主從式船舶水下清洗設備及其運行方法
【專利摘要】一種主從式船舶水下清洗設備，用于清洗船舶，其包含：動力主船；水下清洗設備，其通過多芯電纜與所述的動力主船連接以實現供電和通信，所述的動力主船負責裝載、運輸、收放水下清洗設備以及控制水下清洗設備的運行。其優點是：其將動力主船和從屬水下清洗設備相結合，使得對受洗船舶的水下船體清洗服務更加靈活便捷，克服了清洗時間以及地域的局限，減輕了清洗的人工成本與受洗船舶改造費用。
【專利說明】
主從式船舶水下清洗設備及其運行方法
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種主從式船舶水下清洗設備及其運行方法。
【背景技術】
[0002]目前，對于船舶、海上石油平臺的清洗作業主要通過人工方式，在船定期上塢時進行作業，或由潛水員對海上平臺水下部分進行作業。通過清洗可降低船舶油耗、減少運營維護成本、保護涂裝層、延長船體壽命，去除附著的海生物有助于降低海上石油平臺事故發生風險、增強穩定性及抗風暴能力。潛水員在水下利用摩刷或高壓水射流方式進行清洗作業，成本高效率低，受海況限制，并存在一定安全隱患；定期上塢間隔時間長，通常需要除銹后重新噴涂外漆，上塢及停航誤工費用高。
[0003]開展水下清刷作業由于可以在船舶錨泊或停靠碼頭時直接進行，這樣通過該清洗裝置清洗過的船舶可延長進塢修理的周期，從現在2?3年進塢進行水下維修的時間延長至3?4年，完全可以解決船塢不足，特別是大塢嚴重不足的問題。
[0004]水下清洗機器人是在機器人十三五規劃和工業4.0的環境下探索發展航運4.0時，開發和利用半自動控制機器人，提高船體清洗效率，改善船舶運輸能耗的一種有效技術，有效減輕了潛水員的工作強度，降低了危險，保證了人生安全，同時提高了工作效率。
[0005]在全球石油危機的影響下，通過采用該船舶水下清洗機器人，就能夠在船舶航行期間，對船舶水線以下部位所附著的海生物實施清除，從而提高船舶航速，降低燃料消耗，進而提高船舶在航率、節省維修經費，具有較高的經濟效益。一般來說，一搜千噸級的船舶每年要消耗柴油400噸左右，根據當前油價，每年的燃油費可高達百萬元，以一千條同型船計，能降低油耗6%，一年即可節約超億元。所以水下船體表面清刷與涂裝維護對降低油耗，提高航速具有顯著的經濟效益，另外，不僅對于船舶的清刷作業有廣泛應用和發展，對于海洋工程結構的維修及軍事方面應用也有廣闊前景。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種主從式船舶水下清洗設備及其運行方法，其將動力主船和從屬水下清洗設備相結合，使得對受洗船舶的水下船體清洗服務更加靈活便捷，克服了清洗時間以及地域的局限，減輕了清洗的人工成本與受洗船舶改造費用。
[0007]為了達到上述目的，本發明通過以下技術方案實現:
一種主從式船舶水下清洗設備，用于清洗船舶，其特征是，包含:
動力主船；
水下清洗設備，其通過多芯電纜與所述的動力主船連接以實現供電和通信，所述的動力主船負責裝載、運輸、收放水下清洗設備以及控制水下清洗設備的運行。
[0008]上述的主從式船舶水下清洗設備，其中，所述的水下清洗設備包含:
主體框架，其外圍設有浮力材料，以保持懸浮狀態；
彈性防撞機構，設置在主體框架前端，用于控制水下清洗設備與船舶壁面的距離； 移動機構，設置在所述彈性防撞機構的末端，在水下清洗設備沿船舶壁面移動時起導向作用。
[0009]上述的主從式船舶水下清洗設備，其中，所述的水下清洗設備還包含:
攝像頭、探照燈，以實時記錄和傳送清洗情況。
[0010]上述的主從式船舶水下清洗設備，其中，所述的動力主船包含:
船體；
監控室，設置在船體上；
輔助模塊，設置在船體上并連接所述的監控室，其通過所述的多芯電纜與所述水下清洗設備連接，該輔助模塊包含供電設備、工作水栗以及收放裝置。
[0011 ]上述的主從式船舶水下清洗設備，其中:
所述的水下清洗設備采用超聲波與空化射流技術結合方式進行清洗。
[0012]上述的主從式船舶水下清洗設備，其中，所述的水下清洗設備還包含:
設置在主體框架上且互成90度設置的上下推進器、左右推進器以及前后推進器，均可正反轉。
[0013]上述的主從式船舶水下清洗設備，其中，所述的水下清洗設備還包含:
位置傳感器，設置在主體框架上，其通過反饋以自適應調節保持水下清洗設備的懸停狀態，防止側翻或傾覆。
[0014]上述的主從式船舶水下清洗設備，其中，所述的水下清洗設備還包含:
清洗槍，其通過操作臂設置在所述的主體框架上。
[0015]上述的主從式船舶水下清洗設備，其中，所述的水下清洗設備還包含:
水下控制單元，設置在主體框架上，其包含:水下電源模塊、水下控制模塊以及聲學定位模塊。
[0016]—種主從式船舶水下清洗設備的運行方法，其特征是，包含以下步驟:
51、動力主船運載水下清洗設備到指定受洗船舶；
52、動力主船到達具體工作線路起始點；
53、動力主船將水下清洗設備送下水；
54、水下清洗設備根據指令沿對船體壁面進行清洗；
55、動力主船駛到下一工作點，直至工作完成回到起始點。
[0017]本發明與現有技術相比具有以下優點:
1、其將動力主船和從屬水下清洗設備相結合，使得對受洗船舶的水下船體清洗服務更加靈活便捷，克服了清洗時間以及地域的局限，減輕了清洗的人工成本與受洗船舶改造費用；
2、利用懸浮式移動代替現有技術的爬壁吸附移動，使得清洗非范圍更加廣泛，不再受到受洗部位表面結構的影響。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明的整體結構示意圖；
圖2為本發明的水下清洗設備的整體結構示意圖；
圖3為本發明的水下清洗設備的操作臂的安裝結構示意圖； 圖4為本發明的實施例參考圖。
【具體實施方式】
[0019]以下結合附圖，通過詳細說明一個較佳的具體實施例，對本發明做進一步闡述。
[0020]如圖1所示，一種主從式船舶水下清洗設備，用于清洗船舶400，其包含:動力主船；水下清洗設備300，其通過多芯電纜200與所述的動力主船連接以實現供電和通信，所述的動力主船負責裝載、運輸、收放水下清洗設備300以及控制水下清洗設備300的運行;采用電纜連接的方式，使本發明的操作更加靈活，在能量供給、信號傳送的同時減少了電纜長度、避免傳統電纜繞船消耗以及對受洗船舶甲板空間的占用。
[0021]所述的水下清洗設備300采用超聲波與空化射流技術結合方式進行清洗，不但高效、節能、環保、安全，而且不傷害母材，極少或者完全不傷害船舶400的防腐層，其是利用“汽蝕”的原理，通過人為的控制壓力、流速等參數使水射流經過空化噴嘴時產生的大量空化泡，利用空化泡在材料表面的狹小區域內潰滅產生高達140?170MPa的微射流沖擊，達到清理表面附著物和污垢層的目的。
[0022]如圖2所示，所述的水下清洗設備300包含:箱形主體框架310，其外圍設有浮力材料311，以保持懸浮狀態;兩組彈性防撞機構350，分別設置在主體框架310前端的四角部位，用于控制水下清洗設備300與船舶400壁面的距離;兩組移動機構360，分別對應設置在所述兩組彈性防撞機構350的末端，在水下清洗設備300沿船舶400壁面移動時起導向作用，本實施例中，所述的移動機構360為萬向磁導輪，彈性防撞機構350和萬向磁導輪最先碰觸船舶400壁面，彈性防撞機構350為水下清洗設備300與船舶400表面的碰撞起到緩沖作用，避免內部清潔工具例如清洗槍與壁面的碰撞。
[0023]如圖3所示，所述的水下清洗設備還包含:清洗槍，其通過操作臂330設置在所述的主體框架310上，本實施例中，所述的操作臂330由基座331、上下操作臂333以及左右轉動塊332組成，以完成上下、左右的角度調節，清洗槍設置在操作臂330的固定孔334中，輔助模塊130中的工作水栗為清洗槍提供工作水。
[0024]所述的水下清洗設備300還包含:設置在主體框架310上且互成90度設置的上下推進器371、左右推進器372以及前后推進器373，負責上下、前后、左右的運動，推進器由螺旋槳組成，由電機控制，均可實現正反轉。
[0025]所述的水下清洗設備300還包含:位置傳感器，設置在主體框架310上，其通過反饋以自適應調節保持水下清洗設備300的懸停狀態，防止側翻或傾覆。
[0026]所述的水下清洗設備300還包含:設置在主體框架310底板上的水下控制單元320，設置在水下控制單元320前面的攝像頭380，以及通過照明平臺340設置到主體框架310上的一對探照燈341，攝像頭380與探照燈341配合以實時記錄和傳送清洗情況;本實施例中，所述水下控制單元320尾部設有上層接線口以及下層接線口，上層接線口與多芯電纜200連接，下層接線口將轉換后的電源與信號供給到水下各設備，推進器、攝像頭380、探照燈341、操作臂330都是通過多芯電纜200與下層接線口相連;所述的水下控制單元具體包含:水下電源模塊、水下控制模塊以及聲學定位模塊，多芯電纜200連接上層接線口，所供電與通信分別通過水下電源模塊和水下控制模塊二次變換，轉換成水下各設備所需電源與信號，由下層接線口送出，其中所述的水下控制模塊又包含三部分電子設備，第一部分設備用于推進器移動控制，第二部分設備用于操作臂330控制，第三部分設備用于信息交換;其中，所述的聲學定位模塊包含聲波發生和應答器。
[0027]所述的動力主船包含:船體110，船體110設有監控室120以及輔助模塊130，輔助模塊130連接所述的監控室120并通過所述的多芯電纜200與所述水下清洗設備300連接，該輔助模塊130包含供電設備、工作水栗以及收放裝置，供電設備通過多芯電纜200向水下清洗設備300供電，工作水栗用于給清洗槍供水，收放裝置用于收放水下清洗設備300，所述的監控室120內建立有監控屏幕、操作控制平臺，由人工半自動操作使水下清洗設備300緩慢接近船舶400壁面工作位置。
[0028]如圖4所示，本發明還公開了一種主從式船舶水下清洗設備的運行方法，其包含以下步驟:
51、動力主船接收到服務任務后，運載水下清洗設備300到指定受洗船舶400附近；
52、確定工作區域以及線路，動力主船到達具體工作線路起始點，原地待機；
53、動力主船向水下清洗設備300發出控制指令，將水下清洗設備300送下水；
54、水下清洗設備300根據控制指令沿船體壁面移動到指定工作區域進行清洗；
55、動力主船駛到下一工作點，直至工作完成回到起始點。
[0029]其中所述的步驟S5后還可包含:
56、清洗完畢，水下清洗設備300反饋船底圖像到動力主船；
57、當完成一塊受洗區域的清洗任務后，切斷水下清洗設備300的動力來源，動力主船重新啟動，按規劃線路圍繞受洗船舶400航行到下一清洗位置，重復上述工作，直至完成所有區域的清洗。
[0030]其中，所述的步驟S4中，在清洗時，可根據工作壓力的變化不斷調整前后推進器373的推力大小，使水下清洗設備300能夠穩定在工作位置，并保證設備與壁面的距離，同時還可通過對上下推進器371以及左右推進器372的微調使水下清洗設備300沿設定路徑移動，以在一定范圍內，改變當前清洗位置，還可通過位置傳感器的反饋來保持懸停狀態;與此同時，還可實時利用探照燈341和攝像頭380來實時傳送清洗現場圖像給動力主船，從而更有效地進行清洗操作。
[0031]盡管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
【主權項】
1.一種主從式船舶水下清洗設備，用于清洗船舶(400)，其特征在于，包含: 動力主船； 水下清洗設備(300)，其通過多芯電纜(200)與所述的動力主船連接以實現供電和通信，所述的動力主船負責裝載、運輸、收放水下清洗設備(300)以及控制水下清洗設備(300)的運行。2.如權利要求1所述的主從式船舶水下清洗設備，其特征在于，所述的水下清洗設備(300)包含: 主體框架(310 )，其外圍設有浮力材料(311)，以保持懸浮狀態； 彈性防撞機構(350)，設置在主體框架(310)前端，用于控制水下清洗設備(300)與船舶(400)壁面的距離； 移動機構(360)，設置在所述彈性防撞機構(350)的末端，在水下清洗設備(300)沿船舶(400)壁面移動時起導向作用。3.如權利要求2所述的主從式船舶水下清洗設備，其特征在于，所述的水下清洗設備(300)還包含: 攝像頭(380)、探照燈(341)，以實時記錄和傳送清洗情況。4.如權利要求2所述的主從式船舶水下清洗設備，其特征在于，所述的動力主船包含: 船體(I 10); 監控室(120)，設置在船體(110 )上； 輔助模塊(130)，設置在船體(110)上并連接所述的監控室(120)，其通過所述的多芯電纜(200)與所述水下清洗設備(300)連接，該輔助模塊(130)包含供電設備、工作水栗以及收放裝置。5.如權利要求2所述的主從式船舶水下清洗設備，其特征在于: 所述的水下清洗設備(300)采用超聲波與空化射流技術結合方式進行清洗。6.如權利要求2所述的主從式船舶水下清洗設備，其特征在于，所述的水下清洗設備(300)還包含: 設置在主體框架(310)上且互成90度設置的上下推進器(371)、左右推進器(372)以及前后推進器(373)，均可正反轉。7.如權利要求2所述的主從式船舶水下清洗設備，其特征在于，所述的水下清洗設備(300)還包含: 位置傳感器，設置在主體框架(310)上，其通過反饋以自適應調節保持水下清洗設備(300)的懸停狀態，防止側翻或傾覆。8.如權利要求2所述的主從式船舶水下清洗設備，其特征在于，所述的水下清洗設備還包含: 清洗槍，其通過操作臂(330)設置在所述的主體框架(310)上。9.如權利要求2所述的主從式船舶水下清洗設備，其特征在于，所述的水下清洗設備還包含: 水下控制單元(320)，設置在主體框架(310)上，其包含:水下電源模塊、水下控制模塊以及聲學定位模塊。10.一種主從式船舶水下清洗設備的運行方法，其特征在于，包含以下步驟:S1、動力主船運載水下清洗設備(300)到指定受洗船舶(400);S2、動力主船到達具體工作線路起始點；S3、動力主船將水下清洗設備(300)送下水；S4、水下清洗設備(300)根據指令沿對船體壁面進行清洗；S5、動力主船駛到下一工作點，直至工作完成回到起始點。
【文檔編號】B63B59/08GK105857548SQ201610335160
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月19日
【發明人】陳彥臻, 胡以懷, 高文忠
【申請人】上海海事大學