СРЕДСТВО ПРЕДОХРАНЕНИЯ ОТ ОБРАСТАНИЯ ДЛЯ УЗЛА С МОКРЫМ ОТСЕКОМ И СУДНО, СОДЕРЖАЩЕЕ ТАКОЕ СРЕДСТВО Российский патент 2020 года по МПК F28F19/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к средству предохранения от обрастания для узла, содержащего "мокрый" отсек и имеющего по меньшей мере одно входное отверстие, допускающее вход в этот мокрый отсек воды, расположенный в этом мокром отсеке функциональный блок и по меньшей мере один источник энергии, где указанное средство содержит по меньшей мере один источник энергии, который расположен и выполнен с возможностью испускания энергии для предотвращения биологического обрастания по меньшей мере одной поверхности, присутствующей в этом мокром отсеке, включая внешнюю поверхность функционального блока.

Кроме того, изобретение, относится к судну, содержащему упомянутое средство в том виде, как оно описано.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Практическим применением данного узла в том виде, как он описан, является приводимое от двигателя судно, оборудованное коробчатым кулером для охлаждения текучей среды системы охлаждения двигателя судна, при этом коробчатый кулер содержит множество трубок для содержания в себе и переноса текучей среды, предназначенной для охлаждается внутри их. Такое судно обычно имеет отсек для размещения в нем трубок этого коробчатого кулера, причем отсек определен частью корпуса судна и панелями переборок, и при этом входные и выходные отверстия выполнены в корпусе в таком месте отсека, что вода может поступать в отсек, протекать в отсек по трубкам и выходить из отсека естественным током и (или) под воздействием движения судна.

Коробчатый кулер - это особый тип теплообменника, который выполнен с возможностью использования на приводимом двигателем корабле. Например, в случае буксира, имеющего установленную мощность двигателя в 15 МВт, применяется один или несколько коробчатых кулеров для переноса в морскую воду порядка 5 МВт тепловой мощности. Обычно коробчатый кулер содержит наборы U-образных трубок для проведения подлежащей охлаждению текучей среды, при этом концы опорных участков трубок прикреплены к общей пластине, имеющей отверстия для обеспечения доступа к обоим опорным участкам каждой из трубок. Это очень практичный вариант, позволяющий коробчатому кулеру выполнять свою функцию охлаждения посредством обеспечения постоянного контакта своих трубок с открытой морской водой. Тем не менее, окружающая среда коробчатого кулера идеально подходит для возникновения явления, известного как биологическое обрастание или биообрастание, поскольку морская вода вблизи трубок в результате теплообмена с относительно горячей жидкостью внутри трубок нагревается до некоей средней температуры, а постоянный поток воды непрерывно приводит к появлению новых питательных веществ и организмов, которые, как известно, вызывают биологическое обрастание.

В основном, биообрастание есть накопление на различных поверхностях микроорганизмов, растений, микроводорослей, небольших животных и т.п. По некоторым оценкам, биообрастание обусловлено более чем 1.800 биологическими видами, насчитывающими более 4.000 организмов. Таким образом, биообрастание вызывается широким разнообразием организмов и представляет собой нечто гораздо большее, чем налипание на поверхностях ракушек и морских водорослей. Биообрастание подразделяется на микрообрастание, которое включает в себя образование биопленки и бактериальное прилипание, и макрообрастание, которое включает налипание организмов бóльших размеров. В силу чистой химии и биологии, которые определяют то, что препятствует их осаждению, эти организмы подразделяют также на твердые и мягкие. Твердые нарастающие организмы включают в себя известковые организмы, такие как усоногие рачки, обволакивающие мшанки, моллюски, многощетинковые черви и другие трубчатые черви, а также полосатые ракушки. Мягкие нарастающие организмы включают в себя неизвестковые организмы, такие как морские водоросли, гидроиды, микроводоросли и биопленочную слизь. Все вместе эти организмы образуют "сообщество обрастания".

В некоторых ситуациях биообрастание порождает существенные проблемы. Биообрастание может вызывать остановку работы оборудования, засорение впускных каналов воды, а также снижение производительности теплообменников. Поэтому хорошо известна задача противодействия обрастанию, то есть, процесс удаления или предотвращения биообрастания. В промышленных процессах, связанных с наличием мокрых поверхностей, для управления биообрастанием могут использоваться биодисперсанты. В менее управляемом окружении нарастаемые организмы уничтожают или ликвидируют посредством покрытий, использующих биоциды, термической обработкой или энергетическими импульсами. Нетоксичные механические способы, которые предотвращают прилипание организмов на поверхности, включают в себя выбор материала или покрытия, делающих поверхность скользкой, или создание поверхностных топологий наномасштабных размеров, похожих на кожу акул и дельфинов, которые характеризуются наличием лишь небольшого количество опорных точек.

Серьезные проблемы порождает биообрастание коробчатых кулеров. Основной проблемой является пониженная теплопередающая способность, поскольку слои биообрастания являются эффективными тепловыми изоляторами. Когда слои биообрастания становятся настолько толстыми, что морская вода больше не может циркулировать между соседними трубками коробчатых кулеров, создается дополнительный эффект, ухудшающий теплопередачу. Таким образом, биообрастание коробчатых кулеров увеличивает возможность перегрева двигателя, так что корабли при этом должны замедлять ход, или же корабельные двигатели выходят из строя.

В данной области техники известны устройства предохранения от обрастания, которые охлаждают воду системы водяного охлаждения приводимого от двигателя судна посредством морской воды. Так, например, в документе DE 102008029464 речь идет коробчатом кулере для использования на судах и на морских платформах, содержащем встроенную систему предохранения от обрастания для уничтожения нарастающих организмов посредством процесса перегрева, который может регулярно повторяться. В частности, коробчатый кулер защищен от обрастания микроорганизмами путем непрерывного перегрева определенного количества трубок теплообменника без прерывания процесса охлаждения, причем для этого может быть использоваться отработанное тепло охлаждаемой воды.

В целом, в данной области техники известно использование ультрафиолетового света для предотвращения образования на мокрых поверхностях биопленки или ее удаления. Например, документ WO 2014/014779 раскрывает систему для уменьшения зарастания поверхности оптически прозрачного элемента, подвергнутого воздействию морского окружения, включающую в себя светодиод для испускания ультрафиолетового излучения, держатель для направления испущенного ультрафиолетового излучения в направлении оптически прозрачного элемента и схему управления для возбуждения светодиода.

Когда дело касается обеспечения неподверженности труб коробчатого кулера биообрастанию, можно использовать коробчатый кулер, который оснащен множеством источников ультрафиолетового света, расположенных в эффективной конфигурации относительно трубок, - таким образом, чтобы источники могли освещать ультрафиолетовым светом всю внешнюю поверхность трубок с интенсивностью, которая достаточна для получения требуемого эффекта поддержания труб чистыми. Коробчатый кулер такого типа очень хорошо подходит для использования на практике. Тем не менее, использование источников ультрафиолетового света в некоторых положениях внутри кулера и непосредственно за кулером связано с рядом проблем. В первую очередь, это тот факт, что эти источники ультрафиолетового света или корпуса ультрафиолетовых источников, если используется тип источника энергии, содержащего источник ультрафиолетового света и корпус для размещения источника света, контактируют с водой, а именно - с водой, которая используется для охлаждения труб коробчатого кулера. При этом может быть даже так, что источники энергии являются погруженными в воду бóльшую часть своего срока службы. На основании этого обстоятельства, необходимо использовать водонепроницаемые электрические кабели и обеспечить водонепроницаемые электрические соединения. Кроме того, исходя из этого, источники энергии подвержены "обрастанию" сами по себе, особенно - обрастанию, обусловленному минеральными отложениями. Во-вторых, источники энергии очень трудно заменять, если это вообще можно делать. Тот отсек корабля, в котором находится кулер, является достижимым только для дайверов со стороны днища судна или во время нахождения судна в сухом доке. Замена источников энергии под водой является трудоемким делом и связана с проблемами в области электрических соединений.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является - обеспечить меры для устранения проблем, связанных, в частности, с коробчатым кулером, который оснащен множеством источников энергии, как это упомянуто выше. В целом, задачей настоящего изобретения является - обеспечить меры, включающие усовершенствования в отношении узла, содержащего мокрый отсек, имеющий по меньшей мере одно входное отверстие, обуславливающее возможность входа в этот мокрый отсек воды, за счет обеспечения средства предотвращения от обрастания. содержащего по меньшей мере один источник энергии, который выполнен с возможностью испускания энергии для предотвращения биообрастания по меньшей мере одной поверхности, которая присутствует в этом мокром отсеке.

В соответствии с настоящим изобретением обеспечено средство предотвращения от обрастания для узла, который содержит мокрый отсек, имеющий по меньшей мере впускное отверстие для того чтобы вода могла входить в мокрый отсек, расположенный в мокром отсеке функциональный блок, сухую область, которая является недостижимой для воды и которая находится снаружи мокрого отсека, барьер, находящийся между сухой областью и мокрым отсеком, при этом упомянутое средство содержит по меньшей мере один источник энергии, который расположен и выполнен с возможностью испускания энергии для предотвращения биообрастания по меньшей мере одной поверхности как присутствующей в мокром отсеке, включая внешнюю поверхность функционального блока, причем, источник энергии расположен в сухой области, а между сухой областью и мокрым отсеком имеется путь для обеспечения возможности достижения энергией, испускаемой источником энергии во время его работы, мокрого отсека через барьер.

В узле по настоящему изобретению источник энергии расположен снаружи мокрого отсека. На основании расположения источника энергии в сухой области узла, которая отделена от мокрого отсека посредством барьера, решены проблемы, связанные с подверженностью источника энергии воздействию воды. Кроме того, очень благоприятна возможность иметь значительно более легкий доступ к источнику энергии, когда этот источник энергии расположен с сухой области, а не в мокром отсеке. Для полноты заметим, что определение сухой области как области, которая является недостижимой для воды, должно пониматься как основанное на предположении наличия нормальных условий. Действительно, сухая область является областью, которая не предназначена для того, чтобы до нее доходила вода, что не отменяет того факта, что если настоящее изобретение реализовано на корабле, то эта сухая область при ненормальных обстоятельствах, таких как кораблекрушение, может стать мокрой. Кроме того, заметим, что определение сухой области как области, находящейся снаружи мокрого отсека, должно пониматься таким образом, что она исключает какую-либо изолированную сухую область, продолжающуюся через мокрый отсек, то есть, находящуюся внутри мокрого отсека, такую как внутренняя часть корпуса, которая может быть частью источника энергии. В частности, в узле по настоящему изобретению сухая область может присутствовать вне мокрого отсека прямо смежно с ним, по меньшей мере, частично окружая мокрый отсек, если это приемлемо, или же может присутствовать на удалении от мокрого отсека, чему можно было бы привести несколько практических примеров. В контексте настоящего изобретения термин "отсек", предпочтительно, следует понимать таким образом, как означающий нечто вроде отдельного помещения, секции или камеры.

Новая благоприятная конфигурация источника энергии не должна оказывать понижающего эффекта на эффективность воздействия на поверхность (поверхности) в мокром отсеке, которую (которые) следует сохранять чистой (чистыми), поскольку изобретение, кроме того, обеспечивает оптический путь, присутствующий между сухой областью и мокрым отсеком, для обеспечения энергии, испускаемой источником энергии во время его работы, возможности достижения через барьер мокрого отсека. Во многих практических случаях материал барьера выполнен с возможностью исключения подверженности сухой области воздействию воды, каковая присутствует в этом мокром отсеке, и должен иметь определенную прочность, включающую в качестве побочного эффекта функцию блокировки переноса энергии, испускаемой источником энергии во время его работы, из сухой области в мокрый отсек. Во время работы изобретения используется оптический путь, который обуславливает возможность переноса энергии из сухой области в мокрый отсек, так что изобретение предлагает благоприятную возможность минимизации увеличения влияния этого побочного эффекта на перенос энергии из сухой области в мокрый отсек.

В целом, упомянутый оптический путь может быть создан тогда, когда по меньшей мере участок барьера выполнен с возможностью обеспечения прохождения через него энергии, испускаемой источником энергии во время его работы. Таким образом, при практической реализации барьер может содержать участок, который выполнен с возможностью обеспечения прохождения через него энергии в гораздо большей степени, чем через остальную часть барьера, при этом гораздо бóльшая степень является даже бесконечной степенью, если эта остальная часть барьера имеет функцию полной блокировки передачи энергии. Для полноты заметим, что настоящее изобретение включает в себя также барьер, который полностью проницаем для этой энергии. Однако во многих практических случаях невозможно или чрезвычайно дорого иметь материал, который отвечает всем требованиям по водонепроницаемости, прочности и прозрачности для энергии, так что предпочтительно иметь материал, который является проницаемым для этой энергии только в одном или более своих мест, так чтобы он мог обуславливать возможность эффективного переноса энергии на ту поверхность в мокром отсеке, которая должна содержаться свободной от биообрастания.

Общая конструкция барьера в том виде, как она описана выше, может быть реализована обеспечением этого барьера с окном, которое является проницаемым для энергии, испускаемой источником энергии во время его работы. В рамках этой возможности обеспечения в барьере окна источник энергии и окно могут быть расположены таким образом, чтобы обеспечивать возможность достижения энергией, испускаемой источником энергии во время его работы, поверхности в мокром отсеке, которая должна содержаться свободной от биообрастания. На практике источник энергии может иметь общую удлиненную форму. Например, источником энергии может быть трубчатая лампа для испускания при своей работе ультрафиолетового света. В этом случае было бы предпочтительно, чтобы окно имело подобную же общую удлиненную форму, и при этом источник энергии был бы расположен вблизи этого окна таким образом, чтобы обеспечивать максимальную экспозицию от источника энергии в мокрый отсек через это окно.

Во многих практических случаях предпочтительно, чтобы узел содержал множество источников энергии. В таких случаях барьер может быть обеспечен множеством окон, которые являются проницаемыми для энергии, испускаемой источником энергии во время его работы, при этом возможно, хотя не обязательно, чтобы каждое окно было связано с каким-либо другим из источников энергии. Все вышеуказанные варианты относительно возможного наличия окна в барьере в равной степени применимы как к случаю, когда барьер обеспечен множеством окон, и когда используется только один источник энергии, так и к ситуации, когда барьер обеспечен только одним окном, и когда используется более одного источника энергии.

Для того чтобы иметь максимальную эффективность функции источника энергии предупреждения обрастания, может быть практически полезно, чтобы узел содержал отражательное устройство для направления энергии, испускаемой источником энергии во время его работы, в направлении мокрого отсека. Например, барьер может содержать окно, при этом источник энергии расположен вблизи окна, и при этом отражатель расположен в положении сзади источника энергии, так чтобы отражать энергию, испускаемую источником энергии в направлении от окна, - к окну.

В качестве альтернативного варианта обеспечению по меньшей мере одним окном, барьер может быть обеспечен по меньшей мере одним отверстием, при этом узел может содержать по меньшей мере одно оптическое волокно, продолжающееся через это отверстие в барьере, образуя оптический путь между сухой областью и мокрым отсеком. Этот возможный вариант особенно удобен в том случае, когда источник энергии выполнен с возможностью испускания энергии оптической природы, такой, как упоминавшийся ранее ультрафиолетовый свет. Как известно, подходящим типом оптического волокна является стеклянное волокно. Вообще говоря, барьер может быть обеспечен по меньшей мере одним отверстием, при этом узел может содержать по меньшей мере один элемент, продолжающийся через это отверстие в барьере, образуя оптический путь между сухой областью и мокрым отсеком, причем, этот элемент может переносить энергию, испускаемую источником энергии во время его работы. В том случае, когда присутствующий в мокром отсеке функциональный блок содержит множество трубок охладительного аппарата или что-либо подобное, предпочтительно, чтобы этот элемент имел участок, который присутствует и внутри мокрого отсека, и который обернут вокруг трубок и (или) находится между ними. Например, участок элемента может быть обернут вокруг трубок спиралеобразным образом. Конфигурация этого элемента, как она здесь указана, может быть фактически реализована на практике в том случае, если элемент является достаточно гибким, что имеет место, когда этот элемент содержит, например, стеклянное волокно.

Тот случай, когда источник энергии содержит источник света, который выполнен с возможностью испускания ультрафиолетового света, является пригодным для использования с целью сохранения поверхностей чистыми от биообрастания. В таком случае практически полезно, чтобы барьер был обеспечен оптическим окном, которое является проницаемым для ультрафиолетового света. Такое оптическое окно может содержать материал любого пригодного типа, при этом в том случае, когда источник энергии содержит и источник света, и корпус для размещения этого источника света, возможно, чтобы оптическое окно содержало материал, который присутствует также и в корпусе источника света. Например, оптическое окно может содержать стеклянную пластинку, которая в частности, может быть пластинкой из кварцевого стекла. В зависимости от размера оптического окна возможно даже, чтобы оптическое окно содержало особенный материал, такой как CaF₂.

Как упоминалось ранее, источник света может быть трубчатой лампой для испускания ультрафиолетового света. В рамках настоящего изобретения допустимы другие варианты осуществления источника света, включая вариант осуществления, в котором источник света является ультрафиолетовым лазером, и в этом случае площадь оптического окна может быть не более, чем, грубо говоря, 1 мм², а также вариант осуществления, в котором источник света является ультрафиолетовым светодиодом или содержит комбинацию нескольких ультрафиолетовых светодиодов.

Одним допустимым применением узла по настоящему изобретению, как упоминалось выше, является его использование на судне, и в этом случае судно может быть оснащено аппаратом охлаждения, а именно, - коробчатым кулером, при для предотвращения биообрастания внешней поверхности трубок аппарата охлаждения этом может быть использован по меньшей мере один источник энергии. Как известно из области коробчатых кулеров, по меньшей мере часть аппарата охлаждения может иметь послойную конструкцию, в которой трубки расположены по слоям трубок, при этом каждый слой трубок включает в себя по меньшей мере одну трубку. В частности, слои трубок могут включать в себя ряд U-образных трубок, имеющих искривленный нижний участок и два по существу прямых опорных участка, при этом трубки слоя трубок имеют взаимно различные размеры и изменяются в диапазоне от самых маленьких трубок до самых больших трубок, при этом самые маленькие трубки имеют самый маленький радиус нижнего участка, а самые большие трубки имеют самый большой радиус нижнего участка, при этом верхние стороны опорных участков трубок находятся в аппарате охлаждения на одинаковом уровне, и при этом опорные участки трубок продолжаются по существу параллельно один другому. Для того чтобы меры против обрастания по настоящему изобретению были как можно более эффективными, предпочтительно, чтобы конструкция коробчатого кулера была адаптирована таким образом, чтобы получилось меньше слоев трубок, и чтобы имелось большее количество трубок, продолжающихся одна вдоль другой, так, чтобы протяженность нахождения одной трубки на пути энергии против обрастания другой трубки была минимизирована. В том случае, когда источник энергии против обрастания имеет общую удлиненную форму, предпочтительно, чтобы этот источник энергии был ориентирован по существу перпендикулярно ориентации трубок. В отношении возможного применения узла по настоящему изобретению на судне дополнительно заметим, что в этом случае барьер может являться частью конструкции внутренней стенки судна, каковая конструкция стенки служит для отделения отсеков судна один от другого.

Ради полноты описания далее следуют замечания относительно предотвращения биообрастания посредством использования ультрафиолетового света. Средство против обрастания для испускания ультрафиолетового света может содержать источники света, которые специально выбраны для испускания ультрафиолетового света типа С, который известен также как свет UVC, а более конкретно - света с длиной волны приблизительно между 250 нм и 300 нм. Было обнаружено, что в результате облучения создающих обрастание организмов определенной дозой такого ультрафиолетового света большинство из них погибает, становится неактивными, или оказываются неспособными к воспроизведению. Типичная интенсивность, которая, как представляется, является подходящей для реализации предотвращения обрастания, составляет 10 мВт на квадратный метр, прилагаемая непрерывно или с подходящей частотой. Очень эффективным источником для получения UVC-света является ртутная газоразрядная лампа низкого давления, в которой в мощность UVC-света преобразуется в среднем 35% входной мощности. Другим полезным типом лампы является ртутная газоразрядная лампа среднего давления. Лампа может быть оснащена колбой из специального стекла для фильтрации озонобразующего излучения. Кроме того, если это необходимо, с лампой может использоваться ослабитель светимости. Используемые UVC-лампы других типов представляют собой диэлектрические барьерные газоразрядные лампы, которые известны тем, что обеспечивают очень мощный ультрафиолетовый свет на различных длинах волн и при высоких коэффициентах преобразования электрической мощности в оптическую, а также светодиоды. В отношении светодиодов следует заметить, что они, как правило, могут быть заключены в относительно небольшие узлы и потребляют меньше энергии, чем другие типы источников света. Светодиоды могут изготовляться с возможностью испускания (ультрафиолетового) света различных требуемых длин волн, и их рабочими параметрами и, в частности, выходной мощностью, можно управлять в широком диапазоне.

Источники света для испускания ультрафиолетового света могут быть выполнены в форме трубчатой лампы, более-менее сравнимой с хорошо известной лампой TL (люминесцентная/флуоресцентная трубка). Электрические и механические свойства различных известных гермицидных трубчатых UVC-ламп сравнимы с такими же свойствами трубчатых ламп, испускающих видимый свет. Это позволяет управлять работой UVC-ламп таким же образом, как и хорошо известными лампами, при этом, например, могут использоваться электронные или магнитные балластные схемы и схемы пускателей.

Общее преимущество использования ультрафиолетового света для реализации предотвращения обрастания заключается в том, что при этом предотвращается прилипание микроорганизмов и их врастание в поверхность функционального блока, которую следует сохранять чистой. В противном случае, когда наносят известные токсичные покрытия, эффект предотвращения обрастания достигается уничтожением микроорганизмов после того, как они уже прилипли и вросли в поверхность. Предупреждение биообрастания посредством светового воздействия является предпочтительным по отношению к удалению биообрастания посредством светового воздействия, поскольку последнее требует большей входной энергии и связано с более высокой вероятностью того, что световое воздействие окажется недостаточно эффективным. В виду того факта, что источники света для испускания ультрафиолетового света могут быть выполнены и сконфигурированы таким образом, что им необходим лишь относительно невысокий уровень входной мощности, источники света могут управляться с возможностью непрерывного испускания препятствующего обрастанию света на большую поверхность без предельных требований по мощности, или же источники света могут управляться с таким рабочим циклом, в котором эти источники света являются включенными лишь в течение определенного процента временнóго интервала, а в остальное время временнóго интервала - выключены, при этом временной интервал может быть выбран таким, чтобы длился порядка величин минут, часов или таких временных единиц, которые наиболее удобны в данной ситуации. Поскольку при этом не требуется большее количество дополнительной энергии, то источники света можно легко применять в уже существующих конструкциях.

При применении настоящего изобретения по меньшей мере один источник энергии, который используется для предотвращения биообрастания поверхности, расположен в сухой области, в то время как поверхность находится в мокром отсеке. На основании этого факта решено множество практических проблем, относящихся к расположению источника энергии в мокром отсеке, включая проблемы, относящиеся к техническому обслуживанию и ремонту этого источника энергии, сроку службы этого источника энергии, надежности этого источника энергии и стоимости. Не требуется никаких дополнительных мер для организации безопасных и надежных электрических соединений источника энергии или для замены этого источника энергии. Кроме того, поскольку источник энергии расположен в сухой области, то этот источник энергии не подвержен обрастанию.

Вышеописанные и другие аспекты настоящего изобретения будут раскрыты и станут очевидными при обращении к нижеследующему подробному описанию двух вариантов осуществления участка корабля, помимо других элементов, содержащего мокрый отсек, сухую область, коробчатый кулер, содержащий множество трубок, и источник света для испускания препятствующего обрастанию света на внешнюю поверхность трубок коробчатого кулера.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Теперь настоящее изобретение будет объяснено более подробно со ссылкой на фигуры, на которых одинаковые или похожие между собой части обозначены одинаковыми ссылочными позициями, и в которых:

фиг.1 схематично показывает вид в перспективе общего примера коробчатого кулера и участка стен, ограничивающих мокрый отсек судна, в котором расположено множество трубок коробчатого кулера;

фиг.2 схематично показывает мокрый отсек судна, сухую область вне мокрого отсека, коробчатый кулер и источник света для испускания препятствующего обрастанию света по внешней поверхности труб коробчатого кулера в первом возможном расположении в соответствии с изобретением; а также

фиг.3 схематично показывает мокрый отсек судна, сухую область, коробчатый кулер и источник света во втором возможном расположении в соответствии с изобретением.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Фиг.1 показывает общий пример коробчатого кулера 1, включающего в себя множество трубок 10 для содержания и переноса подлежащей охлаждению внутри их текучей среды. Коробчатый кулер 1 предназначен для использования на приводимом двигателем судне, при этом подлежащая охлаждению текучая среда является текучей средой из системы охлаждения двигателя корабля, и при этом коробчатый кулер 1 имеет возможность выполнять свою функцию охлаждения текучей среды, подвергая трубки 10 коробчатого кулера 1 воздействию воды непосредственного внешнего окружения корабля, которая далее по тексту будет называться морской водой. В частности, трубки 10 коробчатого кулера 1 размещены внутри мокрого отсека 100 корабля, причем, этот мокрый отсек 100 ограничен участком 101 корпуса корабля и несколькими разделительными переборками 102, 103. В показанном примере разделительные переборки 102, 103 составляют стеночную конфигурацию или барьер 110 между мокрым отсеком 100 и сухой областью 200 корабля, то есть областью 200 корабля, которая недоступна для морской воды, поскольку морская вода задерживается посредством разделительных переборок 102, 103.

В корпусе 101 корабля выполнено несколько входных отверстий 104, позволяющих морской воде заходить в мокрый отсек 100 снаружи, и, кроме того, выполнено несколько выходных отверстий 105, чтобы морская вода могла выходить из мокрого отсека 100 и вытекать из корабля наружу. Входные отверстия 104 и выходные отверстия 105 обычно расположены на разных уровнях, при этом уровень входных отверстий 104 ниже, чем уровень выходных отверстий 105, если иметь в виду нормальную вертикальную ориентацию судна, а мокрый отсек 100 и коробчатый кулер 1 - выполненными в соответствии с фиг.1. Для полноты следует отметить, что указания направлений, как явных, так и неявных, в том виде, как они используются в нижеследующем описании, следует понимать такие направления, которые обеспечивают нормальную вертикальную ориентацию корабля, мокрого отсека 100 и коробчатого кулера 1, как упоминалось в виде основополагающего предположения.

Трубки 10 коробчатого кулера 1 имеют искривленную форму, в частности, U-образную форму, содержащую искривленный нижний участок 11 и два по существу прямых опорных участка 12, продолжающихся по существу параллельно друг другу в направлении вверх относительно нижнего участка 11. Во время работы коробчатого кулера 1 предназначенная для охлаждения текучая среда, то есть горячая текучая среда протекает по трубкам 10, в то время как морская вода заходит в мокрый отсек 100 через входные отверстия 104. На основе взаимодействия морской воды с трубками 10, содержащими горячую текучую среду, получается так, что трубки 10 и текучая среда охлаждаются, а морская вода нагревается. В результате последнего эффекта в мокром отсеке 100 создается естественный поток поднимающейся морской воды, при котором холодная морская вода заходит в мокрый отсек 100 через входные отверстия 104 и при котором морская вода с более высокой температурой выходит из мокрого отсека 100 через выходные отверстия 105. Кроме того, движение судна может способствовать протеканию морской воды через мокрый отсек 100. Трубки 10, предпочтительно, изготовлены из материала, имеющего хорошие свойства по теплопередаче, такого как медь.

Трубки 10 коробчатого кулера 1 упорядочены в похожие, по существу параллельные между собой слои 5 трубок, при этом каждый из этих слоев 5 трубок содержит некоторое количество трубок 10 разного размера, собранных в набор, в котором меньшая трубка 10 расположена внутри искривленного участка большей трубки 10 таким образом, чтобы она охватывалась трубкой 10 большей величины, находясь от нее на определенном расстоянии, оставляя в слое 5 трубок между трубками 10 пространство, в котором может протекать морская вода. Таким образом, каждый слой трубок содержит ряд шпилькообразных трубок 10, содержащих два прямых опорных участка 12 и один искривленный участок 11. Трубки 10 расположены с по существу концентрическим упорядочением своих искривленных участков 11 и с по существу параллельным упорядочением своих опорных участков 12, так что при этом самые внутренние искривленные участки 11 имеют относительно малый радиус кривизны, а самые внешние искривленные участки 11 имеют относительно большой радиус кривизны, при этом между ними остается расположенный по меньшей мере один промежуточный искривленный участок 11. В том случае, если есть по меньшей мере два промежуточных искривленных участка 11, эти участки 11 имеют постепенно увеличивающийся радиус кривизны.

Верхние стороны опорных участков 12 трубок 10 находятся на одинаковом уровне, ввиду того, что верхние стороны опорных участков 12 трубок 10 подсоединены к общей пластине 13 трубок. Эта пластина 13 трубок покрыта коллектором 14 текучей среды, содержащим, по меньшей мере, один впускной патрубок 15 и по меньшей мере один выпускной патрубок 16 для входа и выхода текучей среды, соответственно, в трубки 10 и из них. Следовательно, опорные участки 12 трубок 10, которые расположены со стороны впускного патрубка 15, находятся при самой высокой температуре, в то время как опорные участки 12 трубок 10, которые расположены со стороны выпускного патрубка 16, находятся при более низкой температуре, и то же самое относится к протекающей через трубки 10 текучей среде.

Во время непрерывного процесса охлаждения трубок 10 и как присутствующей в этих трубках 10 текучей среды все микроорганизмы, которые находятся в морской воде, обычно стараются прикрепиться к трубкам 10, особенно к тем участкам трубок 10, которые находятся при идеальной температуре для обеспечения подходящего окружения для обитания в нем этих микроорганизмов, что представляет собой явление, известное как биообрастание. Для того чтобы предотвращать это явление, предложено использовать по меньшей мере один источник 20 света для испускания на внешнюю поверхность трубок 10 препятствующего обрастанию света. Этот свет может быть, например, ближним ультрафиолетовым (UVC) светом, который, как известно, является эффективным для осуществления предохранения от обрастания.

Фиг.2 и фиг.3 иллюстрируют тот факт, что источник 20 света расположен в сухой области 200 за пределами мокрого отсека 100.

Источником света 20 может быть трубчатая лампа, имеющая общую удлиненную форму. Фиг.2 показывает конфигурацию, в которой используется такой тип источника 20 света. В этой конфигурации источник 20 света расположен вблизи барьера 110, при этом в барьере 110 присутствует окно 111, позволяющее ультрафиолетовому свету в месте расположения окна 111 проходить сквозь барьер 110. Следовательно, окно 111 является оптическим окном, которое проницаемо для ультрафиолетового излучения. Путь ультрафиолетового света от сухой области 200 до мокрого отсека 100 на фиг.2 схематично обозначен посредством нескольких стрелок 112. Форма окна 111, предпочтительно, адаптирована к форме источника 20 света. Таким образом, в показанном примере окно 111 имеет общую удлиненную форму, подобную той, что и у источника 20 света. В практической ситуации размеры окна 111 могут составлять, например, что-то вроде 20×100 см или 30×150 см. Окно 111 может содержать стеклянную пластину, возможно выполненную из кварцевого материала.

Как вариант, в положении, которое является положением позади источника 20 света, как оно видно из мокрого отсека 100, имеется отражательное устройство 113 для обеспечения оптимальной эффективности процесса облучения внешних поверхностей 17 трубок 10 коробчатого кулера 1. В целом, возможны различные предпочтительные варианты расположения для обеспечения того, чтобы на трубки 10 была направлена существенная или максимальная часть ультрафиолетового света. Кроме того, в комбинации с одним или более источниками 20 света могут использоваться одно или более окон 111.

Фиг.3 иллюстрирует другую возможную конфигурацию, существующую в рамках настоящего изобретения. В этой конфигурации источник 20 света представляет собой ультрафиолетовый лазер. Для обеспечения оптического пути между сухой областью 200 и мокрым отсеком 100 используется оптическое волокно 114, в частности стекловолокно, и оно продолжается между положением, близким к источнику 20 света в сухой области 200, и положением, близким к трубкам 10 коробчатого кулера 1 в мокром отсеке 100. Этот путь ультрафиолетового света от сухой области 200 до мокрого отсека 100 схематически изображен на фиг. 3 посредством стрелки 112. Для полноты заметим, что в этой конфигурации барьер 110 снабжен отверстием 115 для обеспечения возможности прохождения оптического волокна 114 через барьер 110 в положении отверстия 115. Кроме того, отметим, что для того чтобы избегать протечки воды из мокрого отсека 100 в сухую область 200 через отверстие 115, в барьере 110 могут быть предприняты соответствующие меры для обеспечения водонепроницаемого уплотнения в положении периферии оптического волокна 114.

Показанные на фиг.2 и 3 конфигурации являются лишь двумя из многих примеров, существующих в рамках настоящего изобретения. Внешняя поверхность 17 трубок 10 коробчатого кулера 1 является лишь одним примером внешней поверхности функционального блока 2 в том виде, как он может присутствовать в мокром отсеке 100, который должен содержаться свободным от биологического обрастания. Внутренняя поверхность 106 участка корпуса 101 судна, связанного с мокрым отсеком 100 и/или с разделительными переборками 102, 103, является примером дополнительной поверхности, которая должна содержаться свободной от биологического обрастания. Кроме того, ультрафиолетовый свет является всего лишь одним примером типа энергии, которая является пригодной для использования в целях предупреждения обрастания. Следовательно, данное изобретение не ограничивается использованием одного или нескольких источников 20 света, но распространяется на использование любого возможного источника энергии, предупреждающей обрастание. Хотя предпочтительно иметь конфигурацию, в котором все источники энергии, используемые для целей предупреждения обрастания, расположены в сухой области 200, изобретение распространяется также на конфигурацию, в которой такие источники энергии присутствуют как в мокром отсеке 100, так и в сухой области 200.

Изобретение применимо к кораблю, как это описано ранее, к любому другому типу судна, содержащему мокрый отсек 100 и сухую область 200, или к любому другому узлу, содержащему мокрый отсек 100 и сухую область 200, в которой в мокром отсеке 100 присутствует, по меньшей мере, один функциональный блок 2, и в котором внешняя поверхность 17 блока (блоков) 2 должна содержаться свободной от биообрастания. На корабле или на судне другого типа сухая область 200 представляет собой область, которая находится на этом судне, и которая не может быть достижима водой. Сухая область 200 может находиться непосредственно смежно с мокрым отсеком 100, но в рамках настоящего изобретения - не обязательно. Когда сухая область 200 расположена на некотором расстоянии от мокрого отсека 100, это расстояние может быть перекрыто посредством элемента, такого как оптическое волокно, как упомянуто выше. Корабль или судно другого типа, или же - в более общем смысле - узел могут содержать более одного мокрого отсека 100, к которому применимо настоящее изобретение, то есть, в сухой области 200 которого расположен по меньшей мере один источник 20 энергии для испускания энергии с целью предупреждения обрастания, который по-прежнему способен воздействовать на внешнюю поверхность функционального блока 2 в мокром отсеке 100 посредством пути 112, продолжающимся от сухой области 200 до мокрого отсека 100.

Специалисту в данной области техники будет ясно, что объем изобретения не ограничивается рассмотренными выше примерами, но что возможны некоторые его изменения и модификации без отклонения от объема изобретения, как он определено в приложенных пунктах формулы изобретения. Предполагается, что изобретение понимается как включающее в себя все такие изменения и модификации, в той мере, в которой они находятся внутри объема пунктов формулы изобретения или их эквивалентов. Хотя изобретение было подробно проиллюстрировано и описано посредством чертежей и описания, такая иллюстрация и описание должны рассматриваться только как иллюстративные или приведенные в качестве примера, а не ограничительные. Изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления. Чертежи являются схематичными, в которых детали, которые не требуются для понимания изобретения, могут быть опущены и не обязательно выполненными в масштабе.

Специалистами в данной области при практическом осуществлении заявленного изобретения в результате изучения чертежей, описания, а также приложенных пунктов формулы изобретения могут быть придуманы и реализованы другие изменения в раскрытые варианты исполнения. В этих пунктах слово "содержащий" не исключает других этапов или элементов, а признак единственного числа не исключает множественности. Любые ссылочные позиции в пунктах формулы изобретения не должны толковаться как ограничивающие объем изобретения. Выражение "множество" в том смысле, как оно используется в этом тексте, следует понимать, как означающее "по меньшей мере два".

Элементы и аспекты, рассмотренные для конкретных вариантов осуществления или в связи с ними, могут быть соответствующим образом объединены с элементами и аспектами других вариантов осуществления, если явно не указано иное. Таким образом, тот простой факт, что некоторые размеры указаны во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что для получения преимущества не может быть использована комбинация этих размеров.

Термин "по существу", в том смысле, как он используются в этом тексте, специалисту в данной области будет понятен как относящийся к ситуациям, в которых предполагается наличие определенного эффекта, который теоретически может проявляться полностью, но его реальное проявление связано с практическими границами. Примеры такого эффекта включают в себя параллельное расположение объектов, а также перпендикулярное расположение объектов. Там, где это применимо, термин "по существу" может пониматься как определение, указывающее на процентную величину в 90% или более, такую как 95% или более, в частности, - 99% или более, или даже - 99,5% или более, включая 100%.

Термин "содержит", в том смысле, как он используются в этом тексте, специалисту в данной области будет понятен как перекрывающий значение термина "состоит из". Следовательно, термин "содержит" в одном варианте исполнения может означать "состоит из", а в другом варианте осуществления означает "содержит/включает по крайней мере определенные виды и, как вариант, - один или более других видов".

В виду того факта, что биообрастание имеет место не только в море, но также и в реках, озерах и т.п., настоящее изобретение в общем, применимо к окружению, в котором присутствует мокрый отсек 100, который может быть заполнен водой любого вида. Это окружение, как упоминалось ранее, может быть связано с судном или даже с более общим контекстом морских объектов, таких как нефтедобывающие установки или другие типы сооружений в океане или рядом с ним.

В отношении возможного применения изобретения в связи мокрым отсеком 100, вмещающим в себя коробчатый кулер 1, отметим, что изобретение ни коим образом не ограничивается компоновкой коробчатого кулера 1, как описано выше и в качестве примера проиллюстрировано на чертежах. Специалисту в данной области техники будет ясно, что признаки настоящего изобретения не зависят от какого-либо признака поверхности 17, 106, предназначенной для защиты от эффекта обрастания в воде. Кроме того, применение источников 20 ультрафиолетового света для реализации эффектов против обрастания во время его воздействия является лишь одной из многих возможностей, существующих в рамках изобретения. Как это показано, в вариантах осуществления изобретения мокрый отсек 100 используется для размещения всего множества 2 трубок 10 коробчатого кулера 1, каковое множество 2 является всего лишь одним примером функционального блока. Дополнительно или альтернативно мокрый отсек 100 узла в соответствии с изобретением может быть использован для размещения одного или более других функциональных блоков, при этом следует отметить, что функциональный блок следует понимать как блок, который выполнен с возможностью выполнения в мокром отсеке 100 одной или более технических функций, отличных, например, от чисто конструктивных функций (то есть, функций, непосредственно связанных с самим наличием этого блока как части конструкции, таких как пассивные несущие функции или пассивные функции ограничения). В том случае, если данный узел применяется на судне, мокрый отсек 100 может быть так называемой кингстонной коробкой.

В показанном варианте узла по настоящему изобретению мокрый отсек 100 обеспечен по меньшей мере одним входным отверстием 104, для того чтобы вода могла входить в мокрый отсек 100, и по меньшей мере, одним выходным отверстием 105, чтобы вода могла выходить из мокрого отсека 100. Это не изменяет того факта, что существует вариант только с одним отверстием, в котором это отверстие имеет комбинированную функцию, являясь входным отверстием и выходным отверстием, и который также защищен настоящим изобретением. Для полноты отметим, что на основании того факта, что существуют практические случаи, в которых нет необходимости опорожнять мокрый отсек 100 через одно или более выходных отверстий 105 после первоначального заполнения мокрого отсека 100, нет существенной необходимости иметь по меньшей мере одно выходное отверстие 105.

Суммируя сказанное, узел содержит мокрый отсек 100, имеющий по меньшей мере одно впускное отверстие 104 для того, чтобы вода могла входить в мокрый отсек 100, расположенный в мокром отсеке 100 функциональный блок 2, сухую область 200, которая является недоступной для воды, и которая находится вне мокрого отсека 100, барьер 110, расположенный между сухой областью 200 и мокрым отсеком 100, и по меньшей мере один источник 20 энергии, который расположен и выполнен с возможностью испускания энергии для предотвращения биообрастания по меньшей мере внешней поверхности 17 функционального блока 2 (включая внешнюю поверхность функционального блока), причем источник 20 энергии расположен в сухой области 200, и между сухой областью 200 и мокрым отсеком 100 имеется путь 112 для обеспечения достижения энергией, испускаемой источником 20 энергии во время его работы, мокрого отсека 100 через барьер 110. Исходя из этих признаков узла, достигается устранение любого недостатка, связанного с расположением источника 20 энергии в мокром окружении, и, в то же время, устраняется возможный блокирующий эффект барьера 110 на перенос энергии от источника 20 энергии в мокрый отсек 100.

Средство предохранения от обрастания для узла с мокрым отсеком (100), имеющего по меньшей мере одно впускное отверстие (104) для того, чтобы вода могла входить в мокрый отсек (100), расположенный в мокром отсеке (100) функциональный блок (2), сухую область (200), которая является недоступной для воды и которая находится вне мокрого отсека (100), барьер (110), находящийся между сухой областью (200) и мокрым отсеком (100), при этом средство против обрастания содержит по меньшей мере один источник (20) энергии, который расположен и выполнен с возможностью испускания энергии для предотвращения биообрастания по меньшей мере одной поверхности (17, 106), присутствующей в мокром отсеке (100), включая внешнюю поверхность (17) функционального блока (2), причем источник (20) энергии расположен в сухой области (200), а между сухой областью (200) и мокрым отсеком (100) имеется оптический путь (112) для того, чтобы энергия, испускаемая источником (20) энергии во время его работы, могла через барьер (110) достигать мокрого отсека (100). 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Средство предохранения от обрастания для узла с мокрым отсеком (100), имеющего по меньшей мере одно впускное отверстие (104) для того, чтобы вода могла входить в мокрый отсек (100), расположенный в мокром отсеке (100) функциональный блок (2), сухую область (200), которая является недоступной для воды и которая находится вне мокрого отсека (100), барьер (110), находящийся между сухой областью (200) и мокрым отсеком (100), при этом средство против обрастания содержит по меньшей мере один источник (20) энергии, который расположен и выполнен с возможностью испускания энергии для предотвращения биообрастания по меньшей мере одной поверхности (17, 106), присутствующей в мокром отсеке (100), включая внешнюю поверхность (17) функционального блока (2), причем источник (20) энергии расположен в сухой области (200), а между сухой областью (200) и мокрым отсеком (100) имеется путь (112) для того, чтобы энергия, испускаемая источником (20) энергии во время его работы, могла через барьер (110) достигать мокрого отсека (100).

2. Средство по п.1, в котором в упомянутом узле по меньшей мере участок барьера (110) выполнен с возможностью обеспечения возможности прохождения через него энергии, испускаемой источником (20) энергии во время его работы.

3. Средство по п.1, в котором в упомянутом узле барьер (110) обеспечен окном (111), которое является проницаемым для испускаемой источником (20) энергии во время его работы.

4. Средство по п.3, в котором источник (20) энергии и окно (111) расположены таким образом, чтобы обеспечить возможность достижения энергией, испускаемой источником (20) энергии во время его работы, поверхности (17, 106) в мокром отсеке (100), которая должна предохраняться от биообрастания.

5. Средство по п.3, в котором источник (20) энергии имеет в основном удлиненную форму, в котором окно (111) имеет подобную в основном удлиненную форму и в котором источник (20) энергии расположен вблизи этого окна (111) таким образом, чтобы обеспечивать максимальную экспозицию от источника энергии мокрому отсеку (100) через это окно (111).

6. Средство по п.1, содержащее множество источников (20) энергии, при этом барьер (110) обеспечен множеством окон (111), которые являются проницаемыми для испускаемой источником (20) энергии во время его работы.

7. Средство по п.1, содержащее отражательное устройство (113) для направления энергии, испускаемой источником (20) энергии во время его работы, в направлении мокрого отсека (100).

8. Средство по п.1, в котором в упомянутом узле барьер (110) обеспечен по меньшей мере одним отверстием (115), и при этом средство предохранения от обрастания содержит по меньшей мере один элемент (114), продолжающийся между мокрым отсеком (100) и сухой областью (200) через отверстие (115) в этом барьере (110), причем этот элемент (114) способен переносить энергию, испускаемую источником (20) энергии во время его работы, и, как вариант, этот элемент содержит оптическое волокно (114) для образования оптического пути между сухой областью (200) и мокрым отсеком (100).

9. Средство по п.8, в котором в упомянутом узле функциональный блок (2) содержит множество трубок (10), причем участок элемента (114) обернут вокруг трубок (10) и/или находится между ними.

10. Средство по п.1, в котором источник энергии содержит источник (20) света, который выполнен с возможностью испускания ультрафиолетового света, причем барьер (110) обеспечен оптическим окном (111), которое является проницаемым для ультрафиолетового света.

11. Средство по п.10, в котором источник энергии дополнительно содержит корпус для размещения в нем источника (20) света и в котором окно (111) опционально содержит материал, который присутствует также и в корпусе источника (20) света.

12. Средство по любому из пп.1-11, в котором в упомянутом узле поверхность (17, 106) в мокром отсеке (100), которая должна предохраняться от биообрастания, дополнительно включает в себя внутреннюю поверхность (106) стенок (101, 102, 103), ограничивающих мокрый отсек (100).

13. Судно, содержащее средство предохранения от обрастания для узла с мокрым отсеком (100) по любому из пп.1-12, в котором барьер (110) содержит стенную конструкцию (102, 103), в комбинации с участком корпуса (101) судна ограничивающую мокрый отсек (100).

14. Судно по п.13, дополнительно содержащее двигатель для привода судна в движение и систему охлаждение двигателя, включающую в себя аппарат (1) охлаждения, при этом аппарат (1) охлаждения содержит множество трубок (10) для содержания и перемещения подлежащей охлаждению внутри них текучей среды, причем трубки (10) во время работы аппарата (1) охлаждения предназначены для по меньшей мере частичного погружения в воду, и при этом находящийся в мокром отсеке (100) функциональный блок (2) содержит все множество трубок (10) аппарата (1) охлаждения.

15. Судно по п.14, в котором поверхность (17, 106) в мокром отсеке (100), которая должна предохраняться от биообрастания, дополнительно включает в себя внутреннюю поверхность (106) стенок (101, 102, 103), ограничивающих мокрый отсек (100).