基于空化技術的船舶污底監測清除裝置的制作方法

本發明屬于船舶清洗領域，具體涉及一種基于空化技術的船舶污底監測清除裝置。

背景技術：

船舶作為一種海上交通工具，具有裝載貨物多，運費低廉等許多優點，但是由于遠洋運輸中的船舶常年航行在水生物種類無比豐富的海洋上，不可避免的會出現海洋生物附著在船舶底部的現象。船體附著物將對船舶造成重大影響，一方面，船體附著物將顯著增加船舶運行阻力，經過實驗測定，當航速為2-9kn時，船體附著生物會使船舶的航行阻力增加3倍，此外，海洋生物在螺旋槳上附著使螺旋槳的有效輸出功率減小為原來的80%；另一方面，久未清除的附著生物將可能對船體防護漆造成影響，加速船體腐蝕，帶來安全隱患，影響航行安全。

為了保證船舶的運輸安全和效率，船舶需要定期進行進塢修理，然而進塢修理會增大船舶營運成本，導致航期拖延，不利于航運公司經濟效益的提高。另外，船底附著物的清除通常由人工進行，其勞動環境、衛生條件差，勞動強度大，是重復性極強的體力勞動，清除效率低。現有的人工清除船底附著物的方式通常包括：采用鋼制刷盤進行清污、采用高壓射流進行清污。鋼制刷盤方式清污應用最為廣泛，具有成本較低、結構簡單等優點，但其存在對復雜曲面適應性不足、可能對船體防污底漆造成影響等缺點。高壓射流清洗方式通過高壓水對船底附著物進行清理，清理效果較好，但是目前多應用在船塢清理中，清污成本高。因此，我們迫切需要一種能自動清除船體附著物的裝置。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種無需進塢就能對船底附著物進行清除，不影響船舶航期，清污成本低的基于空化技術的船舶污底監測清除裝置。

發明所采用的技術方案是：

一種基于空化技術的船舶污底監測清除裝置，其包括設置在母船或岸基上的控制器、通過線纜與母船連接的遙控潛水器模塊，所述遙控潛水器模塊上設有清洗模塊和監測模塊；控制器控制遙控潛水器模塊、清洗模塊和監測模塊工作；

所述遙控潛水器模塊包括遙控潛水器、位于遙控潛水器上的履帶行走機構、位于遙控潛水器上的電磁吸附機構、位于履帶行走機構上的永磁鐵；控制器控制履帶行走機構的行走、停止及轉向；控制器控制電磁吸附機構工作，使其具有磁性或無磁性。

所述清洗模塊包括空化射流清洗機構與超聲空化清洗機構，所述空化射流清洗機構包括供水箱、高壓水泵、空化射流清洗盤，所述供水箱、高壓水泵置于母船上，所述空化射流清洗盤上設有可旋轉的空化射流噴頭，高壓水泵的輸入端與供水箱連通，高壓水泵的輸出端通過水管與空化射流噴頭連接，高壓水泵通過控制器控制其工作，空化射流噴頭通過控制器控制其旋轉；所述超聲空化清洗機構包括超聲波發生器和與超聲波發生器連接的換能器，超聲波發生器通過控制器控制其工作。

按上述方案，所述超聲波發生器產生20-40khz的超聲波，采用低頻率的超聲波可以實現更好的空化作用。

按上述方案，所述換能器有多個，呈陣列布設，將換能器采用陣列布設可以很大程度的提升換能器效率，實現最佳的空化效果。

按上述方案，所述監測模塊包括前攝像頭、水下照明設備和后攝像頭；所述前攝像頭通過前攝像頭支架安設在遙控潛水器前端，置于空化射流清洗盤上方；所述水下照明設備置于空化射流清洗盤上方，所述后攝像頭通過后攝像頭支架安設在遙控潛水器尾部，前攝像頭、后攝像頭將采集的數據傳遞給控制器，控制器控制前攝像頭支架、后攝像頭支架的轉動，從而實現前攝像頭、后攝像頭拍攝角度的變化。前攝像頭、后攝像頭可隨其支架進行水平以及俯仰方向上的運動，以實現更好監測效果，以提高清洗效率及清洗效果。

按上述方案，所述空化射流清洗盤包括盤體，所述盤體上設有入口和出口，入口的直徑大于出口的直徑；且該入口與高壓水泵的輸入端相連通，該出口與空化射流噴頭連通，該結構可以使船底附著物快速掉落，提高清除效率。

按上述方案，所述水箱通過管道與母船上的高壓泵站相連；該高壓泵站擁有20mpa以上的額定工作壓力，通過管道實現對所述空化射流清洗機構的供水。

按上述方案，所述履帶行走機構包括驅動設備、柔性履帶，所述柔性履帶上設有永磁鐵，從而使柔性履帶具有磁性，在柔性履帶外包裝一層丁氯橡膠，以防止履帶損害船舶防污底漆；該驅動設備包括交流伺服電機及其減速設備；交流伺服電機采取外接電源供電，電能由母船提供；所述柔性履帶結合永磁鐵可實現一定程度的吸附功能。

按上述方案，所述電磁吸附機構包括位于遙控潛水器中央的電磁吸附吸盤；所述前攝像頭、后攝像頭采用防水設計，可滿足水下拍攝需求。

按上述方案，所述照明設備與前攝像頭同軸移動實現照明；所述遙控潛水器內設有浮體，可防止清除裝置操作不慎落入水中。

按上述方案，所述超聲空化清洗機構的換能器安裝于遙控潛水器底部，通過超生空化效應實現船體附著物的清洗，這樣可以實現空化射流和超聲空化清洗方式的互補，實現更好的清洗效果。

按上述方案，遙控潛水器采取外接能源的電氣驅動，通過交流電機實現驅動。遙控潛水器模塊的行走方式為履帶式，通過主動輪驅動結合永磁鐵的履帶實現行走。通過控制履帶行走機構的兩個步進電機的轉速，實現履帶行走機構的差速轉向，因此本履帶行走機構具有很高的靈活性。

按上述方案，遙控潛水器上安裝有測距設備，以實現對靶距的監測；位于母船或者岸基的操作人員可通過測距信息調整攝像頭視角、空化射流噴頭旋轉角度，從而實現較好的船底附著物清除效果。

本發明的有益效果在于：

本發明結合高壓空化射流技術和超聲空化技術，對在航船舶進行適時地污底監測和清理工作，無需進塢修理，確保了航期，也節約了清理成本；

通過控制器實現船體附著物的清理，清理效率高，清理效果好；

設置后攝像頭，實現對清污效果的監測；

不會破壞船舶防污底漆，提升了清除效率，提高了清除效果，延長了船舶使用壽命；

通過電磁吸附與永磁吸附結合的方式實現船體吸附，可以充分保證本裝置吸附在船舶表面；從而確保船體附著物的順利清除。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：

圖1是基于空化技術的船舶污底監測清除裝置的結構示意圖；

圖2是基于空化技術的船舶污底監測清除裝置的俯視結構示意圖；

圖3是基于空化技術的船舶污底監測清除裝置的仰視結構示意圖；

圖4是空化射流清洗盤的局部結構示意圖；

圖5是超聲空化清洗機構的結構示意圖；

圖6是本發明的工作流程示意圖；

其中：1、遙控潛水器，2、履帶行走機構，3、電磁吸附機構，4、空化射流清洗盤，4.1、盤體，4.2、入口，4.3出口，5、空化射流噴頭，6、超聲空化清洗機構，6.1、超聲波發生器，6.2、換能器，7、前攝像頭，8、水下照明設備，9、后攝像頭，10、外接管線接口，11、船體。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

參見圖1-圖5，一種基于空化技術的船舶污底監測清除裝置，其包括設置在母船或岸基上的控制器、通過線纜與母船連接的遙控潛水器模塊，遙控潛水器模塊上設有清洗模塊和監測模塊；控制器控制遙控潛水器模塊、清洗模塊和監測模塊工作。遙控潛水器模塊包括遙控潛水器1、位于遙控潛水器1上的履帶行走機構2、位于遙控潛水器1底部的電磁吸附機構3、位于履帶行走機構2上的永磁鐵；在遙控潛水器1上設有外接管線接口10；電磁吸附機構3包括電磁吸附吸盤；控制器控制履帶行走機構2的行走、停止及轉向；控制器控制電磁吸附機構3工作，使其具有磁性或無磁性，以便于將遙控潛水器1固定在母船上。遙控潛水器模塊通過控制履帶行走機構2的兩個步進電機的轉速，實現履帶行走機構2的差速轉向，具有很高的靈活性。清洗模塊包括空化射流清洗機構和超聲空化清洗機構6；空化射流清洗機構包括供水箱、高壓水泵和2個空化射流清洗盤4；供水箱、高壓水泵置于母船上；空化射流清洗盤4上設有可旋轉的空化射流噴頭5，高壓水泵的輸入端與供水箱連通，高壓水泵的輸出端通過水管與空化射流噴頭5連接，高壓水泵通過控制器控制其工作，空化射流噴頭5通過控制器控制其旋轉。超聲空化清洗機構6包括超聲波發生器6.1和與超聲波發生器6.1連接的呈陣列布設的換能器6.2；超聲波發生器6.1產生20-40khz的超聲波，以便更好的實現空化作用；超聲波發生器通過控制器控制其工作。監測模塊包括前攝像頭7、水下照明設備8和后攝像頭9；前攝像頭7通過前攝像頭支架安設在遙控潛水器1前端，置于空化射流清洗盤4上方；水下照明設備8置于空化射流清洗盤4上方；后攝像頭9通過后攝像頭支架安設在遙控潛水器1尾部，前攝像頭7、后攝像頭9將采集的數據傳遞給控制器，控制器控制前攝像頭支架、后攝像頭支架的轉動，從而實現前攝像頭7、后攝像頭9拍攝角度的變化，實現大范圍的船舶污底的監測。前攝像頭7、后攝像頭9可隨其支架進行水平以及俯仰方向上的運動，以實現更好監測效果，提高清洗效率及清洗效果。

參見圖4，為了使船底附著物快速掉落，提高清除效率，空化射流清洗盤4包括盤體4.1，盤體4.1上設有入口4.2和出口4.3，入口4.2的直徑大于出口4.3的直徑，以便更好的實現射流；且該入口4.2與高壓水泵的輸入端相連通，該出口4.3與空化射流噴頭5連通。

履帶行走機構2包括柔性履帶、驅動設備；柔性履帶上設有永磁鐵，因而柔性履帶具有磁性，可實現一定程度的吸附功能；在柔性履帶外包裝一層丁氯橡膠，以防止柔性履帶損害船舶防污底漆；驅動設備包括交流伺服電機及其減速設備；交流伺服電機采取外接電源供電，電能由母船提供。

為了更好的實現監控功能及清洗效果，照明設備8與前攝像頭7同軸移動；遙控潛水器1上安裝有測距設備，位于母船或者岸基的操作人員可通過測距信息調整前攝像頭7視角、空化射流噴頭5旋轉角度。

本實施例中，采用雙清洗盤結構可以更大程度的提升清除效果和清除速度；高壓水泵安裝在母船上可以更安全可靠的為清洗模塊提供高壓水；空化射流噴頭5用于實現高壓水的空化作用，從而達到清除船體附著物的目的；電磁吸附吸盤提供清除裝置的主要吸附力；履帶行走機構2實現清除裝置在船舶外表面的移動，采用永磁和電磁吸附結合的方式使該清除裝置可以牢牢的吸附在船體11表面，從而開始后續的清理工作；超聲空化清洗機構6的換能器實現聲能與機械能的轉化，從而在水中產生空化氣泡，達到清除附著物的目的；換能器呈陣列布設，實現聲能到機械能轉化過程中更少的能量損失以及更佳的空化作用；通過控制器實現附著物的自動清除，可以更加準確的判斷清除效果和更加可靠的進行清除作業，使清除作業變得簡單。

如圖6所示，船舶污底清除裝置由母船釋放，通過監測模塊監測船舶污底，當船舶表面不需要清洗時，清除裝置回收至母船；當船體需要進行附著物清洗時，母船將清污裝置釋放至船體水線處，此時，清污裝置通過吸附裝置吸附至船體表面，由控制器的操作人員操作其進行視頻監測及清洗。視頻信號通過雙絞線實時回傳以便現場操作人員做出準確判斷。當清除范圍較大超出清除裝置的極限時，清污裝置通過履帶行走機構進行移動，擴大清除范圍，待清洗完成后，由母船或岸基進行回收。

應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。