Устройство и способ забора частиц с водной поверхности

УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ЗАБОРА ЧАСТИЦ С ВОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ Изобретение относится к устройству для забора частиц с водной поверхности (2), прежде всего частиц нефти, водорослей и грязи, с полостью (8) сепарации частиц, которая находится в соединении с заборным отверстием (7), через которое содержащая частицы вода может поступать в полость (8) сепарации частиц, полостью (10, 11) сбора частиц, в которую отделенные из содержащей частицы воды частицы попадают из полости (8) сепарации частиц через сепарирующее устройство (9), установочным устройством (13), которое предназначено для регулирования высоты уровня заполнения содержащей частицы воды в полости (8) сепарации частиц. Помимо этого,изобретение относится к способу забора частиц с водной поверхности, прежде всего частиц нефти,водорослей и грязи, с использованием вышеописанного устройства. Изобретение относится к устройству и способу забора частиц с водной поверхности, прежде всего частиц нефти, водорослей или грязи. Предпосылки создания изобретения Часто возникает потребность в очистке водной поверхности озер и морей от загрязнений. В прошлом, например, кораблекрушения оканчивались опустошительными последствиями для морской фауны и флоры и, помимо этого, сопровождались экономической катастрофой для местных отраслей рыболовства и туризма в загрязненных районах. Следствием кораблекрушения может, прежде всего, стать и загрязнение от вытекающей нефти. Причины загрязнения нефтью водных поверхностей не ограничиваются только авариями судов. Попадание нефти происходит также за счет промышленности в прибрежных районах, протечек в трубопроводах на месте нефтедобычи, природного поступление нефти со дна моря, а также сознательного выброса нефти экипажами судов. Для устранения возникающих различным способом нефтяных пятен на водной поверхности используются системы удаления нефти, прежде всего суда для сбора нефти. В процессе снятия верхнего слоя разлитой нефти часто возникает проблема, что из-за волнения на море мероприятия по сбору нефти должны быть прерваны. Перерывы такого типа имеют неблагоприятные последствия для всей операции по сбору нефти, прежде всего вытекшая нефть может распространиться на еще большую площадь водной поверхности в виде тонкой пленки нефти. Помимо этого, при волнении происходит разделение нефтяного пятна на маленькие очаги, которые очень трудно обнаружить в рамках операции по сбору. В дальнейшем нефть эмульгируется, т.е. она соединяется с водой и воздухом и, тем самым, становится более вязкой, что значительно затрудняет отделение нефти от водной поверхности, а также последующее отделение на борту судна по сбору нефти. Из документа DE 2121646 А 1 известно плавучее средство для сбора нефтяной пленки. У этого плавучего средства в носовой части предусмотрено отверстие, через которое при передвижении плавучего средства по водной поверхности с загрязняющими частицами, прежде всего нефтяными частицами, загрязненная вода попадает в грузовой отсек, из которого загрязняющие частицы могут быть отсосаны с помощью отсасывающего устройства. После прохождения отверстия в носовой части загрязненная грязными частицами вода переливается через ребро в грузовой отсек. Из документа DE 10221069 В 4 известно устройство для забора частиц с водной поверхности, в котором используется способ гидродинамической сепарации. При снятии нефтяной пленки на водной поверхности она направляется вдоль низа носовой части устройства для съема нефти до сепарирующего ножа, который отделяет нефтяную пленку от основного потока и направляет ее в полость сепарации частиц, которая называется еще как "лунный бассейн". На острой кромке сепарирующего ножа возникает завихрение, которое разгоняет собираемую нефть к свободной водной поверхности в полости сепарации частиц. Поданная таким образом в полости сепарации частиц содержащая частицы вода очищается дальше за счет того, что частицы нефти передаются через рампу из полости сепарации частиц в полость сбора частиц. Полость сбора частиц служит для накопления отделенных частиц. Оттуда частицы перекачиваются в бак-накопитель. Ключом для эффективного использования такого устройства является минимизация подаваемой через рампу в полость сбора частиц воды. Для того чтобы этого достигнуть и одновременно выровнять динамически изменяемую за счет непрерывного съема нефти осадку судна, было предложено использовать регулируемые по высоте откосы между полостью сепарации частиц и полостью сбора частиц. Также мыслилось и применение систем балластировки. Эти меры потребовали относительно высоких технических затрат и занимали много места на борту несущего устройство контейнерного судна. Это возможно лишь за счет использования имеющегося в распоряжении объема хранилища для снимаемых частиц. Краткое описание изобретения Задачей изобретения является создание устройства и способа забора частиц с водной поверхности,в которых эффективность забора частиц и сепарации частиц являются оптимальными, прежде всего при волнении. Эта задача решена согласно изобретению посредством устройства для забора частиц с водной поверхности согласно независимому п.1 формулы изобретения, а также способа забора частиц с водной поверхности согласно независимому п.6 формулы изобретения. Предпочтительные конструктивные формы изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения. Объектом изобретения является устройство для забора частиц с водной поверхности методом гидродинамической сепарации при движении по водной поверхности, имеющее полость сепарации частиц,которая находится в соединении с заборным отверстием, через которое содержащая частицы вода может поступать в полость сепарации частиц, полость сбора частиц, в которую отделенные из содержащей частицы воды частицы попадают из полости сепарации частиц через сепарирующее устройство, и установочное устройство, причем полость сепарации частиц выполнена в виде полости, во время работы герметично изолированной от окружающей среды, а установочное устройство имеет устройство регулирования давления, выполненное с возможностью установки высоты уровня заполнения полости сепарации частиц, которая во время работы герметично изолирована от окружающей среды, содержащей частицы водой посредством регулирования внутреннего давления. Объектом изобретения является также способ забора частиц с водной поверхности, включающий в себя следующие этапы: движение по водной поверхности устройства для забора частиц с водной поверхности, забор содержащей частицы воды с водной поверхности методом гидродинамической сепарации через заборное отверстие в имеющуюся в устройстве полость сепарации частиц, герметично изолированную от окружающей среды, и сепарация частиц из содержащей частицы воды за счет того, что частицы из полости сепарации частиц через сепарирующее устройство переводят в полость сбора частиц, при этом при сепарации частиц посредством установочного устройства регулируют высоту уровня заполнения герметично изолированной полости сепарации частиц содержащей частицы водой, регулируя внутреннее давление посредством устройства регулирования давления, имеющегося в установочном устройстве. Как указано выше, устройство использует метод гидродинамической сепарации. С помощью установочного устройства становится возможным регулировать высоту уровня содержащей частицы воды,поток которой через заборное отверстие оптимальным образом подается в полость сепарации частиц,так, что сепарация частиц из содержащей частицы воды в полостях сбора частиц является оптимизированной в соответствии с соответствующими условиями, например с волнением моря. С помощью установки высоты уровня заполнения полости сепарации частиц верхняя кромка уровня заполнения содержащей частицы воды в полости сепарации частиц может быть установлена относительно сепарирующего устройства, что служит цели минимизации доли воды в полости сбора частиц и тем самым более эффективному использованию имеющегося на судне бака-накопителя. Тем самым, в отличие от уровня техники отсутствует необходимость в смещении самого сепарирующего устройства, даже если это может быть дополнительно предусмотрено в варианте выполнения изобретения. Независимо от такой регулировки сепарирующего устройства может быть оптимизирован также и процесс отделения и сбора частиц в полости сбора частиц. В одном варианте выполнения с нескольких сторон или даже со всех сторон полости сепарации частиц образована одна или несколько полостей сбора частиц, при этом одно или несколько сепарирующих устройств, которые, например, образованы с рамповыми или откосными элементами, разделяют полости. Предпочтительно устройство для забора частиц с водной поверхности может быть выполнено на самоходных плавучих средствах с собственным приводным устройством или на барже, которая перемещается по водной поверхности за счет плавучего средства. Как было отмечено выше, установочное устройство имеет устройство регулирования давления, которое предназначено для установки высоты уровня содержащей частицы воды посредством регулирования внутреннего давления. Так как в одном из вариантов полость сепарации частиц и полость сбора частиц или полости сбора частиц находятся в соединении, то регулировка внутреннего давления происходит в этом случае для одной герметично замкнутой суммарной полости, которая включает в себя полость сепарации частиц и полость или полости сбора частиц. За счет повышения внутреннего давления в полости сепарации частиц, например с помощью компрессора, уровень воды внутри судна снижается. Одновременно уменьшается осадка контейнеровоза, при этом порядок величин этого изменения зависит от конструкции контейнеровоза. И наоборот, уровень воды во внутренних помещениях судна возрастает при уменьшении давления воздуха в полости сепарации частиц. При практическом воплощении изобретения для обеспечения возможности регулирования внутреннего давления в полости сепарации частиц полость сепарации частиц выполнена в виде полости, герметично изолированной во время работы от окружающей среды, в частности от атмосферного давления. Предпочтительно такая изолированная замкнутая полость, помимо полости сепарации частиц, включает в себя также одну или несколько полостей сбора частиц. Предпочтительный вариант осуществления изобретения предусматривает, что сепарирующее устройство образовано с откосным элементом. Откосный элемент может, например, быть устроен либо со стороны носа, либо со стороны кормы между полостью сепарации частиц и полостью сбора частиц. Может быть предусмотрена и комбинированная конструкция нос-корма. Предпочтительно дальнейшее развитие изобретения предусматривает, что установочное устройство соединено с регулировочным устройством, которое предназначено для обработки относящихся к волнению моря и/или осадке судна данных измерений и выводу из них управляющих данных для установочного устройства. В одном варианте выполнения может быть предусмотрено, что замкнутая полость, а также установочное устройство отслеживаются и управляются через автоматическое контрольное устройство уровня воды и/или оптически командой с мостика контейнеровоза. Таким образом, можно реагировать на относящиеся к волнению моря и/или осадке судна изменения движущегося над водной поверхностью устройства для того, чтобы в зависимости от ситуации оптимизировать отделение частиц. Так, осадка устройства может влиять на подлежащую очистке воду. В предпочтительном варианте осуществления изобретения может быть предусмотрен соотнесенный с заборным отверстием сепарирующий нож. В предпочтительном варианте изобретения предусмотрен по меньшей мере один стабилизирующий завихрения элемент в полости сепарации частиц. В сочетании с преимущественными вариантами осуществления способа забора частиц с водной по-2 020174 верхности действительными являются соответственно варианты осуществления, сделанные во взаимосвязи с соответствующим улучшениями устройства для забора частиц с водной поверхности. Описание предпочтительного примера осуществления изобретения Далее изобретение поясняется более детально на одном предпочтительном примере его осуществления со ссылкой на фигуры, на которых показано: фиг. 1 - устройство для забора частиц с водной поверхности в поперечном разрезе; фиг. 2 - общий вид представленного на фиг. 1 устройства в перспективе в виде спереди. На фиг. 1 показано устройство для забора частиц с водной поверхности. Корпус 1 судна движется по водной поверхности 2 для очистки водной поверхности 2. При движении корпуса 1 судна по водной поверхности 2 волны успокаиваются посредством носового участка 3 корпуса 1 судна. Плавающие на водной поверхности 2 частицы грязи за счет движения корпуса 1 судна по водной поверхности 2 оттесняются в поток, который проходит вдоль нижней плоскости 4 корпуса 1 судна. Поток с частицами грязи проходит ниже корпуса 1 судна в область 5 забора, в которой, прилегая к сепарирующему ножу 6, образовано входное или заборное отверстие 7, сквозь которое содержащая частицы вода направляется затем в полость 8 сепарации частиц. За входным или заборным отверстием 7 происходит образование завихрений, так что частицы грязи в полости 8 сепарации частиц попадают наверх, т.е. на водную поверхность. Второе подобное завихрение образуется через выходное отверстие полости 8 сепарации частиц. Специальные структурные элементы 14 служат для стабилизации завихрений в полости 8 сепарации частиц. За счет этого, например, пульсирующий характер завихрения минимизируется и даже совсем предотвращается. Через откосные или рамповые элементы 9, которые принадлежат устройству сепарации частиц для сепарации частиц, происходит отделение подлежащих отделению частиц из полости 8 сепарации частиц в расположенные по соседству полости 10, 11 сбора частиц, в которых частицы накапливаются. Используемый метод отделения соответствует принципу гидродинамической сепарации. При изображенной на фиг. 1 эксплуатации устройства для забора частиц с водной поверхности 2 с использованием полости 8 сепарации частиц и полостей 10, 11 сбора частиц образована замкнутая полость 12, которая в представленном варианте выполнения герметично изолирована от окружающей среды, прежде всего посредством воздухонепроницаемого выполнения. С помощью устройства 13 регулирования давления в замкнутой полости 12 регулируется внутреннее давление для того, чтобы таким способом регулировать высоту уровня заполнения полости 8 сепарации частиц содержащей частицы водой,за счет чего регулируется высота уровня заполнения относительно откосных или рамповых элементов 9,что, в свою очередь, повлияет на отделение частиц грязи из полости 8 сепарации частиц в полости 10, 11 сбора частиц. С помощью регулирования внутреннего давления можно реагировать на относящиеся к волнению моря и к осадке судна изменения для устройства для того, чтобы гарантировать зависящее от ситуации, оптимальное отделение частиц. Для этого может быть предусмотрено автоматическое устройство контроля уровня воды и/или оптическое наблюдение за замкнутой полостью 12. Посредством компрессоров может быть повышено внутреннее давление и понижен уровень воды или же понижено внутреннее давление и повышен уровень воды. На фиг. 2 показан общий вид представленного на фиг. 1 устройства в перспективе в виде спереди. Для одинаковых признаков на фиг. 2, как на фиг. 1, применяются одинаковые ссылочные обозначения. Раскрытые в вышеприведенном описании, формуле изобретения и изображениях признаки могут быть существенными как по отдельности, так и в любой комбинации для реализации изобретения в его различных формах выполнения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для забора частиц с водной поверхности (2) методом гидродинамической сепарации при движении по водной поверхности (2), имеющее полость (8) сепарации частиц, которая находится в соединении с заборным отверстием (7), через которое содержащая частицы вода может поступать в полость (8) сепарации частиц; полость (10, 11) сбора частиц, в которую отделенные из содержащей частицы воды частицы попадают из полости (8) сепарации частиц через сепарирующее устройство (9); установочное устройство (13),причем полость (8) сепарации частиц выполнена в виде полости, во время работы герметично изолированной от окружающей среды, а установочное устройство (13) имеет устройство регулирования давления, выполненное с возможностью установки высоты уровня заполнения полости (8) сепарации частиц, которая во время работы герметично изолирована от окружающей среды, содержащей частицы водой посредством регулирования внутреннего давления. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сепарирующее устройство (9) образовано с откосным элементом. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что установочное устройство (13) соединено с регулировочным устройством, которое предназначено для обработки относящихся к волнению моря и/или осадке судна данных измерений и выводу из них управляющих данных для установочного устройства(13). 4. Устройство по меньшей мере по одному из предшествующих пунктов, отличающееся наличием соотнесенного с заборным отверстием (7) сепарирующего ножа (6). 5. Устройство по меньшей мере по одному из предшествующих пунктов, отличающееся наличием по меньшей мере одного стабилизирующего завихрения элемента (14) в полости (8) сепарации частиц. 6. Способ забора частиц с водной поверхности, включающий в себя следующие этапы: движение по водной поверхности (2) устройства для забора частиц с водной поверхности, выполненного по одному из пп.1-5; забор содержащей частицы воды с водной поверхности (2) методом гидродинамической сепарации через заборное отверстие (7) в имеющуюся в устройстве полость (8) сепарации частиц, герметично изолированную от окружающей среды; сепарация частиц из содержащей частицы воды за счет того, что частицы из полости (8) сепарации частиц через сепарирующее устройство (9) переводят в полость (10, 11) сбора частиц,при этом при сепарации частиц посредством установочного устройства (13) регулируют высоту уровня заполнения герметично изолированной полости (8) сепарации частиц содержащей частицы водой,регулируя внутреннее давление посредством устройства регулирования давления, имеющегося в установочном устройстве (13). 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что частицы при сепарации направляют через содержащийся в сепарирующем устройстве (9) откосный элемент. 8. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что посредством устройства регулирования, которое соединено с установочным устройством (13), обрабатывают относящиеся к волнению моря и осадке судна данные измерений и выводят из этого управляющие данные для установочного устройства (13). 9. Способ по меньшей мере по одному из пп.6-8, отличающийся тем, что содержащую частицы воду захватывают с водной поверхности (2) через заборное отверстие (7) посредством соотнесенного с заборным отверстием (7) сепарирующего ножа (6) с последующим использованием образования вихревого потока. 10. Способ по меньшей мере по одному из пп.6-9, отличающийся тем, что образование завихрения в содержащей частицы воде в полости (8) сепарации частиц стабилизируют с помощью по меньшей мере одного стабилизирующего завихрения элемента (14).