本发明专利技术涉及一种用于在被流体环流的物体、尤其是船体、转子叶片、桨舵、管体或类似物的表面上行进的移动装置(100)，移动装置至少包括用于将移动装置(100)附着在表面上的保持系统(1)、用于移动装置(100)在表面上形成轨迹的牵引系统(2)和用于驱动移动装置(100)在表面上行驶的驱动系统(3)。根据本发明专利技术，驱动系统(3)具有至少一个能被环流的用于与流体(F)相互作用的导流体(30)，从而为了移动装置(100)在被流体(F)环流的物体(K)的表面(O)上行进能从环流的流体(F)中提取流动能量并能被用于进行驱动行驶。动行驶。动行驶。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在被流体环流的物体的表面上行进的移动装置
[0001]本专利技术涉及一种用于在被流体环流的物体、尤其是船体、转子叶片、桨、管体或类似物的表面上行进的移动装置，移动装置至少包括：用于将移动装置附着在表面上的保持系统、用于移动装置在表面上形成轨迹的牵引系统；和用于驱动移动装置在表面上行驶的驱动系统。
技术介绍
[0002]被流体环流的物体、尤其是船体或例如管道的内壁或风力发电设施的转子叶片的机械表面，在工作运行中与流体和/或在流体中携带的物质或有机物发生相互作用而受到持续污染和磨损过程。
[0003]在船体的情况下，尤其是吃水线以下船体表面的苔藓植物是严重性问题。这种也被称为污垢的有机物和有机物联合体的不希望的寄居过程在短时间内导致肉眼可见的苔藓植物层的形成，这些苔藓植物层增大了船体的流动阻力，并在极端情况下造成船舶重量的显著提高，这将导致船舶燃料需求的显著提升。
[0004]在船体表面上使用含生物杀灭剂的涂层来防止苔藓植物由于法律法规而受到限制。因此，在航运实践中定期对船体执行机械清洁。为此，例如将船舶移置到干船坞中，这不利地是耗时耗资。替选地，清洁工作也可以在港池内执行，例如，由专业潜水员进行人工清洁，或者借助清洁装置或清洁机器人进行清洁，这些清洁装置或清洁机器人典型地作为带电缆的系统从相关船舶的甲板上进行操作。这种清洁措施会造成不期望的船舶长期停工，并且此外，在世界上许多地区都有禁止在港池内清洁船体的法规，以防止入侵物种进入当地生态系统中。
[0005]因此期待的是，在船舶航行期间，优选是在公海上执行对船体的清洁。尤其地，基本上持续地执行清洁可以持久性地防止肉眼可见的苔藓植物的形成。因此，持续不断的清洁运行是值得期待的，这是因为典型地在未清洁苔藓植物的几天后就已经显而易见在流体技术上造成不利的影响，其中，货轮或游轮几周的航程并不少见。
[0006]在现有技术中，已知有用于在船舶航行期间对吃水线以下的船体执行自主或半自主清洁和检查工作的移动装置。为了附着在船体的表面上，移动装置通常具有磁性的保持系统，该磁性的保持系统尤其是基于有利布置的永磁体。为了在表面上形成轨迹，使用到例如形式为轮子、滚轮或链条的牵引系统和相配设的通常基于电机的驱动系统。例如，能旋转的刷子或高压射流喷嘴作为清洁系统发挥作用。用于驱动系统和清洁系统以及必要时的诸如摄像机、传感器或通信模块的另外部件的供能部通常借助通向船甲板的电缆连接部或借助携带的蓄电池来提供。
[0007]使用电缆连接是有缺陷的，这是因为存在电缆供应部被漂浮物或类似物缠住并导致移动装置损坏的风险。此外，电缆产生相当大的流动阻力，从而使得移动装置的机动性尤其是在高流速的情况下、也就是说在船舶的快速航行的情况下受到严重限制。借助携带的蓄电池进行供电具有的缺点是，该蓄电池的功率必须相对强劲，并因此必然相对较大且重，
以便尤其是在移动装置在高流速下运行时，在每次放电周期内都能够实现实际可用的使用时长。电缆供应部的高流动阻力和船载蓄电池的大重量导致要由移动装置的保持系统施加的接触力必须非常大，以确保移动装置可靠地附着在船体的表面上。这种情况限制了此类移动装置在高流速下的可用性。
[0008]专利文献WO 2010/059195 A1公开了一种用于在船舶航行期间清洁船体的清洁机器人，其中，该机器人具有涡轮机，该涡轮机能通过水的流动来驱动并与发电机作用连接，从而由此形成用于驱动清洁系统和机器人在船体表面上行驶的供能部。
技术实现思路
[0009]因此，本专利技术的目的是提出一种用于在被流体环流的物体、尤其是被水环流的船体的表面上行进的移动装置的替选的实施方式。
[0010]该目的基于根据权利要求1的前序部分的移动装置来实现。本专利技术的有利的改进方案在从属权利要求中说明。
[0011]本专利技术的技术原理是，移动装置的驱动系统具有至少一个能被环流的用于与流体相互作用的导流体从而为了移动装置在被流体环流的物体的表面上行进能从环流的流体中提取流动能量并能被用于驱动行驶。
[0012]在此，本专利技术的构思在于，将带帆的交通工具在充分利用风，即在充分利用环流的空气的情况下行进的原理加以推广，并将该原理转用到其它流体，尤其是环流的水上。因此，根据本专利技术的驱动系统尤其被构造成用于与环流的流体发生这种相互作用，使得仅借助动态的浮力和/或借助流动阻力就能驱动移动装置行驶。驱动系统具有有利的导流体，在被流体环流时合成的流动力作用到该导流体上，该合成的流动力由在入流方向上的流动阻力和垂直于该入流方向的动态的浮力组成。尤其地，驱动系统以如下方式构成，即，为了移动装置的行进而能借助于向导流体的冲量传输从环流流体中提取的流动能量能被用于直接以流体动力的方式驱动行驶。这与专利文献WO 2010/059195 A1中的现有技术有显著的区别，该专利文献的技术原理仅涉及间接使用所提取的流动能量，即借助涡轮机首先将流动能量转化为电能，并随后借助电机将其作为驱动功消耗掉。
[0013]在根据本专利技术的驱动系统中，作用到导流体上的力被转移到移动装置上并借助牵引系统转换成在表面上的有针对性的行驶。通过适当调节导流体相对周围水流的迎角，尤其可以沿与水流相反的方向产生具有显著的分量的动态浮力，从而使移动装置也可以逆着水流行进，这类似于帆船在风中逆风航行以到达目的地。因此，移动装置能借助驱动系统在被流体环流的物体的表面上被驱动行驶，移动装置的行驶方向具有逆着流体的流动方向的显著的分量，尤其是主分量。在此，具有逆着流动方向的显著分量的行驶方向应被理解为使移动装置能够实现在适用于相应应用情况的行驶时长内尤其是借助类似于帆船做逆风航行的“之字形航线”接近上游目标时的行驶方向。因此，根据本专利技术，使得移动装置能够原则上在只使用借助冲量传输从流体中提取的动能的情况下实现在被环流的物体的表面上进行全面的且有针对性的行进。
[0014]尤其地，因此，根据本专利技术的移动装置可以被构造成无需与外部的驱动器件和/或外部的保持器件进行机械连接。例如，由现有技术已知的在船体表面上运用的清洁装置与船甲板上的绞盘或操作人员之间的电缆连接对于根据本专利技术的移动装置的适宜的运行是
不必的。
[0015]在船舶航行时，水流基本上由船舶的推进而引起，从而使得根据本专利技术的移动装置间接地通过船舶驱动被馈送动力。特别的优点在于，能够实现至少是只要船舶航行得足以产生足够快的环流就能在水下持续运行。因此，根据本专利技术的移动装置可以不间断地运行，并且尤其可以对船体执行持久性的清洁，这就使得总是能够在早期阶段就阻止不期望的苔藓植物的形成。与现有技术的具有重型蓄电池的移动装置相比，根据本专利技术的移动装置具有明显更小的重量，从而使得附着在船体表面上所需的接触压力也相应减少。因此，有利地降低了对保持系统的性能的要求，并且还实现对被驶过的例如可能具有易磨损的涂层或结构部的表面的更少的负载。
[0016]优选地，驱动系统具有多个导流体。通过对各个导流体相对周围水流的适当布置和/或迎角的独特的可调节性，使得可以有针对性地产生作用本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在被流体(F)环流的物体(K)、尤其是船体(K_1)、转子叶片、桨舵、管体或类似物的表面(O)上行进的移动装置(100)，所述移动装置至少包括用于将移动装置(100)附着在表面(O)上的保持系统(1)、用于移动装置(100)在表面(O)上形成轨迹的牵引系统(2)和用于驱动移动装置(100)在表面(O)上行驶的驱动系统(3)，其特征在于，所述驱动系统(3)具有至少一个能被环流的用于与流体(F)相互作用的导流体(30)，使得为了移动装置(100)在被流体(F)环流的物体(K)的表面(O)上行进能从环流的流体(F)中提取流动能量并能用于驱动行驶。2.根据权利要求1所述的移动装置(100)，其特征在于，所述驱动系统(3)被构造成用于与流体(F)发生相互作用，使得尤其是仅借助动态的浮力(F_A)和/或借助流动阻力(F_W)就能驱动移动装置(100)行驶。3.根据权利要求1或2所述的移动装置(100)，其特征在于，所述驱动系统(3)以如下方式构成，即，为了移动装置(100)的行进而能借助于向导流体(30)的冲量传输从环流的流体(F)中提取的流动能量能被用于直接以流体动力学的方式驱动行驶。4.根据前述权利要求中任一项所述的移动装置(100)，其特征在于，所述移动装置(100)能借助驱动系统(3)在被流体(F)环流的物体(K)的表面(O)上被驱动而行驶，所述移动装置的行驶方向(R_100)具有逆着流体(F)的流动方向(R_F)的显著的分量，尤其是主分量。5.根据前述权利要求中任一项所述的移动装置(100)，其特征在于，所述移动装置(100)被构造成不与外部的驱动器件和/或外部的保持器件机械连接。6.根据前述权利要求中任一项所述的移动装置(100)，其特征在于，所述导流体(30)被构造为叶片元件(31)，所述驱动系统(3)具有至少一个调节元件(32)，其中，所述叶片元件(31)在环流的流体(F)中的迎角(α)能借助调节元件(32)调节。7.根据权利要求6所述的移动装置(100)，其特征在于，所述叶片元件(31)具有不对称的型廓。8.根据权利要求6或7所述的移动装置(100)，其特征在于，所述叶片元件(31)具有能主动或被动变化的型廓。9.根据上述权利要求中任一项所述的移动装置(100)，其特征在于，所述移动装置(100)具有0.05平方米至1.5平方米的平面延伸，其中，所述叶片元件(31)具有0.02平方米至0.75平方米的平面延伸。10.根据前述权利要求中任一项所述的移动装置(100)，其特征在于，所述导流体(30)被构造为弗莱特纳转子(33)，所述驱动系统(3)具有至少一个转子驱动装置，其中，所述弗莱特纳转子(33)能借助转子驱动装置旋转。11.根据前述权利要求中任一项所述的移动装置(100)，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：卡塞尔大学，
类型：发明
国别省市：
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