УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ПОДВОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ СУДОВ "БАЗИС"

Область техники.
Полезная модель относится к области защиты корпусов судов, находящихся на плаву, в частности к устройствам для подводной электрогидродинамической очистки поверхности корпусов судов, а также гидротехнических сооружений от биологического обрастания.
Уровень техники.
Известно устройство для гидродинамической очистки поверхностей от отложений, представляющее собой водяную помпу и рабочий орган с профилем проточного канала, образованным соосно расположенными входным конфузором, цилиндрической частью и выходной частью, выполненной по форме конфузора (авт.св. СССР 1636072, кл. B08B 3/02, 23.12.85).
Недостатком устройства является то, что оно формирует обычную струю воды относительно невысокого давления и требует большего энергопотребления.
Известно устройство электрогидродинамической очистки подводной поверхностей судов от биоотложений (RU 92005180, кл. E21C 37/18, 1995), содержащее последовательно установленные электрический разрядник, заполненный водой, для формирования электрического разряда в водной среде первым электрическим разрядом и головку метания кумулятивной струи воды вторым электрическим разрядом.
Недостатком известного устройства недостаточная производительность, обусловленная малой площадью поперечного сечения кумулятивной струи, требующей больших временных затрат на
очистку днищ судов, а также - трудностью концентрации энергии электрического разряда в кумулятивной струе.
Постановка задачи
Задачей полезной модели является повышение производительности подводной электрогидродинамической очистки корпусов судов от биоотложений.
Техническим результатом, обеспечивающим решение указанной задачи, является повышение коэффициента полезного действия (КПД) устройства путем формирования струи плоской формы и повышения ее импульсной энергии.
Сущность полезной модели
Указанная задача и достижение заявленного технического результата достигаются тем, что устройство электрогидродинамической очистки подводной поверхности судов, содержащее накопитель электрической энергии и электродинамическое устройство метания кумулятивной струи воды, соединенные между собой через электрозамыкатель, согласно полезной модели, электродинамическое устройство метания выполнено в виде двух катушек индуктивности установленных под углом друг к другу, между которыми установлены две металлические пластины на общем шарнире с возвратным механизмом, причем катушки индуктивности соединены с входом электродинамического устройства метания.
При этом возвратный механизм выполнен в виде пружины кручения или пружины спирального изгиба. Катушки индуктивности выполнены цилиндрической или плоской формы, причем оси катушек ориентированы под углом друг к другу от 90 до 120 градусов. Шарнир выполнен на подшипниках качения или скольжения.
Обоснование достижения заявленного технического результата и решения поставленной задачи.
Выполнение электродинамического устройства метания в виде двух катушек индуктивности установленных под углом друг к другу, между которыми установлены две металлические пластины на общем шарнире с возвратным механизмом, причем катушки индуктивности соединены с входом электродинамического устройства метания позволяет использовать эффект магнитной силы токов Фуко, наводимых в металлических пластинах при разряде накопителя электрической энергии через катушки индуктивности, для периодического импульсного метания плоской режущей кумулятивной струи воды. Выполнение катушек индуктивности цилиндрической или плоской формы и расположение осей катушек индуктивности под углом друг к другу от 90 до 120 градусов позволяет подобрать оптимальные параметры сечения режущей струи воды для заданной энергетики накопителя, амплитуды и периода следования разрядных импульсов. Снабжение шарнира возвратным механизмом в виде пружин кручения или спирального изгиба позволяет обеспечить автоматический возврат металлических пластин в исходное положение в период между разрядными импульсами накопителя электрической энергии, обеспечить заполнение водой пространства между пластинами воды и, тем самым, подготовить устройство для выброса очередной очищающей струи воды. Выполнение шарнира пластин на подшипниках качения или скольжения позволяет снизить потери энергии на трение. В целом указанные технические преимущества позволяют повысить КПД устройства и, как следствие, повысить производительность устройства по электрогидродинамической очистке подводных поверхностей корпусов судов от биоотложений.
Описание чертежей.
На фиг.1 представлен рисунок, поясняющий конструкцию устройства для электрогидродинамической очистки поверхностей подводной части корпусов судов от биологических нарастаний, на фиг.2 - принцип работы устройства, а на фиг.3 - его электрическая схема.
Описание полезной модели в статике.
Устройство электрогидродинамической очистки подводной поверхностей судов от биоотложений содержит гидроизолированный корпус 1 с рукояткой 2 и электрическим гидроизолированным разъемом 3. Корпус 1 выполнен из диэлектрического материала, например из пластмассы. В корпусе 1 со стороны, противоположной электрическому разъему 3, выполнена выемка 4 с продольным сечением треугольной формы. Верхняя 5 и нижняя 6 плоскости выемки 4 образуют угол α раскрыва корпуса 1 с передней его части, в диапазоне α=90÷30°. С внутренней стороны герметичного корпуса 1 в центрах плоскостей 5 и 6 установлены ортогонально к их поверхностям катушки 7 и 8 индуктивности соответственно, образуя между своими осями угол 90÷120°. Катушки 7 и 8 выполнены цилиндрической или плоской формы. Плоские катушки 7 и 8 могут быть выполнены методом напыления индуктивных витков из высокопроводящего материала, например из меди. Выводы катушек 7 и 8 индуктивности соединены через электрозамыкатель 9 с накопителем 10 электрической энергии. Электрозамыкатель 9 выполнен в виде управляемого электрического разрядника, электронного или электромеханического коммутатора тока с приводом включения. Накопитель 10 установлен внутри герметичного корпуса 1, выполнен в виде емкостного или индуктивного накопителя энергии и соединен по питающему входу с электроразъемом 3. Для обеспечения больших энергий устройства очистки его накопитель 10 может быть выполнен выносным и с возможностью размещен его на палубе очищаемого судна.
В выемке 4 корпуса 1 на шарнире 11 с возвратным механизмом 12 установлены подвижно относительно друг друга две металлические пластины 13 и 14. Возвратный механизм 12 выполнен в виде пружины кручения или спирального изгиба и предназначен для удержания в исходном состоянии подвижных металлических пластин 13 и 14 прижатыми соответственно к сторонам 5 и 6 выемки 4. При этом в исходном состоянии угол раскрыва пластин 13 и 14 составляет 90÷30°. Это соответствует углам между осями катушек 7 и 8 90 и 120° соответственно. Минимальное значение угла (90°) выбрано из условия обеспечения метания всей массы воды, расположенной между пластинами, вдоль оси устройства, а максимальное значение (120°) из условия минимума массы метаемой струи для обеспечения требуемой ее кинетической энергии для очистки биоотложений при каждом импульсе. Шарнир 11 выполнен на подшипниках качения или скольжения, установленных на общей неподвижной оси, закрепленной в корпусе 1 с боковых его сторон. Обоймы четных подшипников шарнира 1 жестко скреплены с пластиной 13, а обоймы нечетных - с пластиной 14. Рукоятка 2 выполнена фигурной с возможностью ее захвата двумя руками. На рукоятке 2 установлен привод электрозамыкателя 9, выполненный в виде электромеханического переключателя.
Описание полезной модели в динамике.
Работа устройство электрогидродинамической очистки подводной поверхностей судов от биоотложений состоит в следующем. Водолаз подключает к гидроизолированному разъему 3 корпуса 1 электрический кабель источника электропитания, расположенного на борту очищаемого от отложений судна (на рисунках не показано). Затем погружается вместе с устройством очистки под воду. При этом пространство между пластинами 13 и 14 заполняется забортной водой. Далее водолаз включает электрозамыкатель 9. При этом практически мгновенно происходит разряд
накопителя 10 энергии через обмотки катушек 7 и 8 индуктивности. Под действием протекающего тока в катушках 7 и 8 генерируется мощный поток магнитной энергии, ориентированной перпендикулярно металлическим пластинам 13 и 14. Под воздействием магнитного поля в пластинах 13 и 14 наводятся кольцевые ЭДС самоиндукции, вызывая появления токов Фуко. Под воздействием этих токов в пластинах 13 и 14 возникает собственное магнитное поле, противоположное по направлению магнитному полю его вызвавшему. В результате взаимодействия противоположно направленных магнитных полей подвижные пластины 13 и 14 отталкиваются от соответствующих катушек 7 и 8. Вода, расположенная в выемке 4 корпуса 1, под воздействием силы сдавливания выталкивается с высокой скоростью вдоль оси корпуса 1 в виде плоской струи 15. V-образное расположение пластин 13 и 14 и мгновенное нарастание давления между ними обеспечивает образование мощного направленного гидроудара в виде плоской режущей струи. За счет энергии гидроудара, пропорциональной массе струи воды и квадрату ее скорости происходит резка и отслоение биологических наростов на подводной части поверхности судов. После окончания каждого разрядного импульса в течение единиц секунд происходит подзарядка накопителя 10 электрической энергии. Одновременно с процессом зарядки накопителя 10 под воздействием возвратного механизма 9 пластины 13 и 14 возвращаются в исходное, открытое состояние. Пространство между пластинами 13 и 14 повторно заполняются забортной водой. После заряда накопителя 10 электрической энергии водолаз повторно включает электрозамыкатель 9. Происходит очередной электрический разряд через катушки 7 и 8 индуктивности, выброс режущей высокоэнергетической струи воды и процесс очистки судна от биологических отложений повторяется.
Полезная модель не ограничивается выше приведенным примером его осуществления. В рамках данной полезной модели возможны и другие варианты его конструктивного исполнения и применения. Так при выполнении накопителя 10 автономным, последний размещают непосредственно на борту судна и соединяют его гидроизолированным кабелем с разъемом 3 корпуса 1 устройства очистки. При использовании в качестве электрозамыкателя 9 электрического разрядника возможна обработка поверхности судна в автоматическом режиме сериями кумулятивных струй за счет автоматического срабатывания разрядника при превышении напряжения накопителя 10 напряжения пробоя разрядника.
Полезная модель разработана на уровне технического предложения.