БЕСШАТРОВАЯ СБОРНО-БЛОЧНАЯ ВОДОНАПОРНАЯ БАШНЯ

Ценность этой башни заключается в том, что для ее бака не требуется вышки. Вышкой служит цилиндрическая опора бака или ствол.

Бесшатровой башня называется потому, что для утепления ее бака не нужно обычно применяемого шатра.

Бесшатровую башню можно использовать и при постройке ветронасосных установок, которые, как известно, для эффективной работы требуют обязательной водонапорной башни или другого водохранилища.

Высота башни (около 11 м) дает возможность ста вить ее на расстоянии около 20 м от ветродвигателя.

Особенностью башни является то, что водяной бак установлен на цилиндрической опоре, заполненной водой и используемой как дополнительная емкость. Емкость опоры почти равняется емкости бака, но она Не может быть использована полностью из-за весьма малого напора, когда уровень воды снизится до половины высоты. Таким образом, емкость башни надо считать как полуторную емкость ее бака.

Второй особенностью является возможность собранную на земле в горизонтальном положении башню поднять и поставить на фундамент подобно тому, как ставятся ветродвигатели.

Башня может ставиться совершенно не утепленной, или с легкой тепловой изоляцией стенок бака и опоры.

Возможность использования неутепленной башни основана на том, что вода подземных источников имеет температуру 6—8⁰Ц и при обмене не реже одного раза в сутки не промерзает. Окружающая зимняя температура пятидневки не должна быть ниже —24⁰Ц. К этим температурным условиям подходит климат Белоруссии. Таким образом, неутеплённые башни могут ставиться на водопроводах, питающихся из буровых колодцев, но чтобы был обеспечен суточный обмен воды (температура воды в буровых колодцах около 6—8°Ц). Зимой возможны температуры, доходящие до минус 30—35⁰, а иногда и до — 40⁰. Но эти холода кратковременны. Мероприятия при больших холодах предусмотрены правилами эксплуатации. Одним из таких мероприятий является спуск холодной воды из башни и накачивание теплой воды. В случаях, если вода подается из открытых водоемов или не обеспечивается суточный обмен воды, башня должна быть утеплена.

При монтировании водонапорной башни в комплексе с ветронасосной установкой условия несколько меняются, а именно: водоснабжение с помощью ветродвигателей требует наличия бака с двухсуточным запасом воды. Следовательно, суточный обмен воды невозможен. Возможность в любое нужное время накачать в башню воду для обмена исключена. Поэтому надо считать правилом, что в комплексе с цетронасосной установкой бесшатровая водонапорная башня должна быть обязательно утеплена.

Конструкция башни. Бесшатровая башня изготовляется на заводах в виде отдельных блоков: бака, цилиндрической опоры, крыши и наружной лестницы. Башни разработаны и выпускаются заводами двух размеров, с емкостью бака 10 и 15 куб. м. В зависимости от емкости меняются размеры бака, опоры и фундамента. Башни ставятся на бетонном фундаменте. Прочность установленной башни обеспечивается бетонным фундаментом и земляной обсыпкой.

Минским заводом «Металлоконструкция» выпускается бесшатровая башня емкостью 15 куб. м.

Рис. 38. Разрез бесшатровой водонасосной башни

Техническая характеристика башни:

Диаметр бака                                                                     2,6 м

Высота бака (от стыка с опорой)                                    3,25 м

Высота опоры (т. е. до дна бака)                                     8,0 м

Диаметр опоры                                                                 1,5 м

Резервная емкость воды в опоре                                     14 куб. м

Вес бака                                                                             1060 кг

Вес крыши                                                                         225 кг

Вес опоры                                                                          1510 кг

Вес лестниц                                                                                  115 кг

Полный вес башни                                                                       2910 кг

Давление на грунт с учетом ветровой нагрузки                      =1,5 кг/см²

Узлы башни. 1. Водонапорный бак имеет внизу коническое сужение, равное диаметру опоры, с которой он сваривается на месте установки до подъема. На внутренних стенках бака по окружности приварено 12 скоб-льдоудержателей. Назначение их следующее: в сильные морозы и при недостаточных водообменах, особенно в неутепленных башнях, на стенках баков образуется лед толщиной до 200—300 мм. Для предохранения от обвалов льда на дно бака поставлены скобы, которыми он прочно удерживается у стенок. При потеплении или с увеличением суточных водообменов лед растаивает. В верхней части бака имеется отверстие для крепления переливной сигнальной трубы. По поверхности бака приварены гайки, служащие для крепления теплоизоляции.

2. Опора (ствол) — цилиндрическая труба с дном. Длина опоры 8 м. Внутри опоры к стенке приварена лестница. У основания опоры вварены два патрубка. Один из них, нижний, служит для спуска воды, а второй — для соединения с разводяще-нагнетательным трубопроводом. По окружности у основания на равных расстояниях приварены шесть башмаков для анкерных болтов, которыми башня крепится к фундаменту. Снаружи к опоре приварены гайки для шпилек, которыми крепится теплоизоляция.

3. Крыша в собранном виде с люком и отверстием в центре для пропуска и крепления вентиляционной трубы.

4. Лестница наружная из уголкового железа.

В отдельной связке даются с башней две трубы — вентиляционная и сигнальная. В ящике находятся прокладки, метизы и болты для крепления.

Место для установки башни выбирается более высокое, невдалеке от насосной установки и на расстоянии около 10 м от магистрали водопровода. С насосной станции должна быть видна сигнальная труба башни. Вытекание воды из трубы при наполнении бака служит сигналом для остановки насоса. Возможна установка башни вдали от насосной станции, около потребителей. В таком случае, необходимо автоматизировать работу башни с насосной установкой или установить сигнализацию уровня воды в башне.

Включается водонапорная башня непосредственно в водопроводную магистраль. Насос качает воду не в башню, а в водопроводную магистраль. Избыток воды в магистрали поступает в башню и наполняет ее, а при бездействии насоса водопровод питается из башни. При этой системе включения насоса у последнего должен быть обратный клапан.

При проектировании и выборе места необходимо учесть положение башни для удобного соединения ее с магистралью.

После того как будет намечено место установки башни, приступают к изготовлению фундамента, план и размеры которого приведены на рис. 39. Котлованы роются по размерам фундамента. Фундамент делается бутовый, на цементе.

Делая разбивку котлована, находят центр башни и линию напорно-разводящей трубы, соединяющей башню с магистралью. Ось этой напорно-разводящей трубы должна быть направлена под прямым углом к магистрали водопровода. Пробки анкерных болтов могут быть постав, лены вначале, до кладки фундамента, или после того как подойдет кладка на 650 мм к намеченной поверхности фундамента.

При разбивке точек под пробки следует помнить, что расстояние от центра башни до центра болта равняется расстоянию между болтами. Сделав окружность, этим же радиусом намечают центры болтов, обходя радиусом, как циркулем, по окружности. Начинают разметку болтовых центров с того, который расположен между патрубками башни, а эту точку определяют по оси напорно-разводящей трубы.

Пробки делаются или из сплошных кусков дерева сечением 250х250 мм, или сколачиваются из досок.

Рис. 39. Фундамент башни глубиной 800 мм.

Д₁ - диаметр окружности расположения анкерных болтов 1650 мм.

Д₂ - диаметр окружности фундамента 2700 мм, или 2,7м. Объем бетона 4,3 куб. м.

При установке башни без обсыпки глубина фундамента 1,6 — 1,8 м.

В случае применения пробок из сплошных кусков дерева необходимо в начале схватывания бетона расшатать пробки на 2—3 мм, чтобы они легко выходили после затвердения.

Бетон должен быть уложен за одну рабочую смену для избежания расслаивания. Горизонтальность фундамента проверяется линейкой с уровнем. Кладку фундамента надо выдержать до установки башни в течение 5—7 дней до полного затвердения бетона. Поставленные в фундамент пробки вынимают перед самым подъемом башни. Поднятую башню ставят фундаментными башмаками над отверстиями, выверяют вертикальность башни по отвесу, ставят в отверстия анкерные болты и заливают их цементным раствором состава 1:3—1:4. Образовавшиеся под днищем башни щели и пустоты наполняют цементным раствором.

Сборку башни начинают с того, что опору подкатывают к фундаменту и укладывают горизонтально на деревянных помостках (клетках). Затем на деревянных подкладках подкатывают бак, регулируя, чтобы ось бака совпала с осью опоры, а болтовые отверстия в диафрагме днища бака — с отверстиями в обвязочном уголке опоры. Бак соединяют с опорой двенадцатью монтажными болтами, не допуская зазора между соединяемыми частями более 5 мм.

Укладывая к соединению бак и опору, необходимо проверить, правильно ли расположены патрубки опоры и отверстие для сигнальной трубы в баке. Неправильно уложенные и соединенные детали башни трудно будет после исправить. Соединение башни с опорой болтами является временным. Башня с опорой соединяется сваркой, наложением широкого монтажного шва с наружной стороны бака. Плотность швов проверяется керосином. Для этого проверяемый шов снаружи башни покрывают меловым или известковым раствором, чтобы керосин, если он пройдет через поры или свищи в сварке, был лучше виден. Выявленные дефекты устраняют. Затем между уголками крыши и бака прикрепляют удлиненными болтами деревянный настил из шпунтованных досок толщиной 47 мм. Люк в настиле должен совпадать с лазовыми скобами внутри бака, а снаружи — с лестницей. Доски для настила с нижней и боковой сторон окрашиваются. Настил и крышу надо присоединить очень плотно, чтобы не проходил воздух. Последними устанавливают в баке сигнальную трубу и в крыше — вентиляционную трубу, а затем уже приваривают наружную лестницу, которая мешала бы прежде при поворачивании башни во время сварки.

Рис. 40. Чертеж устройства и деталей теплоизоляции башни

Следом за сборкой, пока еще башня находится в горизонтальном положении, производят теплоизоляцию башни. Теплоизоляционная обшивка крепится шпильками, ввертываемыми в гайки, приваренные для этой цели по окружности бака и цилиндрической опоры (ствола). Гаек имеется на баке три ряда по 12 шт., на косине под баком 6 шт. и пять рядов по 4 шт. на поверхности ствола. До устройства изоляции необходимо наружные стенки бака и ствола покрыть защитным слоем битума от возможного ржавления.

Теплоизоляция делается следующим образом. Из досок или вагонки толщиной 16 мм делают кружала, которыми огибают бак и ствол по линии гаек и крепят шпильками к гайкам на башне.

Кружала башни делаются трехслойными. Первый слой (пояс) делается несколько шире, а два последующие, т. е. верхние, — уже. На первый пояс ложится первая внутренняя обшивка из вагонки толщиной 16 мм, а на весь пакет кружал во всю длину бака ложится наружная обшивка из шпунтованных досок толщиной 47 мм. Благодаря наличию внутренней обшивки внутри образуются две воздушные прослойки, которые заполняются каким-либо теплоудерживающим мягким материалом, как строительный войлок, пакля, мякина, отходы волокнистых (костра), торф. Под наружную обшивку закладывается толь для предохранения от возможного проникновения атмосферной влаги через щели наружной обшивки. Косой поддон бака обшивается вплотную без кружал одним слоем досок толщиной 47 мм.

Ствол (опора) утепляется только с одной воздушной прослойкой. Для этого по окружности ствола прикрепляется пять поясов кружал из одного слоя досок толщиной 16 мм, а сверху накладывается наружная обшивка из шпунтованных досок толщиной 47 мм. Воздушная прослойка заполняется так же, как и у бака. Желательно под наружную обшивку ствола положить толь.

Наружная обшивка бака и ствола стягивается обручом из полосового железа. Обручи ложатся по линии против кружал. Чертеж устройства теплоизоляционной обшивки башни показан на рис. 40. Обшивку следует делать из хорошо просушенного дерева. Доски для кружал, чтобы они хорошо огибали башню и не ломались, надо снабдить надрезам в поперечном направлении, делая эти надрезы пилой на расстоянии около 3 см одна над другой.

Окончив устройство обшивки, башню обязательно красят два раза.

Вместо изготовления трехслойных кружал бака, можно поступить иначе. Ложится первый ряд кружал 16 мм толщины, а на них во всю Длину бака ложится внутренняя обшивка толщиной 16 мм с закладкой мягкого утеплителя. Затем поверх внутренней обшивки ложится второй ряд кружал толщиной 116 мм, и на них прикрепляется наружная обшивка с предварительной закладкой утеплителя и толи.

Результат один и тот же, так как образуется две воздушные прослойки, но процесс изготовления несколько проще.

Для устройства теплоизоляции башни требуются следующие материалы:

Доски шпунтованные 47 мм                                                                      3,6 куб. м

Доски шпунтованные 47 мм при установке башни без обсыпки         4,8 куб. м

Доски-вагонка 16 мм                                                                                  1,0 куб. м

Толь (для бака 25 и ствола 45)                                                                   70 кв. м

Железо полосовое (в зависимости от размера                                         20—30 кг

Гвозди                                                                                                          15 кг

Заполнитель в списке не указан, так как предполагается использовать местные отходы производства.

После подъема (о способе подъема сказано ниже) башню закрепляют растяжками в четырех направлениях. Растяжками может служить проволочная скрутка из 2—3 проволок толщиной 4—5 мм. Такелажное (подъемное) оборудование может быть снято только после закрепления башни упомянутыми растяжками и затвердения бетона анкерных болтов.

Закрепив растяжки, приступают к соединению башни с водопроводом.

К обоим вваренным в башню патрубкам присоединяются задвижки Лудло. К патрубку меньшего диаметра, расположенному на высоте 150 мм от Дна, присоединяется грязевая труба для промывки и спуска воды. Труба отводится в пониженное место сбора сточных вод.

Ко второму патрубку, диаметром 100 мм, расположенному на высоте 300 мм от дна, присоединяют трубы напорно-разводящей сети.

Убедившись в отсутствии течи в коленах патрубков и соединениях труб, приступают к постройке смотрового колодца. Колодец строят примыкающим к стволу башни у вывода патрубков, размерами, указанными на рисунке. Материалом для колодца может служить кирпич, камень, дерево. Колодец должен иметь отверстие — лаз, закрываемый двумя крышками, из которых внутренняя утепляется зимой соломой, мякиной, опилками или другими подобными материалами. Для этого внутренняя крышка делается в виде ящика.

После постройки смотрового колодца и проверки соединений башни и трубопровода приступают к засыпке траншей и обсыпке башни. Обсыпку обкладывают дерном. После обсыпки растяжки снимают.

Кроме вышеописанного способа крепления башни с обсыпкой, разработанного и рекомендованного ВИМом, возможно крепление без обсыпки.

При способе крепления без обсыпки все силы от бокового давления ветра на башню должен воспринять фундамент. С этой целью фундамент должен закладываться на глубину 1,6—1,8 м и выступать над поверхностью земли на 0,1—0,2 м. Вся толщина бетона составит около 2 м. Однако около смотрового колодца со всех трех его сторон необходимо сделать подсыпку земли для утепления самого колодца и прилегающей почвы, через которую проходят трубы.

Нижнюю часть башни на высоте 2 м также надо более усиленно утеплить, чтобы предохранить от замерзания малые объемы воды на дне башни. Обсыпкой преследуется две цели: усилить устойчивость башни от боковых давлений ветра и создать утепление дна башни. Первое требование достигается увеличением глубины фундамента, а для второго необходимо сделать соответствующую теплоизоляцию у дна башни. Таким, утеплителем может служить деревянная обшивка нижней части бака высотой 2 м и толщиной 0,6—0,8 м, с засыпкой теплоудерживающим материалом. Верх обшивки должен быть водонепроницаемым и со скатом. Если в хозяйстве на месте установки башни имеется возвышенность, то башню можно поставить в углубление, сделанное на этой возвышенности. При этом следует обеспечить возможность спуска воды из башни.

Правильная эксплуатация башни требует своевременного проведения ремонтов, промывки и ухода. Если вода поступает из открытого водоема (пруд, река, шахтный колодец), то необходимо чаще делать промывочный спуск воды из башни через грязевую (промывочную) трубу. Время между очередными промывками зависит от степени загрязнения башни. Периодически необходимо производить дезинфекцию башни и трубопроводов хлорной известью.

Для дезинфекции башня предварительно заполняется водой и в нее вливается 6—10 литров однопроцентного раствора хлорной извести. Спустя 15—20 минут, открывают все краны водопровода, чтобы дезинфицирующая вода из бака промыла все трубы. Спустя еще 30 минут, открывают грязевую трубу и спускают из башни весь остаток, воды. Затем пускают насос и производят промывку башни и сети через краны и грязевую трубу.

Если длительное время будет оставаться неприятный запах хлора в воде, то в воду добавляют небольшое количество аммиака (нашатырного спирта).

Промывку башни с дезинфекцией рекомендуется делать не реже одного раза в год.

Ежегодно надо проверять состояние окраски внутренней и наружной поверхности башни, не допуская образования ржавчины. Перед нанесением свежей краски старую удаляют. Окраска делается в два слоя.

Зимой во время морозов, достигающих более 20—25⁰, когда на стенках бака образуется лед толщиной более 150 мм, рекомендуется делать искусственный водообмен. Через грязевую трубу воду из башни выпускают и вновь ее наполняют водой из источника, включая насос или ветродвигатель. В сильные морозы можно оставить небольшую течь воды где-либо на конечной точке водопровода или даже приоткрыть грязевую трубу, а ветродвигатель держать включенным все время, чтобы происходил водообмен. Надо, однако, следить, чтобы, в случае отсутствия ветра не оставить таким путем ферму без воды.

В случае необходимости перекрыть на значительное время подачу воды в сеть, следует предварительно спустить всю воду из башни до устранения неисправности.

Весной, во время таяния льда нельзя спускать полностью воду из башни, чтобы не повредить днище опадающим льдом.

Под сигнальной трубой надо сделать отмостку и отводить воду от башни, чтобы не размывалась земляная насыпь и не портилась теплоизоляция.

Подъем башни производится при помощи трехтонной грузовой лебедки или гусеничным трактором (желательно лебедкой, так удобнее и безопаснее). Башня для подъема подвергается оснастке такелажным оборудованием, напоминающим оснастку ветродвигателей.

Подготавливаясь к оснастке, разбирают деревянный настил или клетку, на которую башня опиралась днищем, и ложат его на фундамент. На фундамент кладутся временные доски, которые должны лежать на настиле вдоль башни. Грузовым тросом обхватывают башню петлей под баком. Трос от башни через блоки идет к стреле, а со стрелы, в зависимости от выбранного варианта, направляется к лебедке или к трактору. У места крепления грузового троса крепятся боковые и задняя растяжки. Для предохранения от продольного сдвига башни при натяжении под углом грузового троса башня прикрепляется за нижние два башмака к двум столбам, поставленным по сторонам башни. Благодаря удерживанию башни за низ она при натяжении троса поворачивается в точке опоры дна и становится в вертикальное положение.

В инструкции ВИМа даны два варианта подъема: с неподвижной стрелой и падающей, т. е. подвижной стрелой, - так называемым шевром. В обоих вариантах оснастка грузовыми тросами и устройство стрелы очень сложны. Поэтому предложен и успешно применяется другой, более простой способ оснастки, при котором подъем происходит способом падающей стрелы. Стрела ставится по другую сторону фундамента так, как указано во втором варианте и на рис. 41. Устройство стрелы сравнительно простое. На поперечное бревно основания длиной около 4 м ставится другое бревно, длиной 7 м и толщиной в вершине 25—26 см. Это бревно укрепляется к поперечине деревянными раскосами и скобами по сторонам. Нижняя часть стрелы крепится к поперечине хомутом. В нижнем торце стрелы делается седлообразное углубление, которым она садится на поперечину. Верхний торец стрелы имеет углубление, окованное железом, такое же, какое делается у стрелы при подъеме ветродвигателей. В углубление вершины стрелы ложится кондуктор, к проушинам которого крепятся тросы от башни и лебедки.

Оснастка производится так же, как при подъеме ветродвигателей. Башня обхватывается тросовой петлей под баком, и этот же трос, сложенный вдвое, идет к стреле, но у стрелы трос соединяется со специальным кондуктором, который ложится в паз. По другую сторону стрелы к кондуктору подвешивается однороликовый пятитонный блок, через который проходит подвижный грузовой трос к трехтонной грузоподъемной лебедке. Крепление троса, лебедки, роковых растяжек и их столбов такие же, как и при установке ветродвигателей, но стрела ставится в углубление 0,5 м с предохраняющими от сдвига ее столбами. Трос применяется диаметром 17—119 мм.

Стрела после ее подъема в вертикальное положение привязывается за вершину двумя проволоками. Одной — за башню, где крепится трос, и другой — в сторону лебедки к столбику, поставленному на расстоянии 10 м от стрелы. Эта проволока толщиной 5—6 мм будет держать стрелу в наклонном в сторону башни положении во время оснастки, а при подъеме, когда трос выйдет из верхнего паза стрелы, не позволит ей упасть. Проволока, идущая от стрелы к башне, должна быть свободной, не натянутой.

Кондуктор, благодаря наличию двух шайб, не может скользить по стреле и поведет ее за собой до момента выхода из углубления.

Задняя оттяжка крепится к столбу, но не к лебедке. Исправление положения башни без задней лебедки производится следующим образом: когда остается всего 20—30 мм до соприкосновения дна башни с фундаментом, опускание приостанавливают и ломами исправляют положение башни. Затем, придерживая ее в нужном положении, опускают на фундамент. Опускание производится травлением задней оттяжки. Затем грузовой лебедкой приподнимают другую сторону башни, опиравшуюся на фундамент при подъеме, вынимают продольные доски, исправляют, если требуется, направление башни и, отпуская трос, ставят ее на место.

Схема оснастки, устройства стрелы и кондуктора изображена на рис. 41.

Рис. 41. Схема оснастки башни для подъема по способу оснастки ветродвигателей

Удобство применяемой оснастки заключается еще и в том, что такелажное оборудование для подъема ветродвигателей, используют и для подъема водонапорных башен. Единственной дополнительной деталью является кондуктор кузнечного изготовления.

Э. Р. ЗАКРЖЕВСКИЙ
ВЕТРОДВИГАТЕЛИ ДЛЯ МЕХАНИЗАЦИИ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ФЕРМ
МИНСК 1959