устройство для подводной очистки корпуса судна

Формула изобретения

Устройство для очистки подводной части корпуса судна и подводных объектов от обрастания, включающее привод в виде гидродинамического аппарата с гибким водоподводящим шлангом и насадком, а также рабочие органы, отличающееся тем, что рабочие органы образованы двумя крыльчатками с возможностью вращения в разные стороны от струи воды, истекающей из насадка, а каждая крыльчатка состоит из плоских лопаток с рабочей гранью, наклоненной на угол, равный 45^o относительно оси крыльчатки, для отклонения потока воды с лопаток крыльчатки вверх и создания реактивной силы, прижимающей крыльчатку до зазора между нижней плоскостью каждой крыльчатки и очищаемой поверхностью, поддерживаемого колесом-ограничителем, установленным на звене крыльчатки в задней ее части по отношению к направлению движения с возможностью перемещения по очищенной поверхности.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области судоремонта и может быть использовано, в частности, для очистки погруженных в воду объектов от продуктов обрастания.

Известно техническое решение по патенту РФ 2076824С1, 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;

- при подводной (профилактической) очистке кавитационное воздействие разрушает не только продукты обрастания, но и слой лакокрасочного покрытия на обшивке корпуса судна, что ведет к коррозии материала обшивки;

- 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.

Задачами, на решение которых направлено изобретение, являются повышение производительности процесса очистки от обрастания, повышение надежности инструмента при надежном сохранении действующего лакокрасочного покрытия, снижение энергоемкости процесса.

Для достижения поставленных задач предлагается сочетать использование механического воздействия на продукты обрастания с действием гидропотока. При помощи гидропотока удаляют верхние слои обрастания, а нижние слои разрушаются от механического воздействия на них плоскими ударными элементами с частотой вибрации. Усилие ударных инструментов направлено по касательной к очищаемой поверхности. В процессе очистки постоянно поддерживается заранее заданный зазор между ударными инструментами и очищаемой поверхностью для гарантированного сохранения лакокрасочного покрытия.

Для решения поставленных задач предлагается в качестве привода использовать гидродинамический аппарат с коноидальным насадком, рабочий инструмент выполнен в виде крыльчатки, вращающейся вокруг оси, перпендикулярной к очищаемой поверхности, а нижние кромки пластин крыльчатки имеют постоянное отстояние от лакокрасочного покрытия за счет ограничивающего колесика на крыльчатке. Колесико находится на звене крыльчатки и смещено к задней части крыльчаток, что обеспечивает подъем и задней части крыльчаток при прохождении сварного шва. Ось крыльчатки наклонена с таким расчетом, чтобы зазоры в передней и задней части крыльчатки позволяли свободному передвижению устройства без повреждения лакокрасочного покрытия в районе сварного шва. Рабочие поверхности инструмента выполнены плоскими, они не затупляются в процессе работы, но способны при ударе либо сдвигать и удалять раковины обрастателей, либо разрушать их. Крыльчатки приводит во вращение струя воды, истекающая из коноидального насадка на лопатки крыльчатки. Ограничивающие поверхности узла крепления двух крыльчаток образуют направляющий аппарат с оптимальными гидродинамическими параметрами. Две крыльчатки вращаются в противоположные стороны от струи, истекающей из одного насадка. Такой привод не требует сложного уплотнения и не подвержен переломам при резких углах перегиба, например, на боковых килях, как это имеет место в прототипе. Вода поступает на крыльчатки от насосного агрегата, расположенного непосредственно на носителе инструмента, при этом упрощается возможность механизации процесса очистки и отпадает необходимость привлечения водолазов.

Сущность изобретения поясняется чертежами: на фиг.1 приведена схема общего вида описываемого устройства; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - вид Б на фиг.1.

На фиг.1-3 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; пластины 6, наклоненные под углом 45^o.

Крыльчатки 1 с пластинами 6, наклоненными под углом 45^o, 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 лекально 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 пластинами 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. В результате испытаний производительность очистки одним узлом составила 154 м²/ч при ширине полосы 150 мм с учетом перекрыва 10 мм.

В установке реально ставить в параллельную работу 4 узла при ширине очищенной полосы 600 мм, тогда для 4 параллельно работающих узлов производительность составит 618 м²/ч. Энергоемкость (затраты энергии на формирование струи и продольную подачу узла, отнесенные к очищенной площади) составила 3,1 Дж/см². В очищенных полосах раковины балянуса были полностью разрушены, однако донышки с зазубринами высотой 1,25-1,5 мм оставались в слое лакокрасочного покрытия, которое было полностью сохранено. Для сравнения энергоемкость прототипа не менее 7 Дж/см², а производительность порядка 400 м²/ч.