способ и устройство замены балластной воды на судне

Формула изобретения

1. Способ замены балластной воды в балластной цистерне судна, отличающийся тем, что осуществляют подачу воды через водовпускное отверстие, расположенное в части судна, на которой величина давления воды, действующего на судно при его движении в воде вперед, выше, чем величина давления подлежащей замене балластной воды, затем осуществляют подвод упомянутой воды с более высоким давлением от водовпускного отверстия к балластной цистерне посредством соединения упомянутого водовпускного отверстия с балластной цистерной, содержащей подлежащую замене балластную воду, и осуществляют вытеснение балластной воды из балластной цистерны и замену балластной воды водой из водовпускного отверстия посредством использования разности давлений воды с более высоким давлением, поступающей от упомянутого водовпускного отверстия, и балластной воды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу воды осуществляют через водовпускное отверстие, расположенное в передней части носа судна.

3. Устройство для замены балластной воды в балластной цистерне судна, включающее в себя водовпускное отверстие, расположенное в части судна, на которой величина действующего на судно давления воды при его движении в воде вперед превышает величину давления подлежащей замене балластной воды, водовыпускное отверстие в балластной цистерне и водовпускной канал подачи воды в балластную цистерну под давлением большим, чем давление балластной воды в цистерне, с вытеснением балластной воды из балластной цистерны через упомянутое водовыпускное отверстие, причем упомянутый водовпускной канал расположен между упомянутым водовпускным отверстием и упомянутой балластной цистерной.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что упомянутое водовпускное отверстие расположено в передней части носа судна.

5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что упомянутое водовпускное отверстие соединено посредством водовпускного канала с группой балластных цистерн судна.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к способу и устройству замены балластной воды в балластной цистерне судна, а также судну, в котором используется система замены балластной воды.

Уровень техники

Балластная цистерна используется на судне для обеспечения стабилизации судна. Для выполнения этой функции балластная цистерна заполняется водой. Поскольку существует возможность попадания в балластную цистерну загрязненной воды, необходимо или желательно заменять подобную загрязненную балластную воду чистой водой.

Обычно замена балластной воды производится с использованием насоса. Для этого требуются затраты энергии, а также участие оператора для управления процессом.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы облегчить замену балластной воды.

Сущность изобретения

В соответствии с изобретением предложен способ замены балластной воды в балластной цистерне судна, в котором используют водовпускное отверстие в части судна, где действующее на судно давление воды при его движении в воде вперед больше давления балластной воды, подлежащей замене; соединяют упомянутое водовпускное отверстие с балластной цистерной, содержащей подлежащую замене балластную воду, для подвода упомянутой воды, находящейся под повышенным давлением, от впускного отверстия в балластную цистерну; и используют разность давлений воды под повышенным давлением из упомянутого впускного отверстия и балластной воды для вытеснения балластной воды из балластной цистерны, в результате чего балластная вода заменяется водой из впускного отверстия.

Также в соответствии с изобретением предложено устройство (система) для замены балластной воды в балластной цистерне судна, включающее в себя водовпускное отверстие (порт), расположенное в части судна, на которой величина действующего на судно давления воды при его движении в воде вперед превышает величину давления подлежащей замене балластной воды, водовыпускное отверстие (порт) в балластной цистерне и водовпускной канал подачи воды в балластную цистерну под давлением большим, чем давление балластной воды в цистерне, с вытеснением балластной воды из балластной цистерны через упомянутое водовыпускное отверстие, причем упомянутый водовпускной канал расположен между упомянутым водовпускным отверстием и упомянутой балластной цистерной.

Желательно, чтобы водовпускное отверстие было расположено в передней части носа судна, которая нормально находится под водой при движении судна вперед.

Изобретение также относится к судну, имеющему описанное выше устройство замены балластной воды.

Другие задачи и преимущества изобретения будут ясны из приведенного ниже описания предпочтительных вариантов выполнения изобретения.

Перечень фигур чертежей и иных материалов

Изобретение будет описано на примерах со ссылками на приложенные чертежи, где

на фиг. 1 представлено схематическое аксонометрическое изображение носовой части судна, иллюстрирующее вариант выполнения изобретения;

на фиг. 2.1 представлено аксонометрическое изображение судна, показывающее расположение впускного отверстия и нескольких выпускных отверстий в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения;

на фиг. 2.2 представлена диаграмма, показывающая разницу напора воды во впускном отверстии и в каждом из выпускных отверстий, показанных на фиг.2.1;

на фиг.3.1 и 3.2 представлены виды сечений, иллюстрирующие процесс обмена балластной воды в соответствии с вариантом выполнения изобретения;

на фиг.4 представлено схематическое изображение испытательного устройства для иллюстрации обмена воды в балластной цистерне; и

на фиг. 5 представлен график, иллюстрирующий результаты измерения изменения концентрации соли в цистерне при использовании устройства, показанного на фиг.4.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На фиг. 1 и 2 показано судно 5, имеющее несколько балластных цистерн 6, расположенных по обеим его сторонам. Водовпускное (впускное) отверстие 11 расположено в том месте носовой части судна 5, которое нормально находится ниже уровня 8 воды при движении судна 5 в воде вперед, как это показано на фиг. 1. Окно 11 расходится конусом, что способствует естественному заходу морской воды в отверстие 11 при движении судна 5 вперед.

Водопускной канал подачи воды в балластную цистерну под давлением большим, чем давление балластной воды в цистерне, с вытеснением балластной воды из балластной цистерны через упомянутое выпускное отверстие, например стальная труба 12, проходит от отверстия 11 сквозь балластные цистерны 6, как показано на фиг.1. Канал имеет ответвление 12.1, благодаря чему проходит сквозь балластные цистерны 6 по обеим сторонам судна 5.

Каждая балластная цистерна 6 имеет на трубе 12 водовпускное отверстие 13 для впуска воды в цистерну 6. Как показано, впускное отверстие 13 расположено с одной стороны цистерны 6. У каждого впускного отверстия 13 имеется клапан 13.1 для открытия и закрытия впускного отверстия 13.

Каждая балластная цистерна 6 дополнительно имеет водовыпускное (выпускное) отверстие 14 и клапан 14.1 для открытия и закрытия выпускного отверстия 14. Как показано, выпускное отверстие 14 расположено впереди впускного отверстия 13 относительно направления движения судна и в дне балластной цистерны 6 на противоположном конце цистерны 6, так, что оно расположено в самой дальней точке от водовпускного отверстия 13.

В отверстии 11 имеется клапан 11.1 для открытия и закрытия, при необходимости, отверстия 11.

Так как впускное отверстие 11 расположено в таком месте, что давление воды, действующее на движущееся судно, повышено, например, в точке ниже уровня 8 воды в передней части носа судна 5, возникает разность давлений, или разница в напоре воды между впускным отверстием 11 и выпускным отверстием 14. Это позволяет подавать воду в балластную цистерну 6 без затраты дополнительной энергии для закачивания воды из впускного отверстия в цистерну 6.

Благодаря разнице напора, вода из впускного отверстия 11 поступает через впускное отверстие 13 с одной стороны балластной цистерны 6, оттесняя грязную балластную воду, находящуюся в цистерне 6 и требующую замены, к другой стороне цистерны 6 и вытесняя воду сквозь выпускное отверстие 14. Таким образом, загрязненная балластная вода заменяется свежей водой при движении по морю.

Нормально клапан 11.1 находится в закрытом состоянии, предотвращая поступление воды во впускное отверстие 11. Перед началом процесса замены воды клапан 14.1 открывается. В результате, вода из цистерны 6 вытекает под действием силы тяжести и уровень ее понижается в соответствии с уровнем осадки судна, как показано на фиг.3.1.

Далее открываются клапаны 11.1 и 13.1. При этом вода поступает в балластную цистерну 6 под давлением через трубу 12 из впускного отверстия 11.

Поскольку давление воды в трубе 12 на впускном отверстии 13 приблизительно равно давлению на впускном отверстии 11, и выше, чем давление балластной воды в цистерне 6, вода в цистерне 6 оттесняется к противоположной стороне цистерны 6 и вытесняется сквозь выпускное отверстие 14, как показано на фиг.3.2.

После того, как загрязненная балластная вода была заменена свежей морской водой, клапаны 11.1, 13.1 и 14.1 закрываются и процесс замены воды завершается. При необходимости или желании количество воды в цистерне 6 может быть доведено до нужного уровня с использованием насоса.

Приведенное описание относится к одной балластной цистерне 6. Однако такая же операция может быть проделана с любой из других балластных цистерн 6, где требуется замена грязной балластной воды. С этой целью, водовыпускные отверстия могут быть сделаны в разных местах судна 5, как, например, показано цифровыми обозначениями 141, 142, 143 и 144 на фиг.2.1. Пример различия в напоре воды между впускным отверстием 11 и выпускными отверстиями 141-144 представлен на фиг.2.2.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА

С целью демонстрации замены, а именно замены балластной воды в балластной цистерне за счет разницы в давлении воды без использования дополнительной энергии, был проведен следующий эксперимент.

Экспериментальное устройство показано на фиг.4. Для создания давления воды, соответствующего давлению на впускном отверстии 11, используется резервуар 21. Пресная вода заливается в резервуар 21. В резервуаре 21 имеется, как показано, переливное отверстие. Имеется герметичный резервуар 22, соответствующий балластной цистерне 6. Резервуар 22 заполнен соленой водой и внутри резервуара имеется несколько точек 1-9 измерения концентрации соли. Также имеется резервуар 23 для создания давления воды, имитирующего давление на выпускном отверстии 14. В резервуаре 23 имеется переливное отверстие. Резервуары 21 и 22 соединены каналом 24 для воды. Кроме того, резервуары 22 и 23 соединены каналом 25 для воды.

Проверка обмена воды выполняется установкой уровня воды в резервуаре 21 выше уровня воды в резервуаре 22 и установкой уровня воды в резервуаре 23 ниже уровня воды в резервуаре 22. Пресная вода подается в резервуар 22 из резервуара 21 под действием разницы в уровнях воды. Производится измерение концентрации соли в разных точках 1-9 измерения концентрации соли в резервуаре 22.

Зависимость изменения концентрации соли от времени в каждой из точек 1-9 измерения концентрации соли под действием разности давлений воды, соответствующей разности давлений при движении судна со скоростью 15 узлов, показана на фиг.5. Концентрация соли падает до приблизительно четверти исходного значения по прошествии шестидесяти минут, указывая на то, что произошла замена около трех четвертей воды в резервуаре 22.

Изобретение не сводится к описанным выше вариантам выполнения и, конечно, возможны его различные модификации в пределах области притязаний изобретения. Например, в варианте выполнения, описанном выше, впускное отверстие 11 сделано ниже уровня воды в передней части носа судна, где давление воды на судно при движении максимально. Этим, однако, изобретение не ограничено, и впускное отверстие может быть сделано в других местах, при условии, что давление там выше, чем давление воды в балластной цистерне 6.

Далее в приведенном выше варианте выполнения канал 12 разветвляется и соединяется с каждой из балластных цистерн 6 по обеим сторонам судна. Однако такой конфигурацией изобретение не ограничено, и может быть использовано несколько впускных каналов 12, по числу балластных цистерн 6, и каждый из нескольких впускных каналов 12 соединен с каждой из балластных цистерн 6. Таким образом, в отличие от случая с разветвленным впускным каналом 12, вода для замены может подводиться к каждой из балластных цистерн под одинаковым давлением.

Достоинством изобретения является то, что замена балластной воды в балластной цистерне может быть выполнена без использования источника энергии, кроме энергии, получаемой за счет движения судна, тем самым не требуя расходов на энергию для замены балластной воды. Кроме того, не нужен оператор для управления использованием энергии, что еще снижает расходы.

Хотя здесь подробно рассмотрены только предпочтительные варианты выполнения изобретения, изобретение ими не ограничивается и допускает изменения в пределах области притязаний приложенной формулы.