Cайт посвящен дайвингу и погружениям в России. Наша цель - создание интересного и полезного ресурса про подводный мир и его исследование.
Для подводных инструментов применяются в основном те же виды привода, которые используются и на суше, а именно электрические, пневматические, гидравлические и пиротехнические. В течение многих лет проблема обеспечения подводных инструментов приводным механизмом являлась очень трудной, ее решение стало возможным лишь совсем недавно.
Инструменты с электроприводом. Подводные инструменты с электроприводом разрабатываются и испытываются в течение длительного времени, но на рынке появляется очень мало (практически вовсе не появляется) удачных инструментов такого рода для водолазных работ. Это происходит, во-первых, из-за трудности обеспечить должную изоляцию подобных инструментов и, во-вторых, из-за незначительного преимущества в мощности, которым электропривод обладает перед другими видами механического привода. Питание инструментов осуществляется, как правило, от источников электроэнергии с высоким напряжением, поэтому вероятность поражения током водолазов, работающих с такими инструментами, весьма высока. Воздействие на человека электрического поля, создаваемого токами высокого напряжения в соленой воде, пока еще мало изучено; этот факт, равно как и трудность обеспечить абсолютную водонепроницаемость электрической системы, а также конкуренция со стороны изготовителей пневматических инструментов мешают инструментам с электроприводом занять важное место в оснастке подводных работ.
Пневматические системы. Первыми успешно примененными в подводных работах инструментами с механическим приводом оказались пневматические инструменты. Они уже давно использовались в надводных условиях, а поскольку в водолазных работах, как правило, применяется сжатый воздух, выбор пневматического привода для водолазного оборудования явился вполне логичным. В большинртве случаев обычные высококачественные пневматические инструменты можно использовать под водой, не переделывая их.
Поскольку подводные работы производятся на все большей глубине, соответствующим образом увеличиваются длина шлангов и расход сжатого воздуха. Последний можно повысить, увеличив диаметр воздушных шлангов, однако при этом обращаться со шлангом становится значительно труднее.
Пневматические инструменты, работающие в морской воде, требуют постоянного внимания к себе, без которого они быстро выходят из строя, что не может не привести к дополнительным материальным затратам. Для работы на глубине до 30 м пневматический прив.од является, пожалуй, самым экономичным по сравнению с другими видами механического привода. На больших глубинах, особенно на глубине свыше 50 м, пневмопривод теряет свои преимущества.
Гидравлические системы. В последние годы водолазные компании в целях стандартизации водолазного оборудования форсируют перевод подводных инструментов на работу от гидропривода. Ввиду универсальных возможностей гидропривода эта тенденция, вероятно, будет продолжаться. В конце концов вся инструментальная оснастка для подводных работ, за исключением инструментов особого назначения, будет переведена на работу от гидропривода.
В Лаборатории инженерно-строительной службы ВМС США осуществляется постоянная программа по опробованию инструментов и оборудования, появляющихся на рынке в свободной продаже, и по созданию гидравлических инструментов особого назначения. В 1970 г. на симпозиуме «Оборудование для рабочих-водолазов» Стэнли Блэк и Джон Т. Куэрк представили доклад о работе Лаборатории инженерно-строительной службы ВМС, и хотя в этом докладе затрагиваются-сугубо специфические проекты, в нем неплохо отражены основные тенденции современных разработок в области гидравлических инструментов для подводных работ.
По мнению Блэка и Куэрка, перед разработчиками таких инструментов стоят две основные задачи. Первая — снабдить гидроприводом инструмент, которым непосредственно пользуется водолаз, вторая — создать инструмент и связанное с ним оборудование, с помощью которых водолаз мог бы легко и без риска для жизни выполнять свою работу под водой. Указанные задачи кажутся сами собой разумеющимися, однако очень немногие из созданных до настоящего времени систем могут выполнять указанные функции и в то же время обладать универсальностью, столь важной в подводных работах.
Существуют два способа передачи энергии от гидропривода, к подводным инструментам; первый из них предусматривает размещение основных блоков гидросистемы на поверхности и передачу энергии на глубину с помощью шлангов; второй способ предполагает погружение всей гидравлической системы под воду.
Шланговый метод наиболее подходит для работ на глубине до 30 м. Как и в пневматических системах, с увеличением глубины диаметр гидрошлангов приходится увеличивать, что создает трудности в работе и на палубе обеспечивающего судна, и под водой. Кроме того, необходимая мощность гидронасоса, находящегося на поверхности, является функцией потерь мощности в гидрошлангах, и, следовательно, ее необходимо увеличивать по мере увеличения длины шланга. Поэтому на более значительной глубине экономически выгоднее использовать гидросистемы, насосный блок которых будет находиться на той же глубине, что и водолаз (электроэнергия к такому гидронасосу подается с поверхности).
Большинство современных инструментов с гидроприводом сконструировано и предназначено для эксплуатации в надводных условиях. В их конструкции почти не учитывались факторы инженерной психологии и эргономика водолаза, находящегося в условиях почти нулевого воздействия силы тяжести. Серийными инструментами зачастую очень трудно работать под водой ввиду плохой видимости, холода, плавучести водолаза, его недостаточной остойчивости в воде и отсутствия удобных рукояток Склонность мышц водолаза к судорогам в холодной морской воде усиливается, если рукоятки и пусковые механизмы инструмента имеют неудобную форму, а сами инструменты развивают очень большой крутящий момент или вызывают слишком сильную вибрацию. Излишне жесткие шланги могут оказаться практически неуправляемыми в условиях обычных подводных течений.
Гидравлическая система состоит в основном из привода, гидравлического насоса, резервуара и сдвоенного гидравлического шланга. Блэк и Куэрк разделяют все гидравлические системы на две категории: системы открытые и закрытые.
В открытых системах гидравлическое масло непрерывно циркулирует из гидронасоса через шланг высокого давления к инструменту. Когда инструмент бездействует, поток гидравлического масла, минуя узел гидродвигателя, попадает в резервуар низкого давления. Если инструмент приведен в действие, поток масла направляется через узел гидродвигателя. По мере возрастания нагрузки на инструмент напор в шланге высокого давления также увеличивается.
В закрытой системе напор в шлангах возникает лишь во время работы инструмента. Закрытые системы обычно используют в тех случаях, когда необходимо экономить энергию (например, при использовании электроаккумуляторов в качестве источника электроэнергии для питания привода гидронасоса). Если инструмент бездействует, гидравлическое масло непосредственно из насоса поступает в резервуар низкого давления, минуя шланги. Это помогает избегать потерь мощности за счет сопротивления при прохождении масла по шлангам. Потери давления в гидропроводах являются функцией расхода масла и протяженности гидрошлангов и могут варьироваться в пределах от 0,7 до 14 кгс/см2. В переводе на мощность эти потери могут достигать 2 л. с.
У каждой категории систем есть свои достоинства и недостатки. В условиях низких температур воды (4° С и ниже) предпочтение следует отдать открытым системам. Тепло, образующееся в результате потерь энергии на трение при циркуляции масла по шлангам, уменьшает вязкость гидравлического масла, предотвращая таким образом снижение скоростных характеристик или остановку гидравлического инструмента. При эксплуатации в указанных условиях закрытой гидравлической системы повышенная вязкость гидравлического масла может замедлить режим работы инструмента и даже вызвать его остановку. Одно из основных достоинств закрытой системы — возможность использовать в ней наряду с гидронасосом аккумуляторы гидравлического масла. При этом выходная мощность насоса может быть меньше мощности, потребляемой инструментом. Подобная система очень удобна для привода инструментов с перемежающимся режимом работы (дрели, инструменты для затяжки гаек). Эксперименты, выполненные в лаборатории инженерно-строительной службы, показали, что при сверлении деталей и нарезании резьбы под водой инструменты в среднем работают менее половины того времени, которое затрачивает на работу сам водолаз. Поэтому в закрытой системе гидравлическое масло в моменты бездействия инструмента накапливается в аккумуляторах; при работе инструмента масло начинает поступать из аккумуляторов, создавая в гидропроводах дополнительный напор.
Привод для гидронасосов. В зависимости от типа привода для гидронасоса гидравлические системы подразделяются на системы с приводом от дизеля, системы с электроприводом и полностью автономные гидравлические системы.
Системы с приводом от дизеля. В состав таких систем обычно входит дизель с воздушным охлаждением, работающий непосредственно на гидронасос. Сторона высокого давления гидронасоса соединена с узлом разгрузочного клапана с целью предотвращения избыточного давления в системе.
Системы с электроприводом. В таких системах привод гидронасоса осуществляется от электродвигателя. Эти системы можно размещать на борту судна обеспечения или погружать на дно. В погружной системе электродвигатель должен быть защищен от воздействия высокого давления воды. Гидронасос, как правило, помещается в заполненный маслом контейнер с компенсацией давления, который выполняет также роль резервуара гидравлической системы.
Полностью автономные системы. Недавно в Лаборатории инженерно-строительной службы ВМС была сконструирована закрытая гидравлическая система особого типа. Питание электродвигателя осуществляется от батарей, вся система предназначена для работы при полном погружении под воду.
Гидравлические инструменты. В настоящее время имеется большой выбор гидравлических инструментов, которые можно приспособить для эксплуатации под водой. В большинстве случаев основной механизм таких инструментов не требует переделки, хотя для продолжительной работы в агрессивной среде морской воды его необходимо дополнительно герметизировать.
Наиболее полный ассортимент гидравлических инструментов для подводных работ выпускает американская фирма «Экли мэныофэкчуринг компэни». На примере изготовляемого этой фирмой подводного гидравлического ключа ударного действия можно рассмотреть принцип герметизации гидравлических инструментов. Со стороны зажимного патрона корпус инструмента герметизируется с помощью трех уплотнительных колец круглого сечения, все другие отверстия, через которые может проникнуть морская вода внутрь корпуса, также снабжены несколькими уплотнительными кольцами круглого сечения. По меньшей мере одно из них служит для предотвращения попадания тонкого морского песка на движущиеся детали инструмента. Специалисты фирмы одними из первых Поняли прибыльность производства высококачественных инструментов для подводных работ- в настоящее время фирма занимает командные позиции на постоянно расширяющемся рынке сбыта подводных инструментов.
Эта и другие фирмы выпускают гидравлические ключи ударного действия, цепные пилы, всевозможные домкраты, труборезы” гидравлические ножницы для тросов; большинство перечисленных инструментов изготовляется в двух вариантах —для открытых и закрытых гидравлических систем. В качестве образца подводных инструментов, работающих от гидропривода, можно привести малый гидравлический ключ ударного действия производства вышеназванной фирмы. При расходе масла 22,7 л/мин частота вращения этого инструмента составляет 1000 об/мин, причем за один оборот ключ совершает два удара. На суше масса этого инструмента весит около 2,7 кг, он удачно сбалансирован, и при длительной работе с ним водолаз испытывает минимальное утомление.
Техника освоения морских глубин. Пер. с англ. Л., “Судостроение”
Дж.Кенни.
Комментирование этой статьи закрыто.