水下船舶清洗設備的設計【文獻綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)設計文獻綜述</b></p><p>　　機械設計制造及其自動化</p><p>　　水下船舶清洗設備的設計</p><p><b>　　【前言】</b></p><p>　　隨著世界經濟的發(fā)展，帶來了遠洋運輸事業(yè)的飛速發(fā)展，船舶作為海上交通運輸的主要工具正發(fā)揮著越

2、來越大的作用。但海水的強腐蝕性和海洋生物的強附著力，使得船體表面附著難以清除的貝類、銹皮和銹斑等，為了延長船舶的使用壽命，保證船舶的安全運行，船舶必須定期進塢進行檢驗。這就存在著修船期長，船塢不足的問題，同時也增加了船舶的非營運時間和燃油的消耗。所以開展船舶水下清刷作業(yè)，提高水下清刷作業(yè)的自動化水平，是目前急需解決的問題。</p><p>　　船舶水下清刷技術是從六十年代開始的，在進塢前對船舶實行水下清洗、除銹、

3、水下檢查等，使得進塢后可以迅速地對查出的故障進行處理，對船體進行涂裝等維修工作，從而可縮短塢修時間，也可以對水下檢查后沒有必要進塢維修的船舶進行完全的塢外清刷、噴涂。這樣可在擁有同樣多船塢的條件下修更多的船，并可在某些項目上，開展大型船舶的服務業(yè)務，而不必局限在大塢的噸位上。據統(tǒng)計，世界上5萬噸以上的船占船舶總數的49.4%，這是一部分相當大的業(yè)務對象。而我國雖有大連造船新廠等幾家擁有20萬噸級以上的船塢，但還是與國外存在很大的差距，我

4、國只有在修船效率上下工夫。水下清刷作業(yè)由于可以在艦船錨泊或?？看a頭時直接進行，一方面減少了船舶的停航損失，另一方面也使得船舶的燃油消耗大大地降低。這樣可以解決船塢不足，特別是大塢嚴重不足的問題。其長遠意義在于海洋工程結構的維修及軍事方面應用的巨大前景1】。</p><p><b>　　【主題】</b></p><p>　　水下清刷作業(yè)由于可以在艦船錨泊或停靠碼頭時直接

5、進行，一方面減少了船舶的停航損失，另一方面也使得船舶的燃油消耗大大地降低。這樣可以解決船塢不足，特別是大塢嚴重不足的問題2】。其長遠意義在于海洋工程結構的維修及軍事方面應用的巨大前景。</p><p>　　水下清刷作業(yè)具有減小船舶阻力、減少航速損失和節(jié)約燃料等優(yōu)點，特別是在全球石油危機的影響下，船舶的水下清刷作業(yè)更是得到了廣泛的應用和發(fā)展。</p><p>　　水下清刷技術的發(fā)展分為三個階

6、段。第一階段為手工操作階段，由潛水員下水進行清刷工作。第二階段為機械操作階段，由專用的清洗器、涂裝機等機械完成大型船舶的清刷任務，并具有較高的工作效率。第三階段為遙控機械或機器人作業(yè)階段，為在惡劣的海洋環(huán)境下開展工作提供了保障3】。</p><p>　　在國外，機器人作業(yè)裝置已經日趨成熟并走向實用化。法國的BK型、瑞典的曲雷耳和澳大利亞的Anstralian型的結構均采用了水下運載工具的設計原理，使裝置緊貼于船舷

7、殼板做垂直或水平爬行，控制箱在工作艇上，遙控操作。它的工作部分由3個轉刷，3個行走輪和1個中心推進器構成。動力源是壓或氣動的。</p><p>　　在國內，水下清刷作業(yè)自1983年在湛江、廈門、天津、秦皇島、煙臺、大連等地建立了業(yè)務以來，主要方式是潛水員水下手工作業(yè)，與國外的無潛水員遙控操作形成了鮮明的對比。上海救撈局有關廠曾對進口設備進行過研究，并仿制了單刷式清掃器，但效果不好，對于更高層次的產品研究則更少4】

8、。</p><p>　　清刷機器人系統(tǒng)介紹：</p><p>　　水下船體清刷機器人的主要任務是完成水下船體表面附著海生物的清除,其工作面是船體表面。</p><p>　　機器人系統(tǒng)由機械本體、清刷作業(yè)裝置和控制系統(tǒng)三部分組成。其工作原理為:在船體甲板上放置有一個可自由移動的運載小車,它可使機器人自動爬上或爬下船體表面,克服由于機器人具有的永久吸力帶來的放上取下的不

9、便,并起到運輸作用。小車上有控制柜、CRT顯示器、動力源及卷揚裝置。動力源為水下機器人的移動和清刷作業(yè)提供動力,卷揚裝置隨著機器人的上下移動及時地收放保護纜繩,為機器人提供安全保障條件,同時為機器人輸送動力和控制電纜。顯示器通過安裝在機器人本體上的攝像機,實時地顯示機器人的工作環(huán)境,便于操作者及時了解機器人的工作狀態(tài)。</p><p>　　機器人從運載小車爬上船體,先按從上至下的路徑移動,當到達船的底部時,機器人

10、旋轉180°,然后再從下至上移動5】。</p><p><b>　　【總結】</b></p><p>　　船體清刷機器人工作于水下環(huán)境,是高度非線性系統(tǒng),建立精確數學模型十分困難。在進行運動軌跡控制時,參數的變化對系統(tǒng)模型的影響較大。機器人移動路徑的一般控制方法是把期望移動方向與機器人實際移動方向之差作為控制器的輸入偏差,控制器輸出控制量為驅動機器人移動的伺

11、服馬達的轉角6】。實際上,清刷機器人的運動與鏈輪、鏈條、機器人繞其重心的轉動慣量、重心位置、前后鏈輪側偏系數、船舶的運動狀態(tài)、船體形狀和表面狀況、海水中的波浪、海流狀況等諸多因素有關。</p><p><b>　　【文獻】</b></p><p>　　1.在我國開展船舶水下維修的可行性.中船總平臺公司.1990；</p><p>　　2.袁夫彩

12、;孟慶鑫;王義文;水下船體表面清刷機器人吸附及移動性能分析[J];哈爾濱工程大學學報；</p><p>　　3.呂長生;水下船體表面清刷機器人工程樣機的研究[D];哈爾濱工程大學;2006年；</p><p>　　4.袁夫彩,孟慶鑫,王立權,賈鵬;水下清刷裝置優(yōu)化設計及實驗[J];船舶工程；</p><p>　　5.王麗慧;周華;孟慶鑫;水下船體清刷機器人運動分析及