Система для предотвращения биологического обрастания

Изобретение обеспечивает световую систему (1) для предотвращения обрастания, выполненную с возможностью предупреждения или уменьшения биообрастания обрастающего элемента (1201) объекта (1200). Обрастающий элемент (1201) во время его использования по меньшей мере частично двигается и по меньшей мере временно подвержен воздействию воды. Обрастание предотвращается посредством облучения упомянутого обрастающего элемента (1201) предотвращающим обрастание светом (211). Световая система (1) для предотвращения обрастания содержит по меньшей мере один источник (2) лазерного света, выполненный с возможностью генерации предотвращающего обрастание света (211) и обеспечения упомянутого предотвращающего обрастание света (211) на упомянутый обрастающий элемент (1201) во время его использования, при этом световая система (1) для предотвращения обрастания сконфигурирована таким образом, что во время использования обрастающий элемент (1201) по меньшей мере частично двигается по отношению к источнику (2) лазерного света. Изобретение обеспечивает более эффективное предупреждение или уменьшение биообрастания обрастающего элемента. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к световым системам для предотвращения обрастания и к объекту, такому как судно или другая (подвижная) конструкция, предназначенная для использования на воде, более конкретно, - на поверхностной воде, который при его использовании является по крайней мере частично подвижным, содержащему такую световую систему для предотвращения обрастания. Кроме того, изобретение относится к способу предотвращения обрастания обрастающего элемента (такого объекта). Далее, изобретение относится к способу обеспечения на объекте, таком как судно, световой системы для предотвращения обрастания.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В соответствующей области техники известны способы предотвращения биологического обрастания. Например, патент США 5.322.569 описывает предотвращение биообрастания находящихся под водой поверхностей морскими организмами посредством облучения этих поверхностей или прилежащей воды ультрафиолетовым "светом" и регулирования интенсивности ультрафиолетового "света" таким образом, чтобы истреблять или временно поражать морские организмы, с тем, чтобы предотвращать их прикрепление к находящихся под водой поверхности. Кроме того, в этом документе раскрыта система предохранения от биообрастания, применительно к коммерческому катеру или прогулочному кораблю. В соответствии с изобретением катер может быть пришвартован к причалу на не столь значительный промежуток времени, который мог бы вызвать биообрастание в той области, где находится руль и гребной винт, которая, таким образом, отлична от характеристики всего катера. В соответствии с этим изобретением систему для предотвращения обрастания устанавливают на время периодов простоя, таким образом, чтобы заполнить область руля и гребного винта ультрафиолетовым излучением, удерживая эти области свободными от скрадывающего характеристики катера биообрастания. Предпочтительно, система для предотвращения обрастания выполнена из пластика, такого как поливинилхлорид (ПВХ), и содержит ультрафиолетовую лампу.

Документ WO83/01400 описывает, как бесконтактное удаление нежелательных материалов с поверхностей объектов осуществляют направлением на нежелательный материал когерентного электромагнитного излучения лазера. Плотность энергии проникающего излучения является эффективной для удаления нежелательного материала без нанесения ущерба находящемуся под ним объекту. Принципы этого изобретения применимы к многочисленным ситуациям, связанным с чисткой, включая устранение обрастания поверхностей морских судов. Для устранения обрастания корпуса судна лазерное излучение направляют посредством зеркал и фокусируют на корпусе судна. При этом моллюски поражаются и удаляются с корпуса.

Документ JPS5675290 описывает, что вокруг всего корпуса вблизи ватерлинии располагают превентивные устройства. Каждое устройство оснащено элементом отражения ультрафиолетовых лучей - изогнутой пластиной, удерживаемой проводами или вертикальными стержнями, а внутри этого отражающего элемента закреплен ультрафиолетовый излучатель, такой как ультрафиолетовая лампа, - посредством удерживающего элемента, содержащего электрические провода вместе с прозрачной крышкой, чтобы покрывать этот ультрафиолетовый излучатель. Кроме того, оно оснащено также опорной плитой в одном корпусе с отражающим элементом ультрафиолетовых лучей, и набором на корпусной обшивке из прокладки из постоянного магнита и мягкой резины или чего-либо подобного, закрепленным на опорной плите. В этой конструкции испускание ультрафиолетовых лучей в области ватерлинии 1 эффективно предотвращает налипание бактериальной слизи на внешнюю поверхность корпуса.

Патент США 6.407.385 описывает способы и устройство, в котором для удаления частиц с поверхности образца используются импульсы света лазера. Свет лазера может иметь длину волны, поглощаемую водой, а поверхность образца может быть покрыта пленкой воды. Для того чтобы предотвратить уменьшение интенсивности распространяющегося от источника к образцу света лазера, обеспечен такой путь прохождения света от источника к образцу, который содержит окружение, в котором отсутствует водяной пар или другой газ, который значительно поглощает свет на длине волны, подобной той, на которой вода поглощает свет лазера.

Эти способы и устройство могут также включать наблюдение за образцом в режиме реального времени, в то время как образец облучается лазерным светом. Эти способы и устройство могут также включать в себя вибрацию образца, в то время как образец облучается, чтобы облегчить удаление частиц, тем самым позволяя уменьшить интенсивность лазерного света до таких уровней, которые не повреждают поверхность образца.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Биообрастание или биологическое обрастание (называемое здесь также "обрастанием") представляет собой накопление на различных поверхностях микроорганизмов, растений, микроводорослей и (или) животных и т.п. Это множество создающих биообрастание организмов является чрезвычайно разнообразным и продолжается далеко за пределы прикрепления ракушек и водорослей. По некоторым оценкам, биообрастание обусловлено более чем 1700 биологическими видами, включающими в себя более 4.000 организмов. Биообрастание подразделяется на микрообрастание, которое включает в себя образование биопленки и бактериальное прилипание, а также макрообрастание, которое представляет собой налипание организмов бóльшего размера. В силу чистой химии и биологии, которые определяют то, что препятствует осаждению организмов, эти организмы подразделяются также на типы твердого и мягкого обрастания. Карбонатные (твердые) нарастающие организмы включают в себя усоногих рачков, обволакивающих мшанок, моллюсков, многощетинковых червей и других трубчатых червей, а также полосатых ракушек. Примерами неизвестковых (мягких) организмов нарастающих организмов являются морские водоросли, гидроиды, микроводоросли и биопленочная слизь. Все вместе эти организмы образуют "сообщество обрастания".

При некоторых обстоятельствах биообрастание создает существенные проблемы. Перестает работать машинное оборудование, забиваются впускные отверстия подачи воды, а корпуса судов испытывают повышенное сопротивление. Что касается подвижных частей, то биообрастание уменьшает скорость и (или) ускорение движения, а иногда останавливает упомянутую подвижную часть. Что касается гребных винтов, которые работают под водой, то в результате обусловленного обрастанием загрубления лопастей возникают значительные снижение пропульсивного коэффициента полезного действия. Соответственно, усилия по устранению этого явления не являются новыми, и тема предохранения от обрастания, т.е. процесса удаления обрастания или предотвращения его формирования хорошо известна. В промышленных процессах для управления биообрастанием могут использоваться биодиспергаторы. В менее управляемом окружении нарастающие организмы уничтожают или ликвидируют посредством покрытий, использующих биоциды, термической обработкой или энергетическими импульсами. Нетоксичные механические способы, которые предотвращают прилипание организмов к поверхности, включают выбор материала или покрытия, делающего поверхность скользкой, или создание поверхностных топологий наномасштабных размеров, похожих на кожу акул и дельфинов, которые характеризуются наличием лишь малого количество опорных точек.

В данном случае представлен подход на основе оптических методов, в частности, использующий ультрафиолетовый (УФ) "свет". Оказывается, что под воздействием "достаточного" УФ "света" большинство микроорганизмов погибает, делается неактивными или неспособными к воспроизведению. Этот эффект определяется, главным образом, суммарной дозой УФ "света". Типичная доза, необходимая для того, чтобы убить 90% определенных микроорганизмов, составляет 10 мВтч на квадратный метр; подробности содержатся в нижеследующих абзацах, касающихся УФ излучения, и в относящихся к ним иллюстрациях. Однако системы существующего уровня техники могут быть неэффективными в использовании и представляют собой испускание в воду огромного количество излучения, не удаляя биообрастания.

Лазер представляет собой устройство, которое испускает свет посредством процесса оптического усиления на основе вынужденной эмиссии электромагнитного излучения. Соответственно, облучение УФ излучением посредством лазерного источника света обеспечивает довольно эффективный, а также недорогой способ обеспечения предотвращающего обрастание света на поверхность обрастания. Лазер отличается от других источников света тем, что излучает когерентный свет. Пространственная когерентность обеспечивает фокусировку лазера на компактной области. В результате из-за пространственной когерентности лазерного источника света эффект предотвращения обрастания как таковой не так легко распространить по всему предотвращающему обрастание элементу.

Таким образом, аспектом настоящего изобретения является обеспечение альтернативной системы предотвращения обрастания и (или) судна, или другого объекта, содержащего такую световую систему для предотвращения обрастания, и (или) (подвижную) конструкцию, или другого объекта, предназначенного для использования в воде, при этом объект во время использования, по меньшей мере, частично двигается или вращается, содержащего такую световую систему для предотвращения обрастания, и (или) альтернативного способа работы предотвращающего обрастание элемента (такого судна или конструкции, или другого объекта, и т.д.), который, предпочтительно, дополнительно по меньшей мере частично устраняет один или более из вышеописанных недостатков.

Таким образом, в первом аспекте данное изобретение обеспечивает объект, каковой объект содержит обрастающий элемент, этот объект дополнительно содержит световую систему для предотвращения обрастания, световая система для предотвращения обрастания содержит, по меньшей мере один источник лазерного света, каковой источник лазерного света выполнен с возможностью облучения предотвращающим обрастание светом по меньшей мере части упомянутого обрастающего элемента, при этом световая система для предотвращения обрастания сконфигурирована таким образом, что во время использования обрастающий элемент крайней мере частично двигается по отношению к источнику лазерного света. Этот объект, в частности, содержит объект, который во время использования по меньшей мере временно подвержен воздействию воды. Обрастающий элемент, в частности, содержит элемент предотвращения обрастания, который во время использования по меньшей мере временно находится в контакте с водой и во время использования по крайней мере частично двигается.

В дополнительном аспекте изобретение обеспечивает световую систему для предотвращения обрастания, выполненную с возможностью предупреждения или уменьшения биологического нарастания на обрастающем элементе объекта, который во время использования, по меньшей мере, частично двигается и, по меньшей мере, временно подвержен воздействию воды, посредством облучения предотвращающим обрастание светом упомянутого обрастающего элемента, при этом световая система для предотвращения обрастания содержит по меньшей мере один источник лазерного света, выполненный с возможностью генерации предотвращающего обрастание света и обеспечения упомянутого предотвращающего обрастание света на упомянутый обрастающий элемент во время его использования, при этом система сконфигурирована таким образом, что во время использования обрастающий элемент крайней мере частично двигается по отношению к источнику лазерного света. Следовательно, изобретение, кроме того, обеспечивает саму по себе световую систему для предотвращения обрастания. Поэтому в дополнительном аспекте изобретение обеспечивает световую систему для предотвращения обрастания ("систему"), специально выполненную с возможностью предупреждения или уменьшения (связанного с водой) биологического нарастания на обрастающем элементе объекта, который во время использования, по меньшей мере, частично двигается и, по меньшей мере, временно подвержен воздействию воды (или другой жидкости). Система обеспечивает предотвращающий обрастание свет ("свет") на упомянутый обрастающий элемент. Эта световая система для предотвращения обрастания содержит источник лазерного света, выполненный с возможностью генерации предотвращающего обрастание света, при этом, в частности, предотвращающий обрастание свет, содержит УФ излучение. Источник лазерного света выполнен с возможностью обеспечения упомянутого предотвращающего обрастание света на упомянутый обрастающий элемент во время его использования, другими словами, в то время как обрастающий элемент, по меньшей мере, частично двигается по отношению к этому источнику лазерного света.

В результате взаимоусиливающего эффекта, обусловленного, по меньшей мере, частично двигающимся обрастающим элементом и источником лазерного света, оказывается эффективное и действенное световое воздействие по большей области обрастающего элемента, поскольку источник лазерного света охватывает область обрастающего элемента во время его движения.

В данном документе термины "обрастание", "биообрастание" и "биологическое обрастание" используются взаимозаменяемым образом. Выше были приведены примеры обрастания. Описанный способ (см. ниже) и световая система могут применяться, чтобы предупреждать обрастание гребных винтов кораблей, но они применимы ко всем морским объектам, включая стационарные (трубы, морские причалы и т.д.), а также подвижные морские объекты (подводные лодки и т.д.), которые содержат обрастающие элементы, которые во время использования, по меньшей мере, частично двигаются. Раскрытое решение по предотвращению обрастания может быть также применено к объектам, работающим в судоходных руслах, каналах или на озерах, а также, например, в аквариумах.

Во время использования объекта этот объект может перемещаться, например, перемещаться в воде (как в случае судна). При его перемещении предотвращающий обрастание элемент и источник лазерного света также будут перемещаться. Следовательно, предотвращающий обрастание элемент по меньшей мере временно находится в контакте с водой и во время использования по меньшей мере частично двигается. Однако предотвращающий обрастание элемент во время использования перемещается также и относительно источника лазерного света (и вообще, по существу относительно остальной части объекта). Такое движение может быть по существу постоянным движением, таким как в случае гребного винта, но может также быть по существу временным движением, таким как в случае с рулем. Движение обрастающего элемента может быть управляемым посредством системы управления. Эта система управления может быть той же самой или может быть иной, чем система управления, которая выполнена с возможностью управления световой системой для предотвращения обрастания (см. также ниже). Система управления, выполненная с возможностью управления движением обрастающего элемента, и система управления для управления световой системой для предотвращения обрастания, более конкретно - для управления интенсивностью предотвращающего обрастание света, могут быть функционально связаны.

В одном варианте осуществления изобретения система для предотвращения обрастания содержит систему управления, выполненную с возможностью управления интенсивностью предотвращающего обрастание света, как функцией скорости и (или) ускорения обрастающего элемента по отношению к объекту и таймера для временнóго изменения интенсивности предотвращающего обрастание света. Такая система позволяет производить гораздо более эффективное удаление биообрастания или предотвращение обрастания движущейся поверхности. Например, когда обрастающий элемент не находится на одной линии с источником лазерного света, интенсивность предотвращающего обрастание света может быть уменьшена, а (или) когда обрастающий элемент находится на одной линии с источником лазерного света, интенсивность предотвращающего обрастание света может быть увеличена.

Ультрафиолет (УФ) представляет собой часть электромагнитного света, ограниченного нижней длиной волны края видимого спектра и полосой излучения рентгеновских лучей. Спектральный диапазон УФ света по определению находится приблизительно между 100 и 400 нм (1 нм=10^-9 м) и является для человеческого глаза невидимым. При использовании классификации Международной комиссии по освещению (CIE) УФ спектр подразделяется на три диапазона: UVA (длинноволновой) - от 315 до 400 нм, UVВ (средневолновой) - от 280 до 315 нм; и UVС (коротковолновой) от 100 до 280 нм. В предпочтительном варианте осуществления системы для предотвращения обрастания предотвращающий обрастание свет содержит "свет" одного или более типов из UVA и UVC.

В другом варианте осуществления изобретения система для предотвращения обрастания содержит расширитель, который расширяет созданный источником лазерного света пучок предотвращающего обрастание света таким образом, что этот предотвращающий обрастание свет (во время использования) охватывает по меньшей мере часть обрастающего элемента. Соответственно предотвращающий обрастание свет обеспечен по большей площади обрастающего элемента - теперь облучается не пятно, а по меньшей мере линия, и упомянутая линия в той или иной степени движется по обрастающему элементу в результате перемещения этого обрастающего элемента во время его использования.

В одном варианте осуществления система для предотвращения обрастания содержит отражатель, расположенный таким образом, чтобы отражать создаваемый источником лазерного света предотвращающий обрастание свет в направлении противоположной стороны обрастающего элемента, на который упомянутый предотвращающий обрастание свет обеспечивается источником лазерного света.

В одной версии вышеописанного варианта осуществления отражатель расположен таким образом, что главная оптическая ось отражателя имеет направление, не параллельное направлению предотвращающего обрастание света, созданного источником лазерного света. Соответственно, при этом может облучаться бóльшая поверхность обрастающего элемента. В одном варианте осуществления главная оптическая ось отражателя и направление предотвращающего обрастание света сконфигурированы в одной и той же плоскости.

В одном варианте осуществления система для предотвращения обрастания содержит механизм перемещения, который перемещает любое одно из источника лазерного света, расширителя или отражателя таким образом, что предотвращающий обрастание свет охватывает по меньшей мере часть обрастающего элемента. Таким образом, механизм перемещения выполнен специально с возможностью перемещения любого из источника лазерного света, расширителя или отражателя для охвата по меньшей мере части обрастающего элемента. Итак, система для предотвращения обрастания содержит механизм перемещения, который перемещает одно из расширителя или отражателя таким образом, что предотвращающий обрастание свет охватывает по меньшей мере часть обрастающего элемента.

В одном варианте осуществления система для предотвращения обрастания содержит по меньшей мере два источника лазерного света, расположенных таким образом, что первый источник лазерного света расположен так, что обеспечивает предотвращающий обрастание свет на переднюю сторону обрастающего элемента, в то время как второй источник лазерного света расположен так, что обеспечивает предотвращающий обрастание свет на заднюю сторону обрастающего элемента.

В другом аспекте изобретение обеспечивает объект, который во время использования по меньшей мере временно подвержен воздействию воды, при этом объект содержит обрастающий элемент, который во время использования по меньшей мере временно находится в контакте с водой и во время использования по крайней мере частично двигается, объект дополнительно содержит световую систему для предотвращения обрастания в соответствии с раскрытыми выше вариантами осуществления, в которой источник лазерного света выполнен с возможностью облучения предотвращающим обрастание светом по меньшей мере части упомянутого обрастающего элемента.

Термин "элемент" в одном варианте осуществления может, например, относятся к пластине, неподвижной или подвижной конструкции, содержащей подвижную часть, к подвижной части, включающей в себя элемент, который содержит поверхность. Термин "элемент" в одном варианте осуществления может, например, относиться к пластине, такой как одна из лопастей гребного винта. Однако термин "элемент" может также относиться и ко всему гребному винту. Гребной винт представляет собой пример находящегося под водой элемента, выполненного с возможностью перемещения (во время использования).

Поверхность (элемента) предназначенного к защите объекта может содержать сталь, но может, как вариант, содержать и другой материал, такой как, например, выбранный из группы, состоящей из дерева, полиэстера, композита, алюминия, резины, гипалона, ПВХ, стекловолокна и т.д. В том случае, когда конструкция является подвижной, эта конструкция может, например, быть водосливной плотиной, дамбой, шлюзом и т.д., каковая конструкция может иметь подвижную часть, например, створ или шлюз и т.д. Следовательно, эта подвижная конструкция, главным образом, представляет собой работающую в воде подвижную конструкцию. Подвижная часть может содержать элемент, такой как пластина, такая как стальная пластина. И в этом случае термин "элемент" также может относиться ко всей подвижной части.

В предпочтительном варианте осуществления обрастающий элемент во время использования вращается. Более конкретно - обрастающий элемент вращается вокруг своей собственной оси. В этом варианте осуществления обрастаемый элемент представляет собой такой элемент, как гребной винт.

В данном конкретном варианте осуществления система управления выполнена с возможностью управления интенсивностью предотвращающего обрастание света в функции одного или более из (i) скорости вращения обрастающего элемента, (ii) длины предотвращающего обрастание света, спроецированного на обрастающий элемент, и (iii) таймера для временнóго изменения интенсивности предотвращающего обрастание света. Термин "длина" может, главным образом, относиться к длине пути (чем больше длины пути, тем может потребоваться бóльшая интенсивность, поскольку по длине пути определенная интенсивность из-за поглощения и (или) рассеяния может быть потеряна). Эта длина может быть, например, зависима от положения руля или гребного винта.

Альтернативно или дополнительно система управления выполнена с возможностью управления интенсивностью предотвращающего обрастание света в функции светопропускания среды (для излучения UVA и (или) UVC), в основном, - (морской) воды между обрастающим элементом и источником лазерного света. Например, может использоваться (световой) датчик, выполненный с возможностью распознавания пропускания (как вариант, посредством одного или более датчика измерения светорассеяния и датчика измерения светопропускания). Датчик может обеспечивать соответствующий сигнал датчика, на основании которого система управления управляет интенсивностью предотвращающего обрастание света.

В альтернативном варианте осуществления изобретения обрастающий элемент представляет собой какой-либо щиток или руль, который представляет собой прямоугольный элемент, который поворачивается вокруг оси, проходящей через одну из его сторон. Руль является примером подводного элемента, выполненного с возможностью передвижения (во время использования). Очевидно, что в качестве обрастающего элемента возможны другие движущиеся конструкции.

В другом аспекте настоящее изобретение обеспечивает способ предотвращения обрастания обрастающего элемента объекта, который во время своего использования по меньшей мере временно подвержен воздействию воды, при этом способ включает в себя этапы обеспечения световой системы для предотвращения обрастания в том виде, как она определена выше, генерацию предотвращающего обрастание света посредством источника лазерного света, обеспечение упомянутого предотвращающего обрастание света на упомянутый обрастающий элемент.

В версии вышеописанного варианта осуществления способ дополнительно включает в себя один или более следующих этапов:

- генерацию предотвращающего обрастание света как функции одного или более из (i) скорости и (или) ускорения обрастающего элемента и (ii) таймера для временнóго изменения интенсивности предотвращающего обрастание света, и

- управление интенсивностью предотвращающего обрастание света как функции одного или более из (i) скорости и (или) ускорения обрастающего элемента и (ii) размеров обрастающего элемента.

В другом аспекте настоящее изобретение обеспечивает способ предотвращения обрастания обрастающего элемента объекта, который во время своего использования по меньшей мере временно подвержен воздействию воды, включающий в себя этапы обеспечения световой системы для предотвращения обрастания в том виде, как она определена ранее, генерации предотвращающего обрастание света посредством источника (2) лазерного света, обеспечение упомянутого предотвращающего обрастание света (а упомянутом обрастающем элементе.

В версии вышеописанного варианта осуществления способ дополнительно включает в себя один или более следующих этапов:

- генерация предотвращающего обрастание света как функции одного или более из (i) скорости и (или) ускорения обрастающего элемента и (ii) таймера для временнóго изменения интенсивности предотвращающего обрастание света, и

- управление интенсивностью предотвращающего обрастание света как функции одного или более из (i) скорости и (или) ускорения обрастающего элемента и (ii) размеров обрастающего элемента.

В другом аспекте настоящее изобретение обеспечивает способ обеспечения световой системы для предотвращения обрастания на объекте, который во время его использования по меньшей мере временно подвержен воздействию воды, при этом способ включает в себя крепление по меньшей мере одного источника лазерного света в том виде, как он определен ранее, к объекту, при этом по меньшей мере один источник лазерного света выполнен с возможностью обеспечения упомянутого предотвращающего обрастание света на обрастающий элемент объекта, при этом во время использования упомянутый обрастающий элемент по крайней мере частично двигается по отношению к источнику лазерного света.

В еще одном дополнительном аспекте данное изобретение также обеспечивает объект (такой как, например, объект, выбранный из группы, содержащей судно и находящуюся в воде (подвижную) конструкцию, которая во время ее использования по меньшей мере временно подвержена воздействию воды), содержащий обрастающий элемент, который во время его использования по меньшей мере частично двигается и по меньшей мере временно находится в контакте с водой, объект дополнительно содержит модуль освещения в том виде, как он определен в настоящем документе, при этом модуль освещения выполнен с возможностью облучения предотвращающим обрастание светом по меньшей мере часть упомянутого обрастающего элемента.

Обрастающий элемент может быть частью элемента объекта. Поэтому в вариантах осуществления объект выбран из группы, состоящей из судна, водосливной плотины, дамбы, живорыбного садка, шлюза, клетки морского рыболовного хозяйства, конструкций гидроэлектростанции и буя.

Система для предохранения от обрастания обрастающего элемента может включать в себя множество источников света или комбинацию источников света, а также другие компоненты, такие как расширители или отражатели, как это раскрыто в настоящем описании, для облучения обрастающего элемента, с тем чтобы обеспечить предотвращающий обрастание свет по существу по всей площади обрастающего элемента. Соответственно, рост микроорганизмов на обрастающем элементе при этом существенно снижается.

Преимуществом обеспечиваемых в настоящее время решений является то, что микроорганизмы после того, как они налипли и укоренились на обрастающем элементе, не уничтожаются, как это имеет место при использовании известных покрытий, наносящих яды, а при этом просто осуществляется предупреждение укоренения этих микроорганизмов на обрастающем элементе. Для удаления уже существующего обрастания обрастающего элемента большими структурами микроорганизмов более эффективно активно убивать микроорганизмы сразу перед тем, как или сразу после того, как они контактируют с обрастающим элементом, по сравнению со световой обработкой. Этот эффект может быть аналогичен эффекту, полученному от использования "наноповерхностей", которые являются настолько гладкими, что микроорганизмы просто не могут к ним прикрепиться.

Поскольку для уничтожения микроорганизма в начальной стадии их укоренения требуется лишь небольшое количество световой энергии, то система может работать таким образом, чтобы обеспечивать постоянное облучение большой поверхности предотвращающим обрастание светом без необходимости использования экстремальной мощности.

Некоторые преимущества используемой в настоящее время технологии включают в себя сохранение чистой поверхности, уменьшение выбросов углекислого газа, сокращение использования в окружающей среде токсичных веществ и т.д.

В еще одном дополнительном аспекте данное изобретение обеспечивает способ предотвращения обрастания обрастающего элемента объекта, который во время своего использования по меньшей мере временно подвержен воздействию воды, данный способ включает в себя:

- обеспечение световой системы для предотвращения обрастания в том виде, как она определена выше,

- генерацию предотвращающего обрастание света посредством источника лазерного света,

- обеспечение упомянутого предотвращающего обрастание света на упомянутом обрастающем элементе во время его использования, в то время как обрастающий элемент по меньшей мере частично передвигается по отношению к источнику лазерного света.

Кроме того, дополнительный аспект изобретения обеспечивает также компьютерный программный продукт, который, будучи загруженным в процессор, выполнен с возможностью исполнения способа. В одном варианте осуществления компьютерный программный продукт может быть сохранен на носителе информации, таком как находящийся на удаленном сервере или на компьютере. Таким образом, процессор может содержаться в источнике лазерного света или в другом элементе, включенном в световую систему для предотвращения обрастания. Но процессор может быть включен в состав внешнего устройства, которое выполнено с возможностью управления световой системой для предотвращения обрастания. Такое внешнее устройство может входить в состав объекта, но, как вариант, может быть сконфигурировано удаленно.

Способ может быть выполняться в зависимости от сигнала датчика, - таким образом, как определено выше. В качестве альтернативы или дополнительно, способ также может выполняться в зависимости от одного или более из скорости и (или) ускорения обрастающего элемента по отношению к объекту и таймера для временнóго изменения интенсивности предотвращающего обрастание света. Тем не менее, альтернативно или дополнительно, способ также может быть выполнен в зависимости от одного или более из (i) скорости вращения обрастающего элемента, (ii) длины предотвращающего обрастание света, спроецированного на обрастающий элемент, и оси вращения обрастающего элемента и (iii) таймера для временнóго изменения интенсивности предотвращающего обрастание света. Следовательно, способ может включать в себя управление интенсивностью предотвращающего обрастание света в зависимости от одного или нескольких из (а) сигнала датчика, (b) скорости вращения обрастающего элемента, (с) длины предотвращающего обрастание света, спроецированного на обрастающий элемент и оси вращения обрастающего элемента, и (d) таймера для временнóго изменения интенсивности предотвращающего обрастание света. Поэтому компьютерный программный продукт может быть, как правило, выполнен с возможностью исполнения этого способа, а также управления интенсивностью предотвращающего обрастание света в зависимости от одного или более из указанных здесь параметров и (или) элементов. Следовательно, система управления, компьютерный программный продукт и описанные здесь способы могут быть выполнены с возможностью управления интенсивностью обрастающего элемента в функции указанных здесь параметров и (или) элементов.

В еще одном дополнительном аспекте изобретение обеспечивает способ обеспечения световой системы для предотвращения обрастания на объекте, который во время своего использования по меньшей мере временно подвержен воздействию воды, при этом способ включает в себя крепление по меньшей мере одного источника лазерного света в том виде, как он определен выше, к объекту, при этом по меньшей мере один источник лазерного света выполнен с возможностью обеспечения упомянутого предотвращающего обрастание света на обрастающий элемент объекта, при этом во время использования упомянутый обрастающий элемент по крайней мере частично двигается.

Термин "по существу", в данном документе, например, «по существу весь свет» или «по существу состоит из», будет понятен специалисту в данной области. Термин «по существу» также может включать в себя варианты осуществления с «полностью», «абсолютно», «все». Таким образом, в таких вариантах осуществления прилагательное «существенный» может быть удалено. В тех случаях, где это применимо, термин "по существу" может относиться к величине в 90% или более, такой как 95% или более, конкретно, - 99% или более, более конкретно, - 99,5% или более, включая 100%.

Приведенные здесь, помимо всего прочего, устройства описаны в процессе работы. Как будет понятно специалисту в данной области, данное изобретение не ограничено способами работы или работающими устройствами.

Следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления иллюстрируют, а не ограничивают изобретение, и что специалисты в данной области смогут разработать много альтернативных вариантов осуществления, не выходя за рамки объема приложенных пунктов формулы изобретения. В этих пунктах формулы изобретения ссылочные позиции, помещенные между скобками, не должны истолковываться как ограничивающие данный пункт формулы изобретения. Использование глагола "содержать" и его спряжений не исключает присутствия элементов или этапов, отличных от тех, что указаны в пункте формулы изобретения. Термин "содержат" включает в себя также варианты осуществления, в то время как термин "содержит" означает "состоит из". Термин "и (или)", как правило, относится к одной или более из позиций, упомянутых перед и после "и (или)". Например, фраза "позиция 1 и (или) позиция 2" и подобные фразы могут относиться к одной или более из позиции 1 и позиции 2. Термин "содержащий" в одном из вариантов осуществления может означать "состоящий из", но в другом варианте осуществления может означать "содержащий по меньшей мере определенные виды и, как вариант, один или более других видов". Признак единственного числа, предшествующий элементу, не исключает присутствия множества таких элементов. Далее, термины "передний" и "задний" или "противоположный" используются здесь для описания внешних противолежащих граней обрастающего элемента. Обычно та поверхность, на которую смотрят, считается передом, но - в зависимости от ориентации, поверхность, на которую смотрят, может считаться задней.

Изобретение, кроме того, относится к устройству, содержащему один или более отличительных признаков, описанных в описании и (или) показанных на приложенных чертежах. Изобретение, далее, относится к способу или процессу, содержащему один или более отличительных признаков, описанных в описании и (или) показанных на приложенных чертежах.

Для того чтобы обеспечить дополнительные преимущества, описанные в этом патенте различные аспекты могут быть объединены. Кроме того, специалисту в данной области техники будет понятно, что варианты осуществления можно объединять, и что может быть объединено более двух вариантов осуществления. Более того, некоторые из признаков могут служить основой для одной или нескольких выделенных заявок.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Теперь варианты осуществления изобретения будут описаны - лишь в качестве примера - со ссылкой на прилагаемые схематичные чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают соответствующие друг другу части, и в которых

фиг. 1 представляет собой схематическое изображение варианта осуществления изобретения;

фиг. 2 представляет собой схематическое изображение другого варианта осуществления изобретения.

Чертежи не обязательно выполнены в масштабе.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Хотя изобретение будет проиллюстрировано и подробно описано на чертежах и в вышеприведенном описании, такую иллюстрацию и описание и следует рассматривать как иллюстративные или приведенные в качестве примера, а не как ограничивающие; данное описание не ограничено раскрытыми вариантами осуществления. Дополнительно заметим, что чертежи являются схематичными, не обязательно выполнены в масштабе, и что подробности, которые не являются необходимыми для понимания настоящего изобретения, были опущены.

Фиг. 1 показывает в качестве основного варианта осуществления схематичный вид световой системы (1) для предотвращения обрастания, выполненной с возможностью предотвращения или уменьшения биообрастания на обрастающем элементе (1201) объекта (1200). Обрастающий элемент (1201) во время его использования по меньшей мере частично передвигается и по меньшей мере временно подвержен воздействию воды. Обрастание на обрастающем элементе (1201) предотвращается или уменьшается посредством облучения упомянутого обрастающего элемента (1201) предотвращающим обрастание светом (211). Световая система (1) для предотвращения обрастания содержит, по меньшей мере один источник (2) лазерного света, выполненный с возможностью генерации предотвращающего обрастание света (211) и обеспечения упомянутого предотвращающего обрастание света (211) во время использования на упомянутый обрастающий элемент (1201), при этом система (1) сконфигурирована таким образом, что во время использования обрастающий элемент (1201) по меньшей мере частично перемещается по отношению к источнику (2) лазерного света. В соответствии с вариантом осуществления, проиллюстрированным на фиг. 1, объект (1200) содержит обрастающий элемент (1201), который во время использования вращается, то есть, гребной винт. В этом варианте осуществления предотвращающий обрастание свет (211) содержит "свет" одного или более типов из UVA и UVC.

В варианте осуществления настоящего изобретения, в том виде, как он проиллюстрирован на фиг. 1, система (1) для предотвращения обрастания содержит систему управления (300). Эта система управления (300) выполнена с возможностью управления интенсивностью предотвращающего обрастание света (211) как функции либо (i) скорости и (или) ускорения обрастающего элемента (1201) по отношению к объекту (1200), либо (ii) таймера для временнóго изменения интенсивности предотвращающего обрастание света (211), или же, альтернативно, - с использованием комбинации того и другого. Соответственно, при этом достигается более эффективное предотвращение обрастания.

В варианте осуществления настоящего изобретения, в том виде, как он показан на фиг. 1 световая система (1) для предотвращения обрастания содержит расширитель (4), который расширяет создаваемый источником (2) лазерного света пучок предотвращающего обрастание света (211), таким образом, что этот предотвращающий обрастание свет (211) охватывает по меньшей мере часть обрастающего элемента (1201). В различных вариантах осуществления могут использоваться различные расширители (4), для того чтобы расширять лазерный пучок, включая, но им не ограничиваясь, голографический расширитель.

Фиг. 2 показывает еще один вариант осуществления, - схематичный вид световой системы (1) для предотвращения обрастания, содержащей отражатель (5), расположенный таким образом, чтобы отражать создаваемый источником (2) лазерного света предотвращающий обрастание свет (211) в направлении противоположной стороны обрастающего элемента (1201), на который упомянутый предотвращающий обрастание свет (211) посылается источником (2) лазерного света. В этом конкретном варианте осуществления отражатель (5) расположен таким образом, отражатель (5) имеет главную оптическую ось в направлении, не параллельном направлению предотвращающего обрастание света (211), созданного источником (2) лазерного света.

В варианте осуществления настоящего изобретения в том виде, как он показан на фиг. 2, световая система (1) для предотвращения обрастания содержит механизм (3) перемещения, который перемещает источник (2) лазерного света и отражатель (5) таким образом, что предотвращающий обрастание свет (211) охватывает по меньшей мере часть обрастающего элемента (1201). В альтернативных вариантах осуществления механизм (3) перемещения может двигать либо источник (2) лазерного света, либо отражатель (5), либо расширитель (4) или же комбинацию из этих трех элементов. В показанном варианте осуществления объект (1200) представляет собой морское судно, а механизм (3) перемещения является рулем объекта (1200). В альтернативных вариантах осуществления механизмом (3) перемещения может быть существующая на объекте (1200) подвижная конструкция, как в этом случае, или же им может быть предназначенный для этой цели специальный механизм.

В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 2, световая система (1) для предотвращения обрастания содержит дополнительный источник (12) лазерного света, расположенный таким образом, что первый источник (2) лазерного света обеспечивает предотвращающий обрастание свет (211) на переднюю сторону обрастающего элемента (1201), в то время как второй источник (12) лазерного света обеспечивает предотвращающий обрастание свет (211) на заднюю сторону обрастающего элемента (1201).

Данные концепции не ограничены вышеописанными вариантами осуществления, которые могут изменяться различными возможными способами в пределах объема пунктов формулы изобретения. Например, использование в качестве предотвращающего обрастание средства света, в частности, УФ излучения, может предоставить интересную возможность в других областях. Она уникальна в том смысле, что при этом может быть обеспечена постоянная степень защиты «24/7» большой площади. Это приложение особенно интересно для гребных винтов судов, но может применяться в плавательных бассейнах, на станциях очистки воды и т.д. Вместо воды, биообрастание может иметь место, и с ним надо бороться в других жидких средах, например, в маслах, рассолах и (или) в жидкостях в других областях, включая пищевую промышленность. Таким образом, изобретение пояснено, в первую очередь, применительно к воде, такой как морская вода. Однако настоящее изобретение не ограничено лишь такими приложениями. Следовательно, в вариантах осуществления изобретения, термин "вода" может быть заменен на "жидкость". В частности, такая жидкость может тоже содержать обуславливающие биообрастание виды и питательные вещества для таких обуславливающих биообрастание видов.

Элементы и аспекты, описанные для конкретного варианта осуществления или в связи с ним, могут быть соответствующим образом объединены с элементами и аспектами других вариантов осуществления изобретения, если определенным образом не указаны иное.

Таким образом, в настоящее время большую долю рынка занимают решения по предотвращению обрастания, которые испускают некоторые химические вещества или биоциды. Для своей эффективности эти покрытия должны обеспечивать окружение, которое является агрессивным для живых существ. Недостаток этого заключается в том, что с течением времени - либо в результате преднамеренного испускания, либо в силу неизбежной очистки поверхности - эти химические вещества высвобождаются в воду. Эти химические вещества довольно часто остаются активными, оказывая отрицательное воздействие на окружающую среду. Принципиально иной способ предотвращения биологического обрастания состоит в использовании УФ излучения. Как известно, УФ излучение является эффективным в деактивации или даже уничтожении микроорганизмов, при условии применения достаточной дозы соответствующей длины волны.

1. Плавучая конструкция, которая во время ее использования по меньшей мере временно подвержена воздействию воды, причем плавучая конструкция содержит обрастающий элемент (1201), который во время его использования по меньшей мере временно находится в контакте с водой и во время его использования по крайней мере частично передвигается, плавучая конструкция дополнительно содержит световую систему (1) для предотвращения обрастания, при этом световая система (1) для предотвращения обрастания содержит по меньшей мере один источник (2) лазерного света, причем источник (2) лазерного света выполнен с возможностью облучения предотвращающим обрастание светом (211) по меньшей мере части упомянутого обрастающего элемента (1201), при этом световая система (1) для предотвращения обрастания сконфигурирована таким образом, что во время использования обрастающий элемент (1201) крайней мере частично передвигается по отношению к источнику (2) лазерного света.

2. Плавучая конструкция по п. 1, дополнительно содержащая систему управления (300), выполненную с возможностью управления интенсивностью предотвращающего обрастание света (211) как функции одного или более из (i) скорости и (или) ускорения обрастающего элемента (1201) по отношению к плавучей конструкции и (ii) таймера для временнóго изменения интенсивности предотвращающего обрастание света (211).

3. Плавучая конструкция по п. 1, в которой предотвращающий обрастание свет (211) содержит "свет" одного или более типов из UVA и UVC.

4. Плавучая конструкция по п. 1, содержащая расширитель (4), который расширяет создаваемый источником (2) лазерного света пучок предотвращающего обрастание света (211) таким образом, что этот предотвращающий обрастание свет (211) охватывает по меньшей мере часть обрастающего элемента (1201).

5. Плавучая конструкция по п. 4, в которой расширитель (4) является голографическим расширителем.

6. Плавучая конструкция по п. 1, содержащая отражатель (5), расположенный таким образом, чтобы отражать создаваемый источником (2) лазерного света предотвращающий обрастание свет (211) в направлении противоположной стороны обрастающего элемента (1201), на который упомянутый предотвращающий обрастание свет (211) посылается источником (2) лазерного света.

7. Плавучая конструкция по п. 6, в которой отражатель (5) расположен таким образом, отражатель (5) имеет главную оптическую ось в направлении, не параллельном направлению предотвращающего обрастание света (211), созданного источником (2) лазерного света.

8. Плавучая конструкция по любому из пп. 4-7, содержащая механизм (3) перемещения, который перемещает любое одно из источника (2) лазерного света, расширителя (4) и отражателя (5) таким образом, что предотвращающий обрастание свет (211) охватывает по меньшей мере часть обрастающего элемента (1201).

9. Плавучая конструкция по п. 1, содержащая по меньшей мере два источника (2, 12) лазерного света, расположенных таким образом, что первый источник (2) лазерного света, обеспечивает предотвращающий обрастание свет (211) на переднюю сторону обрастающего элемента (1201), в то время как второй источник (12) лазерного света обеспечивает предотвращающий обрастание свет (211) на заднюю сторону обрастающего элемента (1201).

10. Плавучая конструкция по п. 1, в которой обрастающий элемент (1201) содержит одно или более из руля и гребного винта.

11. Плавучая конструкция по п. 1, в которой обрастающий элемент (1201) выполнен с возможностью вращения во время его использования.

12. Плавучая конструкция по п. 1, дополнительно содержащая систему управления (300), при этом система управления (300) выполнена с возможностью управления интенсивностью предотвращающего обрастание света (211) как функции одного или более из (i) скорости вращения обрастающего элемента (1201), (ii) длины предотвращающего обрастание света (211), спроецированного на обрастающий элемент (1201), и оси вращения обрастающего элемента (1201) и (iii) таймера для временнóго изменения интенсивности предотвращающего обрастание света (211).

13. Способ предотвращения обрастания обрастающего элемента (1201) плавучей конструкции, которая во время своего использования по меньшей мере временно подвержена воздействию воды, при этом способ включает в себя этапы, на которых:

- обеспечивают световую систему (1) для предотвращения обрастания в том виде, как она определена по любому из пп. 1-12,

- генерируют предотвращающий обрастание свет (211) посредством источника (2) лазерного света,

- обеспечивают упомянутый предотвращающий обрастание свет (211) на упомянутом обрастающем элементе (1201) во время его использования, в то время как обрастающий элемент (1201) по меньшей мере частично передвигается по отношению к источнику (2) лазерного света.

14. Компьютерно-читаемый носитель информации, содержащий сохраненную на нем компьютерную программу, которая, при выполнении процессором, побуждает его исполнять способ по п. 13, и побуждает его управлять интенсивностью предотвращающего обрастание света в зависимости от (а) сигнала датчика, (b) скорости вращения обрастающего элемента, (с) длины предотвращающего обрастание света, спроецированного на обрастающий элемент, и оси вращения обрастающего элемента и (d) таймера для временнóго изменения интенсивности предотвращающего обрастание света.

15. Способ обеспечения системы (1) для предотвращения обрастания на плавучей конструкции, которая во время своего использования по меньшей мере временно подвержена воздействию воды, при этом способ включает в себя этапы, на которых: прикрепляют по меньшей мере один источник (2) лазерного света в том виде, как он определен по любому из пп. 1-13, к плавучей конструкции, при этом по меньшей мере один источник (2) лазерного света выполнен с возможностью обеспечения упомянутого предотвращающего обрастание света на обрастающий элемент (1201) плавучей конструкции, при этом во время использования упомянутый обрастающий элемент (1201) по меньшей мере частично двигается.