舰艇壳体除垢和探伤系统技术方案

本发明专利技术提出一种舰艇壳体除垢和探伤系统，包括：供电系统、控制系统、充电系统、储能系统、等离子冲击波产生机构、探伤监测系统、表面清刷机构和吸附行走机器人。系统工作时，等离子冲击波产生机构、表面清刷机构、吸附行走机器人及探伤监测系统的探头处于水下作业。利用水下等离子体放电产生的强声冲击波对舰艇壳体表面的附着生物进行初次清理，使得舰艇表面附着生物掉落或松动，再利用表面清刷机构对松动的附着物进行清理。探伤监测系统在除垢作业后检测除垢效果，同时对舰艇壳体表面进行无损探伤。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提出一种舰艇壳体除垢和探伤系统，包括：供电系统、控制系统、充电系统、储能系统、等离子冲击波产生机构、探伤监测系统、表面清刷机构和吸附行走机器人。系统工作时，等离子冲击波产生机构、表面清刷机构、吸附行走机器人及探伤监测系统的探头处于水下作业。利用水下等离子体放电产生的强声冲击波对舰艇壳体表面的附着生物进行初次清理，使得舰艇表面附着生物掉落或松动，再利用表面清刷机构对松动的附着物进行清理。探伤监测系统在除垢作业后检测除垢效果，同时对舰艇壳体表面进行无损探伤。【专利说明】舰艇壳体除垢和探伤系统
本专利技术涉及一种海洋工程装备，特别涉及一种利用水下等离子体强声脉冲对舰艇壳体进行除垢和探伤的自动化系统。
技术介绍
在船只吃水线下常附着大量海洋生物，海洋生物附着后，舰船底粗糙并增重，增加摩擦阻力，航速降低，燃料消耗提高；堵塞海水管道和海底阀门；产生妨碍声呐工作的噪音，降低声呐性能；促进腐蚀，使木船被船蛆或蛀木虱钻孔。这类生物若固着在舰艇上，随着时间的推移，其繁殖数量会愈来愈多，面积不断增大，甚至盖满舰艇的整个水下部分，这样污着生物会增加舰船自重和航行的阻力，引起航速降低和燃料消耗增加，并缩小舰艇活动范围，严重影响舰船的航行特性和作战性能。根据对397艘受到生物污损船只的调查结果，船速平均下降5%的占80%以上，最严重的船速下降可达25%。并且会使舰艇产生更大的航行噪音，更容易暴露目标而被敌方发现。因此，舰艇要不定期进坞，清洗水下部分，除去附着生物。同时，当海洋生物附着在船底时，会随着这些污损生物的生长而发生一系列复杂的物理化学变化，大大加速了船底钢板的腐蚀，降低舰艇壳体和水下装备的使用寿命。例如，非触发性水雷若附着大量海洋生物，会造成引信失效；水雷加重而下沉，改变了原来的定深标准。在传统的清洗作业中，日本、欧美等西方发达国家在70年代以前主要采用化学方法清洗，自70年代末开始发展无污染化学方法、机械方法和高压水射流清洗技术清洗。我国的清洗行业多年来一直处于化学和手工清洗的落后状态，据估计，我国工业清洗目前80%是用化学方法。无论是化学清洗还是人工清洗都存在着清洗成本高、效率低、污染环境等问题，远远不能满足现代社会日益增长的工业及民用清洗要求。并且国内还存在着修船期长、船坞不足的问题，同时船坞清刷还增加了船舶的非营运时间和燃油消耗。据测算，我国远洋及沿海船舶行业一年燃油消耗量一千万吨以上，按水下清洗可节省6%的燃油来计算，性能优良的水下附着生物无污染清除系统每年可节约2亿元以上燃油消耗。在传统的探伤监测作业中，国外主要用水下超声检测法来检测船体及钢结构海上平台的腐蚀情况。美国等西方国家在进行水下超声探伤时，一般至少由2名工人组成一个检查小组，其中一位是潜水员(水下操作者)，其任务是确定适当的检查部位，作表面准备(出去表面附着物质)，并操作探头的获得需用的回波信号；另一位是水上检查员，其职责是校准检测系统，分析解释得到的信号，指导潜水员操纵探头等。该探伤检修方法需要花费大量人力。国内造船厂及船舶维修中心均采用超声波测厚仪检测船体的腐蚀状况，这种方法对于表面完好、无涂层的构件是适用的，但从检测船体腐蚀的角度，超声测厚方法不能直观、准确地反映船体腐蚀的基本状况，且超声测厚仪目前仍以手工操作为主，检测结果受人为影响的因素较多，而且检测速度太慢。因此，开展新型、高效、经济的舰艇及水下装备附着生物无污染清除系统和探伤监测系统的研究开发，具有重要的军事战略意义和巨大的民用价值和推广市场。专利“海洋附着生物清除装置”(专利号为01278370.6)专利技术的装置为漂浮的机架，可以随时清除附着在海上设施的生物，但是其结构复杂，可靠性低，而且喷酸管喷出的酸液还可能对设施及舰艇产生腐蚀作用，很不环保。专利“海洋船舶除生物污染的电化学方法”(专利号为200610016914.2)提出了一种以船体为阴极，以金属钛或石墨为阳极，利用脉冲电源在两极之间产生的脉冲电流对海洋生物进行清除的方法，其缺点在于每次只能对船体局部进行清理，机动性差，且电流强度小，清除效果不够彻底。而且上述专利均不具备对舰艇壳体的探伤功能。
技术实现思路
要解决的技术问题为解决现有技术存在的问题，本专利技术提出了一个除垢和探伤系统，该系统利用水下等离子体电声转换原理在一定距离处形成高强度强声冲击波，对舰艇壳体表面的附着生物进行清理，再利用高压射流清洗原理对松动的附着物进行清理，然后利用超声探伤监测原理对舰艇壳体表面进行探伤并检测除垢效果，实现对舰艇壳体除垢和探伤等维护作业。该系统机动灵活，除垢探伤同步完成，作业效率高，除垢效果好。技术方案本专利技术解决上述问题的技术方案为:所述一种舰艇壳体除垢和探伤系统，其特征在于:包括供电系统、控制系统、充电系统、储能系统、等离子冲击波产生机构、探伤监测系统、表面清刷机构、吸附行走机器人；供电系统为控制系统、充电系统提供能量；等离子冲击波产生机构、表面清刷机构及探伤监测系统的传感器安装在吸附行走机器人上；所述控制系统由中央处理器、充电系统控制模块、等离子冲击波产生机构控制模块、吸附行走机器人控制模块、探伤监测系统控制模块和电源接口模块组成；充电系统控制模块控制充电系统对储能系统进行充电；等离子冲击波产生机构控制模块启动储能系统对等离子冲击波产生机构高压放电，产生高压冲击波；吸附行走机器人控制模块控制吸附行走机器人带动等离子冲击波产生机构、表面清刷机构和探伤监测系统的传感器在舰艇表面顺序二维扫描运动；探伤监测系统控制模块控制探伤监测系统的传感器采样和数据处理；电源接口模块为整个控制系统供电。所述一种舰艇壳体除垢和探伤系统，其特征在于:所述供电系统由舰艇上自身的电力系统提供，或加装发电机组单独供电。所述一种舰艇壳体除垢和探伤系统，其特征在于:充电系统包含高压发生电路，对供电系统所供电压进行升压至预设高压，再对储能系统进行充电。所述一种舰艇壳体除垢和探伤系统，其特征在于:储能系统为高压脉冲储能电容及其保护电路。所述一种舰艇壳体除垢和探伤系统，其特征在于:等离子冲击波产生机构包括放电电极和聚能机构，其中放电电极安置在聚能机构内部。所述一种舰艇壳体除垢和探伤系统，其特征在于:放电电极采用尖对尖结构，放电电极材料采用铜钨合金；聚能机构为反射罩，反射罩的反射面采用椭球面。所述一种舰艇壳体除垢和探伤系统，其特征在于:多个等离子冲击波产生机构并联排成阵列，由控制系统同步控制触发。所述一种舰艇壳体除垢和探伤系统，其特征在于:探伤监测系统包括水下摄像装置和探伤设备；探伤设备由超声波发生与接收装置、探伤控制系统、驱动电机、柔性电缆、探头架、水浸聚焦探头、信号处理及图像显示系统组成，超声波发生与接收装置通过柔性电缆与水浸聚焦探头相连接，由驱动电机进行驱动，用于发射和接收超声波，探头架用于固定探头，水浸聚焦探头在探伤控制系统的控制下，沿二维方向以设定的步长作同步运动，信号处理及图像显示系统对超声波接收装置接收到的信号进行分析处理以获得船体表面固着生物及损伤情况，同时接收水下摄像装置传回的视频图像。所述一种舰艇壳体除垢和探伤系统，其特征在于:表面清刷机构采用机械清刷和高压水射流清洗。所述一种舰艇壳体除垢和探伤系统，其特征在于:吸附行走机器人采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种舰艇壳体除垢和探伤系统，其特征在于：包括供电系统、控制系统、充电系统、储能系统、等离子冲击波产生机构、探伤监测系统、表面清刷机构、吸附行走机器人；供电系统为控制系统、充电系统提供能量；等离子冲击波产生机构、表面清刷机构及探伤监测系统的传感器安装在吸附行走机器人上；所述控制系统由中央处理器、充电系统控制模块、等离子冲击波产生机构控制模块、吸附行走机器人控制模块、探伤监测系统控制模块和电源接口模块组成；充电系统控制模块控制充电系统对储能系统进行充电；等离子冲击波产生机构控制模块启动储能系统对等离子冲击波产生机构高压放电，产生高压冲击波；吸附行走机器人控制模块控制吸附行走机器人带动等离子冲击波产生机构、表面清刷机构和探伤监测系统的传感器在舰艇表面顺序二维扫描运动；探伤监测系统控制模块控制探伤监测系统的传感器采样和数据处理；电源接口模块为整个控制系统供电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：雷开卓，张勇，梁为，张群飞，陈建峰，傅增祥，屈健康，樊志博，方益喜，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61