CN111634417A - 船舶污底清洗飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及本发明涉及船舶术领域，尤其涉及船舶污底清洗飞行器，包括：清洗装置，用于产生清洗船舶污底的射流；运行装置，用于携带清洗装置实现水平移动和垂直移动；所述清洗装置安装在运行装置上。本发明不仅能够在不造成船体表面损伤的情况下有效地清理船舶污底，还能够避免依靠人工进行清理。

Description

船舶污底清洗飞行器

技术领域

本发明涉及船舶术领域，尤其涉及船舶污底清洗飞行器。

背景技术

船舶长期与海水接触，会导致大量细菌粘附在其材料表面，形成一层生物调节膜。初代浮游生物的幼虫、孢子纷纷着落在该生物调节膜上，分泌出增强附着力的粘液，并通过化学键合、静电作用、机械联锁、扩散联锁中的一种或几种协同作用，进行强力粘附，不断繁殖。老一代生物死亡后，部分不会自动脱落，新一代又会重新附着在其表面，最终形成大规模的生物群。

一般说来，受水体盐度、水域流速等环境因素的影响，船体附着生物会出现死亡，并自动脱落。而实际上，贝类硬壳等海生物在淡水中一周左右会死亡，但其死亡后因强力粘附作用并不会自动脱落，这样就会成为新一轮生物附着的基础。

船舶在航行过程中，水的相对流速较大，对生物附着与生长能起到抑制作用，但仍有生物可能附着在船舶上，主要附着部位为船体表面、螺旋桨、桨轴、声呐仓、海底门等；附着物不断积累和侵蚀，不但会使船舶航行速度下降，消耗能量增加，甚至还会使船舶水下设施的腐蚀和破坏加剧，缩短使用寿命，最终造成船舶污损。

为了延长船舶的使用寿命，保证船舶的经济及安全运行，船舶必须定期进坞进行清洗。这样一来就在很大程度上增加了造船的成本费用，以及产生许多额外的工作量，当前的清洗方法为潜水员在水中作业或进船坞人工清洗，这样不仅花费大量的时间而且在船体上附着有难以清除的海生物时需要用到一些机械直接与船体表面接触通过机械作用来进行清除，这种清楚的方法不仅难以把附着的海生物完全清除干净而且在清除过程会对船体表面涂层造成损伤。

发明内容

本发明提供的船舶污底清洗飞行器，其不仅能够在不造成船体表面损伤的情况下有效地清理船舶污底，还能够避免依靠人工进行清理。

本发明提供的船舶污底清洗飞行器，包括：

清洗装置，用于产生清洗船舶污底的射流；

运行装置，用于携带清洗装置实现水平移动和垂直移动；

所述清洗装置安装在运行装置上。

进一步地，所述运行装置，包括：

水平运行机构，用于根据控制端发送的控制指令，携带清洗装置在水平方向上移动；

垂直运行机构，用于根据控制端发送的控制指令，携带清洗装置在垂直方向上移动；

所述水平运行机构和垂直运行机构固定相连。

更进一步地，还包括：

防撞装置，用于避免运行装置与船舶碰撞，与运行装置固定相连。

再进一步地，所述清洗装置，包括：

空化射流喷头，用于利用空化射流技术产生连续射流以清洗船舶污底；

折叠机械臂，用于使空化射流喷头与船身之间处于最佳清洗距离；

所述空化射流喷头固定安装在折叠机械臂的顶端。

还进一步地，所述折叠机械臂为二自由度机械臂，在两个折叠处分别设置有一个防水舵机；

所述防水舵机与控制端无线相连；

所述折叠机械臂的底端固定在运行装置上；

所述防水舵机根据控制端发送的控制指令控制折叠机械臂的伸展和收缩：

当飞行器进行清洗作业时，折叠机械臂伸展；

当飞行器转移时，折叠机械臂收缩。

又进一步地，所述清洗装置，还包括：

反作用力推进器，用于平衡空化射流喷头清洗作业时产生的推力；

所述反作用力推进器有两个，分别设置在空化射流喷头的两侧。

在上述技术方案中，所述清洗装置，还包括：

摄像头，用于记录飞行器所在位置图像反馈至控制端；

所述摄像头与控制端无线相连。

进一步地，所述水平运行机构，包括：水平运行支架、水平推进器和水平主控仓；

所述水平主控仓安装在水平运行支架上，与控制端无线相连；

所述水平推进器有四个，分别安装在水平运行支架的四角处，并分别面向四个方向；

所述水平主控仓内设置有水平控制面板，用于接收控制指令后分别控制四个水平推进器的开闭和转速；

所述水平主控仓内还设置有水平电池，用于为水平控制面板和四个水平推进器提供电力。

优选地，所述垂直运行机构，包括：垂直运行支架、垂直推进器和垂直主控仓；

所述垂直运行支架呈“X”型；

所述垂直主控仓安装在垂直运行支架的中部，与控制端无线相连；

所述垂直推进器有两个，分别对称的安装在垂直运行支架的腰部处，位于垂直主控仓的两侧；

所述垂直主控仓内设置有垂直平控制面板，用于接收控制指令后分别控制两个垂直推进器的开闭和转速；

所述垂直主控仓内还设置有垂直电池，用于为垂直控制面板和两个垂直推进器提供电力。

优选地，所述防撞装置，包括：安装架和防撞壁；

所述运行装置固定安装在安装架上；

所述防撞壁分布在运行装置四周外侧，与安装架周侧通过弹簧相连。

在本发明中，使用射流来清洗船舶污底，这样就避免了船体表面损伤，而且还能够有效对船舶污底进行清理。另外，本发明中的运行装置，能够携带清洗装置自由移动，由此可以摆脱依靠人工进行清理，不仅提高了清洗效率，还降低了清洗成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例中清洗装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中水平运行机构的结构示意图；

图4为本发明实施例中垂直运行机构的结构示意图；

图5为本发明实施例中防撞装置的结构示意图。

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，本实施例提供的船舶污底清洗飞行器，包括：

清洗装置1，用于产生清洗船舶污底的射流；

运行装置，用于携带清洗装置1实现水平移动和垂直移动；

所述清洗装置1安装在运行装置上。

在本实施例中，使用射流来清洗船舶污底，这样就避免了船体表面损伤，而且还能够有效对船舶污底进行清理。另外，本发明中的运行装置，能够携带清洗装置自由移动，由此可以摆脱依靠人工进行清理，不仅提高了清洗效率，还降低了清洗成本。

所述运行装置，包括：

水平运行机构2，用于根据控制端发送的控制指令，携带清洗装置(1)在水平方向上移动；

垂直运行机构3，用于根据控制端发送的控制指令，携带清洗装置(1)在垂直方向上移动；

所述水平运行机构2和垂直运行机构3固定相连。

所述飞行器，还包括：

防撞装置4，用于避免运行装置与船舶碰撞，与运行装置固定相连。

在本实施例中，水平运行机构2安装在防撞装置4内，被防撞装置4保护；垂直运行机构3位于水平运行机构2上方，安装在防撞装置4上；清洗装置1固定安装在垂直运行机构3上。

在本实施例中，控制指令由控制端发送；所述控制端可以指控制室，也可以是服务器。当实时控制时，工作人员可以通过控制端对飞行器发出指令；当自动控制时，工作人员提前通过控制端写好控制程序后，控制端根据控制程序对飞行器进行自动控制。

如图2所示，所述清洗装置1，包括：

空化射流喷头11，用于利用空化射流技术产生连续射流以清洗船舶污底；

折叠机械臂12，用于使空化射流喷头11与船身之间处于最佳清洗距离；

所述空化射流喷头11固定安装在折叠机械臂12的顶端。

空化射流是一种在射流中自然产生空化气泡的连续射流。空化射流通过空泡或采用空气或采用淹没方式产生，采用多种方法在流体中形成一个压力低于当地蒸汽压力的区域。这样也就激发了空化核的生长(流体中的气泡)，这些气泡被卷入射流进一步生长，直到它们接近被清洗或切割的表面由于受阻滞而引起破裂。在破裂过程中，产生非常高的压力和微射流，靶面应力高于大多数材料的抗拉强度。虽然单独的空泡破裂造成的破坏程度较小，但持续渐增的此类现象使得材料的失效延展扩大。在本实施例中，运用空化射流技术来清洗船舶污底，能够有效提高清洗效率。

在本实施例中，空化射流喷头11的喷头型号可根据作业对象更换，其种类有：清洗枪、抛光器、清洗盘。

所述折叠机械臂12为二自由度机械臂，在两个折叠处分别设置有一个防水舵机13；

所述防水舵机13与控制端无线相连；

所述折叠机械臂12的底端固定在运行装置上；

所述防水舵机13根据控制端发送的控制指令控制折叠机械臂12的伸展和收缩：

当飞行器进行清洗作业时，折叠机械臂12伸展；

当飞行器转移时，折叠机械臂12收缩。

在本实施例中，由于视觉限制，图2中，只能显示底部折叠处的防水舵机13，另一个防水舵机13位于顶部折叠处的下方，在图2中未显示。

两个防水舵机13位于折叠机械臂12的折叠处，能够分别控制折叠机械臂12两个折叠处的开合角度，从而在飞行器运行至预定位置后，进一步地精确控制空化射流喷头11与船体之间的距离。当飞行器转移时，折叠机械臂12折叠收缩以减小阻力；而当飞行器进行清洗作业时，遇到船体上飞行器不易靠近的部位时，折叠机械臂12可伸展开，以保证空化射流喷头11与船身之间处于最佳清洗距离。

所述清洗装置1，还包括：

反作用力推进器14，用于平衡空化射流喷头11清洗作业时产生的推力；

所述反作用力推进器14有两个，分别设置在空化射流喷头11的两侧。

在本实施例中，在空化射流喷头11喷射时，会针对飞行器产生反推力，为了保证飞行器的稳定，需要通过反作用力推进器14来平衡。两个反作用力推进器14的转速相同，产生的动力与反推力大小相同方向相反，从而抵消反推力。

所述清洗装置1，还包括：

摄像头15，用于记录飞行器所在位置图像反馈至控制端；

所述摄像头15与控制端无线相连。

在本实施例中，摄像头15还可以设置有补光装置，从而帮助摄像头15获取水下视野。摄像头15将获取的图像信息至控制端，控制端可根据图像信息，调整控制指令。

如图3所示，所述水平运行机构2，包括：水平运行支架21、水平推进器22和水平主控仓23；

所述水平主控仓23安装在水平运行支架21上，与控制端无线相连；

所述水平推进器22有四个，分别安装在水平运行支架21的四角处，并分别面向四个方向；

所述水平主控仓23内设置有水平控制面板，用于接收控制指令后分别控制四个水平推进器22的开闭和转速；

所述水平主控仓23内还设置有水平电池，用于为水平控制面板和四个水平推进器22提供电力。

在本实施例中，四个水平推进器22，分别为：推进器221、推进器222、推进器223和推进器224。以图3中的视角为例，推进器221产生推力的方向为45°，推进器222产生推力的方向为135°，推进器223产生推力的方向为-45°，推进器224产生推力的方向为-135°。

当飞行器需要完成前进和后退时：

以推进器221和推进器222所共同指向的方向为后，推进器223和推进器224所共同指向的方向为前；

当前，飞行器处于水平运动状态，推进器221和推进器222的螺旋桨转动且转速相同，两个方向上的推力经过相互抵消后，会叠加为向前的推力；而推进器223和推进器224的螺旋桨停止；飞行器会受到向前的推力从而完成前进运动。

同理，推进器223和推进器224的螺旋桨转动，推进器221和推进器222的螺旋桨停止时完成后退动作。

当飞行器需要完成左右移动时：

以推进器224和推进器222所共同指向的方向为左；以推进器221和推进器223所共同指向的方向为右；

当前，飞行器处于水平运动状态，推进器224和推进器222的螺旋桨转动且转速相同，两个方向上的推力经过相互抵消后，会叠加为向左的推力；而推进器221和推进器223的螺旋桨停止，机体会受到向左的推力从而向左运动。

同理，推进器221和推进器223的螺旋桨转动，推进器224和推进器222的螺旋桨停止时机体向右运动。

当飞行器需要完成偏航移动时：

当前，飞行器处于水平运动状态，推进器221和推进器224的螺旋桨转动且转速相同，推进器222和推进器223的螺旋桨停止，飞行器会受到逆时针方向的力矩，从而绕着Z轴产生逆时针运动。

同理，推进器222和推进器223的螺旋桨转动，推进器221和推进器224的螺旋桨停止时，机体会顺时针运动。

在本实施例中，四个水平推进器22的转速和启停都受到水平控制面板控制。水平控制面板与控制端无线相连，接收控制指令，并且还能够将反馈信息发送至控制端。

如图4所示，所述垂直运行机构3，包括：垂直运行支架31、垂直推进器32、垂直主控仓33和保护架34；

所述垂直运行支架31呈“X”型；

所述垂直主控仓33安装在垂直运行支架31的中部，与控制端无线相连；

所述垂直推进器32有两个，分别对称的安装在垂直运行支架31的腰部处，位于垂直主控仓33的两侧；

所述垂直主控仓33内设置有垂直平控制面板，用于接收控制指令后分别控制两个垂直推进器32的开闭和转速；

所述垂直主控仓33内还设置有垂直电池，用于为垂直控制面板和两个垂直推进器32提供电力。

在本实施例中，“X”型的垂直运行支架31上向外延伸出的四段，用于保护位于腰部的两个垂直推进器32。在四段上分别设置有一个保护架34，进一步地避免两个垂直推进器32与外部接触，而且还能保护垂直主控仓33与外部接触。

两个垂直推进器32的转速相同，产生推力的方向平行于Z轴且都指向上。飞行器的上升、下降和悬停都有垂直运行机构3来实现：

垂直运动中，两个垂直推进器32的螺旋桨转速相同，当两个垂直推进器32的升力与飞行器浮力之和大于机体重力时，即可实现上升运动。

反之，降低转速，当两个垂直推进器32的升力与飞行器浮力之和和小于机体重力时，即可完成下降运动。

当两个垂直推进器32的升力与飞行器浮力之和等于机体重力时，即可实现悬停。

在本实施例中，两个垂直推进器32的转速和启停都受到垂直控制面板控制。垂直控制面板与控制端无线相连，接收控制指令，并且还能够将反馈信息发送至控制端。在其余实施例中，水平控制面板和垂直控制面板可以是同一控制面板，该控制面板还能够控制反作用力推进器14的转速和启停；垂直电池和水平电池也可以是同一电池，且能够为空化射流喷头11、防水舵机13、反作用力推进器14、摄像头15和补光装置供电。

如图5所示，所述防撞装置4，包括：安装架41和防撞壁42；

所述运行装置固定安装在安装架41上；

所述防撞壁42分布在运行装置四周外侧，与安装架41周侧通过弹簧相连。

考虑到飞行器作业环境的特殊，飞行器侧身可能与船底、船侧身、水下的暗石、水生物等发生碰撞，所以本实施例采用了防撞装置4。

在本实施例中，水平运行支架21也呈“X”型，且面积和形状与垂直运行支架31相同，安装架41与水平运行支架21和垂直运行支架31的形状相匹配。安装架41能够将水平运行机构2完全包裹。防撞壁42有两个，通过弹簧安装在安装架41的左右两侧。每个防撞壁42的两端都向安装架41的前后两侧延伸，从而两个防撞壁42就能够保护安装架41的四周，避免与外部接触。

在本实施例中，由于清洗装置1安装在垂直运行机构3上，与垂直运行机构3最接近，所以控制反作用力推进器14的转速和启停的控制面板，以及为清洗装置1提供动力的电源，都安装在垂直主控仓33中。

在本实施例中，反作用力推进器14、水平推进器22和垂直推进器32的参数如表1：

表1

应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。

为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种船舶污底清洗飞行器，其特征在于，包括：

清洗装置(1)，用于产生清洗船舶污底的射流；

运行装置，用于携带清洗装置(1)实现水平移动和垂直移动；

所述清洗装置(1)安装在运行装置上。

2.根据权利要求1所述的船舶污底清洗飞行器，其特征在于，所述运行装置，包括：

水平运行机构(2)，用于根据控制端发送的控制指令，携带清洗装置(1)在水平方向上移动；

垂直运行机构(3)，用于根据控制端发送的控制指令，携带清洗装置(1)在垂直方向上移动；

所述水平运行机构(2)和垂直运行机构(3)固定相连。

3.根据权利要求1所述的船舶污底清洗飞行器，其特征在于，还包括：

防撞装置(4)，用于避免运行装置与船舶碰撞，与运行装置固定相连。

4.根据权利要求1所述的船舶污底清洗飞行器，其特征在于，所述清洗装置(1)，包括：

空化射流喷头(11)，用于利用空化射流技术产生连续射流以清洗船舶污底；

折叠机械臂(12)，用于使空化射流喷头(11)与船身之间处于最佳清洗距离；

所述空化射流喷头(11)固定安装在折叠机械臂(12)的顶端。

5.根据权利要求4所述的船舶污底清洗飞行器，其特征在于，所述折叠机械臂(12)为二自由度机械臂，在两个折叠处分别设置有一个防水舵机(13)；

所述防水舵机(13)与控制端无线相连；

所述折叠机械臂(12)的底端固定在运行装置上；

所述防水舵机(13)根据控制端发送的控制指令控制折叠机械臂(12)的伸展和收缩：

当飞行器进行清洗作业时，折叠机械臂(12)伸展；

当飞行器转移时，折叠机械臂(12)收缩。

6.根据权利要求4所述的船舶污底清洗飞行器，其特征在于，所述清洗装置(1)，还包括：

反作用力推进器(14)，用于平衡空化射流喷头(11)清洗作业时产生的推力；

所述反作用力推进器(14)有两个，分别设置在空化射流喷头(11)的两侧。

7.根据权利要求4所述的船舶污底清洗飞行器，其特征在于，所述清洗装置(1)，还包括：

摄像头(15)，用于记录飞行器所在位置图像反馈至控制端；

所述摄像头(15)与控制端无线相连。

8.根据权利要求2所述的船舶污底清洗飞行器，其特征在于，所述水平运行机构(2)，包括：水平运行支架(21)、水平推进器(22)和水平主控仓(23)；

所述水平主控仓(23)安装在水平运行支架(21)上，与控制端无线相连；

所述水平推进器(22)有四个，分别安装在水平运行支架(21)的四角处，并分别面向四个方向；

所述水平主控仓(23)内设置有水平控制面板，用于接收控制指令后分别控制四个水平推进器(22)的开闭和转速；

所述水平主控仓(23)内还设置有水平电池，用于为水平控制面板和四个水平推进器(22)提供电力。

9.根据权利要求2所述的船舶污底清洗飞行器，其特征在于，所述垂直运行机构(3)，包括：垂直运行支架(31)、垂直推进器(32)和垂直主控仓(33)；

所述垂直运行支架(31)呈“X”型；

所述垂直主控仓(33)安装在垂直运行支架(31)的中部，与控制端无线相连；

所述垂直推进器(32)有两个，分别对称的安装在垂直运行支架(31)的腰部处，位于垂直主控仓(33)的两侧；

所述垂直主控仓(33)内设置有垂直平控制面板，用于接收控制指令后分别控制两个垂直推进器(32)的开闭和转速；

所述垂直主控仓(33)内还设置有垂直电池，用于为垂直控制面板和两个垂直推进器(32)提供电力。

10.根据权利要求1所述的船舶污底清洗飞行器，其特征在于，所述防撞装置(4)，包括：安装架(41)和防撞壁(42)；

所述运行装置固定安装在安装架(41)上；

所述防撞壁(42)分布在运行装置四周外侧，与安装架(41)周侧通过弹簧相连。

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