В России научились спасать корабельные трубы от обрастания

В начале года в Северодвинске открылась химико-технологическая лаборатория при научно-исследовательском проектно-технологическом бюро (НИПТБ) "Онега". Ее постройка планировалась еще в далеких 80-х годах, но из-за распада страны и возникших проблем достроить ее удалось только сейчас.

Строительство лаборатории началось в 2014 году в рамках федеральной целевой программы "Развитие гражданской и морской техники". На ее создание часть средств была выделена из федерального бюджета, а конструкторская документация на стенды разрабатывалась в стенах НИПТБ "Онега" за счет собственных средств.
 

О том, что происходит в лаборатории и какие новые возможности открываются перед бюро, расскажет начальник лаборатории Юлия Соснина.

- Юлия Николаевна, расскажите о лаборатории – какие возможности открываются перед НИПТБ?

- Основное направление деятельности НИПТБ "Онега" – это разработка документации в обеспечение ремонта, модернизации и утилизации кораблей и судов. В нее входят технологическая, конструкторская и другие виды документации.

Раньше, до постройки лаборатории, мы не могли апробировать наши разработки, которые были исключительно на бумаге. Когда-то у НИПТБ был свой производственный участок на территории АО "ЦС "Звездочка", но он был в основном механообрабатывающий и был утерян еще где-то в 90-х. После этого у нас не было никакой опытной базы.

С появлением лаборатории у нас появились новые возможности. Теперь мы можем проводить стендовые испытания изделий, лабораторные анализы и даже что-то сделать своими руками.

- Какие работы выполняются в лаборатории?

-  У нас существует три основных направления: 1 – стендовые испытания, 2 – лабораторные испытания, 3 – разработка технологической документации в области химических технологий и обращения со всеми видами отходов.
 

- Сколько всего сотрудников работает в лаборатории?

- Всего восемь человек, но мы планируем расширяться. Работы очень много, поэтому скоро потребуются еще люди.
 

Аэродинамический стенд / Корабел.ру

- Начнем со стендовых испытаний. Какие стенды у вас есть?

- Для стендовых испытаний у нас установлено три основных стенда. Стенд для испытаний электролизеров, аэродинамический и гидродинамический.

Эти стенды позволяют испытывать оборудование на режимах, имитирующих воздействия, которым оно подвергается на корабле в реальной эксплуатации, а также апробировать новые методы переработки отработавших технологических сред – как органических, так и неорганических.
 

- На каком из стендов выполняются основные работы?

- Основные работы проходят на стенде испытаний электролизеров, монтаж которого мы совсем недавно завершили. Электролизеры – это устройства, применяемые для защиты корабельных трубопроводов, работающих на морской воде, от биологического обрастания.

Проблема биологического обрастания есть на всех кораблях – как на корпусе, так и в системах трубопроводов, работающих с забортной, то есть морской водой. По сути, внутри трубопроводов систем охлаждения происходит то же самое, что и с самим корпусом, когда он находится долгое время в воде: на стенках появляются наросты, ракушки и прочие биологические микроорганизмы. Единственное отличие в том, что трубопроводы имеют определенный диаметр, и, если не соблюдать меры защиты, то он может зарасти довольно быстро.

Проблема обрастания корабельных трубопроводов стоит особенно остро, так как они рассчитаны на большие скорости движения воды, а по размерам относительно малы. В силу этого обрастание может значительно уменьшить их пропускную способность. Стоимость разборки трубопроводов для очистки очень велика из-за сложности систем, труднодоступности трубопроводов, затесненности помещений, необходимости проведения сопутствующих работ.

Для защиты от микроорганизмов устанавливаются изделия – электролизеры. Они используются не только на кораблях. В бытовых условиях их иногда применяют для обеззараживания воды, например, в бассейнах.

Принцип работы электролизеров заключается в следующем. В трубе установлены электроды, катоды, аноды, и все это подключается к электрической сети. Морская вода проходит через электролизер с большим расходом, и под действием электрического тока хлорид натрия, содержащийся в воде, превращается в гипохлорит натрия. Если по-простому, то в морской воде, когда она проходит через электролизер, образуется активный хлор, которого боятся микроорганизмы. В итоге они не прикрепляются к трубам и вымываются с потоком воды обратно в море. Важный момент – активный хлор является безопасным для окружающей среды. С течением времени и под воздействием солнечного света гипохлорит-ион разлагается и превращается обратно в морскую воду.

Мы не добавляем никаких химических веществ, то есть эта морская вода прошла через электролизер, преобразовалась там в другое вещество, сделала свое дело – эти вещества убили микроорганизмы, трубы у нас не заросли, система охлаждения работает в штатном режиме.

Если говорить о самом стенде, то он служит для испытания электролизеров на работоспособность. Каждое изготовленное изделие сначала нужно испытать, чтобы быть уверенными, что когда поставим его на корабль, оно будет работать в соответствии с конструкторской документацией на тех режимах, которые заложены проектантом. На стенде мы имитируем режимы испытания электролизера, как на корабле: то же давление, тот же расход морской воды. На выходе мы отбираем пробы, измеряем концентрацию активного хлора и сравниваем с конструкторской документацией на электролизер. После этого делаем вывод, хорошо он работает или нет.
 

- Через стенд испытаний электролизеров проходит огромное количество воды. Сколько ее проходит и куда ее потом выливаете?

- После испытаний электроролизеров остается большое количество морской воды, и ее нельзя сбрасывать в канализацию. Мы ее выпариваем. Для этого у нас установлен гидродинамический стенд. Он представляет собой вакуумный выпарной аппарат, в котором раствор разделяется на дистиллят (чистую воду) и конденсат (сухие соли). Так как аппарат работает под вакуумом, температура кипения раствора снижается в разы и составляет всего около 40 °С, что значительно повышает энергоэффективность стенда и снижает затраты на его эксплуатацию. Полученные после выпаривания сухие соли можно повторно использовать для последующих испытаний на стенде электролизера. Таким образом мы реализуем в нашей лаборатории принцип "нулевого сброса".
 

- Третий стенд, аэродинамическая труба. Для чего она служит?

- Третий стенд – аэродинамический. Он нужен для испытаний опытных и серийных образцов изделий с целью определения их аэродинамических характеристик при различных скоростях и  температурах воздуха. Его основной задачей было испытание экспериментальной установки для охлаждения воздушных потоков.

В 2017 году  наши специалисты проводили опытно-конструкторскую  работу по разработке установки для охлаждения воздуха в помещении серверов, то есть такая простая бытовая задача. Помещение, в котором находится сервер, необходимо постоянно охлаждать, чтобы оборудование работало в нормальном режиме. Обычно для таких задач используют импортные кондиционеры. Мы решили придумать аналог этих кондиционеров на основе медных тепловых трубок, которые позволяют переносить большое количество теплоты с эффективной теплопроводностью. В результате выполнения этой ОКР была изготовлена экспериментальная установка, которая прошла успешные испытания  на нашем аэродинамическом стенде.

- Какие работы ведутся в помещении для лабораторных испытаний?

- В помещении для лабораторных испытаний проводятся работы, в основном связанные с анализом воды. Во-первых, во время стендовых испытаний берутся пробы воды, и здесь определяется их соленость, содержание активного хлора, pH и прочее.

Еще одним направлением деятельности нашей лаборатории является оценка технического состояния корабельного оборудования методами неразрушающего и разрушающего контроля. В распоряжении наших специалистов имеется все необходимое диагностическое оборудование и специализированное программное обеспечение для проведения теплового, вибрационного, ультразвукового контроля, измерения твердости металла, контроля качества сварных швов.

- Что за оборудование находится в этой комнате и кто производитель? Иностранное?

- Лабораторное помещение оснащено современным технологическим и аналитическим оборудованием, которое позволяет использовать самые современные методики химических анализов, разрушающего и неразрушающего контроля.

Большая часть оборудования произведена в России. Мебель тоже вся отечественного производства, от завода "МеталлДизайн". Легче перечислить импортное оборудование: pH-метр, кондуктометр и солемер.

При строительстве лаборатории мы уделяли большое внимание вопросам экологии. Так, например, для исключения выбросов вредных веществ в окружающую среду в лаборатории предусмотрена современная система очистки выбросов. Все работы с вредными веществами проводятся в вытяжном шкафу, а химические реагенты  хранятся в специальных шкафах, оборудованных вытяжкой. Для очистки выбросов установлены скруббер и аэрозольный фильтр. В результате степень очистки выбрасываемого в окружающую среду воздуха составляет 99,9 %.

Все отработавшие химические растворы, образующиеся в лаборатории, собираются в специальные емкости, которые накапливаются в отдельном помещении и передаются в специализированную организацию для их утилизации.

- Планируется ли поступление нового оборудования? Или все, что нужно, уже есть?

- Да, мы планируем развиваться и по другим направлениям деятельности, связанным с лабораторными испытаниями, но подробности раскрывать пока рано.