ВИБРОГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ МЕТОД ПОДВОДНОЙ ОЧИСТКИ КОРПУСОВ СУДОВ
С. М. Касперук, В. П, Яковлев КГТУ (Калининград)

В процессе эксплуатации судов, даже в Балтийском море, и тем более в тропических широтах Мирового океана, имеет место интенсивное обрастание корпуса судна в результате жизнедеятельности животных и растительных организмов. Обрастание приводит к снижению технико-экономических показателей эксплуатации судна. Для восстановления этих показателей корпуса судов регулярно подвергаются очистке.

В настоящее время производится очистка подводной части корпуса судна от обрастания, направленная на восстановление эксплуатационных характеристик судна.

Отделение обрастания в подводном положении можно осуществить следующими методами:

• - механическим — с использованием щеток, шарошек, вибрирующих ножей;
• - гидродинамическим — струями воды под давлением и кавитационными явлениями;
• - ударной волной при взрывах детонирующих шнуров или при подводных электрических разрядах.

Применяемые методы подводной очисти далеки от совершенства, основными недостатками являются:

• - высокая вероятность нарушения в процессе очистки действующего лакокрасочного покрытия, что недопустимо для плавающего судна;
• - недолговечность инструмента, срока службы которого зачастую не хватает даже для очистки одного судна (торцевые и цилиндрические щетки, шарошки);
• - высокая энергоемкость процесса очистки;
• - сложность очистки корпусов судов с большой кривизной обводов корпуса, особенно корпусов рыболовных судов.

Таким образом, актуальность подводной очистки во многих странах очевидна, актуальна она и для России, особенно теперь, когда вопросы экономичного хозяйствования становятся все актуальнее.
Новый метод подводной очистки разрабатывается с целью совершенствования профилактической подводной очистки, а также с целью создания возможности предварительной преддоковой очисти корпусов судов от продуктов обрастания.

Представляется, что идеальным рабочим элементом данного метода является окружающая вода, которая постоянно воспроизводится в качестве инструмента очистки. Вода под большим давлением (30-50 МПа) применяется для подводной очистки. Исследовалась возможность очистки при давлениях потока 0,2-0,6 МПа, что позволило бы применить сравнительно небольшие промышленно выпускаемые насосные агрегаты и сохранить действующее лакокрасочное покрытие за счет строго направленного импульсного истечения. С этой целью применялась насадка Вентури с выходным отверстием щелевого исполнения, где истечение воды происходило через главный диффузор, щель в котором увеличивалась от 3 до 20 мм. Экспериментальная очистка показала, что раковины балянусов не разрушались струйным методом, хотя удалялись водоросли и двустворчатые моллюски, а также хорошо смывался слой слизи. Очевидно, причина такого явления заключается в том, что при истечении струи под водой вся ее энергия расходуется на образование вихрей, которые обтекают плотные и твердые раковины балянусов. Отсюда напрашивается вывод от том, что целесообразно в поток, исходящий из насадка Вентури, ввести твердые металлические элементы для передачи энергии потока разрушаемым раковинам. При этом количество движения пластин должно превысить величину импульса, достаточного для разрушения раковины балянуса. С целью повышения долговечности необходимо обеспечить достаточную прочность инструмента, а переднюю рабочую грань инструмента, которая должна наносить удар по стенке раковины для ее сдвига или разрушения, необходимо выполнить не режущей с острой кромкой, а в качестве инструмента долбежного типа. Естественно, что такой инструмент должен иметь грань достаточной толщины и жесткости, чтобы исключить деформацию при воздействии на стенки раковин.

Механизм взаимодействия такого инструмента с раковиной балянуса следующий: передняя грань инструмента ударяет по стенке балянуса с силой, достаточной для ее разрушения или сдвига, а нижняя (задняя) грань подчищает зазубрины, оставшиеся после разрушения раковины на высоте 1-2 мм от действующего лакокрасочного покрытия.

Такой инструмент целесообразно изготовить в виде лопаток крыльчатки, вращающейся в струе воды, истекающей из формирующего насадка, при этом лопаткам необходимо придать оптимальный угол наклона, который был бы эффективным при разрушении раковин балянусов и восприятия энергии потока. Схема действия разрабатываемого инструмента позволяет классифицировать его как долбежно-строгающий инструмент, он должен действовать циклично с целью повышения эффективности механического воздействия и сохранения режима жидкостной смазки.

При цикличном воздействии инструмент периодически освобождается от основной нагрузки, а в момент вхождения в контакт с обрабатываемым материалом используется ускорение и при неизменной массе создается усилие, пропорциональное этому ускорению. Иными словами, при цикличной нагрузке проявляются свойства виброинструмента, которые позволяют развивать усилия значительно большие, чем при статически приложенной нагрузке.

Таким образом, разрабатываемый инструмент должен представлять собой жесткую конструкцию из пластин, которые импульсно воздействуют на раковину балянуса с периодичностью, определяемой скоростью кругового движения и количеством пластин в крыльчатке.
Таким образом, предлагаемый метод способен решить противоречивую задачу надежного удаления обрастателей с подводной части судна и сохранения действующего лакокрасочного покрытия, а также снижения при этом энергоемкости и повышения производительности очистки.