Принципы бионики для решения изобретательских задач: от водной улитки к нефтесборному устройству с регулируемой плавучестью

нефтесборное устройство с регулируемой плавучестью и адсорбирующими тросс-швабрамиВ 1989 году я зарегистрировал одно из трех своих изобретений для сбора аварийных разливов нефти.
Этому изобретению предшествовала большая работа в сборе и обобщении информации, которой занималось несколько десятков человек в Симферополе и Одессе. Была собрана информация примерно о 3 000 изобретений и о 600 реально работающих устройствах по всему миру. Классификация этих данных по условиям работы (природным, погодным, организационным, техническим и т.д.) выявила необходимость новых технических решений прежде всего для аварийных разливов нефти в условиях льда или болот.
Один из моих подчиненных — биолог по образованию держал рядом со своим рабочим местом аквариум с водными улитками (и наверное, рыбками тоже). Меня очень удивило, что улитка кормится таким образом, что ползает не только по стенкам аквариума, но и по пленке поверхностного натяжения воды снизу. И делает все поверхности чистыми.

На этом принципе с помощью обсуждения на совете молодых ученых института ВНИПИшельф был разработан принцип устройства с регулируемой плавучестью, которое могло бы подобно улитке «слизывать» загрязняющие вещества как со дна, так и с нижней поверхности льда и вообще с любых поверхностей и любого рельефа на любых глубинах.
Раковина моллюска дает ему возможность изменять свою плавучесть закачкой туда воздуха или воды. Этот же прицип был использован у нас в регулировании плавучести через наполнение понтонов воздухом или водой.
В 1960-х годах популярные научно-технические журналы много писали о новой науке бионике, которая изучала и разрабатывала возможности использования в технике таких решений, которые демонстрируют нам живые создания. Не знаю, развивается ли сейчас бионика, и вообще, знают ли слово «бионика» за пределами Советского Союза и за пределами моего поколения.
Но во всяком случае с помощью одного из активных участников совета молодых ученых и специалистов ВНИПИшельф Федора Ковалева (он вскоре имигрировал в Израиль, в город Хайфа) я получил авторское свидетельство СССР на изобретение. Это очень серьезная процедура проверки, включающая научно-техническую экспертизу во всех ведущих странах мира.
Так что жива бионика или нет, но я по-прежнему уверен в эффективности изучения живой природы и исследования природных процессов в решении задач освоения полезных ископаемых и борьбы с последствиями аварий и катастроф.

Устройство для очистки поверхности от загрязняющих веществ
Предназначено для механизации и автоматизации работ по ликвидации аварийных разливов загрязняющих веществ, расширения функциональных возможностей при их сборе. Рекомендуется для применения на предприятиях нефтяной, нефтеперерабатывающей и химической промышленности, нефтебазах, в портах, а также для очистки от нефтяных и других загрязнений пляжей, прибрежного мелководья, дна водоемов, поверхности льда (как сверху, так и снизу — под водой).
Устройство для очистки (см. рисунок) содержит ходовую тележку 15 с приводными ходовыми колесами 2. На тележке установлены понтоны 3 с регулируемой плавучестью, между которыми закреплен резервуар 4 для загрязнителей, имеющий шланг 1 для разгрузки. В резервуаре смонтированы отжимные валики 14, взаимодействующие с рабочим органом, который включает в себя установленные в передней части тележки веерообразно в плане основной и дополнительные элементы 11 для впитывания загрязнителей, выполненные в виде бесконечного (закольцованного) каната из адсорбирующего материала.
Элементы установлены с помощью натяжных подпружиненных роликов 7 и приводного ролика 6 с возможностью независимого поворота в вертикальной плоскости посредством гидроцилиндра 5, связанного с приводом, и с возможностью перемещения в продольном направлении при помощи телескопических пружинных штанг 12. На внешней ступени штанг смонтирован датчик 8 положения рабочего органа, электрически связанный с приводом гидроцилиндра и с приводом (на рисунке не показан) колес.
На тележке перед резервуаром смонтирована гребенка 13 для отделения крупных загрязнителей. На штангах установлены на кронштейне 9 приводные ролики 10, взаимодействующие с элементами.
Устройство перемещается по очищаемой поверхности на колесах. Приводные ролики вращаются в одну сторону и перемещают канаты элементов. Штанги натягивают канаты, а гидроцилиндры прижимают их к поверхности. Материал канатов впитывает нефтяные загрязнения, которые отжимаются валиками в резервуар.
После заполнения резервуара загрязнение удаляется из него по шлангу. Элементы, перемещаясь, следуют неровностям очищаемой поверхности. Это обеспечивается перемещением натяжных роликов и секций штанг. При значительной высоте препятствия датчик положения рабочего органа подает сигнал на привод гидроцилиндра и привод колес. Тележка останавливается, и гидроцилиндр поднимает штангу с элементом вверх.
Устройство может работать под водой, очищая дно водоемов или загрязненную поверхность льда с обеих его сторон.
При работе на дне понтоны заполняются водой; для подледной работы понтоны закачиваются воздухом, и устройство работает в перевернутом положении. Мелководья, марши и болота очищаются при положительной плавучести устройства в прямом положении.
Предложенное техническое устройство обеспечивает универсальность условий сбора и мобильность устройства, возможность быстрого приведения в рабочее состояние, что очень важно, поскольку токсичность нейти высока особенно в первые часы после разлива.
Мелкие утечки, не имеющие характера катастрофы, дают в сумме гораздо большие объемы загрязнения и пагубнее действуют (благодаря своей частоте) на водные экосистемы. Применение для мелких утечек морских нефтесборщиков неэффективно из-за быстрого рассеивания загрязнения.
Указанное устройство, базирующееся на морских платформах, судах обслуживания нефтегазовых месторождений, терминалах, подвижных хранилищах нефти в замерзающих морях, а также на береговых нефтебазах и в портах, позволит проводить круглосуточную экологическую защиту акваторий, дна и берегов.
Преимущества устройство перед аналогами заключается в том, что оно не требует присутствия персонала в зоне загрязнения при работе с токсичными веществами, сбор которых обеспечивается подбором соответствующего длинноволокнистого адсорбирующего материала, позволяющего собирать загрязняющие вещества широкого диапазона вязкости.
При использовании устройства типа «лисий хвост» не исключен контакт обслуживающего персонала с собираемыми загрязнениями (завозка якорей, крепление роликов, нахождение на борту самоходного сборщика), что почти полностью устраняется с применением данного технического решения.
Аварийные разливы происходят, как правило, в штормовых условиях. Исключение риска для персонала имеет важное социальное значение.
Затраты и экономический эффект не подсчитывались.
Устройство разработано институтом ВНИПИшель и рекомендовано к внедрению на предприятиях Черноморского бассейна.
Разработка прошла госрегистрацию, № 0188.003.5617.
Имеется авторское свидетельство № 4478615/11.
ВНИПИшельф на основании договора может давать консультации при внедрении.
Устройство не поставляется.

И.В. Русанов, канд. геогр. наук, зав. сектором ООС ВНИПИшельф
Ф.М. Ковалев, инженер-конструктор 2-й категории

Материал поступил 20 апреля 1989 г.
ЦООНТИ — Всесоюзный научно-исследовательский институт организации, управления и экономики нефтегазовой промышленности Министерства нефтяной промышленности (ВНИИОЭНГ)
Материал рекомендован к изданию экспертным советом при Крымском МТЦНТИ.
Ответственный за издание зам.директора по информационной работе Л.И. Проталинская.
Рецензент Ю.Ф. Безруков, канд. геогр. наук, зав. кафедрой океанологии СГУ

опубликовано:
Информационный листок о научно-техническом достижении №89-015. Симферополь: Крымский межотраслевой территориальный центр научно-технической информации и пропаганды, 1989

источник

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.