CN112683340B - 江海直达船水下检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种江海直达船水下检测系统，包括基座、吸附装置、机械臂、检测支撑平台以及检测装置；其中，基座，其用于承载驱动所述水下检测装置上的设备；吸附装置，其用于将基座吸附固定在船体上，所述吸附装置的一端与基座固定连接，所述吸附装置的另一端设置有用于吸附在船体上的电磁铁；机械臂，其用于调节检测支撑平台与船体之间的相对位置，所述机械臂的一端与设置在基座上的第一电机轴接，所述机械臂的另一端与检测支撑平台铰接；以及检测支撑平台，其用于支撑检测装置，所述检测装置设置在所述检测支撑平台上。本发明能够在不靠岸、不进船坞的情况下，对江海直达船船体水下部分不同区域、不同角度进行检测，省时省力且效率高。

Description

江海直达船水下检测系统

技术领域

本发明属于船舶检测的技术领域，具体涉及一种江海直达船水下检测系统。

背景技术

为了保证船舶结构的安全可靠性以及避免事故的发生，准确了解船体变形、腐蚀及附着物等病害情况是十分重要的。江海直达船船体水下部分的病害主要包括船体水下部分变形、腐蚀及附着物等。造成船舶变形的主要原因有以下三种，包括1.船舶从船坞或船台下水时由于支撑力发生转变；2.运营时装载工况或波浪载荷等发生改变；3.由于水上水下的温度差异引起变形。

另外，船体结构于水下受海水、盐雾等因素的影响易受到严重的腐蚀损伤，海水中较多的浮游生物使得船体水下部分表面附着难以清除的贝类及海藻等，导致船体底部产生较多的锈皮和锈斑。大量的贝类、海藻和锈斑等强附着物和各种腐蚀损伤不仅会影响船舶的工作寿命，也会导致船舶重量和油耗的增加，故而船体水下部分病害会危及江海直达船的安全运营与航行性能。根据《钢质海船入级规范2018版》规范要求，全面检查船体，对检测所确定可疑区域的显著腐蚀区域进行测厚，依据显著腐蚀的测厚指南作为指导进行检测，以保证船舶的经济及安全运行，降低了船舶的运营成本与费用，提高了船舶服务期内的物流效率，并延长了船舶的使用寿命。然而目前用于船体水下部分病害检测方法十分有限，均采用靠岸进船坞方式，由人工进行检测。进船坞人工检测要求对锚链、锚的外观检查；船底水下部分外观检查；浆舵外观检查；尾密封检查；海底阀检查；防污漆检查等进行检测，如发现怀疑区域，扩大检验范围。进船坞人工检测费时费力，成本很高。因此，开发一种高效经济的江海直达船水下检测系统是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种江海直达船水下检测系统，该系统能够在不靠岸、不进船坞的情况下，对江海直达船船体水下部分不同区域、不同角度进行检测，省时省力且效率高。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种江海直达船水下检测系统，包括基座、吸附装置、机械臂、检测支撑平台以及检测装置；其中，

基座，其用于承载驱动所述水下检测装置上的设备；

吸附装置，其用于将基座吸附固定在船体上，所述吸附装置的一端与基座固定连接，所述吸附装置的另一端设置有用于吸附在船体上的电磁铁；

机械臂，其用于调节检测支撑平台与船体之间的相对位置，所述机械臂的一端与设置在基座上的第一电机轴接，所述机械臂的另一端与检测支撑平台铰接；以及

检测支撑平台，其用于支撑检测装置，所述检测装置设置在所述检测支撑平台上。

进一步地，所述吸附装置包括一端与基座固定连接的连接杆、与所述连接杆连接的球铰、固设在球铰另一端的电磁铁，其中，在所述连接杆背离所述基座的端面上设置有球形凹槽，所述球铰的球端卡设在所述球形凹槽中。

进一步地，所述吸附装置还包括弹簧，所述弹簧的一端与所述连接杆连接，所述弹簧的另一端与电磁铁连接。

进一步地，所述检测支撑平台包括浮板、设置在浮板上的微调机构以及与所述微调机构连接的支架座，在所述浮板的两端面上对称设置有铰接轴，所述铰接轴对应地与所述机械臂的所述另一端连接，所述检测装置包括激光检测装置以及声学和光学检测装置，其中，激光检测装置上的多个激光测距器等间距布设在浮板上，所述声学和光学检测装置设置在支架座上。

进一步地，所述微调装置包括第一夹紧轮、第二夹紧轮以及被第一夹紧轮和第二夹紧轮夹住的升降板，所述支架座与所述升降板固定连接，其中，所述第一夹紧轮与第二电机轴接，第二夹紧轮与第三电机轴接，所述第二电机和所述第三电机均设置在所述浮板上且两者转动方向相反，所述第二电机和所述第三电机转动，带动所述第一夹紧轮所第二夹紧轮相向转动进而带动所述升降板上下移动。

进一步地，所述微调机构还包括抱紧装置，所述抱紧装置包括套设在所述升降板上的抱紧环、与所述抱紧环固定连接的螺母副、与所述螺母副通过螺纹连接的丝杆、与所述丝杆轴接的从动齿轮、与所述从动齿轮通过链条连接的主动齿轮以及与所述主动齿轮轴接的第四电机，其中，所述升降板可移动地穿设在所述抱紧环中。

进一步地，在所述第一夹紧轮和所述第二夹紧轮的外周面上设置有第一防滑纹，在升降板表面上设置有与第一防滑纹配合卡住的第二防滑纹。

进一步地，在所述浮板上设置有凹槽，所述升降板的位置与所述凹槽相对应，当所述第一夹紧轮和所述第二夹紧轮带动所述升降板下降到最低点时，所述升降板的自由端位于所述凹槽中。

进一步地，在所述支架座的纵向侧壁上对称地设置有固定座，在所述固定座上设置有用于照明的照明灯，所述照明灯通过电路与基座上的电源连接。

进一步地，所述基座与所述检测支撑平台之间还通过液压装置连接，所述液压装置设置在所述基座上，所述液压装置的液压杆的端部与所述检测支撑平台连接，且所述液压杆与所述机械臂不平行。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的水下检测系统具有易携带、易运输、易布置、易操作等优势，可在江海直达船靠港装卸货期间完成江海直达船船体水下部分的水下检测，实现病害典型特征“看得清，看得懂，可分析，可评价”的目标，节省了江海直达船进坞检测的时间，提高了物流航运效率，增加了船舶运营时间；此外，本发明对江海直达船船体水下部分病害检测不需要过多的拆装，免除了坞台费用、船厂费用和代理费等过多的费用，与进坞检测相比可显著降低能源消耗且无污染物的排放，不仅绿色环保，也可创造更大的经济效益。

附图说明

图1为本发明实施例水下检测系统的结构示意图；

图2为本发明实施例吸附装置的结构示意图；

图3为本发明实施例检测支撑平台的结构示意图；

图4为本发明实施例微调机构的结构示意图；

图5为本发明实施例

具体实施方式

下面将结合本发明实施例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作出创造性劳动的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

如图1所示，本发明提供一种江海直达船水下检测系统，包括基座10、吸附装置20、机械臂30、检测支撑平台以及检测装置。基座10用于承载驱动水下检测装置上的设备，如驱动水下检测系统在水中移动的驱动装置、为驱动装置提供电力的电源等设备，之后在基座10上封装壳体以保护其上的设备，防止受到水体等的伤害。为了方便在水下时将水下检测系统固定到船体上进行重点检测，在基座10的顶面上固设有多个吸附装置20。具体地，见图2，吸附装置20包括一端与基座10固定连接的连接杆201、与连接杆201连接的球铰202、固设在球铰202另一端的电磁铁203。其中，其中球铰202与连接杆201的连接方式为：在连接杆201背离基座10的端面上开设四分之三的球形凹槽204，该球形凹槽204的形状与球铰202的球端形状配合且其内径略大于球铰202球端的直径，之后将球202铰的球端卡设在该球形凹槽204中，球铰202与连接杆201的这种活动连接形式可以使得电磁铁203更加贴合有曲面的船体表面，保证了电磁铁203的多自由度吸附，从而适应更加复杂的船体表面。而为了防止水流在流动过程中会导致球铰202的摆动程度过于剧烈而影响检测的进行，每个吸附装置还包括多个弹性部件，在本实施例中，该弹性部件为弹簧205，即在电磁铁203与连接杆201之间设置多根弹簧205，弹簧205的一端与连接杆201背离基座10的端面连接，弹簧205的另一端与电磁铁203连接，从而使得弹簧205能起到限位和缓冲作用，减缓水流对电磁铁203的吸附影响。

为了方便调整检测装置检测角度和检测距离，在基座10上对称地设置有两机械臂30，机械臂30的一端与设置在基座10上的第一电机轴接，机械臂30的另一端与检测支撑平台铰接，在调节检测支撑平台与船体之间的相对位置时，开启第一电机，第一电机转动带动机械臂30转动从而带动检测支撑平台转动以大幅度地调节检测支撑平台与船体之间的相对距离。检测支撑平台用于支撑检测装置，其中，如图3所示，检测支撑平台包括浮板401、设置在浮板401上的微调机构以及与微调机构连接的支架座402。机械臂30与检测支撑平台的连接方式为：在浮板401的两端面上对称设置有铰接轴403，在机械臂30的另一端上设置有通孔，铰接轴403对应地穿设在其中一机械臂30的通孔中以与该机械臂30铰接连接，从而使得机械臂30在转动的过程中带动浮板401做相对于船体的转动以将浮板401调整到合适的位置处。此外，为了加固检测支撑平台与基座10之间的稳定性，基座10与检测支撑平台之间还通过液压装置连接，液压装置设置在基座10上，而液压装置的液压杆31的端部与浮板401连接，且液压杆31与机械臂不平行，这样在机械臂30带动检测支撑平台调节位置时，液压杆31也随着浮板401伸长或缩短，对检测支撑平台进一步起支撑作用，防止水流的冲击而影响检测支撑平台的位置。检测装置包括激光检测装置以及声学和光学检测装置415，其中，激光检测装置包括设置在基座10上的激光发生器以及与激光发生器电气连接的多个激光测距器501，多个激光测距器501等间隔布设在浮材401朝向船体的表面上，以形成激光点阵。光学与声学检测装置415包括架设在支架座402上的广角高倍摄像机、声呐等光学和声学设备，在水下检测时，通过广角高倍摄像机将病害和激光点阵一同拍摄，通过后期的图像处理与对比，可测量出病害区域的大小、宽度、长度，通过激光测距器自带的测距功能可对显著腐蚀区进行测厚，实现对病害区域的测量，进而通过病害大小、宽度、长度、厚度等得出病害严重程度以及之后的修补和检修方案。为了使得在水下检测时，广角高倍摄像机等设置能拍出更加清晰的影像和图像，见图5，在支架座402的纵向侧壁上对称地设置有固定座414，在固定座414上设置有用于对照明的照明灯，照明灯通过电路与基座上的电源连接，这样在摄像时，照明灯可以为其提供光源，使得图片和影像更加清晰。浮材401背离船体的表面可搭载各类定位装置包括GPS、多普勒、陀螺仪、加速度仪、压力传感器等，也可搭载更为大型、重型的设备。

为了能更加精确地调节声学和光学检测装置与船体上待检测处的相对距离，将支架座402与微调机构连接，通过微调机构调节声学和光学检测装置与船体上待检测处的相对位置，具体地，见图4，微调机构包括第一夹紧轮404、第二夹紧轮405以及被第一夹紧轮404和第二夹紧轮405夹住的升降板406，支架座402与升降板406固定连接，升降板406的底端为自由端。为了使得第一夹紧轮404和第二夹紧轮405转动的过程中能驱动升降板406上升或下降，第一夹紧轮404与第二电机轴接，第二夹紧405轮与第三电机轴接，其中，第二电机和第三电机均设置在浮板401上且第二电机和第三电机的转动方向相反，这样当第二电机和第三电机转动时，能带动第一夹紧轮404和第二夹紧轮405相向转动进而带动升降板406上下移动。此外，在第一夹紧轮404和第二夹紧轮405的外周面上均设置有第一防滑纹，在升降板的表面设置有与第一防滑纹配合卡住的第二防滑纹，从而保证其对升降板的夹紧程度，防止打滑而导致声学和光学检测装置在水下不稳定。

另外，为了进一步加固声学和光学检测装置的稳定性，微调机构还包括抱紧装置，该抱紧装置包括套设在升降板406上的抱紧环407、与抱紧环407固定连接的螺母副408、与螺母副408通过螺纹连接的丝杆409、与丝杆409轴接的从动齿轮410、与从动齿轮410通过链条连接的主动齿轮411以及与主动齿轮411轴接的第四电机412，其中，升降板406可移动地穿设在抱紧环407中，即当第一夹紧轮404和第二夹紧轮405带动升降板406上下移动的过程中，升降板406可在抱紧环407中上下移动。而为了增大声学和光学检测装置的可调节范围，在浮板401上设置有激光测距器501的表面上开设一凹槽413，升降板406的位置与凹槽413相对应，当第一夹紧轮404和第二夹紧轮405带动升降板406下降到最低点时，升降板406的自由端与凹槽413的底面接触。在本实施例中，浮材401、连接杆201、升降板406以及支架座402等均采用能浮于水面上的材料制成，从而为整个系统提供更多的浮力以抵消部分设备重量。

在使用本实施例的江海直达船水下检测系统时，首先对作业环境进行评估(包括水流速度、风速等)，并完成对整体系统的常规检测，保障所有设备的正常运行。将该水下检测系统下放至水中并使其移动到江海直达船船体水下部分处，利用光学与声学检测装置对江海直达船船体水下部分从船尾到船首进行快速扫描，再从船体水下部分两侧到船体水下部分中间的顺序进行检测，实现整体外形测绘，之后对船体水下部分的过度腐蚀或因磨损、触底以及任何异常凹陷或屈曲引起的缺陷予以重点检查。

驱动水下检测系统移动到所需检测的船体水下部分重点区域(如舭列板和舭龙骨的连接处、螺旋桨和尾轴承、侧推器等)，对电磁铁203通电使其具有磁力，利用基座10上的多个吸附装置的电磁铁203将整个水下检测系统吸附在在船体表面，以保障检测过程中水下检测系统的稳定。之后通过控制机械臂20转动从而带动浮材401转动进而大角度地调整浮材401上的激光测距器501以及声学和光学检测装置415与船体表面的相对角度和距离，于此同时，液压杆也随着浮材401运动而进行伸长或缩短以适应浮板401的运动，对浮板401起进一步地支撑，再通过驱动第一夹紧轮404和第二夹紧轮405相向转动进而带动升降板406和其上的支架座402上下移动直至支架座402上的声学和光学检测装置415移动到合适的位置，从而进一步微调声学和光学检测装置415，调整好后控制第一夹紧轮404和第二夹紧轮405停止转动。为了进一步加固声学和光学检测装置的稳定性，控制第四电机略微转动，从而通过主动齿轮411和从动齿轮410带动丝杆409转动，丝杆409转动的过程中带动螺母副408向左移动进而通过抱紧环407拉紧升降板406，从而通过夹紧轮和抱紧环对升降板406两者进行固定，大大提升了声学和光学检测装置415的稳定性。然后通过广角高倍摄像机将病害和激光点阵一同拍摄，通过后期的图像处理与对比，可测量出病害区域的大小、宽度、长度，通过激光测距器501自带的测距功能可对显著腐蚀区进行测厚，实现对病害区域的测量，进而通过病害大小、宽度、长度、厚度等得出病害严重程度以及之后的修补和检修方案。之后撤去电磁铁的磁力，回收水下检测系统，进行光学与声学设备的拆除。最后依据拍摄的录像、主要病害部分的照片和声呐成像图像提供一份完整详细的检测报告，用于分析病害严重程度。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种江海直达船水下检测系统，其特征在于，包括基座、吸附装置、机械臂、检测支撑平台以及检测装置；其中，

基座，其用于承载驱动所述水下检测装置上的设备；

吸附装置，其用于将基座吸附固定在船体上，所述吸附装置的一端与基座固定连接，所述吸附装置的另一端设置有用于吸附在船体上的电磁铁；

机械臂，其用于调节检测支撑平台与船体之间的相对位置，所述机械臂的一端与设置在基座上的第一电机轴接，所述机械臂的另一端与检测支撑平台铰接；以及

检测支撑平台，其用于支撑检测装置，所述检测装置设置在所述检测支撑平台上；其中，所述检测支撑平台包括浮板、设置在浮板上的微调机构以及与所述微调机构连接的支架座，在所述浮板的两端面上对称设置有铰接轴，所述铰接轴对应地与所述机械臂的所述另一端连接，所述检测装置包括激光检测装置以及声学和光学检测装置，其中，激光检测装置上的多个激光测距器等间距布设在浮板上，所述声学和光学检测装置设置在支架座上；

所述微调装置包括第一夹紧轮、第二夹紧轮以及被第一夹紧轮和第二夹紧轮夹住的升降板，所述支架座与所述升降板固定连接，其中，所述第一夹紧轮与第二电机轴接，第二夹紧轮与第三电机轴接，所述第二电机和所述第三电机均设置在所述浮板上且两者转动方向相反，所述第二电机和所述第三电机转动，带动所述第一夹紧轮所第二夹紧轮相向转动进而带动所述升降板上下移动；

所述微调机构还包括抱紧装置，所述抱紧装置包括套设在所述升降板上的抱紧环、与所述抱紧环固定连接的螺母副、与所述螺母副通过螺纹连接的丝杆、与所述丝杆轴接的从动齿轮、与所述从动齿轮通过链条连接的主动齿轮以及与所述主动齿轮轴接的第四电机，其中，所述升降板可移动地穿设在所述抱紧环中。

2.根据权利要求1所述的江海直达船水下检测系统，其特征在于，所述吸附装置包括一端与基座固定连接的连接杆、与所述连接杆连接的球铰、固设在球铰另一端的电磁铁，其中，在所述连接杆背离所述基座的端面上设置有球形凹槽，所述球铰的球端卡设在所述球形凹槽中。

3.根据权利要求2所述的江海直达船水下检测系统，其特征在于，所述吸附装置还包括弹簧，所述弹簧的一端与所述连接杆连接，所述弹簧的另一端与电磁铁连接。

4.根据权利要求1所述的江海直达船水下检测系统，其特征在于，在所述第一夹紧轮和所述第二夹紧轮的外周面上设置有第一防滑纹，在升降板表面上设置有与第一防滑纹配合卡住的第二防滑纹。

5.根据权利要求1所述的江海直达船水下检测系统，其特征在于，在所述浮板上设置有凹槽，所述升降板的位置与所述凹槽相对应，当所述第一夹紧轮和所述第二夹紧轮带动所述升降板下降到最低点时，所述升降板的自由端位于所述凹槽中。

6.根据权利要求1所述的江海直达船水下检测系统，其特征在于，在所述支架座的纵向侧壁上对称地设置有固定座，在所述固定座上设置有用于照明的照明灯，所述照明灯通过电路与基座上的电源连接。

7.根据权利要求1所述的江海直达船水下检测系统，其特征在于，所述基座与所述检测支撑平台之间还通过液压装置连接，所述液压装置设置在所述基座上，所述液压装置的液压杆的端部与所述检测支撑平台连接，且所述液压杆与所述机械臂不平行。

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