清除水下船体附着物的机器人制造技术

本发明专利技术公开一种清除水下船体附着物的机器人，属于船舶清洗技术领域，清除水下船体附着物的机器人，包括机架，机架为长方体，侧面设置有推进器，推进器上设有桨叶，桨叶内部中空，中部设有隔板，隔板上下表面与桨叶中空内壁之间连接有均布的支撑条，底面均布四个清扫器，表面中部设有蓄电池，蓄电池表面连接有控制面板，蓄电池表面还通过伸缩杆连接有太阳能接收板，机架表面四周均设摄像头和探测灯，机架一侧面还连接有吸附装置，本发明专利技术的机器人可清除船体附着物同时涂抹涂料，水中稳定性好，水下作业能力和续航能力强。

A robot to remove underwater hull attachments

The invention discloses a robot for removing underwater hull attachments, which belongs to the field of ship cleaning technology, which includes a rack, a rack with a rack, a propeller on the side, a propeller on the propeller, a hollow inside the blade, a partition in the middle, and the upper and lower surfaces of the partition board and the blade. The inner wall of the hollow inner wall is connected with a supporting strip with uniform cloth, four sweeper on the bottom surface, a battery in the middle of the surface, a control panel connected to the surface of the battery. The surface of the battery is connected with a solar receiving board through the telescopic rod. The surface of the rack is equipped with a camera and a detection lamp on the surface of the rack, and the side of the rack is also connected with an adsorption device. The robot can remove hull attachments and paint at the same time, and has good stability in water, underwater operation ability and endurance capability.

【技术实现步骤摘要】
清除水下船体附着物的机器人
本专利技术属于船舶清洗领域，特别是涉及一种清除水下船体附着物的机器人。
技术介绍
因为海水的强烈腐蚀性和海洋生物顽固的附着力，在舰船下水一段时间后，船体上就会附着大量的藤壶类、藻类海洋生物以及锈斑等。这些附着物的存在一方面加速了船体的腐蚀，另一方面增加了舰船的阻力，使舰船航行速度下降，限制了舰船战斗力的发挥。从目前的技术水平来看，通过涂敷防污涂料可以抑制海洋生物的生长，但并不能达到一劳永逸的效果；定期坞修无论从经费和时间还是舰船的停航的时间上，其代价都是非常巨大的，而且对于军用舰艇来说，频繁的坞修还容易造成目标的暴露。采用水下清洗技术可利用舰船停泊期间，随时对船体进行水下清洗，既不影响舰船航行，又能节省可观的经费和时间。但是水下清理的工作可能会遇到水下能见度低或因操作不当而导致有视野盲区的出现从而无法准确操作机器完成清除工作，或是机器在工作前电量不足或是工作时续航不足的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可清除船体附着物同时涂抹涂料，水中稳定性好，水下作业能力和续航能力强的清除水下船体附着物的机器人。本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：清除水下船体附着物的机器人，包括机架，机架为长方体，侧面设置有推进器，推进器上设有桨叶，桨叶内部中空，中部设有隔板，隔板上下表面与桨叶中空内壁之间连接有均布的支撑条，底面均布四个清扫器，表面中部设有蓄电池，蓄电池表面连接有控制面板，蓄电池表面还通过伸缩杆连接有太阳能接收板，机架表面四周均设摄像头和探测灯，机架一侧面还连接有吸附装置，控制面板上设有与水面遥控装置采用信号连接，在水面采取遥控控制机器人在水下作业，利用清扫器对船体表面附着的海洋生物进行清扫，代替了人工清洗，清扫效果好且安全、成本低，而且整个清扫过程不需要潜水员支持，控制面板与水面遥控装置可实现在水下100米处进行人工指令完成清洗任务，清洗后的附着物还可被清扫器收集避免二次污染，中空的桨叶可减少机器人或桨叶的制造成本，并且增加桨叶的浮力，有利于桨叶的转动效率，利用摄像头和探测灯可解决水下能见度低或操作不当引起视野盲区导致清理附着物不全面等工作问题，并且通过设置的太阳能接收板为蓄电池持续充电有效解决续航或者点亮不足的情况出现。优选的，机架各侧面中部通过连接杆与推进器连接，且相对应的面的推进器推进方向相同，推进器表面连接有声纳探测仪，利用推进器可实现机器人在水下自由移动，利于机器人在水下对船体各部位进行作业，采用声呐探测仪保证机器人对水中船体位置精准定位有效避免水下能见度低或操作不当引起视野盲区导致清理附着物不全面等工作问题。优选的，支撑条与隔板的夹角α为30°～60°，支撑条与桨叶中空内壁连接处呈弯钩状，具有弯钩状的支撑条为桨叶提供足够的支撑强度，且在桨叶转动时或受到水流冲击产生旋转的同时使桨叶不受水流或暗流影响，即推进器不受暗流或水流影响，当桨叶受到水流或暗流冲击影响时，弯钩状的支撑条可吸收冲击了，冲击力集中于支撑条的弯钩处，随着承受的力的加大弯钩变形加大，当力减小时，弯钩将力释放复原，实现降低桨叶表面所承受的载荷，并且在桨叶承受水流或暗流冲击时，支撑条可使桨叶表面积发生变化，使桨叶表面各半径处的螺距角分布改变，提高桨叶的水动力性能，实现推进器不受暗流或水流影响，根据公式其中Cp为压力系数，n为桨叶转速，p为静态压力，r为桨叶旋转产生的圆的半径，为桨叶表面形变率，优选了支撑条与隔板的夹角范围，保证桨叶受水流或暗流冲击时桨叶表面会由于支撑条发生微量形变量，使桨叶表面积变化值处于优选范围内，推进器不受暗流或水流冲击影响，保证机器人在水下作业的稳定性，避免其被水流冲走或偏离工作范围。优选的，清扫装置为圆柱形，内部设有一内圆柱筒，内圆柱筒上部为收集腔，内圆柱筒中部设有收集板，收集板表面设有梯形孔，收集板底面连接有齿轮泵，齿轮泵的转轴上设有吸流叶片，转轴顶部连接有圆盘形的网板，网板底面均布有钢刷，内圆柱筒与清扫器壳体内壁形成涂料室，涂料室下部设有开合板，清扫器底部外臂均设有毛刷，在清扫装置到达清扫位置时毛刷可对清扫位置上易清洗的附着物先清洗，再利用控制面板控制齿轮泵转动带动钢刷旋转实现对船体表面附着物清洗，在附着物被清洗下来后由于齿轮泵的转轴旋转的同时带动了吸流叶片形成向内吸力即实现清洗下来的附着物受到吸力向内圆柱筒移动，使附着物被收集到收集腔内，在清洗完成后控制面板开启开合板可释放涂料使之流到毛刷处，此时控制机器人在一定范围内移动，毛刷将涂料涂覆至船体表面，实现在清洗附着物后对船体进行涂刷涂料。优选的，机架内部设有存储腔，收集腔与存储腔连接，连接处设有孔板，当收集的附着物进入收集腔后由于向内吸力的存在，附着物进一步顺着向内吸力到达存储腔，可实现机器人收集大量附着物而不被堵塞，且附着物收集量大。优选的，机架侧面通过连接轴与机架侧面连接，连接轴底部连接有两根可绕连接轴转动的支撑杆，支撑杆上设有PLC控制器，另一根支撑杆上连接有水泵，支撑杆底部连接有三通阀，三通阀其中一支连接有吸盘，一支连接水管，水管另一端与另一根支撑杆上的三通阀连接，一支连接喷头，与喷头连接处设有电磁阀，PLC控制器分别与两个支撑杆上的电磁阀连接，利用吸盘吸附的方式实现机器人在水下船舶上固定使机器人在作业时稳定性大大提高，若出现推进器损坏的情况，可单独利用吸附装置实现机器人在船体上的位移。优选的，水泵与水管连接，吸盘底部设有半球形密封腔，密封腔表面设有弧形撑板，在吸盘内部设置的密封腔上设置弧形撑板可形成双吸盘结构，半球形密封腔在吸盘对船体表面吸附时可增加吸盘吸力，并且在吸盘释放吸力时会产生弹力提高支撑杆再水中移动速度，即外部吸盘和内部弧形撑板，使吸附装置在移动的时候，吸盘取消吸力时内部还存在一定的吸力防止因瞬间取消吸力支撑杆失去在水中的稳定性，导致机器人在水中稳定性下降。优选的，支撑条直径与桨叶的壁厚比为0.4-0.6:1，通过设置支撑条和桨叶壁厚比来保证支撑条的足够支撑强度及桨叶表面的微量变形程度范围，同时也避免桨叶壁厚过低无法承受水流冲击导致桨叶损坏。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1)在水面采取遥控控制机器人在水下作业，利用清扫器对船体表面附着的海洋生物进行清扫，代替了人工清洗，清扫效果好且安全、成本低，而且整个清扫过程不需要潜水员支持；2)可实现在水下100米处进行人工指令完成清洗任务，清洗后的附着物还可被清扫器9收集避免二次污染；3)中空的桨叶可减少机器人或桨叶的制造成本，并且增加桨叶的浮力，有利于桨叶的转动效率，增强机器人在水下移动灵活性和稳定性；4)利用摄像头、声纳探测仪和探测灯解决水下能见度低或操作不当引起视野盲区导致清理附着物不全面等工作问题；5)设置的太阳能接收板为蓄电池持续充电有效解决续航或者点亮不足的情况出现。附图说明图1为本专利技术清除水下船体附着物的机器人的示意图；图2为本专利技术清扫装置示意图；图3为清扫装置与机架内部连接示意图；图4为吸附装置示意图；图5为吸盘内部示意图；图6为推进器示意图；图7为桨叶剖面意图；图8为本专利技术实施例5中两种负荷分布形式图；图9为本专利技术实施例5中常规桨叶的剖面负荷弦向分布；图10为本专利技术实施例5中本专利技术桨叶的剖面负荷弦向分布。附图标记说明：1.机架；10本文档来自技高网...

【技术保护点】
清除水下船体附着物的机器人，包括机架(1)，其特征在于：所述机架(1)为长方体，侧面设置有推进器(8)，所述推进器(8)上设有桨叶(801)，所述桨叶(801)内部中空，中部设有隔板(801a)，隔板(801a)上下表面与桨叶(801)中空内壁之间连接有均布的支撑条(801b)，底面均布四个清扫器(9)，表面中部设有蓄电池(3)，所述蓄电池(3)表面连接有控制面板(2)，蓄电池(3)表面还通过伸缩杆连接有太阳能接收板(4)，所述机架(1)表面四周均设摄像头(6)和探测灯(7)，所述机架(1)一侧面还连接有吸附装置(5)。

【技术特征摘要】
1.清除水下船体附着物的机器人，包括机架(1)，其特征在于：所述机架(1)为长方体，侧面设置有推进器(8)，所述推进器(8)上设有桨叶(801)，所述桨叶(801)内部中空，中部设有隔板(801a)，隔板(801a)上下表面与桨叶(801)中空内壁之间连接有均布的支撑条(801b)，底面均布四个清扫器(9)，表面中部设有蓄电池(3)，所述蓄电池(3)表面连接有控制面板(2)，蓄电池(3)表面还通过伸缩杆连接有太阳能接收板(4)，所述机架(1)表面四周均设摄像头(6)和探测灯(7)，所述机架(1)一侧面还连接有吸附装置(5)。2.根据权利要求1所述的清除水下船体附着物的机器人，其特征在于：所述机架(1)各侧面中部通过连接杆(10)与推进器(8)连接，所述推进器(8)表面连接有声纳探测仪(802)。3.根据权利要求1所述的清除水下船体附着物的机器人，其特征在于：所述支撑条(801b)与隔板(801a)的夹角α为30°～60°，所述支撑条(801b)与桨叶(801)中空内壁连接处呈弯钩状。4.根据权利要求1所述的清除水下船体附着物的机器人，其特征在于：所述清扫装置(9)为圆柱形，内部设有一内圆柱筒，所述内圆柱筒上部为收集腔(901)，内圆柱筒中部设有收集板(905)，收集板(905)表面设有梯形孔，所述收集板(905)底面连接有齿轮泵(906)，所述齿轮泵(906)的转轴上设有吸流叶片(907)，转轴顶部连接有圆盘形的网板(903)，所述网板(903)底面均布有钢刷(904...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏玉香，孟令瑀，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33