УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДВОДНОЙ ОЧИСТКИ СУДОВ И ПОГРУЖЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ Российский патент 1997 года по МПК B63B59/00 

Изобретение относится к технологии подводного ремонта устройств, предназначенных для чистки подводных поверхностей корпусов судов, и касается конструирования различных погруженных конструкций.

Известно устройство для подводной очистки судов и погруженных конструкций, содержащее несущую раму, снабженную зачистным механизмом, сообщенным посредством высоконапорного шланга с надводным постом управления, и водной насосной станцией, а также выполненную с блоком плавучести, колесами для передвижения по обрабатываемой поверхности и прижимным движителем.

Однако известное устройство имеет недостаточно высокую маневренность, невозможен выбор оптимального режима очистки с его помощью в зависимости от толщины и состава образований, а следовательно, имеется и неудовлетворительная эффективность очистки. Кроме того, это устройство не приспособлено для качественной очистки подводных поверхностей со сложным профилем и малыми радиусами кривизны.

Целью изобретения является повышения эффективности и качества очистки подводных поверхностей.

Это достигается тем, что зачистной механизм выполнен многосекционным, а его каждая секция с подвеской, независимой от других секций, с возможностью самоустановки относительно обрабатываемой поверхности и снабжена генераторами кавитирующей струи и механизмом прижима секции к обрабатываемой поверхности, при этом устройство снабжено установленными на несущей раме маршевыми движителями, масляной насосной станцией и блоком управления, соединенными электрическим кабелем с надводным постом управления, а также выполнено с дополнительным прижимным движителем, причем маршевые и прижимные движители выполнены винтовыми с гидравлическими двигателями и сообщены посредством блока управления с масляной насосной станцией, при этом маршевые движители размещены симметрично относительно продольной оси несущей рамы, а прижимные движители размещены на несущей раме и разнесены по разные стороны от центра массы устройства.

Кроме того, секции зачистного механизма выполнены смежными. Каждая секция зачистного механизма выполнена с жестким колесным шасси с установленным на нем коллектором с поворотными боковыми и неподвижной центральной частью, соединенной с высоконапорным шлангом, причем эта центральная часть выполнена с механизмом прижима секции к обрабатываемой поверхности, содержащим закрепленное на центральной части коллектора секции зачистного механизма посредством карданного шарнира одно плечо главного рычага с возможностью поворота этой секции относительно ее продольной оси и шарнирное соединение для поворота этой секции относительно ее поперечной оси, а также шарнирно закрепленный на главном рычаге шток пружинно-гидравлического привода, цилиндр которого и другое плечо главного рычага снабжены шарнирами для соединения с несущей рамой устройства, при этом генераторы кавитирующих струй установлены на поворотных боковых частях коллектора и выполнены с регулируемым телескопическим соединением с возможностью регулировки угла наклона продольных осей этих генераторов относительно обрабатываемой поверхности, при этом поворотные боковые части коллекторов связаны между собой тягой синхронизации, а одна из поворотных боковых частей коллектора одной из секций зачистного механизма выполнена со связанным, с ней приводом сканирования генераторов кавитирующей струи, соединенным с блоком управления.

Кроме того, каждая секция зачистного механизма выполнена с коллектором, имеющим вращающуюся часть, на которой размещены генераторы кавитирующей струи, и неподвижную часть, сообщенную с высоконапорным шлангом, а также снабжена механизмом прижима секции к обрабатываемой поверхности, содержащим первое плечо главного рычага, соединенное одним шарниром с неподвижной частью коллектора, причем главный шарнир выполнен с другим шарниром для поворота секции зачистного механизма во взаимно перпендикулярных плоскостях, перпендикулярных плоскости обрабатываемой поверхности, а первое плечо главного рычага снабжено шарнирно закрепленным на нем штоком пружинно-гидравлического привода, цилиндр которого и второе плечо главного рычага выполнены с шарнирами для их соединения с несущей рамой устройства, при этом каждая секция зачистного механизма выполнена со щеткой чистовой обработки, установленной на вращающейся части коллектора, а генераторы кавитирующей струи выполнены с приводом их вращения, соединенным с вращающейся частью коллектора и имеющим блок управления, связанный с этим приводом.

Кроме того, вышеуказанный привод генераторов кавитирующей струи выполнен с возможностью сканирования во взаимно противоположных направлениях для каждой секции зачистного механизма, равноотстоящих от продольной оси устройства.

Кроме того, каждая пара маршевых винтовых движителей и два прижимных винтовых движителя выполнены с возможностью противоположного направления вращения их винтов.

Кроме того, устройство выполнено с передающей телевизионной камерой, расположенной в герметичном поворотном кожухе, и с осветителями, размещенными в передней части несущей рамы, а также с установленными на ней контрольно-измерительными приборами, причем эти осветители, телевизионная камера и контрольно-измерительные приборы соединены с надводным постом управления.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, вид сбоку; на фиг.2 то же, вид сверху; на фиг.3 изображен вид сбоку зачистного механизма устройства, первый вариант выполнения; на фиг.4 то же, вид сверху; на фиг.5 зачистной механизм, второй вариант выполнения; на фиг.6 дан разрез А-А на фиг.5; на фиг.7 продольный разрез генератора кавитирующей струи, вариант выполнения.

Описываемое устройство содержит несущую раму 1 с зачистным механизмом 2. Высоконапорный шланг 3 связан с надводным постом управления и насосной станцией, объединенными в блок 4. Рама 1 имеет блоки 5 плавучести и колеса 6 для передвижения по обрабатываемой поверхности, а также прижимные движители 7. Зачистной механизм 2 выполнен с секцией 8 и генератором 9 кавитирующей струи. Секция 8 имеет механизм 10 прижима к обрабатывающей поверхности. Устройство снабжено маршевым движителем 11 и масляной насосной станцией 12, размещенной на раме 1 вместе с блоком управления 13. К устройству проложен электрический кабель 14. Блок 13 выполнен с гермовводами 15 и штуцерами 16.

Каждая секция зачистного механизма по первому и второму варианту содержит жесткое шасси 17 на колесах, на которых размещен коллектор 18 с поворотными боковыми частями 19. Коллектор 18 имеет неподвижную центральную часть 20 с карданным шарниром 21 и главным рычагом 22, выполненным с шарнирным соединением 23. Рычаг 22 выполнен со штоком (шатуном 24) цилиндра 25 пружинно-гидравлического привода. Поворотные боковые части 19 имеют регулируемые телескопические соединения 26 генераторов кавитирующей струи, тягу 27 синхронизации и привод 28 сканирования генераторов кавитирующей струи. Коллектор (см. фиг.5) может иметь вращающуюся часть 29, 30 и привод 31 вращения генераторов кавитирующей струи. Коллектор также выполнен со щеткой 32 чистовой обработки.

Кроме того, устройство (см. фиг.1) содержит передающую телевизионную камеру 33 в герметичном поворотном кожухе и осветители 34, а также контрольно-измерительные приборы 35.

Генератор 9 кавитирующей струи содержит корпус 36 кавитатора, внутренняя поверхность которого состоит из конфузора 37 с углом θ, прямого цилиндрического участка 38, расширителя 39 и диффузора 40 с углом a.

Предложенное устройство работает следующим образом.

С помощью дистанционного управления, осуществляемого с блока 4 надводного поста управления, посредством электрического кабеля 14 подается необходимое электропитание на блок 13 управления через гермовводы 15 и далее на масляную насосную станцию 12, которая подает питание на все гидравлические приводы устройства (кроме прижимного механизма) через блок 13 управления, соединенный с масляной насосной станцией и гидроприводами посредством шлангов со штуцерами 16. Подача гидропитания на каждый из гидравлических приводов регулируется находящимися внутри блока 13 управления вентилями и переключателями направления подачи гидросмеси, например электромагнитными, управляемыми через электрический кабель 14 с надводного поста управления блока 4. С помощью соответствующей регулировки подачи гидропитания на прижимные 7 и маршевые 11 движители осуществляют подвод устройства к обрабатываемой поверхности, ориентируя горизонтальную поверхность несущей рамы 1 параллельно плоскости, касательной обpабатываемой поверхности, и осуществив прижим несущей рамы, снабженной блоками 5 плавучести, колесами 6, к обрабатываемой поверхности с требуемым усилием с помощью прижимных движителей 7, подают очистительную жидкость (воду) на зачистной механизм 2 с насосной водяной станции блока 4 через высоконапорный шланг 3. Каждая секция 8 зачистного механизма 2 прижимается к поверхности своим механизмом 10 прижима секции к обрабатываемой поверхности посредством подачи высоконапорной жидкости в цилиндр 25 пружинно-гидравлического привода и одновременно начинает производить очистку поверхности от вредных образований посредством кавитирующих струй, генерируемых генераторами 9 кавитирующей струи, на которые очищающая жидкость подается от высоконапорного шланга 3.

Устройство передвигается по очищаемой поверхности с помощью маршевых движителей 11, при этом секции 8 зачистного механизма 2 передвигаются каждая по своему участку криволинейной поверхности с помощью жесткого шасси 17 на колесах, либо с помощью направляющей секцию щетки 32, за счет обеспечения возможности поворота каждой секции 8 как вокруг продольной, так и поперечной оси с помощью шарнирных соединений (21, 23) главного рычага 22, соединенного с неподвижной частью 20 коллектора 18, и через шток 24 с цилиндром 25. Таким образом обеспечивается постоянный, усредненный в пределах одно секции угол атаки кавитирующей струи к обрабатываемой поверхности, что позволяет выдерживать неизменным выбранный оптимальный режим очистки поверхности.

Жидкость от высоконапорного шланга подается на вход конфузора 37 с углом раскрытия q от 10 до 60^o. Проходя цилиндрический прямой участок 38, поток жидкости ускоряется, при этом гидростатическое давление в потоке уменьшается и происходит образование ядер кавитации, которые перемещаются вместе с потоком. Пройдя цилиндрический участок 38, поток поступает в расширитель 39, представляющий собой цилиндрическую полость с диаметром внутренней части d_p > 2d_o и высотой h (0,5-0,7)d_o. Образовавшиеся на срезе цилиндрического участка 38 кавитатора газопаровые пузырьки проходят стадию роста в расширителе 39 и, попав в зону повышенного гидростатического давления, а именно в диффузор 40 с углом расширения a 10-80^o и диаметром d_H 1,25-2,0, газопаровые пузырьки сжимаются до тех пор, пока силы поверхностного натяжения не смогут выдержать давления окружающей среды, а затем схлопывают. Основная масса пузырьков переносится вытекающим потоком до преграды 41, около которой происходит схлопывание пузырьков, вызывая эрозионное разрушение поверхности.

Генераторы 9 кавитирующей струи могут быть выполнены по любому известному способу. В простейшем случае они представляют собой сопло, содержащее сопряженные между собой конфузор и диффузор, имеющие углы раскрыва, аналогичные углам в описанной конструкции гидрокавитационного генератора.

Генераторы 9 кавитирующей струи имеют регулируемое телескопическое соединение 26, позволяющее регулировать расстояние от выходного отверстия сопла до очищаемой поверхности, и выполнены с возможностью регулировки угла наклона продольной оси генератора (а, следовательно, и угла атаки) к обрабатываемой поверхности (например, с помощью поворотного кронштейна). Указанные регулировки осуществляют до начала работы, исходя из условий очистки и требований к ней, что позволяет осуществлять очистку в оптимальном режиме с высокой эффективностью. При очистке кавитирующая струя сканирует по очищаемой поверхности, сканирование осуществляется приводом 28 сканирования генераторов сканирующей струи, управляемым от блока 13 управления, обеспечивающим оптимальный режим сканирования, причем генераторы 9 кавитирующей струи одной секции 8 соединены между собой тягой 27 синхронизации, связанной с приводом 28 сканирования, что обеспечивает синхронное сканирование всех генераторов 9 секции. Благодаря использованию коллектора 18, содержащего неподвижную 20 и поворотные 19 части, обеспечивается без потерь подача с высоконапорного шланга 3 очистной жидкости к генераторам 9 кавитирующей струи. Блок 13 управления обеспечивает сканирование генераторов 9 кавитирующей струи каждой пары секций 8, равноотстоящей от продольной оси устройства во взаимно противоположных направляющих, что устраняет дополнительные вибрации, возникающие от сканирования.

Каждая секция 8 зачистного механизма 2 выполнена сменной. При выполнении секций 8 в виде генераторов 9 кавитирующей струи кругового вращения механизмом, "отслеживающим" форму поверхности совместно с главным рычагом 22, соединенным с неподвижной частью 30 коллектора, соединенной с высоконапорным шлангом 3, цилиндром 25 пружинно-гидравлического привода и несущей рамой 1 посредством шарниров 23 и штока 24, является и сама щетка 32 чистовой обработки, закрепленная на вращающейся части 29 коллектора, связанной с приводом 31 вращения генераторов кавитирующей струи. Секции 8 зачистного механизма 2 могут быть выполнены и иными способами. Например, в более простом виде конструкция каждой секции 8 может состоять из жесткого шасси на колесах с самоустановкой с приведенной выше конструкцией прижимного механизма 10; на шасси жестко закреплены генераторы 9 кавитирующей струи, выполненные с возможностью установки (регулировки), угла, образованного продольной осью генератора и обрабатываемой поверхностью (горизонтальной поверхностью шасси). Прижимной механизм 10 также может быть иным, например пружинным или электромагнитным.

Для осмотра подводных поверхностей, нахождения повреждений или "слабых" мест корпусов судов и погруженных конструкций в устройстве используется телевизионная передающая и контрольно-измерительная аппаратура. В передней части несущей рамы 1 установлены телевизионная передающая камера 33 в герметичном поворотном кожухе и осветители 34, соединенные посредством электрического кабеля 14 с надводным постом управления 4. На несущей раме 1 установлены также контрольно-измерительные приборы 35, позволяющие определить толщину вредных образований, их состав, толщину и дефекты обшивки корпуса, а также получить другие требуемые данные, эти приборы также соединены посредством кабеля 14 с надводным постом управления 4. Эта аппаратура позволяет также благодаря полученным данным выбрать оптимальный режим очистки поверхности, что также позволяет повысить эффективность очистки.

Использование: для чистки подводных поверхностей корпусов судов, а также различных погруженных конструкций от вредных образований и наростов органического и неорганического происхождения. Техническим результатом, на который направлено изобретение, является повышение эффективности и качества очистки подводных поверхностей. Сущность изобретения: зачистной механизм выполнен многосекционным, а его каждая секция - с подвеской, независимой от других секций, с возможностью самоустановки относительно обрабатываемой поверхности и снабжена генераторами кавитирующей струи и механизмом прижима секции к обрабатываемой поверхности, при этом устройство снабжено установленными на несущей раме маршевыми движителями, масляной насосной станцией и блоком управления, соединенными электрическим кабелем с надводным постом управления, а также выполнено с дополнительным прижимным движителем, причем маршевые и прижимные движители выполнены винтовыми с гидравлическими двигателями и сообщены посредством блока управления с масляной насосной станцией, при этом маршевые движители размещены симметрично относительно продольной оси несущей рамы, а прижимные движители размещены на несущей раме и разнесены по разные стороны от центра массы устройства. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство для подводной очистки судов и погруженных конструкций, содержащее несущую раму, снабженную зачистным механизмом, сообщенным посредством высоконапорного шланга с надводным постом управления и водной насосной станцией, а также выполненную с блоками плавучести, колесами для передвижения по обрабатываемой поверхности и прижимным движителем, отличающееся тем, что зачистной механизм выполнен многосекционным, каждая секция с подвеской, независимой от других секций, с возможностью самоустановки относительно обрабатываемой поверхности и снабжена генераторами кавитирующей струи и механизмом прижима секции к обрабатываемой поверхности, при этом устройство снабжено установленными на несущей раме маршевыми движителями, масляной насосной станцией и блоком управления, соединенными электрическим кабелем с надводным постом управления, а также выполнено с дополнительным прижимным движителем, причем маршевые и прижимные движители выполнены винтовыми с гидравлическими двигателями и сообщены посредством блока управления с масляной насосной станцией, при этом маршевые движители размещены симметрично относительно продольной оси несущей рамы, а прижимные движители размещены на несущей раме и разнесены по разные стороны от центра массы устройства. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что секции зачистного механизма выполнены сменными. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что каждая секция зачистного механизма выполнена с жестким колесным шасси с установленным на нем коллектором с поворотными боковыми частями и неподвижной центральной частью, соединенной с высоконапорным шлангом, причем центральная часть выполнена с механизмом прижима секции к обрабатываемой поверхности, содержащим закрепленное на центральной части коллектора секции зачистного механизма посредством карданного шарнира одно плечо главного рычага с возможностью поворота этой секции относительно ее продольной оси и шарнирное соединение для поворота этой секции относительно ее поперечной оси, а также шарнирно закрепленный на главном рычаге шток пружинно-гидравлического привода, цилиндр которого и другое плечо главного рычага снабжены шарнирами для соединения с несущей рамой устройства, при этом генераторы кавитирующей струи установлены на поворотных боковых частях коллектора и выполнены с регулируемым телескопическим соединением с возможностью регулирования угла наклона продольных осей этих генераторов относительно обрабатываемой поверхности, при этом поворотные боковые части коллекторов связаны между собой тягой синхронизации, а одна из поворотных боковых частей коллектора одной из секций зачистного механизма выполнена со связанным с нею приводом сканирования генератором кавитирующей струи, соединенным с блоком управления. 4. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что каждая секция зачистного механизма выполнена с коллектором, имеющим вращающуюся часть, на которой размещены генераторы кавитирующей струи, и неподвижную часть, сообщенную с высоконапорным шлангом, а также снабжена механизмом прижима секции к обрабатываемой поверхности, содержащим первое плечо главного рычага, соединенное одним шарниром с неподвижной частью коллектора, причем главный шарнир выполнен с другим шарниром для поворота секции зачистного механизма во взаимно перпендикулярных плоскостях, перпендикулярных плоскости обрабатываемой поверхности, а первое плечо главного рычага снабжено шарнирно закрепленным на нем штоком пружинно-гидравлического привода, цилиндр которого и второе плечо главного рычага выполнены с шарнирами для их соединения с несущей рамой устройства, при этом каждая секция зачистного механизма выполнена с щеткой чистовой обработки, установленной на вращающейся части коллектора, а генераторы кавитирующей струи выполнены с приводом их вращения, соединенным с вращающейся частью коллектора и имеющим блок управления, связанный с этим приводом. 5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что указанный привод генераторов кавитирующей струи выполнен с возможностью сканирования во взаимно противоположных направлениях для каждой пары секций зачистного механизма, равноотстоящих от продольной оси устройства. 6. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что каждая пара маршевых винтовых движителей и два прижимных винтовых движителя выполнены с возможностью противоположного направления вращения их винтов. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено с передающей телевизионной камерой, расположенной в герметичном поворотном кожухе, и с осветителями, размещенными в передней части несущей рамы, а также с установленными на ней контрольно-измерительными приборами, причем осветители, телевизионная камеры и контрольно-измерительные приборы соединены с надводным постом управления.