Ультразвук чистить кораблі
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Ультразвук … Все частіше і частіше з’являється на сторінках газет і журналів, а тепер і інтернету це слово, все ширше і ширше стає область його використання. Своє перше технічне застосування ультразвук отримав на морі ще під час першої світової війни, коли за пропозицією французького вченого Поля Ланжевена для виявлення німецьких підводних човнів був створений ультразвуковий гідролокатор. На кожному човні є нащадок гідролокатора – ехолот, за допомогою якого визначається глибина. Але й тепер ще на кораблі виявляються нові можливості для використання ультразвуку.
Багато клопоту завдає морякам обростання підводної частини корпусу човна різними черепашками, молюсками, водоростями. Особливо при плаванні в південних морях і на стоянках у портах. При цьому підводна частина корпусу стає шорсткою, що збільшує її опір при русі і, отже, зменшує швидкість ходу.
На човні водотоннажністю приблизно близько 5 тисяч тонн за кілька років плавання черепашки наростають таким товстим шаром, що їх вага досягає 100 тонн! Кораблю доводиться перевозити весь час цей мертвий вантаж. Крім того, обростання різко посилює процес корозії корпусу, який швидко іржавіє, стоншується і приходить в непридатність завчасно.
Щоб позбутися від обростання – «бороди», – як кажуть моряки, корабель щорічно піднімають в док, де черепашки й водорості очищуються, а корпус після зачистки покривається спеціальними отруйними фарбами. Всі ці роботи трудомісткі й дорого коштують, та й ефект від фарб невеликий, оскільки вони поступово змиваються водою. Тут-то і допоміг ультразвук.
Якщо корпус корабля піддати ультразвуковим коливанням (за допомогою спеціальної установки), то навколо нього створюється ультразвукове поле, потрапляючи в яке черепашки вже «не бажають» влаштовуватись на корпусі корабля.
Основна частина такої установки – вібратор, зображений на малюнку. Він являє собою стрижень-пакет, набраний з тонких пластинок феромагнітного матеріалу (залізо, нікель та їх сплави). Вони мають здатність при намагнічуванні міняти свої лінійні розміри. Це властивість називається магнітострикцією (від латинського слова «стріктус» – стиснутий, натягнутий).
Один кінець стрижня-пакета примикає до обшивки корпусу човна з внутрішньої сторони. Інший впирається в регулювальний гвинт, яким регулюють положення стрижня. На стрижень намотується обмотка з мідного ізольованого проводу, по якій пропускають змінний струм з ультразвуковою частотою (14 000 – 30 000 коливань в секунду), що виробляється високочастотним генератором. Порушуване в обмотках змінне магнітне поле впливає на стрижень, в результаті чого його лінійні розміри починають змінюватись з тією ж частотою. Стержень передає ці коливання корпусу човна, а корпус, у свою чергу, – навколишній його воді.
Кількість встановлюваних вібраторів залежить від розмірів човна, але не перевищує трьох. Розміщуються вони в районі машинного відділення. Установка найбільш ефективна, коли її дія безперервна з моменту спуску човна на воду. Після тривалої експлуатації подібної установки на одному з англійських кораблів при перевірці в доці не було виявлено навіть слідів обростання. Так було покінчено з «бородою» – бичем всіх кораблів.
Автор: В. Александров.