Устройство для сбора частиц с поверхности воды

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРА ЧАСТИЦ С ПОВЕРХНОСТИ ВОДЫ Предложено устройство для сбора частиц с поверхности воды, прежде всего частиц загрязнений,с плавучим телом (1), в котором имеется камера (8) для отделения частиц, которая выполнена с возможностью поступления в нее содержащей частицы воды через впускное отверстие (7) и с возможностью выхода из нее воды, по меньшей мере, частично освобожденной от частиц,через выпускное отверстие (9) и в которой частицы отделяются от поступающей воды по принципу гидродинамического разделения. Для соответствующего открывания и закрывания впускное отверстие (7) оснащено впускным заслоночным устройством, а выпускное отверстие(9) - выпускным заслоночным устройством, причем впускное заслоночное устройство выполнено с поворотной заслонкой (7 а), открывающейся вовнутрь. Открывающаяся вовнутрь заслонка(7 а) в одном или нескольких открытых положениях образует направляющий элемент (30),предназначенный для направления потока содержащей частицы воды, поступающей через впускное отверстие (7), и имеющий вызывающую завихрение или отрыв потока кромку,обеспечивающую образование и/или усиление завихрений в содержащей частицы воде, причем вызывающая завихрение или отрыв потока кромка расположена на удаленном конце (7 с) заслонки Существует большая потребность очистки поверхности воды озер и морей от загрязнений. Например, аварии кораблей заканчиваются разрушительными последствиями для морской фауны и флоры и,сверх того, влекут за собой экономическую катастрофу для местных отраслей рыболовства и туризма. Результатом аварии корабля может быть, прежде всего, загрязнение разлившейся нефтью. Причины нефтяного загрязнения поверхности воды, однако не ограничиваются авариями кораблей. Поступление нефти происходит также от промышленных предприятий в прибрежных районах, неплотных трубопроводов на месте нефтедобычи, природных выделений нефти на дне моря, а также сознательного сброса нефти экипажами судов. Для устранения возникших различными путями нефтяных пятен в районе поверхности воды используются системы борьбы с нефтью, прежде всего корабли для борьбы с нефтью. В связи с процессом снятия с поверхности вытекшей нефти зачастую существует проблема, заключающаяся в том, что из-за волнения на море мероприятия по борьбе с нефтью должны прерываться. Подобные перерывы имеют отрицательные последствия для всей операции по борьбе с нефтью, прежде всего, вытекшая нефть может распространиться по большой площади поверхности воды в виде тонкого нефтяного слоя. Кроме того, при волнении на море происходит разделение нефтяного пятна на небольшие нефтяные лужицы, которые в рамках операции по борьбе с нефтью обнаруживаются лишь с трудом. Кроме того, нефть эмульгирует, то есть она соединяется с водой и воздухом и, тем самым, становится более вязкой, что заметно усложняет отделение нефти от поверхности воды и дальнейшее разделение на борту корабля по борьбе с нефтью. Из документа DE 2121646 А 1 известно плавучее средство для борьбы с нефтяными слоями. У этого плавучего средства в носовой части предусмотрено отверстие, через которое при движении плавучего средства по поверхности воды с частицами загрязнений, прежде всего нефтяными частицами, загрязненная вода попадает в грузовое помещение, из которого частицы загрязнений могут быть отсосаны с помощью отсасывающего устройства. После прохождения отверстия в носовой части вода с частицами загрязнений протекает через кромку в грузовое помещение. Из документа DE 10221069 В 4 известно устройство для сбора частиц с поверхности воды, в котором используется гидродинамическое разделение. При снятии нефтяной пленки на поверхности воды она протекает вдоль носовой нижней части устройства для приема нефти до разделительного лезвия, которое отделяет нефтяную пленку от основного потока и направляет в камеру для отделения частиц, которое называется "Moonpool". На одной кромке для отрыва потока разделительного лезвия образуется завихрение, которое ускоряет подлежащую сбору нефть в направлении свободной поверхности воды в камере для отделения частиц. Попавшая таким путем в камеру для отделения частиц содержащая частицы вода подвергается дальнейшей обработке, в то время как частицы нефти через рампу попадают из камеры для отделения частиц в камеру для сбора частиц. Камера для сбора частиц используется для концентрации отделенных частиц. Оттуда частицы перекачиваются в накопительные емкости. В известных устройствах для сбора частиц с поверхности воды разделительное лезвие образует жесткий элемент в области стенки корпуса, который выдвигается для образования впускного отверстия и выпускного отверстия. Этот процесс требует значительных затрат механической энергии, что делает необходимым обеспечение соответствующих механических систем для перемещения разделительного лезвия. Так как известные разделительные лезвия структурно с корпусом не связаны, то они уменьшают жесткость корпуса судна. Описание изобретения Задачей изобретения является предложение улучшенного устройства для сбора частиц с поверхности воды, с помощью которого оптимизируется процесс сбора частиц. Эта задача согласно изобретению решена посредством устройства для сбора частиц с поверхности воды, прежде всего частиц загрязнений, согласно независимому п.1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения. Изобретение включает в себя идею устройства для сбора частиц с поверхности воды, прежде всего частиц загрязнений, с плавучим телом, в котором имеется камера для отделения частиц, которая выполнена с возможностью поступления в нее содержащей частицы воды через впускное отверстие и с возможностью выхода из нее воды, по меньшей мере частично освобожденной от частиц, через выпускное отверстие, и в которой частицы отделяются от поступающей воды по принципу гидродинамического разделения, при этом для соответствующего открывания и закрывания впускное отверстие оснащено впускным заслоночным устройством, а выпускное отверстие - выпускным заслоночным устройством. Впускное заслоночное устройство выполнено с поворотной заслонкой, открывающейся вовнутрь, причем открывающаяся вовнутрь заслонка в одном или нескольких открытых положениях образует направляющий элемент, предназначенный для направления потока содержащей частицы воды, поступающей через впускное отверстие, и имеющий вызывающую завихрение или отрыв потока кромку, обеспечивающую образование и/или усиление завихрений в содержащей частицы воде, причем вызывающая завихрение или отрыв потока кромка расположена на удаленном от оси поворота конце заслонки. Относительное положение заслонки с такой вызывающей завихрение или отрыв потока кромкой в потоке воды позволяет целенаправленно создавать в потоке воды новые завихрения и/или усиливать существующие. Этим достигается оптимизация эффекта гидродинамического разделения, что позволяет отказаться от расположенного ниже по потоку разделительного лезвия. Таким образом, сущность изобретения заключается в использовании поворотной заслонки, открывающейся вовнутрь устройства и снабженной вызывающей завихрение или отрыв потока кромкой, что позволяет создавать и/или усиливать завихрения в содержащей частицы воде. Эти завихрения приводят к тому, что содержащиеся в воде частицы в камере для отделения частиц поднимаются на поверхность воды, после чего эти частицы легко снимаются с поверхности. Таким образом, заслонка в предлагаемом в изобретении устройстве выполняет две функции. С одной стороны, она регулирует количество поступающей воды. С другой стороны, она управляет вихреобразованием в поступающем потоке воды, что позволяет оптимально использовать эффект гидродинамического разделения для удаления частиц. С помощью заслоночных устройств, которые имеют соответствующую заслонку и исполнительный механизм, в области впускного отверстия и выпускного отверстия стала возможной гибкая конфигурация отверстий, через которые с одной стороны в камеру для отделения частиц поступает содержащая частицы вода, а с другой стороны из камеры для отделения частиц вытекает по меньшей мере частично освобожденная от частиц вода. Благодаря тому что отделение частиц от поступающей воды происходит по принципу гидродинамического разделения, более не требуется механически перемещать вс разделительное лезвие, как в уровне техники. Напротив, это можно осуществлять более простым образом с помощью заслоночных устройств, которые по выбору могут впускать в объединяющую вместе заслоночные устройства заслоночную систему. Впускное отверстие и выпускное отверстие могут быть с помощью заслоночных устройств оптимальным образом встроены в корпус плавучего тела, при этом, прежде всего, могут приниматься во внимание различные формы корпуса плавучего тела. Благодаря применению открывающейся вовнутрь впускной, а предпочтительно, и выпускной заслонок, камера для отделения частиц может быть посредством придания специальной гидродинамической формы выполнена с обеспечением стабилизации индуцированных завихрений. Как указано выше, впускное заслоночное устройство и выпускное заслоночное устройство выполнены с возможностью перемещения соответственно между закрытым и открытым положением за счет того, что перемещается соответственно соотнесенная заслонка. В одном варианте выполнения предусмотрены предназначенные для одного или обоих заслоночных устройств уплотнительные средства, которые в закрытом состоянии обеспечивают достаточную герметичность отверстий для того, чтобы в этом состоянии почти или полностью предотвратить проникновение воды в плавучее тело. Уплотнительные средства при этом могут быть сформованы либо только на соотнесенных участках корпуса, либо как на соответствующих заслоночных устройствах, так и на соответствующих участках корпуса плавучего тела. Выпускное заслоночное устройство также может быть выполнено с поворотной заслонкой. Поворотная конструкция заслонок предпочтительна, прежде всего, с точки зрения механических требований для перемещения заслонок. Вместе с тем, выпускное заслоночное устройство также может быть выполнено с открывающейся наружу заслонкой. Разделение потока частиц и воды достигается с помощью направляющего поток элемента с использованием вихреобразования в содержащей частицы воде. Камера для отделения частиц может быть выполнена так, что посредством придания специальной гидродинамической формы индуцированные завихрения будут стабилизированы. Один предпочтительный вариант осуществления изобретения предусматривает, что выпускное заслоночное устройство также выполнено с открывающейся вовнутрь заслонкой. И в этом варианте осуществления камера для отделения частиц может быть посредством придания специальной гидродинамической формы выполнена так, что индуцированные завихрения будут стабилизированы. Один вариант осуществления изобретения может предусматривать, что выпускное заслоночное устройство может быть выполнено со сдвижной заслонкой. В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения может быть предусмотрено, что заслонка впускного заслоночного устройства и/или заслонка выпускного заслоночного устройства смонтированы на корпусе плавучего тела. В одном целесообразном варианте осуществления монтаж производится таким образом, что соответствующая заслонка смонтирована с возможностью поворота. Улучшенный вариант изобретения может предусматривать, что между впускным отверстием и выпускным отверстием на корпусе плавучего тела установлена донная плита. Обычно впускное отверстие расположено на передней (обращенной к носу) стороне донной плиты, тогда как выпускное отверстие находится на задней (обращенной к корме) стороне донной плиты. В одном варианте осуществления донная плита выполнена в виде неподвижной структурной части корпуса плавучего тела. Предпочтительный улучшенный вариант осуществления изобретения предусматривает, что впускное заслоночное устройство и/или выпускное заслоночное устройство по меньшей мере частично установлены на донной плите. Целесообразным образом одна или обе заслонки смонтированы на донной плите на концевых сторонах, а именно на носовой стороне и/или на кормовой стороне. В одном целесообразном варианте осуществления изобретения может быть предусмотрено, что удаленный конец заслонки впускного заслоночного устройства и/или удаленный конец заслонки выпускного заслоночного устройства по меньшей мере в закрытом состоянии заслонки опирается на донную плиту с уплотнением соответственно соотнесенного отверстия. В этом варианте осуществления может быть предусмотрено, что соотнесенные друг с другом участки донной плиты, с одной стороны, и заслонок, с другой стороны, при наложении входят в контакт с геометрическим замыканием. Например, если заслонки имеют закругленные или имеющие другую форму участки, то они накладываются на сформованные соответственно этому участки донной плиты. Также в одном варианте осуществления могут быть предусмотрены углубления и соотнесенные выступы на заслонках и донной плите. Таким образом, например, может быть механически стабилизировано наложение друг на друга соотнесенных элементов. Один предпочтительный вариант осуществления изобретения предусматривает, что донная плита снаружи на обращенной к впускному отверстию стороне и/или на обращенной к выпускному отверстию стороне имеет наклоненный по отношению к средней части донной плиты или закругленный боковой участок. Таким образом, может быть образован так называемый "горб потока" для того, чтобы оптимизировать поведение потока воды на наружной стороне корпуса плавучего тела. Предпочтительно улучшенный вариант осуществления изобретения предусматривает, что заслонка впускного заслоночного устройства и/или заслонка выпускного заслоночного устройства с внешней стороны, по меньшей мере участками, образована с оптимизирующей поток формой поверхности. Таким образом, в одном возможном варианте осуществления, прежде всего, может быть достигнуто, что у открывающегося внутрь заслоночного устройства оптимизирующая поток форма поверхности оказывает на поток направляющее воздействие. В одном целесообразном варианте осуществления изобретения может быть предусмотрено, что впускное заслоночное устройство или выпускное заслоночное устройство могут быть отрегулированы в отношении соответствующего положения заслонки независимо друг от друга. Описание предпочтительных примеров осуществления изобретения Изобретение будет объяснено ниже более подробно при помощи примеров осуществления со ссылками на фигуры. При этом показано на фиг. 1 схематическое изображение устройства для сбора частиц с поверхности воды, у которого в нижней части корпуса выполнены открывающиеся наружу заслонки,фиг. 2 схематическое изображение устройства для сбора частиц с поверхности воды, у которого в нижней части корпуса выполнены открывающиеся внутрь заслонки,фиг. 3 схематическое изображение устройства для сбора частиц с поверхности воды, у которого открывающиеся внутрь на нижней стороне корпуса заслонки взаимодействуют с оптимизирующей поток донной плитой, и фиг. 4 схематическое изображение устройства для сбора частиц с поверхности воды, у которого на нижней стороне корпуса установлены выполненные с возможностью сдвига заслонки. На фиг. 1 показано устройство для сбора частиц с поверхности воды. Для очистки поверхности 2 воды корпус 1 перемещается по поверхности 2 воды в схематически показанном стрелкой А направлении движения. При движении корпуса 1 по поверхности 2 воды происходит успокоение волн посредством участка 3 носовой части корпуса 1. Плавающие на поверхности 2 воды частицы загрязнений вследствие движения корпуса 1 по поверхности 2 воды вовлекаются в поток, который протекает вдоль нижней поверхности 4 корпуса 1. Поток с частицами загрязнений протекает под корпусом 1 во впускную зону 5, в которой вблизи донной плиты 6 устроено впускное отверстие 7, через которое содержащая частицы вода попадает в камеру 8 для отделения частиц. За впускным отверстием 7 находится направляющий поток элемент или профиль 30, который помогает распределению или направлению частиц загрязнений в камере 8 для отделения частиц вверх, то есть в область поверхности воды. Функция направления или распределения может быть реализована путем усиления завихрений в содержащем частицы потоке воды или по существу отсутствием таких завихрений. В случае использования завихрений направляющий поток элемент или профиль 30 может иметь кромку для завихрения или отрыва потока, которая служит для образования и/или усиления завихрений,так что в содержащем частицы потоке воды индуцируются завихрения и/или существующие завихрения целенаправленно поддерживаются или усиливаются. Завихрения могут также образовываться на выпускном отверстии 9 камеры 8 для отделения частиц. Специальные, гидродинамически оптимизированные фигурные элементы 10 служат в представленном варианте осуществления для стабилизации завихрений в камере 8 для отделения частиц. Таким образом может быть, например, минимизировано или даже полностью предотвращено пульсирующее поведение завихрений. В области впускного отверстия 7 и выпускного отверстия 9 расположена соответственно заслонка 7 а или 9 а, которые можно обозначить как впускная заслонка и выпускная заслонка и которые выполнены с возможностью поворота на соотнесенных осях 7b, 9b для открывания и закрывания соответствующих отверстий. В случае показанного на фиг. 1 варианта осуществления заслонки 7 а, 9 а выполнены открывающимися наружу и смонтированы с возможностью поворота на донной плите 6. Посредством элементов 11 в форме откоса или рампы, которые принадлежат сепарационному устройству для отделения частиц, происходит отделение подлежащих отделению частиц из камеры 8 для отделения частиц в расположенные рядом камеры 12, 13 для сбора частиц, в которых происходит накоп-3 021880 ление частиц. Используемый способ разделения соответствует принципу гидродинамической сепарации. В показанной на фиг. 1 работе установки для сбора частиц с поверхности 2 воды с помощью камеры 8 для отделения частиц и камер 12, 13 для сбора частиц образована закрытая камера 14, которая в данном варианте осуществления герметически изолирована от окружающей среды, прежде всего посредством воздухонепроницаемого выполнения. С помощью устройства 15 регулировки давления в закрытой камере 14 устанавливается внутреннее давление для того, чтобы таким образом устанавливать уровень заполнения содержащей частицы воды в камере 8 для отделения частиц, вследствие чего устанавливается уровень заполнения относительно элементов 11 в форме откоса или рампы, что, в свою очередь, оказывает влияние на выделение частиц загрязнений из камеры 8 для отделения частиц в камеры 12, 13 для сбора частиц. С помощью регулирования внутреннего давления можно реагировать на изменения, связанные с волнением на море и/или осадкой, чтобы в зависимости от ситуации обеспечивать оптимальное отделение частиц. Для этого могут быть предусмотрены устройство для автоматического контроля уровня воды и/или оптическое наблюдение за закрытой камерой 14. Посредством компрессоров внутреннее давление может быть повышено и уровень воды понижен или внутреннее давления снижено и уровень воды повышен. Впускная заслонка 7 а и выпускная заслонка 9 а показаны на фиг. 1 соответственно в открытом положении, которое регулируется за счет поворота впускной и выпускной заслонки 7 а, 9 а вокруг соответствующей оси 7b, 9b поворота на донной плите 6. На их удаленных концах 7 с, 9 с впускная и выпускная заслонки 7 а, 9 а имеют фаски 20, 21, которые, с одной стороны, активно воздействуют на поток, а с другой стороны, помогают оптимальному прилеганию соответствующих заслонок к корпусу 1 в закрытом положении заслонок. На фиг. 2 и 3 схематически показаны устройства для сбора частиц с поверхности воды, в которых впускная и выпускная заслонки 7 а, 9 а выполнены с возможностью открывания вовнутрь. Для одинаковых признаков на фиг. 2 и 3 применяются такие же ссылочные обозначения, что и на фиг. 1. Впускная и выпускная заслонки 7 а, 9 а на фиг. 2 и 3 показаны в открытом положении, что достигается поворотом соответствующего заслонки вокруг соответствующей оси 7b, 9b поворота, которые в данном варианте осуществления выполнены на корпусе. В отличие от варианта осуществления согласно фиг. 1, направляющий поток элемент или профиль 30 в вариантах осуществления на фиг. 2 и 3 образован на удаленном конце 20 впускной заслонки 7 а. В закрытом положении (не показано) открывающиеся внутрь заслонки 7 а, 9 а опираются на соотнесенные опорные участки 6 а, 6b на донной плите 6. При этом происходит наложение соответственно согласованных по форме поверхности участков заслонок 7 а, 9 а, с одной стороны, и донной плиты 6, с другой стороны. В варианте осуществления на фиг. 3 донная плита 6 имеет на носовой и кормовой сторонах скошенные участки 6 с, 6d, благодаря чему образуется горб потока. На фиг. 4 схематически показано устройство для сбора частиц с поверхности воды, в котором на нижней стороне корпуса установлены выполненные с возможностью сдвига заслонки 40, 41 с, которые для регулирования впускного отверстия 7 и выпускного отверстия 9 вдвигаются и выдвигаются из соотнесенных направляющих 42, 43 заслонок на корпусе 1. Раскрытые в вышеприведенном описании, в формуле изобретения и на рисунках признаки изобретения могут иметь значение как порознь, так и в любых комбинациях для осуществления изобретения в его различных вариантах. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для сбора частиц с поверхности воды, прежде всего частиц загрязнений, с плавучим телом (1), в котором имеется камера (8) для отделения частиц, которая выполнена с возможностью поступления в нее содержащей частицы воды через впускное отверстие (7) и с возможностью выхода из нее воды, по меньшей мере частично освобожденной от частиц, через выпускное отверстие (9) и в которой частицы отделяются от поступающей воды по принципу гидродинамического разделения, при этом для соответствующего открывания и закрывания впускное отверстие (7) оснащено впускным заслоночным устройством, а выпускное отверстие (9) - выпускным заслоночным устройством,впускное заслоночное устройство выполнено с поворотной заслонкой (7 а), открывающейся вовнутрь,открывающаяся вовнутрь заслонка (7 а) в одном или нескольких открытых положениях образует направляющий элемент (30), предназначенный для направления потока содержащей частицы воды, поступающей через впускное отверстие (7), и имеющий вызывающую завихрение или отрыв потока кромку,обеспечивающую образование и/или усиление завихрений в содержащей частицы воде, причем вызывающая завихрение или отрыв потока кромка расположена на удаленном от оси (7b) поворота конце (7 с) заслонки (7 а). 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выпускное заслоночное устройство выполнено с поворотной заслонкой (9 а). 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что выпускное заслоночное устройство выполнено с открывающейся наружу заслонкой. 4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что выпускное заслоночное устройство выполнено с открывающейся вовнутрь заслонкой. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выпускное заслоночное устройство выполнено со сдвижной заслонкой (40; 41). 6. Устройство по меньшей мере по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что заслонка (7 а) впускного заслоночного устройства и/или заслонка (9 а) выпускного заслоночного устройства смонтированы на корпусе плавучего тела (1). 7. Устройство по меньшей мере по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что между впускным отверстием (7) и выпускным отверстием (9) на плавучем теле (1) образована донная плита (6). 8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что впускное заслоночное устройство и/или выпускное заслоночное устройство, по меньшей мере, частично образованы на донной плите (6). 9. Устройство по п.7 или 8, отличающееся тем, что удаленный конец (7 с) заслонки (7 а) впускного заслоночного устройства и/или удаленный конец (9 с) заслонки (9 а) выпускного заслоночного устройства, по меньшей мере, в закрытом состоянии заслонки опирается на донную плиту (6) с уплотнением соответственно соотнесенного отверстия. 10. Устройство по меньшей мере по одному из пп.7-9, отличающееся тем, что донная плита (6) снаружи на обращенной к впускному отверстию (7) стороне и/или на обращенной к выпускному устройству(9) стороне имеет наклоненный относительно средней части донной плиты боковой участок (6 с, 6d). 11. Устройство по меньшей мере по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что заслонка (7 а) впускного заслоночного устройства и/или заслонка (9 а) выпускного заслоночного устройства снаружи, по меньшей мере, участками, образованы с оптимизирующей поток формой поверхности. 12. Устройство по меньшей мере по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что впускное заслоночное устройство и/или выпускное заслоночное устройство выполнены с возможностью регулировки независимо друг от друга в отношении соответствующего положения заслонки.