетки с мелкой ячеей 8, закрепленной на донной части корпуса 1 для предотвращения попадания внутрь корпуса малька и улучшения перемешивания аэрируемой воды при перемещениях устройства, якорного крепления устройства 9, емкости 10 для ВГС с регулятором уровня 11, соединенного с патрубком 12 и краном 13 для подачи ВГС в емкость 10, патрубка 14 с краном 15 для подачи сжатого воздуха в емкость 10, закрепленную на опоре 16 и оборудованную предохранительным клапаном 17 для автоматического поддержания максимального давления над поверхностью объема ВГС в емкости 10, создаваемого при подкачивании сжатого воздуха и ручном открытии-закрытии выхода в атмосферу для свободного (без давления) слива содержимого емкости в водоем. Емкость 10 закреплена на корпусе 1 таким образом, чтобы между стенками емкости 10 и корпуса 1 оставался зазор для свободного прохода воды, а также оборудована краном 18, патрубком 19 с распылителем 20. Подачу сжатого воздуха в отсек 2 по воздуховоду 3 осуществляют постоянно, а загрузку ВГС в емкость 10 по патрубку 12 - по необходимости.
В водоеме устройство устанавливается на якоре с возможностью перемещений по акватории в радиусе от 0,5 м и более. Дислокация устройства на водоеме не требует специального оборудования и может быть выполнена силами обслуживающего персонала.
Устройство работает следующим образом.
Предварительно устройство устанавливают в водоеме на якоре 9, соединяют воздухопровод 14 с краном 15, а бак, содержащий ВГС (не показан) - с краном 13. Краны 4, 13, 15 и 18 должны быть закрыты. Клапан 17 ставят в нейтральное положение, т.о. он не перекрывает доступ атмосферного воздуха в емкость и из нее - в атмосферу.
Режим 1 (основной).Устройство работает непрерывно, осуществляя одновременно аэрацию воды атмосферным кислородом и внесение концентрированной ВГС из емкости 1 в водоем 5 под давлением с перемешиванием верхних слоев воды. Для запуска устройства открывают кран 13, по патрубку 12 ВГС и регулятору уровня 11 заливают емкость 10, что сопровождается вытеснением воздуха из верхней ее части через кран 17 в атмосферу до полного заполнения емкости, когда срабатывает регулятор уровня 11, перекрывающий патрубок 12, после чего кран 17 устанавливают в положение автоматического перекрытия выхода избыточного воздуха из емкости в атмосферу, затем открывают кран 4 и подают сжатый воздух по воздухопроводу 3 в отсек 2, открывают краны 15, 18 и подают сжатый воздух по патрубку 14 в емкость 10. Давление воздушной подушки над раствором в емкости постепенно увеличивается и когда оно превысит давление наружного водяного столба, действующего на выходе распылителя 20, начинается истечение содержимого емкости под давлением 0,5-1,0 ат через патрубок 19 и распылитель 20 в водоем 5. Постепенно сжатый воздух вытесняет воду из отсека, положительная плавучесть емкости 1 увеличивается, устройство начинает всплывать. При всплытии сифон 6 находится в затопленном состоянии до тех пор, пока не окажется полностью в зоне воздушного столба, подпитываемого сжатым воздухом, который из отсека 2 проникает в сифон 6, заполняет все поперечное сечение в его нижнем изгибе. В этот момент давление воздушного столба уравновешивается водяным столбом на уровне нижнего сечения сифона 6.
При дальнейшем подкачивании воздуха в отсек 2 давление воздушного столба начинает превышать давление водяного над сифоном 6 и воздух перетекает через флейту 7 под устройство в водоем 5 с нарастающей скоростью (явление сифонирования), после чего плавучесть устройства резко падает, оно быстро погружается до начального состояния максимального погружения, когда устанавливается равновесие сил тяжести устройства в воде и вытесненного им объема воды, при этом вытесненная вода создает на поверхности водоема 5 круговое волнообразование с радиальным перемещением вокруг устройства, способствующее увеличению контакта воды с атмосферным воздухом в несколько раз. Одновременно отсек 2 быстро заполняется водой и устройство погружается в исходное положение. Интенсивность перемешивания поверхностных и глубинных слоев воды под устройством увеличивается в процессе перемещения аэрированных слоев воды через мелкоячеистую сетку 8.
В процессе работы устройства кран 18 должен быть отрегулирован на необходимое время истечения содержимого емкости 10. Наличие клапана 17 при закачивании сжатого воздуха в емкость 10 позволяет поддерживать истечение ВГС в водоем до полного осушения емкости 10, обеспечивать режим с постоянным расходом ВГС в единицу времени, независимо от глубины и частоты погружений устройства.
Режим введения ВГС в водоем 5 может быть изменен на безнапорный при отсутствии подкачки сжатого воздуха в емкость. Для этого необходимо переключить клапан 17 в нейтральное положение, благодаря чему в емкости 10 устанавливается атмосферное давление и происходит свободное истечение ВГС в водоем 5 через разбрызгиватель 20 при слабом напоре столба ВГС, равной высоте его слоя в емкости 10.
Подача сжатого воздуха и ВГС может осуществляться с плавсредства или берегового пункта, снабженного соответствующим оборудованием (компрессором и эжекторной установкой с баллонным кислородом). Опыт автора по получению ВГС показал устойчивость смеси сохранять концентрацию растворенного кислорода не менее 6-8 часов, что дает возможность предварительно заготавливать, например, дневной резерв смеси в специальных емкостях и по мере необходимости доставлять их к месту назначения.
Источники информации, использованные при экспертизе
1. А.с. СССР №529822, МПК А01к 63/00, 1974.
2. А.с. СССР №1276320, МПК А01к 63/04, 1985 (прототип).