Устройство для подводной очистки объекта от обрастаний Советский патент 1992 года по МПК B63B59/08 

Изобретение относится к судостроению, в частности к средствам механизации процесса очистки объектов под во,гей.

Известно устройство для подзодной очистки объектов (заявка Франции Nfe 2256657, кл. Н 60 S 3/02. В 08 В 1/04, 1975), состоящее из шестиугольной рамы, на которой закреплены 3 щетки, два ведущих и два ведомых колеса. Вращение щеток осуществляют от гидродвигателей. В центре щеток при их вращении образуется разрежение, благодаря которому щетки присасываются к очищаемой поверхности. Сила присоса регулируется с помощью пружины, сжимаемой фланцем. Перемощение аппарата происходит ведущими колесами от привода отдельного гидромотора.

Основным недостатком этого устройства является то, что в качестве рабочей жидкости применяются минеральные масла, поступающие к гидромоторам под давлением 13 МПа по шлангу, в случае разрыва которого имеет место загрязнение окружающей среды.

Кроме того, не обеспечивается непрерывность технологического процесса, так как для выполнения маневра щеточного аппарата находящегося под водой, необходимо изменять параметры рабочей жидкости путем воздействия на органы регулировки энергетического привода, находящегося на поверхности (на борту судна),

Известна также щеточная машина для очистки поверхностей под водой, которая снабжена одной гидравлической турбиной, приводимой в движение давлением струи воды. Передача вращения от турбины к щеткам осуществляется через маслонаполнен- ный механический редуктор. Вода к турбине подается через общую напорную магистраль от внешнего источника. Выброс отработанной воды производится через поворотные патрубки. Перемещение щеточной машины осуществляется за счет использования в ее сопловом устройстве оставшегося после турбины перепада давления жидкости 1,

Недостатками этого устройства являются наличие маслонаполненного редуктора, не отвечающего требованиям экологически чистого привода; ограниченные технические возможности щеточной машины по производительности и создаваемому крутящему моменту на щетках, которые не позволяют использовать ее в широком диапазоне для обработки поверхностей различной степени обрастания; невозможность регулировки давления рабочей жидкости непосредственно водолазом.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных качеств путем снижения энергоемкости.

Указанная цель достигается тем, что в

устройстве для подводной очистки объекта от обрастаний, содержащем корпус, на котором установлены очистные щетки, кинематически связанные с гидравлическими ступенчатыми турбинами, сообщенными с

0 источником давлениями сопло, указанные турбины сообщены между собой последовательно, причем с выходом последней турбины связано указанное сопло, вход и выход каждой турбины соединен байпасным тру5 бопроводом, а сопло выполнено поворотным в вертикальной плоскости.

На чертеже представлена кинематическая схема предлагаемого устройства для подводной очистки объекта от обрастаний.

0Устройство содержит корпус (не показан), в котором заключе ;ь: i дцравлические турбинные сборки 1, 2 si 3, каждая из которых состоит из пяти ступеней и несет на своем валу щеточные головки 4, 5 и 6 соот5 ветственно. Турбинные сборки сообщены между собой последовательно трубопроводами 7 - 11 и заканчиваются трубопроводами 12 и 13. Цепь турбинных сборок 1, 2 и 3 снабжена байпзсными трубопроводами 14

0 и 15 с подключенными к ним трехходовыми кранами 16, 17 и завершается сопловым устройством, которое образовано поворотным относительно шарнира 18 трубопроводом 19 и связанными с мим при помощи шарниров

5 20, 21 патрубками 22, 23, на которых насажены сопла 24 и 25. На входе турбинных сборок 1-3 располагают напорный рукав 26, сообщенный с источником давления (не показан).

0

Устройство работает следующим образом.

Рабочая жидкость (морская вода) забирается через заборник плавсредства, на ко5 гором размещают водяной насос, обеспечивающий необходимые выходные параметры рабочей жидкости (упомянутые устройства, являющиеся вспомогательными, на схеме не показаны). От насоса жид0 кость по рукаву 26 подается по трубопроводу 7 на турбинную сборку 1, от которой получает вращение щетка 4. Отработанная жидкость из турбинной сборки 1 через трубопроводы 8 и 9 поступает на тур5 бинную сборку 2, вращающую центральную щетку 5, и далее по трубопроводам 10, 11 - на другую крайнюю турбинную сборку 3 со щеткой 6. Цепь последовательных прохождений рабочей жидкости по турбинным сборкам 1, 2 и 3 заканчивается ее подачей

по трубопроводам 12 и 13 к сопловому устройству, в соплах 24 и 25 которого происходит окончательный перепад давлений до заданных параметров. Для создания требуемого рабочего момента на валу щетки и заданной скорости ее вращения, которая находится в пределах 800 - 1500 об/мин, каждая турбинная сборка должна обеспечивать рабочий момент, равный 21-23 .

В соответствии с нижеприведенными зависимостями между создаваемыми турбодвигателем рабочим моментом, частотой вращения ротора, расходом рабочей жидкости, равным 38 м3/ч, уровень перепада давлений (срабатываемый перепад давлений) для турбодвигателя диаметром 0,164 м составляет 0,5 МПа при подаче жидкости через рукав длиной 100 м и диаметром 66 мм.

мр

rUpZ;

м яОп

н

-У1

z,

где Мр - рабочий момент на роторе одной турбинной сборки;

у - плотность рабочей жидкости;

Q - расход воды; .

g - ускорение свободного падения;

г - расчетный радиус-турбины;

Up - окружная скорость вращения ротора;

Z - число ступеней сборки;

Н - срабатываемый перепад давлений; Г} - гидравлический КПД турбинной сборки.

Этим значениям соответствует созданный гидродвигатель ТТД2-195, соответствующий схеме предлагаемого устройства.

Маневренность устройства для подводной очистки осуществляют посредством перепуска жидкости в обход одной (или нескольких), если общее количество турбинных сборок больше 3 из турбинных сборок 1 или 3 по байпасным трубопроводам 14 и 15 посредством переключения трехходовых кранов 16 и 17 с одновременным механическим поворотом одного из сопел 24 и 25 вокруг шарниров 20 и 21 во внешнюю от аппарата сторону.

Регулирование усилием прижатия щеток 4,5 и 6 в процессе перемещения устройства по очищаемой поверхности осуществляют посредством поворота тру- бопровода 19 вокруг шарнира 18 в вертикальной плоскости на угол до 15° от горизонта поверхности, по которой перемещается устройство. При этом величина уси

5

0 5

0

5

0

5

5

0

лия (F) может регулироваться в пределах, определяемых формулой

F R sin a ,

где R - реактивная сила, развиваемая сопловым агрегатом;

а - угол отклонения соплового устройства относительно шарнира 18.

В предлагаемом устройстве для подводной очистки объекта от обрастаний используют в качестве рабочего тела окружающую воду, которую пропускают через последовательно соединенные гидравлические турбинные сборки и выводят в окружающую среду, т. е. в устройстве осуществляется замкнутый цикл прохода рабочего тела: окружающая среда - турбодвигатель - окружающая среда, не нарушающий экологическое равновесие водной среды.

Последовательная схема соединения турбин позволяет использовать низкооборотный гидравлический турбодвигатель, достичь оптимальность таких взаимосвязанных и взаимоисключающих параметров, как давление рабочего тела на входе и выходе (перепад давления), его расход и крутящий момент на валах щеточных головок.

Предлагаемое устройство обеспечивает улучшение эксплуатационных качеств, которое достигается путем снижения энергоемкости процесса очистки вследствие уменьшения качества вспомогательных устройств и коммуникаций и осуществления таких операций, как маневрирование, остановка устройства и регулировка усилия прижима щеточных головок, непосредственно работающим водолазом.

Кроме того, предлагаемое устройство позволяет повысить производительность и0 безопасность труда водолаза, а также улучшить качество очистки поверхности.

Формула изобретения Устройство для подводной очистки объекта от обрастаний, содержащее корпус, на котором установлены очистные щетки, кинематически связанные с гидравлическими ступенчатыми турбинами, сообщенными с источником давления, и сопло, отличающееся тем, что, с целью улучшения кс- плуатационных качеств путем снижения энергоемкости, упомянутые турбины сообщены между собой последовательно, причем с выходом последней турбины связано указанное сопло, вход и выход каждой турбины соединены байпасным трубопроводом, а сопло выполнено поворотным в вертикальной плоскости.

Использование, изобретение относится к судостроению, в частности к средствам механизации процесса очистки под водой. Целью изобретения является улучшение эксплуатационных качеств путем снижения энергоемкости. Сущность: устройство содержит корпус, в котором заключены гидравлические ступенчатые турбины 1, 2 и 3, несущие на своем валу щеточные головки 4, 5и 6. Турбины 1, 2 и 3 сообщены собой последовательно трубопроводами 7 - 11 и заканчиваются трубопроводами 12 и 13, последний из которых связан с сопловым устройством, сопла 24 и 25 которого выполнены поворотными в вертикальной плоскости, что позволяет осуществлять регулирование усилием прижатия щеток 4 6в процессе перемещения устройства по очищаемой поверхности. Вход и выход каждой турбины соединен байпасным трубопроводом (14 и 15) с подключенными к ним трехходовыми кранами 16 и 17. Маневренность устройства осуществляют посредством перепуска рабочей жидкости в обход одной турбины (1 или 3) по байпасному трубопроводу (14 или 15) посредством переключения трехходовых кранов (16 и 17) с одновременным механическим поворотом одного из сопел 24, 25 вокруг шарниров 20 и 21 во внешнюю от аппарата сторону. 1 ил. С