Ultrazvukové antifouling - Ultrasonic antifouling

Ultrazvuková ochrana proti znečištění je technologie, která pomáhá snižovat zanášení na podvodních strukturách pomocí malé akustiky kavitace zničit, denaturovat a zabránit odrazu od řas a dalších jednobuněčných organismů.

Dějiny

Předpokládá se, že tuto technologii vytvořil Americké námořnictvo v padesátých letech: během sonar při zkouškách na ponorkách bylo zjištěno, že oblasti obklopující sonarové snímače jsou čistší než zbytek trupu. Od té doby se provádí výzkum účinnosti různých frekvencí a intenzit ultrazvukových vln na různých mořských živočichech, jako jsou barnacles,[1] mušle a řasy.

K ovládání byly použity komerční ultrazvukové systémy květy řas v rybnících, přístavech a nádržích.[2] Při kontrole řas je první etapou v sekvence znečištění je zastaven, působí spíše jako prevence než jako léčba jako u tradičních antivegetativní nátěr.

Teorie

Akustická kavitace[3] lze teoreticky předpovědět výpočtem akustický tlak a kde je tento tlak dostatečně nízký, může kapalina dosáhnout svého odpařovací tlak. To má za následek lokalizované odpařování kapaliny a vytváření malých bublin; tyto se zhroutí rychle a s obrovskou energií a turbulencemi a generují teplo řádově 5 000K. a tlaky řádově několika atmosfér.[4] Při nižší úrovni intenzity tato rychlá změna tlaku stačí k vytvoření malých pohybů okolní vody, takže je pro mořský život extrémně obtížné pevné připevnění k povrchu. Výzkum také ukázal, že ultrazvuk s nízkou intenzitou má vliv na chování některých druhů bez vyvolání kavitace, jako je například inhibice osídlení korýše cypridy.[1]


Moderní využití

Moderní komerční systémy jsou k dispozici v široké škále výkonů a instalačních variant, všechny však používají podobnou keramiku piezoelektrický měnič jako zdroj ultrazvuku. Existují vyhrazené systémy pro:

  • Čištění bazénu (ke snížení chemických látek nezbytných k zabránění květu řas)
  • Ochrana trupu lodi (aby se zabránilo znečištění, zvýšení rychlosti a snížení nákladů na palivo)
  • Ochrana výměníku tepla (pro prodloužení provozních cyklů mezi čištěním)
  • Seachest / přívody vody (aby se zabránilo zablokování mořským růstem) [5]
  • Ochrana palivové nádrže (k zastavení růstu řas a zabránění znečištění nafty)
  • Ochrana pobřežních struktur (jako jsou větrné farmy, ropná a plynárenská zařízení atd.)
  • Chladicí věže HVAC ke snížení nebo eliminaci chemického dávkování
  • Hřídele a vrtule [6]

Většina z těchto systémů je však řízena poměrně jednoduchými pohonnými jednotkami s proměnnou frekvencí, které v průběhu pracovního cyklu provozují náhodné frekvence v ultrazvukovém spektru 20–45 kHz. Inteligentní systémy budou cílit na konkrétní frekvence, spravovat spotřebu energie, chránit baterie a napájecí zdroje a přicházet s různými dalšími funkcemi a možnostmi, jako je vzdálené monitorování, výstražné systémy a senzory denního světla. Několik společností má na své inteligentní systémy patenty.[7][8][9]

Některé systémy se po instalaci skutečně automaticky kalibrují a zacílí na ideální frekvenční rozsah substrátu, aby maximalizovaly účinnost.[10][11]

Omezení

Ultrazvukové antivegetativní prostředky by neměly být považovány za úplnou náhradu za tradiční antivegetativní barvy; místo toho je třeba na něj pohlížet jako na preventivní opatření k odrazení od růstu moří z povrchu. Většina společností navrhne nanášet vrstvu „tvrdé“ antifoulingové barvy.

Ultrazvukové systémy nemohou fungovat na nádobách s dřevěným trupem nebo na nádobách vyrobených z ferocementu. Plavidla s pěnovými nebo dřevěnými kompozitními trupy budou vyžadovat úpravu trupu na konkrétních místech, kde mají být snímače instalovány. Ultrazvukové systémy budou pracovat se sníženou účinností na armaturách izolovaných od vibrací, jako jsou sterndrives. Je to proto, že trup musí procházet ultrazvukovými vlnami ze snímače umístěného uvnitř trupu až do vody a tyto materiály působí tak, že tlumí amplitudu ultrazvukových vln.

Aplikace

Weby a struktury využívající ultrazvukovou antivegetativní úpravu zahrnují:

  • Výsledky zkušebního provozu chladicí věže HVAC[12]
  • Přístav Tholen, Nizozemsko[13]
  • Longham jezera, Velká Británie[14]
  • MV Nova Cura[15]
  • 3x zkušební přistávací plavidlo MOD Mk IV LCVP[16]
  • Zkušební člun časopisu Kippari[17]
  • Moody 36 „Dalriada“[18]
  • Alloy Yachts „Mondango 3“[19]
  • Bagry[20]
  • Pobřežní hlídka a hlídkové čluny [21]
  • Vrtulové hřídele a vrtule [22]

Reference

  1. ^ A b Guo, S. F .; Lee, H. P .; Chaw, K. C .; Miklas, J .; Teo, S. L. M .; Dickinson, G. H .; Birch, W. R .; Khoo, B. C. (2011). "Účinek ultrazvuku na cypridy a juvenilní korýše". Biologické znečištění. 27 (2): 185. doi:10.1080/08927014.2010.551535. PMID  21271409.
  2. ^ „LG Sonic Tholen harbour“
  3. ^ „Vysvětlení akustické kavitace - H2oBioSonic“
  4. ^ Environmental Health Perspectives, Vol 64, str. 233-252, 1985. “Generování volných radikálů ultrazvukem ve vodných a nevodných roztocích. P. Riesz, D. Berdahl a CL Christman
  5. ^ „Boxové chladiče, pláště a potrubí“
  6. ^ „Vrtulové hřídele a vrtule“
  7. ^ „Ultrazvuková ochrana proti znečištění - CleanAHull.com.au“
  8. ^ „CMS Marine“
  9. ^ "Ultrazvukové práce"
  10. ^ „CleanAHull.com“
  11. ^ "HullSonic.com.au - Ultrazvuková ochrana proti znečištění"
  12. ^ „Zkušební výsledky H2oBioSonic HVAC, Joshua David“
  13. ^ „LG Sonic Tholen Harbor“
  14. ^ „Test LG Sonic zásobníku“
  15. ^ „Stránka projektů USAF“
  16. ^ „Stránka s posudky společnosti Ultrasonic Antifouling LTD“
  17. ^ "Recenze časopisu CMS Marine"
  18. ^ „Recenze časopisu CMS“
  19. ^ „Ohlasy proti znečištění ultrazvukem - CleanAHull.com“
  20. ^ „Případové studie proti znečištění ultrazvukem - Sonihull.com“
  21. ^ „LSC udržuje holandské hlídkové čluny čisté - Sonihull.com“
  22. ^ „Ochrana vrtulových hřídelí a vrtulí - Sonihull.com“