RU2155698C1

RU2155698C1 - Device for underwater hydrodynamic cleaning of surfaces

Info

Publication number: RU2155698C1
Application number: RU99121810A
Authority: RU
Inventors: А.А. Ватутин; И.С. Смирнов; Николай Михайлович Цебрик; Игорь Владимирович Родолепов; Анатолий Николаевич Михеев
Original assignee: Ватутин Анатолий Александрович
Priority date: 1999-10-19
Filing date: 1999-10-19
Publication date: 2000-09-10

Abstract

FIELD: ship-repairing; manufacture of devices for underwater cleaning of ship hulls. SUBSTANCE: proposed device includes housing with load-bearing wheels, cruising and hold-down propulsors and collector. Hydrodynamic nozzles are secured on rotatable part of collector. Device is provided with hydrodynamic rudder having rod and adjustable flaps. Rotatable part of collector is kinematically linked with cruising propulsor. Propulsor is made in form of propeller mounted in nozzle. Adjustable flaps are mounted before leading edge of nozzle. Hydrodynamic rudder is fitted after trailing edge of nozzle. This rudder is connected with rear wheels by means of rod. Wheels are swivel. Their axis of turn is shifted relative to vertical axis of wheels. Hydrodynamic nozzles are made for rotation through 360 deg relative to axis perpendicular to direction of discharge of jet of working agent. Front wheels are located inside circular zone of action of hydrodynamic nozzles and rear wheels are located outside this zone. EFFECT: increased productivity and enhanced quality of cleaning surfaces; reduced power requirements and labor consumption; ease of control. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области судоремонта, в частности к устройствам для подводной очистки корпусов судов, и может быть использовано для других подводных очистных работ. The invention relates to the field of ship repair, in particular to devices for underwater cleaning of ship hulls, and can be used for other underwater treatment works.

Известно устройство для подводной очистки корпусов судов, содержащее собственный корпус, опирающийся на колеса, ротор с закрепленными на нем гидродинамическими соплами, реактивные сопла для перемещения устройства и прижатия его к борту судна (патент США N 5048445, кл. B 63 B 59/00, 1991 г.). A device for underwater cleaning of ship hulls, comprising its own hull, supported by wheels, a rotor with hydrodynamic nozzles mounted on it, jet nozzles for moving the device and pressing it to the side of the ship (US patent N 5048445, class B 63 B 59/00, 1991).

Известно также роторное устройство с гидродинамическими соплами, создающими одновременно на роторе вращающий момент за счет кососимметричной их установки на роторе относительно оси вращения последнего (патент РФ N 2098315, кл. B 63 B 59/08, 1997 г.). Also known is a rotor device with hydrodynamic nozzles that simultaneously create a torque on the rotor due to their oblique installation on the rotor relative to the axis of rotation of the latter (RF patent N 2098315, class B 63 B 59/08, 1997).

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является устройство, содержащее корпус, опирающийся на колеса, ротор с закрепленными на нем гидродинамическими соплами, эжекторы (движители) для перемещения устройства и прижатия его к борту судна. Недостатком этого устройства является повышенное потребление гидравлической энергии для его перемещения и прижатия его к борту судна, что снижает производительность устройства в целом. Эжекторы, установленные на данном устройстве, и гидродинамические сопла питаются от одного насоса высокого давления. При высоком давлении и малых расходах - эжектор, как движитель в швартовном режиме, имеет крайне низкий КПД (не более 5%). Кроме того, опорные колеса в указанном устройстве расположены в зоне воздействия гидродинамической струи на очищаемую поверхность, что затеняет поверхность очистки и затрудняет прямолинейное перемещение устройства, т.е. гидродинамическая струя периодически воздействует на каждое колесо, создавая переменный вектор неуравновешенной силы на устройстве. The closest technical solution (prototype) is a device containing a hull supported by wheels, a rotor with hydrodynamic nozzles fixed to it, ejectors (propulsors) for moving the device and pressing it to the side of the vessel. The disadvantage of this device is the increased consumption of hydraulic energy for moving it and pressing it to the side of the vessel, which reduces the performance of the device as a whole. The ejectors installed on this device and the hydrodynamic nozzles are powered by one high pressure pump. At high pressure and low flow rates - the ejector, as a mover in mooring mode, has an extremely low efficiency (not more than 5%). In addition, the support wheels in the specified device are located in the zone of influence of the hydrodynamic jet on the surface to be cleaned, which obscures the cleaning surface and impedes the rectilinear movement of the device, i.e. a hydrodynamic stream periodically acts on each wheel, creating an alternating vector of unbalanced force on the device.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где на:
фиг. 1 - показан продольный разрез устройства;
фиг. 2 - вид устройства сверху.The invention is illustrated by drawings, where:
FIG. 1 - shows a longitudinal section of the device;
FIG. 2 is a top view of the device.

Сущность изобретения и достигаемый технический результат заключаются в следующем. The invention and the achieved technical result are as follows.

Устройство для подводной гидродинамической очистки поверхности содержит корпус с опорными колесами, коллектор, на вращаемой части которого закреплены гидродинамические сопла, маршевый и прижимной движители. Изобретение отличается тем, что оно снабжено гидродинамическим рулем с тягой и регулируемыми захлопками. Вращаемая часть коллектора кинематически связана с маршевым движителем, выполненным в виде гребного винта в насадке, перед входной кромкой которой установлены регулируемые захлопки. За выходной кромкой насадки установлен гидродинамический руль, связанный тягой с задними колесами, выполненными поворотными, ось поворота которых смещена относительно вертикальной оси колес. Гидродинамические сопла выполнены с возможностью фиксируемого поворота на 360^o относительно оси, перпендикулярной направлению выброса струи рабочего агента. Передние колеса расположены внутри кольцевой зоны воздействия гидродинамических сопл, а задние колеса - вне этой зоны.SUBSTANCE: device for underwater hydrodynamic surface cleaning comprises a housing with support wheels, a collector, on the rotatable part of which hydrodynamic nozzles, marching and pressing movers are fixed. The invention is characterized in that it is equipped with a hydrodynamic rudder with traction and adjustable flaps. The rotatable part of the collector is kinematically connected with the marching propeller, made in the form of a propeller in the nozzle, in front of the inlet edge of which adjustable flaps are installed. A hydrodynamic rudder is mounted behind the outlet edge of the nozzle, which is connected by a thrust to the rear wheels, made rotary, the axis of rotation of which is offset from the vertical axis of the wheels. Hydrodynamic nozzles are made with the possibility of a fixed rotation of 360 ^o relative to the axis perpendicular to the direction of ejection of the jet of the working agent. The front wheels are located inside the annular zone of influence of hydrodynamic nozzles, and the rear wheels are outside this zone.

Достигаемый изобретением технический результат заключается в повышении производительности и качества очистки обрабатываемой поверхности, а также в снижении энергозатрат и трудозатрат и упрощении управления устройством. The technical result achieved by the invention is to increase the productivity and quality of cleaning the surface to be treated, as well as to reduce energy and labor costs and simplify device management.

Устройство содержит (см. фиг.1) корпус 1, опирающийся на передние колеса 2 и задние колеса 3. На корпусе 1 установлен коллектор, состоящий из неподвижной части 4 и вращаемой части 5. На вращаемой части 5 коллектора через трубопроводы 6 и уплотнительный поворотный узел 7 закреплены гидродинамические сопла 8. На вращаемой части 5 установлена коническая шестерня 9, состоящая в зацеплении с другой конической шестерней 10. Коническая шестерня 10 через вал 11 соединена с гребным винтом 12. Вал 11 установлен в подшипниках 13. Гребной винт 12 установлен в насадке 14. За выходной кромкой насадки 14 установлен поворотный гидродинамический руль 15, неподвижно связанный с шасси задних колес 3. Таким образом, гидродинамический руль 15 и задние колеса 3 имеют возможность одновременного поворота вокруг оси 16. Перед входной кромкой насадки 14 установлены регулируемые захлопки 17, связанные тягой с рукояткой управления 18, имеющей фиксируемые положения. The device comprises (see FIG. 1) a housing 1 supported by front wheels 2 and rear wheels 3. A collector is installed on the housing 1, consisting of a fixed part 4 and a rotatable part 5. On the rotatable part 5 of the collector through pipelines 6 and a sealing rotary assembly 7, hydrodynamic nozzles 8 are fixed. A bevel gear 9 is mounted on the rotatable part 5, which engages with another bevel gear 10. The bevel gear 10 is connected to the propeller 12 through the shaft 11. The shaft 11 is mounted in the bearings 13. The propeller 12 is mounted on the nozzle 1 4. Behind the outlet edge of the nozzle 14, a rotatable hydrodynamic steering wheel 15 is fixedly connected to the chassis of the rear wheels 3. Thus, the hydrodynamic steering wheel 15 and the rear wheels 3 are able to simultaneously rotate around the axis 16. In front of the input edge of the nozzle 14, adjustable flaps 17 are connected, connected traction with a control handle 18 having fixed positions.

Ось передних колес 2 закреплена на нижней неподвижной части 4 коллектора. К верхней неподвижной части 4 коллектора подстыкованы трубопроводы 19, которые через гибкий шланг 20 соединены с водяным насосом 21 (поз. 20 и 21 на чертеже показаны схематично). На верхней части корпуса 1 установлен круговой поручень 22. The axis of the front wheels 2 is fixed on the lower stationary part 4 of the collector. Pipes 19 are connected to the upper stationary part 4 of the collector, which are connected through a flexible hose 20 to the water pump 21 (items 20 and 21 are shown schematically in the drawing). On the upper part of the housing 1 is installed a circular handrail 22.

Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.

Насос 21 под давлением подает воду через шланг 20 и трубопроводы 19 к неподвижной части коллектора 4. Далее через вращаемую часть 5 коллектора, трубопроводы 6 и уплотнительные поворотные узлы 7 вода поступает в гидродинамические сопла 8 (по патенту РФ N 2139222), истекая из которых производит очистку поверхности. Одновременно с этим за счет реактивных сил струй и установки сопл 8 под заданным углом в поворотном узле 7 гидродинамические сопла 8 начинают вращаться вместе с трубопроводами 6, вращаемой частью 5 коллектора и конической шестерней 9 вокруг вертикальной оси коллектора. The pump 21 pressurizes water through a hose 20 and pipelines 19 to the fixed part of the manifold 4. Then, through the rotatable part 5 of the manifold, pipelines 6 and sealing rotary assemblies 7, water enters the hydrodynamic nozzles 8 (according to the patent of the Russian Federation N 2139222), expiring from which surface cleaning. At the same time, due to the reactive forces of the jets and the installation of nozzles 8 at a given angle in the rotary assembly 7, the hydrodynamic nozzles 8 begin to rotate together with pipelines 6, the rotatable part 5 of the collector and the bevel gear 9 around the vertical axis of the collector.

При вращении указанных деталей под корпусом 1 создается пониженное давление по отношению к окружающей среде за счет центробежных сил, действующих на воду под действием вращающихся деталей и эжекционного эффекта от гидродинамических сопл. За счет указанного перепада давления устройство прижимается к очищаемой поверхности. Одновременно с этим коническая шестерня 9 через коническую шестерню 10 и вал 11 передает вращение гребному винту 12, который, в свою очередь, создает упор для поступательного перемещения устройства. Величина упора гребного винта 12 и скорость поступательного перемещения устройства регулируется захлопками 17, связанными тягой с рукояткой управления 18, имеющей фиксируемые положения. Для изменения траектории поступательного перемещения устройства водолаз поворачивает устройство за круговой поручень 22. При управлении устройством одновременно поворачиваются задние колеса 3 и гидродинамический руль 15, т.е. изменяется направление упора гребного винта 12, что значительно облегчает труд водолаза. Угол установки гидродинамических сопл 8 в поворотном узле 7 определяется в зависимости от характера предстоящей работы. Угол установки гидродинамических сопл в поворотном узле 7 определяет скорость их вращения, площадь очистки за один оборот, максимальную скорость перемещения устройства. When these parts rotate under the housing 1, a reduced pressure is created with respect to the environment due to centrifugal forces acting on the water under the action of the rotating parts and the ejection effect of the hydrodynamic nozzles. Due to the specified pressure drop, the device is pressed against the surface being cleaned. At the same time, the bevel gear 9 through the bevel gear 10 and the shaft 11 transmits rotation to the propeller 12, which, in turn, creates an emphasis for the translational movement of the device. The magnitude of the propeller stop 12 and the translational speed of the device is controlled by flaps 17, connected by a thrust to the control handle 18, having fixed positions. To change the trajectory of the translational movement of the device, the diver turns the device behind the circular handrail 22. When controlling the device, the rear wheels 3 and the hydrodynamic steering wheel 15 are simultaneously turned, i.e. the direction of stop of the propeller 12 changes, which greatly facilitates the work of the diver. The installation angle of the hydrodynamic nozzles 8 in the rotary node 7 is determined depending on the nature of the work ahead. The installation angle of the hydrodynamic nozzles in the rotary node 7 determines the speed of their rotation, the cleaning area per revolution, the maximum speed of movement of the device.

Claims

A device for underwater hydrodynamic cleaning of the surface, comprising a housing with support wheels, a collector, on the rotatable part of which hydrodynamic nozzles are mounted, a marching and pressing movers, characterized in that it is equipped with a hydrodynamic steering wheel with a traction and adjustable flaps, and the rotatable part of the collector is kinematically connected with the marching a propeller made in the form of a propeller in the nozzle, in front of the inlet edge of which adjustable flaps are installed, while behind the outlet edge of the nozzle is installed idrodinamichesky wheel associated thrust to the rear wheels, pivoting axis of rotation which is offset relative to the vertical axis of the wheels, wherein the hydrodynamic nozzle adapted to be fixed by rotation through 360 ^o about an axis perpendicular to the direction of ejection of the working agent of the jet, the front wheels are positioned within the annular exposure hydrodynamic zone nozzles, and the rear wheels are outside this area.