СИСТЕМА И СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ВОДНЫХ ПРИМЕНЕНИЯХ
SYSTEM AND METHOD OF IMPROVING SAFETY FOR ULTRAVIOLET RADIATION IN AQUEOUS APPLICATIONS

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к объекту, который во время использования является по меньшей мере частично погруженным в воду, в частности, к судну или объекту инфраструктуры.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способы противодействия биообрастанию известны в данной области техники. US2013/0048877, например, описывает систему для противодействия биообрастанию защищаемой поверхности, содержащую источник ультрафиолетового света, выполненный с возможностью генерирования ультрафиолетового света, и оптическую среду, расположенную вблизи защищаемой поверхности и выполненную с возможностью приема ультрафиолетового света, причем оптическая среда имеет направление толщины, перпендикулярное защищаемой поверхности, причем два ортогональных направления оптической среды, ортогональные направлению толщины, являются параллельными защищаемой поверхности, причем оптическая среда выполнена для обеспечения траектории распространения ультрафиолетового света так, чтобы ультрафиолетовый свет распространялся внутри оптической среды в по меньшей мере одном из двух ортогональных направлений, ортогональных направлению толщины, и так, чтобы в точках вдоль поверхности оптической среды соответствующие порции ультрафиолетового света выходили из оптической среды.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Биообрастание или биологическое обрастание (также указанное здесь как обрастание) является скоплением микроорганизмов, растений, водорослей и/или животных на поверхностях. Множество создающих биообрастание организмов является весьма разнообразным и выходит далеко за пределы прикрепления ракушек и водорослей. По некоторым оценкам свыше 1700 видов, содержащих свыше 4000 организмов, являются ответственными за биообрастание. Биообрастание подразделяется на микрообрастание, которое включает в себя образование биопленок и бактериального прилипания, и макрообрастание, которое является прикреплением больших организмов. В зависимости от различных химических и биологических свойств, которые определяют то, чем предотвращается осаждение организмов, эти организмы также классифицируются как организмы твердого или мягкого типов обрастания. Известковые организмы (твердого) обрастания включают в себя ракушки, образующие корку мшанки, моллюски, полихеты и другие трубчатые черви и полосатые мидии. Примерами неизвестковых организмов (мягкого) обрастания являются морские водоросли, гидроидные полипы, водоросли и биопленочная «слизь». Вместе, эти организмы образуют сообщество обрастания.
При некоторых обстоятельствах биообрастание создает значительные проблемы. Оборудование прекращает работать, водозаборники засоряются, а корпуса судов страдают от возросшего сопротивления. Таким образом, задача противодействия биообрастанию, т.е. процесс устранения или предотвращения образования обрастания, является хорошо известной. В производственных процессах для управления биообрастанием могут быть использованы био-диспергаторы. В менее управляемых средах организмы умерщвляют или отгоняют с помощью покрытий с использованием биоцидов, тепловых обработок или импульсов энергии. Нетоксичные механические стратегии, которые предотвращают прикрепление организмов, включают в себя выбор материала или покрытия со скользкой поверхностью или создание наноразмерных топологий поверхностей, подобных коже акул и дельфинов, которые предоставляют только плохие точки закрепления. Биообрастание на корпусах кораблей обусловливает сильное увеличение сопротивления и, таким образом, увеличенный расход топлива. Оценено, что увеличение расхода топлива вплоть до 40% может быть отнесено на счет биообрастания. Поскольку большие нефтеналивные танкеры или контейнеровозы могут расходовать вплоть до 200000 Евро в день на топливо, значительная экономия возможна с использованием эффективного способа противодействия биообрастанию.
2
Неожиданно оказалось, что можно эффективно использовать ультрафиолетовое (УФ) излучение, по существу, для предотвращения биообрастания на поверхностях, которые находятся в контакте с морской водой или водой в озерах, реках, каналах, и т.д. В связи с этим, был представлен подход на основе оптических способов, в частности, с использованием ультрафиолетового света или излучения (УФ). Оказалось, что большинство микроорганизмов погибают, становятся неактивным или неспособными к размножению при достаточном УФ-свете. Этот эффект в основном регулируется общей дозой УФ-света. Типичная доза для умерщвления 90% представителей некоторого микроорганизма составляет 10 мВт/ч/м. Однако в большинстве этих вариантов осуществления может существовать некоторое УФ-излучение, которое может достигать мест, в которые оно не должно доходить. Это в основном относится ко всему, что находится выше ватерлинии, и особенно к людям, находящимся в непосредственной близости от водного применения. Во время плавания в открытом море, это может не происходить (хотя следует упомянуть, что персонал на борту судна может все же подвергаться (незначительной) опасности), но, например, на стоянке в доке в порту эта опасность становится большей, поскольку большее число людей перемещается вблизи судна. Это может включать в себя портовых рабочих, крановщиков, суда обеспечения, пришвартованные вблизи корабля (не со стороны дока), и т.д.
Таким образом, одним аспектом настоящего изобретения является обеспечение альтернативной системы или способа для предотвращения или уменьшения биообрастания, которые предпочтительно дополнительно по меньшей мере частично устраняют один или более из описанных выше недостатков.
В первом аспекте настоящее изобретение обеспечивает объект, который во время использования является по меньшей мере частично погруженным в воду, причем объект дополнительно содержит систему противодействия биообрастанию (которая может быть также указана как «осветительная система противодействия обрастанию»), содержащую испускающий ультрафиолетовое излучение (УФ) элемент для применения УФ-излучения (которое может быть также указано как «противодействующий обрастанию свет») (к части внешней поверхности объекта), причем испускающий УФ-излучение элемент, в частности, содержит один или более источников света, более конкретно, один или более твердотельных источников света, и выполнен с возможностью облучения упомянутым УФ-излучением (во время этапа облучения) одной или более из (i) (упомянутой) части упомянутой внешней поверхности и (ii) воды, смежной с упомянутой частью упомянутой внешней поверхности, причем объект, в частности, выбран из группы, состоящей из судна и объекта инфраструктуры.
В еще одном дополнительном аспекте настоящее изобретение также обеспечивает систему противодействия биообрастанию саму по себе, т.е. систему противодействия биообрастанию, содержащую испускающий УФ-излучение элемент для применения УФ-излучения (к части внешней поверхности объекта), причем испускающий УФ-излучение элемент содержит один или более источников света и выполнен с возможностью облучения упомянутым УФ-излучением (во время этапа облучения) одной или более из (i) упомянутой части упомянутой внешней поверхности и (ii) воды, смежной с упомянутой частью упомянутой внешней поверхности. Настоящее изобретение дополнительно конкретно разъясняется со ссылкой на систему противодействия биообрастанию в комбинации с объектом.
В частности, объект или система противодействия биообрастанию содержит систему управления. Таким образом, объект содержит такую систему управления, которая, необязательно, может быть встроена в систему противодействия биообрастанию или еще куда-либо в объекте. В конкретном варианте осуществления система управления, в частности, выполнена с возможностью управления упомянутым УФ-излучением в зависимости от входной информации, содержащей информацию об одном или более из (i) местоположения объекта, (ii) перемещения объекта, (iii) расстояния (d) от (упомянутой части) объекта до второго объекта и (iv) положения части внешней поверхности относительно воды. Таким образом, система противодействия биообрастанию, в частности, выполнена с возможностью управления упомянутым УФ-излучением в зависимости от входной информации, содержащей информацию об опасности облучения человека УФ-излучением.
С использованием такой системы противодействия биообрастанию УФ-излучение может быть минимизировано в ситуациях или применениях, в которых УФ-излучение может считаться опасным, тогда как в ситуациях или применениях, в которых применение УФ-излучения является менее опасным или неопасным, может быть применено УФ-излучение. Например, блок биообрастания может быть выполнен для обеспечения УФ-излучения только в открытом море, или когда объект перемещается с крейсерской скоростью, или когда никакие люди не обнаружены вблизи объекта или системы противодействия биообрастанию, или когда релевантная часть системы противодействия биообрастанию находится ниже ватерлинии (см. дополнительно также ниже).
Здесь, фраза «объект, который во время использования является по меньшей мере частично погруженным в воду», главным образом относится к объектам, таким как корабли и объекты инфраструктуры, которые имеют водные применения. Таким образом, во время использования такой объект в основном будет находиться в контакте с водой, подобно судну в море, на озере, канале, реке, или на другом водном пути, и т.д. Термин «судно», например, может относиться, например, к катеру или кораблю и т.д., такому как парусная лодка, танкер, круизное судно, яхта, паром, подводная лодка и т.д. Термин «объект инфраструктуры» может относиться, в частности, к водным применениям, которые в основном расположены по существу стационарно, таким как плотина, шлюз, понтон, буровая платформа, и т.д. Термин «объект инфраструктуры» может также относиться к трубам (например, для перекачивания океанской воды, например, к электростанции) и другим частям (гидроэлектрических) электростанций, таким как системы охлаждения, турбины, и т.д. Термин «внешняя поверхность», в частности, относится к поверхности, которая может находиться в физическом контакте с водой. В случае труб, этот термин может применяться к одной или более из внутренней поверхности трубы и внешней поверхности трубы. Таким образом, вместо термина «внешняя поверхность» также может быть применен термин «поверхность обрастания». Дополнительно, в таких вариантах осуществления термин «ватерлиния» может также относиться, например, к уровню заполнения. В частности, объект является объектом, предназначенным для морских применений, т.е. применений на море или океане или вблизи них. Такие объекты находятся во время их использования по меньшей мере временно или по существу всегда, по меньшей мере частично в контакте с водой. Объект может находиться по меньшей мере частично под водой (ниже ватерлинии) во время использования или может находиться практически все время под водой (ниже ватерлинии), например, как в применениях для подводных лодок.
Вследствие этого контакта с водой может возникать биообрастание с указанными выше недостатками. Биообрастание может возникать на поверхности внешней поверхности («поверхности») такого объекта. Поверхность (элемента) объекта, подлежащая защите, может содержать сталь, но может, необязательно, также содержать другой материал, такой как, например, материал, выбранный из группы, состоящей из древесины, сложного полиэфира, композита, алюминия, резины, хайпалона, PVC, стекловолокна и т.д. Таким образом, вместо стального корпуса корпус может быть также корпусом из PVC или корпусом из сложного полиэфира и т.д. Вместо стали также может быть использован другой железосодержащий материал, например, (другие) сплавы железа.
Здесь термин «обрастание» или «биообрастание» или «биологическое обрастание» используются взаимозаменяемо. Выше приведены некоторые примеры обрастания. Биообрастание может возникать на любой поверхности, находящейся в воде или близко к воде и временно подвергающейся воздействию воды (или другой электрически проводящей водосодержащей жидкости). На такой поверхности биообрастание может возникнуть, когда элемент находится в воде или вблизи воды, например, (чуть) выше ватерлинии (как например, вследствие разбрызгивания воды, например, вследствие носовой волны). В тропиках биообрастание может возникнуть всего за несколько часов. Даже при умеренных температурах первое обрастание (первые этапы обрастания) возникнет всего за несколько часов в виде первого (молекулярного) уровня сахаров и бактерий.
Система противодействия биообрастанию содержит по меньшей мере один испускающий УФ-излучение элемент. Дополнительно, система противодействия биообрастанию может содержать систему управления (см. также ниже), источник электрической энергии, такой как локальная система аккумулирования энергии (см. также ниже) и т.д.
Термин «система противодействия биообрастанию» может также относиться к множеству таких систем, необязательно функционально связанных друг с другом, таких как, например, системы, управляемые через единственную систему управления. Дополнительно, система противодействия биообрастанию может содержать множество таких испускающих УФ-излучение элементов. Здесь термин «испускающий УФ-излучение элемент» может (таким образом) относиться к множеству испускающих УФ-излучение элементов. Например, в одном варианте осуществления множество испускающих УФ-излучение элементов может быть связано с внешней поверхностью объекта, такого как корпус, или может содержаться в такой поверхности (см. также ниже), тогда как, например, система управления может быть расположена где-то в пределах объекта, например, на посту управления или в рулевой рубке судна.
Поверхность или область, на которой может образоваться обрастание, здесь также указана как поверхность обрастания. Она может быть, например, корпусом судна и/или поверхностью излучения оптической среды (см. также ниже). С этой целью испускающий УФ-излучение элемент обеспечивает УФ-излучение (противодействующий обрастанию свет), которое применяется для предотвращения образования биообрастания и/или для удаления биообрастания. Это УФ-излучение (противодействующий обрастанию свет), в частности, содержит по меньшей мере УФ-излучение (также указанное как «УФ-свет»). Таким образом, испускающий УФ-излучение элемент, в частности, выполнен для обеспечения УФ-излучения. Кроме того, испускающий УФ-излучение элемент содержит источник света. Термин «источник света» может также относиться к множеству источников света, такому как от 2 до 20 множество (твердотельных) источников света на основе СИД (светоиздучающий диод), хотя может быть также применено гораздо большее число источников света. Таким образом, термин «СИД» может также относиться к множеству СИД. В частности, испускающий УФ-излучение элемент может содержать множество источников света. Таким образом, как указано выше, испускающий УФ-излучение элемент содержит один или более (твердотельных) источников света. СИД могут представлять собой (ОСИД или) твердотельные СИД (или комбинацию этих СИД). В частности, источник света содержит твердотельные СИД. Таким образом, в частности, источник света содержит СИД УФ свечения, выполненный для обеспечения одного или более из УФА (ультрафиолетового излучения спектра А) и УФС (ультрафиолетового излучения спектра А) (см. также ниже). УФA может быть использован для повреждения клеточных оболочек, тогда как УФC может быть использован для повреждения ДНК. Таким образом, источник света, в частности, выполнен для обеспечения УФ-излучения. Здесь, термин «источник света», в частности, относится к твердотельному источнику света.
-9
Ультрафиолет (УФ) является той частью электромагнитного света, которая граничит с нижним пределом длин волн видимого спектра и с диапазоном рентгеновского излучения. Спектральный диапазон УФ-света находится, по определению, между примерно 100 и 400 нм (1 нм=10 м) и является невидимым для человеческих глаз. С использованием CIE-классификации УФ-спектр подразделяется на три диапазона: УФА (длинноволновый диапазон) от 315 до 400 нм; УФВ (ультрафиолетового излучения спектра В) (средневолновой диапазон) от 280 до 315 нм и УФС (коротковолновой диапазон) от 100 до 280 нм. На практике многие фотобиологи часто говорят о кожных реакциях, получающихся в результате воздействия УФ-излучения, как о взвешенном воздействии длины волны, большей и меньшей 320 нм, таким образом, предлагая альтернативное определение.
Сильное бактерицидное воздействие обеспечивается светом в коротковолновом диапазоне УФС. Дополнительно, эритема (покраснение кожи) и конъюнктивит (воспаление слизистых оболочек глаза) могут быть также вызваны этой формой света. Вследствие этого при использовании бактерицидных УФ-ламп важно разработать системы, исключающие рассеяние УФC и, таким образом, предотвращающие эти реакции. В случае погружаемых источников света поглощение УФ-света водой может быть достаточно сильным для того, чтобы рассеяние УФC не представляло опасности для людей, находящихся выше поверхности жидкости. Таким образом, в одном варианте осуществления УФ-излучение (противодействующий обрастанию свет) содержит УФC. В еще одном варианте осуществления УФ-излучение содержит излучение, выбираемое из диапазона длин волн от 100 до 300 нм, конкретно, от 200 до 300 нм, например, от 230 до 300 нм. Таким образом, УФ-излучение может быть, в частности, выбрано из УФС и другого УФ-излучения вплоть до длины волны, равной, примерно 300 нм. Хорошие результаты получают с использованием длин волн в диапазоне от 100 до 300 нм, например, от 200 нм до 300 нм.
Как указано выше, испускающий УФ-излучение элемент выполнен с возможностью облучения упомянутым УФ-излучением (во время этапа облучения) одной или более из (i) упомянутой части упомянутой внешней поверхности и (ii) воды, смежной с упомянутой частью упомянутой внешней поверхности. Термин «часть» относится к части внешней поверхности объекта, такого как, например, корпус или шлюз (ворота шлюза). Однако термин «часть» может также относиться практически ко всей внешней поверхности, например, к внешней поверхности корпуса или шлюза. В частности, внешняя поверхность может содержать множество частей, которые могут облучаться УФ-светом одного или более источников света или которые могут облучаться УФ-излучением одного или более испускающих УФ-излучение элементов. Каждый испускающий УФ-излучение элемент может облучать одну или более частей. Дополнительно, могут существовать необязательные части, которые принимают УФ-излучение от двух или более испускающих УФ-излучение элементов.
В общем, можно различить два главных варианта осуществления. Один из этих вариантов осуществления включает в себя часть внешней поверхности, облучаемую УФ-излучением через воду, находящуюся между источником света и испускающим УФ-излучение элементом (или через воздух при нахождении выше ватерлинии), такую как морская вода, по меньшей мере во время этапа облучения. В таком варианте осуществления эта часть, в частности, содержится 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 (такого как корпус судна), в результате чего сам модуль фактически образует внешнюю поверхность. Например, такой модуль может быть связан с корпусом судна, в результате чего модуль образует внешнюю поверхность (по меньшей мере ее часть). В обоих вариантах осуществления испускающий УФ-излучение элемент, в частности, содержит облучающую выходную поверхность (см. дополнительно также ниже). Однако именно в последнем варианте осуществления, в котором испускающий УФ-излучение элемент может обеспечить часть упомянутой внешней поверхности, такая поверхность выхода излучения может обеспечить эту часть (поскольку первая часть и поверхность выхода излучения могут практически совпадать; в частности, могут быть одной и той же поверхностью).
Таким образом, в одном варианте осуществления испускающий УФ-излучение элемент прикреплен к упомянутой внешней поверхности. В еще одном дополнительном конкретном варианте осуществления поверхность выхода излучения системы противодействия биообрастанию выполнена в виде части упомянутой внешней поверхности. Таким образом, в некоторых из вариантов осуществления объект может содержать судно, содержащее корпус, а испускающий УФ-излучение элемент прикреплен к упомянутому корпусу. Термин «поверхность выхода излучения» может также относиться к множеству поверхностей выхода излучения (см. также ниже).
В обоих общих вариантах осуществления испускающий УФ-излучение элемент выполнен с возможностью облучения упомянутым УФ-излучением (во время этапа облучения) воды, смежной с упомянутой частью упомянутой внешней поверхности. В вариантах осуществления, в которых сам модуль фактически образует внешнюю поверхность, испускающий УФ-излучение элемент выполнен с возможностью по меньшей мере облучения упомянутым УФ-излучением (во время этапа облучения) упомянутой части упомянутой внешней поверхности, поскольку она является фактически частью упомянутой внешней поверхности, и, необязательно, также воды, смежной с упомянутой частью упомянутой внешней поверхности. Таким образом, биообрастание может быть предотвращено и/или уменьшено.
В одном варианте осуществления значительная величина защищаемой поверхности, которая должна сохраняться чистой от обрастания, предпочтительно, вся защищаемая поверхность, например корпус судна, может быть покрыта слоем, который излучает бактерицидный свет («противодействующий обрастанию свет»), в частности, УФ-свет.
В еще одном варианте осуществления УФ-излучение (противодействующий обрастанию свет) может быть обеспечен для поверхности, подлежащей защите, через волновод, такой как волокно.
Таким образом, в одном варианте осуществления осветительная система противодействия обрастанию может содержать оптическую среду, причем оптическая среда содержит волновод, такой как оптическое волокно, выполненный для обеспечения упомянутого УФ-излучения (противодействующего обрастанию света) для поверхности обрастания. Поверхность, например, волновода, из которой выходит УФ-излучение (противодействующий обрастанию свет), указана здесь также как поверхность излучения. В общем, эта часть волновода может быть по меньшей мере временно погруженной. Вследствие выхода УФ-излучения (противодействующего обрастанию света) из поверхности излучения, элемент объекта, который во время использования по меньшей мере временно подвергается воздействию жидкости (такой как морская вода), может быть облучен и в результате этого очищен от обрастаний. Однако поверхность излучения сама по себе может быть также очищена от обрастаний. Этот эффект используется в некоторых из вариантов осуществления испускающего УФ-излучение элемента, содержащего оптическую среду, описанную ниже.
Варианты осуществления с оптическими средами также описаны в WO2014188347. Варианты осуществления, описанные в WO2014188347, также включены в данный документ по ссылке, поскольку они могут быть скомбинированы с блоком управления и/или водяным переключателем и другими вариантами осуществления, описанными здесь.
Как указано выше, испускающий УФ-излучение элемент может, в частности, содержать поверхность выхода УФ-излучения. Таким образом, в конкретном варианте осуществления испускающий УФ-излучение элемент содержит поверхность выхода УФ-излучения, причем испускающий УФ-излучение элемент, в частности, выполнен для обеспечения упомянутого УФ-излучения ниже по ходу света от упомянутой поверхности выхода УФ-излучения упомянутого испускающего УФ-излучение элемента. Такая поверхность выхода УФ-излучения может быть оптическим окном, через которое излучение выходит из испускающего УФ-излучение элемента. Альтернативно или дополнительно, поверхность выхода УФ-излучения может быть поверхностью волновода. Таким образом, УФ-излучение может быть введено в испускающем УФ-излучение элементе в волновод, и может выйти из этого элемента через торец (часть торца) волновода. Как также указано выше, в вариантах осуществления поверхность выхода излучения, необязательно, может быть выполнена в виде части внешней поверхности объекта.
Термины «выше по ходу света» и «ниже по ходу света» относятся к расположению элементов или деталей относительно распространения света от светогенерирующего средства (в частности, здесь первого источника света), причем относительно первого положения в пределах луча света от светогенерирующего средства второе положение в луче света, более близкое к светогенерирующему средству, находится «выше по ходу света», а третье положение в луче света, расположенное дальше от светогенерирующего средства, находится «ниже по ходу света».
В частности, (твердотельный) источник света является по меньшей мере управляемым между первым уровнем УФ-излучения и вторым уровнем УФ-излучения, причем первый уровень УФ-излучения больше, чем второй уровень УФ-излучения (и причем второй уровень УФ-излучения меньше, чем первый уровень излучения или может быть даже равным нулю). Таким образом, в одном варианте осуществления источник света может быть выключен и может быть включен (во время этапа облучения). Дополнительно, также можно, необязательно, управлять интенсивностью УФ-излучения между этими двумя этапами, например, пошаговым или непрерывным средством управления интенсивностью УФ-излучения. Таким образом, источник света, в частности, является управляемым (и, таким образом, интенсивность его УФ-излучения является управляемой).
Как указано выше, система управления, в частности, выполнена с возможностью управления упомянутым УФ-излучением в зависимости от входной информации, содержащей информацию об одном или более из (i) местоположения объекта, (ii) перемещения объекта, (iii) расстояния (d) от (упомянутой части) объекта до второго объекта, и (iv) положения части внешней поверхности относительно воды.
В одном варианте осуществления, система управления может быть выполнена с возможностью управления испускающим УФ-излучение элементом до первого уровня УФ-излучения, когда местоположение объекта соответствует первому заданному местоположению, и до второго уровня УФ-излучения, когда местоположение объекта соответствует второму заданному местоположению. Например, на основе данных о местоположении, полученных, например, с помощью спутниковой навигационной системы, может быть установлено местоположение объекта, и система управления может затем определить, существует ли в таком местоположении повышенная опасность воздействия ультрафиолета, например, на людей, например, в порту, или существует пониженная опасность (или опасность отсутствует), например, на реке или на море. Термин «заданное местоположение» может также относиться к множеству заданных местоположений, таких как географические области, такие как «открытое море», «более 1 мили до берега» и т.д.
В еще одном дополнительном варианте осуществления система управления может быть выполнена с возможностью управления испускающим УФ-излучение элементом до первого уровня УФ-излучения, когда объект имеет скорость, равную по меньшей мере заданной минимальной скорости, и до второго уровня УФ-излучения, когда скорость объекта меньше упомянутой заданной минимальной скорости. Например, когда скорость объекта равна нулю, вероятно, что опасность воздействия ультрафиолета на людей может быть более высокой, поскольку объект может, например, находиться на техническом обслуживании, или судно может находиться в порту, или люди могут проходить по шлюзу и т.д. Однако когда скорость не равна нулю или превышает некоторый порог, такие опасности будут значительно меньшими, поскольку, в общем, люди не будут тогда находиться вблизи релевантной части (частей) внешней поверхности (или будут находиться там только в течение коротких периодов времени), которая будет, в общем, находиться чуть выше воды (ватерлинии), у ватерлинии или ниже ватерлинии.
3
В еще одном дополнительном варианте осуществления система управления может быть выполнена с возможностью управления испускающим УФ-излучение элементом до первого уровня УФ-излучения, когда расстояние (d) от объекта до второго объекта соответствует по меньшей мере заданному пороговому значению, и до второго уровня УФ-излучения, когда расстояние (d) от объекта до второго объекта меньше заданного порогового значения. Второй объект может быть человеком или любым другим живым или неживым объектом, в общем, имеющим объем, равный по меньшей мере примерно 1 дм. В общем, этот вариант осуществления может включать в себя датчик, выполненный с возможностью восприятия других объектов. Таким образом, объект или, в одном варианте осуществления, система противодействия биообрастанию (или они оба), могут дополнительно содержать датчик, выполненный с возможностью восприятия одного или более из (i) второго объекта и (ii) перемещения второго объекта и выполненный с возможностью генерирования соответствующего сигнала датчика, и причем система управления выполнена с возможностью управления упомянутым УФ-излучением в зависимости от упомянутого сигнала датчика. Таким образом, например, в открытом море или на реке никакие вторые объекты не могут (часто) восприниматься, тогда как, например, в порту могут восприниматься люди. В первой ситуации из двух УФ-излучение может быть применено; в последней ситуации УФ-излучение может быть уменьшено или выключено. Датчик может, например, включать в себя тепловой датчик или датчик движения и т.д. Дополнительно, термин «датчик» может также относиться к множеству датчиков из которых, необязательно, два или более датчиков могут быть выполнены с возможностью восприятия разных характеристик.
В одном варианте осуществления, система управления содержит множество систем управления. Например, судно может содержать некоторую систему управления в качестве главной системы управления, причем каждая система противодействия биообрастанию содержит подчиненную систему управления. Необязательно, система управления может быть выполнена внешней по отношению к объекту, т.е. удаленной от объекта. В конкретном варианте осуществления главная система управления, удаленная от объекта, управляет подчиненной системой управления, содержащейся в объекте (например, системой противодействия биообрастанию). Таким образом, например, (главная) система управления может находиться далеко; или может находиться не на судне, а на берегу, например, в пункте управления судоходной компании. Такая главная система управления может быть выполнена с возможностью управления системами противодействия биообрастанию множества объектов.
Относительно простым путем для уменьшения опасности нежелательного воздействия УФ-излучения на людей может быть применение УФ-излучения только под водой (ниже ватерлинии). Таким образом, в одном варианте осуществления система управления выполнена с возможностью управления испускающим УФ-излучение элементом до первого уровня УФ-излучения, когда одна или более из упомянутой части и поверхности выхода УФ-излучения находятся под водой (ниже ватерлинии), и до второго уровня УФ-излучения, когда одна или более из упомянутой части и поверхности выхода УФ-излучения находятся над водой (выше ватерлинии). Это может включать в себя использование одного или более из (i) датчика, выполненного с возможностью восприятия воды (ватерлинии), и (ii) информации о загрузке. На основе этого система управления может решить, может или нет применяться УФ-излучение, или оно будет применено по существу только к части внешней поверхности, которая находится под водой (ниже ватерлинии). Следует отметить, что в этом варианте осуществления может все же существовать множество вариантов, поскольку излучение может быть, в общем, затем применено только тогда, когда упомянутая часть находится под водой (ниже ватерлинии), но, необязательно, поверхность выхода УФ-излучения может находиться над водой (выше ватерлинии) или также под водой (ниже ватерлинии). В последнем варианте, опасность может быть даже дополнительно минимизирована. Таким образом, система управления, в частности, выполнена с возможностью управления испускающим УФ-излучение элементом до первого уровня УФ-излучения, когда поверхность выхода УФ-излучения находится под водой (ниже ватерлинии), и до второго уровня УФ-излучения, когда поверхность выхода УФ-излучения находится над водой (выше ватерлинии). Альтернативно или дополнительно, в одном варианте осуществления система управления, в частности, выполнена с возможностью управления испускающим УФ-излучение элементом до первого уровня УФ-излучения, когда упомянутая часть (и поверхность выхода УФ-излучения) находится под водой (т.е., в частности, ниже ватерлинии), и до второго уровня УФ-излучения, когда упомянутая часть находится над водой (т.е., в частности, выше ватерлинии). При использовании датчика, выполненного с возможностью восприятия воды, такой датчик может быть расположен вблизи поверхности выхода излучения, но расположен выше, например, выше по меньшей мере на 10 см, в частности, выше по меньшей мере на 20 см, например, выше на величину в диапазоне от 10 до 100 см, например, выше на величину 20-50 см (относительно объекта во время использования), чем упомянутая поверхность. Таким образом, УФ-излучение может генерироваться только тогда, когда датчик и, таким образом, поверхность выхода излучения, находится под водой (ниже ватерлинии) (см. дополнительно также ниже). Таким образом, можно гарантировать, что УФ-свет будет испускаться по меньшей мере, например, на 50 см ниже ватерлинии; что является достаточным для поглощения существенной части света. В зависимости от абсолютной интенсивности уровня «включения» может быть обеспечено меньшее или большее значение, чем 50 см, например, для обеспечения практически безопасной системы.
Как указано выше, объект или система противодействия биообрастанию может содержать множество поверхностей выхода излучения. В вариантах осуществления это может относиться к множеству систем противодействия биообрастанию. Однако, альтернативно или дополнительно, в вариантах осуществления это может относиться к системе противодействия биообрастанию, содержащей множество испускающих УФ-излучение элементов. Таким образом, такая система противодействия биообрастанию может, в частности, включать в себя множество источников света для обеспечения УФ-излучения. Однако, альтернативно или дополнительно, в вариантах осуществления это может (также) относиться к испускающему УФ-излучение элементу, содержащему множество источников света, выполненных для обеспечения УФ-излучения. Следует отметить, что испускающий УФ-излучение элемент с единственной поверхностью выхода УФ-излучения может (все же) включать в себя множество источников света.
В частности, когда испускающий УФ-излучение элемент содержит множество источников света и множество поверхностей выхода УФ-излучения, причем каждая из таких поверхностей адресуется одному или более источникам света, и/или когда система противодействия биообрастанию содержит множество испускающих УФ-излучение элементов, посредством управления источниками света можно независимо адресовать разные части внешней поверхности. Таким образом, посредством расположения разных поверхностей выхода УФ-излучения на разных высотах объекта (причем высоту, в частности, определяют во время использования объекта) можно по существу облучать УФ-излучением только те части, для которых применимо то, что эта одна или более из упомянутой части и поверхности выхода УФ-излучения находятся под водой (ниже ватерлинии).
Таким образом, в конкретном варианте осуществления система противодействия биообрастанию содержит множество источников света, множество поверхностей выхода излучения и множество упомянутых частей, причем упомянутое множество источников света выполнено для обеспечения упомянутого УФ-излучения через упомянутое множество поверхностей выхода излучения для упомянутого множества частей, и причем упомянутое множество частей расположено на разных высотах объекта. В частности, система управления может быть выполнена с возможностью управления (твердотельными) источниками света отдельно в зависимости от упомянутой входной информации. Например, в конкретном варианте осуществления система управления может быть выполнена с возможностью управления источниками света отдельно в зависимости от положений частей внешней поверхности относительно воды (т.е. ватерлинии). Например, система противодействия биообрастанию может содержать датчик или другой элемент для восприятия воды вблизи релевантной поверхности выхода излучения и/или части. Снова следует отметить, что в некоторых вариантах осуществления поверхность выхода излучения может содержать упомянутую часть. Альтернативно или дополнительно, входная информация, содержащая информацию о положении внешней поверхности относительно воды, основана на загрузке судна. Также, таким образом, система управления может управлять УФ-излучением, например, в зависимости, от положений частей внешней поверхности относительно воды. Альтернативно или дополнительно, система управления может управлять УФ-излучением, например, в зависимости от положений поверхностей выхода УФ-излучения относительно воды. Однако система управления может быть также выполнена с возможностью вычисления осадки (углубления) объекта, в частности, когда объект является судном, и/или приема от внешнего источника информации об осадке. Таким образом, в дополнительном варианте осуществления входная информация содержит вычисленную 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 объекта инфраструктуры.
Для судов волны могут способствовать быстрому изменению ватерлинии, а для объектов инфраструктуры, необязательно, приливы (или уровень заполнения) могут обеспечить разницу в ватерлинии. Таким образом, блок управления и оптический датчик, в частности, выполнены с возможностью (способны) отслеживать эти изменения. Например, датчик может быть выполнен с возможностью непрерывного восприятия или периодического восприятия с частотой, способной отслеживать такие изменения.
В еще одном дополнительном конкретном варианте осуществления объект дополнительно содержит водяной переключатель, причем система противодействия биообрастанию выполнена для обеспечения упомянутого УФ-излучения для упомянутой части, когда водяной переключатель находится в физическом контакте с водой, в частности, электрически проводящей водой, такой как морская вода. Водяной переключатель, в частности, здесь определяется как электрический переключатель, который после контакта с водой может включить или выключить электрическое устройство, в частности, включить. Таким образом, водяной переключатель является, в частности, электрическим водяным переключателем. Термин «водяной переключатель» может также относиться к множеству водяных переключателей. В общем, каждый водяной переключатель может быть функционально связанным с единственным источником света или с подмножеством источников света или с испускающим УФ-излучение элементом или с подмножеством испускающих УФ-излучение элементов.
Дополнительное преимущество водяного переключателя может состоять, например, в объединении с системой управления. Такая система управления может, например, выдавать инструкции испускающему УФ-излучение элементу обеспечивать УФ-излучение. Водяной переключатель тогда может быть дополнительным предохранительным клапаном, позволяющим фактически обеспечивать УФ-излучение только тогда, когда водяной переключатель находится в физическом контакте с водой. Таким образом, в дополнительном аспекте настоящее изобретение обеспечивает объект, который во время использования является по меньшей мере частично погруженным в воду, причем объект дополнительно содержит систему противодействия биообрастанию, содержащую испускающий УФ-излучение элемент, причем испускающий УФ-излучение элемент содержит один или более источников света и выполнен с возможностью облучения УФ-излучением во время этапа облучения одной или более из (i) части (упомянутой) внешней поверхности упомянутого объекта и (ii) воды, смежной с упомянутой частью упомянутой внешней поверхности, причем объект выбран из группы, состоящей из судна и объекта инфраструктуры, причем объект дополнительно содержит водяной переключатель, причем система противодействия биообрастанию выполнена для обеспечения упомянутого УФ-излучения для упомянутой части в зависимости от нахождения водяного переключателя в физическом контакте с водой.
В частности, например, упомянутая часть и водяной переключатель могут быть расположенными на одной и той же высоте. Таким образом, когда упомянутая часть погружена, водяной переключатель может включить испускающий УФ-излучение элемент, в то время как когда упомянутая часть не погружена, водяной переключатель может выключить испускающий УФ-излучение элемент. С использованием такой системы противодействия биообрастанию УФ-излучение может быть минимизировано в ситуациях или применениях, в которых УФ-излучение может считаться опасным, тогда как в ситуациях или применениях, в которых УФ-излучение является менее опасным или неопасным, УФ-излучение может быть применено. Как указано выше, система противодействия биообрастанию может содержать множество источников света, множество поверхностей выхода излучения и множество упомянутых частей, причем множество источников света выполнено для обеспечения упомянутого УФ-излучения через упомянутое множество поверхностей выхода излучения для упомянутого множества частей, и причем упомянутое множество частей расположено на разных высотах объекта. Дополнительно, система противодействия биообрастанию, в частности, может дополнительно содержать множество упомянутых водяных переключателей, расположенных на высотах множества частей, и причем система противодействия биообрастанию выполнена для обеспечения упомянутого УФ-излучения для упомянутых частей, когда соответствующие водяные переключатели находятся в физическом контакте с (электрически проводящей) водой. Соответственно, таким образом, практически независимо от осадки или от воды (ватерлинии), может быть гарантирована необходимая безопасность, поскольку УФ-излучение будет обеспечено только для частей внешней поверхности, которые находятся под водой (ниже ватерлинии). Таким образом, объект может включать в себя множество испускающих УФ-излучение элементов, расположенных на разных высотах. Дополнительно, объект может содержать множество водяных переключателей, также расположенных на разных высотах и выполненных с возможностью включения источника света (источников света) соответствующих испускающих УФ-излучение элементов, находящегося практически на той же высоте, что и водяные переключатели. В одном варианте осуществления объект может содержать множество испускающих УФ-излучение элементов, применяемых на разных высотах внешней поверхности, и множество водяных переключателей, расположенных на разных высотах, причем испускающие УФ-излучение элементы и водяные переключатели функционально связаны, причем высоты определяются относительно внешней поверхности во время использования объекта, причем система противодействия биообрастанию выполнена для обеспечения упомянутого УФ-излучения с использованием одного или более испускающих УФ-излучение элементов в зависимости от связанных одного или более водяных переключателей, находящихся в физическом контакте с электрически проводящей водой.
При использовании водяного переключателя такой водяной переключатель может быть расположен вблизи поверхности выхода излучения, но расположен выше, например, выше на по меньшей мере 10 см, в частности, выше на по меньшей мере 20 см, например, выше на величину в диапазоне от 10 до 100 см, например, выше на величину 20-50 см (относительно объекта во время использования), чем упомянутая поверхность. Таким образом, УФ-излучение может быть сгенерировано только тогда, когда водяной переключатель и, таким образом, поверхность выхода излучения, находится под водой (ниже ватерлинии) (см. дополнительно также ниже).
Таким образом, соответственно, можно гарантировать, что УФ-свет будет испускаться, например, на по меньшей мере 50 см ниже ватерлинии; что является достаточным для поглощения существенной части света. В зависимости от абсолютной интенсивности уровня «включения», может быть рассчитано значение, меньшее или большее, чем 50 см, например, для обеспечения по существу безопасной системы.
Водяной переключатель в одном варианте осуществления может быть выполнен с возможностью замыкания электронной схемы при физическом нахождении в контакте с (электрически) проводящей водой. В альтернативном или дополнительном варианте осуществления, водяной переключатель может включать в себя датчик, выполненный с возможностью восприятия воды и выполненный для обеспечения сигнала датчика, когда датчик находится в физическом контакте с водой.
В еще одном дополнительном варианте осуществления объект или система противодействия биообрастанию может дополнительно содержать локальную систему аккумулирования энергии, выполненную с возможностью аккумулирования электрической энергии и обеспечения упомянутой энергии для упомянутой системы противодействия биообрастанию. Таким образом, например, система противодействия биообрастанию может быть практически независимой от электрической сети, даже, например, от локальной электрической сети судна. В конкретном варианте осуществления локальная система аккумулирования энергии может содержаться в упомянутой системе противодействия биообрастанию. В одном варианте осуществления локальная система аккумулирования энергии выбрана из группы, содержащей солнечный элемент, турбину, работающую в воде, пьезоэлектрический элемент, работающий под действием давления волн и т.д.
Например, в одном варианте осуществления солнечные элементы могут быть расположены на надводном борту, а испускающие УФ-излучение элементы могут быть расположены ниже надводного борта.
В еще одном варианте осуществления турбина и/или элемент, который может получать энергию за счет потока воды или изменений давления вследствие перемещений воды, и т.д., а также испускающий УФ-излучение элемент, расположены ниже надводного борта.
Термин «локальная система аккумулирования энергии» может также относиться к множеству таких локальных систем аккумулирования энергии. Каждая из таких локальных систем аккумулирования может быть функционально связанной с одной или более системами противодействия биообрастанию. Альтернативно, каждая из таких локальных систем аккумулирования может быть функционально связана с одним или более испускающими УФ-излучение элементами. В частности, как также указано выше в связи с водяными переключателями, в частности, локальные системы аккумулирования энергии могут быть расположены на высотах множества частей или поверхности выхода УФ-излучения. Таким образом, энергия может аккумулироваться только тогда, когда упомянутая часть и/или поверхность выхода УФ-излучения погружена, в частности, когда по меньшей мере поверхность выхода УФ-излучения погружена. Таким образом, УФ-излучение может автоматически включаться только тогда, когда условия являются относительно безопасными.
В еще одном варианте осуществления энергия может аккумулироваться из воды с использованием расходуемого электрода. В частности, такой расходуемый электрод может быть расположен на высоте упомянутой части или поверхности выхода УФ-излучения. В одном варианте осуществления локальная система аккумулирования энергии содержит (i) расходуемый электрод, находящийся в электрическом соединении с первым электродом источника света, и (ii) второй электрод энергетической системы, находящийся в электрическом соединении со вторым электродом источника света, причем энергетическая система выполнена для обеспечения электрической энергии для упомянутой системы противодействия биообрастанию, когда расходуемый электрод и второй электрод энергетической системы находятся в электрическом контакте с (электрически проводящей) водой. Термин «расходуемый электрод» может также относиться к множеству расходуемых электродов.
Таким образом, в дополнительном варианте осуществления расходуемый электрод содержится в водяном переключателе, причем система противодействия биообрастанию выполнена для обеспечения упомянутого УФ-излучения для упомянутой части в зависимости от нахождения расходуемого электрода в физическом контакте с водой. Таким образом, водяной переключатель и система аккумулирования энергии могут быть по меньшей мере частично интегрированными, причем расходуемый электрод может быть выполнен в качестве расходуемого электрода и, в частности, в качестве необходимого элемента в водяном переключателе, который может обеспечить замкнутую электрическую схему только тогда, когда расходуемый электрод находится в физическом контакте с водой.
В конкретном варианте осуществления расходуемый электрод содержит одно или более из цинка и магния. Расходуемый электрод будет находиться в электрическом соединении с первым полюсом или электродом или зажимом источника света, испускающего УФ-излучение элемента, системы противодействия биообрастанию, соответственно, а второй электрод (также указываемый как «второй электрод энергетической системы») локальной системы аккумулирования энергии будет находиться в электрическом соединении со вторым полюсом или электродом или зажимом источника света, испускающего УФ-излучение элемента, системы противодействия биообрастанию, соответственно.
В дополнительном варианте осуществления второй электрод энергетической системы содержит черный металл, такой как сталь. Однако могут применяться также другие материалы, такие как, в частности, один или более из углерода, графита, кокса, платины, прокатной окалины на стали, высококремниевого чугуна, меди, латуни, бронзы, свинца и чугуна (не графитизированного), вместо или дополнительно, например, к стали. Фраза «причем расходуемый электрод содержит один 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. Также могут применяться другие материалы, такие как некоторые сорта алюминия или алюминиевых сплавов.
Например, один медный электрод и один цинковый электрод, каждый из которых соединен с другим зажимом СИД, и оба погружены в воду, могут генерировать напряжение (и, таким образом, ток). Как только они окажутся над водой, генерирование тока автоматически и немедленно прекратится.
В еще одном дополнительном варианте осуществления УФ-излучение может сопровождаться предупреждающей информацией. Например, когда УФ-излучение включается, в частности, над водой (выше ватерлинии), могут быть обеспечены один или более из звукового сигнала и светового сигнала. Звуковой сигнал и/или световой сигнал может включать в себя предупреждающую информацию, такую как произносимый текст, проецируемый текст или конфигурацию света, которая содержит информацию (подобно дисплею).
В конкретном варианте осуществления испускающий УФ-излучение элемент содержит люминесцентный материал, выполненный с возможностью поглощения части УФ-излучения и преобразования ее в видимый свет люминесцентного материала (т.е. видимый свет, генерируемый люминесцентным материалом после возбуждения УФ-излучением), причем источник света и упомянутый люминесцентный материал выполнены для обеспечения излучения упомянутого видимого света люминесцентного материала, исходящего в направлении от внешней поверхности. Необязательно, система противодействия биообрастанию может быть выполнена для обеспечения упомянутого света люминесцентного материала в импульсном режиме. Таким образом, соответственно, человек, находящийся на некотором расстоянии от объекта (и, таким образом, являющийся внешним по отношению к объекту) может воспринимать люминесценцию, например, красный мигающий свет.
Альтернативно или дополнительно, испускающий УФ-излучение элемент содержит второй источник света, выполненный для обеспечения видимого света второго источника света, по меньшей мере часть которого исходит в направлении от внешней поверхности. Снова, необязательно, система противодействия биообрастанию может быть выполнена для обеспечения упомянутого видимого света второго источника света в импульсном режиме. Соответственно, таким образом, человек, находящийся на некотором расстоянии от объекта (и, таким образом, являющийся внешним по отношению к объекту) может воспринимать видимый свет второго источника света, например, красный мигающий свет.
В еще одном дополнительном варианте осуществления система противодействия биообрастанию может быть дополнительно выполнена для обеспечения видимого света, исходящего в виде светового пучка в направлении от внешней поверхности, причем световой пучок имеет сечение, имеющее форму предупредительного знака. Этот видимый свет в вариантах осуществления может быть обеспечен одним или более из второго источника света и люминесцентного материала. Таким образом, вторые источники света могут быть выполнены в конфигурации предупредительных сигналов, которые могут быть, в частности, видимыми, когда включаются вторые источники света.
В других дополнительных вариантах осуществления система противодействия биообрастанию может дополнительно содержать датчик, выполненный для обеспечения сигнала датчика, указывающего на одно или более из (i) датчика, находящегося в физическом контакте с водой и (ii) упомянутой части, находящейся в физическом контакте с водой, и систему управления, причем система управления выполнена для обеспечения упомянутого УФ-излучения в зависимости от упомянутого сигнала датчика.
Дополнительно, можно также учесть тот факт, что некоторые части объекта могут практически всегда находиться под водой (ниже ватерлинии). В одном варианте осуществления, в котором объект содержит судно, поверхность выхода УФ-излучения может быть расположена на внешней поверхности объекта в положении, которое постоянно находится под водой (ниже ватерлинии) во время использования объекта. Например, это может быть грузовой маркой судна при нулевой загрузке. Однако этот вариант осуществления может быть также применен к объекту инфраструктуры. Можно, однако, иногда учитывать меньшие уровни летом (и большие уровни зимой). Следует отметить, что тот факт, что поверхность выхода УФ-излучения может практически всегда находиться под водой (ниже ватерлинии), не означает, что вся система противодействия биообрастанию должна находиться под водой (ниже ватерлинии).
Дополнительная мера предосторожности, которая может быть предпринята, может быть связана с направлением УФ-излучения. В конкретном варианте осуществления испускающий УФ-излучение элемент выполнен для обеспечения по меньшей мере 80%, например, по меньшей мере 90%, или даже практически всей энергии 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 использования.
Система противодействия биообрастанию, в частности, выполнена для обеспечения УФ-излучения для части объекта или для воды, смежной с этой частью. Это, в частности, означает, что во время этапа облучения применяется УФ-излучение. Таким образом, могут, необязательно, существовать периоды времени, в течение которых УФ-излучение совсем не применяется. Это может быть (таким образом) не только вследствие, например, того что система управления переключает один или более испускающих УФ-излучение элементов, но и может быть также, например, вследствие предопределенных установочных параметров, таких как день и ночь или температура воды, и т.д. Например, в одном варианте осуществления УФ-излучение применяется в импульсном режиме.
Таким образом, в конкретном варианте осуществления или аспекте система противодействия биообрастанию выполнена с возможностью предотвращения или уменьшения биообрастания на поверхности обрастания объекта, который во время использования по меньшей мере временно подвергается воздействию воды, посредством обеспечения противодействующего обрастанию света (т.е. УФ-излучения) для упомянутой поверхности обрастания или воды, смежной с ней, причем осветительная система противодействия биообрастанию содержит (i) осветительный модуль, содержащий (i) источник света, выполненный с возможностью генерирования упомянутого противодействующего обрастанию света; и (ii) систему управления, выполненную с возможностью управления интенсивностью противодействующего обрастанию света в зависимости от одного или более из (i) сигнала обратной связи, связанного с опасностью биообрастания, и (ii) таймера для изменения во времени интенсивности противодействующего обрастанию света. В частности, система противодействия биообрастанию может быть выполнена для обеспечения упомянутого противодействующего обрастанию света через оптическую среду для упомянутой поверхности обрастания, причем осветительный модуль дополнительно содержит (ii) упомянутую оптическую среду, выполненную с возможностью приема по меньшей мере части УФ-излучения (противодействующего обрастанию света), причем оптическая среда содержит поверхность излучения, выполненную для обеспечения по меньшей мере части упомянутого УФ-излучения (противодействующего обрастанию света). Дополнительно, в частности, оптическая среда содержит один или более из волновода и оптического волокна, и, причем, УФ-излучение (противодействующий обрастанию свет), в частности, содержит один или более из УФВ-света и УФC-света. Эти волноводы и оптические среды здесь дополнительно подробно не обсуждаются.
Оптическая среда может быть также обеспечена в виде (силоксановой) фольги для наложения на защищаемую поверхность, причем фольга содержит по меньшей мере один источник света для генерирования противодействующего обрастанию света и листообразную оптическую среду для распределения УФ-излучения по фольге. В вариантах осуществления фольга имеет толщину, приблизительно составляющую от пары миллиметров до нескольких сантиметров, например, 0,1-5 см, например, 0,2-2 см. В вариантах осуществления фольга по существу не ограничена ни в одном направлении, перпендикулярном направлению толщины, для обеспечения по существу большой фольги, имеющей размеры, приблизительно составляющие десятки или сотни квадратных метров. Фольга может быть по существу ограниченной по размеру в двух ортогональных направлениях, перпендикулярных направлению толщины фольги, для обеспечения противодействующей обрастанию плитки; в другом варианте осуществления, фольга является по существу ограниченной по размеру только в одном направлении, перпендикулярном направлению толщины фольги, для обеспечения удлиненной полосы противодействующей обрастанию фольги. Таким образом, оптическая среда и даже осветительный модуль могут быть обеспечены в виде плитки или в виде полосы. Плитка или полоса могут содержать (силоксановую) фольгу.
В одном варианте осуществления, осветительный модуль содержит двумерную сетку источников света для генерирования УФ-излучения, и оптическая среда выполнена с возможностью распределения по меньшей мере части УФ-излучения от двумерной сетки источников света по всей оптической среде для обеспечения двумерного распределения УФ-излучения, выходящего из поверхности излучения света осветительного модуля. Двумерная сетка источников света может быть расположена в мелкоячеистой структуре, плотноупакованной структуре, структуре со строками/столбцами, или любой другой подходящей регулярной или нерегулярной структуре. Физическое расстояние между соседними источниками света в сетке может быть фиксированным по всей сетке или может изменяться, например, в зависимости от выходной энергии света, требуемой для обеспечения эффекта противодействия биообрастанию, или в зависимости от местоположения осветительного модуля на защищаемой поверхности (например, местоположения на корпусе судна). Преимущества обеспечения двумерной сетки источников света включают в себя то, что УФ-излучение может быть сгенерировано вблизи областей, подлежащих защите с использованием освещения УФ-излучением, а также то, что это уменьшает потери в оптической среде или световоде, а также то, что это увеличивает однородность распределения света. Предпочтительно, УФ-излучение является, в общем, однородно распределенным по всей поверхности излучения; это уменьшает или даже предотвращает появление недостаточно освещенных областей, где иначе обрастание может иметь место, и в то же время уменьшает или предотвращает потери энергии из-за чрезмерного освещения других областей большей световой энергией, чем необходимо для противодействия биообрастанию. В одном варианте осуществления, сетка содержится в оптической среде. В еще одном варианте осуществления, сетка может содержаться в (силоксановой) фольге.
Дополнительно, в одном варианте осуществления оптическая среда может быть расположена вблизи (в том числе, необязательно, может быть прикреплена к) защищаемой поверхности и выполнена с возможностью приема ультрафиолетового света, причем оптическая среда имеет направление толщины, перпендикулярное защищаемой поверхности, причем два ортогональных направления оптической среды, ортогональные направлению толщины, параллельны защищаемой поверхности, причем оптическая среда выполнена для обеспечения пути распространения ультрафиолетового света таким образом, чтобы ультрафиолетовый свет проходил в пределах оптической среды по меньшей мере в одном из упомянутых двух ортогональных направлений, ортогональных направлению толщины, и таким образом, чтобы в точках вдоль поверхности оптической среды, соответствующие части ультрафиолетового света выходили из оптической среды.
В дополнительном аспекте, настоящее изобретение также обеспечивает способ противодействия (био)обрастанию (части) внешней поверхности объекта, который во время использования по меньшей мере временно подвергается воздействию воды, причем способ содержит: этап обеспечения системы противодействия биообрастанию, определяемой здесь, для объекта, этап генерирования УФ-излучения (во время использования объекта), необязательно, в зависимости от одного или более из (i) сигнала обратной связи (например, связанного с опасностью биообрастания и/или с опасностью воздействия УФ-излучения на человека), и (ii) таймера для (периодического) изменения интенсивности УФ-излучения (противодействующего обрастанию света), и этап обеспечения упомянутого УФ-излучения (во время этапа облучения) для (части) внешней поверхности. Такой сигнал обратной связи может быть обеспечен датчиком.
В еще одном дополнительном аспекте настоящее изобретение также предусматривает способ обеспечения системы противодействия биообрастанию для объекта, который во время использования по меньшей мере временно подвергается воздействию воды, причем способ содержит обеспечение, например, встраивание в объект и/или прикрепление к внешней поверхности, системы противодействия биообрастанию для объекта, такого как судно, при использовании испускающего УФ-излучение элемента, выполненного для обеспечения упомянутого УФ-излучения для одной или более из части внешней поверхности объекта и воды, смежной (находящейся рядом) с упомянутой частью (во время использования). В частности, испускающий УФ-излучение элемент прикреплен к внешней поверхности или может быть даже выполнен в виде (первой) части внешней поверхности.
Термины «видимый», «видимый свет» или «видимое излучение» относятся к свету, имеющему длину волны в диапазоне, приблизительно, 380-780 нм.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Варианты осуществления настоящего изобретения будут теперь описаны только в качестве примера со ссылкой на сопутствующие схематичные чертежи, в которых соответствующие ссылочные позиции указывают на соответствующие части и в которых:
Фиг. 1a-1c схематично показывают некоторые общие аспекты;
Фиг. 2a-2f схематично показывают некоторые варианты осуществления и реализации;
Фиг. 3a-3b схематично показывают некоторые дополнительные варианты осуществления и реализации;
Фиг. 4a-4e схематично показывают некоторые дополнительные варианты осуществления и реализации; и
Фиг. 5a-5c схематично показывают некоторые дополнительные варианты осуществления и реализации.
Чертежи не обязательно приведены в масштабе.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Фиг. 1a-1b схематично показывают варианты осуществления объекта 10, который во время использования является по меньшей мере частично погруженным в воду 2, см. ватерлинию 13. Объект 10, такой как судно или шлюз, см. также ниже, дополнительно содержит систему 200 противодействия биообрастанию, содержащую испускающий УФ-излучение элемент 210, в частности, для применения УФ-излучения 221 к части 111 внешней поверхности 11 объекта 10, такой как корпус или часть корпуса. Здесь показаны два варианта осуществления, где система 200 противодействия биообрастанию или, более конкретно, испускающий УФ-излучение элемент 210, является частью внешней поверхности, и, таким образом, образует фактически часть внешней поверхности (фиг. 1а), или где испускающий УФ-излучение элемент 210 выполнен с возможностью облучения внешней поверхности и, необязательно, образует часть внешней поверхности, такой как корпус судна (фиг. 1b). Например, объект 10 может быть выбран из группы, состоящей из судна 1 и объекта 15 инфраструктуры (см. также ниже).
Испускающий УФ-излучение элемент 210 содержит один или более источников 220 света и, таким образом, может быть выполнен, в частности, с возможностью облучения упомянутым УФ-излучением 221 во время этапа облучения одной или более из (i) упомянутой части 111 упомянутой внешней поверхности 11 и (ii) воды, смежной с упомянутой частью 111 упомянутой внешней поверхности 11. Предшествующий вариант применяется, в частности, в варианте осуществления фиг. 1b, а последний вариант осуществления, в частности, применяется к обоим вариантам осуществления фиг. 1a-1b. Однако следует отметить, что когда внешняя поверхность испускающего УФ-излучение элемента 210 выполнена в виде внешней поверхности объекта 10, конечно, упомянутая часть 111 облучается сама по себе УФ-излучением 21.
Таким образом, испускающий УФ-излучение элемент 210 содержит поверхность 230 выхода УФ-излучения, а испускающий УФ-излучение элемент 210 выполнен с возможностью обеспечения упомянутого УФ-излучения 221 ниже по ходу света от упомянутой поверхности 230 выхода УФ-излучения упомянутого испускающего УФ-излучение элемента 210.
В частности, источник 220 света является по меньшей мере управляемым между первым уровнем УФ-излучения и вторым уровнем УФ-излучения, причем первый уровень УФ-излучения больше, чем второй уровень УФ-излучения (и причем второй уровень УФ-излучения меньше первого уровня УФ-излучения и включает в себя, например, ноль).
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 об 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 разъяснено, среди прочего, на фиг. 2a-2f.
Как указано выше, термин «судно», указанный ссылочной позицией 1, может, например, относиться к катеру или кораблю (ссылочная позиция 10а на фиг. 1с) и т.д., такому как парусная лодка, танкер, круизное судно, яхта, паром, подводная лодка (ссылочная позиция 10d на фиг. 1с) и т.д., как схематично показано на фиг. 1с. Термин «объект инфраструктуры», указанный ссылочной позицией 15, может, в частности, относиться к водным применениям, которые расположены практически стационарно, таким как плотина/шлюз (ссылочные позиции 10е/10f на фиг. 1с), понтон (ссылочная позиция 10с на фиг. 1с), буровая платформа (ссылочная позиция 10b на фиг. 1с) и т.д.
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 об одном или более из (i) местоположения объекта 10, (ii) перемещения объекта 10, (iii) расстояния (d) от (упомянутой части) 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, когда оно находится в открытом море, в то время как испускающий УФ-излучение элемент 210 может быть выключен в порту. Может быть, например, использована спутниковая навигационная система (для определения местоположения объекта). Таким образом, в одном варианте осуществления система 300 управления выполнена с возможностью управления испускающим УФ-излучение элементом 210 до первого уровня УФ-излучения, когда местоположение объекта 10 соответствует первому заданному местоположению, и до второго уровня УФ-излучения, когда местоположение объекта 10 соответствует второму заданному местоположению.
Альтернативно или дополнительно, система 300 управления может быть выполнена с возможностью управления испускающим УФ-излучение элементом 210 до первого уровня УФ-излучения, когда объект 10 имеет скорость, равную по меньшей мере заданной минимальной скорости, и до второго уровня УФ-излучения, когда скорость объекта 10 меньше упомянутой заданной минимальной скорости. Низкая скорость может указывать на большую вероятность нахождения людей вблизи испускающего УФ-излучение элемента 210, чем высокая скорость.
Альтернативно или дополнительно, система 300 управления может быть выполнена с возможностью управления испускающим УФ-излучение элементом 210 до первого уровня УФ-излучения, когда расстояние d от объекта 10 до второго объекта 20 соответствует по меньшей мере заданному пороговому значению, и до второго уровня УФ-излучения, когда расстояние d от объекта 10 до второго объекта 20 является меньшим заданного порогового значения. Это схематично показано на фиг. 2а.
Для управления испускающим УФ-излучение элементом 210 в зависимости от одного или более из указанных здесь параметров объект 10 может дополнительно содержать датчик 310, см. например, фиг. 2а, выполненный с возможностью восприятия одного или более из (i) второго объекта 20 и (ii) перемещения второго объекта (20) и выполненный с возможностью генерирования 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 перемещающимся. Дополнительно, второй объект может быть, например, человеком (см. пример фиг. 2а), или неподвижным объектом, таким как причал (см. также фиг. 2а). Датчик может, необязательно, содержаться в системе 200 противодействия биообрастанию (см. например, фиг. 2b).
Фиг. 2b схематично показывает более подробно один вариант осуществления системы 200 противодействия биообрастанию, здесь в качестве примера включающей в себя встроенную систему 300 управления и встроенный датчик 310.
Фиг. 2с схематично показывает внешнюю поверхность 11 объекта 10, такого как стенка судна или стенка объекта инфраструктуры, в качестве примера, с множеством испускающих УФ-излучение элементов 210 (здесь, связанных с корпусом 21 судна 1). Альтернативно или дополнительно, может быть применено множество функционально связанных или функционирующих независимо систем 200 противодействия биообрастанию.
Например, предположим, что единственная система 300 управления, которая может быть, например, главной системой управления с зависимыми подчиненными системами управления (не показаны), может быть, например, выполнена с возможностью управления испускающим УФ элементом 210 до первого уровня УФ-излучения, когда одна или более из части 111 и поверхности 230 выхода УФ-излучения находятся ниже ватерлинии 13, и до второго уровня УФ-излучения, когда одна или более из части 111 и поверхности 230 выхода УФ-излучения находятся выше ватерлинии 13. Например, все испускающие УФ-излучение элементы 210, находящиеся под водой (ниже ватерлинии) могут быть включены, в то время как все испускающие УФ-излучение элементы 210, находящиеся над водой (выше ватерлинии), могут быть выключены. Следует отметить, что на схематичном чертеже 2с включается также один из испускающих УФ-излучение элементов 210, находящихся выше ватерлинии 3, например, в случае, когда система управления решает, что можно безопасно включить такой испускающий УФ-излучение элемент 210. Использование дополнительного предохранительного устройства, такого как водяной переключатель, может быть использовано в качестве альтернативного или дополнительного средства управления (см. также ниже).
Фиг. 2с также схематично показывает вариант осуществления, в котором система 200 противодействия биообрастанию содержит множество испускающих УФ-излучение элементов 210 (с множеством источников света), множество поверхностей 230 выхода излучения, и множество упомянутых частей 111, причем упомянутое множество источников 220 света выполнено для обеспечения упомянутого УФ-излучения 221 через упомянутое множество поверхностей 230 выхода излучения для упомянутого множества частей 111, и причем упомянутое множество частей 111 расположено на разных высотах объекта 10, и причем система 300 управления выполнена с возможностью управления источниками 220 света отдельно в зависимости от упомянутой входной информации. Например, в одном варианте осуществления система 300 управления может быть выполнена с возможностью управления источниками 220 света отдельно в зависимости от положений частей 111 внешней поверхности 11 относительно воды. В первом варианте входная информация, содержащая информацию о положении внешней поверхности 11 относительно воды, основана на загрузке судна 1 (схематично показано на фиг. 2с). Во втором варианте входная информация, содержащая информацию о положении внешней поверхности 11 относительно воды, основана на ватерлинии относительно объекта 15 инфраструктуры.
Фиг. 2d схематично показывает вариант осуществления, в котором, альтернативно или дополнительно, объект 10 дополнительно содержит водяной переключатель 400, причем система 200 противодействия биообрастанию выполнена с возможностью обеспечения упомянутого УФ-излучения 221 для упомянутой части 111 в зависимости от нахождения водяного переключателя в физическом контакте с водой. На фиг. 2d водяной переключатель находится в контакте с водой. Например, посредством электрической проводимости морской воды электрическая схема может быть замкнута, в результате чего источник 220 света может обеспечить УФ-излучение. Система противодействия биообрастанию может содержать один или более таких водяных переключателей 400. Необязательно, водяной переключатель 400 и источник 220 света могут быть частью большей схемы, например, с электронными схемами для усиления сигнала и т.д. Фиг. 2d, как и другие чертежи, является схематичным чертежом.
Фиг. 2е схематично показывает вариант осуществления, в котором система 200 противодействия биообрастанию содержит множество испускающих УФ-излучение элементов 210 (с множеством источников света), множество поверхностей 230 выхода излучения и множество упомянутых частей 111, причем упомянутое множество источников 220 света выполнено для обеспечения упомянутого УФ-излучения 221 через упомянутое множество поверхностей 230 выхода излучения для упомянутого множества частей 111, и причем упомянутое множество частей 111 расположено на разных высотах объекта 10 и дополнительно содержит множество упомянутых водяных переключателей 400, расположенных на высотах упомянутого множества частей 111, и причем система 200 противодействия биообрастанию выполнена для обеспечения упомянутого УФ-излучения 221 для упомянутых частей 111, когда соответствующие водяные переключатели 400 находятся в физическом контакте с водой. Конечно, вариант осуществления с фиг. 2е может быть, необязательно, объединен с вариантом осуществления, схематично показанным на фиг. 2с.
Фиг. 2f схематично показывает вариант осуществления, в котором судно 1, как вариант осуществления объекта 10, содержит множество систем 200 противодействия биообрастанию и/или одну или более таких систем 200 противодействия биообрастанию, содержащих множество испускающих УФ-излучение элементов 210. В зависимости от конкретной высоты такой системы 200 противодействия биообрастанию и/или высоты испускающих УФ-излучение элементов 210, например, относительно воды (ватерлинии), могут быть включены соответствующие испускающие УФ-излучение элементы 210.
Фиг. 3а схематично показывает вариант осуществления, в котором объект, в частности, система 200 противодействия биообрастанию, дополнительно содержит локальную систему 500 аккумулирования энергии, выполненную с возможностью аккумулирования электрической энергии и обеспечения упомянутой энергии для системы 200 противодействия биообрастанию. Здесь в качестве примера показана турбина, которая может обеспечить электрическую энергию, когда судно перемещается в воде. Таким образом, в вариантах осуществления локальная система 500 аккумулирования энергии содержится в упомянутой системе 200 противодействия биообрастанию. Локальная система 500 аккумулирования энергии может, например, содержать солнечный элемент, турбину, работающую в воде, пьезоэлектрический элемент, работающий под действием давления волн и т.д.
В частности, могут быть применены локальные системы аккумулирования энергии, которые после контакта с водой обеспечивают электрическую энергию, в частности, системы аккумулирования энергии, которые обеспечивают электрическую энергию при погружении в воду и подвергаясь воздействию перемещения воды. Фиг. 3b схематично показывает вариант осуществления, в котором в зависимости от высоты конкретной системы 200 противодействия биообрастанию и/или высоты испускающих УФ-излучение элементов 210, например, относительно воды (ватерлинии), соответствующие испускающие УФ-излучение элементы 210 могут принимать электрическую энергию от локальной системы 500 аккумулирования энергии. Таким образом, в частности, локальная система 500 аккумулирования энергии может содержать одно или более из турбины, работающей в воде, и пьезоэлектрического элемента, работающего под действием давления волн.
Альтернативно или дополнительно, локальная система аккумулирования энергии содержит (i) расходуемый электрод, находящийся в электрическом соединении с первым электродом источника 220 света, и (ii) второй электрод энергетической системы, находящийся в электрическом соединении со вторым электродом источника 220 света, причем энергетическая система выполнена для обеспечения электрической энергией упомянутой системы 200 противодействия биообрастанию, когда расходуемый электрод и второй электрод энергетической системы находятся в электрическом контакте с водой. Также такой вариант осуществления может быть реализован в конфигурации фиг. 3b (см. дополнительно для этого варианта осуществления фиг. 5а-5с). Конечно, вариант осуществления фиг. 3b, необязательно, может быть объединен с вариантами осуществления, схематично показанными в одном или более из фиг. 2с и 2е.
Фиг. 4а показывает мелкоячеистый вариант осуществления, где источники 210 света, такие как СИД УФ свечения, расположены в сетке и соединены в последовательность параллельных соединений. СИД могут быть установлены в узлах, либо посредством пайки, приклеивания, либо посредством любой другой известной технологии электрического соединения для соединения СИД с мелкоячеистыми проводными сетками. Один или более СИД могут быть расположены в каждом узле. Может быть реализовано возбуждение постоянным или переменным током. Если используется переменный ток, то тогда может быть использована пара СИД во встречной конфигурации. Специалист в области техники знает, что в каждом узле можно использовать более одной пары СИД во встречной конфигурации. Фактический размер мелкоячеистой проводной сетки и расстояние между СИД УФ свечения в сетке могут быть настроены посредством растяжения структуры как «гармошки». Мелкоячеистая проводная сетка может быть встроена в оптическую среду. Выше описаны конкретные варианты применения активного предотвращения, в которых система 200 противодействия биообрастанию выключается или выключает конкретные испускающие УФ-излучение элементы 210 или конкретные источники 220 света в зависимости от контакта с водой, сигнала датчика и т.д. Однако, альтернативно или дополнительно, также могут быть использованы предупредительные сигналы или сообщения для предупреждения человека об опасности.
Таким образом, настоящее изобретение также обеспечивает объект 10, который во время использования является по меньшей мере частично погруженным в воду, причем объект 10 дополнительно содержит систему 200 противодействия биообрастанию, содержащую испускающий УФ-излучение элемент 210, в частности, для применения УФ-излучения 221 к части 111 внешней поверхности 11 объекта 10, причем испускающий УФ-излучение элемент 210 содержит один или более источников 220 света и выполнен с возможностью облучения упомянутым УФ-излучением 221 во время этапа облучения одной или более из (i) упомянутой части 111 упомянутой внешней поверхности 11 и (ii) воды, смежной с упомянутой частью 111 упомянутой внешней поверхности 11, причем испускающий УФ-излучение элемент 210 содержит поверхность 230 выхода УФ-излучения и причем испускающий УФ-излучение элемент 210 выполнен для обеспечения упомянутого УФ-излучения 221 ниже по ходу света от упомянутой поверхности 230 выхода УФ-излучения упомянутого испускающего УФ-излучение элемента 210, с одной или более функциональностями, указанными здесь.
Например, в одном варианте осуществления испускающий УФ-излучение элемент 210 содержит люминесцентный материал 260, выполненный с возможностью поглощения части УФ-излучения 221 и преобразования ее в видимый свет 261, причем источник 220 света и упомянутый люминесцентный материал 260 выполнены для обеспечения излучения упомянутого видимого света 261 (см. фиг. 4a-4b), исходящего в направлении от внешней поверхности 11 (см. фиг. 4b). Видимый свет, в общем, указан ссылочной позицией 291, а свет люминесцентного материала в видимом спектре указан ссылочной позицией 261. Например, альтернативно или дополнительно, испускающий УФ-излучение элемент 210 содержит второй источник 280 света, выполненный для обеспечения видимого света 281 второго источника света, например, в частности, красного света, по меньшей мере часть которого исходит в направлении от внешней поверхности 11 (см. этот вариант также на фиг. 4а). Фиг. 4а схематично показывает сетку СИД, которая может быть, например, использована в испускающем УФ-излучение элементе 210 для обеспечения УФ-излучения 221 (и, таким образом, необязательно, также видимого света 291).
В конкретном варианте осуществления, схематично показанном на фиг. 4b и 4d (и, необязательно явно, также на фиг. 4с), система 200 противодействия биообрастанию может быть дополнительно выполнена для обеспечения видимого света 291, исходящего в виде светового пучка 292 в направлении от внешней поверхности 11, причем световой пучок 292 имеет сечение, имеющее форму предупредительного знака. Фиг. 4с схематично показывает расположение источников 280 света, которое может обеспечить такой предупредительный сигнал (см. фиг. 4d). Следует отметить, что фиг. 4с схематично показывает источники 280 света, выполненные с возможностью генерирования видимого света 291 (см. фиг. 4d). Источники 220 УФ-света заполняют остальную часть площади. Источники 280 света расположены в конфигурации предупредительного сигнала (и могут обеспечивать, например, пучок, показанный на фиг. 4d). Следует отметить, что вместо источников 280 света, излучающих видимый свет, также могут быть применены источники 220 света, излучающие УФ-свет, в комбинации с люминесцентным материалом, или комбинация таких вариантов.
В еще одном дополнительном конкретном варианте осуществления объект 10 содержит, например, судно 1, причем поверхность 230 выхода УФ-излучения расположена на внешней поверхности 11 объекта 10 в положении, которое постоянно находится под водой (ниже ватерлинии) во время использования объекта 10. Например, предполагая судно, испускающий УФ-излучение элемент (элементы) может быть расположен ниже тропической грузовой марки для пресной воды (tropical fresh water load line - TF), или даже ниже грузовой марки для пресной воды (freshwater load line - F), или ниже грузовой марки тропических зон (tropical zones load line - T), или даже ниже летней грузовой марки (summer load line (S), или даже ниже зимней грузовой марки (winter load line - W), или даже ниже только зимней грузовой марки для Северной Атлантики (winter North Atlantic load line - WNA). Таким образом, в вариантах осуществления надводный борт может оставаться свободным от УФ-излучения (и от испускающего УФ-излучение элемента (элементов)).
В еще одном варианте осуществления, схематично показанном на фиг. 4е, испускающий УФ-излучение элемент 210 выполнен для обеспечения по меньшей мере 80% энергии УФ-излучения в направлении в пределах угла Θ, равного 0-90°, от перпендикуляра Р к поверхности Земли, и в направлении ниже объекта 10, относительно объекта, во время использования объекта 10.
Фиг. 5а-5с схематично показывают некоторые аспекты системы противодействия биообрастанию и ее применение. Например, одним аспектом настоящего изобретения является вставка СИД УФ свечения и/или других источников света в электрическую схему, которая может быть уже доступной в объекте 10, имеющем (стальную) внешнюю поверхность 11 и расходуемый электрод 510, прикрепленный к ней, см. фиг. 5а-5с для сравнения ситуации без испускающего УФ-излучение элемента 210 (фиг. 5а) и ситуации с источником света (фиг. 5b и 5c). Пунктирная линия указывает в качестве примера на электрический обратный путь через стальную внешнюю поверхность 11. Стальной корпус 21, здесь внешняя поверхность 11, может действовать в качестве второго электрода 570 источника энергии. Таким образом, обеспечена энергетическая система 500, которая может быть использована для питания энергией источника света или испускающего УФ-излучение элемента 210. Фиг. 5b показывает введение испускающего УФ-излучение элемента 210, который может освещать внешнюю поверхность 11 и который может питаться энергией от энергетической системы 500.
Фиг. 5с схематично показывает более подробно вариант осуществления системы 200 противодействия биообрастанию (здесь также в варианте осуществления замкнутого блока), в котором в качестве примера испускающий УФ-излучение элемент 210 содержится в оптической среде 270. Среди прочего, система противодействия биообрастанию дополнительно разъясняется в отношении этого варианта осуществления, но настоящее изобретение не ограничено этим вариантом осуществления. Фиг. 5с схематично показывает систему 200 противодействия биообрастанию, выполненную с возможностью предотвращения или уменьшения (связанного с водой) биообрастания на внешней поверхности 11 объекта 10, который во время использования по меньшей мере временно подвергается воздействию электрически проводящей водосодержащей жидкости, посредством обеспечения УФ-излучения (противодействующего обрастанию света) 221 для упомянутой внешней поверхности 11.
Альтернативно или дополнительно, локальная система 500 аккумулирования энергии содержит (i) расходуемый электрод 510, находящийся в электрическом соединении с первым электродом (не показан) источника света или системы 200 или испускающего УФ-излучение элемента 210, и (ii) второй электрод 570 энергетической системы, находящийся в электрическом соединении со вторым электродом (не показан) источника света или системы 200 или испускающего УФ-излучение элемента 210, причем энергетическая система 500 выполнена для обеспечения электрической энергии для упомянутой системы 200 противодействия биообрастанию, когда расходуемый электрод 510 и второй электрод 570 энергетической системы находятся в электрическом контакте с водой.
Таким образом, здесь предложены оптический и/или электрический подходы для обеспечения дополнительной безопасности при использовании УФ-излучения. Один или более из этих подходов могут быть использованы одновременно.
Оптические подходы, среди прочего, включают в себя:
Использование СИД со свечением в видимом диапазоне спектра последовательно с СИД УФ свечения: УФ-свет является вредным для людей. Еще более опасным делает его тот факт, что он является невидимым. Это означает, что люди не имеют никаких видимых, слышимых или каких-либо других предупредительных знаков, когда они подвергаются воздействию УФ-света (это также объясняет то, почему распространены солнечные ожоги). Идея обеспечения безопасности, предложенная здесь, состоит в наличии СИД со свечением в видимом диапазоне спектра (например, ярко красного свечения) последовательно с СИД УФ свечения. Благодаря последовательному соединению, СИД со свечением в видимом диапазоне спектра будет «всегда» включен, когда включен СИД УФ свечения, таким образом, подавая ясно видимый предупредительный знак.
Комбинация видимого + УФ-света в прямом последовательном соединении может быть фундаментальным блоком, обеспечивающим безопасность.
Альтернативно или дополнительно, некоторое количество СИД со свечением в видимом диапазоне спектра может быть упорядочено в некоторую структуру на корпусе корабля, например, для демонстрации предупредительного символа, такого как треугольник или восклицательный знак.
Другой подход состоит во встраивании люминофора в покрытие вблизи УФ-источника. Этот люминофор должен преобразовать УФ-свет в свет с длиной волны видимого света. Снова, люминофор может быть расположен в некоторой структуре, которая передает предупреждение, подобное вышеупомянутому предупреждению.
Электрические подходы, среди прочего, включают в себя:
СИД, включаемые только тогда, когда они находятся в контакте с водой. Можно предположить разные варианты осуществления:
- (Временный) контакт с водой переключает переключатель, и вся система (или подсекция) СИД остается включенной (в течение заданного периода времени)
- На уровне СИД: второй электрод СИД прямо соединен с водой, что означает, что замыкание схемы получается только тогда, когда СИД является погруженным; вода является обратным электродом.
- Альтернативно, вода может замыкать малый зазор в схеме для каждого отдельного СИД (или секции СИД).
Дополнительно, здесь предложены механические и системные подходы. Один или более из этих подходов могут быть применены одновременно. «Системные подходы», в частности, означают, что безопасностью всего применения (такого как все судно) управляют на системном уровне. А именно, всей системой (или большими частями или подсекциями) управляют сразу.
Системные подходы, среди прочего, включают в себя:
Поскольку УФ-свет излучается главным образом на нижней стороне (и за пределами) корпуса, люди на борту корабля едва ли будут иметь линию визирования на испускающие УФ-излучение слои. Таким образом, они находятся вне опасности воздействия УФ-излучения. Иначе дело обстоит для людей, находящихся за пределами судна; это наиболее уместно, когда судно пришвартовано в порту. В этом сценарии, люди ходят по причалам, и малые суда обеспечения проходят вокруг данного судна (суда-заправщики топлива, и т.д.).
Один вариант осуществления состоит в использовании датчика, который обнаруживает перемещение и/или присутствие (посредством инфракрасного света, генерируемого людьми и/или малыми двигателями малых судов или автомобилей). Когда перемещение или присутствие обнаруживается, вся УФ-система (или ее части) будет выключена (временно). Эта идея является подобной, однако противоположной, обычным системам домашнего хозяйства, где свет за пределами дома (т.е. на крыльце) включается, когда обнаруживается присутствие или перемещение. Мы же выключаем наши (УФ) осветители.
Необязательно, также таймер может быть использован для включения света снова, по прошествии заданного периода времени без обнаружения перемещения.
Подходы к разработке, среди прочего, включают в себя:
Поскольку поглощение УФ-света водой является достаточно высоким, только СИД выше ватерлинии (или в пределах первых ~0,50 м) могут излучать свет, который фактически достигает людей (допустим, они находятся выше ватерлинии и не плывут вокруг судна). Таким образом, СИД могут быть расположены только на «более глубоких» секциях судна, и/или СИД могут включаться на верхних секциях (вблизи ватерлинии) только при «практически безопасных» обстоятельствах, например, в плавании в открытом океане. Это может потребовать того, чтобы СИД были расположены в горизонтальных, полосовых секциях, имеющих высоту, например, 1 м, которыми можно управлять отдельно. Фактически, загрузка корабля может быть тогда использована для выбора того, какие секции следует включить.
В дополнительном варианте осуществления СИД применяются только на самых нижних частях судна, которые никогда не поднимаются выше ватерлинии, даже на порожнем судне.
- Компоновка СИД в оптической структуре может быть выполнена так, чтобы свет излучался главным образом вовне (как необходимо для всех применений) и вниз. Это может не полностью обеспечить, чтобы «никакой УФ-свет не выходил выше ватерлинии», но может сильно ограничить величину этого УФ-света.
Таким образом, предложены улучшения безопасности для системы противодействия биообрастанию на основе УФ-излучения. Различные варианты осуществления могут быть использованы отдельно и/или в комбинациях из одного или более вариантов осуществления. Таким образом, опасность достижения УФ-светом человеческих глаз может быть существенно уменьшена (до приемлемого уровня).
Термин «практически», используемый здесь, например, в выражении «практически весь свет» или в выражении «состоит практически», будет понятен специалистам в данной области техники. Термин «практически» может также включать в себя варианты осуществления с терминами «целиком», «полностью», «все», и т.д. Таким образом, в вариантах осуществления этот термин по существу может быть также удален. Там, где это применимо, термин «практически» может также относиться к 90% или больше, например, 95% или больше, конкретно, 99% или больше, даже, конкретно, 99,5% или больше, в том числе 100%. Термин «содержать» включает в себя также варианты осуществления, в которых термин «содержать» означает «состоит из». Термин «и/или», в частности, относится к одному или более из элементов, упомянутых перед и после «и/или». Например, фраза «элемент 1 и/или элемент 2» и подобные фразы могут относиться к одному или более из элемента 1 и элемента 2. Термин «содержащий» может в одном варианте осуществления относиться к термину «состоящий из», но в другом варианте осуществления может также относиться к фразе «содержащий по меньшей мере определенные компоненты и, необязательно, один или более других компонентов».
Кроме того, термины «первый», «второй», «третий» и т.п. в описании и в формуле изобретения используются для различения подобных элементов и, необязательно, для описания последовательного или хронологического порядка. Следует понимать, что термины, используемые таким образом, являются взаимозаменяемыми при соответствующих обстоятельствах, и что варианты осуществления настоящего изобретения, описанные здесь, способны работать в последовательностях, отличных от последовательностей, описанных или показанных здесь.
Здесь, устройства, среди прочего, описаны во время эксплуатации. Как будет ясно специалистам в области техники, настоящее изобретение не ограничено способами эксплуатации или эксплуатируемыми устройствами.
Следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления иллюстрируют, а не ограничивают настоящее изобретение, и что специалисты в данной области техники смогут разработать многие альтернативные варианты осуществления, не выходя за рамки объема прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения, любые ссылочные позиции, заключенные в скобки, не должны толковаться как ограничение формулы изобретения. Использование глагола «содержать» и его спряжений не исключает наличия элементов или этапов, отличных от элементов или этапов, заявленных в пункте формулы изобретения. Элемент в единственном числе не исключает наличия множества таких элементов. Настоящее изобретение может быть реализовано посредством аппаратного средства, содержащего несколько отдельных элементов, и посредством соответствующим образом запрограммированного компьютера. В пункте формулы изобретения на устройство, перечисляющим несколько средств, некоторые из этих средств могут быть реализованы одним и тем же аппаратным элементом. Тот факт, что некоторые меры перечислены во взаимно отличающихся зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что комбинация этих мер не может быть использована для получения преимущества.
Настоящее изобретение дополнительно применяется к устройству, содержащему один или более из характерных признаков, описанных в настоящем описании и/или показанных в прилагаемых чертежах. Настоящее изобретение дополнительно относится к способу или процессу, содержащему один или более из характерных признаков, описанных в настоящем описании и/или показанных в прилагаемых чертежах.
Различные аспекты, обсуждаемые в этом патенте, могут быть объединены для обеспечения дополнительных преимуществ. Кроме того, некоторые из признаков могут образовать основу для одной или более выделенных заявок.