RU89067U1

RU89067U1 - REVERSE OSMOTIC DESCRIPTION PLANT FOR UNDERWATER HABITATED OBJECTS

Info

Publication number: RU89067U1
Application number: RU2009105946/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Вениаминович Герасимов; Юрий Степанович Веселов; Николай Михайлович Петров; Олег Петрович Гаранин; Сергей Валентинович Гордеев; Анатолий Николаевич Суровцев
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority date: 2009-02-17
Filing date: 2009-02-17
Publication date: 2009-11-27

Abstract

Обратноосмотическая опреснительная установка для подводных обитаемых объектов, содержащая фильтры грубой и тонкой очистки морской воды, насос высокого давления, мембранные аппараты, гидравлические связи и арматуру, отличающаяся тем, что установка выполнена в виде, как минимум, трех отдельно расположенных на разных уровнях и функционально объединенных между собой гидравлическими связями блоков: насосного блока, закрепленного через амортизаторы на горизонтальном и вертикальном фундаментах и включающего плунжерный насос высокого давления с электроприводом, пневмогидроаккумулятор, установленный на нагнетательном патрубке насоса, и гибкие рукава; опреснительного блока, закрепленного через амортизаторы на вертикальном фундаменте и включающего фильтр грубой очистки, фильтр тонкой очистки и мембранные аппараты; и блока борбромселективных фильтров, жестко закрепленного на горизонтальном фундаменте, причем, фильтр грубой очистки заполнен смешанной шихтой из разнородных в отношении электрохимического потенциала металлических частиц, изготовленных из проволоки с соотношением размеров L:D = от 2 до 5, где L - длина отрезка проволоки и D - диаметр проволоки, фильтр тонкой очистки снабжен сменным картриджем из эластичных волокон, а борбромселективные фильтры загружены борбромселективным сорбентом, при этом гидравлические связи и арматура выполнены с обеспечением возможности двухступенчатого опреснения воды в мембранных аппаратах, утилизации рассола путем дозирования его в опресненную и в исходную морскую воду с последующим сбросом опресненной воды и рассола в автономные сборные емкости и доведением объемReverse osmosis desalination plant for underwater habitable objects, containing coarse and fine filters for sea water, a high pressure pump, diaphragm apparatus, hydraulic connections and fittings, characterized in that the installation is made in the form of at least three separately located at different levels and functionally combined interconnected by hydraulic connections of blocks: a pump block fixed through shock absorbers on horizontal and vertical foundations and including a high-pressure plunger pump electric drive, a pneumatic accumulator mounted on the discharge pipe of the pump, and flexible hoses; desalination unit, fixed through shock absorbers on a vertical foundation and including a coarse filter, fine filter and membrane devices; and a block of boron-selective filters rigidly fixed to a horizontal foundation, moreover, the coarse filter is filled with a mixed charge of metal particles heterogeneous with respect to the electrochemical potential made of wire with an aspect ratio of L: D = 2 to 5, where L is the length of the wire and D is the diameter of the wire, the fine filter is equipped with a replaceable cartridge of elastic fibers, and the boron-selective filters are loaded with a boron-selective sorbent, while the hydraulic connections and fittings are made with providing the possibility of two-stage desalination of water in membrane units, utilizing the brine by dosing it in desalinated and in source sea water with the subsequent discharge of desalinated water and brine into autonomous prefabricated containers and increasing the volume

Description

Настоящее техническое решение относится к области опреснения природных вод и может быть использовано преимущественно на подводных обитаемых объектах (далее - объекты): глубоководных аппаратах для океанологических исследований шельфа, флоры и фауны; туристических аквапланах; батискафах; всплывающих камерах; подводных лодках гражданского и военного назначений и т.п.This technical solution relates to the field of desalination of natural waters and can be used mainly on underwater inhabited objects (hereinafter referred to as objects): deep-sea vehicles for oceanological studies of the shelf, flora and fauna; tourist aquaplanes; bathyscaphe; pop-up cameras; submarines of civilian and military purposes, etc.

Известна обратноосмотическая опреснительная установка в судовом исполнении (журнал «Судостроение» №1, 1997, стр.25-26), включающая насос высокого давления, фильтры грубой и тонкой очистки морской воды, обратноосмотические опреснительные элементы (мембранные аппараты), трубопроводы, арматуру, средства управления и контроля. Установка реализует одноступенчатую схему опреснения и выполнена в виде автоматизированного агрегата, смонтированного на единой раме. Недостатком известной установки является ее громоздкость и неудовлетворительные виброшумовые характеристики (ВШХ), поскольку в установке имеются мощные источники шума и вибрации, а средств их гашения не предусмотрено. Кроме того, качество воды при одноступенчатой схеме опреснения не удовлетворяет современным гигиеническим требованиям.Known reverse osmosis desalination plant in the ship (magazine "Sudostroenie" No. 1, 1997, p.25-26), including a high pressure pump, filters for rough and fine purification of sea water, reverse osmosis desalination elements (membrane devices), pipelines, fittings, tools management and control. The installation implements a single-stage desalination scheme and is made in the form of an automated unit mounted on a single frame. A disadvantage of the known installation is its bulkiness and unsatisfactory vibration and noise characteristics (VHS), since the installation has powerful sources of noise and vibration, and there is no means of suppressing them. In addition, the quality of water in a single-stage desalination scheme does not meet modern hygiene requirements.

Известна также более совершенная обратноосмотическая опреснительная установка в корабельном исполнении (патент №2186709), содержащая фильтры грубой и тонкой очистки морской воды, насос высокого давления, мембранные аппараты, гидравлические связи и арматуру. Фильтры грубой и тонкой очистки морской воды содержат фильтрующие элементы (сменные картриджи), изготовленные из упругого фильтрующего материала, что обеспечивает некоторое улучшение ВШХ установки.Also known is a more advanced reverse osmosis desalination plant in ship design (patent No. 2186709), containing coarse and fine filters for sea water, a high pressure pump, diaphragm devices, hydraulic connections and fittings. Filters for coarse and fine purification of sea water contain filter elements (replaceable cartridges) made of an elastic filter material, which provides some improvement in the VSH installation.

Данная установка принята в качестве прототипа заявляемого технического решения.This installation is adopted as a prototype of the proposed technical solution.

Основные недостатки, присущие установке по патенту №2186709:The main disadvantages inherent in the installation according to patent No. 2186709:

- громоздкая конструкция, обусловленная жестким агрегатированием узлов установки, требует для своего размещения помещение значительного объема в ущерб жизненному пространству экипажа,- bulky design, due to the rigid aggregation of the installation nodes, requires a significant amount of space for its placement to the detriment of the living space of the crew,

- неприемлемые ВШХ установки из-за наличия виброактивных узлов в составе агрегата и возможности возникновения резонансных эффектов, что мешает скрытности объекта и отрицательно сказывается на здоровье экипажа,- unacceptable HF installations due to the presence of vibroactive components in the unit and the possibility of resonant effects, which interferes with the secrecy of the object and negatively affects the health of the crew,

- неудовлетворительное качество опресненной воды, обусловленное одноступенчатой схемой опреснения и отсутствием в составе установки узла финишной доочистки воды от токсичных элементов - бора и брома, что вредит здоровью человека, особенно при длительном использовании опресненной воды,- unsatisfactory quality of desalinated water, due to a single-stage desalination scheme and the absence of a final treatment unit for water from toxic elements - boron and bromine, which is harmful to human health, especially with prolonged use of desalinated water,

- недостаточный ресурс мембранных аппаратов из-за возможности их биологического обрастания морскими микроорганизмами в длительном плавании может привести к аварийной ситуации, при которой экипаж останется без питьевой воды,- insufficient life of the membrane apparatus due to the possibility of their biological fouling by marine microorganisms in long voyages can lead to an emergency in which the crew will be left without drinking water,

- неприемлемое соотношение количества опресненной воды и рассола - около 90% от общего количества морской воды идет в рассол, и только 10% составляет опресненная вода. Это соотношение обусловлено примененной в установке одноступенчатой схемой опреснения без утилизации рассола. Поскольку сброс рассола за борт невозможен по соображениям скрытности объекта, то для сбора и хранения рассола внутри прочного корпуса потребуются разместить дополнительные цистерны в ущерб жизненному пространству экипажа.- An unacceptable ratio of the amount of desalinated water to brine - about 90% of the total amount of sea water goes to the brine, and only 10% is desalinated water. This ratio is due to the single-stage desalination scheme used in the installation without brine disposal. Since the discharge of brine overboard is not possible for reasons of secrecy of the object, for the collection and storage of brine inside a solid hull, additional tanks will be required to the detriment of the living space of the crew.

Перечисленные недостатки опреснительной установки по патенту №2186709 создают вредные для здоровья человека условия обитаемости на подводном объекте, особенно при его длительном автономном (вне связи с берегом) плавании.The listed disadvantages of the desalination plant according to patent No. 2186709 create harmful living conditions for the human underwater object, especially during its long-term autonomous (offshore) swimming.

Техническим результатом при использовании предлагаемой полезной модели является обеспечение безвредных для здоровья экипажа условий обитаемости в длительном автономном (вне связи с берегом) плавании объекта путем приготовления питьевой воды из морской с помощью обратноосмотической опреснительной установки.The technical result when using the proposed utility model is to provide a crew-friendly living environment in long-term autonomous (offshore) navigation of an object by preparing drinking water from sea using a reverse osmosis desalination plant.

Указанный технический результат достигается благодаря тому, что обратноосмотическая опреснительная установка выполнена в виде, как минимум, трех отдельно расположенных на разных уровнях и функционально объединенных между собой гидравлическими связями блоков: насосного блока, закрепленного через амортизаторы, например, спирально-тросовые виброизоляторы, на горизонтальном и вертикальном фундаментах и включающего плунжерный насос высокого давления с электроприводом, пневмогидроаккумулятор, установленный на нагнетательном патрубке насоса, и гибкие рукава; опреснительного блока, закрепленного через амортизаторы, например спирально-тросовые виброизоляторы, на вертикальном фундаменте и включающего фильтр грубой очистки, фильтр тонкой очистки и мембранные аппараты; блока борбромселективных фильтров, жестко закрепленного на горизонтальном фундаменте. Фильтр грубой очистки снабжен генератором ионов меди, выполненным, например, в виде смешанной шихты из разнородных в отношении электрохимического потенциала металлических частиц, изготовленных из проволоки с соотношением размеров L:D=от 2 до 5, где L - длина отрезка проволоки и D - диаметр проволоки. Фильтр тонкой очистки снабжен сменным картриджем из эластичных, например, полипропиленовых волокон. Борбромселективные фильтры загружены борбромселективным сорбентом, например, макропористой анионообменной смолой на полистирольной основе, а гидравлические связи и арматура выполнены с обеспечением возможности двухступенчатого опреснения воды в мембранных аппаратах, утилизации рассола путем дозирования его в опресненную и в исходную морскую воду, а также возможности последующего сброса опресненной воды и рассола в автономные сборные емкости с доведением объемного соотношения опресненной воды и рассола до величины не менее 1:3.The specified technical result is achieved due to the fact that the reverse osmosis desalination plant is made in the form of at least three blocks located separately at different levels and functionally interconnected by hydraulic connections: a pump unit fixed through shock absorbers, for example, spiral-cable vibration isolators, on horizontal and vertical foundations and including a high-pressure plunger pump with electric drive, a pneumatic accumulator mounted on the discharge pipe pump, and flexible hoses; a desalination unit fixed through shock absorbers, for example, spiral-cable vibration isolators, on a vertical foundation and including a coarse filter, a fine filter and membrane devices; block boron-selective filters, rigidly fixed to a horizontal foundation. The coarse filter is equipped with a copper ion generator, made, for example, in the form of a mixed charge of metal particles heterogeneous with respect to the electrochemical potential made of wire with a ratio of sizes L: D = 2 to 5, where L is the length of the wire and D is the diameter wire. The fine filter is equipped with a replaceable cartridge made of elastic, for example, polypropylene fibers. Borbromoselective filters are loaded with a boron bromine selective sorbent, for example, a polystyrene-based macroporous anion exchange resin, and hydraulic connections and fittings are made with the possibility of two-stage desalination of water in the membrane apparatus, the disposal of brine by dosing it in desalinated and source sea water, as well as the possibility of subsequent discharge of desalination water and brine in stand-alone prefabricated tanks with bringing the volume ratio of desalinated water and brine to a value of at least 1: 3.

Конструктивное исполнение обратноосмотической опреснительной установки показано на прилагаемом чертеже на примере обитаемого объекта - подводной лодки (ПЛ). В состав установки входят блоки: насосный блок 1, опреснительный блок 2 и блок борбромселективных фильтров 3. Блоки расположены отдельно друг от друга и разнесены между собой в горизонтальном направлении на расстояния H₁ и Н₂ и в вертикальном направлении - на расстояние Н₃. Блоки соединены между собой функционально с помощью гидравлических связей (трубопроводов и гибких шлангов) и арматуры (кранов и дроссельных устройств). Насосный блок 1 содержит плунжерный электронасос со всасывающим 4 и нагнетательным 5 патрубками, пневмогидроаккумулятор 6, установленный на нагнетательном патрубке насоса, и гибкие шланги 7 и 8. Пневмогидроаккумулятор 6 содержит емкость, разделенную упругой мембраной на две полости - полость морской воды, соединенную с нагнетательным патрубком 5, и воздушную полость, заполненную сжатым воздухом. Насосный блок закреплен через амортизаторы 9 к горизонтальному фундаменту и через амортизатор 10 - к вертикальному фундаменту. В качестве амортизаторов могут быть использованы, например, спирально-тросовые виброизоляторы.The design of the reverse osmosis desalination plant is shown in the attached drawing as an example of an inhabited object - a submarine (PL). The installation includes blocks: pump unit 1, desalination unit 2 and block of boron selective filters 3. The blocks are located separately from each other and spaced apart in the horizontal direction at distances H ₁ and H ₂ and in the vertical direction at a distance of H ₃ . The blocks are interconnected functionally by means of hydraulic connections (pipelines and flexible hoses) and fittings (taps and throttle devices). The pump unit 1 contains a plunger electric pump with a suction 4 and discharge 5 nozzles, a pneumatic accumulator 6 mounted on the discharge nozzle of the pump, and flexible hoses 7 and 8. The pneumatic accumulator 6 contains a container divided by an elastic membrane into two cavities - a sea water cavity connected to the discharge nozzle 5, and an air cavity filled with compressed air. The pump unit is fixed through shock absorbers 9 to a horizontal foundation and through shock absorber 10 to a vertical foundation. As shock absorbers, for example, spiral-cable vibration isolators can be used.

Опреснительный блок 2 включает фильтр грубой очистки 11 морской воды, фильтр тонкой очистки 12 морской воды и мембранные аппараты 13, 14 и 15, укомплектованные полупроницаемыми мембранами 16. Фильтр грубой очистки 11 содержит цилиндрический корпус со сменным патроном, заполненным смешанной шихтой из разнородных в отношении электрохимического потенциала металлических частиц, изготовленных, например, из медной и титановой проволоки с соотношением размеров L:D=от 2 до 5, где L - длина отрезка проволоки и D - диаметр проволоки. Указанная шихта в фильтре грубой очистки выполняет функцию генератора ионов меди. Фильтр тонкой очистки 12 снабжен сменным картриджем из эластичных, например, полипропиленовых волокон. Фильтры 11 и 12 расположены последовательно друг за другом, т.е. образуют «каскад». Опреснительный блок закреплен через амортизаторы, например спирально-тросовые виброизоляторы 17 и 18, к вертикальному фундаменту.The desalination unit 2 includes a coarse filter 11 of sea water, a fine filter 12 of sea water and membrane units 13, 14 and 15 equipped with semipermeable membranes 16. The coarse filter 11 contains a cylindrical body with a replaceable cartridge filled with a mixed charge of heterogeneous electrochemical potential of metal particles made, for example, of copper and titanium wire with an aspect ratio of L: D = 2 to 5, where L is the length of the wire and D is the diameter of the wire. The specified mixture in the coarse filter performs the function of a generator of copper ions. The fine filter 12 is equipped with a replaceable cartridge of elastic, for example, polypropylene fibers. Filters 11 and 12 are arranged sequentially one after another, i.e. form a "cascade". The desalination unit is fixed through shock absorbers, for example, spiral-cable vibration isolators 17 and 18, to a vertical foundation.

Блок борбромселективных фильтров 3 выполнен в виде двухкорпусного аппарата, заполненного борбромселективным сорбентом 19, например, макропористой анионообменной смолой на полистирольной основе. Блок фильтров 3 закреплен на горизонтальном фундаменте жестко, без использования амортизаторов.The block of boron bromselective filters 3 is made in the form of a double-shell apparatus filled with boron bromselective sorbent 19, for example, a polystyrene-based macroporous anion-exchange resin. The filter unit 3 is fixed on a horizontal foundation rigidly, without the use of shock absorbers.

Гидравлические связи (трубопроводы 20-24) и арматура (клапаны и дроссельные устройства 25-28) функционально объединяют между собой блоки 1, 2, 3, цистерну исходной морской воды 29, рассольную цистерну 30 и цистерну опресненной воды 31. При этом трубопроводы и арматура выполнены с обеспечением возможности двухступенчатого опреснения воды в мембранных аппаратах, утилизации рассола путем дозирования его в опресненную и в исходную морскую воду, а также возможности последующего сброса опресненной воды и рассола в автономные цистерны с доведением объемного соотношения опресненной воды и рассола до величины не менее 1:3.Hydraulic connections (pipelines 20-24) and fittings (valves and throttling devices 25-28) functionally combine among themselves blocks 1, 2, 3, a tank of source sea water 29, a brine tank 30 and a tank of desalinated water 31. At the same time, pipelines and valves made with the possibility of two-stage desalination of water in the membrane apparatus, disposal of brine by dosing it in desalinated and source sea water, as well as the possibility of subsequent discharge of desalinated water and brine into autonomous tanks with a volume of Nogo ratio of desalinated water and the brine to a value of at least 1: 3.

Перечисленные составные части установки (блоки) размещаются внутри прочного корпуса 32. Установка работает следующим образом. Исходная морская вода из цистерны 29, находящейся под давлением сжатого воздуха, по трубопроводу 20 поступает в фильтр грубой очистки 11, где происходит задержание крупных взвешенных примесей в слое фильтрующей шихты. Одновременно внутри шихты за счет контакта в морской воде металлических частиц с различным электрохимическим потенциалом происходит анодное растворение более активного металла (в данном случае-меди) с выделением (генерированием) ионов меди. Морская вода, обогащенная ионами меди, поступает в фильтр тонкой очистки, где очищается от тонких (менее 5 мкм) механических примесей. Причем, присутствие ионов меди предотвращает размножение и рост морских микроорганизмов на всем дальнейшем пути движения воды: в фильтре грубой очистки, в фильтре тонкой очистки, на поверхности полупроницаемых мембран, в слое борбромселективного сорбента. Очищенная вода из фильтра 12 через гибкий рукав 7 поступает во всасывающий патрубок 4 насоса высокого давления, и далее из нагнетательного патрубка 5 под рабочим давлением от 5,5 до 5 МПа - в пневмогидроаккумулятор 6, а из него - через гибкий рукав 8 - на вход в мембранный аппарат 13. Гибкие рукава 7, 8 и пневмогидроаккумулятор 6 сглаживают пульсацию потока воды и обеспечивают спокойное, без вибрационных возмущений течение жидкости в мембранных аппаратах.The listed components of the installation (blocks) are placed inside the durable housing 32. The installation works as follows. The source sea water from the tank 29, which is under pressure of compressed air, passes through the pipeline 20 to the coarse filter 11, where large suspended impurities are detained in the layer of the filter charge. At the same time, inside the charge due to the contact of metal particles with different electrochemical potential in sea water, anodic dissolution of a more active metal (in this case, copper) occurs with the release (generation) of copper ions. Sea water, enriched with copper ions, enters the fine filter, where it is purified from fine (less than 5 microns) mechanical impurities. Moreover, the presence of copper ions prevents the multiplication and growth of marine microorganisms along the entire further path of water movement: in a coarse filter, in a fine filter, on the surface of semipermeable membranes, in a layer of a boron-selective sorbent. Purified water from the filter 12 through the flexible sleeve 7 enters the suction pipe 4 of the high pressure pump, and then from the discharge pipe 5 under a working pressure of 5.5 to 5 MPa - into the pneumatic accumulator 6, and from it through the flexible sleeve 8 - to the inlet into the membrane apparatus 13. Flexible hoses 7, 8 and the pneumatic accumulator 6 smooth out the pulsation of the water flow and ensure a quiet, without vibration disturbance, fluid flow in the membrane apparatus.

Опреснение воды в мембранных аппаратах осуществляется в две ступени: опресненная вода на выходе из аппаратов 13 и 14 объединяется и направляется в аппарат 15 в качестве питательной воды второй ступени. Рассол от аппарата 14 распределяется следующим образом: одна часть через дроссельный клапан 26 сбрасывается в рассольную цистерну 30, а другая часть - через дроссельный клапан 25 возвращается во всасывающий патрубок 4 насоса. Рассол от второй ступени по трубопроводу 24 распределяется с помощью дросселей 27 и 28 также на две части: одна часть дозируется в рассольный трубопровод 21, а другая часть - в трубопровод опресненной воды 22. Клапана и дроссели 25-28 настраиваются таким образом, чтобы соотношение количества опресненной воды, сбрасываемой в цистерну 31, и количества рассола, сбрасываемого в цистерну 30, составляло бы не менее 1:3, т.е. опресненной воды должно быть на выходе не менее 33% по сравнению с рассолом. При меньшем значении этого параметра (например, 1:9, как в установке - прототипе) выход опресненной воды составляет всего лишь 10%, что неприемлемо для объекта. Экспериментальным путем установлено также, что для достижения более высокого, чем 1:3, соотношения «опресненная вода-дистиллят» потребовалось бы усложнить гидравлическую схему установки в ущерб положительным свойствам, достигнутым при соотношении 1:3.Desalination of water in the membrane apparatus is carried out in two stages: desalinated water at the outlet of the apparatus 13 and 14 is combined and sent to the apparatus 15 as feed water of the second stage. The brine from the apparatus 14 is distributed as follows: one part through the throttle valve 26 is discharged into the brine tank 30, and the other part through the throttle valve 25 is returned to the suction pipe 4 of the pump. The brine from the second stage through the pipe 24 is distributed using the inductors 27 and 28 also into two parts: one part is dosed into the brine pipe 21, and the other part into the desalinated water pipeline 22. The valves and inductors 25-28 are adjusted so that the ratio of the quantity desalinated water discharged into the tank 31 and the amount of brine discharged into the tank 30 would be at least 1: 3, i.e. desalinated water should have an output of at least 33% compared to brine. With a lower value of this parameter (for example, 1: 9, as in the installation - prototype), the yield of desalinated water is only 10%, which is unacceptable for the object. It was also established experimentally that to achieve a desalinated water-distillate ratio higher than 1: 3, it would be necessary to complicate the hydraulic circuit of the installation to the detriment of the positive properties achieved with a ratio of 1: 3.

Использование амортизаторов, например, спирально-тросовых виброизоляторов, обеспечивает эффективную виброизоляцию установки путем гашения шума и вибрации по отдельности в насосном и опреснительном блоках, т.е. в самих источниках. При этом насосный блок, содержащий вращающиеся и двигающиеся в нескольких плоскостях неуравновешенные массы, является наиболее виброактивным узлом установки. Виброизоляция насосного блока обеспечивается амортизаторами, закрепленными на горизонтальном и вертикальном фундаментах ПЛ.The use of shock absorbers, for example, spiral-cable vibration isolators, provides effective vibration isolation of the installation by damping noise and vibration separately in the pump and desalination units, i.e. in the sources themselves. At the same time, the pump unit, containing unbalanced masses rotating and moving in several planes, is the most vibroactive assembly unit. The vibration block of the pump unit is provided with shock absorbers mounted on the horizontal and vertical foundations of the submarine.

Что касается опреснительного блока, то в него поступает из насосного блока слабо пульсирующий поток воды, существенно сглаженный благодаря пневмогидроаккумулятору 6 и гибким рукавам 7 и 8. Фильтрация воды через «каскад» фильтров грубой очистки 11 и тонкой очистки 12, представляющих собой упруго деформируемые пористые массы, окончательно гасит энергию пульсирующего потока. В мембранные аппараты поступает уже полностью уравновешенный поток воды, поэтому для виброизоляции опреснительного блока достаточно применение амортизаторов, закрепленных только на вертикальном фундаменте.As for the desalination unit, a weakly pulsating water flow comes from the pumping unit, which is substantially smoothed out due to the pneumatic accumulator 6 and flexible hoses 7 and 8. Water filtration through the “cascade” of coarse filters 11 and fine filters 12, which are elastically deformable porous masses finally dampens the energy of the pulsating flow. Already a completely balanced flow of water enters the membrane units, therefore, for vibration isolation of the desalination unit, the use of shock absorbers mounted only on a vertical foundation is sufficient.

На вход в блок борбромселективных фильтров 3 поступает опресненная вода в виде непрерывного ламинарного потока, фильтрация в слое сорбента осуществляется с заведомо малыми (менее 1 м/с) скоростями. Ввиду отсутствия в блоке фильтров потенциальных источников шума и вибрации, виброизоляция блока не требуется, блок крепится к фундаменту жестко.Desalinated water in the form of a continuous laminar flow enters the block of boron-selective filters 3; the filtration in the sorbent layer is carried out at obviously low (less than 1 m / s) speeds. Due to the absence of potential sources of noise and vibration in the filter unit, vibration isolation of the unit is not required, the unit is rigidly attached to the foundation.

Разнесенные по высоте и удаленные друг от друга виброизолированные блоки практически не передают вибрационные и шумовые возмущения друг другу, что исключает возможность возникновения резонансных эффектов. Использование же амортизаторов исключает возможность передачи вибрации и шума на прочный корпус ПЛ и на обитающий внутри него экипаж.Spaced apart in height and remote from each other, the vibration-insulated blocks practically do not transmit vibration and noise disturbances to each other, which eliminates the possibility of resonance effects. The use of shock absorbers eliminates the possibility of transmitting vibration and noise to the robust hull of the submarine and to the crew living inside it.

Полученная опресненная вода с приемлемым макроионным составом, однако, еще не пригодна для питья, поскольку содержит токсичные микроэлементы бор и бром - такова специфика самого процесса обратноосмотического опреснения. Финишное фильтрование воды через слой борбромселективного сорбента, например, макропористой анионообменной смолы на полистирольной основе, обеспечивает удаление из воды бора и брома и получение полноценной по химическому составу и безвредной для здоровья человека питьевой воды. Приготовленная питьевая вода по трубопроводу 23 сливается в цистерну 31, из которой по трубопроводам раздается потребителям ПЛ (на камбуз, к умывальникам, в душ и т.д.).The resulting desalinated water with an acceptable macroionic composition, however, is not yet suitable for drinking, since it contains toxic trace elements boron and bromine - such is the specificity of the reverse osmosis desalination process itself. Finish filtering water through a layer of a boron bromine selective sorbent, for example, a polystyrene-based macroporous anion exchange resin, removes boron and bromine from the water and obtains drinking water that is full in chemical composition and harmless to human health. The prepared drinking water is discharged through a pipe 23 into a tank 31, from which it is distributed to consumers by submarines (to the galley, to wash basins, to a shower, etc.).

Учитывая, что длительное, например, в течение 180 суток и более автономное плавание ПЛ объективно характеризуется сложными, а порой и экстремальными условиями обитаемости для экипажа внутри прочного корпуса ПЛ, а именно: отрицательным воздействием на человека шума и вибрации от работающих механизмов, дефицитом и неудовлетворительным качеством опресненной питьевой воды, невозможностью пополнить запас береговой воды, дефицитом свободного пространства для обитания человека и др., реальным техническим результатом при использовании предлагаемой полезной модели является обеспечение безвредных для здоровья экипажа условий обитаемости в длительном автономном (вне связи с берегом) объекта путем приготовления питьевой воды из морской с помощью обратноосмотической опреснительной установки.Given that prolonged, for example, for 180 days and more autonomous navigation, the submarine is objectively characterized by difficult and sometimes extreme living conditions for the crew inside a solid submarine hull, namely, the negative impact on the person of noise and vibration from operating mechanisms, deficiency and unsatisfactory the quality of desalinated drinking water, the inability to replenish the supply of coastal water, the lack of free space for human habitation, etc., a real technical result when using the proposal aemoy utility model is to ensure the health safety of the crew habitability conditions in the long-term offline (without connection to the shore) of the object by producing potable water from sea water with a reverse osmosis desalination plant.

Между существенными признаками заявляемой полезной модели и достигнутым техническим результатом проявляется следующая причинно-следственная связь:Between the essential features of the claimed utility model and the achieved technical result, the following cause-effect relationship is manifested:

1. Признаки «установка выполнена в виде, как минимум, трех отдельно расположенных на разных уровнях и функционально объединенных между собой гидравлическими связями блоков: насосного блока, закрепленного через амортизаторы на горизонтальном и вертикальном фундаментах и включающего плунжерный насос высокого давления с электроприводом, пневмогидроаккумулятор, установленный на нагнетательном патрубке насоса, и гибкие рукава; опреснительного блока, закрепленного через амортизаторы на вертикальном фундаменте и включающего фильтр грубой очистки, фильтр тонкой очистки и мембранные аппараты; и блока борбромселективных фильтров, жестко закрепленного на горизонтальном фундаменте» обеспечивают:1. Signs “the installation is made in the form of at least three blocks separately located at different levels and functionally interconnected by hydraulic connections: a pump block fixed through shock absorbers on horizontal and vertical foundations and including a high-pressure plunger pump with electric drive, a pneumatic accumulator installed on the discharge pipe of the pump, and flexible hoses; desalination unit, fixed through shock absorbers on a vertical foundation and including a coarse filter, fine filter and membrane devices; and block boron-selective filters, rigidly mounted on a horizontal foundation "provide:

- раздельное размещение блоков в нишах, например, в шпациях прочного корпуса ПЛ, и высвобождение за счет этого дополнительного жизненного пространства, остро необходимого для экипажа в условиях длительного автономного плавания,- separate placement of blocks in niches, for example, in the spacings of a strong submarine hull, and the release due to this additional living space, urgently needed for the crew in conditions of long autonomous navigation,

- улучшение ВШХ опреснительной установки и за счет этого снижение отрицательного воздействия шума и вибрации на здоровье экипажа. Одновременно повышается скрытность ПЛ и обеспечивается ее жизнеспособность в условиях длительного автономного плавания,- Improvement of the HPL of the desalination plant and, thereby, the reduction of the negative impact of noise and vibration on the health of the crew. At the same time, the stealth of the submarine increases and its viability is ensured in conditions of prolonged autonomous navigation,

2. Признак «фильтр грубой очистки снабжен генератором ионов меди, выполненным, например, в виде смешанной шихты из разнородных в отношении электрохимического потенциала металлических частиц, изготовленных из проволоки с соотношением размеров L:D=от 2 до 5, где L - длина отрезка проволоки и D - диаметр проволоки» обеспечивает блокирование биологического обрастания фильтрующих поверхностей, продлевает за счет этого ресурс установки и позволяет снабжать экипаж доброкачественной питьевой водой в течение всего периода длительного автономного плавания ПЛ,2. The sign "coarse filter is equipped with a copper ion generator, made, for example, in the form of a mixed charge of metal particles heterogeneous with respect to the electrochemical potential made of wire with a size ratio L: D = 2 to 5, where L is the length of the wire and D is the wire diameter ”provides blocking of biological fouling of the filtering surfaces, prolongs the installation resource due to this, and allows supplying the crew with benign drinking water during the entire period of long autonomous Lavagna submarines,

3. Признаки «фильтр тонкой очистки снабжен сменным картриджем из эластичных волокон» и «борбромселективные фильтры загружены борбромселективным сорбентом, при этом гидравлические связи и арматура выполнены с обеспечением возможности двухступенчатого опреснения воды в мембранных аппаратах» обеспечивают эффективную предочистку морской воды и получение из морской воды полноценной по химическому составу и безвредной для здоровья человека питьевой воды в достаточном количестве, что жизненно важно для экипажа в условиях длительного автономного (вне связи с берегом) плавания.3. The signs “a fine filter is equipped with an interchangeable cartridge of elastic fibers” and “boron bromse filters are loaded with a boron bromine selective sorbent, and hydraulic connections and fittings are provided with the possibility of two-stage desalination of water in the membrane apparatus” ensure effective purification of sea water and obtaining full-fledged seawater in terms of chemical composition and sufficient amount of drinking water that is harmless to human health, which is vital for the crew in conditions of prolonged av onomnogo (out of communication with the shore) diving.

4. Признаки «гидравлические связи и арматура выполнены с обеспечением возможности двухступенчатого опреснения воды в мембранных аппаратах, утилизации рассола путем дозирования его в опресненную и в исходную морскую воду с последующим сбросом опресненной воды и рассола в автономные сборные емкости и доведением объемного соотношения опресненной воды и рассола до величины не менее 1:3» позволяют минимизировать количество сбросных вод и уменьшить объем «грязных» цистерн, за счет чего увеличится жизненное пространство для размещения экипажа, что жизненно необходимо в условиях длительного автономного плавания. При этом имеется в виду, что сброс «грязных» вод за борт в условиях длительного автономного плавания в целях обеспечения скрытности ПЛ невозможен.4. Signs “hydraulic connections and fittings are made with the possibility of two-stage desalination of water in the membrane apparatus, the disposal of brine by dosing it in desalinated and source sea water, followed by discharge of desalinated water and brine into stand-alone collection tanks and bringing the volume ratio of desalinated water to brine to a value of not less than 1: 3 "minimize the amount of waste water and reduce the volume of" dirty "tanks, thereby increasing living space for crew Ms, which is vital in long-term autonomous navigation. At the same time, it is understood that the discharge of "dirty" waters overboard in conditions of prolonged autonomous navigation in order to ensure the secrecy of submarines is impossible.

При изучении общедоступных и ограниченно доступных источников информации заявителями и авторами не выявлены технические решения, порочащие новизну и полезность заявляемого технического решения.When studying publicly available and limitedly accessible sources of information, applicants and authors did not identify technical solutions that discredit the novelty and usefulness of the claimed technical solution.

Claims

Reverse osmosis desalination plant for underwater habitable objects, containing coarse and fine filters for sea water, a high pressure pump, diaphragm apparatus, hydraulic connections and fittings, characterized in that the installation is made in the form of at least three separately located at different levels and functionally combined interconnected by hydraulic connections of blocks: a pump block fixed through shock absorbers on horizontal and vertical foundations and including a high-pressure plunger pump electric drives, a pneumatic accumulator mounted on the discharge pipe of the pump, and flexible hoses; desalination unit, fixed through shock absorbers on a vertical foundation and including a coarse filter, fine filter and membrane devices; and a block of boron-selective filters rigidly fixed to a horizontal foundation, moreover, the coarse filter is filled with a mixed charge of metal particles heterogeneous with respect to the electrochemical potential made of wire with an aspect ratio of L: D = 2 to 5, where L is the length of the wire and D is the diameter of the wire, the fine filter is equipped with a replaceable cartridge of elastic fibers, and the boron-selective filters are loaded with a boron-selective sorbent, while the hydraulic connections and fittings are made with providing the possibility of two-stage desalination of water in membrane devices, disposing of the brine by dosing it in desalinated and in source sea water with the subsequent discharge of desalinated water and brine into stand-alone collection tanks and bringing the volume ratio of desalinated water to brine to a value of at least 1: 3.