ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Данная разработка является результатом выполнения научно-исследовательских работ.

В Калининградском Государственном Техническом Университете разработан носитель технологического инструмента для подводно-технических работ, на который выдан патент РФ № 2219092. Носитель технологического инструмента для подводно-технических работ содержит несущую раму, плавучести, ведущие механизмы, двигатель, подводный узел коммутации, соединённый с надводным постом оператора.

Сущность предлагаемой разработки состоит в том, что носитель выполнен с копирным механизмом для перемещения и фиксации носителя на очищаемой поверхности при строгом отстоянии инструмента от очищаемой поверхности.

Изобретение относится к области судостроения и судоремонта и предназначено для доставки к подводной части корпуса судна аппаратуры и технологического инструмента, в частности, для очистки подводной части корпуса судна и освидетельствования.

В практике подводной очистки, как в отечественном, так и в зарубежном судоремонте были попытки применения электромагнитов и вакуумных элементов для фиксации носителя на корпусе судна. Электромагниты в комбинации с колёсами оказались неудачными, т.к. колёса стопорились при встрече со сварными швами на корпусе судна ввиду того, что сила сопротивления магнитов увеличению зазоров для преодоления высоты сварного шва была значительно выше, чем усилие продольной подачи носителя. Были попытки применения электромагнитов на ленточном траке (гусеничный вариант), однако и эта попытка оказалась неудачной, потому что требовалось большое количество электромагнитов и сложная система коммутации тока при их последовательном переключении в условиях окружающей воды, а также сложная кинематика.

Вакуумные «присоски» на корпусе очищаемого судна неэффективны, т.к. сплошность его корпуса нарушается в отдельных местах водозаборными решётками, где вакуумные «присоски» не действуют.

Известно «Устройство для подводной очистки судов и погруженных конструкций» по патенту № 2076824. Устройство содержит несущую раму, снабжённую зачистным механизмом, соединённым через высоконапорный шланг с надводным постом управления и водяной насосной станцией, а также блоками плавучести, колёсами для передвижения по обрабатываемой поверхности и прижимным движителем. Зачистной механизм выполнен многосекционным, каждая секция зачистного механизма выполнена с независимой от других секций подвесной. Устройство снабжено генераторами кавитирующей струи и механизмами прижима секции к обрабатываемой поверхности, дополнительно снабжено маршевыми движителями, масляной насосной станцией и блоком управления, соединёнными электрическим кабелем с надводным постом управления, причём маршевые и прижимные движители выполнены винтовыми, а двигатели их - гидравлическими с масляной насосной станцией.

Устройство имеет существенные недостатки:

- при винтовых движителях прижима носителя к корпусу и перемещение его вдоль корпуса невозможно добиться строгой фиксации носителя на корпусе и его равномерного перемещения строго по курсу, что приводит к снижению эффективности подводной очистки;

- носитель для перемещения и удержания возле корпуса использует гидродвигатели и гидравлическую станцию, что увеличивает массо-габаритные характеристики носителя;

- носитель ориентирован исключительно на кавитационный метод очистки, который обладает низкой производительностью, но зато очищает корпус до чистого металла, что недопустимо для профилактической подводной очистки, когда надо удалить только выступающие продукты обрастания, но сохранить действующее лакокрасочное покрытие.

Целью данного изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, а именно:

- повышение строгости фиксации и удержания курса в процессе движения носителя, а также при поворотах, что является непременным условием повышения эффективности очистки и других технологических операций;

- повышение надёжности носителя за счёт уменьшения количества коммутирующих элементов, обеспечивающих движение, прижим и маневрирование носителя, а также за счёт уменьшения каналов подачи энергоносителя, в частности высоконапорных шлангов, которые подвержены истиранию, резким перегибам и т.п.;

- снижение энергопотребления и массо-габаритных характеристик.

Для решения перечисленных задач предлагается носитель выполнить с копирным механизмом, который перемещает и фиксирует носитель на очищаемой поверхности. Копирный механизм закреплён на раме и состоит из расположенной на оси крестовины со штангами. К концам штанг присоединены электромагниты и копиры с желобами.

Пальцы, закреплённые на штангах, выполнены с возможностью скольжения в желобах копира и совершения возвратно-поступательного и одновременно вращательного движения относительно оси. Траектория движения штанг задана неподвижными желобами копира копирного механизма и пазами, расположенными на вращающейся крестовине. Пальцы штанг выполнены с возможностью одновременного перемещения в пазах крестовины. Ось вращения штанги соединена с электродвигателем через электромагнитную муфту, при этом электромагниты выполнены с возможностью переключения на них тока при касании очередным по ходу движения электромагнитом очищаемой поверхности.

Носитель ориентирован на виброгидравлический метод очистки, либо для несения телевизионной аппаратуры для обследования, Поэтому никаких других видов энергии кроме электрической по фидер-тросу подавать не надо. Так повышается надёжность носителя. Для обеспечения подачи воды под давлением 0,2-0,6 МПа на рабочие очистные элементы на носителе устанавливается электронасосный агрегат, потребляющий забортную воду, и отпадает необходимость в высоконапорных шлангах.

Количество коммутирующих элементов снижено, они необходимы только для управления электромагнитными муфтами и электромагнитами стоп. Таким образом, повышается надёжность носителя.

На рис. 1 изображено предлагаемое устройство, где использованы следующие обозначения:

1- электромагнит;

2- ось;

3- палец;

4- паз крестовины;

5- направляющий желоб копира

6- штанга;

7- крестовина.

Рис. 1

Предлагаемый носитель технологического инструмента работает следующим образом:

Траектория движения штанги 6 задаётся копирным механизмом, состоящим из направляющего коробчатого желоба 5 на раме носителя и пальцев 3, перпендикулярно расположенных на штангах 6.

Пальцы 3, имеющие втулки для обкатывания, одновременно движутся в направляющих желобах копира 5 и пазах крестовины 4, жёстко соединённой с осью 2 и вращающейся вместе с этой осью.

При этом траектория движения электромагнитных «стоп» 1 обеспечивает постоянное отстояние рамы от обшивки корпуса судна, а также свободное преодоление выступающих сварных швов.

С постановкой «стопы», находящейся впереди по направлению движения, происходит переключение тока на электромагнит этой «стопы» и отключение электромагнита «стопы», заканчивающей движение вблизи обшивки.

Ось поворачивает штангу со «стопой», обеспечивая поступательное движение рамы носителя вперёд или назад (в зависимости от назначенной оператором стороны движения). При этом, штанга изменяет свою длину по программе копира, обеспечивая неизменным клиренс до тех пор, когда следующая по направлению движения «стопа» не коснётся обшивки корпуса, при этом происходит очередное переключение магнитов с помощью электронного коммутатора и всё повторяется без остановки движения строго по курсу. Магнит промышленного изготовления одной «стопы» при массе 7кг обеспечивает при зазоре в 5мм прижимное усилие 7000 Н. Три «стопы», одновременно участвующие в работе, развивают, при том же зазоре, усилие в 21000 Н. Как показала экспериментальная проверка, при этом на вертикальных поверхностях боковое скольжение отсутствовало. Носитель двигался плавно по курсу при общей массе , полностью оборудованного для очистки, экспериментального носителя 480 кг и реакции свисающей петли фидер-троса 600 Н. Общую массу установки можно снизить в 1,5 раза при замене стали на лёгкие сплавы в конструкциях рамы, крестовины, штанг и отсеков плавучести.

Экспериментальный носитель был собран в цехе завода ООО «Судоремонт-Балтика» и также подвержен экспериментальной проверке, которая прошла успешно. Были обеспечены строгая фиксация носителя на корпус судна и его плавное движение по курсу.

Таким образом, повышение надёжности и плавности работы носителя, повышение эффективности очистки и других технологических операций, снижение энергопотребления в 2 раза по сравнению с аналогом и снижение общей массы установки в 1,5 раза дадут несомненный экономический эффект.