一种针对船体水下清洁的系统及运行方法
阅读说明：本技术 一种针对船体水下清洁的系统及运行方法 (System for underwater cleaning ship body and operation method ) 是由 陈晓博 刘羽菁 官涛 周广胜 车明 于 2021-05-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种针对船体水下清洁的系统及运行方法,水上辅助系统模块包括运输设备及布放设备；水下清洗模块包括水下机器人及安装在水下机器人底部的空化清洗系统；水下监控系统模块包括水下监控设备和水下照明设备；水下监控设备和水下照明设备均安装在水下机器人上；水上显示控制系统模块包括上位机和无线遥控器；上位机与水下机器人电性连接；上位机分别与水下监控设备和水下照明设备电性连接；无线遥控器与水下机器人电性连接。本发明能够快速高效地完成船体水下清洗,同时在清洗过程中采用空化射流技术能够不损伤船漆。(The invention discloses a system for underwater cleaning of a ship body and an operation method thereof.A water auxiliary system module comprises a transportation device and a distribution device; the underwater cleaning module comprises an underwater robot and a cavitation cleaning system arranged at the bottom of the underwater robot; the underwater monitoring system module comprises underwater monitoring equipment and underwater lighting equipment; the underwater monitoring equipment and the underwater lighting equipment are both arranged on the underwater robot; the water display control system module comprises an upper computer and a wireless remote controller; the upper computer is electrically connected with the underwater robot; the upper computer is electrically connected with the underwater monitoring equipment and the underwater lighting equipment respectively; the wireless remote controller is electrically connected with the underwater robot. The invention can quickly and efficiently complete the underwater cleaning of the ship body, and simultaneously, the cavitation jet technology is adopted in the cleaning process, so that the ship paint is not damaged.)
技术领域
本发明涉及船体清洁
技术领域
，更具体的说是涉及一种针对船体水下清洁的系统及运行方法。背景技术
远洋船舶在长期航行的过程中，水下部分的船体表面会附着贝类和锈斑等，严重影响了船舶的航行速度和使用寿命，也增加燃油消耗近20％，通过清洗可降低船舶油耗、减少运营维护成本、保护涂装层、延长船体寿命，去除附着的海生物有助于降低海上石油平台事故发生风险、增强稳定性及抗风暴能力。
但是，目前国内外对于水下船体的清刷工作多采用上坞及潜水员潜水人工清洗两种方式，船舶上坞会严重影响船舶的正常航行周期，对运力是极大的浪费；潜水员清洗可以解决船舶不上坞的问题，但是潜水员由于潜水环境及人体能影响，无法快速完成船体清洗任务，而且潜水员在水下进行清洗，无法验证清洗质量，对清洗效果的验收造成了困难，同时潜水员在水下大多数使用清洗刷进行清洗，会对船漆造成破坏，进而影响船体寿命。
因此，提供一种快速且无损船漆的船体清洁系统及运行方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种针对船体水下清洁的系统及运行方法，能够快速高效地完成船体水下清洗，同时在清洗过程中采用空化射流技术能够不损伤船漆。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种船体清洁系统，包括:
水上辅助系统模块，所述水上辅助系统模块包括运输设备及布放设备；
水下清洗模块，所述水下清洗模块包括水下机器人及安装在所述水下机器人上的空化清洗系统；
水下监控系统模块，所述水下监控系统模块包括水下监控设备、水下照明设备；所述水下监控设备和所述水下照明设备均安装在所述水下机器人上；
水上显示控制系统模块，所述水上显示控制系统模块包括上位机和无线遥控器；所述上位机和所述无线遥控器分别与所述水下机器人电性连接。
通过采取以上方案，本发明的有益效果是：
水上显示控制系统模块用于控制水下机器人及提供水下机器人运转所需的电能，通过水下机器人带动空化清洗系统完成水下快速清洗，空化清洗系统采用空化射流技术能够不损伤船漆，提高了清洗质量及效率。
进一步的，所述水下机器人包括支撑框架、两个浮力板和动力系统；
所述支撑框架内部具有密封控制仓；所述密封控制仓内具有电路板和传感器；所述电路板和传感器均与所述上位机电性连接；所述水下监控设备和所述水下照明设备均安装在所述支撑框架上；
两个浮力板分别固定在所述支撑框架的顶部和底部；
所述动力系统固定在所述支撑框架的角端；所述动力系统与所述上位机电性连接。
采用上述进一步的技术方案产生的有益效果为，支撑框架对水下监控设备和水下照明设备提供支撑防护功能，浮力板采用玻璃微珠浮力材料，从而提供浮力。
进一步的，所述动力系统包括四个水平推进器和四个垂直推进器；
四个所述水平推进器分别固定在所述支撑框架的四个角端，并且所述水平推进器主轴与所述水下机器人前后运动方向呈夹角；四个所述垂直推进器分别固定在所述支撑框架的四个角端与所述水平推进器相邻；
四个所述水平推进器和四个所述垂直推进器分别与所述上位机电性连接。
采用上述进一步的技术方案产生的有益效果为，能够实现水下机器人在上/下，左/右，前/后6个维度的自由活动。
进一步的，所述空化清洗系统包括水上增压设备、清洗盘和回收装置；
所述水上增压设备放置在所述运输设备上；
所述清洗盘安装在所述水下机器人的底部；所述清洗盘通过连接管与所述水上增压设备连接相通；
所述回收装置安装在所述清洗盘的外围。
进一步的，所述清洗盘包括半封闭盘体和喷嘴；
所述半封闭盘体固定在所述水下机器人的底部；
所述喷嘴安装在所述半封闭盘体中央，并且所述喷嘴通过所述连接管与所述水上增压设备连接相通。
采用上述进一步的技术方案产生的有益效果为，在水上增压设备作用下，喷嘴在工作时会喷射出高压水流，喷嘴及连接管会旋转形成水流漩涡，水流在半封闭盘体内形成负压，进而对清洗船壁形成吸附力，能够提高水下机器人在清洗过程中的稳定性，同时能否避免因采用其他吸附方式而造成的水下机器人移动困难的问题。
进一步的，所述回收装置包括多个回收收集管和与其连接的回收过滤系统；多个所述回收收集管分别安装在所述半封闭盘体的外围。
采用上述进一步的技术方案产生的有益效果为，回收收集管能够负压吸附清洗过程中脱落的船体附着物，回收过滤系统对吸附进的附作物进行粉碎过滤，进而回收。
进一步的，所述布放设备为悬吊机构或升降机。
采用上述进一步的技术方案产生的有益效果为，运输设备的作业环境在港口或锚地时采用船舶，布放设备为悬吊机构或升降机；作业环境在港口或维修厂时采用汽车，布放设备为悬吊机构。
进一步的，还包括水上视频监控模块，所述水上视频监控模块为移动显示设备，所述移动显示设备与所述水下监控设备电性连接。
采用上述进一步的技术方案产生的有益效果为，水上视频监控模块能够让船主实时了解清洗状态，清洗完毕后能快速验证清洗效果，移动显示设备用于远程显示水下监控设备拍摄画面，进而通过无线遥控器手动控制水下机器人的运动。
进一步的，所述水下照明设备为LED和激光灯的任一种或两种配合。
采用上述进一步的技术方案产生的有益效果为，采用全彩LED灯进行照明，同时上位机能够控制色彩，在不同水环境下采用特定波长的光谱进行照明，能够提高被拍摄物亮度，得到更清晰的水下图像。
一种船体清洁系统的运行方法，包括以下步骤：
1)运输设备将水下清洗模块运输到工作地并将水下清洗模块通过布放设备投放到水中；
2)水下监控系统模块对运输系统模块吃水线以下表面区域进行拍摄，并将附着物密度和厚度信息传送到水上显示控制系统模块；
3)水上显示控制系统模块控制水下清洗模块对运输设备表面进行清洗；
4)水下监控设备拍摄清洗过程并传输视频图像至水上视频监控模块；
5)清洗过程结束，对水下清洗模块进行回收。
通过采取以上方案，本发明的有益效果是：能够快速地完成水下船体清洗工作，且提高了清洗质量。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的运输系统模块及水下清洗模块的结构示意图；
图2附图为本发明提供的水下机器人的结构示意图；
图3附图为本发明提供的空化清洗系统的结构示意图。
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1-3所示，本发明实施例公开了一种船体清洁系统，包括:
水上辅助系统模块，水上辅助系统模块包括运输设备1及布放设备2；
水下清洗模块，水下清洗模块包括水下机器人3及安装在水下机器人3上的空化清洗系统4；
水下监控系统模块，水下监控系统模块包括水下监控设备6和水下照明设备7；水下监控设备6和水下照明设备7均安装在水下机器人3上；
水上显示控制系统模块，水上显示控制系统模块包括上位机和无线遥控器；上位机和无线遥控器分别与水下机器人电性连接。
本发明水上显示控制系统模块用于控制水下机器人3及提供水下机器人3运转所需的电能，通过水下机器人3带动空化清洗系统4完成水下快速清洗，空化清洗系统4采用空化射流技术能够不损伤船漆，提高了清洗质量及效率。
具体的，水下机器人3包括支撑框架31、两个浮力板32和动力系统33；
支撑框架31内部具有密封控制仓34；密封控制仓34内具有电路板和传感器；电路板和传感器均与上位机电性连接；水下监控设备6和水下照明设备7均安装在支撑框架31上；
两个浮力板32分别固定在支撑框架31的顶部和底部；
动力系统33固定在支撑框架31的角端；动力系统33与上位机电性连接。
具体的，动力系统33包括四个水平推进器和四个垂直推进器；
四个水平推进器分别固定在支撑框架31的四个角端，并且水平推进器主轴与水下机器人3前后运动方向呈夹角；四个垂直推进器分别固定在支撑框架31的四个角端与水平推进器相邻；
四个水平推进器和四个垂直推进器分别与上位机电性连接。
具体的，空化清洗系统4包括水上增压设备、清洗盘41和回收装置42；
水上增压设备放置在运输设备1上；
清洗盘41安装在水下机器人3的底部；清洗盘41通过连接管与水上增压设备连接相通；
回收装置42安装在清洗盘41的外围。
具体的，清洗盘41包括半封闭盘体411和喷嘴412；
半封闭盘体411固定在水下机器人3的底部；
喷嘴412安装在半封闭盘体411中央，并且喷嘴412通过连接管与水上增压设备连接相通。
具体的，回收装置42包括多个回收收集管421和与其连接的回收过滤系统422；多个回收收集管421分别安装在半封闭盘体411的外围。
具体的，水下机器人布放设备2为悬吊机构或升降机。
具体的，还包括水上视频监控模块，水上视频监控模块为移动显示设备，移动显示设备与水下监控设备6电性连接。水下监控设备6拍摄水下画面，视频数据通过上位机通信到交换机，若作业环境搭载了无线基站AP，则视频数据通过WIFI传播到接入私网的移动显示设备，包括移动手机或笔记本电脑，若作业环境没有搭载无线基站AP，则视频数据通过4G无线路由器，通过移动公网上传到云服务器，移动显示设备通过移动公网浏览图像数据。
具体的，水下照明设备7为LED和激光灯的任一种或两种配合。
本发明实施例还公开了一种船体清洁系统的运行方法，包括以下步骤：
1)运输设备1将水下清洗模块运输到工作地并将水下清洗模块通过布放设备2投放到水中；
2)水下监控系统模块对运输系统模块吃水线以下表面区域进行拍摄，并将附着物密度和厚度信息传送到水上显示控制系统模块；
3)水上显示控制系统模块控制水下清洗模块对运输设备表面进行清洗；
4)水下监控设备拍摄清洗过程并传输视频图像至水上视频监控模块；
5)清洗过程结束，对水下清洗模块进行回收。
本发明能够快速地完成水下船体清洗工作，且提高了清洗质量。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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