CN110562413B - 一种水翼表面附着物多自由度切割装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水翼表面附着物多自由度切割装置，其包括吸附移动装置、旋转装置、清洗切割装置，旋转装置包括水平面旋转装置和竖直面旋转装置，水平旋转装置安装在吸附移动装置上，水平旋转装置和竖直旋转装置连接，竖直旋转装置和清洗切割装置相连，通过吸附移动装置吸附在水翼上，水平旋转装置带动竖直旋转装置，进而带动清洗切割装置对水翼表面的附着物进行切割。该水翼表面附着物多自由度切割装置的适用范围广、操作简单。

Description

一种水翼表面附着物多自由度切割装置

技术领域

本发明涉及水翼清洗领域，具体涉及一种水翼表面附着物多自由度切割装置。

背景技术

目前，船舶航行主要都是依靠发动机带动水翼螺旋桨，螺旋桨的推进效率对船舶的航行速度有很大的影响，其推进速率与水翼表面的附着物数量成反比。当船舶在海水中航行一段时间后，其水翼表面在海水的腐蚀下以及大量藤壶生物的附着下从而会吸附大量附着物，其附着物的增加必定增加水翼与水之间的摩擦力，从而使发动机需要消耗更多的能量，最终导致船舶航行速度变慢、油耗增加、成本增加。

而现有的技术中，清洗水翼的方法和装置主要有三种：第一种是船舶进入船坞，工人手工清洗，效果最好，但是成本最高；第二种是船舶停靠在水面上，潜水员利用空化射流系统进行水下清洗，但是成本与潜水员的安全问题增加了该方法的不可行性；第三种是船舶停靠在水面上，利用超声波发射器，效率高，但是会污染海洋环境。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种水翼表面附着物多自由度切割装置，该装置适用范围广、操作简单，具体技术方案如下：

一种水翼表面附着物多自由度切割装置，其特征在于，其包括吸附移动装置、旋转装置、清洗切割装置；

所述的吸附移动装置包括底盘、密封支架、轮盘、第一水平轴、第一直齿轮、第二水平轴、齿轮轴、第一电机及磁铁，所述的密封支架为

形，所述的底盘固定在所述的密封支架的上表面，所述的密封支架和底盘形成第一密闭空间，所述的第一电机固定在第一密闭空间内部的底面，所述的第一电机与所述的齿轮轴固定连接，所述的第一水平轴与所述的齿轮轴平行布置，所述的第一直齿轮固定在所述的第一水平轴上，所述的齿轮轴与所述的第一水平轴通过齿轮啮合传动，所述的第二水平轴与所述的第一水平轴平行设置，所述的第一水平轴和第二水平轴的两端伸出所述的密封支架的外部，两端均各安装一个所述的轮盘；所述的磁铁固定在所述的密封支架的底部；

所述的旋转装置包括水平面旋转装置和竖直面旋转装置，所述的水平旋转装置和竖直旋转装置连接，所述的竖直旋转装置和所述的清洗切割装置相连，通过所述的吸附移动装置吸附在所述的水翼上，所述的水平旋转装置带动竖直旋转装置，进而带动所述的清洗切割装置对水翼表面的附着物进行切割。

进一步地，所述的水平面旋转装置包括密封筒、密封盖、第二电机、第二直齿轮、第三直齿轮、竖直旋转轴、第一连杆，所述的密封筒固定在所述的底盘上，所述的密封盖固定在所述的密封筒上，所述的密封筒和密封盖组成第二密闭空间，所述的第二电机、第二直齿轮、第三直齿轮均位于所述的第二密闭空间内，所述的第二电机固接在所述的底盘上，所述的第二电机的输出轴连接第二直齿轮，竖直旋转轴一端与所述的底盘可转动连接，中部与所述的第三直齿轮固接，另一端伸出所述的第二密闭空间，与所述的第一连杆固接。

进一步地，所述的竖直面旋转装置包括第三密封空间、第三电机、第二连杆，所述的第三密封空间固定在所述的第一连杆的端部，所述的第三电机位于所述的第三密封空间内，所述的第三电机的输出轴伸出第三密封空间固接所述的第二连杆的一端，所述的第一连杆与所述的第二连杆呈°。

进一步地，所述的清洗切割装置包括第四密闭空间、第四电机、水枪固定架、高压水枪、泵，所述的第四密闭空间固接在所述的第二连杆的另一端，所述的第四电机固接在所述的第四密闭空间内，其转动轴伸出所述的第四密闭空间与所述的水枪固定架固接，所述的高压水枪固接在所述的水枪固定架上，所述的高压水枪还与外接的泵相连。

进一步地，所述的密封支架的底部设置若干个凹陷的磁铁安装位，所述的磁铁安装在所述的磁铁安装位上。

本发明的有益效果如下：

本发明的切割装置结构紧凑简单、所需成本低、操作简单、清洗范围广；吸附移动装置能够在具有磁性的工作表面移动；水平面旋转装置能够实现水平面上大角度的调整，竖直面旋转装置能实现竖直面上大角度的调整，清洗切割装置能够实现竖直面上小角度的调整，水平面旋转装置、竖直面旋转装置以及清洗切割装置三者所拥有的多自由度的调整能够在更大的工作表面上工作，并且能够控制切割清洗更多的污垢。

附图说明

图1为本发明的切割装置的主视图；

图2为本发明的切割装置的右视图；

图3为本发明的切割装置的主视图的剖视图；

图4为图3的A-A剖视图；

图5为吸附移动装置的仰视图；

图6为图3的B-B剖视图；

图7为图3中的C-C剖视图；

图8为图4中I处的放大图；

图中，吸附移动装置1、旋转装置2、清洗切割装置3，底盘101、密封支架102、轮盘103、第一水平轴104、第一轴承端盖105、第一直齿轮106、齿轮轴107、第一轴承支架108，联轴器109，第二轴承支架110，第一电机111，第二水平轴112，磁铁113；密封筒201、密封盖202、第二步进电机203、轴承基座204，电机支座205，第二直齿轮206，第三直齿轮207，轴承固定筒208，第一轴承端盖209，,竖直转动轴210，第一连杆211；第三电机密封盒212，第三电机密封端盖213，第三步进电机214，密封端盖215，第二连杆216；第四电机密封盒301，第四电机密封端盖302，第四步进电机303，密封板304，水枪固定架305，高压水枪306，泵307。

具体实施方式

下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

结合附图1，附图2，附图4，附图5，附图8，对吸附移动装置1进行详细地说明：密封支架102为

形，其上端面与底盘101的安装面通过螺栓、螺母和垫片固定，其下端面上通过螺栓、螺母和垫片安装6个磁铁113，分两行均匀分布，磁铁113呈长方体，厚度较薄，为整个装置提供一个吸附作用，可以吸附在钢铁表面进行移动，密封支架102前后两个侧面各对称开两个通孔，左边的那对通孔穿入第一水平轴104，按照从前往后的方向，第一水平轴104呈12段，其第2段和第11段用于安装两个轮盘103，其第1段和第12段开有螺纹，通过轴肩和螺母、垫片固定轮盘103，其第4段和第9段各安装一个轴承，在轴承外端面、密封支架102的安装面上各安装固定一个第一轴承端盖105，第一水平轴104的第7段通过平键、轴肩和卡簧固定第一直齿轮106，第一直齿轮106与齿轮轴107上的齿轮啮合，齿轮轴107从前往后看共有5段，其第3段上有直齿轮，第2段和第4段上各安装一个轴承，并分别通过轴肩和两个卡簧固定在第二轴承支架110和第一轴承支架108上，其第1段通过联轴器109与第一电机111的输出轴连接，第二轴承支架110、第一轴承支架108和第一电机111通过螺钉固定安装在底盘101的安装面上，密封支架102右边的那对通孔穿过第二水平轴112，第二水平轴112通过轴承与第一轴承端盖105固定在密封支架102上，第二水平轴112的两端各通过轴肩和螺母固定一个轮盘103，第一电机111在整个过程中提供整个装置前进的动力。

结合附图1，附图2，附图3，对旋转装置2进行详细地说明：旋转装置2分为水平面旋转装置和竖直面旋转装置，进一步对水平面旋转装置进行详细地说明，从上往下看，竖直转动轴210共有9段，其第9段安装轴承，轴承安装在轴承基座204上，轴承基座204安装在底盘101的安装面上，轴承基座204使竖直转动轴210悬空，防止由于重力与底盘101之间进行磨损，竖直转动轴210的第7段通过平键、轴肩和螺母安装第三直齿轮207，第三直齿轮207与第二直齿轮206啮合，第二直齿轮206与第二步进电机203的输出轴过盈配合，第二步进电机203安装在电机支座205的安装面上，电机支座205呈圆筒形状，除下端面无壁面，安装在底盘101的安装面上，在其上端面上开有通孔，使竖直转动轴210能穿入，竖直转动轴210第5段至第9段全部在电机支座205与底盘101形成的内部空间中，竖直转动轴210的上端穿过密封盖202圆心处的通孔，密封盖202与密封筒201连接，密封筒201下端面固定在底盘101的安装面上，竖直转动轴210的第4段安装一个轴承，轴承外端面通过第一轴承端盖209定位，内端面通过轴肩和轴承固定筒208定位，从上往下看，第一轴承端盖209、密封盖202和轴承固定筒208按顺序通过螺母、螺栓和垫片安装固定，第一轴承端盖209内部的毡圈起到密封作用，防止水进入内部，对第二步进电机203有损伤，竖直转动轴210的第2段通过轴肩、平键和螺母安装第一连杆211。

结合附图1，附图3，附图6，对竖直面旋转装置进行详细地说明：第一连杆211的左端焊接固定密封端盖215，密封端盖215上安装第三步进电机214与第三电机密封盒212，密封端盖215和第三电机密封盒212通过螺钉固定形成一个封闭的盒形空间，其内部装有第三步进电机214，第三步进电机214的输出轴穿过第三电机密封盒212侧面的通孔，与第一连杆211呈90°，在第三电机密封盒212外部的第三步进电机214的输出轴穿过第三电机密封端盖213，第三电机密封端盖213安装在第三电机密封盒212的安装面上，其内部的毡圈起到密封作用，第三步进电机214的输出轴通过螺母固定连接第二连杆216一端。

结合附图1，附图3，附图7，对清洗切割装置3进行详细地说明：第二连杆216另一端上焊接固定密封板304，密封板304上安装第三步进电机303与第三电机密封盒301，密封板304和第三电机密封盒301通过螺钉固定形成一个封闭的盒形空间，其内部装有第三步进电机303，第三步进电机303的输出轴穿过第三电机密封盒301侧面的通孔，与第二连杆216呈90°，在第三电机密封盒301外部的第三步进电机303的输出轴穿过第三电机密封端盖302，第三电机密封端盖302安装在第三电机密封盒301的安装面上，其内部的毡圈起到密封作用，第三步进电机303的输出轴通过螺母连接水枪固定架305，水枪固定架305上通过焊接固定高压水枪306，高压水枪306使通过动力装置使泵307产生高压水来冲洗水翼表面上的附着物，达到清洗的目的。

整个装置都要在工作表面具有磁性环境中工作。

这个装置的工作过程如下：

1)将整个装置移至具有磁性的工作表面上，打开第一电机111，由于磁铁113的吸附作用，整个装置吸附在工作表面，在第一电机111的作用下，通过

齿轮轴107上的齿轮与第一直齿轮106传递动力，带动轮盘103向前滚动；

2)打开第二步进电机203，竖直转动轴210在第二直齿轮206和第三直齿轮207的带动下会水平面上旋转，带动第一连杆211绕竖直转动轴210旋转，实现水平面上的自由度的调整；

3)打开第三步进电机214，带动第二连杆216和整个清洗切割装置3竖直面上旋转，实现竖直面上大角度调节；

4)打开第四步进电机303，带动水枪固定支架305和高压水枪306在竖直面上小角度旋转，直到调整到最佳工作角度，打开高压水枪306进行切割清洗水翼表面上的附着物。

本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种水翼表面附着物多自由度切割装置，其特征在于，其包括吸附移动装置（1）、旋转装置（2）、清洗切割装置（3）；

所述的吸附移动装置（1）包括底盘（101）、密封支架（102）、轮盘（103）、第一水平轴（104）、第一直齿轮（106）、第二水平轴（112）、齿轮轴（107）、第一电机（111）及磁铁（113），所述的密封支架（102）为

形，所述的底盘（101）固定在所述的密封支架（102）的上表面，所述的密封支架（102）和底盘（101）形成第一密闭空间，所述的第一电机（111）固定在第一密闭空间内部的底面，所述的第一电机（111）与所述的齿轮轴（107）固定连接，所述的第一水平轴（104）与所述的齿轮轴（107）平行布置，所述的第一直齿轮（106）固定在所述的第一水平轴（104）上，所述的齿轮轴（107）与所述的第一水平轴（104）通过齿轮啮合传动，所述的第二水平轴（112）与所述的第一水平轴（104）平行设置，所述的第一水平轴（104）和第二水平轴（112）的两端伸出所述的密封支架（102）的外部，两端均各安装一个所述的轮盘（103）；所述的磁铁（113）固定在所述的密封支架（102）的底部；

所述的旋转装置（2）包括水平旋转装置和竖直旋转装置，所述的水平旋转装置和竖直旋转装置连接，所述的竖直旋转装置和所述的清洗切割装置（3）相连，通过所述的吸附移动装置吸附在所述的水翼上，所述的水平旋转装置带动竖直旋转装置，进而带动所述的清洗切割装置（3）对水翼表面的附着物进行切割。

2.根据权利要求1所述的水翼表面附着物多自由度切割装置，其特征在于，所述的水平旋转装置包括密封筒（201）、密封盖（202）、第二电机（203）、第二直齿轮（206）、第三直齿轮（207）、竖直旋转轴（210）、第一连杆（211），所述的密封筒（201）固定在所述的底盘（101）上，所述的密封盖（202）固定在所述的密封筒（201）上，所述的密封筒（201）和密封盖（202）组成第二密闭空间，所述的第二电机（203）、第二直齿轮（206）、第三直齿轮（207）均位于所述的第二密闭空间内，所述的第二电机（203）固接在所述的底盘（101）上，所述的第二电机（203）的输出轴连接第二直齿轮（206），竖直旋转轴（210）一端与所述的底盘（101）可转动连接，中部与所述的第三直齿轮（207）固接，另一端伸出所述的第二密闭空间，与所述的第一连杆（211）固接。

3.根据权利要求2所述的水翼表面附着物多自由度切割装置，其特征在于，所述的竖直旋转装置包括第三密封空间、第三电机（214）、第二连杆（216），所述的第三密封空间固定在所述的第一连杆（211）的端部，所述的第三电机（214）位于所述的第三密封空间内，所述的第三电机（214）的输出轴伸出第三密封空间固接所述的第二连杆（216）的一端，所述的第一连杆（211）与所述的第二连杆（216）呈90°。

4.根据权利要求3所述的水翼表面附着物多自由度切割装置，其特征在于，所述的清洗切割装置包括第四密闭空间、第四电机（303）、水枪固定架（305）、高压水枪（306）、泵（307），所述的第四密闭空间固接在所述的第二连杆（216）的另一端，所述的第四电机（303）固接在所述的第四密闭空间内，其转动轴伸出所述的第四密闭空间与所述的水枪固定架（305）固接，所述的高压水枪（306）固接在所述的水枪固定架（305）上，所述的高压水枪（306）还与外接的泵（307）相连。

5.根据权利要求1所述的水翼表面附着物多自由度切割装置，其特征在于，所述的密封支架（102）的底部设置若干个凹陷的磁铁安装位，所述的磁铁（113）安装在所述的磁铁安装位上。

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