СПОСОБ РОДИОНОВА В.П. ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ Российский патент 2017 года по МПК B08B3/02 B08B3/04 

Изобретение относится к гидродинамическим методам очистки различных сложных поверхностей и может быть использовано для подводной очистки поверхности судов, свай, пирсов, причалов, подводных частей плавающих буровых установок и сооружений, эксплуатируемых в пресной и морской среде, от наслоений и обрастаний.

Известен способ гидродинамической обработки поверхности (Патент Великобритании №2113080, B63B 59/10, опубл. 1983 г.), включающий воздействие по меньшей мере двумя кавитационными струями воды под давлением в зону поверхности обработки.

Недостатком этого способа является недостаточное качество и низкая эффективность обработки поверхности при удалении плотных слоев обрастаний.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является известный способ гидродинамической обработки поверхности (Патент РФ №2250145, МПК B08B 3/02, опубл. 20.04.2005), включающий воздействие по меньшей мере двумя кавитирующими струями воды под давлением на зону поверхности обработки, при котором воздействие осуществляют с обеспечением пересечения кавитирующих струй в зоне поверхности обработки, при этом расстояние L между продольными осями форсунок кавитирующих струй выбрано удовлетворяющим соотношению: 25tg(α/2)≤L/dф≤60tg(α/2), где α - угол расширения кавитирующей струи, dф - диаметр форсунки, причем расстояние h от форсунок до зоны поверхности обработки находится в интервале h=(40-60)dф, а угол α расширения кавитирующей струи в интервале α=15-70°.

В известном способе пересечение кавитирующих струй в зоне поверхности обработки осуществляют:

а) с совпадением центра зоны поверхности обработки для одной кавитирующей струи воды с краем зоны поверхности обработки для другой кавитирующей струи воды;

б) с совпадением центра зоны поверхности обработки для одной кавитирующей струи воды между центром и краем зоны поверхности обработки для другой кавитирующей струи воды;

в) с совпадением центра зоны поверхности обработки для одной кавитирующей струи воды посередине между центром и краем зоны поверхности обработки для другой кавитирующей струи воды.

В известном способе используют три кавитирующие струи, располагая в ряд центры зон поверхности обработки для каждой кавитирующей струи, или используют четыре кавитирующие струи, располагая центры зон поверхности обработки для трех кавитирующих струй в вершинах равностороннего треугольника, а центр зоны поверхности для четвертой кавитирующей струи располагают в центре этого равностороннего треугольника.

Недостатком известного способа является недостаточное использование возможностей кавитирующих струй на эффективность очистки поверхностей от загрязнений и отложений, что связано с уменьшением площади зоны активного воздействия струй и снижением производительности работ в процессе обработки поверхностей.

В известном способе струйные потоки при пересечении их образуют на обрабатываемой поверхности застойные зоны, не подверженные значительному воздействию струйных потоков, тем самым в этих зонах (зонах пересечения струйных потоков) снижается эффективность воздействия на отложения и снижается производительность работ по очистки.

Решаемая в предлагаемом способе задача направлена на максимально полное использование энергетических возможностей струйных кавитационных потоков, истекающих из кавитаторов, при удалении обрастаний и наслоений с обрабатываемой поверхности под водой, что теоретически обосновано автором изобретения и подтверждено экспериментально.

Технический результат, заключающийся в повышении эффективности и производительности процесса очистки, достигается в способе гидродинамической очистки поверхности, основанном на воздействии n≥3 кавитирующими струями воды под давлением с расширением кавитирующих струй в направлении очищаемой поверхности под углом α=15-70° и с созданием на ней совокупности локальных зон воздействия, тем, что оси кавитирующих струй воды ориентируют по отношению к нормали к очищаемой поверхности под углом β=0-20° с формированием на очищаемой поверхности не перекрывающих друг друга круговых и эллиптических зон воздействия с соприкосновением краев локальных зон воздействия и обеспечением максимальной площади покрытия очищаемой поверхности упомянутыми локальными зонами воздействия.

При этом одну из кавитирующих струй воды, являющуюся центральной в совокупности струй, ориентируют перпендикулярно к очищаемой поверхности с образованием на ней локальной круговой зоны воздействия, а другие, являющиеся периферийными в совокупности струй, располагают симметрично по отношению к центральной кавитирующей струе и ориентируют под углом β к очищаемой поверхности с образованием на ней соответствующих эллиптических локальных зон воздействия.

Дополнительное повышение эффективности обработки и производительности при обработке очищаемых поверхностей достигается тем, что на очищаемую поверхность оказывают импульсное воздействие кавитирующими струями воды с изменением частоты следования импульсов до приведения в резонанс слоистых отложений на очищаемой поверхности.

При этом указанный технический результат достигается тем, что воздействие на различные виды слоистых отложений осуществляют с учетом видов слоистых отложений путем задания соответствующих значений физических параметров кавитирующих струй: , P_o и Р_с, где - относительное расстояние от выхода кавитатора до очищаемой поверхности, P_o - динамическое давление на выходе кавитатора, Р_с - статическое давление в затопленной полости, d₀ - диаметр проходного рабочего сечения кавитаторов, - среднее расстояние от выхода кавитатора до очищаемой поверхности, причем значения параметров и P_o задают в пределах: P_o=(5-30) МПа, а статическое давление P_c в затопленной полости задают в соответствии с условием:

Для очистки металлических поверхностей значения параметров и P_o задают в следующих пределах:

для отложений в виде рыхлой ржавчины P_o=15-25,

для отложений в виде ракушечника P_o=20-30,

для отложений в виде непрочно держащейся краски P_o=10-15,

для отложений в виде травянистых обрастаний P_o=5-15,

для отложений в виде балянуса P_o=15-20.

Для очистки бетонных поверхностей значения параметров и P_o задают в следующих пределах:

для отложений в виде травянистых обрастаний P_o=5-15,

для отложений в виде ракушечника P_o=20-30.

Для очистки поверхностей из полимерного материала значения параметров и P_o задают в следующих пределах:

для отложений в виде травянистых обрастаний P_o=5-15,

для отложений в виде балянуса P_o=10-15.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 приведена фотография струйного кавитационного потока, растекающегося на поверхности: а) - вид сбоку) и б) - вид сверху;

на фиг. 2 приведена фотография поверхности образца из дюраля с эрозионными кольцевыми торроидальными зонами после воздействия совокупностью струйных кавитационных потоков;

на фиг. 3 приведена фотография пульсирующего струйного потока, истекающего из кавитатора, иллюстрирующая импульсное воздействие кавитирующими струями воды;

на фиг. 4 приведены кривые, показывающие зависимость ширины активной зоны S_o эрозионного разрушения материала наслоений на очищаемой поверхности от изменения значений подводящего к кавитатору давления Р_о, для различных значений относительного расстояния от среза кавитатора до поверхности растекания при постоянном давлении окружающей струю жидкости Р_к=const;

на фиг. 5 приведены экспериментальные кривые зависимости ширины активной зоны S_o эрозионного разрушения материала наслоений на очищаемой поверхности от значений Р_к/Р_о, для различных значений относительного расстояния от среза кавитатора до поверхности растекания;

на фиг. 6 показано изменение площади активной зоны эрозионного воздействия при изменении значений внешнего давления Р_к окружающей струйный поток жидкости;

на фиг. 7 представлен график изменения интенсивности I_эр эрозионной активности кавитации в зависимости от изменения температуры жидкости, истекающей из кавитатора;

на фиг. 8 представлены экспериментальные графики изменения скорости проникновения в разрушаемый материал эрозии ϑ_эр от времени τ воздействия кавитации на материал обрастания в зависимости от изменения значения подводящего к кавитатору давления Р_о;

на фиг. 9 представлен рисунок с векторами сил, действующих на наслоения при удалении их с очищаемой поверхности струйными кавитационными потоками;

на фиг. 10 показан разрез устройства, реализующего предлагаемый способ;

на фиг. 11 представлен рисунок распределения по очищаемой поверхности эрозионных зон воздействия струйных кавитационных потоков, истекающих из пяти кавитаторов, согласно предлагаемому способу.

Предлагаемый способ удаления наслоений или обрастаний с различных поверхностей, находящихся под водой, основан на использовании потенциальной и кинетической энергий затопленных струй, истекающих из кавитаторов, которые при определенных значениях гидродинамических параметров оказывают на наслоения на очищаемой поверхности суммарное воздействие: кинетическое силовое F_д и силовое пульсирующее кавитационно-эрозионное F_кэ.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Силовое давление F_д струйного потока на поверхность наслоений рассчитывается по предлагаемой автором формуле:

где - площадь проходного сечения кавитатора, м^2;; γ - удельный вес жидкости, P_o - давление на входе в кавитатор, МПа, P_k - противодавление окружающей струю жидкости, МПа; K - коэффициент пропорциональности, зависящий от угла наклона к поверхности струйного потока, истекающего из кавитатора.

Силовое давление струйного потока, воздействуя на наслоения, приводит к их разрушению, если прочностные характеристики этих наслоений близки к величине этого воздействия.

Как установлено на практике, наклонное воздействие струйного динамического потока позволяет более эффективно удалять с очищаемой поверхности наслоения за счет воздействия на них сдвигающего воздействия.

Физическая сущность пульсирующего кавитационно-эрозионного воздействия струйного потока на поверхность, проиллюстрированная на фиг. 1,а, заключается в том, что при движении высокоскоростной струи воды через узкое сечение в кавитаторе 1 происходит разрыв сплошного потока жидкости и образование в потоке каверны 2, по краям которой образуется зона с выделившимися из жидкости в процессе расширения в кавитаторе паровоздушными пузырьками. Когда струйный поток, истекающий из кавитатора, растекается по поверхности 3, то он образует на ней область тороидальной формы со скоплениями газопаровых пузырьков 4.

Когда газопаровые пузырьки достигают области повышенного статического давления, они схлопываются и каверна взрывается с направленными в разные стороны мини-струйными потоками. Если разрыв каверны происходит вблизи поверхности, то энергия схлопывающихся пузырьков, влияющая на изменение значения величины гидродинамического давления и изменения величины амплитудно-частотных характеристик пульсационной его составляющей, приводит к пульсации всего струйного потока, силовое воздействие которого вполне достаточно для эрозионного разрушения различных наслоений или самого материала поверхности 5.

При достижении частоты пульсации в струйном кавитационном потоке значения резонансной частоты слоев отложений, то они интенсивно разрушаются и уносятся отводимым потоком.

Резонанс слоев отложений можно контролировать по повышению концентрации загрязнений. Контроль может осуществляться визуально оператором (водолазом) или автоматически (с помощью оптических датчиков загрязненности потока (не показаны).

На фиг. 1,б показан вид эрозии образца 6 сверху. На поверхности 5 материала образуется эрозионный кратер с эрозионными каналами, направленными от центральной части к периферии.

На фиг. 2 представлен образец из дюралюминия, на который воздействовали несколькими струйными кавитационными потоками при различных гидродинамических параметрах. На поверхности образца образовались эрозионные каверны с сильным выдавливающим эффектом от воздействия на поверхность пульсационной амплитудно-частотной составляющей струйного кавитационного потока.

В качестве примера пульсации в струйном кавитационном потоке, истекающем из кавитатора, приведено фото на фиг. 3, на котором явно просматривается пульсационная составляющая изменения геометрических размеров каверны с газопаровыми пузырьками.

Кавитационно-эрозионное воздействие затопленной струи, растекающейся по наслоениям, зависит от совокупности гидродинамических параметров струйного потока и конструкционных элементов кавитатора, а именно от величин подводимого к отверстию кавитатора давления Р_о, противодавления Р_к окружающей струю жидкости, относительного расстояния длины отрезка от среза кавитатора до поверхности растекания.

Путем выбора и задания значений перечисленных параметров можно управлять эффективностью эрозионной способности струйного затопленного кавитационного потока и тем самым управлять интенсивностью разрушения обрастаний, старой краски, окалины, ржавчины и других наслоений на очищаемых поверхностях.

Исследования по эрозионной способности кавитации в струйном истекающем на различные виды отложений потоке, проведенные автором, позволили получить результаты изменения максимального значения ширины активной эрозионной зоны S_o струйного растекающегося кавитационного потока на поверхности, подвергающейся его воздействию, в зависимости от изменения параметров потока.

На фиг. 4 приведены графики изменения ширины активной эрозионной зоны S_o в зависимости от изменения значений подводящего рабочего давления к кавитатору Р_о (МПа) для различных значений относительного расстояния от среза кавитатора до поверхности растекания (как частный случай при постоянном давлении окружающей струю жидкости P_к=const).

Из анализа графиков, представленных на фиг. 4, вытекает, что при увеличении давления P_o подводящего на вход кавитатора и при значении P_k=const максимальные значения ширины активной эрозионной зоны S_o на поверхности очистки смещаются в сторону больших значений .

Чтобы учитывать изменение значений давления окружающей струю жидкости Р_к, необходимо воспользоваться полученными автором экспериментальными данными, приведенными на фиг. 5.

На фиг. 5 приведены графики функциональной зависимости ширины активной эрозионной зоны S_o от значений Р_к/Р_о для различных значений относительного расстояния от среза кавитатора до поверхности растекания.

Из анализа фиг. 5 вытекает, что при увеличении отношения Р_к/Р_о максимальные значения ширины активной эрозионной зоны S_o смещаются в сторону меньших значений .

Фиг. 6 показывает изменение ширины зоны эрозионного воздействия при изменении значений внешнего давления окружающего струйный поток жидкости при постоянных значениях и Р_к.

Из фиг. 6 видно, что с увеличением Р_к ширина зоны эрозии уменьшается, уменьшается и величина площади эрозии, причем наиболее эффективная интенсивность эрозионного разрушения находиться в пределах Р_к=1 МПа.

Согласно полученным экспериментальным данным и с учетом влияния всех известных гидродинамических параметров получена обобщенная формула, позволяющая производить расчет ширины S_o активной эрозионной зоны, которая образуется на поверхности любого материала после воздействия на него единичной кавитационной струей, истекающей из кавитатора:

где P_o - давление на входе в кавитатор, МПа, P_k - противодавление окружающей струю жидкости, МПа; K - опытный коэффициент пропорциональности, - относительное расстояние от среза кавитатора до поверхности растекания.

На фиг. 7 представлена экспериментальная зависимость изменения интенсивности эрозионной активности кавитации в зависимости от температуры жидкости, подводящей к кавитатору.

Как видно из фиг. 7 максимальное значение изменения интенсивности эрозионной активности кавитации лежит в диапазоне от 30 до 65°С.

На эффективность и качество очистки поверхности затопленными кавитационными потоками существенное значение оказывает скорость проникновения эрозии вглубь очищаемой поверхности - ϑ_эр м/с.

На фиг. 8 представлены графики изменения скорости проникновения эрозии ϑ_эр от времени τ воздействия кавитации на материал обрастания (прочностные характеристики материала взяты близкие к затвердевшему цементу марки 500) в зависимости от изменения значения подводящего к кавитатору давления Р_о.

Как следует из графика на фиг. 8, максимальная скорость проникновения эрозии начинается после определенного времени воздействия кавитации на материал обрастания. Далее скорость проникновения эрозии падает, так как расстояние от среза кавитатора до разрушенной поверхности увеличивается.

По результатам опытных данных, представленных на фиг. 8, была найдена расчетная формула скорости проникновения эрозии как частный случай для постоянного значения Р_к=const, и оптимального времени воздействия τ, с:

где С₁=-0,0136ехр(-0,17 P_o); С₂=-0,044(0,064 P_o-1); K' - коэффициент пропорциональности.

Наслоения на поверхностях объектов, эксплуатируемых в морской воде, носят характер биологических обрастаний в виде мидий, балянуса и травы, причем они очень прочно прикрепляются к лакокрасочному покрытию на поверхностях объектов и для их полного удаления требуются большие усилия и время очистки.

Рассмотрим пример, когда наслоения в виде ракушечника и балянуса прикреплены к поверхности с лакокрасочным защитным слоем.

На фиг. 9 показаны силы, действующие на образец наслоения.

Образец наслоения имеет определенный вес G_н, направленный от цента тяжести фигуры к поверхности, силу адгезии F_адг (силу сцепления наслоения с лакокрасочной поверхностью), направленную в сторону веса фигуры, силу трения F_тр, направленную в противоположную сторону силы, действующей на образец.

Чтобы убрать с поверхности данное наслоение, необходимо к наслоению приложить силу сдвига F_сд большую, чем сумма величин F_тp+G_н+F_адг.

На образец наслоения при воздействии на нее струйным кавитационным потоком, направленным перпендикулярно очищаемой поверхности, действует суммарная сила силового воздействия F_д и силового кавитационно-эрозионного F_кэ.

Для того чтобы убрать наслоение, необходимо приложить усилие сдвига F_сд=F_д+F_кэ большее, чем сумма сил F_тp+G_н+F_адг.

Если F_сд приложить к наслоению параллельно плоскости поверхности, то эффективность удаления наслоения с поверхности будет максимальной. В данном случае временной фактор удаления наслоений можно не учитывать, потому что наслоения удаляются в течение долей секунды с поверхности очистки и производительность зависит от скорости перемещения струйного потока.

В предлагаемом способе действуют струйным потоком, направленным под углом к очищаемой поверхности.

При разрушении и удалении наслоений с очисткой поверхности до чистого металла или бетона необходимо учитывать прочностные характеристики того или иного наслоения и лакокрасочного покрытия, которые влияют на скорость проникновения эрозии вглубь разрушаемой поверхности и время, за которое данные наслоения будут удалены с поверхности очистки.

С достаточной для практики точностью максимальная производительность процесса очистки для одной струи при очистке поверхности от прочно сцепленных с защитным лакокрасочным покрытием обрастаний можно определить из выражения:

где М_пр - максимальная производительность очистки, м²/с;

ϑ_П - скорость перемещения струи, истекающей из кавитатора, по очищаемой поверхности, м/с:

S_o - ширина полосы удаления наслоений этой струей, м;

K - опытная постоянная ;

I_эр - интенсивность гидроэрозионного воздействия струи на поверхность.

В свою очередь интенсивность гидроэрозионного воздействия струйного потока для первого случая однозначно зависит от силового гидродинамического воздействия и температурного фактора рабочей жидкости. Функциональная зависимость интенсивности эрозионного воздействия струйного потока на материал наслоений от различных параметров процесса воздействия может быть представлена в виде:

где F_кэ - силовое пульсирующее кавитационно-эрозионное воздействие, кгс/с²;

Т - температура рабочей жидкости, подводящей к кавитатору, °С.

С учетом изменения тех или иных параметров или их пренебрежения ввиду незначительного их влияния, исходя из практического опыта, можно выбирать K в пределах от 0,5 до 1 согласно таблице или производить расчет по предложенным формулам и графическим зависимостям.

Таким образом, операции по заданию необходимых физических параметров струйного потока в предлагаемом способе осуществляются в следующей последовательности:

На первом этапе определяются значения физических параметров с учетом вида наслоений на различных поверхностях объектов, эксплуатируемых в морской воде, а именно давление P_o на входе кавитатора, относительное расстояние от среза кавитатора до поверхности воздействия; давление окружающей струю жидкости Р_к; значение постоянной K. При этом давление окружающей струю жидкости Р_к выбирают с учетом глубины погружения струи под воду.

Упомянутые значения физических параметров, полученные из практического опыта, выбираются согласно данным, приведенным в таблице 1.

На втором этапе определяется ширина полосы S_o удаления наслоений по формуле (2) с подстановкой в нее выбранных по первому этапу параметров.

На третьем этапе с достаточной для практики точностью определяется максимальная производительность очистки путем подстановки выбранных и найденных значений в формулу (4) для одной струи, истекающей из кавитатора. При использовании трех и более струй, истекающих из кавитаторов, производительность очистки увеличивается в соответствии с количеством кавитаторов.

Скорость перемещения струйного потока для первого случая по очищаемой поверхности подбирается в зависимости от требуемых условий чистоты поверхности и возможности перемещения ее или водолазом или специальным робототехническим устройством. Водолаз может перемещать ручное многоструйное устройство по очищаемой поверхности со скоростью от 0,5 до 1 м/с.

С достаточной для практики точностью максимальная производительность процесса очистки для одной струи и второго случая, а именно очистки поверхности от всех на ней наслоений до чистой поверхности металла или бетона можно определить из выражения:

где М_пр - максимальная производительность очистки, м²/с; А - количество струйных потоков, истекающих из кавитаторов; ϑэр - скорость проникновения эрозии и разрушения поверхности обрастаний м/с; S_o - ширина полосы удаления наслоений этой струей, м;

K - опытная постоянная ;

I_эр - интенсивность гидроэрозионного воздействия струи на поверхность.

В свою очередь, интенсивность гидроэрозионного воздействия струйного потока для второго случая однозначно зависит от прочностных характеристик материала наслоений и его толщины, силового гидродинамического воздействия, температурного фактора рабочей жидкости и времени воздействия струйного потока на поверхность.

Функциональная зависимость интенсивности эрозионного воздействия струйного потока на материал наслоений от различных параметров процесса воздействия может быть представлена в виде:

где М - эрозионная стойкость материала наслоений к кавитационному разрушению с учетом адгезионных характеристик наслоений; δ - толщина наслоений, м; F_кэ - силовое пульсирующее кавитационно-эрозионное воздействие, кгс/м² с, Т - температура рабочей жидкости, подводящей к кавитатору, °С., τ - время воздействия струйного кавитационного потока на поверхность наслоений.

Скорость перемещения струйного потока для второго случая зависит от визуального определения чистоты поверхности после воздействия на нее струйным кавитационным потоком.

По второму случаю дополнительно к вычислению ширины полосы S_o, удаления наслоений по формуле (2) с подстановкой в нее выбранных параметров необходимо произвести расчет скорости ϑэр проникновения кавитационной эрозии в обрастания по формуле (3), а затем определить по формуле (6) максимальную производительность очистки.

Устройство для осуществления предлагаемого способа, представленное на фиг. 10, состоит из корпуса 8 с внутренней полой поверхностью в виде усеченного конуса 9. В нижнюю часть корпуса вворачивается сменная втулка 10, которая может содержать одно центральное и от двух и более конусных отверстий 11 по окружности, в которые вворачиваются сменные с различным проходным сечением от 1 до 3 и более миллиметров кавитаторы 12 [см., например, Патент РФ №1614241, МПК B01F/00, от 25.05.1993, «Гидрокавитационный генератор Родионова В.П.» и Патент РФ №2568467, МПК B08B 3/12, от 22.10.2014, «Кавитатор Родионова В.П.»].

Одно конусное отверстие во втулке 10 выполнено так, чтобы его центральная ось была расположена перпендикулярно поверхности 13, остальные конусные отверстия располагаются по окружности с углом наклона β их центральной оси к оси устройства. Угол β в сменной втулке 10 может изменяться, от 0 до 20°.

Устройство работает следующим образом.

Рабочая жидкость (пресная или морская вода) под давлением от 5 до 30 МПа (в зависимости от требуемых условий очистки) от высоконапорного гидронасоса по гибкому высоконапорному шлангу (не показаны) подается по стрелке 14 в отверстие в верхней части корпуса 8 во внутреннюю его часть 9 и равномерно распределяется по потокам, входящим в кавитаторы 12. Из кавитаторов 12 струйные кавитационные потоки 15 воздействуют на очищаемую поверхность 13 и производят ее очистку от наслоений, обрастаний и балянуса под водой.

Угол наклона β кавитатора 12 в сменной втулке 10 выбран таким, чтобы при выбранных параметрах относительного расстояния и вычисленного параметра ширины S_o эрозионная зона 16 струи одного струйного потока соприкасалась с эрозионной зоной другого струйного потока и одна эрозионная зона не пересекала другую, как представлено на фиг. 11. В результате на поверхности 13 образуется совокупность зон воздействия (фиг. 11), состоящая из центральной круговой зоны 16 и соприкасающихся с ней эллиптических зон 17. В отличие от известного способа, согласно которому эти зоны пересекаются, в предлагаемом способе края этих локальных зон соприкасаются, что обеспечивает максимальную площадь покрытия очищаемой поверхности упомянутыми локальными зонами воздействия.

Предложенный способ гидродинамической очистки поверхности используется при подводных работах при обработке поверхностей из различного материала (металлических, бетонных, пластмассовых) и с различными видами загрязнений и обрастаний, примеры которых приведены выше в таблице 1.

При проведении работ с использованием предложенного способа обеспечивается высокая эффективность очистки с повышенной производительностью по отношению к известным техническим решениям за счет увеличения суммарной площади обрабатываемого участка путем одновременного формирования n≥3 кавитирующих струй без их пересечения.

Изобретение относится к гидродинамическим методам очистки различных сложных поверхностей и может быть использовано для подводной очистки поверхности судов, свай, пирсов, причалов, подводных частей плавающих буровых установок и сооружений, эксплуатируемых в пресной и морской среде, от наслоений и обрастаний. Способ основан на воздействии n≥3 кавитирующими струями воды под давлением с расширением кавитирующих струй в направлении очищаемой поверхности под углом α=15-70° с созданием на ней совокупности локальных зон воздействия. Оси кавитирующих струй воды ориентируют по отношению к нормали к очищаемой поверхности под углом β=0-20° с формированием на очищаемой поверхности не перекрывающих друг друга круговых и эллиптических зон воздействия с соприкосновением краев локальных зон воздействия и обеспечением максимальной площади покрытия очищаемой поверхности упомянутыми локальными зонами воздействия. На очищаемую поверхность оказывают импульсное воздействие кавитирующими струями воды с изменением частоты следования импульсов до приведения в резонанс слоистых отложений на очищаемой поверхности. Технический результат: повышение эффективности и производительности процесса очистки за счет увеличения суммарной площади обрабатываемого участка. 6 з.п .ф-лы, 11 ил., 1 табл.

1. Способ гидродинамической очистки поверхности, основанный на воздействии n≥3 кавитирующими струями воды под давлением с расширением кавитирующих струй в направлении очищаемой поверхности под углом α=15-70° и с созданием на ней совокупности локальных зон воздействия, отличающийся тем, что оси кавитирующих струй воды ориентируют по отношению к нормали к очищаемой поверхности под углом β=0-20° с формированием на очищаемой поверхности не перекрывающих друг друга круговых и эллиптических зон воздействия с соприкосновением краев локальных зон воздействия и обеспечением максимальной площади покрытия очищаемой поверхности упомянутыми локальными зонами воздействия.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что одну из кавитирующих струй воды, являющуюся центральной в совокупности струй, ориентируют перпендикулярно к очищаемой поверхности с образованием на ней локальной круговой зоны воздействия, а другие, являющиеся периферийными в совокупности струй, располагают симметрично по отношению к центральной кавитирующей струе и ориентируют под углом β к очищаемой поверхности с образованием на ней соответствующих эллиптических локальных зон воздействия.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на очищаемую поверхность оказывают импульсное воздействие кавитирующими струями воды с изменением частоты следования импульсов до приведения в резонанс слоистых отложений на очищаемой поверхности.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что воздействие на различные виды слоистых отложений на очищаемой поверхности осуществляют с учетом видов слоистых отложений путем задания соответствующих значений физических параметров кавитирующих струй: , P_o и Р_с, где - относительное расстояние от выхода кавитатора до очищаемой поверхности, P_o - динамическое давление на выходе кавитатора, Р_с - статическое давление в затопленной полости, d₀ - диаметр проходного рабочего сечения кавитаторов, - среднее расстояние от выхода кавитатора до очищаемой поверхности, причем значения параметров и P_o задают в пределах: , Р_о=(5-30) МПа, а статическое давление Р_с в затопленной полости задают в соответствии с условием: .

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что для очистки металлических поверхностей значения параметров и P_o задают в следующих пределах:

для отложений в виде рыхлой ржавчины , P_o=15-25,

для отложений в виде ракушечника, P_o=20-30,

для отложений в виде непрочно держащейся краски , P_o=10-15,

для отложений в виде травянистых обрастаний , P_o=5-15,

для отложений в виде балянуса , P_o=15-20.

6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что для очистки бетонных поверхностей значения параметров и P_o задают в следующих пределах:

для отложений в виде травянистых обрастаний , P_o=5-15,

для отложений в виде ракушечника , P_o=20-30.

7. Способ по п. 4, отличающийся тем, что для очистки поверхностей из полимерного материала значения параметров и P_o задают в следующих пределах:

для отложений в виде травянистых обрастаний , P_o=5-15,

для отложений в виде балянуса , P_o=10-15.