一种大型船舶船底水下清洗设备的制作方法

专利名称：一种大型船舶船底水下清洗设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种大型船舶船底水下清洗设备，属于航海设备技术领域。
背景技术：
船底产生污底(海生附着物)的危害是极大的。海水中的生物如藤壶、牡砺、石灰虫、苔藓虫和藻类等，附着在船上会造成船只航行速度减慢，船底附着海洋生物，易产生氧浓度差电池而引起坑蚀。同时，海洋生物的排泄物除了助长腐蚀之外，随其积累，还会侵入船底涂膜中，并加速水线以下船体的腐蚀，从而将涂膜破坏，造成严重后果。据统计，一艘船由于污底造成船体的平均粗糙度每增加lOum，就会导致燃料消耗增加I %左右，而且还会导致船舶性能下降。船底被海洋生物附着，形成污损，造成经济损失。另外，船底海生物对军事上造成的威胁更大。当船底附着生物后，会使船速降低，耗油量增加，甚至于贻误军舰的战机。另外附着生物到达一定程度后还会使声纳失灵。为防止此类现象产生，一般的处理办法就是在水线以下船体及船底涂上防污漆，以图杀死或驱散附着海生物，使之不再附着在船体上。然而此举伴随而来的就是造成海洋污染，随着各国环保部门对产生海洋污染的防污漆的重视，防污漆正逐渐被禁用或限制使用。传统的清洗方法是，在船驶进船坞后，将船吊起，用化学药剂清洗或者人工用简单的器具敲打腐蚀垢层，这样的方法就存在很多的缺点1)只有等船驶入船坞后，才可以进行清理工作，由于清洗不及时，即可能造成降低船舶使用寿命的后果；2)使用化学药剂清洗，清洗后的残留液会污染环境，也有可能加剧船的腐蚀，且清洗效率较低；3)人工敲打不光效率低，而且还会损坏船的涂膜，造成严重的后果；4)会消耗大量的人力和物力。
发明内容针对现有方法的不足，本实用新型提供了一种大型船舶船底水下清洗设备。大型船舶船底水下清洗设备包含船上监视及控制单元、水下清洗单元及连接电缆组成。该设备不会造成海洋污染，不会造成船体及涂膜的损坏，而且该设备体积较小，可以在船舶航行中或者停泊时使用，无需进船坞使用，大大降低船底清洗的成本。而且通过缩短维护周期，可以提高船舶的经济性能。所述的船上监视及控制单元通过水下清洗单元传送回来的视频可以实现对船底的视频检查，显示水下清洗单元的工作状态及故障信息，同时可以通过按键控制水下清洗单元的工作方式，使其工作在自动状态或者手动工作状态。所述的水下清洗单元是该设备的核心，通过超声振子实现对船底污物的清洗，同时可以将船底的图像上传至船上监视及控制单元。该单元带有故障自诊断功能，可以将状态数据及故障信息发送到船上监视及控制单元。所述的连接电缆是多芯电缆，能够为水下清洗单元提供工作需要的电能，同时也是船上监视及控制单元与水下清洗单元的通信媒介。
图1是根据本实用新型大型船舶船底水下清洗设备的组成结构示意框图。图中1、电源输入接口 ；2、船上监视及控制单元控制器；3、显示模块；4、按键输入模块；5、水下清洗单元控制器；6、水下摄像机；7、超声清洗模块；8、移动模块；9、吸附模块；10、连接电缆。具体实施方法本实用新型从系统设计上采用了一种全新的设计思路。系统采用模块化的思想设计，将该设备分成多个模块，大大提高了系统的可靠性和易维护性能。如图1所示，大型船舶船底水下清洗设备是由船上监视及控制单元、水下清洗单元及连接电缆三部分组成的。船上监视及控制单元由船上工作人员负责操作，主要由显示器3、控制器2和按键输入模块4组成，具备图像监视、水下清洗单元状态监控以及水下清洗单元的控制功能。船上监视及控制单元控制器2采用ST公司生产的Cortex-M3控制器STM32F107RBT6，具备以太网接口，能够通过以太网传输数据。显示器3采用TFT彩色液晶屏，水下清洗单元的工作状态以及水下清洗单元上的水下摄像机6采集到的船底图像信息会实时显示在显示器3上，并能通过链接电缆向水下清洗单元发送控制命令，控制水下清洗单元的工作状态及方式。水下清洗单元是一个可以自主移动的智能水下系统，是该清洗设备的核心。该清洗单元的主要部件有水下清洗单元控制器5、水下摄像机6、超生清洗模块7、移动模块8及吸附模块9。超生清洗模块7是该清洗单元的核心部件，由一系列的超声振子换能器组成。在超声振子换能器上施加一定频率的电压，可以将电压信号转换成高频的超声波振动。超声波在通过超声振子换能器与船底之间的海水时，存在于液体中的微气泡(称空化核)在超声波的作用下振动，当声压或声强达到一定值时，气泡迅速增长，然后突然破裂(闭合)。在气泡闭合时产生冲击波，在气泡周围产生几十Mpa到几百Mpa的压力及局部高温。空化所产生的巨大冲击力能剥离船体表面的污垢或使污垢裂缝出现空隙，以后另一些空化气泡群钻入裂缝作振动，继续不断冲击，最终使污垢迅速剥落，从而达到船体清洁净化的目的。由于大型船舶长度较大，因此设计有移动模块8和吸附模块9。移动模块8内部采用三个电机作为动力装置，带动外部互成120度的三个微型螺旋桨旋转，实现水下清洗单元的移动。吸附模块9可以将水下清洗单元吸附在船体的某一部位，防止在清洗过程中的位置移动给清洗带来不利的影响。为减小水下清洗单元移动时的阻力，当移动模块8工作时，吸附模块9产生的吸附力会减小。水下摄像机6可以采集船底图像，并通过连接电缆10传输到船上监视及控制单元上实时显示。另外，水下清洗单元中设置有状态监测程序，可以实现自身的故障检测，把自身的工作状态通过连接电缆10传输到船上监视及控制单元显示。连接电缆10为水下清洗单元提供工作需要的能源，也是船上监视及控制单元和水下清洗单元之间的通信媒介，在设备中起着非常重要的作用。
权利要求1.一种大型船舶船底水下清洗设备，其特征在于包括船上监视及控制单元和水下清洗单元，二者之间通过线缆连接，所述的船上监视及控制单元能够显示水下清洗单元的工作状态及传回的图像，并完成水下单元的控制，所述的水下清洗单元能够清理船底附着的生物，并传回水下的图像。
2.根据权利要求1所述的大型船舶船底水下清洗设备，其特征在于所述的船上监视及控制单元通过线缆与水下清洗单元相连接，二者之间通过以太网相连接，实时显示水下清洗单元传回的图像。
3.根据权利要求2所述的大型船舶船底水下清洗设备，其特征在于所述的船上监视及控制单元能够通过以太网对水下清洗单元发出控制命令，从而控制水下清洗单元的移动及清洗工作。
4.根据权利要求1所述的大型船舶船底水下清洗设备，其特征在于所述的水下清洗单元是一个能贴着船底行走的自主单元，其能量有电缆供给，能自动或者手动完成船底的清洗工作，并能实时地将船底的图像传送到船上监视及控制单元。
5.根据权利要求4所述的大型船舶船底水下清洗设备，其特征在于所述的水下清洗单元通过超声振子产生的超声空化现象，可以清除船底附着的海生物及污垢。
6.根据权利要求4所述的大型船舶船底水下清洗设备，其特征在于所述的水下清洗单元能贴着船底或者侧壁移动，可以由船上监视及控制单元控制其移动方向，也可以在自动方式下安装一定的算法自主移动。
7.根据权利要求4所述的大型船舶船底水下清洗设备，其特征在于所述的水下清洗单元可以通过内置的水下摄像机将船底的图像实时地传输到船上监视及控制单元。
专利摘要本实用新型提供了一种大型船舶船底水下清洗设备，包括船上监视及控制单元、水下清洗单元及连接电缆，所述的船上监视及控制单元能够显示水下清洗单元的工作状态及采集的图像，并完成水下清洗单元的控制，所述的水下清洗单元能够清理船底附着的海生物及污垢，并采集船底的图像，所述的连接电缆能为水下清洗单元提供电能，也是船上监视及控制单元与水下清洗单元通信的媒介。
文档编号B63B57/00GK202879769SQ201220545599
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月9日 优先权日2012年10月9日
发明者王常顺, 肖海荣, 张煌, 潘为刚, 韩耀振, 周应兵, 周风余 申请人:山东交通学院