[发明专利]一种利用谐动原理防海洋生物污损的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种防止海洋生物污损的方法，特别涉及一种在流体介质的激励下具有谐动原理的防生物污损的方法，与其它防污方法相比，该方法具有绿色、长效、广谱等特性。

背景技术

海洋中微生物、植物和动物附着在舰船、潜艇、钻探设备、仪器仪表、养殖网笼等浸入海水的物体上并对之产生不利影响的现象称为生物污损。生物污损导致船舶的航行速度减慢、燃油费增加、海水管道堵塞、水下设施失衡，特别是生物污损对于大型的船舶和船舰造成的危害尤为严重，改变舰船壳体金属的表面特性，加速了钢铁的腐蚀，导致舰船的管道系统损坏，影响其正常运转，致船舶进坞维修次数增加，致使船舶航率降低、使用寿命缩短等。

科学研究结果表明：生物污损分为三个过程：任何浸入海水的物体在数分钟内表面就会吸附一层有机物，形成条件膜(初始阶段)；然后细菌和硅藻等相继在条件膜上附着并分泌胞外代谢产物，形成微生物膜(发展阶段)；随后其它原核生物、真菌、藻类孢子以及大型污损动物幼虫在膜中发育生长，最后形成复杂的大型污损生物层(稳定阶段)。其中，条件膜改变了基体材料表面的物理化学性质，为细菌、微藻等的附着创造了先天条件；而生物膜的形成情况及性质则决定了后续大型生物的附着状况。条件膜的形成是无法避免的，而微生物膜、生物膜的形成过程则可以人为的控制。若前期生物膜的形成过程被有效阻止，则后续大型生物的附着将被有效延缓或阻止。本发明正是在此种背景条件下提出的，主要是在发展阶段抑制微生物膜的形成。

事实上，生物体表不容易附着还与固壁表面形态和其在固壁表面停留时间有很大的关系。因为固壁表面的形态可以决定微生物是否具足够附着面，而停留时间决定了微生物是否能够分泌足够的蛋白而粘接固壁表面。在海洋流体介质中，船体与海水产生相对运动，为船体表面与微生物体提供了一种既定的动力学关系。通过涂覆具有一定弹性模量的材料，该弹性材料在水流波的作用下响应，发生谐动，不给污损生物更多的附着平面及静态停留时间，这将会干扰微生物对固定表面的附着，从而控制了生物膜的形成，也就有效遏制了后期大型成为的附着，从而达到防污效果。本发明的防污原理正是基于此理论而提出。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用谐动原理防海洋生物污损的方法。

本发明是在水中的设备表面涂覆一层弹性材料，该弹性材料在水中行进波的作用下发生谐动作用，形成余弦波，其中，a为谐动波长，b为谐动振幅；贻贝幼虫、藻类幼虫或藤壶幼虫的体长为L，当L/2大于a或b值，则幼虫就会在谐动的作用下，容易产生剥离；余弦波的频率为0.02～0.1Hz，不给幼虫充分停留时间，从而达到防止附着的功能。

本发明针对的是贻贝幼虫、藻类幼虫和藤壶幼虫。这些幼虫的尺度为0.3～0.7mm。

本发明的原理是：本发明与幼虫尺度、弹性材料的弹性模量及该弹性材料在流体介质的作用下产生的谐动频率有关系，使得幼虫没有足够的附着时间和附着表面。从而达到脱附目的。

附图说明

图1为本发明的原理示意图。

具体实施方式

如图1所示，本方法是根据航行速度选取不同弹性模量的表面涂覆材料，此种材料海水行进波的作用下发生谐动作用，形成余弦波，其中，a为谐动波长，b为谐动振幅。贻贝幼虫、藻类幼虫或藤壶幼虫的体长为L，则L/2只要大于a或b值，则幼虫就会在谐动的作用下，容易产生剥离；余弦波的频率为0.02～0.1Hz，不给幼虫充分停留时间，从而达到防止附着的功能。

假定幼虫为圆形，体长为L，则L/2只要大于a或b值，则幼虫就会在谐动的作用下，产生剥离，从而达到防止附着的功能。

对于体长为0.7mm的藤壶幼虫，该藤壶幼虫取自中国山东青岛的东方小藤壶，在实验室条件下模拟海洋环境的玻璃缸内加入一定量的活体藤壶幼虫。在海水温度为25°，P^H值为8.2，盐度为30ppt。航行速度ν≦5节时，选取弹性模量1.5MPa≤Ep≦5MPa的船体表面涂覆材料，72h之后通过体视显微镜计数法，其材料表面可达到62％的脱附效果；同样条件下，在航行速度为5节≦ν≦10节时，选取弹性模量5≤Ep≦8.6MPa的船体表面涂覆材料，可达到73％脱附效果。

对于体长为0.3mm的贻贝幼虫取自广东湛江翡翠贻贝，在实验室条件下模拟海洋环境的玻璃缸内加入一定量的活体藤壶幼虫。在海水温度为25°，P^H值为7.8，盐度为27ppt。航行速度ν≦5节时，选取弹性模量2.3MPa≤Ep≦4.5MPa的船体表面涂覆材料，72h之后通过体视显微镜计数法，其材料表面可达到57％的脱附效果；同样条件下，在航行速度为5节≦ν≦10节时，选取弹性模量5≤Ep≦7MPa的船体表面涂覆材料，可达到64％脱附效果。