УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОДВОДНОЙ ЧАСТИ КОРПУСА СУДНА

Полезная модель относится к области судоремонта и может быть использована, в частности, для очистки погруженных в воду объектов от продуктов обрастания.
Известно техническое решение по патенту РФ №2076824 С1, МПК В 63 В 59/00, опубл. 10.04.1997 г., из которого известен способ подводной очистки корпуса судна, включающий механическое воздействие на продукты обрастания, при котором это действие сочетают с действием гидропотока как на верхние, так и на нижние слои обрастателей, а механическое воздействие осуществляют на нижние слои обрастателей по касательной к очищаемой поверхности с помощью зачистных щеток, при этом и средства механической очистки, и средства гидродинамической очистки получают привод от напора рабочей текучей среды, подаваемой по шлангу.
К недостаткам упомянутого технического решения можно отнести следующие:
- в результате кавитационного воздействия раковины обрастателей разрушаются неравномерно и на обшивке остаются осколки раковин обрастателей и водоросли;
- кавитационная очистка обещает быть перспективной, но пока она остается непроизводительной;
- зачищающие щетки в результате зачистки оставляют царапины и в слое лакокрасочного покрытия, и на поверхности металла обшивки, что приводит к интенсивной местной коррозии материала обшивки;
- зачищающие щетки в процессе зачистки забиваются продуктами обрастания и становятся малоэффективными.
Известно устройство для очистки подводной части корпуса судна и подводных объектов от обрастания (патент РФ №2200686, МПК В 63 В 59/00, опубл. 20.03.2003, БИ №8), включающее привод в виде гидродинамического аппарата с гибким водоподводящим шлангом и насадком, а также рабочие органы в виде двух крыльчаток с плоскими лопатками, причем рабочая грань каждой лопатки наклонена на угол 45° относительно оси крыльчатки, обеспечивая отклонение потока воды и создавая реактивную силу, которая прижимает крыльчатку до зазора между нижней плоскостью крыльчатки и очищаемой поверхностью. На звене крыльчатки установлено с возможностью перемещения по очищенной поверхности колесо-ограничитель.
Вышеописанное устройство для очистки корпуса судна обладает невысокой производительностью и является энергоемким при полной очистке.
Полезная модель решает задачу повышения производительности и снижения энергоемкости процесса полной очистки.
Для достижения поставленной задачи в известном устройстве для очистки подводной части корпуса судна и подводных объектов, включающем привод в виде гидродинамического аппарата с гибким водоподводящим шлангом и насадком, рабочие органы в виде двух крыльчаток с лопатками, рабочие грани которых наклонены на угол 45° относительно осей крыльчаток, кожух и колесо-ограничитель дополнительно к кожуху прикреплены съемные пластины, ограничивающие боковое пространство от насадка до диаметральной плоскости крыльчаток от окружающей воды. Крыльчатки установлены с возможностью вращения в разные стороны.
В предлагаемом устройстве создаются условия развитой кавитации на очищаемой поверхности и тем самым повышается качество очистки, а также производительность очистки.
Условие появления кавитации записывается так
н
ну
σ<σ.
н
где σ - расчетное или экспериментально определенное значение коэффициента кавитации;
ну
σ - расчетное (экспериментальное) значение коэффициента кавитации установки
н
σ=0,25
ат
где Р - атмосферное давление, на глубине очистки корпуса
ат
Р=10,3 м.в.ст.
3
3
ν - массовая плотность воды 10 кг/м;
в.п.
Р - давление насыщенных водяных паров при t=10-15°С равно 0,2 м;
Н - напор струи из насадка - 60-70 м.в.ст.;
1
h - давление при восьми лопастей крыльчатки;
1
h=15,3 м.в.ст.
S
где η - коэффициент быстроходности
S
η=3,65
3
при Q=0,007 м/с для выбранного насоса
н
ну
0,25>0,01, т.е. σ>σ.
Таким образом, кавитация неизбежна.
Сущность полезной модели поясняется чертежами:
На фиг.1 приведена схема общего вида описываемого устройства; на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1; на фиг.3 - вид Б на фиг 1.
На чертежах приняты следующие обозначения: две крыльчатки 1; коноидальный насадок 2; кожух, выполняющий функцию узла крепления и направляющих поверхностей 3; колесо 4, имеющее ошиновку из мягкой резины, выполняет роль ограничителя расстояния до очищаемой поверхности 5; лопатки, наклоненные под углом 45° - 6; штанга - 7; боковые съемные пластины - 8.
Крыльчатки 1 с лопатками 6, наклоненными под углом 45°, вращаются в разные стороны, поток воды с лопаток крыльчатки истекает вверх, а реактивная сила, приложенная к крыльчаткам, прижимает их к очищаемой поверхности до зазора, ограниченного колесом 4. Коноидальный насадок 2 имеет профилирование по коноиду внутренней поверхности, широко применяется в турбинах для подачи гидродинамического потока на лопатки турбин в связи с достижением максимальной скорости потока на заданном расстоянии 10-40 мм от среза насадка до поверхности лопатки. Массогабаритные размеры звеньев крыльчаток тесно связаны с параметрами потока. Исследования показали, что при напоре 0,2-0,6 МПа и производительности 0,005 кг/с оптимальные размеры и масса крыльчатки составляют, соответственно, 0,08 м и 0,2 кг. Звено из двух крыльчаток очищает полосу шириной 0,16 м, а заданную ширину очищенной полосы можно реализовать путем включения в очистной агрегат нескольких автономных звеньев крыльчаток с насадками. Такой агрегат может при гибкой связи с автономными звеньями локально огибать очищаемую поверхность любой кривизны, характерной для корпусов судов.
Устройство применялось для очистки от обрастания подводной части корпуса судна типа СРТМ в процессе заводских испытаний в плавдоке Западно-Балтийского судоремонтного завода г.Калининграда.
Подводная часть корпуса имела сплошное обрастание раковинами балянуса с размерами раковин по высоте и диаметру основания 20-30 мм. В процессе очистки очистной инструмент в виде узла (фиг.1), состоящего из двух крыльчаток 1 с лопатками 6 и коноидального насадка 2 со шлангом, размещенного в кожухе 3, крепился к одному концу штанги 7 длиной 1,5 м, а другой конец штанги находился в руках у рабочего, который подавал очистной узел в направлении очистки так, чтобы колесо 4 упиралось в очищаемую поверхность 5. Очистка производилась полосами шириной 160 мм со скоростью подачи 0,254 м/с. При этом вода поступала в шланг из пожарной системы дока под давлением 0,6 Мпа. В процессе испытаний определялись усилие подачи, скорость подачи инструмента, энергоемкость и качество очистки.
2
2
2
2
При создании условий для развитой кавитации за счет предлагаемого введения в устройство ограничивающих пластин 8, была достигнута качественная полная очистка от любых видов загрязнения до чистого металла, при этом энергоемкость процесса составила 8 Дж/см, а производительность - 400 м/ч., для сравнения, лучшие образцы инструмента для кавитационной полной очистки имеют энергоемкость не менее 50 Дж/см, а производительность порядка 20 м/ч.