CN105984151A - 一种船舶4d立体时空含能记忆打印系统 - Google Patents
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Abstract
一种船舶4D立体时空含能记忆打印系统，在底盘上垂直设置有外立柱和料箱，外立柱的顶端通过下部支撑机构连接水平设置伸缩臂的挂有外配重这一端的下侧壁，伸缩臂在对应外立柱上端口的上下侧壁上分别开有与外立柱同轴的通孔，外立柱内设置有内立柱，内立柱的顶端伸出外立柱的顶端贯穿伸缩臂的通孔并通过上部支撑机构连接伸缩臂的挂有外配重一端的上侧壁，内立柱在位于伸缩臂的上下侧壁上的两个通孔之间的部分的外周嵌入有定环盘，定环盘的外周对应套有动环盘，动环盘位于伸缩臂的内部，内立柱内分别设置有送料管和电源电缆，伸缩臂的另一端的端部连接万向支架的水平部分，伸缩臂的该端还杆连接打印头。本发明高效率产出、节能环保、运行自控。
Description
技术领域
本发明涉及一种打印系统。特别是涉及一种在四维时空内，将船舶数学模型、CAD辅助设计、三维立体打印、含能定时定温定压定音定磁等条件形变材料集合汇成一体的船舶4D立体时空含能记忆打印系统。
背景技术
船舶应该是人类文明最早开发的大型工具之一，造船在有记录的历史之前就已发展成一种专门职业，造船自古就是商务和军事密不可分的混合体，在人类发展的历史长河中，造船体现着重要的政治属性和自然属性。考古学证实，人类至少在大约六万年前就已经利用小型可漂浮类船器物从东南亚由海陆到达了新几内亚；古埃及人3000年前已经可以将木板组装成船体；我国的原始先民，大都以渔猎为生，从观树叶落水漂泊受到启发，编木为筏，刳木为舟，剡木为楫，到宋朝已有“黄田港北水如天，万里风樯看贾船”的繁盛景象。纵观列国昌盛无不以造船航海富甲天下，近代帝国资本的攫取聚集也无不以坚船利炮横行天下，翻开我国的经济史也是一部离不开船的糟运盐运海运史。
世界各国水上客货运输、休闲、养殖、捕捞、科研、军事等船舶自古均采用木质、钢质材料建造完成，近代则出现了树脂(玻璃钢)制造的小型船舶。传统造船材料(木材、钢材、树脂材料)及相应工艺对材料的品质要求苛刻，建造工艺复杂，船台周期长，对生产技能要求严格，施工人员劳动强度大，作业环境危险，废弃物污染严重，因此造船业一直是以高成本和破坏生态环境为代价艰难的存活。
而近年发展起来的增强纤维树脂材料(玻璃钢)，有来源丰富，成本低，还可利用部分工业回收垃圾；而且树脂产品耐盐碱腐蚀，可塑性、通用性强，适用于中小型船舶建造等优点突出，愈来愈被社会重视。但其不足之处为：采用增强纤维树脂成型技术应用的材料和工艺在生产过程中会产生浓烈的异味，施工中散发的粉尘也会成为诱发雾霾等环境污染的因素；又因为树脂塗糊工艺全部为手工作业，属典型劳动密集型产业，劳动强度高，对施工人员技能要求高，工资报酬亦高，加之专业人员雇用难，故生产成本和人工成本居高不下；因此玻璃钢船舶制造业在激烈的市场竞争中很难取胜，这也是玻璃钢船舶“叫好，不叫座”，推广难、发展慢的原因。
进入二十一世纪，我国超越了历史上所有的造船大国，位居世界造船行业首位。以世界2012年造船能力排名：中国第一，6700万吨，占45％；韩国第二，5300万吨，占29％；日本第三，2800万吨，占18％；欧盟第四，450万吨，占1％。进入2016年中日造船业更是要凭中国的廉价，凭日本的高新技术挤垮原来的霸主～韩国，届时中国造船行业将登顶巅峰，稳居世界造船第一。中国要成为盟主，成就霸业，领军造船海运，就一定要在低成本和高科技两方面做足文章。我国造船业最艰难的突破是对传统工艺和传统材料的否定！千万年来的农耕经济思维约束中国造船业一直是以手工放样，锛凿斧砍；虽然西方工业革命把造船提升至铜铸铁焊，电算设计，这已属巨变了，但是仍脱离不开技术落后、污染环境、船台周期长、投资回收慢、无法摆脱劳动密集型的行业魔障束缚。
造船航运的先知先觉者，此时应该警醒，当前汹涌逼来的信息革命、材料革命、工艺革命、思想革命的滚滚大潮将把造船业引向更美妙的前方,造船业必将迎来脱胎换骨的变革！
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种船舶4D立体时空含能记忆打印系统。
本发明所采用的技术方案是：一种船舶4D立体时空含能记忆打印系统，包括设置在地基上的底盘，所述底盘上垂直设置有中空的外立柱和设置有用于储存打印料粉的料箱，所述外立柱的顶端通过下部支撑机构连接水平设置且能够水平旋转的伸缩臂的挂有外配重这一端的下侧壁，所述伸缩臂在对应所述外立柱上端口的上下侧壁上分别开有与外立柱同轴的通孔，所述外立柱内设置有中空的内立柱，所述内立柱的顶端伸出外立柱的顶端贯穿所述伸缩臂的通孔并通过上部支撑机构连接所述伸缩臂的挂有外配重一端的上侧壁，所述内立柱在位于伸缩臂的上下侧壁上的两个通孔之间的部分的外周嵌入有与内立柱内部相连通的用于导电和用于输送打印料粉的定环盘，所述定环盘的内环孔与所述的内立柱同轴，所述定环盘的外周对应套有用于导电和用于输送料的动环盘，所述动环盘位于所述伸缩臂的内部，所述内立柱内分别设置有一端连接定环盘另一端贯穿所述内立柱和外立柱连接料箱的送料管，一端连接定环盘另一端贯穿所述内立柱和外立柱连接外部电源的电源电缆，所述伸缩臂的另一端的端部连接万向支架的水平部分，所述万向支架的垂直部分通过一组万向轮能够移动的设置在地基上，所述伸缩臂的该端还通过垂直连接的伸缩杆连接打印头，所述打印头的电源端和进料端分别对应通过供电电缆和配料管连接所述的动环盘。
本发明的一种船舶4D立体时空含能记忆打印系统，在四维时空内，将船舶数学模型、CAD辅助设计、三维立体打印、含能定时定温定压定音定磁等条件形变材料集合汇成一体，实现将低成本投入、高效率产出、节能环保、运行自控、无人操作、用户网络定制等新技术、新装备、新工艺、新材料、新理念融合集成，完成船舶制造的一种现代造船技术。本发明具有如下有益效果：
1、适于以快速、高效、节能、环保的苛刻要求，根据用户的理念和体验，完成定制的船舶产品。
2、适于高效完成结构复杂的船舶产品，且不会因船舶形体施工人员的技能素质影响质量和进度。
3、减少船台制作工时(与制作结构类似的钢、木结构船舶比较，可节省工时90％)，同时减少对高技术劳动力的依赖，甚至可部分实现无人自动化造船。
4、减少传统造船业因恶劣劳动环境对施工人员健康的影响。
5、减少传统造船业对环境的污染。
6、可以在船舶建造过程中预置时空含能记忆预定环境形变结构件，在特定时空条件下，达到展现复式效能的特征。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明外部结构示意图；
图3是本发明中定送料盘和动送料盘结合的结构示意图；
图4是本发明中伸缩臂的结构示意图；
图5是图4的A-A剖视图；
图6是图4的B-B剖视图；
图7是本发明中供电电缆和配料管在伸缩臂内的结构示意图。
图中
1：地基 2：底盘
3：外立柱 4：料箱
5：外配重 6：伸缩臂
61：矩形臂部分 62：圆管臂部分
7：内立柱 8：通孔
9：定环盘 91：定电极环
92：定送料盘 93：定盘过料通道
94：半圆定环凹槽 95：定绝缘副
96：定电极副 10：动环盘
101：动电极环 102：动送料盘
103：动盘过料通道 104：半圆动环凹槽
105：动绝缘副 106：动电极副
11：送料管 12：电源电缆
13：万向支架 14：万向轮
15：伸缩杆 16：打印头
17：供电电缆 18：配料管
19：内配重绳 20：内配重
21：支撑架 22：下部轴承座
23：旋转齿轮副 24：主动旋转齿轮
25：伺服电机 26：防水罩
27：成品船舶 28：下部滚柱轴承
29：上部轴承座 30：上部滚柱轴承
31：钢绳护套 32：锁紧机构
33：加强筋
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的一种船舶4D立体时空含能记忆打印系统做出详细说明。
所谓4D+0.5理念，既1D为一维单轴点线空间，2D为二维360度全轴平面空间，3D为三维XYZ轴立体空间，4D为在立体三维空间之外又加入第四维度，既时间维度的概念。将船舶时间空间深度融合的理念，是为船舶4D理念；将可定时形变的打印材料功能进一步向受定压定温定音定磁等预定环境因素影响，拓展预定环境条件形变材料，本发明将其定义为0.5类时空材料理念；再引入“互联网+”技术，综上所述，本发明首次提出了：“船舶4D+0.5立体时空含能记忆打印”技术理念。4D+0.5立体时空含能记忆打印技术作为新理念、新技术必将颠覆传统造船业发展缓慢的现状。
如图1、图2所示，本发明的一种船舶4D立体时空含能记忆打印系统，包括设置在地基1上的底盘2，所述底盘2上垂直设置有中空的外立柱3和设置有用于储存打印料粉的料箱4，所述外立柱3的内侧壁上设置有加强筋33。所述外立柱3的顶端通过下部支撑机构连接水平设置且能够水平旋转的伸缩臂6的挂有外配重5这一端的下侧壁，所述伸缩臂6在对应所述外立柱3上端口的上下侧壁上分别开有与外立柱3同轴的通孔8，所述外立柱3内设置有中空的内立柱7，所述内立柱7的顶端伸出外立柱3的顶端贯穿所述伸缩臂6的通孔8并通过上部支撑机构连接所述伸缩臂6的挂有外配重5一端的上侧壁，所述内立柱7在位于伸缩臂6的上下侧壁上的两个通孔8之间的部分的外周嵌入有与内立柱7内部相连通的用于导电和用于输送打印料粉的定环盘9，所述定环盘9的内环孔与所述的内立柱7同轴，所述定环盘9的外周对应套有用于导电和用于输送料的动环盘10，所述动环盘10位于所述伸缩臂6的内部，所述内立柱7内分别设置有一端连接定环盘9另一端贯穿所述内立柱7和外立柱3连接料箱4的送料管11，一端连接定环盘9另一端贯穿所述内立柱7和外立柱3连接外部电源的电源电缆12，所述伸缩臂6的另一端的端部连接万向支架13的水平部分，所述万向支架13的垂直部分通过一组万向轮14能够移动的设置在地基1上，所述伸缩臂6的该端还通过垂直连接的伸缩杆15连接打印头16，所述打印头16的电源端和进料端分别对应通过供电电缆17和配料管18连接所述的动环盘10。用于驱动所述伸缩臂6的伺服电机和用于驱动所述伸缩杆15的伺服电机均由供电电缆17供电，工作指令由工业公共频段2.4GHz的无线、蓝牙和载波传递。
所述的内立柱7内还通过内配重绳19设置有内配重20，所述内配重绳19的上端通过钢绳护套31与设置在伸缩臂6上侧壁上的防水罩26相连接。
所述的下部支撑机构包括有固定在所述外立柱3上端口的内侧面上的支撑架21，位于支撑架21上方且套在所述内立柱7外侧的下部轴承座22，位于支撑架21和下部轴承座22之间的下部滚柱轴承28，套在所述内立柱7外侧并固定连接在所述下部轴承座22上端的旋转齿轮副23，所述旋转齿轮副23与连接在伺服电机25的输出轴上的主动旋转齿轮24相啮合，所述伺服电机25设置在外立柱3的外侧壁上，所述伸缩臂6的下侧壁固定在所述旋转齿轮副23上端面上，所述的下部滚柱轴承28分别嵌入在所述的支撑架21和下部轴承座22内并沿支撑架21和下部轴承座22滚动。
所述的上部支撑机构包括有：固定在所述内立柱7的顶端的上部轴承座29，位于上部轴承座29和伸缩臂6之间的上部滚柱轴承30，所述的上部滚柱轴承30分别嵌入在所述的上部轴承座29和伸缩臂6内并沿上部轴承座29和伸缩臂6滚动。
所述的定环盘9包括有1～2个定电极环91和2个以上的定送料盘92，所述动环盘10包括有与所述的定电极环91相对应连接的1～2个动电极环101和2个以上的动送料盘102，其中，所述的定电极环91的内环壁连接电源电缆12，所述动电极环101的外侧壁通过锁紧螺母连接供电电缆17，所述定送料盘92内环壁上的进料口的连接送料管11，所述动送料盘102外侧壁上的出料口通过锁紧螺母连接配料管18。
如图4、图5、图6所示，所述的伸缩臂6包括有位于所述外立柱3顶端的矩形臂部分61和分别一体连接在所述矩形臂部分61两侧的圆管臂部分62，所述的通孔8形成在所述矩形臂部分61的上、下端面上，所述的供电电缆17和配料管18一起绕成螺旋结构设置在位于矩形臂部分61远离外配重5一侧的圆管臂部分62内。
如图1所示，所述定电极环91的外周面沿圆周方向嵌入有一圈定绝缘副95，所述定绝缘副95内嵌入有一圈与所述的电源电缆12相连接的定电极副96，所述动电极环101的内周面沿圆周方向嵌入有一圈动绝缘副105，所述动绝缘副105内嵌入有一圈与所述的供电电缆17相连接的动电极副106，所述的定绝缘副95和定电极副96与所述的动绝缘副105和动电极副106对应相接。
如图3所示，所述的定送料盘92内沿径向形成有贯通定送料盘92内侧壁和外侧壁的定盘过料通道93，所述定盘过料通道93的进料口端连接所述送料管11，所述定盘过料通道93的出料口端沿所述定送料盘92外侧壁的圆周形成有一圈向内凹进的半圆定环凹槽94，所述动送料盘102内沿径向形成有贯通动送料盘102内侧壁和外侧壁的动盘过料通道103，所述动盘过料通道103的出料口通过锁紧螺母连接配料管18，所述动盘过料通道103的进料口端沿所述动送料盘102内侧壁的圆周形成有一圈向内凹进的半圆动环凹槽104，所述定送料盘92外侧壁上的半圆定环凹槽94与所述动送料盘102内侧壁上的半圆动环凹槽104通过机构密封对应连接形成环形的过料管道。
如图7所示，本发明中所述的供电电缆17和配料管18在所述的伸缩臂6内是呈螺旋状设置。
本发明的一种船舶4D立体时空含能记忆打印系统，具有如下技术特点：
1)船舶4D+0.5立体时空含能记忆打印技术可在低成本投入前提下，实现船舶高效快速建造成型。届时造船不再靠用木材拼钉、不再靠用钢铁铆焊，不再靠拼经验、拼劳动密集型作业条件，而是依赖数学模型和打印技术，以全新的造船模式，彻底颠覆千万年的造船理念。
2)船舶4D+0.5立体时空含能记忆打印技术以3D设计系统和执行系统为基础，再引入“互联网+”技术，适时融入立体时空含能记忆形变材料，拓展定压定温定音定磁等预定环境条件形变材料，前述技术的集合，成就为4D+0.5立体时空含能记忆打印技术。
实际操作中，首先要建立4D+0.5设计系统的数学模型；采用计算机和“互联网+”共同处理、存储、检索、设计相关船舶图形文件资料；进而引伸至用CAD计算机辅助设计开发新结构、新概念的新船型；最终将电算结果和3D设计系统与3D打印执行系统结合，既将计算机和船舶形体打印装置链接在一起；打印应用的结构材料采用刚性全金属材料或非金属韧性双改性纤维增强树脂材料或定时定压定温定音定磁等预定环境条件形变打印耗材；由计算机对船舶型体自动打印机器人发出工作指令，在X轴和Y轴实现区域扫描，在Z轴实现逐层扫描，整体实现打印基材和预置时空记忆信息含能形变材料的融合，在短时间内完成船舶建造。
其次，船舶4D+0.5立体时空含能记忆形体自动打印的关键件～打印机器人可将改性纤维树脂或其他形式的金属或非金属船体结构耗材通过激光离子熔融、电磁熔融、机电挤压、状态扫描、自动整修、照相粘贴、机器人预置含能形变材料等技术手段，将过去必须需由人工在造船现场完成的工作，现在由4D+0.5无人自动快速打印造船技术替代。
再次，船舶4D+0.5立体时空含能记忆打印技术能保证在节能环保省工省时的前提下高效、快速完成用户体验定制的船型。明显表现为“四少、二快、二多”：
四少、既投资少、占地少、用人少、工耗少；
二快、既变型快、产出快；
二多、既品种多、利润多。
船舶4D+0.5立体时空含能记忆打印技术将彻底改变传统造船理念和造船工艺，是一个极有前途的新兴产业技术，该技术在造船业的推广应用将发挥出强大的生命力和影响力，将获得巨大的社会效益和经济效益。
Claims (10)
1.一种船舶4D立体时空含能记忆打印系统，包括设置在地基(1)上的底盘(2)，其特征在于，所述底盘(2)上垂直设置有中空的外立柱(3)和设置有用于储存打印料粉的料箱(4)，所述外立柱(3)的顶端通过下部支撑机构连接水平设置且能够水平旋转的伸缩臂(6)的挂有外配重(5)这一端的下侧壁，所述伸缩臂(6)在对应所述外立柱(3)上端口的上下侧壁上分别开有与外立柱(3)同轴的通孔(8)，所述外立柱(3)内设置有中空的内立柱(7)，所述内立柱(7)的顶端伸出外立柱(3)的顶端贯穿所述伸缩臂(6)的通孔(8)并通过上部支撑机构连接所述伸缩臂(6)的挂有外配重(5)一端的上侧壁，所述内立柱(7)在位于伸缩臂(6)的上下侧壁上的两个通孔(8)之间的部分的外周嵌入有与内立柱(7)内部相连通的用于导电和用于输送打印料粉的定环盘(9)，所述定环盘(9)的内环孔与所述的内立柱(7)同轴，所述定环盘(9)的外周对应套有用于导电和用于输送料的动环盘(10)，所述动环盘(10)位于所述伸缩臂(6)的内部，所述内立柱(7)内分别设置有一端连接定环盘(9)另一端贯穿所述内立柱(7)和外立柱(3)连接料箱(4)的送料管(11)，一端连接定环盘(9)另一端贯穿所述内立柱(7)和外立柱(3)连接外部电源的电源电缆(12)，所述伸缩臂(6)的另一端的端部连接万向支架(13)的水平部分，所述万向支架(13)的垂直部分通过一组万向轮(14)能够移动的设置在地基(1)上，所述伸缩臂(6)的该端还通过垂直连接的伸缩杆(15)连接打印头(16)，所述打印头(16)的电源端和进料端分别对应通过供电电缆(17)和配料管(18)连接所述的动环盘(10)。
2.根据权利要求1所述的一种船舶4D立体时空含能记忆打印系统，其特征在于，所述的内立柱(7)内还通过内配重绳(19)设置有内配重(20)，所述内配重绳(19)的上端通过钢绳护套(31)与设置在伸缩臂(6)上侧壁上的防水罩(26)相连接。
3.根据权利要求1所述的一种船舶4D立体时空含能记忆打印系统，其特征在于，所述的下部支撑机构包括有固定在所述外立柱(3)上端口的内侧面上的支撑架(21)，位于支撑架(21)上方且套在所述内立柱(7)外侧的下部轴承座(22)，位于支撑架(21)和下部轴承座(22)之间的下部滚柱轴承(28)，套在所述内立柱(7)外侧并固定连接在所述下部轴承座(22)上端的旋转齿轮副(23)，所述旋转齿轮副(23)与连接在伺服电机(25)的输出轴上的主动旋转齿轮(24)相啮合，所述伺服电机(25)设置在外立柱(3)的外侧壁上，所述伸缩臂(6)的下侧壁固定在所述旋转齿轮副(23)上端面上，所述的下部滚柱轴承(28)分别嵌入在所述的支撑架(21)和下部轴承座(22)内并沿支撑架(21)和下部轴承座(22)滚动。
4.根据权利要求1所述的一种船舶4D立体时空含能记忆打印系统，其特征在于，所述的上部支撑机构包括有：固定在所述内立柱(7)的顶端的上部轴承座(29)，位于上部轴承座(29)和伸缩臂(6)之间的上部滚柱轴承(30)，所述的上部滚柱轴承(30)分别嵌入在所述的上部轴承座(29)和伸缩臂(6)内并沿上部轴承座(29)和伸缩臂(6)滚动。
5.根据权利要求1所述的一种船舶4D立体时空含能记忆打印系统，其特征在于，所述的定环盘(9)包括有1～2个定电极环(91)和2个以上的定送料盘(92)，所述动环盘(10)包括有与所述的定电极环(91)相对应连接的1～2个动电极环(101)和2个以上的动送料盘(102)，其中，所述的定电极环(91)的内环壁连接电源电缆(12)，所述动电极环(101)的外侧壁通过锁紧螺母连接供电电缆(17)，所述定送料盘(92)内环壁上的进料口的连接送料管(11)，所述动送料盘(102)外侧壁上的出料口通过锁紧螺母连接配料管(18)。
6.根据权利要求5所述的一种船舶4D立体时空含能记忆打印系统，其特征在于，所述的定送料盘(92)内沿径向形成有贯通定送料盘(92)内侧壁和外侧壁的定盘过料通道(93)，所述定盘过料通道(93)的进料口端连接所述送料管(11)，所述定盘过料通道(93)的出料口端沿所述定送料盘(92)外侧壁的圆周形成有一圈向内凹进的半圆定环凹槽(94)，所述动送料盘(102)内沿径向形成有贯通动送料盘(102)内侧壁和外侧壁的动盘过料通道(103)，所述动盘过料通道(103)的出料口通过锁紧螺母连接配料管(18)，所述动盘过料通道(103)的进料口端沿所述动送料盘(102)内侧壁的圆周形成有一圈向内凹进的半圆动环凹槽(104)，所述定送料盘(92)外侧壁上的半圆定环凹槽(94)与所述动送料盘(102)内侧壁上的半圆动环凹槽(104)通过机构密封对应连接形成环形的过料管道。
7.根据权利要求1所述的一种船舶4D立体时空含能记忆打印系统，其特征在于，所述的伸缩臂(6)包括有位于所述外立柱(3)顶端的矩形臂部分(61)和分别一体连接在所述矩形臂部分(61)两侧的圆管臂部分(62)，所述的通孔(8)形成在所述矩形臂部分(61)的上、下端面上，所述的供电电缆(17)和配料管(18)一起绕成螺旋结构设置在位于矩形臂部分(61)远离外配重(5)一侧的圆管臂部分(62)内。
8.根据权利要求1所述的一种船舶4D立体时空含能记忆打印系统，其特征在于，所述定电极环(91)的外周面沿圆周方向嵌入有一圈定绝缘副(95)，所述定绝缘副(95)内嵌入有一圈与所述的电源电缆(12)相连接的定电极副(96)，所述动电极环(101)的内周面沿圆周方向嵌入有一圈动绝缘副(105)，所述动绝缘副(105)内嵌入有一圈与所述的供电电缆(17)相连接的动电极副(106)，所述的定绝缘副(95)和定电极副(96)与所述的动绝缘副(105)和动电极副(106)对应相接。
9.根据权利要求1所述的一种船舶4D立体时空含能记忆打印系统，其特征在于，所述外立柱(3)的内侧壁上设置有加强筋(33)。
10.根据权利要求1所述的一种船舶4D立体时空含能记忆打印系统，其特征在于，用于驱动所述伸缩臂(6)的伺服电机和用于驱动所述伸缩杆(15)的伺服电机均由供电电缆(17)供电，工作指令由工业公共频段2.4GHz的无线、蓝牙和载波传递。
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