СИСТЕМА И СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С УФ-ИЗЛУЧЕНИЕМ В УСЛОВИЯХ ВОДНОГО ПРИМЕНЕНИЯ
SYSTEM AND METHOD OF IMPROVING SAFETY WHEN OPERATING WITH UV RADIATION UNDER CONDITIONS OF AQUEOUS USE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к объекту, который во время эксплуатации по меньшей мере частично погружен в воду, в частности, к судну или инфраструктурному объекту.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способы защиты против обрастания известны из уровня техники. Например, заявка US2013/0048877 описывает систему для защиты против обрастания защищаемой поверхности, содержащую источник ультрафиолетового излучения, выполненный с возможностью генерации ультрафиолетового света, и оптическую среду, расположенную вблизи от защищаемой поверхности и связанную с возможностью приема ультрафиолетового света, при этом оптическая среда имеет направление толщины, перпендикулярное защищаемой поверхности, причем два ортогональных направления оптической среды, ортогональные направлению толщины, параллельны защищаемой поверхности, причем оптическая среда выполнена с возможностью обеспечения пути распространения ультрафиолетового света таким образом, что ультрафиолетовый свет проходит внутри оптической среды в по меньшей мере одном из двух ортогональных направлений, ортогональных направлению толщины, и таким образом, что, в точках вдоль поверхности оптической среды, соответствующие части ультрафиолетового света выходят из оптической среды.
2
2
Патент US5308505 описывает, что биологическое обрастание подводных поверхностей морскими организмами предотвращают облучением воды ультрафиолетовым светом и интенсивность ультрафиолетового света регулируют, чтобы уничтожать личинки ракушек для предотвращения их прикрепления к подводной поверхности. Кроме того, данный документ описывает как воду пропускают через биоцидную камеру, содержащую источник ультрафиолетового света с интенсивностью по меньшей мере 4000 мкВатт/см и со скоростью, обеспечивающей продолжительность пребывания в биоцидной камере по меньшей мере одну минуту. Данный документ дополнительно описывает, что мутность морской воды между узлом и решеткой изменяется, датчик ультрафиолетового излучения, например, диод, чувствительный к ультрафиолетовому излучению, обнаруживает изменения интенсивности и подает соответствующие сигналы по кабелю в блок управления датчиком. Флуктуации интенсивности ультрафиолетового света обрабатываются, чтобы обеспечивать сигнал обратной связи в блок управления интенсивностью лампы. Интенсивность от ультрафиолетовых ламп на решетки автоматически настраивается таким образом, чтобы поддерживать распределение минимум 20 мкВт/см по облучаемой площади. Кроме того, приведенный документ описывает гибкое непрозрачное защитное ограждение, продолжающееся наружу до судна от пирса, чтобы препятствовать выходу ультрафиолетового света, который может быть вреден для человеческого глаза. Решетку узлов излучателей/отражателей ультрафиолетового света перемещают в рабочее положение посредством позиционирующего механизма, закрепленного к пирсу вблизи корпуса судна. Контактные датчики на решетке определяют правильное положение решетки для подачи надлежащей интенсивности ультрафиолетового света к корпусу.
Заявка US2012/050520 описывает устройство и способ для предотвращения биообрастания подводных оптических систем, использующих ультрафиолетовый свет, генерируемый внутри сосуда высокого давления с выходом через оптическое окно, без извлечения оптических систем из воды и без добавления химических веществ в воду.
Патент US5929453 описывает спектроскопический детектор, пригодный для обнаружения разливов нефти в водной среде, включающий в себя плавучий контейнер, имеющий оптическое окно; генератор оптической энергии, установленный в контейнере, для направления пучка оптической энергии через окно; оптический детектор для выработки выходного сигнала при обнаружении второго пучка оптической энергии, принятого в контейнере через окно; и делитель пучка для направления второго пучка оптической энергии на оптический детектор. Генерация пучка оптической энергии и работа оптического детектора синхронизируется по времени для ослабления теплового шума и отделения считываемой оптической энергии от фонового света. Пучок оптической энергии предпочтительно содержит УФ составляющие, которые подавляют формирование биологических организмов на оптическом окне.
Заявка US2006/086302 описывает устройство защиты судна, включающее в себя защитное ограждение и устройство откачивания текучей среды. Защитное ограждение, расположенное вокруг судна в текучей среде и закрепленное только к судну, закрывает участок судна, продолжающийся в текучей среде. Устройство откачивания текучей среды, расположенное между защитным ограждением и судном для удаления текучей среды между защитным ограждением и судном, доступно без снятия защитного ограждения с судна. Кроме того, описан позиционирующий элемент для позиционирования устройства откачивания текучей среды для транспортировки текучей среды из промежутка между судном в текучей среде и защитным ограждением, установленным снаружи и вокруг судна. Позиционирующий элемент включает в себя первый элемент, устанавливаемый по существу вертикально и имеющий первый конец, второй конец и точку крепления для устройства откачивания текучей среды, и второй элемент, имеющий рабочее соединение со вторым концом первого элемента на расстоянии от первого конца и продолжающийся от первого элемента.
Заявка US2014/196745 описывает систему, включающую в себя источник УФ света и оптическую среду, связанную с возможностью приема УФ света от источника УФ света. Оптическая среда выполнена с возможностью испускания УФ света вблизи поверхности, с которой следует снимать биообрастания после того, как биообрастание закрепилось на защищаемой поверхности. Способ соответствует системе.
Патент US1522121 описывает гальваническую батарею, содержащую электроды с разными характеристиками потенциалов, погруженные в морскую воду как в электролит и способные обеспечивать электрическую мощность в достаточном количестве, при этом по меньшей мере анод контактирует с морской водой по большой площади.
Патент US3129403 описывает устройство, содержащее герметичный корпус, содержащий первый набор электродов, способных формировать источник тока, при погружении в электролитную воду по меньшей мере одно водорастворимое уплотнение, установленное на стенке корпуса, при этом корпус формирует открытую полость, причем полость содержит средство для электролизного разложения водного содержимого в полости во взрывчатую газовую смесь и получающего энергию от источника тока, причем полость содержит второй набор электродов, установленных в полости и соединенных для формирования электрической схемы с источником тока, и средство внутри полости для поджига газовой смеси, образуемой в полости.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Биообрастание или биологическое обрастание (в настоящем документе, называемое также «обрастанием») представляет собой накопление микроорганизмов, растений, морской травы и/или животных на поверхностях. Множество организмов биообрастания является очень разнообразным и простирается далеко за пределы прикрепления ракушек и морской травы. По некоторым оценкам, биообрастание обуславливают более 1700 видов, содержащих более 4000 организмов. Биообрастание подразделяется на микрообрастание, которое включает в себя образование биопленки и бактериальную адгезию, и макрообрастание, которое состоит в прикреплении более крупных организмов. Вследствие различной химии и биологии, которые определяют факторы, которые предотвращают осаждение организмов, упомянутые организмы также классифицируют как твердые или мягкие типы обрастания. Известковые (твердые) организмы обрастания включают в себя ракушки, корковых мшанок, моллюсков, полихетов и других трубчатых червей и полосатых мидий. Примерами неизвестковых (мягких) организмов обрастания являются морская трава, гидроидные полипы, морские водоросли и биопленочная «слизь». Приведенные организмы формируют совместно сообщество организмов, образующих обрастание.
В некоторых случаях, биообрастание создает значительные проблемы. Механизмы прекращают работать, водоприемные устройства засоряются, и корпуса судов испытывают нарастающее торможение. Поэтому общеизвестна задача защиты против обрастания, т.е. процесс удаления или предотвращения образования обрастания. В ходе промышленных технологических процессов, для борьбы с биообрастанием можно применять биодисперсанты. В менее контролируемых окружающих условиях организмы уничтожают или отталкивают с помощью покрытий, использующих биоциды, термической обработки или импульсов энергии. Нетоксичные механические стратегии, которые предотвращают прикрепление организмов, включают в себя выбор материала или покрытия со скользкой поверхностью или создание наномасштабных поверхностных топологий, подобных коже акул и дельфинов, которые обеспечивают только точки слабого крепления. Биообрастание на корпусе судов вызывает резкое усиление торможения и, тем самым, повышенный расход топлива. По оценкам, повышение расхода топлива почти на 40% может быть вызвано биообрастанием. Так как крупные нефтеналивные танкеры или контейнерные суда могут расходовать на топливо до 200.000 евро в сутки, возможна значительная экономия при использовании эффективного способа защиты против биообрастания.
2
По-видимому, УФ-излучение можно эффективно использовать, чтобы в значительной степени предотвращать биообрастание поверхностей, которые контактируют с морской водой или водой озер, рек, каналов и т.п. В настоящем документе представлен подход, основанный на оптических способах, в частности, использовании ультрафиолетового света или излучения (УФ). Представляется, что большинство микроорганизмов убиваются, приводятся в неактивное состояние или неспособными к воспроизводству под действием достаточно интенсивного УФ света. Данный эффект зависит, главным образом, от суммарной дозы УФ света. Типичная доза для уничтожения 90% некоторых микроорганизмов равна 10 мВт/ч/м. Однако, в большинстве приведенных вариантах осуществления может быть какое-то УФ-излучение, которое может достигать мест, куда оно не должно попадать. Эти места охватывают, в основном, все над ватерлинией и, в частности, людей в непосредственной близости от оборудования в условиях водного применения. Во время плавания в открытом море такого не должно случаться (хотя, следует упомянуть, что, если персонал на борту судна еще может подвергаться (небольшому) риску), но во время, например, стояния в доке в гавани риск может быть больше, так как вблизи судна перемещается больше народу. Сюда могут относиться портовые рабочие, крановщики, суда снабжения, швартующиеся вблизи судна (с не доковой стороны) и т.п.
Следовательно, целью изобретения является создание альтернативной системы или альтернативного способа предотвращения или уменьшения биообрастания, которые, предпочтительно, дополнительно по меньшей мере частично лишены одно или более из вышеупомянутых недостатков.
В первом аспекте изобретение обеспечивает объект, который во время эксплуатации по меньшей мере частично, погружен в воду, при этом объект дополнительно содержит систему защиты против биообрастания (которая может также называться «противообрастающей осветительной системой»), содержащую УФ-излучающий элемент для обеспечения УФ-излучения (которое может также называться «противообрастающим светом») (для части внешней поверхности объекта), при этом УФ-излучающий элемент содержит, в частности, один или более источников света, в еще более частном случае, один или более твердотельных источников света, и выполнен с возможностью облучения упомянутым УФ-излучением (на стадии облучения) чего-то одного или более из (i) (упомянутой) части упомянутой внешней поверхности и (ii) воды вблизи упомянутой части упомянутой внешней поверхности, причем объект выбран, в частности, из группы, состоящей из судна и инфраструктурного объекта.
В еще одном дополнительном аспекте изобретение обеспечивает также противообрастающую систему как таковую, т.е. противообрастающую систему, содержащую УФ-излучающий элемент для подачи УФ-излучения (на часть внешней поверхности объекта), при этом УФ-излучающий элемент содержит один или более источников света и выполнен с возможностью облучения упомянутым УФ-излучением (на стадии облучения) чего-то одного или более из (i) (упомянутой) части упомянутой внешней поверхности и (ii) воды вблизи упомянутой части упомянутой внешней поверхности. Изобретение дополнительно поясняется, в частности, со ссылкой на противообрастающую систему в сочетании с объектом.
В еще одном дополнительном конкретном варианте осуществления, объект дополнительно содержит реле воды, при этом противообрастающая система выполнена с возможностью подачи упомянутого УФ-излучения на упомянутую часть, когда реле воды физически контактирует с водой, в частности, электропроводящей водой, например, морской водой. В настоящем документе реле воды определяется, в частности, как электрический переключатель, который, при контакте с водой, может включать или выключать электрическое устройство, в частности, включать. Следовательно, реле воды является, в частности, электрическим реле воды. Термин «реле воды» может также относиться к множеству реле воды. В общем, каждое реле воды может быть функционально связано с единственным источником света или с поднабором источников света, или с УФ-излучающим элементом, или с поднабором УФ-излучающих элементов. Следовательно, в вариантах осуществления, когда реле воды не имеет физического контакта с водой, (соответствующая) противообрастающая система может не обеспечивать УФ-излучения. Когда реле воды физически контактирует с водой, (соответствующая) противообрастающая система может обеспечивать УФ-излучение (хотя, в вариантах осуществления система управления может действовать (временно) вопреки данному правилу (смотри также ниже)).
Дополнительное преимущество реле воды может состоять, например, в сочетании с системой управления. Данная система управления может, например, давать команду УФ-излучающему элементу обеспечивать УФ-излучение. В таком случае реле воды может быть дополнительным предохранительным клапаном, фактически, позволяющим обеспечивать УФ-излучение только тогда, когда реле воды физически контактирует с водой. Следовательно, в дополнительном аспекте изобретение обеспечивает объект, который во время эксплуатации по меньшей мере частично погружен в воду, при этом объект дополнительно содержит противообрастающую систему, содержащую УФ-излучающий элемент, причем УФ-излучающий элемент содержит один или более источников света и выполнен с возможностью облучения УФ-излучением, на стадии облучения, чего-то одного или более из (i) части упомянутой внешней поверхности упомянутого объекта и (ii) воды вблизи упомянутой части упомянутой внешней поверхности, причем объект выбран, в частности, из группы, состоящей из судна и инфраструктурного объекта, причем объект дополнительно содержит реле воды, причем противообрастающая система выполнена с возможностью подачи упомянутого УФ-излучения на упомянутую часть в зависимости от наличия физического контакта реле воды с водой.
В частности, например, часть и реле воды могут быть установлены на одной и той же высоте. Следовательно, когда часть погружена, реле воды может включать УФ-излучающий элемент, а когда часть не погружена, реле воды может выключать УФ-излучающий элемент. С помощью такой противообрастающей системы, УФ-излучение может минимизироваться в ситуациях или местах применения, в которых УФ-излучение может считаться рискованным, а в ситуациях или местах применения, в которых подача УФ-излучения является менее рискованной или не связана с риском, УФ-излучение может подаваться. Как указано выше, противообрастающая система может содержать множество источников света, множество поверхностей выхода излучения и множество упомянутых частей, при этом множество источников света выполнено с возможностью подачи упомянутого УФ-излучения через упомянутое множество поверхностей выхода излучения на упомянутое множество частей, и причем упомянутое множество частей установлено на разных высотах объекта. Кроме того, в частности, противообрастающая система может дополнительно содержать множество упомянутых реле воды, установленных на высотах множества частей, и причем противообрастающая система выполнена с возможностью подачи упомянутого УФ-излучения на упомянутые части, когда соответствующие реле воды физически контактируют с (электропроводящей) водой. Следовательно, таким способом, по существу, независимо от осадки или ватерлинии, можно гарантировать требуемую безопасность, так как УФ-излучение будет подаваться только на части внешней поверхности, которые находятся ниже ватерлинии. Следовательно, объект может включать в себя множество УФ-излучающих элементов, установленных на разных высотах. Кроме того, объект может содержать множество реле воды, также установленных на разных высотах и выполненных с возможностью включения источников света соответствующих УФ-излучающих элементов на, по существу, такой же высоте, как реле воды. В варианте осуществления объект может содержать множество УФ-излучающих элементов, применяемых на разных высотах внешней поверхности, и множество реле воды, расположенных на разных высотах, при этом УФ-излучающие элементы и реле воды связаны функционально, причем высоты определяются относительно внешней поверхности во время эксплуатации объекта, причем противообрастающая система выполнена с возможностью подачи упомянутого УФ-излучения с помощью одного или более УФ-излучающих элементов в зависимости от соответствующих одного или более реле воды, физически контактирующих с электропроводящей водой.
При использовании реле воды, данные реле воды можно устанавливать вблизи поверхности выхода излучения, но устанавливать выше, например, по меньшей мере на 10 см выше, в частности, по меньшей мере на 20 см выше, например, в диапазоне на 10-100 см выше, приблизительно, на 20-50 см выше (относительно объекта во время эксплуатации), чем упомянутая поверхность. Таким образом, УФ-излучение может генерироваться только тогда, когда реле воды и, следовательно, поверхность выхода излучения, находятся ниже ватерлинии (дополнительно смотри также ниже).
Таким образом, можно гарантировать, что УФ свет будет излучаться только по меньшей мере, например, на 50 см ниже ватерлинии; чего достаточно для поглощения значительной части света. В зависимости от абсолютной интенсивности уровня «включения», можно запроектировать значение меньше или больше, чем 50 см, например, чтобы обеспечить по существу безопасную систему.
В варианте осуществления реле воды может быть выполнено с возможностью замыкания электронной схемы в состоянии физического контакта с (электропроводящей) водой. В альтернативном или дополнительном варианте осуществления, реле воды может включать в себя датчик, выполненный с возможностью обнаруживать воду и выполненный с возможностью подавать сигнал датчика, когда датчик физически контактирует с водой.
В частности, объект или противообрастающая система может дополнительно содержать систему управления. Следовательно, объект содержит такую систему управления, которая, дополнительно, может быть встроенной в противообрастающую систему или в другом месте в объект. В конкретном варианте осуществления система управления, в частности, выполнена с возможностью управления упомянутым УФ-излучением в зависимости от входной информации, содержащей информацию о чем-то одном или более из (i) местоположения объекта, (ii) перемещения объекта, (iii) расстояния (d) от объекта до второго объекта и (iv) положения части внешней поверхности относительно воды. Следовательно, в частности, противообрастающая система выполнена с возможностью управления упомянутым УФ-излучением в зависимости от входной информации, содержащей информацию о риске облучения человека УФ-излучением.
С помощью такой противообрастающей системы, УФ-излучение может минимизироваться в ситуациях или местах применения, в которых УФ-излучение может считаться рискованным, а в ситуациях или местах применения, в которых подача УФ-излучения является менее рискованной или не связана с риском, УФ-излучение может подаваться. Например, блок защиты от биообрастания может быть выполнен с возможностью обеспечения УФ-излучения только в открытом море, или когда объект идет с крейсерской скоростью, или когда ни одного человека не обнаруживается в непосредственной близости от объекта или противообрастающей системы, или когда соответствующая часть противообрастающей системы находится ниже ватерлинии (дополнительно смотри также ниже).
В настоящем документе формулировка «объект, который во время эксплуатации по меньшей мере частично погружен в воду» относится, в частности, объектам, например, судам или инфраструктурным объектам, которые характеризуются условиями водного применения. Следовательно, во время эксплуатации такой объект будет, в общем, контактировать с водой подобно судну в море, озере, канале, реке или другом водном пути и т.п. Термин «судно» может относиться, например, к катеру или кораблю и т.п., например, парусной лодке, танкеру, круизному судну, яхте, парому, подводной лодке и т.п. Термин «инфраструктурный объект» может относиться, в частности, к оборудованию в условиях водного применения, которое расположено, в общем, по существу стационарно, например, плотине, шлюзу, понтону, буровой нефтепромысловой установке и т.п. Термин «инфраструктурный объект» может относиться также к трубам (например, нагнетающим океанскую воду в, например, электростанцию) и другим частям (гидроэлектрических) станций, например, системам охлаждения, турбинам и т.п. Термин «внешняя поверхность» относится, в частности, к поверхности, которая может физически контактировать с водой. В случае труб, упомянутый термин может применяться к одной или более из внутренней поверхности труб и внешней поверхности труб. Следовательно, вместо термина «внешняя поверхность» можно также применять термин «обрастающая поверхность». Кроме того, в таких вариантах осуществления термин «ватерлиния» может относиться также к, например, уровню наполнения. В частности, объект является объектом, предназначенным для морского применения, т.е. применения на море или в океане, или поблизости от них. Во время эксплуатации, такие объекты по меньшей мере временно или по существу всегда по меньшей мере частично контактируют с водой. Объект может находиться по меньшей мере частично ниже ватерлинии во время эксплуатации или может находиться по существу в течение всей своей службы ниже ватерлинии как, например, в случае подводного применения.
Вследствие данного контакта с водой может происходить биообрастание с вышеописанными недостатками. Биообрастание будет происходить на поверхности внешней поверхности («поверхности») такого объекта. Подлежащая защите поверхность (элемента) объекта может содержать сталь, но дополнительно может также содержать другой материал, например, выбранный из группы, состоящей из дерева, сложного полиэфира, композитного материала, алюминия, резины, гипалона, ПХВ, стекловолокна и т.п. Следовательно, вместо стального корпуса, корпус может быть также корпусом из ПХВ или корпусом из сложного полиэфира и т.п. Вместо стали могут также применяться другие железосодержащие материалы, например, (другие) сплавы железа.
В настоящем документе, термин «обрастание» или «биообрастание» или «биологическое обрастание» применяются взаимозаменяемо. Выше приведены некоторые примеры обрастания. Биообрастание может происходить на любой поверхности в воде или находящейся рядом и временно контактирующей с водой (или другой электропроводящей водной жидкостью). На такой поверхности биообрастание может происходить, когда элемент находится в воде или вблизи воды, например, (немного) над ватерлинией (как, например, вследствие обрызгивания водой, например, носовой корабельной волной). В тропической зоне биообрастание может происходить в течение нескольких часов. Даже при умеренных температурах, первые (стадии) обрастания будут иметь место в течение нескольких часов; в виде первого (молекулярного) уровня сахаров и бактерий.
Противообрастающая система содержит по меньшей мере УФ-излучающий элемент. Дополнительно, противообрастающая система может содержать систему управления (смотри также ниже), источник электропитания, например, локальную систему аккумулирования энергии (смотри также ниже) и т.п. Термин «противообрастающая система» может относиться также к множеству таких систем, дополнительно функционально связанных друг с другом, например, управляемых единственной системой управления. Дополнительно, противообрастающая система может содержать множество упомянутых УФ-излучающих элементов. В настоящем документе термин «УФ-излучающий элемент» (поэтому) может относиться к множеству УФ-излучающих элементов. Например, в варианте осуществления множество УФ-излучающих элементов может быть связано с внешней поверхностью объекта, например, корпусом, или содержаться на такой поверхности (смотри также ниже), а, например, система управления может быть установлена где-нибудь внутри объекта, например, в центре управления или штурвальной рубке судна.
Поверхность или зона, на/в которой может образовываться обрастание называется также обрастающей поверхностью в настоящем документе. Данная поверхность может быть, например, корпусом корабля и/или излучающей поверхностью оптической среды (смотри также ниже). Для этого УФ-излучающий элемент обеспечивает УФ-излучение (противообрастающий свет), который подается для предотвращения формирования биообрастания и/или удаления биообрастания. Данное УФ-излучение (противообрастающий свет), в частности, содержит по меньшей мере УФ-излучение (называемое также «УФ светом»). Следовательно, УФ-излучающий элемент, в частности, выполнен с возможностью обеспечения УФ-излучения. Для этого, УФ-излучающий элемент содержит источник света. Термин «источник света» может также относиться к множеству источников света, например, 2-512, например, 2-20 (твердотельным) СД (светодиодным) источникам света, хотя может также применяться намного больше источников света. Следовательно, термин СД может также относиться к множеству СД. В частности, УФ-излучающий элемент может содержать множество источников света. Следовательно, как упоминалось выше, УФ-излучающий элемент содержит один или более (твердотельных) источников света. СД могут быть (органическими СД или) твердотельными СД (или комбинацией упомянутых СД). В частности, источник света содержит твердотельные СД. Следовательно, в частности, источник света содержит УФ СД, выполненный с возможностью обеспечения одного или более из диапазонов УФ-A и УФ-C света (смотри также ниже). Диапазон УФ-A можно применять для поражения клеточных стенок, а диапазон УФ-C можно применять для поражения ДНК. Следовательно, источник света, в частности, выполнен с возможностью обеспечения УФ-излучения. В настоящем документе термин «источник света» относится, в частности, к твердотельному источнику света.
-9
Ультрафиолетовый (УФ) свет является такой частью электромагнитного света, ограниченного граничной нижней длиной волны видимого спектра и диапазоном рентгеновского излучения. Спектральный диапазон УФ света находится, по определению, между, приблизительно, 100 и 400 нм (1 нм=10 м) и является невидимым для человеческих глаз. При использовании классификации МКО, УФ спектр разбивается на три диапазона: УФ-A (длинноволновой) от 315 до 400 нм; УФ-B (средневолновой) от 280 до 315 нм; и УФ-C (коротковолновой) от 100 до 280 нм. На практике, многие фотобиологи часто говорят о воздействии на кожу в результате облучения УФ светом в виде весового воздействия длины волны выше и ниже 320 нм и, тем самым, предлагают альтернативное определение.
Сильное бактерицидное воздействие обеспечивается светом в коротковолновом диапазоне УФ-C. Кроме того, светом в данном диапазоне может также вызываться эритема (покраснение кожи) и конъюнктивит (воспаление слизистых оболочек глаза). Из-за этого, когда используют бактерицидные лампы УФ света, важно спроектировать системы для утечки света УФ-C и, тем самым, исключения упомянутых воздействий. В случае погружных источников света, поглощение УФ света водой может быть достаточно сильным, так что утечка света УФ-C не составляет проблемы для людей над поверхностью жидкости. Следовательно, в варианте осуществления УФ-излучение (противообрастающий свет) содержит свет диапазона УФ-C. В еще одном варианте осуществления УФ-излучение содержит излучение, выбранное из диапазона длин волн 100-300 нм, в частности, 200-300 нм, например, 230-300 нм. Следовательно, УФ-излучение можно выбирать, в частности, из УФ-C и другого УФ-излучения до длины волны, приблизительно, 300 нм. Хорошие результаты получают с длинами волн в диапазоне 100-300 нм, например, 200-300 нм. В частности, УФ-излучение имеет длину волны ниже 380 нм.
Как указано выше, УФ-излучающий элемент выполнен с возможностью облучения упомянутым УФ-излучением (на стадии облучения) чего-то одного или более из (i) упомянутой части упомянутой внешней поверхности и (ii) воды вблизи упомянутой части упомянутой внешней поверхности. Термин «часть» относится к части внешней поверхности объекта, например, корпусу или шлюзу (воротам). Однако, термин «часть» может также относиться, по существу, ко всей внешней поверхности, например, внешней поверхности корпуса или шлюза. В частности, внешняя поверхность может содержать множество частей, которые могут облучаться УФ светом одно или более источников света, или которые могут облучаться УФ-излучением одного или более УФ-излучающих элементов. Каждый УФ-излучающий элемент может облучать один или более частей. Кроме того, дополнительно, могут быть части, которые получают УФ-излучение от двух или более УФ-излучающих элементов.
В общем, между двумя основными вариантами осуществления можно провести различие. Один из вариантов осуществления включает в себя часть внешней поверхности, облучаемую УФ-излучением, с водой между источником света и УФ-излучающим элементом (или воздухом, в состоянии выше ватерлинии), например, морской водой по меньшей мере на стадии облучения. В данном варианте осуществления часть содержится, в частности, в «исходной» внешней поверхности объекта. Однако, в еще одном варианте осуществления, «исходная» внешняя поверхность может быть продолжена модулем, в частности, относительно плоским модулем, который прикреплен к «исходной» внешней поверхности объекта (например, корпусу судна), вследствие чего модуль сам по себе формирует, фактически, внешнюю поверхность. Например, упомянутый модуль может быть связан с корпусом судна, вследствие чего модуль формирует (по меньшей мере, частично) внешнюю поверхность. В обоих вариантах осуществления УФ-излучающий элемент содержит, в частности, поверхность выхода излучения (смотри также дополнительно ниже). Однако, в частности, в последнем варианте осуществления, в котором УФ-излучающий элемент может обеспечивать часть упомянутой внешней поверхности, данная поверхность выхода излучения может обеспечивать часть (так как первая часть и поверхность выхода излучения могут по существу совпадать; в частности, могут быть одной и той же поверхностью).
Следовательно, в варианте осуществления УФ-излучающий элемент прикреплен к упомянутой внешней поверхности. В еще одном дополнительном варианте осуществления поверхность выхода излучения противообрастающей системы выполнена как часть упомянутой внешней поверхности. Следовательно, в некоторых из вариантов осуществления объект может содержать судно, содержащее корпус, и УФ-излучающий элемент прикреплен к упомянутому корпусу. Термин «поверхность выхода излучения» может также относиться к множеству поверхностей выхода излучения (смотри также ниже).
В обоих общих вариантах осуществления УФ-излучающий элемент выполнен с возможностью облучения упомянутым УФ-излучением (на стадии облучения) воды вблизи упомянутой части упомянутой внешней поверхности. В вариантах осуществления, в которых модуль сам по себе, фактически, формирует внешнюю поверхность, УФ-излучающий элемент выполнен по меньшей мере с возможностью облучения упомянутым УФ-излучением (на стадии облучения) упомянутой части упомянутой внешней поверхности, так как он является, фактически, частью упомянутой внешней поверхности, и, в дополнительном варианте, также воды вблизи упомянутой части упомянутой внешней поверхности. Тем самым можно предотвратить и/или уменьшить биообрастание.
В варианте осуществления значительный размер защищаемой поверхности, которую следует содержать свободной от обрастания, предпочтительно, всю защищаемую поверхность, например, корпус корабля, можно покрыть слоем, который испускает бактерицидный свет («противообрастающий свет»), в частности, УФ свет.
В еще одном варианте осуществления УФ-излучение (противообрастающий свет) может подаваться к подлежащей защите поверхности по волноводу, например, волокну.
Следовательно, в варианте осуществления противообрастающая осветительная система может содержать оптическую среду, при этом оптическая среда содержит волновод, например, оптическое волокно, выполненную с возможностью подачи упомянутого УФ-излучения (противообрастающего света) к обрастающей поверхности. Поверхность, например, волновода, из которой выходит УФ-излучение (противообрастающий свет), в настоящем документе называется также излучающей поверхностью. В общем, данная часть волновода может быть по меньшей мере временно погруженной. Вследствие выхода УФ-излучения (противообрастающего света) из излучающей поверхности, элемент объекта, который во время эксплуатации по меньшей мере временно контактирует с жидкостью (такой, как морская вода), может облучаться и, тем самым, защищаться от обрастания. Однако, защищаться от обрастания может также сама излучающая поверхность. Данный эффект применяется в некоторых из вариантов осуществления УФ-излучающего элемента, содержащего нижеописанную оптическую среду.
Варианты осуществления с оптическими средами описаны также в заявке WO2014188347. Варианты осуществления в заявке WO2014188347 также включены в настоящий документ путем отсылки, так как они соединимы с блоком управления и/или реле воды и другими вариантами осуществления, описанными в настоящем документе.
Как упоминалось выше, УФ-излучающий элемент может, в частности, содержать поверхность выхода УФ-излучения. Следовательно, в конкретном варианте осуществления УФ-излучающий элемент содержит поверхность выхода УФ-излучения, при этом УФ-излучающий элемент выполнен, в частности, с возможностью обеспечения упомянутого УФ-излучения после упомянутой поверхности выхода УФ-излучения упомянутого УФ-излучающего элемента. Данная поверхность выхода УФ-излучения может быть оптическим окном, через которое излучение выходит из УФ-излучающего элемента. В качестве альтернативы или дополнительно, поверхность выхода УФ-излучения может быть поверхностью волновода. Следовательно, УФ-излучение может вводиться в волновод в УФ-излучающем элементе и выходить из элемента через торец (часть торца) волновода. Как также указано выше, в вариантах осуществления поверхность выхода излучения может быть дополнительно выполнена как часть внешней поверхности объекта.
Термины «перед» и «после» относятся к расположению компонентов или признаков относительно распространения света из светогенерирующего средства (в данном случае, в частности, первого источника света), при этом относительно первого положения в пучке света из светогенерирующего средства, второе положение в пучке света, находящее ближе к светогенерирующему средству, является положением «перед», и третье положение в пучке света, находящееся дальше от светогенерирующего средства, является положением «после».
В частности, (твердотельный) источник света допускает управляемое переключение по меньшей мере между первым уровнем УФ-излучения и вторым уровнем УФ-излучения, при этом первый уровень УФ-излучения выше, чем второй уровень УФ-излучения (и причем второй уровень УФ-излучения ниже первого уровня излучения или может быть даже равен нулю). Следовательно, в варианте осуществления источник света можно выключать и можно включать (на стадии излучения). Кроме того, дополнительно можно также регулировать интенсивность УФ-излучения между упомянутыми двумя стадиями, например, посредством ступенчатого или непрерывного управления интенсивностью УФ-излучения. Следовательно, в частности, источником света (и, следовательно, интенсивностью его УФ-излучения) можно управлять.
Как указано выше, система управления выполнена, в частности, с возможностью управления упомянутым УФ-излучением в зависимости от входной информации, содержащей информацию о чем-то одном или более из (i) местоположения объекта, (ii) перемещения объекта, (iii) расстояния (d) от объекта до второго объекта и (iv) положения части внешней поверхности относительно воды.
В варианте осуществления, в котором система управления может быть выполнена с возможностью управления переключением УФ-излучающего элемента на первый уровень УФ-излучения, когда местоположение объекта соответствует первому предварительно заданному местоположению, и на второй уровень УФ-излучения, когда местоположение объекта соответствует второму предварительно заданному местоположению. Например, по данным о местоположении, например, полученным с помощью спутниковой навигации, можно определять местоположение объекта, и тогда система управления может определять, характерен ли для такого местоположения повышенный риск воздействия УФ-излучения на, например, людей, например, в гавани, или невысокий (или нулевой) риск, например, на реке или в море. Термин «предварительно заданное местоположение» может также относиться к множеству предварительно заданных местоположений, например, таким географическим зонам, как «открытое море», «более, чем 1 миля от берега» и т.п.
В еще одном дополнительном варианте осуществления система управления может быть выполнена с возможностью управления переключением УФ-излучающего элемента на первый уровень УФ-излучения, когда объект имеет скорость, равную по меньшей мере предварительно заданной минимальной скорости, и на второй уровень УФ-излучения, когда скорость объектов ниже упомянутой предварительно заданной минимальной скорости. Например, когда скорость объекта равна нулю, вероятнее всего, что риск воздействия УФ-излучения на людей может быть выше, потому что объект может находиться, например, на техническом обслуживании, или судно может стоять в гавани, или люди могут проходить через шлюз и т.п. Однако, когда скорость не равна нулю или превышает некоторый порог, упомянутые риски будут значительно снижены, так как, как правило, люди в таком случае не будут находиться в непосредственной близости от соответствующей(их) части(ей) внешней поверхности (или будут находиться в течение только коротких периодов времени), которые будут обычно находиться лишь немного выше ватерлинии, на ватерлинии и под ней.
В еще одном дополнительном варианте осуществления система управления может быть выполнена с возможностью управления переключением УФ-излучающего элемента на первый уровень УФ-излучения, когда расстояние (d) от объекта до второго объекта достигает по меньшей мере предварительно заданного порогового значения, и на второй уровень УФ-излучения, когда расстояние (d) от объекта до второго объекта меньше предварительно заданного порогового значения. Второй объект может быть человеком или любым другим живым или неживым объектом, обычно имеющим объем по меньшей мере приблизительно 1 дм. В общем, данный вариант осуществления может включать в себя датчик, выполненный с возможностью обнаружения других объектов. Следовательно, объект или, в варианте осуществления, противообрастающая система (или оба) может дополнительно содержать датчик, выполненный с возможностью обнаружения чего-то одного или более из (i) второго объекта и (ii) перемещения второго объекта и выполненный с возможностью выработки соответствующего сигнала датчика, и при этом система управления выполнена с возможностью управления упомянутым УФ-излучением в зависимости от упомянутого сигнала датчика. Следовательно, например, в открытом море или на реке второй объект (часто) не может обнаруживаться, а, например, в гавани могут обнаруживаться люди. В первой ситуации УФ-излучение может подаваться; во второй ситуации УФ-излучение может ослабляться или выключаться. Датчик может включать в себя, например, тепловой датчик или датчик движения и т.п. Кроме того, термин «датчик» может также относится к множеству датчиков, из которых, дополнительно, два или более могут быть выполнены с возможностью измерения разных свойств. Следовательно, в вариантах осуществления датчик может включать в себя датчик движения, например, выполненный с возможностью обнаружения человека.
В варианте осуществления система управления содержит множество систем управления. Например, судно может содержать систему управления в качестве главной системы управления, при этом каждая противообрастающая система содержит подчиненную систему управления. Дополнительно, система управления может быть выполнена вне объекта, т.е. удаленной от объекта. В конкретном варианте осуществления, главная система управления, удаленная от объекта, управляет подчиненной системой управления, содержащейся на объекте, (например, в противообрастающей системе). Следовательно, например, (главная) система управления может находиться на удалении; или не на судне, а на берегу, например, в центре управления судоходной компании. Данная главная система управления может быть выполнена с возможностью управления противообрастающими системами множества объектов.
Относительно простой способ снижения риска нежелательного воздействия УФ-излучения на людей может состоять в подаче УФ-излучения только ниже ватерлинии. Следовательно, в варианте осуществления система управления выполнена с возможностью управления переключением УФ-излучающего элемента на первый уровень УФ-излучения, когда что-то одно или более из части и поверхности выхода УФ-излучения находятся ниже ватерлинии, и на второй уровень УФ-излучения, когда что-то одно или более из части и поверхности выхода УФ-излучения находятся выше ватерлинии. Вышеописанное может включать в себя использование чего-то одного или более из (i) датчика, выполненного с возможностью обнаружения ватерлинии, и (ii) информации о загрузке. На этом основании, система управления может решать, можно ли или нет подавать УФ-излучение, или будет ли оно подаваться, по существу, только на часть внешней поверхности, которая находится ниже ватерлинии. Следует отметить, что в данном варианте осуществления все еще может быть множество модификаций, так как излучение обычно может подаваться только тогда, когда часть находится ниже ватерлинии, но, дополнительно, поверхность выхода УФ-излучения может находиться над ватерлинией или также ниже ватерлинии. В последней модификации можно даже дополнительно минимизировать риск. Следовательно, в частности, система управления выполнена с возможностью управления переключением УФ-излучающего элемента на первый уровень УФ-излучения, когда поверхность выхода УФ-излучения находится ниже ватерлинии, и на второй уровень УФ-излучения, когда поверхность выхода УФ-излучения находится выше ватерлинии. В качестве альтернативы или дополнительно, в частности, в варианте осуществления система управления выполнена с возможностью управления переключением УФ-излучающего элемента на первый уровень УФ-излучения, когда часть (и поверхность выхода УФ-излучения) находится под водой (т.е., в частности, ниже ватерлинии), и на второй уровень УФ-излучения, когда часть находится над водой (т.е., в частности, выше ватерлинии). При использовании датчика, выполненного с возможностью обнаружения воды, данный датчик может быть установлен вблизи поверхности выхода излучения, но установлен выше, например, по меньшей мере на 10 см выше, в частности, по меньшей мере на 20 см выше, например, в диапазоне на 10-100 см выше, приблизительно, на 20-50 см выше (относительно объекта во время эксплуатации), чем упомянутая поверхность. Таким образом, УФ-излучение может генерироваться только тогда, когда датчик и, следовательно, поверхность выхода излучения находятся ниже ватерлинии (дополнительно смотри также ниже). Таким образом, можно гарантировать, что УФ свет будет излучаться только по меньшей мере, например, на 50 см ниже ватерлинии; чего достаточно для поглощения значительной части света. В зависимости от абсолютной интенсивности уровня «включения», можно запроектировать значение меньше или больше, чем 50 см, например, чтобы обеспечить по существу безопасную систему.
Как указано выше, объект или противообрастающая система может содержать множество поверхностей выхода излучения. В вариантах осуществления это может относиться к множеству противообрастающих систем. Однако, в качестве альтернативы или дополнительно, в вариантах осуществления это может относиться к противообрастающей системе, содержащей множество УФ-излучающих элементов. Таким образом, данная противообрастающая система может, в частности, включать в себя множество источников света для обеспечения УФ-излучения. Однако, в качестве альтернативы или дополнительно, в вариантах осуществления это может (также) относиться к УФ-излучающему элементу, содержащему множество источников света, выполненных с возможностью обеспечения УФ-излучения. Следует отметить, что УФ-излучающий элемент с единственной поверхностью выхода УФ-излучения может (по-прежнему) включать в себя множество источников света.
В частности, когда УФ-излучающий элемент содержит множество источников света и множество поверхностей выхода УФ-излучения, в частности, при этом каждой из данных поверхностей соответствует еще один источник света, и/или когда противообрастающая система содержит множество УФ-излучающих элементов, посредством управления источниками света можно воздействовать на разные части внешней поверхности независимо. Следовательно, посредством расположения разных поверхностей выхода УФ-излучения на разных высотах объекта (при этом высота задается, в частности во время эксплуатации объекта), по существу, можно облучать УФ-излучением только такие части, для которых соблюдается условие, что что-то одно или более из части и поверхности выхода УФ-излучения находится ниже ватерлинии.
Следовательно, в конкретном варианте осуществления противообрастающая система содержит множество источников света, множество поверхностей выхода излучения и множество упомянутых частей, при этом множество источников света выполнены с возможностью подачи упомянутого УФ-излучения через упомянутое множество поверхностей выхода излучения на упомянутое множество частей, и причем упомянутое множество частей установлено на разных высотах объекта. В частности, система управления может быть выполнена с возможностью управления (твердотельными) источниками света по-отдельности в зависимости от упомянутой входной информации. Например, в конкретном варианте осуществления система управления может быть выполнена с возможностью управления источниками света по-отдельности в зависимости от положений частей внешней поверхности относительно воды (т.е. ватерлинии). Например, противообрастающая система может содержать датчик или другой элемент для обнаружения воды в непосредственной близости от соответствующей поверхности выхода излучения и/или части. Следует отметить еще раз, что в некоторых вариантах осуществления поверхность выхода излучения может содержать часть. В качестве альтернативы или дополнительно, входная информация, содержащая информацию о положении внешней поверхности относительно воды, основана на загрузке судна. При этом, система управления также может управлять УФ-излучением, например, в зависимости от, например, положений частей внешней поверхности относительно воды. В качестве альтернативы или дополнительно, система управления может управлять УФ-излучением, например, в зависимости от, например, положений поверхностей выхода УФ-излучения относительно воды. Однако, система управления может быть также выполнена с возможностью вычисления осадки (водоизмещения) объекта, в частности, когда объект является судном, и/или приема из внешнего источника информации об осадке. Следовательно, в дополнительном варианте осуществления входная информация содержит расчетную осадку объекта. В других вариантах осуществления, в которых объект не является судном, входная информация, содержащая информацию о положении внешней поверхности относительно воды, может быть основана на ватерлинии (или уровне воды) относительно инфраструктурного объекта.
Для судов быстрые изменения ватерлинии могут вызываться волнами, и для инфраструктурных объектов перепад ватерлинии может дополнительно вызываться приливно-отливными течениями (или уровнем наполнения). Следовательно, в частности, блок управления и дополнительный датчик выполнены с возможностью (способностью) отслеживать данные изменения. Например, датчик может быть выполнен с возможностью измерения непрерывно или периодически с частотой, допускающей отслеживания данных изменений.
В еще одном дополнительном варианте осуществления объект или противообрастающая система может дополнительно содержать локальную систему аккумулирования энергии, выполненную с возможностью аккумулирования электрической энергии и подачи упомянутой энергии в упомянутую противообрастающую систему. При этом, например, противообрастающая система может быть по существу независимой от сети, даже, например, локальной сети на судне. В конкретном варианте осуществления локальная система аккумулирования энергии может содержаться в упомянутой противообрастающей системе. В варианте осуществления локальная система аккумулирования энергии выбрана из группы, состоящей из элемента солнечной батареи, турбины, работающей в воде, пьезоэлектрического элемента, работающего на давлении волн и т.п.
Например, в варианте осуществления элементы солнечной батареи могут быть установлены на надводном борту, и УФ-излучающие элементы могут быть установлены ниже надводного борта.
В еще одном варианте осуществления турбина и/или элемент, которые могут отбирать энергию из потока воды или изменений давления, обусловленных движениями воды, и т.п., а также УФ-излучающий элемент установлены ниже надводного борта.
Термин «локальная система аккумулирования энергии» может также относиться к множеству таких локальных систем аккумулирования энергии. Каждая из таких локальных систем аккумулирования энергии может быть функционально связана с одной или более противообрастающими системами. В качестве альтернативы, каждая из таких локальных систем аккумулирования энергии может быть функционально связана с одним или более УФ-излучающих элементов. Как также указано, в частности, выше в отношении реле воды, локальные системы аккумулирования энергии могут быть установлены на высотах множества частей или поверхности выхода УФ-излучения. При этом только когда часть и/или поверхность выхода УФ-излучения погружена, в частности, когда погружена по меньшей мере поверхность выхода УФ-излучения, энергия может аккумулироваться. При этом, автоматически УФ-излучение может включаться только тогда, когда условия являются относительно безопасными.
В еще одном варианте осуществления энергия может аккумулироваться из воды с помощью расходуемого электрода. В частности, данный расходуемый электрод может быть установлен на высоте части или поверхности выхода УФ-излучения. В варианте осуществления локальная система аккумулирования энергии содержит (i) расходуемый электрод, электрически соединенный с первым электродом источника света, и (ii) второй электрод энергосистемы, электрически соединенный со вторым электродом источника света, при этом энергосистема выполнена с возможностью подачи электрической мощности в упомянутую противообрастающую систему, когда расходуемый электрод и второй электрод энергосистемы имеют электрический контакт с (электропроводящей) водой. Термин «расходуемый электрод» может также относиться к множеству расходуемых электродов.
Следовательно, в дополнительном варианте осуществления расходуемый электрод содержится в реле воды, при этом противообрастающая система выполнена с возможностью подачи упомянутого УФ-излучения на упомянутую часть в зависимости от наличия физического контакта расходуемого электрода с водой. Следовательно, реле воды и система аккумулирования энергии могут быть по меньшей мере частично интегрированы, при этом расходуемый электрод выполнен в виде расходуемого электрода и, в частности, в виде необходимого элемента в реле воды, который может обеспечивать замкнутую электрическую схему только тогда, когда расходуемый электрод физически контактирует с водой.
В конкретном варианте осуществления расходуемый электрод содержит что-то одно или более из цинка и магния. Расходуемый электрод будет иметь электрическое соединение с первым полюсом или электродом, или выводом источника света, УФ-излучающего устройства, противообрастающей системы, соответственно, и второй электрод (называемый также «вторым электродом энергосистемы») локальной системы аккумулирования энергии будет иметь электрическое соединение со вторым полюсом или электродом, или выводом источника света, УФ-излучающего устройства, противообрастающей системы, соответственно.
В дополнительном варианте осуществления второй электрод энергосистемы содержит черный металл, например, сталь. Однако, применимы также другие материалы, например, в частности, какой-то один или более из углерода, графита, кокса, платины, вторичной окалины на стали, высокоуглеродного литейного чугуна, меди, латуни, бронзы, свинца и литейного чугуна (неграфитизированного), вместо или дополнительно к, например, стали. Формулировка «при этом расходуемый электрод содержит что-то одно или более из цинка и магния» может также относиться к расходуемым электродам, содержащим сплав, содержащий цинк и/или магний. Однако, расходуемый электрод может также, по существу, состоять из цинка и/или магния. Применимы также другие материалы, например, некоторые сорта алюминия или алюминиевых сплавов.
Например, один медный электрод и один цинковый электрод, соединенные каждый с разными выводами СД и погруженными, и тот и другой, в воду, могут генерировать напряжение (и, следовательно, ток). После выхода из воды, генерация тока будет автоматически и мгновенно прекращаться.
В других дополнительных вариантах осуществления УФ-излучению может сопутствовать предупредительная информация. Например, когда УФ-излучение включается, в частности, в положении выше ватерлинии, может подаваться какой-то один или более из звукового сигнала и светового сигнала. Звуковой сигнал и/или световой сигнал могут включать в себя предупредительную информацию, например, произносимый текст, проецируемый текст или световую схему, которая содержит информацию (подобно дисплею).
В конкретном варианте осуществления УФ-излучающий элемент содержит люминесцентный материал, выполненный с возможностью поглощения части УФ-излучения и преобразования в видимый свет от люминесцентного материала (т.е. видимый свет, генерируемый люминесцентным материалом после возбуждения УФ-излучением), при этом источник света и упомянутый люминесцентный материал выполнены с возможностью обеспечения упомянутого видимого света от люминесцентного материала, исходящего в направлении от внешней поверхности. Дополнительно, противообрастающая система выполнена с возможностью обеспечения упомянутого света от люминесцентного материала в импульсном режиме. Следовательно, при этом, человек на расстоянии от объекта (и, следовательно, вне объекта) может воспринимать люминесценцию, например, красный мигающий свет.
В качестве альтернативы или дополнительно, УФ-излучающий элемент содержит второй источник света, выполненный с возможностью обеспечения источника второго видимого света, свет от которого по меньшей мере частично исходит в направлении от внешней поверхности. И в данном случае, дополнительно, противообрастающая система может быть выполнена с возможностью обеспечения упомянутого света от источника второго видимого света в импульсном режиме. Следовательно, при этом, человек на расстоянии от объекта (и, следовательно, вне объекта) может воспринимать свет от источника второго видимого света, например, красный мигающий свет.
В еще одном дополнительном варианте осуществления, противообрастающая система может быть дополнительно выполнена с возможностью обеспечения видимого света, исходящего в виде светового пучка в направлении от внешней поверхности, при этом световой пучок имеет поперечное сечение, имеющее форму предупредительного знака. Данный видимый свет в вариантах осуществления может обеспечиваться чем-то одним или более из второго источника света и люминесцентного материала. Следовательно, вторые источники света могут быть выполнены в конфигурации предупредительного сигнала, который, в частности, может наблюдаться, когда вторые источники света включены.
В других дополнительных вариантах осуществления противообрастающая система может дополнительно содержать датчик, выполненный с возможностью выработки сигнала датчика, характеризующего что-то одно или более из (i) датчика, физически контактирующего с водой, и (ii) части, физически контактирующей с водой, и системы управления, при этом система управления выполнена с возможностью обеспечения упомянутого УФ-излучения в зависимости от упомянутого сигнала датчика.
Кроме того, можно также учитывать тот факт, что некоторые части объекта могут, по существу, всегда находиться под ватерлинией. В варианте осуществления, в котором объект содержит судно, поверхность выхода УФ-излучения может быть установлена на внешней поверхности объекта, в положении, которое постоянно находится под ватерлинией во время эксплуатации объекта. Например, это может быть грузовой ватерлинией судна при нулевой загрузке. Однако, данный вариант осуществления применим также к инфраструктурному объекту. Однако, иногда возможно потребуется учитывать более низкие уровни летом (и более высокие уровни зимой). Следует отметить тот факт, что поверхность выхода УФ-излучения может, по существу, всегда находиться ниже ватерлинии, но это не подразумевает, что вся противообрастающая система должна находиться ниже ватерлинии.
Дополнительная мера предосторожности, которую можно предпринимать, может быть связана с направлением УФ-излучения. В конкретном варианте осуществления УФ-излучающий элемент выполнен с возможностью обеспечения по меньшей мере 80%, например, по меньшей мере 90% или даже, по существу всей мощности УФ-излучения в направлении в пределах угла 0-90°, например, в пределах угла 0-45° от перпендикуляра к поверхности земли и в направлении ниже объекта относительно объекта во время его эксплуатации.
Противообрастающая система выполнена, в частности, с возможностью подачи УФ-излучения на часть объекта или в воду вблизи данной части. Это подразумевает, в частности, что УФ-излучение подается на стадии облучения. Следовательно, дополнительно могут существовать также периоды, в течение которых никакого УФ-излучения не подается совсем. Это может быть обусловлено (следовательно) не только, например, выключением системой управления одного или более из УФ-излучающих элементов, но может быть также обусловлено, например, предварительно заданными настройками, например, на день и ночь или температуру воды и т.п. Например, в варианте осуществления УФ-излучение подается в импульсном режиме.
Следовательно, в конкретном варианте осуществления или аспекте, противообрастающая система предназначена для предотвращения или уменьшения биообрастания на обрастающей поверхности объекта, который во время эксплуатации находится по меньшей мере временно в контакте с водой, посредством подачи противообрастающего света (т.е. УФ-излучения) на упомянутую обрастающую поверхность или воду вблизи нее, при этом противообрастающая осветительная система содержит (i) осветительный модуль, содержащий (i) источник света, выполненный с возможностью генерации упомянутого противообрастающего света; и (ii) систему управления, выполненную с возможностью управления интенсивностью противообрастающего света в зависимости от чего-то одного или более из (i) сигнала обратной связи, относящегося к риску биообрастания, и (ii) таймера для изменения во времени интенсивности противообрастающего света. В частности, противообрастающая система может быть выполнена с возможностью подачи упомянутого противообрастающего света через оптическую среду на упомянутую обрастающую поверхность, при этом осветительный модуль дополнительно содержит (ii) упомянутую оптическую среду, выполненную с возможностью приема, по меньшей мере, части УФ-излучения (противообрастающего света), причем оптическая среда содержит излучающую поверхность, выполненную с возможностью обеспечения по меньшей мере части упомянутого УФ-излучения (противообрастающего света). Кроме того, в частности, оптическая среда содержит что-то одно или более из волновода и оптического волокна, и при этом УФ-излучение (противообрастающий свет) содержит, в частности какой-то один или более из диапазонов УФ-B и УФ-C света. Упомянутые волноводы и оптические среды дополнительно не обсуждаются подробно в настоящем документе.
Оптическая среда может быть также обеспечена в виде (силиконовой) пленки для наложения на защищаемую поверхность, при этом пленка содержит по меньшей мере один источник света для генерации противообрастающего света и листовую оптическую среду для распределения УФ-излучения по пленке. В вариантах осуществления пленка имеет толщину, примерно, от пары миллиметров до нескольких сантиметров, например, 0,1-5 см, или, например, 0.2-2 см. В вариантах осуществления пленка по существу не ограничена ни в одном направлении, перпендикулярном направлению толщины, чтобы обеспечивать реально большую пленку, имеющую размеры порядка нескольких десятков или сотен квадратным метров. Пленка может быть, по существу, ограниченной в размерах по двум ортогональным направлениям, перпендикулярным направлению толщины пленки, чтобы обеспечивать мозаичный противообрастающий элемент; в другом варианте осуществления пленка является ограниченной в размерах, по существу, только в одном направлении, перпендикулярном направлению толщины пленки, чтобы обеспечивать удлиненную полосу противообрастающей пленки. Следовательно, оптическую среду и, кроме того, даже осветительный модуль можно обеспечивать в виде мозаичного элемента или в виде полосы. Мозаичный элемент или полоса могут содержать (силиконовую) пленку.
В варианте осуществления осветительный модуль содержит двумерную сетку источников света для генерации УФ-излучения, и оптическая среда расположена с возможностью распределения, по меньшей мере, части УФ-излучения от двумерной сетки источников света по оптической среде так, чтобы обеспечивать двумерное распределение УФ-излучения, выходящего из светоизлучающей поверхности осветительного модуля. Двумерная сетка источников света может быть организована в виде мелкой сетчатой структуры, плотно упакованной структуры, структуры из рядов/столбцов или любой другой подходящей регулярной или нерегулярной структуры. Физическое расстояние между соседними источниками света в сетке может быть постоянным по всей сетке или может изменяться, например, в зависимости от выходной мощности света, необходимой для обеспечения противообрастающего воздействия, или в зависимости от местоположения осветительного модуля на защищаемой поверхности (например, местоположения на корпусе корабля). Преимущества обеспечения двумерной сетки источников света включаются в себя то, что УФ-излучение может генерироваться вблизи зон, подлежащих защите путем освещения УФ-излучением, и что тем самым снижаются потери в оптической среде или световоде, и что тем самым повышается равномерность распределения света. В предпочтительном варианте УФ-излучение распределяется, в общем, равномерно по излучающей поверхности; это уменьшает число или даже предотвращает наличие недостаточно освещенных зон, в которых, иначе, может происходить обрастание, и одновременно снижает или исключает потери энергии из-за чрезмерного освещения других зон более мощным светом, чем необходимо для защиты против обрастания. В варианте осуществления сетка содержится в оптической среде. В еще одном варианте осуществления сетка может содержаться в (силиконовой) пленке.
Кроме того, в варианте осуществления оптическая среда может быть расположена в непосредственной близости от (в том числе, дополнительно, с прикреплением к) защищаемой поверхности и связана с возможностью приема ультрафиолетового света, при этом оптическая среда имеет направление толщины, перпендикулярное защищаемой поверхности, причем два ортогональных направления оптической среды, ортогональные направлению толщины, параллельны защищаемой поверхности, причем оптическая среда выполнена с возможностью обеспечения пути распространения ультрафиолетового света таким образом, что ультрафиолетовый свет проходит внутри оптической среды в по меньшей мере одном из двух ортогональных направлений, ортогональных направлению толщины, и таким образом, что в точках вдоль поверхности оптической среды, соответствующие части ультрафиолетового света выходят из оптической среды.
В дополнительном аспекте изобретение предлагает также способ защиты против (био)обрастания (части) внешней поверхности объекта, который во время эксплуатации по меньшей мере временно контактирует с водой, при этом способ содержит следующие этапы: обеспечивают противообрастающую систему, описанную в настоящем документе, для объекта, генерируют УФ-излучение (во время эксплуатации объекта), дополнительно, в зависимости от чего-то одного или более из (i) сигнала обратной связи (например, относящегося к риску биообрастания и/или риску воздействия УФ-излучением на человека), и (ii) таймера для (периодического) изменения интенсивности УФ-излучения (противообрастающего света), и подают упомянутое УФ-излучение (на стадии облучения) на внешнюю поверхность (ее часть). Данный сигнал обратной связи может обеспечиваться датчиком.
В еще одном дополнительном аспекте изобретение предлагает также способ обеспечения противообрастающей системы для объекта, который во время эксплуатации по меньшей мере временно контактирует с водой, при этом способ содержит этап обеспечения, например, интегрирования в объект и/или прикрепления к внешней поверхности, противообрастающей системы для объекта, например, судна с УФ-излучающим элементом, выполненным с возможностью подачи упомянутого УФ-излучения на что-то одно или более из части внешней поверхности объекта и воды (находящейся) вблизи упомянутой части (во время эксплуатации). В частности, УФ-излучающий элемент прикрепляют к внешней поверхности или может быть даже выполнен как (первая) часть внешней поверхности.
Термины «видимый», «видимый свет» или «видимое излучение» относятся к свету, имеющему длину волны в диапазоне, приблизительно, 380-780 нм. В частности, видимый свет имеет длину волны больше, чем 380 нм.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Варианты осуществления изобретения описаны в дальнейшем только для примера, со ссылкой на прилагаемые схематические чертежи, на которых соответствующие условные обозначения показывают соответствующие части, и на которых:
Фиг, 1a-1c - схематические изображения некоторых общих аспектов;
Фиг. 2a-2f - схематические изображения некоторых вариантов осуществления и модификаций;
Фиг. 3a-3b - схематические изображения некоторых дополнительных вариантов осуществления и модификаций;
Фиг. 4a-4e - схематические изображения некоторых дополнительных вариантов осуществления и модификаций; и
Фиг. 5a-5c - схематические изображения некоторых дополнительных вариантов осуществления и модификаций.
Чертежи не обязательно выполнены в масштабе.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Фиг. 1a-1b схематически изображают варианты осуществления объекта 10, который во время эксплуатации по меньшей мере частично погружается в воду 2, смотри ватерлинию 13. Объект 10, например, судно или шлюз, смотри также ниже, дополнительно содержит противообрастающую систему 200, содержащую УФ-излучающий элемент 210, в частности, для подачи УФ-излучения 221 на часть 111 внешней поверхности 11 объекта 10, например, корпус или часть корпуса. В данном случае показаны два варианта осуществления, в которых противообрастающая система 200 или, в частности, УФ-излучающий элемент 210 является частью внешней поверхности и, поэтому, формирует, фактически, часть внешней поверхности (фиг. 1a), или в которых УФ-излучающий элемент 210 выполнен с возможностью облучения внешней поверхности и не обязательно формирует часть внешней поверхности, например, корпус корабля (фиг. 1b). Например, объект 10 выбран из группы, состоящей из судна 1 и инфраструктурного объекта 15 (смотри также ниже).
УФ-излучающий элемент 210 содержит один или более источников 220 света и, поэтому, может быть, в частности, выполнен с возможностью облучения упомянутым УФ-излучением 221, на стадии облучения, чего-то одного или более из (i) упомянутой части 111 упомянутой внешней поверхности 11 и (ii) воды вблизи упомянутой части 111 упомянутой внешней поверхности 11. Первая модификация относится, в частности, к варианту осуществления на фиг. 1b, и второй вариант осуществления относится, в частности, к обоим вариантам осуществления, представленным на фиг. 1a-1b. Однако, следует отметить, что, когда внешняя поверхность УФ-излучающего элемента 210 выполнена в виде внешней поверхности объекта 10, то УФ-излучением 21 облучается, разумеется, собственно часть 111.
Следовательно, УФ-излучающий элемент 210 содержит поверхность 230 выхода УФ-излучения, и УФ-излучающий элемент 210 выполнен с возможностью обеспечения упомянутого УФ-излучения 221 после упомянутой поверхности 230 выхода УФ-излучения упомянутого УФ-излучающего элемента 210.
В частности, источник 220 света допускает управляемое переключение по меньшей мере между первым уровнем УФ-излучения и вторым уровнем УФ-излучения, при этом первый уровень УФ-излучения выше, чем второй уровень УФ-излучения (и причем второй уровень УФ-излучения ниже первого уровня излучения (включая, например, его равенство нулю).
В конкретном варианте осуществления объект 10 дополнительно содержит систему 300 управления, выполненную с возможностью управления упомянутым УФ-излучением 221 в зависимости от входной информации, содержащей информацию о чем-то одном или более из (i) местоположения объекта 10, (ii) перемещения объекта 10, (iii) расстояния (d) от объекта 10 до второго объекта 20 и (iv) положения части 111 внешней поверхности 11 относительно воды. Это дополнительно поясняется, помимо прочего, на фиг. 2a-2f.
Как указано выше, термин «судно», обозначенное позицией 1, может относиться, например, к лодке или кораблю (позиция 10a на фиг. 1c) и т.п., например, парусной лодке, танкеру, круизному судну, яхте, парому, подводной лодке (позиция 10d на фиг. 1с) и т.п., как схематически указано на фиг. 1c. Термин «инфраструктурный объект», обозначенный позицией 15, может относиться, в частности, к оборудованию в условиях водного применения, которое расположено, в общем, по существу стационарно, например, плотине/шлюзу (позиции 10e/10f на фиг. 1c), понтону (позиция 10c на фиг. 1c), буровой нефтепромысловой установке (позиция 10b на фиг. 1с) и т.п.
Как указано выше, объект 10 может дополнительно содержать систему 300 управления, выполненную с возможностью управления упомянутым УФ-излучением 221 в зависимости от входной информации, содержащей информацию о чем-то одном или более из (i) местоположения объекта 10, (ii) перемещения объекта 10, (iii) расстояния (d) от объекта 10 до второго объекта 20 и (iv) положения части 111 внешней поверхности 11 относительно воды.
Например, местоположение объекта, в частности судна 10, может включать УФ-излучение при нахождении в открытых водах, тогда как в гавани УФ-излучающий элемент 210 может выключаться. Возможно применение, например, спутниковой навигации (для определения местоположения объекта). Следовательно, в варианте осуществления система 300 управления выполнена с возможностью управления переключением УФ-излучающего элемента 210 на первый уровень излучения, когда местоположение объекта 10 соответствует первому предварительно заданному местоположению, и на второй уровень УФ-излучения, когда местоположение объекта 10 соответствует второму предварительно заданному местоположению.
В качестве альтернативы или дополнительно, система 300 управления может быть выполнена с возможностью управления переключением УФ-излучающего элемента 210 на первый уровень излучения, когда объект 10 имеет скорость, равную по меньшей мере предварительно заданной минимальной скорости, и на второй уровень УФ-излучения, когда скорость объектов 10 ниже упомянутой предварительно заданной минимальной скорости. Низкая скорость может указывать на более высокую вероятность присутствия людей в непосредственной близости от УФ-излучающего элемента 210, чем высокая скорость.
В качестве альтернативы или дополнительно, система 300 управления может быть выполнена с возможностью управления переключением УФ-излучающего элемента 210 на первый уровень излучения, когда расстояние d от объекта 10 до второго объекта 20 достигает, по меньшей мере, предварительно заданного порогового значения, и на второй уровень УФ-излучения, когда расстояние d от объекта 10 до второго объекта 20 меньше предварительно заданного порогового значения. Это схематически изображено на фиг. 2a.
Для управления УФ-излучающим элементом 210 в зависимости от одного или более из параметров, указанных в настоящем документе, объект 10 может дополнительно содержать датчик 310, смотри, например, фиг. 2a, выполненный с возможностью обнаружения чего-то одного или более из (i) второго объекта 20 и (ii) перемещения второго объекта (20) и выполненный с возможностью выработки соответствующего сигнала датчика. Система 300 управления может быть, в частности, выполнена с возможностью управления упомянутым УФ-излучением 221 в зависимости от упомянутого сигнала датчика. Второй объект может быть стационарным или движущимся. Кроме того, второй объект может быть, например, человеком (смотри, например, фиг. 2a) или неподвижным, например, причалом (смотри также фиг. 2a). В дополнительном варианте датчик может содержаться в противообрастающей системе 200 (смотри, например, фиг. 2b).
Фиг. 2b схематически подробно изображает вариант осуществления противообрастающей системы 200 в данном случае, например, включающей в себя интегрированную систему 300 управления и интегрированный датчик 310.
Фиг. 2c схематически изображает внешнюю поверхность 11 объекта 10, например, борт судна или стенку инфраструктурного объекта с, например, множеством УФ-излучающих элементов 210 (в данном случае, связанных с корпусом 21 судна 1). В качестве альтернативы или дополнительно, можно применить множество функционально связанных или независимо функционирующих противообрастающих систем 200.
Например, предположим, имеется единственная система 300 управления, которая может быть, например, главной системой управления с подчиненными системами управления (не показанными) и может быть, например, выполнена с возможностью управления переключением УФ-излучающего элемента 210 на первый уровень УФ-излучения, когда что-то одно или более из части 111 и поверхности 230 выхода УФ-излучения находится ниже ватерлинии 13, и на второй уровень УФ-излучения, когда что-то одно или более из части 111 и поверхности 230 выхода УФ-излучения находится выше ватерлинии 13. Например, все УФ-излучающие элементы 210 ниже ватерлинии могут быть включены, а все данные элементы выше ватерлинии могут быть выключены. Следует отметить, что, как показано на схематическом чертеже 2c, один из УФ-излучающих элементов 210 над ватерлинией 3 также включен, например, в случае, если система управления решает, что включение данных УФ-излучающих элементов 210 не представляет опасности. Использование альтернативной защиты, например, реле воды, применимо в качестве альтернативного или дополнительного средства управления (смотри также ниже).
Фиг. 2c также схематически изображает вариант осуществления, в котором противообрастающая система 200 содержит множество УФ-излучающих элементов 210 (с множеством источников света), множество поверхностей 230 выхода излучения и множество упомянутых частей 111, при этом множество источников 220 света выполнено с возможностью подачи упомянутого УФ-излучения 221 через упомянутое множество поверхностей 230 выхода излучения на упомянутое множество частей 111, и причем упомянутое множество частей 111 установлено на разных высотах объекта 10, и причем система 300 управления выполнена с возможностью управления источниками 220 света по-отдельности в зависимости от упомянутой входной информации. Например, в варианте осуществления система 300 управления может быть выполнена с возможностью управления источниками 220 света по-отдельности, в зависимости от положений частей 111 внешней поверхности 11 относительно воды. В первой модификации входная информация, содержащая информацию о положении внешней поверхности 11 относительно воды, основана на загрузке судна 1 (схематически изображенного на фиг. 2c). Во второй модификации входная информация, содержащая информацию о положении внешней поверхности 11 относительно воды, основана на положении ватерлинии относительно инфраструктурного объекта 15.
Фиг. 2d схематически изображает вариант осуществления, в котором, в качестве альтернативы или дополнительно, объект 10 дополнительно содержит реле 400 воды, при этом противообрастающая система 200 выполнена с возможностью подачи упомянутого УФ-излучения 221 на упомянутую часть 111 в зависимости от наличия физического контакта реле воды с водой. На фиг. 2d показано, что реле воды контактирует с водой. Например, благодаря электропроводности морской воды, электрическая схема может замыкаться, в результате чего источник 220 света может обеспечивать УФ-излучение. Противообрастающая система может содержать одно или более из таких реле 400 воды. В качестве варианта, реле 400 воды и источник 220 света могут входить в состав более крупной схемы с, например, электронными схемами усиления сигнала и т.п. Фиг. 2d, подобно другим чертежам, является схематическим чертежом.
Фиг. 2e схематически изображает вариант осуществления, в котором противообрастающая система 200 содержит множество УФ-излучающих элементов 210 (с множеством источников света), множество поверхностей 230 выхода излучения и множество упомянутых частей 111, при этом множество источников света 220 выполнено с возможностью подачи упомянутого УФ-излучения 221 через упомянутое множество поверхностей 230 выхода излучения на упомянутое множество частей 111, и причем упомянутое множество частей 111 установлено на разных высотах объекта 10, и дополнительно содержит множество упомянутых реле 400 воды, установленных на высотах множества частей 111, и причем противообрастающая система 200 выполнена с возможностью подачи упомянутого УФ-излучения 221 на упомянутые части 111, когда соответствующие реле 400 воды физически контактируют с водой. Разумеется, вариант осуществления на фиг. 2e можно, в качестве варианта, объединять с вариантом осуществления, схематически изображенным на фиг. 2c.
Фиг. 2f схематически изображает вариант осуществления, в котором судно 1, являющееся вариантом осуществления объекта 10, содержит множество противообрастающих систем 200 и/или одну или более из таких противообрастающих систем 200, содержащих множество УФ-излучающих элементов 210. В зависимости от высоты конкретной подобной противообрастающей системы 200 и/или высоты УФ-излучающих элементов 210, например, относительно ватерлинии, соответствующие УФ-излучающие элементы 210 могут включаться.
Фиг. 3a схематически изображает вариант осуществления, в данном случае, в частности, противообрастающая система 200, дополнительно содержит локальную систему 500 аккумулирования энергии, выполненную с возможностью аккумулирования электрической энергии и подачи упомянутой энергии в упомянутую противообрастающую систему 200. В данном случае изображена, например, турбина, которая может обеспечивать электрическую энергию, когда судно движется в воде. Следовательно, в вариантах осуществления локальная система 500 аккумулирования энергии содержится в упомянутой противообрастающей системе 200. Локальная система 500 аккумулирования энергии может содержать, например, элемента солнечной батареи, турбину, работающую в воде, пьезоэлектрический элемент, работающий на давлении волн и т.п.
В частности, возможно применение локальных систем аккумулирования энергии, которые, при контакте с водой, обеспечивают электрическую энергию, в частности, систем аккумулирования энергии, которые обеспечивают электрическую энергию, когда погружены в воду и испытывают воздействие движения воды. Фиг. 3b схематически изображает вариант осуществления, в котором, в зависимости от высоты конкретной противообрастающей системы 200 и/или высоты УФ-излучающих элементов 210, например, относительно ватерлинии, соответствующие УФ-излучающие элементы 210 могут получать электрическую энергию из локальной системы 500 аккумулирования энергии. Следовательно, в частности, локальная система 500 аккумулирования энергии может содержать что-то одно или более из турбины, работающей в воде, и пьезоэлектрического элемента, работающего на давлении волн.
В качестве альтернативы или дополнительно, локальная система аккумулирования энергии содержит (i) расходуемый электрод, электрически соединенный с первым электродом источника 220 света, и (ii) второй электрод энергосистемы, электрически соединенный со вторым электродом источника 220 света, при этом энергосистема выполнена с возможностью подачи электрической мощности в упомянутую противообрастающую систему 200, когда расходуемый электрод и второй электрод энергосистемы имеют электрический контакт с водой. Данный вариант осуществления может быть также реализован в конфигурации, показанной на фиг. 3b (смотри дополнительно фиг. 5a-5c по данному варианту осуществления). Разумеется, вариант осуществления на фиг. 3b можно объединять, в качестве варианта, с вариантами осуществления, схематически изображенными на одном или более из фиг. 2c и 2e.
Фиг. 4a представляет мелкий сетчатый вариант осуществления, в котором источники 210 света, например, УФ СД, расположены в виде сетки и соединены по схеме последовательно-параллельных соединений. СД могут быть смонтированы в узлах пайкой, склеиванием или любым другим известным методом электрического соединения для подсоединения СД к мелкой метке проводов. В каждом узле может размещаться один или более СД. Можно реализовать возбуждение постоянным током или переменным током. Если применяется переменный ток, то можно использовать пару СД в антипараллельной конфигурации. Специалисту в данной области техники известно, что в каждом узле можно использовать по меньшей мере две пары СД в антипараллельной конфигурации. Фактический размер мелкой проволочной сетки и расстояние между УФ СД в сетке можно регулировать растяжением складной структуры. Мелкая проволочная сетка может быть встроена в оптическую среду. Выше описано, в частности, оборудование для активной защиты, при этом противообрастающая система 200 выключается или выключает конкретные УФ-излучающие элементы 210 или конкретные источники 220 света, в зависимости от контакта с водой, сигнала датчика и т.п. Однако, в качестве альтернативы или дополнительно, можно также использовать предупредительные сигналы или сообщения, чтобы предупреждать человека об опасности.
Следовательно, изобретение обеспечивает также объект 10, который, во время эксплуатации по меньшей мере частично погружен в воду, при этом объект 10 дополнительно содержит противообрастающую систему 200, содержащую УФ-излучающий элемент 210, в частности, для подачи УФ-излучения 221 на часть 111 внешней поверхности 11 объекта 10, причем УФ-излучающий элемент 210 содержит один или более источников 220 света и выполнен с возможностью облучения упомянутым УФ-излучением 221 на стадии облучения чего-то одного или более из (i) упомянутой части 111 упомянутой внешней поверхности 11 и (ii) воды вблизи упомянутой части 111 упомянутой внешней поверхности 11, причем УФ-излучающий элемент 210 содержит поверхность 230 выхода УФ-излучения, и причем УФ-излучающий элемент 210 выполнен с возможностью обеспечения упомянутого УФ-излучения 221 после упомянутой поверхности 230 выхода УФ-излучения упомянутого УФ-излучающего элемента 210, с одной или более из нижеописанных функций.
Например, в варианте осуществления УФ-излучающий элемент 210 содержит люминесцентный материал 260, выполненный с возможностью поглощения части УФ-излучения 221 и преобразования в видимый свет 261 от люминесцентного материала, при этом источник 220 света и упомянутый люминесцентный материал 260 выполнены с возможностью обеспечения упомянутого видимого света 261 (смотри фиг. 4a-4b), исходящего в направлении от внешней поверхности 11 (смотри фиг. 4b). Видимый свет обозначен, в общем, позицией 291, и свет от люминесцентного материала в видимом диапазоне обозначен позицией 261. Например, в качестве альтернативы или дополнительно, УФ-излучающий элемент 210 содержит второй источник 280 света, выполненный с возможностью обеспечения видимого света 281 от второго источника света, например, в частности, красного света по меньшей мере часть которого испускается в направлении от внешней поверхности 11 (смотри данную модификацию, изображенную также на фиг. 4a). Фиг. 4a схематически изображает сетку СД, которую можно использовать, например, в УФ-излучающем элементе 210, чтобы обеспечивать УФ-излучение 221 и (следовательно, в качестве варианта) также видимый свет 291.
В конкретном варианте осуществления, схематически изображенном на фиг. 4b и 4d (но, в качестве варианта, косвенно также на фиг. 4c), противообрастающая система 200 может быть дополнительно выполнена с возможностью обеспечения видимого света 291, исходящего в виде светового пучка 292 в направлении от внешней поверхности 11, при этом световой пучок 292 имеет поперечное сечение, имеющее форму предупредительного знака. Фиг. 4c схематически изображает расположение источников 280 света, которое может обеспечивать такой предупредительный сигнал (смотри фиг. 4d). Следует отметить, что фиг. 4c схематически изображает источники 280 света, выполненные с возможностью генерации видимого света 291 (смотри фиг. 4d). Источники 220 УФ света заполняют остальную часть зоны. Источники 280 света расположены в конфигурации предупредительного сигнала (и могут, например, давать, в результате пучок, показанный на фиг. 4d). Следует отметить, что,вместо источников 280 света, излучающих видимый свет, можно также применять источники 220 света, излучающие УФ свет, в комбинации с люминесцентным материалом, или комбинацию приведенных модификаций.
В другом дополнительном конкретном варианте осуществления объект 10 содержит, например, судно 1, при этом поверхность 230 выхода УФ-излучения установлена на внешней поверхности 11 объекта 10 в положении, которое постоянно находится под ватерлинией во время эксплуатации объекта 10. Например, в предположении судна, УФ-излучающий(ие) элемент(ы) могут быть установлены под тропической грузовой ватерлинией для пресной воды (TF) или даже ниже грузовой ватерлинии для пресной воды (F), или ниже тропической грузовой ватерлинии (T), или даже ниже летней грузовой ватерлинии (S), или даже ниже зимней грузовой ватерлинии (W), или даже ниже только зимней грузовой ватерлинии для Северной Атлантики (WNA). Следовательно, в вариантах осуществления надводный борт может быть свободен от УФ-излучения (и от УФ-излучающего(их) элемента(ов).
В еще одном варианте осуществления, схематически изображенном на фиг. 4e, УФ-излучающий элемент 210 выполнен с возможностью обеспечения, по меньшей мере, 80% мощности УФ-излучения в направлении в пределах угла 0-90° от перпендикуляра P к поверхности земли и в направлении ниже объекта 10 относительно объекта 10 во время его эксплуатации.
Фиг. 5a-5c схематически изображают некоторые аспекты противообрастающей системы и ее применения. Например, аспектом изобретения является установка УФ СД и/или других источников света в электрическую схему, которая уже может находиться на объекте 10, содержащем (стальную) внешнюю поверхность 11 и прикрепленный к ней расходуемый электрод 510, смотри фиг. 5a-5c для сравнения между ситуациями без УФ-излучающего элемента 210 (фиг. 5a) и с источником света (фиг. 5b и 5c). Штриховая линия показывает, например, обратный электрический путь через стальную внешнюю поверхность 11. Стальной корпус 21, в данном случае, внешняя поверхность 11, может действовать как второй электрод 570 источника энергии. Тем самым обеспечивается энергосистема 500, которую можно использовать для питания источника света или УФ-излучающего элемента 210. Фиг. 5b представляет УФ-излучающий элемент 210, который может освещать внешнюю поверхность 11, и который может получать питание от энергосистемы 500.
Фиг. 5c схематически подробно изображает вариант осуществления противообрастающей системы 200 (в данном случае, также в варианте осуществления закрытого блока), при этом, например, УФ-излучающий элемент 210 содержится в оптической среде 270. Противообрастающая система дополнительно поясняется, помимо прочего, со ссылкой на данный вариант осуществления, но изобретение не ограничено данным вариантом осуществления. Фиг. 5c схематически изображает противообрастающую систему 200, предназначенную для предотвращения или уменьшения биообрастания (в воде) на внешней поверхности 11 объекта 10, который во время эксплуатации по меньшей мере временно контактирует с электропроводящей водной жидкостью посредством подачи УФ-излучения (противообрастающего света) 221 на упомянутую внешнюю поверхность 11.
В качестве альтернативы или дополнительно локальная система аккумулирования энергии 500 содержит (i) расходуемый электрод 510, электрически соединенный с первым электродом (не показанным) источника света или системы 200, или УФ-излучающего элемента 210 и (ii) второй электрод энергосистемы 570, электрически соединенный со вторым электродом (не показанным) источника света или системы 200, или УФ-излучающего элемента 210, при этом энергосистема 500 выполнена с возможностью подачи электрической мощности в упомянутую противообрастающую систему 200, когда расходуемый электрод 510 и второй электрод энергосистемы 570 имеют электрический контакт с водой.
В данном случае предложены оптический и/или электрический подходы для обеспечения дополнительной безопасности при использовании УФ-излучения. Один или более из данных подходов могут применяться одновременно.
Оптические подходы включают в себя, среди прочего, следующее:
Применение СД видимого света последовательно включенных с УФ СД: УФ свет вреден для людей. Риск еще выше от того, что УФ свет не видим. Это подразумевает, что люди не получают никаких видимых, звуковых или любых других предупредительных знаков, когда они облучаются УФ светом. (Это также объясняет, почему обычно обгорают на солнце). Идея безопасности, предложенная в данном случае, состоит в том, чтобы подключать СД видимого света (например, ярко красный) последовательно с УФ СД. Благодаря последовательному подключению, СД видимого света будет светиться «всегда», когда светится УФ СД, что дает четко видимый предупредительный знак.
Комбинация из видимого и УФ света, при последовательном соединении, может быть действительно основательным блоком, обеспечивающим безопасность.
В качестве альтернативы или дополнительно, некоторое количество СД видимого света можно организовать в виде некоторой картины на корпусе корабля, чтобы, например, представлять предупредительный символ, подобный треугольнику или восклицательному знаку.
Другой подход состоит во введении люминофора в покрытие вблизи УФ источника. Данный люминофор должен преобразовывать УФ свет в свет видимых длин волн. И вновь, люминофор можно размещать в виде картины, которая передает предупреждение; подобно вышеописанному.
Электрические подходы включают в себя, среди прочего, следующее:
СД, включающиеся только при наличии контакта с водой. Можно предположить разные варианты осуществления:
(Временный) контакт с водой переключает реле, и вся система (или подсекция) СД оказывается включенной (в течение предварительно заданного периода времени).
На уровне СД: второй электрод СД непосредственно соединен с водой и подразумевается, что замкнутая схема получается только тогда, когда СД погружен; вода служит возвратным электродом.
В качестве альтернативы, вода может замыкать небольшой зазор в схеме для каждого отдельного СД (или секции СД).
Кроме того, в настоящей заявке предлагаются механический и системный подходы. Применимы один или более из данных подходов одновременно. При «системных подходах» предполагается, в частности, что безопасностью всего оборудования (например, всего судна) управляют на системном уровне. То есть всей системой (или крупными частями или подсекциями) управляют одновременно.
Системные подходы включают в себя, среди прочего, следующее:
Так как УФ свет излучается, в основном, на нижней стороне (и снаружи) корпуса, то люди на борту корабля вряд ли будут находиться на прямой видимости с УФ-излучающими слоями. Следовательно, они не подвергаются риску УФ-облучения. В иной ситуации люди находятся снаружи лодки; наиболее уместен сценарий, когда лодка пришвартована в гавани. В данном сценарии по причалам ходят люди, и вокруг лодки ходят небольшие суда снабжения (топливозаправочные суда и т.п.).
В варианте осуществления применяют датчик, который обнаруживает перемещение и/или присутствие (в инфракрасном свете, излучаемым людьми и небольшими двигателями небольших лодок или автомобилей). Когда перемещение или присутствие обнаруживается, вся УФ система (или ее части) будут (временно) выключаться. Идея проста, но противоположна принятой для обычных складских систем, в которых свет снаружи знания (т.е. на входе) включается, когда обнаруживается присутствие или движение. В нашем случае (УФ) светильники выключаются.
Дополнительно можно также воспользоваться таймером, чтобы включать свет снова после истечения предварительно заданного периода без обнаружения движения.
Проектные подходы включают в себя, среди прочего, следующее:
Так как вода достаточно сильно поглощает УФ свет, то СД только над ватерлинией (или в пределах первых ~0,50 м) могут излучать свет, который действительно достигает людей (в предположении, что они находятся над ватерлинией и не плавают вокруг лодки). Следовательно, СД можно устанавливать только на «более глубоких» секциях лодки, и/или верхние секции (поблизости от ватерлинии) можно включать только в «по существу безопасных» обстоятельствах, подобных движению в открытом океане. Это может потребовать расположения СД в виде горизонтальных секций, выполненных в виде полос, высотой, например, 1 метр, которыми можно управлять по-отдельности. Тогда, фактическую загрузку корабля можно использовать для решения, какие секции следует включать.
В дополнительном варианте осуществления СД применяют только на самых нижних частях лодки; никогда не выше ватерлинии даже на порожнем судне.
Схему расположения СД в оптической структуре можно спроектировать так, чтобы свет излучался преимущественно наружу (как требуется при всех применениях) и вниз. Тем самым нельзя полностью исключать, но можно значительно ограничивать «выходящий выше ватерлинии» УФ свет.
Следовательно, предлагаются усовершенствования безопасности для противообрастающих систем на основе УФ света. Различные варианты осуществления можно применять по-отдельности, и/или в комбинациях по одному или более. Таким образом, можно существенно снизить (до допустимого уровня) риск попадания УФ света в глаза человека.
Термин «по существу» в настоящем документе, например, «по существу, весь свет» или «по существу состоит» должен быть понятен специалисту в данной области техники. Термин «по существу» может также включать в себя варианты осуществления с «полностью», «совершенно», «все» и т.п. Следовательно, в вариантах осуществления определение «по существу» можно также исключать. В подходящих случаях, термин «по существу» может также относиться к 90% или больше, например, 95% или больше, в частности, к 99% или больше, или даже, в частности, к 99,5% или больше, в том числе, к 100%. Термин «содержит» включает в себя также варианты осуществления, в которых термин «содержит» означает «состоит из». Термин «и/или» относится, в частности, к одному или более из элементов, упомянутых до и после «и/или». Например, формулировка «компонент 1 и/или компонент 2» и аналогичные формулировки могут относиться к одному или более из компонента 1 и компонента 2. Термин «содержащий» может относиться в варианте осуществления к формулировке «состоящий из», но в другом варианте осуществления может также относиться к формулировке «содержащий по меньшей мере описанные компоненты и, при желании, один или более других компонентов».
Кроме того, термины первый, второй, третий и т.п. в описании и формуле изобретения служат для различения между сходными элементами и не обязательно для описания последовательного или хронологического порядка. Следует понимать, что термины, используемые таким образом, являются взаимозаменяемыми в подходящих обстоятельствах, и что варианты осуществления изобретения, описанные в настоящем документе, способны работать в других последовательностях, кроме описанных или изображенных в настоящем документе.
Устройства описаны в настоящем документе, в частности, во время работы. Как будет очевидно специалисту в данной области техники, изобретение не ограничено способами работы или устройствами во время работы.
Следует отметить, что вышеописанные варианты осуществления поясняют, а не ограничивают изобретение, и что специалисты в данной области техники смогут спроектировать много альтернативных вариантов осуществления, не выходящих из объема защиты прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения никакие позиции, помещенные в скобки, нельзя трактовать как ограничивающие пункт формулы изобретения. Использование глагола «содержать» и его сопряжений не исключает присутствия других элементов или этапов, кроме тех, которые заявлены в пункте формулы изобретения. Признак единственного числа (в форме неопределенного артикля в оригинале) перед элементом не исключает присутствия множества таких элементов. Изобретение может быть реализовано посредством аппаратного обеспечения, содержащего несколько отдельных элементов, и посредством соответственно запрограммированного компьютера. В пункте на устройство формулы изобретения, содержащего перечисление нескольких средств, некоторые из данных средств могут быть осуществлены одним и тем же компонентом аппаратного обеспечения. Очевидное обстоятельство, что некоторые признаки упомянуты во взаимно различающихся зависимых пунктах формулы изобретения, не означает невозможность применения комбинации упомянутых признаков в подходящем случае.
Изобретение дополнительно относится к устройству, содержащему один или более из отличительных признаков, приведенных в описании и/или показанных на прилагаемых чертежах. Изобретение дополнительно относится к способу или процессу, содержащему один или более из отличительных признаков, приведенных в описании и/или показанных на прилагаемых чертежах.
Различные аспекты, описанные в настоящем патенте, можно комбинировать для обеспечения дополнительных преимуществ. Кроме того, некоторые из признаков могут формировать основу для одной или более выделенных заявок.