CN104743089A - 一种船舶螺旋桨缠绕物切割装置 - Google Patents

Abstract

一种船舶螺旋桨缠绕物切割装置，包括装置本体，所述的装置本体上安装切割刀具系统、推进系统、图像信息采集系统、照明系统、控制系统和电力系统，切割刀具系统包括砂轮刀具机构、多齿剪刀机构；推进系统包括推进器、空心浮块；照明系统以及图像信息采集系统设置在装置本体的前端，图像信息采集系统位于切割刀具系统上部；控制系统位于装置本体支架内部的密封空间中，控制系统的信号输入端与图像信息采集系统信号输出端信号连接，控制系统的信号输出端相应端口通过无线分别与切割刀具系统、推进系统、照明系统的输入端信号连接；电力系统位于装置内部密封舱内，电力系统为整个切割装置提供电力。本发明的有益效果是：造价低、体较小、切割效率高。

Description

一种船舶螺旋桨缠绕物切割装置

技术领域

本发明涉及一种切割装置，具体地说是一种水下切割装置，尤其适用于对船舶螺旋桨缠绕异物的切割。

背景技术

船舶、潜艇等航行器在行进过程中螺旋桨经常遇到水中悬浮物的缠绕问题，其主要原因是由于外露的桨轴和高速旋转的桨叶，一旦被水生植物或废弃的渔网缠上，就会越缠越多，越缠越紧，轻则使螺旋桨阻力增加浪费能源，重则使主机不能运转而被迫停车使船舶失去操控性，甚至造成船毁人亡的后果，给航行器的航行带来一定的安全隐患。目前，对螺旋桨缠绕物的切除的方法主要有以下几种：人工清理、安装密封罩、安装切割装置等。

人工清理是指直接派潜水员下水用刀具切除缠绕物，这种方法是当前运用最多的，也是最普遍的；但花费时间长，劳动量大，而且对工作人员存在很大的生命危险。在水下进行切割作业时，一般需要手持手工锯和斧头进行作业；遇到比较坚硬的缠绕物还需要用到电工工具，这样潜水员直接暴露在水中带电作业，较在陆地上切割具有更大的危险性，稍有疏忽大意，就可能造成触电事故或潜水事故，甚至危及生命。所以，潜水员在水下切割时，除必须严格遵守潜水规则，掌握潜水技术和切割外，还要很好地了解水下切割中的作业安全要求。安装密封罩则是在艉轴处安装密封盖，即将螺旋桨传动轴裸露部分完全罩住，这样一些面积比较大的水草或是比较坚硬的金属缆绳就很难缠绕到螺旋桨的浆轴，从而减少了缠绕物缠绕螺旋桨发生的可能。安装密封罩的方法重在预防，减少缠绕物异物缠绕螺旋桨事件发生的可能性。虽然安装密封罩可以有效的预防缠绕，但是修理比较麻烦，而且周期长，一旦发生故障或出现小毛病，船只需要上岸，将密封罩取以便进行修理，损坏艉轴保护装置。一些螺旋桨生产商在螺旋桨上加装一种有效的切割装置，如高效绳索切割系统，剪刀式切割刀，圆盘式切割刀等。切割装置切割水草的关键技术是刀刃的形状和螺旋桨限界轮廓线应完全相一致，并使刀片和桨叶之间有良好的间隙配合。切割装置虽然方便、高效，但是其在工作过程中往往会改变螺旋桨前方流场，从而使螺旋桨的伴流发生变化，影响螺旋桨的推进性能。我国海岸线长，海上养殖业发展迅速，因此，研究制造一种使用维修方便、效率高、智能的水下切割装置具有重要的意义。

发明内容

为了解决目前的船舶切割装置刀刃在工作过程中往往会改变螺旋桨前方流场，从而使螺旋桨的伴流发生变化，影响螺旋桨的推进性能的问题，提出了一种维修方便、效率高、不会影响螺旋桨推进性能的船舶螺旋桨缠绕物切割装置。

本发明所述的一种船舶螺旋桨缠绕物切割装置，包括装置本体，其特征在于：所述的装置本体上安装切割刀具系统、推进系统、图像信息采集系统、照明系统、控制系统和电力系统，所述的切割刀具系统包括用于切割绳缆的砂轮刀具机构、用于切割渔网海藻的多齿剪刀机构，所述的砂轮刀具机构和多齿剪刀机构分别安装装置本体的前端，并且多齿剪刀机构位于砂轮刀具机构下方；所述的推进系统包括用于实现装置本体运动的推进器、用于实现装置本体上升下降的空心浮块，所述的空心浮块安装在整个切割装置的中部，所述的推进器安装在装置本体上，所有的推进器配合实现装置本体在水中的任意位置停留以及任意方向的自由运动；所述的照明系统以及所述的图像信息采集系统设置在装置本体的前端，其中所述的图像信息采集系统位于切割刀具系统的上部；所述的控制系统位于装置本体支架内部的密封空间中，所述的控制系统的信号输入端与所述的图像信息采集系统信号输出端信号连接，所述的控制系统的信号输出端相应端口通过无线分别与所述的切割刀具系统、推进系统、照明系统的输入端信号连接；所述的电力系统位于装置内部密封舱内，并且所述的电力系统分别与所述的切割刀具系统、推进系统、图像信息采集系统、照明系统、控制系统电连，为整个切割装置提供电力。

所述的砂轮刀具机构包括砂轮、砂轮减速箱、砂轮电机，其中，砂轮减速箱包括大锥齿轮、大锥齿轮轴、小锥齿轮、小锥齿轮轴、砂轮减速箱体，所述的砂轮电机固定安装在刀具箱体内侧，砂轮减速箱体固定安装在刀具箱体外侧，砂轮电机输出轴与砂轮减速箱体内的小齿轮轴的一端固连，小锥齿轮固定安装在小锥齿轮轴的另一端，小锥齿轮与大锥齿轮配合，大锥齿轮固定安装大锥齿轮轴的一端，大锥齿轮轴通过轴承固定安装在砂轮减速箱体上，砂轮固定安装在大锥齿轮轴的另一端；所述的砂轮电机与控制系统相连。

所述的多齿剪刀机构包括定刀片机构和动刀片机构，所述的定刀片机构包括前端配有定刀片的定刀片支架、直线电机连轴、直线电机，所述的直线电机固定安装于装置箱体内侧，直线电机连轴一端与直线电机输出轴固连、另一端与定刀片连杆固连；所述的定刀片连杆通过刀具箱体支撑固定并沿直线电机方向移动，定刀片连杆的另一端与定刀片支架固连；所述的动刀片机构包括装有动刀片的动刀片支架、带槽连杆、偏心圆盘、动刀片减速箱体、配有涡轮的涡轮轴、蜗杆轴、蜗杆架、动刀片电机，动刀片电机固定安装于装置箱体的内侧，动刀片电机的输出轴与蜗杆轴固连，蜗杆轴通过轴承固定安装在动刀片减速箱体上并与涡轮配合；涡轮轴通过轴承安装在动刀片减速箱体上，偏心圆盘安装在涡轮轴的另一端，偏心圆盘的下端安装在带槽连杆的长槽内并沿长槽移动，带槽连杆通过转动螺钉与定刀片连杆固连，偏心圆盘转动带动带槽连杆以转动螺钉为中心转动，带槽连杆的另一端为球头状，与动刀片支架配合安装，动刀片支架通过刀具箱体支撑固连；所述的动刀片支架上开有两个长形槽，定刀片和动刀片通过螺钉贴合安装，实现动刀片的左右移动；所述的直线电机、动刀片电机均与控制系统信号连接。

在动刀片支架和定刀片支架与刀具箱体的固定连接之处安装唇形密封条，起到密封箱体内部的作用。

所述的图像信息采集系统包括多部云台摄像头、图像信息传输模块，其中云台摄像头安装在切割装置上，所述的云台摄像头与图像信息传输模块信号输入端信号连接，所述的图像信息传输模块信号输出端与控制系统信号连接。

所述的云台摄像头采用集成WIFI模块的云台摄像头。

所述的推进系统部分包括空心浮块、四个推进器，其中两个推进器分别竖直安装于装置本体两侧、另两个推进器分别水平安装于装置本体两侧；空心浮块位于装置本体中间上部，通过控制空心浮块内水的进入与排出分别实现装置本体的下潜和上浮两个状态；所述的推进器与所述的控制系统相连。

所述的照明系统包括多台照明灯，所述的照明灯分别安装于装置本体的前端，并且所述的照明灯与控制系统相连。

本发明的有益效果是：本装置的螺旋桨缠绕物切除装置为独立装置，造价低、体较小、切割效率高，可以作为独立装备配备到作业船只上，也可以作为码头的作业装备；缠绕物切除装置具有两把刀具，当遇到金属缆绳时用砂轮磨削，当遇到水草、渔网等非金属缠绕物时用多齿剪刀切削；在遇到螺旋桨被水草、海藻、缆绳等缠绕时，操作人员只需将装置投掷水下，通过遥控器控制装置的水下作业；通过摄像头可获取水下画面信息，很好的实现实时的遥控装置对缠绕物的切除，减少潜水员的劳动量以及船舶进坞次数，节约成本；可避免安装切割刀具对螺旋桨前方流场造成影响，也不会影响到螺旋桨的推进性能；还能减少缠绕物对船体尾轴、主机的损坏；使用维护方便，实用价值高。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的左视图；

图3是本发明的A-A视图；

图4是本发明的B-B视图；

图5是本发明的切割刀具系统主视图；

图6是图4的局部放大图；

图7是图4的A-A视图；

图8是图4的B-B视图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明

参照附图：

实施例1本发明所述的一种船舶螺旋桨缠绕物切割装置，包括装置本体，所述的装置本体5’上安装切割刀具系统2’、推进系统4’、图像信息采集系统1’、照明系统3’、控制系统和电力系统，所述的切割刀具系统2’包括用于切割绳缆的砂轮刀具机构、用于切割渔网海藻的多齿剪刀机构，所述的砂轮刀具机构和多齿剪刀机构分别安装装置本体的前端，并且多齿剪刀机构位于砂轮刀具机构下方；所述的推进系统包括用于实现装置本体运动的推进器、用于实现装置本体上升下降的空心浮块，所述的空心浮块安装在整个切割装置的中部，所述的推进器安装在装置本体上，所有的推进器配合实现装置本体在水中的任意位置停留以及任意方向的自由运动；所述的照明系统以及所述的图像信息采集系统设置在装置本体的前端，其中所述的图像信息采集系统位于切割刀具系统的上部；所述的控制系统位于装置本体支架内部的密封空间中，所述的控制系统的信号输入端与所述的图像信息采集系统信号输出端信号连接，所述的控制系统的信号输出端相应端口通过无线分别与所述的切割刀具系统、推进系统、照明系统的输入端信号连接；所述的电力系统位于装置内部密封舱内，并且所述的电力系统分别与所述的切割刀具系统、推进系统、图像信息采集系统、照明系统、控制系统电连，为整个切割装置提供电力。

本装置整体外形采用流线体设计，在水中运动时可以有效的减小阻力，节省能量。切割刀具系统为实现本发明目的的主体功能部分，其余部分为实现本发明目的的辅助部分。

结合图1、图2、图3，对图像信息采集系统部分1’的具体实施方式进行详细说明。图像信息采集系统部分包括：第一云台摄像头1、第二云台摄像头10及图像信息传输模块，主要负责采集水下视频图像信息，并将采集到的数据信息通过无线网络发送到监控计算机处，以便操控人员监控水下作业情况和查看水下周围环境。其中，云台摄像头可以采用集成WIFI模块的云台摄像头，如凯聪SIP1204型号的云台摄像头，内置无线WIFI模块，可以实现水平270度、垂直120度转动，可以使用自身内置的WIFI模块通过无线网络将拍摄到的视频图像信息直接地实时发送到监控计算机，让操作人员及时了解水下作业情况。在具体实施本方式时，采用2台云台摄像头分别对称安装在本装置的前端，位于切割刀具系统的上部，可以方便操作人员监控切割刀具的工作情况和查看水下周围环境。2台摄像头可以同时同方向转动，也可以分别转动，查看不同的方向，一台负责监控刀具作业情况，一台负责查看周围环境情况。在其他实施方式中，也可以采用多于2台摄像头配合使用，例如，在装置后端再架设2台摄像头配合使用。

结合图1、图2、图3、图4、图6、图7，对切割刀具系统部分2’的具体实施方式进行详细说明。切割刀具系统为复合刀具系统，包括砂轮刀具机构和多齿剪刀机构。砂轮刀具机构和多齿剪刀机构分别安装本装置的前端，多齿剪刀机构位于砂轮刀具机构下方。下面对砂轮刀具机构和多齿剪刀机构分别进行详细说明。

结合图5、图6，对砂轮刀具机构的具体实施方式进行详细说明。砂轮刀具机构主要部件有：砂轮5、砂轮减速箱、砂轮电机28，其中，砂轮减速箱主要包括：大锥齿轮30、大锥齿轮轴31、小锥齿轮33、小锥齿轮轴32、砂轮减速箱体29。砂轮电机28固定安装在刀具箱体15内侧，砂轮减速箱体29固定安装在刀具箱体15外侧，砂轮电机28输出轴与砂轮减速箱体29内的小齿轮轴32的一端固连，小锥齿轮33固定安装在小锥齿轮轴32的另一端，小锥齿轮33与大锥齿轮30配合，大锥齿轮30固定安装大锥齿轮轴31的一端，大锥齿轮轴31通过轴承固定安装在砂轮减速箱体29上，砂轮固定安装在大锥齿轮轴31的另一端，通过上述固连关系，砂轮电机28运转，通过砂轮减速箱带动砂轮转动。通过控制砂轮电机28即可实现砂轮5切割缠绕物。

结合图3、图4、图5、图6，图7、图8，对多齿剪刀机构的具体实施方式进行详细说明。多齿剪刀机构主要部件有定刀片18、定刀片支架19、定刀片连杆34、直线电机连轴35、直线电机13、动刀片17、动刀片支架16、带槽连杆39、偏心圆盘24、动刀片减速箱体27、涡轮轴25、涡轮26、蜗杆轴38、蜗杆架37、动刀片电机14、刀具箱体15、唇形密封圈23。多齿剪刀机构主要由定刀片机构和动刀片机构组成，下面对这两部分分别进行详细说明。

定刀片机构部分主要包括：定刀片18、定刀片支架19、直线电机连轴35、直线电机13，直线电机13固定安装于装置箱体11内侧，电机输出轴与直线电机连轴35的一端固连，直线电机连轴35的另一端与定刀片连杆34固连，定刀片连杆34通过刀具箱体15支撑固定，定刀片连杆34可以沿直线电机13方向移动，定刀片连杆34的另一端与定刀片支架19固连，定刀片18固定安装在定刀片支架19的前端。通过上述固连关系，直线电机13运转，通过直线电机连轴35和定刀片连杆34可以带动定刀片机构同时前后移动，由于定刀片支架19和动刀片支架16固连，带槽连杆39前后移动。

动刀片机构主要包括：动刀片17、动刀片支架16、带槽连杆39、偏心圆盘24、动刀片减速箱体27、涡轮轴25、涡轮26、蜗杆轴38、蜗杆架37、动刀片电机14，动刀片电机14固定安装与装置箱体11的内侧，动刀片电机14的输出轴与蜗杆轴38固连，蜗杆轴38通过轴承固定安装在动刀片减速箱体27上并与涡轮26配合，涡轮26固定安装在涡轮轴25上，涡轮轴25通过轴承固定安装在动刀片减速箱体27上，偏心圆盘24固定安装在涡轮轴25的另一端，偏心圆盘24的下端安装在带槽连杆39的长槽内，偏心圆盘24的下端可以在长槽内沿槽移动，带槽连杆39通过转动螺钉22与定刀片连杆34固连，偏心圆盘24转动可以带动带槽连杆39以转动螺钉22为中心转动，带槽连杆39的另一端为球头状，与动刀片支架16配合安装，动刀片支架16通过刀具箱体15支撑固连，其中，在动刀片支架16和定刀片支架19与刀具箱体15的固定连接之处，安装唇形密封条，起到密封箱体内部的作用；动刀片17固定安装在动刀片支架16上，动刀片支架16上开有两个长形槽，定刀片18和动刀片17通过螺钉(20、40)贴合安装，可以实现动刀片17的左右移动。通过上述固连关系，动刀片电机14运转，通过动刀片减速箱带动偏心圆盘24转动，从而拨动带槽连杆39以转动螺钉22为中心左右摆动，带槽连杆39前端的球状头拨动动刀片支架16沿长形槽左右移动，从而实现动刀片17和定刀片18的相对运动。

综上所述，通过控制直线电机13可以实现多齿剪刀机构的前后移动，通过控制动刀片电机14可以实现多齿剪刀机构的剪短渔网、水藻等缠绕物的功能。通过控制上述两个电机的运转，可以使多齿剪刀机构以更合适的姿态进行断缠绕物。

结合图1、图2、图3，对照明系统3’的具体实施方式进行详细说明。照明系统3’主要包括：照明灯(2、9)，分别安装于本装置的前端两侧，用于水下照明。本具体实施方式中采用了2台照明灯，在其他具体实施方式时，可以采用多台照明灯配合使用。

结合图1、图2、图3，对推进系统4’的具体实施方式进行详细说明。推进系统4’主要包括：第一推进器3、第二推进器4、第三推进器7、第四推进器8和空心浮块12。第一推进器3、第四推进器8分别竖直安装于本装置两侧，第二推进器4、第三推进器7分别水平安装于本装置两侧，空心浮块12位于本装置中间上部。通过控制空心浮块12内水的进入与排出，可以分别实现本装置的下潜和上浮两个状态。第一推进器3运转可以实现本装置围绕中心线方向的逆时针转动，第四推进器8运转可以实现本装置围绕中心线方向的顺时针转动；第二推进器4运转可以实现本装置水平方向的向右转弯，第三推进器8运转可以实现本装置水平方向的向左转弯。通过推进系统4’可以实现本装置在水中的任意位置停留以及任意方向的自由运动。

对控制系统部分的具体实施方式进行详细说明。控制系统硬件部分安装在装置本体5’的密封空间内部。控制系统主要实现对切割刀具系统2’的三个电机进行控制，实现3个电机的运转和停止；并实现控制推进系统4’的4个推进器的运转和停止；同时，对图像信息采集系统1’和照明系统3’进行控制。本发明的控制系统为遥感控制系统，无电缆，由操作人员统过操作计算机进行具体控制。

对电力系统部分的具体实施方式进行详细说明。电力系统部分同样安装在装置内部密封舱内，主要采用小型蓄电池或者锂电池等，可以重复充电、放电，为刀具系统、推进系统、控制系统、图像信息采集系统和照明系统等提供电力能量支持。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (8)

1.一种船舶螺旋桨缠绕物切割装置，包括装置本体，其特征在于：所述的装置本体上安装切割刀具系统、推进系统、图像信息采集系统、照明系统、控制系统和电力系统，所述的切割刀具系统包括用于切割绳缆的砂轮刀具机构、用于切割渔网海藻的多齿剪刀机构，所述的砂轮刀具机构和多齿剪刀机构分别安装装置本体的前端，并且多齿剪刀机构位于砂轮刀具机构下方；所述的推进系统包括用于实现装置本体运动的推进器、用于实现装置本体上升下降的空心浮块，所述的空心浮块安装在整个切割装置的中部，所述的推进器安装在装置本体上，所有的推进器配合实现装置本体在水中的任意位置停留以及任意方向的自由运动；所述的照明系统以及所述的图像信息采集系统设置在装置本体的前端，其中所述的图像信息采集系统位于切割刀具系统的上部；所述的控制系统位于装置本体支架内部的密封空间中，所述的控制系统的信号输入端与所述的图像信息采集系统信号输出端信号连接，所述的控制系统的信号输出端相应端口通过无线分别与所述的切割刀具系统、推进系统、照明系统的输入端信号连接；所述的电力系统位于装置内部密封舱内，并且所述的电力系统分别与所述的切割刀具系统、推进系统、图像信息采集系统、照明系统、控制系统电连，为整个切割装置提供电力。

2.如权利要求1所述的一种船舶螺旋桨缠绕物切割装置，其特征在于：所述的砂轮刀具机构包括砂轮、砂轮减速箱、砂轮电机，其中，砂轮减速箱包括大锥齿轮、大锥齿轮轴、小锥齿轮、小锥齿轮轴、砂轮减速箱体，所述的砂轮电机固定安装在刀具箱体内侧，砂轮减速箱体固定安装在刀具箱体外侧，砂轮电机输出轴与砂轮减速箱体内的小齿轮轴的一端固连，小锥齿轮固定安装在小锥齿轮轴的另一端，小锥齿轮与大锥齿轮配合，大锥齿轮固定安装大锥齿轮轴的一端，大锥齿轮轴通过轴承固定安装在砂轮减速箱体上，砂轮固定安装在大锥齿轮轴的另一端；所述的砂轮电机与控制系统相连。

3.如权利要求1所述的一种船舶螺旋桨缠绕物切割装置，其特征在于：所述的多齿剪刀机构包括定刀片机构和动刀片机构，所述的定刀片机构包括前端配有定刀片的定刀片支架、直线电机连轴、直线电机，所述的直线电机固定安装于装置箱体内侧，直线电机连轴一端与直线电机输出轴固连、另一端与定刀片连杆固连；所述的定刀片连杆通过刀具箱体支撑固定并沿直线电机方向移动，定刀片连杆的另一端与定刀片支架固连；所述的动刀片机构包括装有动刀片的动刀片支架、带槽连杆、偏心圆盘、动刀片减速箱体、配有涡轮的涡轮轴、蜗杆轴、蜗杆架、动刀片电机，动刀片电机固定安装于装置箱体的内侧，动刀片电机的输出轴与蜗杆轴固连，蜗杆轴通过轴承固定安装在动刀片减速箱体上并与涡轮配合；涡轮轴通过轴承安装在动刀片减速箱体上，偏心圆盘安装在涡轮轴的另一端，偏心圆盘的下端安装在带槽连杆的长槽内并沿长槽移动，带槽连杆通过转动螺钉与定刀片连杆固连，偏心圆盘转动带动带槽连杆以转动螺钉为中心转动，带槽连杆的另一端为球头状，与动刀片支架配合安装，动刀片支架通过刀具箱体支撑固连；所述的动刀片支架上开有两个长形槽，定刀片和动刀片通过螺钉贴合安装，实现动刀片的左右移动；所述的直线电机、动刀片电机均与控制系统信号连接。

4.如权利要求3所述的一种船舶螺旋桨缠绕物切割装置，其特征在于：在动刀片支架和定刀片支架与刀具箱体的固定连接之处安装唇形密封条，起到密封箱体内部的作用。

5.如权利要求1所述的一种船舶螺旋桨缠绕物切割装置，其特征在于：所述的图像信息采集系统包括多部云台摄像头、图像信息传输模块，其中云台摄像头安装在切割装置上，所述的云台摄像头与图像信息传输模块信号输入端信号连接，所述的图像信息传输模块信号输出端与控制系统信号连接。

6.如权利要求5所述的一种船舶螺旋桨缠绕物切割装置，其特征在于：所述的云台摄像头采用集成WIFI模块的云台摄像头。

7.如权利要求1所述的一种船舶螺旋桨缠绕物切割装置，其特征在于：所述的推进系统部分包括空心浮块、四个推进器，其中两个推进器分别竖直安装于装置本体两侧、另两个推进器分别水平安装于装置本体两侧；空心浮块位于装置本体中间上部，通过控制空心浮块内水的进入与排出分别实现装置本体的下潜和上浮两个状态；所述的推进器与所述的控制系统相连。

8.如权利要求1所述的一种船舶螺旋桨缠绕物切割装置，其特征在于：所述的照明系统包括多台照明灯，所述的照明灯分别安装于装置本体的前端，并且所述的照明灯与控制系统相连。