CC BY
25
2. Утечки данных. Россия. 2017 год. - URL: https://www.infowatch.ru/report_ru2017 (дата обращения: 20.08.2018).
3. Инфографика: десятилетие утечек в США или почему случай с Facebook - это лишь верхушка теневого оборота данных в цифровую
эпоху. - URL: https://www.infowatch.ru/analytics/reports/20159 (дата обращения: 27.08.2018).
© Соловьёва Т. В., 2019 УДК 62-822
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОЛОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ
О. Н. Хегай, М. О. Хегай
Хакасский государственный университет им. Н. Ф. Катанова
В статье рассматривается гидромеханический метод, применяемый для удаления засоров и заносов на внутренней поверхности трубопроводов. Дан краткий обзор известных изобретений таких авторов, как Т. С. Садыков, С. В. Горячев, В. Г. Боргер, В. А. Ежов, А. В. Холодный, Э. Л. Толстов, А. Г. Хомяков, С. П. Майструк и др. Описаны конструктивные особенности устройств, принципы их работы. Показаны недостатки описанных изобретений. Авторами статьи предложено изобретение, имеющее конструктивные и эксплуатационные преимущества среди аналогов. Показан принцип работы, описаны конструктивные элементы изобретения.
Ключевые слова: очистка трубопровода, гидромеханические устройства, инженерные сети, водоснабжение, канализация.
Ремонт сильно изношенных трубопроводов с осадками большой плотности внутри трубы - одна из важнейших проблем, стоящих перед службами эксплуатации трубопроводов. Уменьшение пропускной способности трубопровода ведёт к снижению эффективности его работы. В связи с этим необходима периодическая очистка внутренней полости трубопроводов. Для этого используется множество методов: механический; ультразвуковой; высоконапорный гидравлический; гидрокавитационный; термообразивный; гидромеханический; электро-гидроимпульсный и др.
Перечисленные методы очистки трубопроводов имеют свою специфику по удалению различных типов наносов и обрастаний, а также технологические особенности. Рассмотрев достоинства и недостатки всех методов очистки внутренней полости трубопроводов [1], мы пришли к выводу, что гидромеханический метод является оптимальным.
Данный метод заключается в разрушении отложений с помощью вращающейся роликовой или конической зубчатой коронки специального профиля с последующим удалением отложений потоком воды. Достоинства метода состоят в следующем: с его помощью возможна очистка любых видов отложений и любой толщины; установка имеет малые габаритные размеры и вес; она отличается транспортабельностью и простотой монтажа; с её помощью возможна полная очистка. К недостаткам относятся следующие: малый срок службы конической зубчатой коронки и насадки; требование наличия установки высокого давления.
Далее рассмотрим некоторые изобретения, направленные на очистку полости трубопровода гидромеханическим способом.
Так, В. Г. Боргер для извлечения отложений из тела трубопровода изобрёл специальное приспособление, состоящее из полого тела с трубкой для ввода рабочего агента и кольцевой полости с гибкой стенкой, установленной в корпусе вдоль его оси с возможностью возвратно-поступательного движения шпули с гладким упором на боковой стенке, имеющей возвратную пружину. Реактивные форсунки, выполненные в теле, подводятся в каналы для подачи рабочего агента в закруглённую полость, каналы для выхода рабочего агента выводятся перед устройством вдоль смещения изобретения (рис. 1) [2].
5 6
Рис 1. Гидромеханическое устройство для очистки полости трубопровода (автор В. Г. Бергер), где: 1 - корпус, 2 - патрубок, 3 - реактивные сопла, 4 - кольцевая полость, 5 - эластичная стенка, 6 - фронтальные отверстия, 7 - золотник возвратно-поступательный, 8 - передний торец корпуса, 1, 9 - упор, 10 - пружина возврата, 11 - каналы подвода рабочего реагента
Минусами этого устройства являются невысокие эксплуатационные характеристики, обусловленные малой эффективностью и невысоким качеством удаления отложений, поскольку устройство не удаляет твёрдые отложения, которые требуют значительных механических усилий. Концевая часть катушки, которая препятствует её
движению, значительно замедляет движение изобретения вдоль трубопровода, одновременно снижая эффективность извлечения отложений.
B. А. Ежов и А. В. Холодный изобрели реактивную головку для удаления отложений внутри поверхности трубопровода. Их изобретение оснащено ударной конструкцией, оно содержит также режущую головку, установленную с возможностью вращения и продольного перемещения, расположенную на приглушённой боковой части устройства. Патрубок жёстко связан с хвостовиком, у которого имеется продольное смещение сопла. Конструкция ударного механизма состоит из двух частей, разрезанных по ступенчатой спирали на боковых поверхностях, обращённых друг к другу, одна деталь находится на хвостовике, а другая - на режущей головке [3]. Недостаток изобретения В. А. Ежова и А. В. Холодного заключается в конструкции сложного ударного механизма реактивной головки.
А. Л. Толстов разработал устройство для удаления отложений на внутренних стенках трубопровода. Изобретение имеет наконечник с острыми торцевыми гранями, установленный на теле вала с лопастями, корпус, турбину, камеру давления и сопло для подведения рабочего агента. Камера турбины имеет полую цилиндрическую конструкцию, установленную внутри камеры давления, в которой имеются отверстия в торцевой стенке корпуса для направления подачи агента к лопаткам и крутящего движения вала [4].
Недостатком устройства является низкое качество прямой работы из-за расположенного по центру наконечника с острыми торцевыми гранями, что, учитывая возможное движение всего изобретения по спирали, не позволяет очистить твёрдые слои, прилегающие к внутренним полостям трубопровода.
А. Г. Хомяков и соавторы разработали устройство для прочистки внутренней поверхности трубопровода, имеющее промывочную головку, соединённую с впускным шлангом и установленную в его пространстве турбину с соплами, расположенными под углом, обеспечивающими движение по спирали. Турбина выполнена с отверстиями по центру и радиусу, сообщающимися с полостью рабочего колеса, и снабжена ножом с режущей кромкой и струйной головкой с соплами, обеспечивающими увеличение крутящего момента [5].
Минус данного изобретения состоит в наличии ступенчатого привода вращения фрезы, что усложняет конструкцию устройства, а также большое количество сопел, что приводит к повышенному расходу моющего агента.
C. П. Майструк и другие разработали устройство для прочистки полости трубопровода, в котором имеются насадки для введения рабочего реагента, размещённые на нём с возможностью движения по спирали, а также полое тело с насадками под углом к телу, находящемуся вдоль движения устройства, приводимого в движение вращением. Эти наклонные сопла соединены трубой для подачи рабочего агента кинематической передачей, чтобы обеспечить их синхронное вращение вокруг осей, параллельных вращению оси тела, с пересечением осей, всех сопл на оси вращения тела изобретения (рис. 2) [6].
Рис. 2. Гидромеханическое устройство для очистки полости трубопровода (автор С. П. Майструк и др.), где: 1 - корпус, 2 - наклонные сопла, 3 - патрубки, 4 - тангенциальные сопла, 5 - реактивные сопла, 6, 7 - шестерни
Недостатком изобретения является малая производительность извлечения твёрдых отложений, требующих больших кинематических воздействий для их раздробления и удаления, а также конструктивная сложность, наличие насадок, установленных в корпусе, кинематически связанных с рабочей трубкой для подачи агента для выполнения движений.
Таким образом, проведённый нами анализ показал, что охарактеризованные изобретения имеют как свои технологические достоинства, так и недостатки.
Доценты кафедры городского строительства и хозяйства Хакасского государственного университета им. Н. Ф. Катанова О. Н. Хегай и М. О. Хегай разработали устройство для очистки полости трубопроводов. Задача изобретения состояла в создании инженерного устройства, простого в использовании, но имеющего высокие характеристики и обладающего качеством удаления осадка, полностью заиленной внутренней поверхности трубопровода с минимальным расходом агента и с минимальным давлением подачи.
Нами было предложено устройство для очистки полости трубопровода. Данное устройство обладает возможностью поворота источника подачи реагента из сопел с полым корпусом, а также имеет блок вывода реагента в полость загрязнённого трубопровода с помощью устройства для его перемещения вдоль трубопровода и
вращения привода. Изобретение состоит из следующих частей: полого цилиндрического тела с крышками, расположенными на концах. Боковые концы закреплены болтами. Корпус смонтирован на полой муфте, соединённой с входом реагента, который вращается вокруг него с помощью подшипников. Вращательный механизм установлен с проставкой между ним и закрытыми сальниками. Муфта имеет боковую сторону на переднем конце и оснащена резьбовой втулкой, установленной на ней. Втулка пропускается через заднюю заглушку концевого отверстия, с помощью него муфта зажимается в цилиндрическом корпусе с образованием зазора между стенкой передней торцевой крышки и передней торцевой стороной муфты.
Передняя концевая грань имеет внешнюю часть полуцилиндрического корпуса. Стенки корпуса образуют полость, соединённую с полостью цилиндрического корпуса. Ось полуцилиндрического корпуса является продолжением оси цилиндрического корпуса и расположена вдоль движения устройства. Насадка имеет резьбу и коническую горизонтальную часть. Тангенциальное сопло может изменять угол наклона оси конической части относительно оси устройства. Ось конической части может быть расположена в плоскости вращения оси вертикальной части сопла или отклонена от неё на угол менее 45° в противоположном направлении от устройства, что создаёт реактивные силы. Таким образом, с помощью одной насадки устройство вращается и перемещается вдоль трубопровода во время удаления заиленных образований. Края полуцилиндрического корпуса прикрывают закреплённый рабочий инструмент с возможностью разрезания плотных слоёв осадка, внутренней грани стен трубопровода [6].
Предложенное изобретение для очистки полости трубопровода содержит полый цилиндрический корпус 1 с торцевыми заглушками 2 и 3, прикреплёнными к нему. Корпус 1 размещён на соединительной трубе 4, прикреплённой к соплу реагента с возможностью осевого вращения вокруг него, через подшипники 5, разобранные с помощью втулки 6. Подшипники снабжены уплотнениями 7. Муфта 4 является пустой, что необходимо для подачи агента, и имеет фланец на переднем конце, она снабжена резьбовой втулкой 8, установленной на нём для зажима муфты в корпусе 1. В то же время втулка 8 пропускается через отверстие, выполненное в задней торцевой крышке 2, и прижимает шнур 4 через подшипники 5 к корпусу 1, чтобы образовать зазор между передним концом буксирной тяги 4 и стенкой передней торцевой крышки 3 корпуса. Обе торцевые крышки 2, 3 прикреплены к корпусу 1 болтами 9. Передняя торцевая крышка 3 снабжена снаружи полуцилиндрическим корпусом 10, стенки которого образуют полость, сообщающуюся с телом корпуса 1. Ось полуцилиндрического корпуса 10 является продолжением оси цилиндрического корпуса 1 и расположена в направлении движения устройства. В плоской стенке полуцилиндрического корпуса 10, перпендикулярного к ней, с помощью резьбового соединения и контргаек 11 в осевом направлении установлено L-образное тангенциальное сопло 12, которое фиксируется с цилиндрической вертикальной частью 13 с резьбой и конической горизонтальной частью 14. Кроме того, в тангенциальной насадке 12 также предусмотрена возможность изменения угла наклона оси конической части 14 относительно оси устройства. Ось конической части 14 либо расположена в плоскости вращения оси вертикальной части 13, либо отклонена от неё на угол не более 45° в направлении, противоположном движению устройства, с возможностью создания единого струйного потока агента для вращения и перемещения устройства вдоль трубопровода во время процесса удаления отложений. В первом случае, как показано на рисунке 3 (фигуры 1, 2), возможна производительная очистка с использованием ручного перемещения, а во втором случае, как показано на рисунке 3 (фигура 3), также возможна производительная очистка с автоматическим перемещением устройства вдоль трубопровода. Для повышения производительности вращающейся части устройства на конце полуцилиндрического корпуса 10 крышки 3 на конце закреплён держатель с режущим инструментом 15, например, с помощью резца в форме сверла или конуса с резцами, которые режут уплотнённые слои, прилегающие к стенкам трубопровода, при вращении корпуса 1 (фигура 3) (рис. 3).
Устро йство для оч истки полости трубопровода
8 2 4 5 1 3 11 12 12 14
Фиг. 3
Рис. 3. Устройство для очистки полости трубопровода; фиг. 1 - продольный разрез; фиг. 2 - то же, вид справа; фиг. 3 - то же, вид сверху с рабочим расположением сопла, которое обеспечивает вращение и перемещение устройства вдоль трубопровода
Предлагаемое изобретение для удаления отложений на внутренней поверхности трубопровода работает следующим образом. Подготовленное к работе устройство вводится в трубопровод, а жидкий реагент под давлением подаётся в полость муфты 4 под давлением в сопло 12. Струя реагента под давлением покидает сужающуюся часть сопла 14. Коническая часть сопла находится по касательной к окружности, струя создаёт вращение корпуса 1 вокруг оси устройства 4. Во время вращения режущий инструмент 15 очищает полость трубопровода от твёрдых отложений. Струя реагента под давлением выходит из сужающейся части 14 сопла, очищает от остатков заноса с внутренней поверхности трубопровода и удаляет её. Вдоль трубопровода устройство перемещается за счёт реактивной силы, создаваемой соплом 12. Кроме того, наличие единого сопла в выходном блоке реагента, а также наличие режущего инструмента на переднем конце вращающейся части способствуют снижению расхода реагента и снижению давления подачи [6].
Преимущество данного изобретения для удаления заносов и засоров на внутренней поверхности трубопроводов по сравнению с известными аналогами состоит в упрощении устройства, снижении трудозатрат при изготовлении и эксплуатации, снижении расхода реагента, повышении производительности и качества очистки полностью заиленных трубопроводов.
Библиографический список
1. Садыков. Т. С. Методы очистки внутренних полостей трубопроводов / Т. С. Садыков. С. В. Горячев // Молодёжный научный форум технические и математические науки: сб. ст. XXXIV студенческой междунар. заочной науч.-практ. конф.. - М, 2016. - С. 150 - 157.
2. Боргер, В. Г. Устройство для удаления отложений из полости трубопровода: авторское свидетельство 1484392 СССР, МПК B 08 B 9/04. -4325284/30-12 / В. Г. Боргер; заявлено 06.11.87; опубликовано 07.06.89 // Бюллетень. - 1989. - № 21. - С. 3.
3. Ежов, В. А. Реактивная головка для очистки внутренней поверхности трубопровода: патент 2077964. Российская Федерация, МПК B08 B9/04 / В. А. Ежов, А. В. Холодный; патентообладатели В. А. Ежов, А. В. Холодный; заявлено 03.10.1994; опубликовано 27.04.1997. -URL: http://www.freepatent.ru/patents/2077964 (дата обращения: 25.09.2018).
4. Толстов, Э. Л. Устройство для очистки внутренней полости трубопровода: патент 2292965. Российская Федерация, МПК B08 B9/53 / Э. Л. Толствов; патентообладатель Э. Л. Толстов; заявлено 07.07.2005; опубликовано 10.02.2007. - URL: http://www.freepatent.ru/patents/2377080 (дата обращения: 25.09.2018).
5. Хомяков А. Г. Устройство для очистки полости трубопровода: патент 8620. Республика Беларусь, МПК B08 B9/04. / А. Г. Хомяков и др.; заявитель и патентообладатель Научно-производственное республиканское унитарное предприятие «БелНИИ мелиорации и луговодства»; заявлено 19.01.2004; опубликовано 30.09.2004. - URL: http://bypatents.com/4-8620-ustrojjstvo-dlya-ochistki-polosti-truboprovoda.html (дата обращения: 25.09.2018).
6. Майструк, С. П. Устройство для очистки полости трубопровода: авторское свидетельство 1734890 СССР, МПК B 08 B 9/04. -4680901/12 / С. П. Майструк и др.; заявлено 18.04.89; опубликовано 23.05.92 // Бюллетень. 1992. - № 19. - С. 2.
7. Хегай, О. Н. Устройство для очистки полости трубопровода: патент 2639793. Российская Федерация, МПК B08 B9/04 / О. Н Хегай и др.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Хакасский государственный университет им. Н. Ф. Катанова»; заявлено 07.12.2016; опубликовано. 22.12.2017. - URL: https://yandex.ru/patents/doc/RU2639793C1_20171222 (дата обращения: 25.09.2018).
© Хегай О. Н., Хегай М. О., 2019
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
УДК 631.5:633.491(571.513)
НЕКОТОРЫЕ АГРОТЕХНИЧЕСКИЕ ПРИЁМЫ ВЫРАЩИВАНИЯ КАРТОФЕЛЯ В СТЕПНЫХ УСЛОВИЯХ РЕСПУБЛИКИ ХАКАСИИ
О. И. Акимова, К. С. Акимова
Хакасский государственный университет им. Н. Ф. Катанова
Приведены результаты изучения влияния способа подготовки и мульчирующих материалов на формирование элементов продуктивности картофеля сорта Коломба в условиях Хакасии. Формирование оптимальных значений элементов продуктивности и высокая урожайность картофеля отмечались при проращивании клубней перед посадкой на свету и использовании прозрачного материала для укрытия почвы.
Ключевые слова: картофель, сорт Коломба, Хакасия, урожайность, элементы продуктивности, дисперсионный анализ, корреляция.
Картофель - ценная пищевая, кормовая и техническая культура с высоким содержанием в клубнях крахмала, полноценных белков, минеральных веществ, витаминов [1].
К условиям возделывания различных сортов картофеля предъявляются неодинаковые требования, так как разные сорта по-разному реагируют на агротехнические приёмы возделывания. Поэтому для сортов, существенно отличающихся биологическими особенностями, нельзя применять одинаковую агротехнику [2]. А. Г. Лорха по этому поводу пишет следующее: «Каждый рекомендуемый элемент технологии возделывания картофеля эффективен лишь для определённых условий и даже на одних и тех же почвенных разностях не следует слепо подражать агроправилам, а необходимо корректировать их с учётом местных особенностей климата и изменяющихся метеорологических условий» [3].
В настоящее время в картофелеводстве ежегодно появляется много новых интересных сортов отечественной и иностранной селекции. Одним из таких сортов, относящихся к группе очень ранних, является высокопродуктивный сорт голландской селекции Коломба.
Общие элементы технологии возделывания ранних сортов картофеля в Сибири отражены в работе Б. Н. Дорожкина и А. Н. Кадычегова [4] и в трудах других сибирских учёных. Однако исследований по изучению влияния на продуктивность картофеля нового сорта Коломба различных видов укрывного материала в условиях степной зоны Хакасии не проводилось.
Целью исследований являлось изучение влияния элементов технологии возделывания на урожай картофеля сорта Коломба в условиях степной зоны Республики Хакасия.
Исследования проводились в условиях степной зоны Алтайского района Хакасии. Схема опыта такова: 1) способ подготовки: а) контроль (без подготовки), б) проращивание клубней на свету; 2) мульчирующий материал: а) без мульчи, б) плёнка полиэтиленовая прозрачная 100 мкм, в) плёнка полиэтиленовая чёрная 100 мкм «Мульча».
Укрытие плёнкой проводили бескаркасным способом, присыпая края плёнки почвой. Перед посадкой в месте расположения кустов делали крестообразные надрезы в плёнке и в них проводили посадку клубней. Места надрезов присыпали небольшим количеством почвы во избежание воздухообмена с окружающей средой и снижения температуры под плёнкой. При появлении первых всходов места посадки присыпали почвой от повреждения заморозками. По окончании угрозы заморозков и появлении массовых всходов, когда высота растений достигла 15-20 см, плёнку снимали. В это время почва в Хакасии в полуденные часы хорошо прогревается и укрывной материал может оказать только отрицательное влияние, так как оптимальная температура для формирования клубней составляет 16-20°С.
Закладку опыта проводили по методике Б. А. Доспехова [5]. При проведении учётов и наблюдений применялись общепринятые методики. Данные полевого опыта обрабатывали методами дисперсионного и корреляционного анализов с помощью компьютерной программы FieldExpert vl.3 Pro» (свидетельство о государственной регистрации № 9455) согласно методическим рекомендациям О. И. Акимовой [6].
Продуктивность картофеля определяется элементами продуктивности. В наших исследованиях между урожайностью клубней картофеля и количеством клубней с куста при использовании агроприёмов в опыте зависимость была сильная: для продуктивной кустистости коэффициент корреляции (r) равен 0,93 ± 0,08, коэффициент детерминации (r2) равен 0,85, tr = 12,41 при t 05 = 2,1. Для массы клубней с куста зависимость была также сильная: r = 0,96 ± 0,05, r2 = 0,93, tr = 19,50 при t 05 = 2,1.
На основании полученных данных выявлено, что фактор «мульчматериал» оказал определяющее влияние на массу клубней с куста картофеля (табл.). Вклад фактора в изменчивость признака составил 76,91 %. Масса клубней с куста с мульчматериалом «плёнка прозрачная» была также на 537 г больше, по сравнению с контролем «без мульчи». Масса клубней с куста с мульчматериалом «плёнка чёрная» была на 233 граммов больше контроля, однако на 305 граммов меньше, чем при использовании мульчматериала «плёнка прозрачная», в среднем при разных способах предпосадочной подготовки клубней в опыте.
