一种船体表面清理设备及其工作方法与流程

本发明涉及一种船体表面清理设备及其工作方法，属于船底清理技术领域。

背景技术：

船只在长期的航海运行过程中，由于水中有大量的寄生物会依附在船底，增加船只的负担，大量堆积在船底，数量惊人且质量较大，增加了船身的重量，还会使得船身的速度下降，加大燃料的消耗，且寄生物（即本文中提及的船体表面的附着物）还可能腐蚀船身，对船身造成破坏，船只每隔一段时间后需要进行返厂清理，以确保船只的使用寿命。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于：提供一种船体表面清理设备，它解决了船只表面附着物的问题。

本发明所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：

一种船体表面清理设备，包括设备本体以及船体，所述船体的侧壁顶端环向设置有若干个导轨，所述导轨的长度方向向下设置，所述设备本体由上至下依次设置有滑块、连接臂以及机箱，所述连接臂的顶端与所述滑块相铰接，所述连接臂的底端与机箱相固定，所述连接臂为可弯曲、伸缩、部分旋转的机械臂结构，所述连接臂通过自身的形状调整使得机箱侧壁表面平行于船体表面，面向船体表面的机箱侧壁由上至下依次设置有存储腔、输送管道以及升降口，所述输送管道的一端与所述存储腔侧壁相连通，所述输送管道的另一端所述升降口内腔侧壁相连通，所述输送管道长度方向平行于所述机箱上的面向船体的侧壁，所述存储腔与所述升降口的轴线均垂直于所述机箱上的面向船体的侧壁，所述升降口上的与所述船体表面相接触的端面上固定连接有传感器，所述存储腔内沿自身轴线方向上在自身内腔中依次叠放有若干个清洗盒，若干个清洗盒在所述存储腔内沿存储腔的轴线方向进行同步移动，所述清洗盒内腔滑动设置有清洗器具，所述清洗盒侧壁上的与自身内腔相连的出入口与所述输送管道的一端出入口形状和大小相匹配，所述升降口内腔设置有限位板，所述限位板平行于所述升降口的顶端面，所述存储腔内固定连接有用于调整各清洗盒在存储腔内的相对高度的升降机构，所述升降口内固定连接有气缸，所述升降口的开口方向面向所述船体表面，所述气缸活动端上固定连接有电机，所述清洗器具匹配套设在所述电机输出端上，所述设备本体上配备有用于选择不同清洗器具的plc控制器，所述机箱背向所述船体表面的侧壁上设置有螺旋桨。

作为优选实例，所述机箱上的背向所述船体表面的一侧侧壁表面边缘铰接有板体。

作为优选实例，所述船体的侧壁上还固定连接有捕捞机构，所述设备本体较所述捕捞机构更接近所述船体的迎水端。

作为优选实例，所述连接臂包括至少三根连接杆，相邻连接杆采用的连接方式为铰接或者通过万向球连接，若干个连接杆中的部分连接杆为可伸缩结构。

作为优选实例，所述升降口出入口处环向固定连接有挂钩结构，用于固定在船体表面的附着物所在区域。

作为优选实例，与当前导轨相邻的一导轨上滑动设置有用于降低机箱以及连接臂晃动幅度的支撑件。

作为优选实例，所述机箱内开设有一通路，所述螺旋桨的输出端位于所述通路内，所述通路的入口端位于所述机箱的迎水端侧壁，所述通路由入口端为起点沿自身长度方向逐步远离所述船体。

一种船体表面清理设备而提出的工作方法：包括如下步骤：

步骤一：采集船体表面各处的轮廓数据，将若干个导轨固定在船体的侧壁顶端处，并对每个导轨进行编号，将连接臂初始时保持竖直状态，将机箱以面对船体表面的方向进行下放；

步骤二：运行机箱上的螺旋桨，使得机箱开始与船体相接触，并配合连接臂的弯曲，直至机箱升降口与船体表面附着物相接触，根据当前机箱相接触的区域和轮廓数据判断附着层的厚度；

步骤三：根据不同厚度选择不同的清洗器具。

本发明的有益效果是：本发明利用采用导轨、滑块、连接臂以及机箱等，再配合船体表面的轮廓数据，来判断机箱升降口端接触位点处于船体表面的实际距离，从而判断当前位置处的船体表面附着物的厚度，从而在机箱的存储腔内选择合适的清洗器具，经输送管道滑动至升降口内，再利用气缸活动端的移动，气缸活动端固定的电机输出端会与滑动至升降口内的清洗器具匹配卡接，从而对当前升降口相接触的船体表面进行附着物的清理。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的机箱结构示意图；

图3为本发明的支撑件进行支撑时的结构示意图；

图4为本发明的清洗盒结构透视图；

图5为本发明的清洗器具结构示意图（图示清洗器具的套筒上部固定连接有钻头结构）；

图6为本发明的捕捞机构结构示意图。

图中：导轨1、滑块2、机箱3、存储腔4、输送管道5、升降口6、清洗盒7、螺旋桨8、板体9、捕捞机构10、连接杆11、挂钩结构12、水平杆体13、通路14、船体15、附着物层16、清洗器具17、限位板18、气缸19、电机20、绳体21、垫板22。

具体实施方式

为了对本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1-6所示，一种船体15表面清理设备，包括设备本体以及船体15，船体15的侧壁顶端环向设置有若干个导轨1，导轨1的长度方向向下设置，设备本体由上至下依次设置有滑块2、连接臂以及机箱3，连接臂的顶端与滑块2相铰接，连接臂的底端与机箱3相固定，连接臂为可弯曲、伸缩、部分旋转的机械臂结构，连接臂通过自身的形状调整使得机箱3侧壁表面平行于船体15表面，面向船体15表面的机箱3侧壁由上至下依次设置有存储腔4、输送管道5以及升降口6，输送管道5的一端与存储腔4侧壁相连通，输送管道5的另一端升降口6内腔侧壁相连通，输送管道5长度方向平行于机箱3上的面向船体15的侧壁，存储腔4与升降口6的轴线均垂直于机箱3上的面向船体15的侧壁，升降口6上的与船体15表面相接触的端面上固定连接有传感器，存储腔4内沿自身轴线方向上在自身内腔中依次叠放有若干个清洗盒7，若干个清洗盒7在存储腔4内沿存储腔4的轴线方向进行同步移动，清洗盒7内腔滑动设置有清洗器具17，清洗盒7侧壁上的与自身内腔相连的出入口与输送管道5的一端出入口形状和大小相匹配，升降口6内腔设置有限位板18，限位板18平行于升降口6的顶端面，存储腔4内固定连接有用于调整各清洗盒7在存储腔4内的相对高度的升降机构，升降口6内固定连接有气缸19，升降口6的开口方向面向船体15表面，气缸19活动端上固定连接有电机20，清洗器具17匹配套设在电机20输出端上，设备本体上配备有用于选择不同清洗器具17的plc控制器，机箱3背向船体15表面的侧壁上设置有螺旋桨8。

需要说明的是，导轨1为可拆卸式安装在船体15上，导轨1长度方向向下，导轨1沿船体15侧壁表面向下延伸，连接臂顶部与滑块2相铰接，此外，文中出现的连接臂的收缩旋转等操作，可在船体15上设置吊机，利用吊机上的牵引绳与连接臂进行部分连接，辅助连接臂进行精准可控的弯曲、伸缩以及部分旋转，连接臂配置有相应的传感器，对于连接臂的各分段所形成的角度，以及机箱3的最终位置进行精确的掌控，或者利用plc控制器，对连接臂每一次弯曲、伸缩以及部分旋转的指令进行记录，从而间接判断当前连接臂的具体形状。

升降口6处的传感器可为压敏传感器，通过压敏传感器可以迅速判断出机箱3于何处与附着物相接触，从而间接判断附着物的厚度，清洗盒7用于将不同的清洗器具17分隔开，清洗盒7外部为圆柱状结构（清洗盒7的侧壁环向开设有若干凹槽，此处的凹槽长度方向平行于清洗盒7轴线，存储腔4内腔侧壁上设置有若干个凸棱，凹槽匹配滑动卡嵌在凸棱上，则清洗盒7在存储腔4内腔中移动的过程中不会发生转动，从而使得每个清洗盒7的侧壁出入口经过存储腔4和输送管道5交界处时能够与输送管道5的出入口匹配连通），清洗盒7的横截面半径与存储腔4内腔横截面半径相等存储腔4，清洗盒7侧壁上设置有滑槽（此处的滑槽向清洗盒7中部延伸，即此处的滑槽与内腔相连通），清洗器具17匹配滑动设置在滑槽内，存储腔4内的升降机构为存储腔4内腔两端分别固定连接的弹簧，两个弹簧均处于压缩状态，每个弹簧的自由端均固定连接有垫板22，此处的垫板22用于与清洗盒7相接触，两个垫板22中的其中一个垫板22上固定连接有绳体21，绳体21一端与存储腔4内腔端部设置的电机20固定连接（绳体21缠绕在此电机20输出端上，并在电机20输出端的转动下对绳体21进行收卷和释放），通过此处的电机20对绳体21进行收放，从而使得两块垫块中的其中一块垫板22发生移动，另一块垫板22则会发生同步移动，从而确保两块垫板22之间的若干个清洗盒7进行同步移动。

即当电机20对绳体21进行收卷或者释放后，使得若干个清洗盒7中的其中一个清洗盒7的侧壁上的与自身内腔相连的出入口与输送管道5一端的出入口对准，再利用连接臂对机箱3进行整体翻转，使得存储腔4内的清洗器具17在重力作用下，经存储腔4、输送管道5内腔至升降口6内腔中，此时升降口6内腔的限位板18处于分隔升降口6内腔的状态，限位板18可为板体9，经升降口6内腔侧壁向升降口6内腔中部处移动，或者限位板18为机械光圈结构，在重力作用下移动至升降口6内腔的清洗器具17位于限位板18与升降口6内腔合围所形成的空间内，升降口6内腔的气缸19活动端开始向限位板18所在的位置进行移动，气缸19活动端上的电机20的输出端匹配抵压并卡嵌在清洗器具17的中部，需要说明的是，清洗器具17为中部硬质柱状套筒（气缸19活动端上固定的电机20，电机20输出端伸入至套筒内，实现电机20输出端与套筒的过盈嵌设），套筒的外侧壁上固定连接有毛刷或者叶轮或者金属壳，清洗器具17根据所测得的附着物的大概厚度进行选择，带有毛刷的清洗器具17，多用于处理厚度相对较小的附着层；套筒环向排布的叶轮，叶轮边缘多为刀片，则用于应对附着物表面藻类物质较多的情况；套筒表面固定金属壳，形成钻头结构，此处用于针对附着物层16的厚度较大且附着物硬度相对较大的情况，所有的清理器具所占的存放空间均为圆柱状，则在清洗器具17在存储腔4-输送管道5-升降口6内腔进行转移的过程，输送管道5内腔的宽度与清洗器具17的直径相匹配，输送管道5内腔的高度与清洗器具17的厚度相匹配，当清洗器具17移动至升降口6后，清洗器具17自身并不会发生偏转，气缸19活动端向处于分隔升降口6内腔的限位板18所在方向进行移动，处于分隔升降口6内腔的限位板18作为支撑，使气缸19活动端移动过程中，气缸19上固定的电机20输出端能够匹配抵压并卡嵌在清洗器具17中部的套筒内腔（即清洗器具17匹配套设在电机20输出端上）。

当清洗器具17固定套设在电机20上后，限位板18移动至升降口6恢复畅通，则气缸19输出端能够经升降口6伸出至机箱3外，清洗器具17能够与船体15表面的附着物层16相接触，当清洗器具17需要更换时，气缸19回缩至清洗器具17完全缩回升降口6内腔，升降口6内腔底壁上开设有凹槽，气缸19输出端先经过凹槽后再伸入至升降口6内腔，清洗器具17的横截面大于凹槽，则再气缸19的进一步回缩至凹槽后，清洗器具17与气缸19自由端相分离，此时限位板18移动至封堵升降口6，利用连接臂的弯曲旋转，使得升降口6位于存储腔4的正上方，清洗器具17在重力作用下经升降口6侧壁的出入口重新落回至存储腔4内，此时可调整存储腔4内腔升降机构，使得装有其余清洗器具17的清洗盒7的侧壁出入口与输送管道5的一端出入口相连通，再重复之前的清洗器具17与电机20输出端的套设操作即可完成清洗器具17的更换。

设备本体上配备的plc控制器用于记录滑块2上下移动的距离、连接臂上形状变化程度，机箱3上的螺旋桨8运行，以及控制升降机构、限位板18等来进行清洗器具17的选择与更换，机箱3上设置的螺旋桨8主要用于为机箱3提供动力，确保机箱3能够自主向船体15表面移动，降低连接臂（连接臂较长，不便于对机箱3进行相对强有力的牵引）的工作压力。

机箱3上的背向船体15表面的一侧侧壁表面边缘铰接有板体9，此处的板体9利用气缸19或者电机20带动进行板体9的转动，此处的板体9用于当机箱3上的清洗器具17卡嵌在附着物层16时，利用板体9的转动，使得板体9平行于迎水面，增大板体9自由端的受力，则提高机箱3整体的受力，从而撬动机箱3上卡嵌在附着层的部分。

船体15的侧壁上还固定连接有捕捞机构10，设备本体较捕捞机构10更接近船体15的迎水端，此处的捕捞机构10为网状结构，防止清洗器具17在运行的过程中，由于水体的阻力、附着物硬度因素或者初始安装时清洗器具17自身未安装牢固而导致的清洗器具17的脱落，此处的捕捞机构10可以对机箱3上脱落的组件进行回收，同时对部分清理下来的附着物进行少量的采样分析，以判断当前存储腔4内的清洗器具17是否能够完成相应的清理工作。

连接臂包括至少三根连接杆11，相邻连接杆11采用的连接方式为铰接或者通过万向球连接，若干个连接杆11中的部分连接杆11为可伸缩结构。

升降口6出入口处环向固定连接有挂钩结构12，用于固定在船体15表面的附着物所在区域，此处的挂钩结构12可机箱3移动的过程中与附着物层16上的物质直接接触，附着物大多以海藻类以及藤壶类为主，则机箱3自身在螺旋桨8的推动下或者连接臂的牵引下使得升降口6与附着物层16相接触，升降口6处的挂钩结构12可以使得升降口6与附着物层16相接触时升降口6不易快速脱离附着物层16，从而为判断船体15表面附着物层16厚度进行判断时提供充分的检测时间，降低瞬时值带来的误差。

与当前导轨1相邻的一导轨1上滑动设置有用于降低机箱3以及连接臂晃动幅度的支撑件，此处的支撑架包括另一连接臂和水平杆体13组成，此处的连接臂与当前导轨1的连接臂进行同步的弯曲（连接有机箱3的连接臂在工作时可发生转动，此处的支撑件上的连接臂并不发生转动），水平杆体13的一端与机箱3固定连接，水平杆体13的另一端与支撑架中的连接自由端固定连接，此处的水平杆体13为机箱3提供支撑，降低机箱3在清理附着物时的晃动，降低连接机箱3的机械臂的支撑压力。

机箱3内开设有一通路14，螺旋桨8的输出端位于通路14内，通路14的入口端位于机箱3的迎水端侧壁，通路14由入口端为起点沿自身长度方向逐步远离船体15，此处的通路14的入口端可闭合，则在船体15移动的情况下，水体流过通路14的部分会对机箱3产生推向船体15表面的里，可降低连接臂对机箱3的做功。

一种船体15表面清理设备而提出的工作方法，包括如下步骤：

步骤一：采集船体15表面各处的轮廓数据，将若干个导轨1固定在船体15的侧壁顶端处，并对每个导轨1进行编号，将连接臂初始时保持竖直状态，将机箱3以面对船体15表面的方向进行下放；

步骤二：运行机箱3上的螺旋桨8，使得机箱3开始与船体15相接触，并配合连接臂的弯曲，直至机箱3升降口6与船体15表面附着物相接触，根据当前机箱3相接触的区域和轮廓数据判断附着层的厚度；

步骤三：根据不同厚度选择不同的清洗器具17，将升降机构调整各清洗盒7，使得其中一个清洗盒7的侧壁出入口与输送管道5出入口相连通，并调整连接臂，对机箱3进行翻转，使得清洗器具17能够从清洗盒7内滑出并经输送管道5滑至升降口6内腔，在升降口6内腔的限位板18支撑下，气缸19活动端向限位板18移动，并在移动的过程中，气缸19活动端固定连接的电机20的输出端匹配嵌设在清洗器具17内，限位板18解除对升降口6内腔的分隔（解除对清洗器具17的支撑），气缸19活动端开始带动清洗器具17伸出至升降口6外，对船体15表面区域进行清理。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。