Ультразвук чистит суда
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
Ультразвук… Все чаще и чаще мелькает на страницах газет и журналов, а теперь и интернета это слово, все шире и шире становится область его использования. Свое первое техническое применение ультразвук получил на море во время первой мировой войны, когда по предложению французского ученого Поля Ланжевена для обнаружения немецких подводных лодок был создан ультразвуковой гидролокатор. На каждом судне есть потомок гидролокатора — эхолот, с помощью которого определяется глубина. Но и теперь еще на корабле обнаруживаются новые возможности для использования ультразвука.
Много хлопот причиняет морякам обрастание подводной части корпуса судна различными ракушками, моллюсками, водорослями. Особенно при плавании в южных морях и на стоянках в портах. При этом подводная часть корпуса становится шершавой, что увеличивает его сопротивление при движении и, следовательно, уменьшает скорость хода.
На судне водоизмещением примерно около 5 тысяч тонн за несколько лет плавания ракушки нарастают таким толстым слоем, что их вес достигает 100 тонн! Кораблю приходится перевозить все время этот мертвый груз. Кроме того, обрастание резко усиливает процесс коррозии корпуса, который быстро ржавеет, истончается и приходит в негодность раньше времени.
Чтобы избавиться от обрастания — «бороды»,— как говорят моряки, судно ежегодно поднимают в док, где ракушки и водоросли счищаются, а корпус после зачистки покрывается специальными ядовитыми красками. Все эти работы трудоемки и дорого стоят, да и эффект от красок невелик, так как они постепенно смываются водой. Тут-то и помог ультразвук.
Если корпус судна подвергнуть ультразвуковым колебаниям (с помощью специальной установки), то вокруг него создается ультразвуковое поле, попадая в которое ракушки уже «не желают» устраиваться на корпусе корабля.
Основная часть такой установки — вибратор, изображенный на рисунке. Он представляет собой стержень-пакет, набранный из тонких пластинок ферромагнитного материала (железо, никель и их сплавы). Они обладают способностью при намагничивании менять свои линейные размеры. Это свойство называется магнитострикцией (от латинского слова «стриктус» — сжатый, натянутый).
Один конец стержня-пакета примыкает к обшивке корпуса судна с внутренней стороны. Другой упирается в регулировочный винт, которым регулируют положение стержня. На стержень наматывается обмотка из медного изолированного провода, по которой пропускают переменный ток с ультразвуковой частотой (14 000 —30 000 колебаний в секунду), вырабатываемый высокочастотным генератором. Возбуждаемое в обмотках переменное магнитное поле воздействует на стержень, в результате чего его линейные размеры начинают изменяться с той же частотой. Стержень передает эти колебания корпусу судна, а корпус, в свою очередь, — окружающей его воде.
Количество устанавливаемых вибраторов зависит от размеров судна, но не превышает трех. Размещаются они в районе машинного отделения. Установка наиболее эффективна, когда ее действие непрерывно с момента спуска судна на воду. После длительной эксплуатации подобной установки на одном из английских судов при проверке в доке не было обнаружено даже следов обрастания. Так было покончено с «бородой»— бичом всех кораблей…
Автор: В. Александров.