CN110216109A - 一种利用气泡空蚀清理海洋生物污损的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用气泡空蚀清理海洋生物污损的装置，涉及海洋生物无损清理设备技术领域，包括压电传感器、频率控制箱、聚能罩和桨叶，压电传感器固定设置于频率控制箱的前端，频率控制箱的后端还设置有若干个桨叶；聚能罩为喇叭状，聚能罩的一端与压电传感器固定连接，且频率控制箱位于聚能罩的内侧，频率控制箱通过传输线与外部设备连接。本发明具有结构简单、适用范围广、操作安全、清理效率高、能耗小、制造方便的特点，利用压电传感器产生的气泡空蚀，形成应力波清理附着物，可实现精确清理，减少无用功的消耗，可实现水下无人操作，实时实地进行作业。

Description

一种利用气泡空蚀清理海洋生物污损的装置

技术领域

本发明涉及海洋生物无损清理设备技术领域，尤其涉及一种利用气泡空蚀清理海洋生物污损的装置。

背景技术

目前，随着国家远洋战略的提出与社会经济的发展，越来越多的海洋设备，如货轮、游轮、钻井平台等设备的数量逐渐增多。这些巨型海洋设备在海洋上航行，往往需要巨大的能量推进，因此其设备的外形设计都会尽可能的减小航行阻力，但是一些海洋生物如藤壶、牡蛎等往往会粘附在这些海洋设备上，改变设备的流场外形，增加航行阻力，如果粘附在检测设备上，甚至会影响、甚至破坏这些检测设备，给海洋外出任务带来损失。

现在常用的防生物污损方法都是在设备表面增加涂层，这些涂层往往含有有毒物质，对其他海洋生物产生影响；或者将船舶提升出水面通过工人机械清理，这种方法耗时长，并且一些巨型船舶难以实现。

因此急需开发一种可以廉价、高效的清理海洋生物污损的装置。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明公开了一种利用气泡空蚀清理海洋生物污损的装置。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种利用气泡空蚀清理海洋生物污损的装置，包括压电传感器、频率控制箱、聚能罩和桨叶，所述压电传感器固定设置于频率控制箱的前端，频率控制箱的后端还设置有若干个桨叶；聚能罩为喇叭状，所述聚能罩的一端与压电传感器固定连接，且频率控制箱位于聚能罩的内侧，所述频率控制箱通过传输线与外部设备连接，外部设备包括电脑和电池。

进一步地，所述聚能罩前端罩口的内侧安装有微型摄像头，微型摄像头用于时时监测定位需要清理的海洋生物污损位置，并传送给外部设备。

进一步地，所述聚能罩与压电传感器之间的夹角呈30度。

进一步地，所述聚能罩的轴向尺寸为7cm，罩面厚度为0.5mm。

进一步地，所述压电传感器直径为10cm，厚度5cm，所述频率控制箱直径为12cm，厚度5cm。

进一步地，所述桨叶通过旋转臂与频率控制箱连接，旋转臂的内部装有电机，其可在电机的驱动下实现绕中心轴的自由转动，桨叶的中心安装有电机并通过传输线提供能量。

一种上述的利用气泡空蚀清理海洋生物污损的装置的应用。

本发明的有益效果是，该装置利用气泡空蚀产生的应力波，实现除去生物污损附着物的目的，具有：

1、本发明主要利用压电传感器产生的气泡空蚀，形成应力波清理附着物，可实现精确清理，减少无用功的消耗。

2、本发明借助微型摄像头与转向桨叶，可实现水下无人操作，可实时实地进行作业。

3、本发明中没有复杂转换连接机构，还具有结构简单、适用范围广、操作安全、制造方便的特点。

综上所述，本装置具有结构简单、适用范围广、操作安全、清理效率高、能耗小、制造方便的特点，从某种意义上脱离了传统的海洋生物污损清理装置，较之于现有的多数设计的清理装置，将具有更加广泛的应用空间。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

其中，1-压电传感器，2-频率控制箱，3-聚能罩，4-微型摄像头，5-桨叶，6-传输线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种利用气泡空蚀清理海洋生物污损的装置，包括压电传感器1、频率控制箱2、聚能罩3和桨叶5，压电传感器1固定设置于频率控制箱2的前端，调节压电传感器1的振动频率，频率控制箱2的后端还设置有两个桨叶5，桨叶5可自行转向用来控制整个装置的位置改变；聚能罩3为喇叭状，聚能罩3的一端与压电传感器1固定连接，且频率控制箱2位于聚能罩3的内侧，频率控制箱2通过传输线6与外部设备连接，传输线6用来传输数字信号与交变电流，外部设备包括电脑和电池，电脑实现对设备移动的控制，电池为设备提供能量。

压电传感器1可选用压电陶瓷类和压电单晶中的石英晶体类压电传感器，频率控制箱2为圆筒形，直径为12cm，厚度5cm。

连接桨叶5的旋转臂与频率控制箱2之间、压电传感器1与频率控制箱2之间、聚能罩3与频率控制箱2之间、微型摄像头4与聚能罩3之间均可采用铆接连接，方便以后单个模块的更换维修。

聚能罩3可选用钢材，使其能长时间承受应力波的振动。

微型摄像头4成圆锥状，选用鱼眼镜头，因镜头弧度很大接近于球面，视角可以接近甚至达到180度，可覆盖更多的场景，方面仪器的定位。

特别的，聚能罩3前端罩口的内侧安装有微型摄像头4，微型摄像头4用于时时监测定位需要清理的海洋生物污损位置，提供画面参考，并传送给外部设备。

特别的，聚能罩3与压电传感器1之间的夹角呈30-40度。

特别的，聚能罩3的轴向尺寸为7cm，罩面厚度为0.5mm。

特别的，压电传感器1直径为10cm，厚度5cm，频率控制箱2直径为12cm，厚度5cm。

特别的，桨叶5通过旋转臂与频率控制箱2连接，旋转臂内部装有电机，可在电机的驱动下实现绕中心轴的自由转动，桨叶5中心安装有电机，通过传输线6提供能量，通过外部设备中的电脑控制转动速度与转动方向。

一种上述的利用气泡空蚀清理海洋生物污损的装置的应用，将该装置应用于海洋生物无损清理过程中，具有结构简单、适用范围广、操作安全、清理效率高、能耗小、制造方便的特点。

本发明的原理为：

(1)通过微型摄像头4帮助装置定位需要清理的海洋生物污损位置，并实时监测清理的状况，可转向的桨叶5将位置推动到对应的位置；

(2)压电传感器1在交变电流的作用下会产生高频振动，从而引起附近液体压力发生快速变换，在压力的振动方向上会产生大量的气泡，而气泡群触碰到需要处理的表面时就会溃灭，将内部的势能转变成小范围的流体动能，形成冲击波；

(3)在聚能罩3的作用下，冲击波主要进入附着物与基底内，产生应力波，因材料不同，两种应力波振动特性存在差异，使其在界面上形成应变错位，从而将附着物剥离基底表面，频率控制箱2还可以调节压电传感器1的振动频率，最终在附着物与基底界面上产生最大应变错位，提高清理效率。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种利用气泡空蚀清理海洋生物污损的装置，其特征在于，包括压电传感器、频率控制箱、聚能罩和桨叶，所述压电传感器固定设置于频率控制箱的前端，频率控制箱的后端还设置有若干个桨叶；聚能罩为喇叭状，所述聚能罩的一端与压电传感器固定连接，且频率控制箱位于聚能罩的内侧，所述频率控制箱通过传输线与外部设备连接，外部设备包括电脑和电池。

2.如权利要求1所述的一种利用气泡空蚀清理海洋生物污损的装置，其特征在于，所述聚能罩前端罩口的内侧安装有微型摄像头，微型摄像头用于时时监测定位需要清理的海洋生物污损位置，并传送给外部设备。

3.如权利要求2所述的一种利用气泡空蚀清理海洋生物污损的装置，其特征在于，所述聚能罩与压电传感器之间的夹角呈30-40度。

4.如权利要求3所述的一种利用气泡空蚀清理海洋生物污损的装置，其特征在于，所述聚能罩的轴向尺寸为7cm，罩面厚度为0.5mm。

5.如权利要求1所述的一种利用气泡空蚀清理海洋生物污损的装置，其特征在于，所述压电传感器直径为10cm，厚度5cm，所述频率控制箱直径为12cm，厚度5cm。

6.如权利要求1所述的一种利用气泡空蚀清理海洋生物污损的装置，其特征在于，所述桨叶通过旋转臂与频率控制箱连接，旋转臂的内部装有电机，可在电机的驱动下实现绕中心轴的自由转动，桨叶的中心安装有电机并通过传输线提供能量。

7.一种如权利要求1-6任一所述的利用气泡空蚀清理海洋生物污损的装置的应用。