ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Данная разработка является результатом выполнения научно-исследовательских работ.

В Калининградском Государственном Техническом Университете разработано устройство для подводной очистки корпуса судна, на которое получен патент РФ № 2200686.

Изобретение относится к области судоремонта и может быть использовано, в частности, для очистки погружённых в воду объектов от продуктов обрастания. Сущность предлагаемого способа подводной очистки корпуса судна заключается в сочетании использования 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.

Устройство для очистки подводной части корпуса судна и подводных объектов от обрастания включает привод в виде гидродинамического аппарата с гибким водоподводящим шлангом и насадком, а также рабочие органы. Рабочие органы образованы двумя крыльчатками с возможностью вращения в разные стороны от струи воды, истекающей из насадка. Каждая крыльчатка состоит из плоских лопаток с рабочей гранью, наклонённой на угол, равный 45 ^о 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. Колесо-ограничитель установлено на звене крыльчатки, в задней её части по отношению к направлению движения, с возможностью перемещения по очищенной поверхности.

Известен (из технического решения по патенту РФ № 2076824) способ подводной очистки корпуса судна, включающий механическое воздействие на продукты обрастания. В нем 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 щёток. При этом и средства механической очистки, и средства гидродинамической очистки получают привод от напора рабочей текучей среды, подаваемой по шлангу.

Упомянутое техническое решение имеет следующие недостатки:

- 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 ведёт к коррозии материала обшивки;

- зачищающие щётки в результате зачистки оставляют царапины и в слое лакокрасочного покрытия, и на поверхности металла обшивки, что приводит к интенсивной местной коррозии материала обшивки;

- зачищающие щётки в процессе зачистки забиваются продуктами обрастания и становятся малоэффективными.

Целью данной разработки является устранение вышеуказанных недостатков, а именно: повышение производительности процесса очистки от обрастания, повышение надёжности инструмента при надёжном сохранении действующего лакокрасочного покрытия, снижение энергоёмкости процесса.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что 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 счёт ограничивающего колёсика на крыльчатке. Колёсико находится на звене крыльчатки и смещено к задней части крыльчаток, что обеспечивает подъём и задней части крыльчаток при прохождении сварного шва. Ось крыльчатки наклонена с таким расчётом, 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 вращения 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 угла 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 рис. 1 приведена схема общего вида описываемого устройства; на рис 2 - вид А на рис 1; на рис 3 - вид Б на рис. 1.

На рис 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, в качестве ограничителя расстояния до очищаемой поверхности 5; пластины 6, наклонённые под углом 45 ^о; штанга 7.

Крыльчатки 1 с пластинами 6, наклонёнными под углом 45 ^о, 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 путём 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 то 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 применялся очистной инструмент в виде узла (рис. 1), состоящего из двух крыльчаток 1 с пластинами 6 и коноидального насадка 2 со шлангом, размещённым в кожухе 3. Он 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, энергоёмкость и качество очистки. В результате испытаний производительность очистки одним узлом составила 154 м ²/ч при ширине полосы 150 мм с учётом 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 м ²/ч. Энергоёмкость (затраты энергии на формирование струи и продольную подачу узла, отнесённые к очищенной площади) составила 3,1 Дж/см ². 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 энергоёмкость аналога не менее 7 Дж/см ², а производительность порядка 400 м ²/ч.

Повышение производительности процесса почти в 1,6 раз и снижение энергоёмкости более, чем в 2 раза дадут несомненный экономический эффект. При этом повышается надёжность инструмента и сохраняется действующее лакокрасочное покрытие; упрощается возможность механизации процесса без привлечения водолазов.