船体清洗机器人的开发现状与展望

从船坞内作业和水下作业这两个方面对目前国内外所有船体清洗机器人的开发现状进行系统全面的介绍,包括超高压爬壁除锈机器人和水下船体清洗机器人,突出水下船体清洗机器人的发展优势。将现有的水下船体清洗机器人按磁吸附、真空负压吸附、推力吸附、复合吸附等吸附类型进行分类,具体针对各类吸附移动对其结构功能设计的优缺点进行分析比对。最后,总结吸附性和灵活性难统一、船体复杂壁面难适应和废水废渣难回收等技术难点,针对存在的问题提出推力磁轮复合吸附和水射流清洗技术相结合的创新设计建议,并对多功能化、高智能化、自主性强的多机器人编队协同作业的船体水下清洗发展进行展望。     

船舶水下清洗设备控制部分设计

为提高船体水下清洗设备的自动化程度,使清洗设备能在人控制下自动地前进、后退、左转、右转、清刷头的自动提升和下降,文章设计了采用单片机控制液压马达驱动爬行机构运动及红外对射自动调整叶片高度的叶片清洗装置,使清洗设备既洗掉附在船壳上的海生物,又不刮伤船壳表面的油漆。并对整个电路的调试,采用软件进行模拟仿真运行,来提高设计准确率,并在实验中得到验证。     

科海拾贝

水下船体清洗装置新西兰一家公司设计了一种水下船体清洗装置。该装置有许多机械臂,每只机械臂的臂端装有一只旋转钢刷。使用方法是,当需要清洗的船舶系泊以后,该装置将自动靠近船体,随后便在水下从船尾至船首进行检查,然     

全站仪测量船体分段表面精度方法研究

由于对精度控制大多只关注船体分段的主尺度精度,而忽视了船体分段的外表面精度。基于此,研究提出了一种采用全站仪对边测量法,以基准点为导向进行垂直扫描船体外表面的简易方法,并采用软件生成三维模型与设计模型对比,据此检验建造的船体分段外形的精度。     

基于CAD/CAM的舰船外表面结构设计模型

利用传统技术设计的舰船外表面结构在抗载荷冲击时,易发生动态屈曲现象,强度较低。针对上述问题,利用CAD/CAM技术设计舰船外表面结构。利用CAD绘图软件设计船体整体型线,根据型线走向利用CAM技术合理构建船体龙骨,并在此基础上科学设计外表面结构,增加外表面的抗冲击强度。对比结果表明:利用CAD/CAM技术设计的舰船外表面结构与利用传统技术设计的外表面结构相比,能抵抗住更大载荷的冲击,强度增加了20 kN/m~2,满足了人们对船体强度的要求。     

可视化图像处理下船体表面微裂痕高效检测算法

为了提升船舶质量,保证船舶的航行安全,提出可视化图像处理下船体表面微裂痕高效检测算法。利用摄像机、图像采集卡等硬件设备,获取船体表面微裂痕可视化图像。经过滤波去噪和图像增强2个步骤,实现对初始可视化图像的处理。在此基础上,分别从纹理轮廓和几何2个方面,提取船体表面的微裂痕特征,并通过与完好船体表面图像的比对,得出最终的检测结果。将设计的检测算法应用到实际的检测工作中,计算得出设计算法的检测精度高于99%,满足检测精度的要求,且消耗的检测时间更少。     

日本研制出船体清洗装置

日本中国涂料公司为使费工又危险的船体作业机械化,最近研制成功“船体外扳清洗装置”。该装置是一种特别开发的叉式升降机,其上装一个配有特殊的清洗刷子的圆盘。通过升降机的操作,不仅使清洗船体外扳作业的效率比原来手工作业提高3—5倍,而且用水量可减至原来的十分之一,耗电量降至原来的五分之一。此外,由     

复合材料层在船体表面防护的应用

复杂的海洋环境很容易腐蚀船舶,面对严苛的海洋环境,船体材料必须具有优越的耐腐蚀性能。研究发现复合材料对船体防护具有重要作用。复合材料应用于船舶时具有优良的力学性能,优良的电学性能以及很强的耐腐蚀性。复合材料在应用于船体材料时,易于设计、施工和便于维护。本文综述复合材料在船体表面防护的应用现状及进展。     

水下船体清洗机

一种新型的,设计用于清洗和油漆船体水下部分的机械设备,由比利时安特卫普的水下工业公司推出。这种型号为 MC311的机械设备,是一个小而轻的系统,综合了众多的设计特点。MC311有一个液压驱动器,一根长达1米的清洁刷控制自如,能作有效而有力的直线运动。多功能的压力调整系统能保证清洁头清除各种各样的海中垃圾,比如海藻、贝壳等,并能适应任何类型的油漆表面。     

船体表面清洗机器人磁吸附机构的优化设计

为提升永磁轮的磁吸附效率,以用于为船体表面清洗机器人提供吸附性能的永磁轮为研究对象,提出一种改进的径向充磁磁路.通过静力学分析获得永磁轮所需最小吸附力,分别针对3种磁路形式开展有限元仿真分析,结果表明,与传统的磁路相比,改进的磁路设计能明显地提高永磁轮的吸附力.在此基础上,开展永磁轮主要尺度的敏感性分析,确定该永磁轮模型结构尺寸,磁铁的厚度为20 mm,导磁铁的宽度为6 mm,为船舶清洗机器人总体设计打下基础.研究成果对船舶爬壁清洗机器人、检测机器人、储罐检测机器人和核电站检测机器人等同类机器人的开发具有借鉴意义..     

用于船舶尾气锅炉烟道清理的机器人设计与受力分析

针对船舶尾气锅炉烟道清理任务重、作业危险等问题,根据特殊需求设计了一种新型管道清理机器人,用来替代人工清理附着在烟道内壁的灰渣。所设计的机器人采用“气动+电动”方式分别为运动和作业提供动力,由直线气缸、三爪气缸、电机、钢刷等部分组成,工作时通过控制气缸和其他传动机构以实现蠕动式移动和清理作业。本文对机器人的运动特性进行研究,最后通过计算机仿真验证了机器人运动学分析的正确性,为了机器人工程样机的研制奠定了理论基础。     

基于伪直母线的船体曲面钢板展开方法

水火弯板是船体双曲度外板的主要成形方法,它可以作为外板展开的逆过程来考虑.通过计算外板展开所产生的变形量来确定水火弯板的加工工艺参数.本文提出了一种基于伪直母线的船体曲面钢板展开方法.该方法运用等距曲面的性质分析曲面钢板展开的角变形量计算,通过伪直母线的区域划分算法给出了线变形量的计算.通过实板展开算例表明,该方法是一种同时考虑角变形量和线变形量的准确计算船体曲面钢板展开的有效方法.     

球扁钢对接工艺改进研究

球扁钢对接的新设计工装,可以重复使用,拆除时不需割除,避免马脚焊缝补涂,可以节省传统方法中大量使用卡马的工装材料,节省相应的工时物力。通过试验,比较采用传统方法和新工装的球扁钢对接焊缝的无损探伤质量,分析了在分段建造阶段的工艺改进作了可行性研究。     

Underwater acoustic field and pressure fluctuation on ship hull due to unsteady propeller sheet cavitation

The main objective of this paper is to develop an efficient numerical method which can predict the underwater acoustic field and pressure fluctuation on a ship hull due to unsteady propeller sheet cavitation by linear acoustic theory. In addition, the noise scattered from the ship hull and reflected from the free surface are included. Concerning the computation of the acoustic field induced by unsteady sheet cavitation and forces of a marine propeller, a method is derived without making any approximation about the distance function between the noise source and field point. Thus, this method can be used to predict acoustic pressure at both far and near fields, and this is very important for the scattering problem because the ship hull is located very close to the propeller. For the computation of the scattering problem, a more efficient and robust method is derived in time domain, which can treat multi-frequency waves scattered from underwater obstacles. The acoustic fields of a container ship radiated by the propeller and scattered from the ship hull with free surface is investigated in this paper. The pressure fluctuations of low blade rate on the ship hull induced by the propeller are also computed by the present method and are found to be similar to the results obtained by a panel method satisfying the Laplace equation for the points near the propeller due to the small retarding time. However, for the points on the ship hull away from the propeller, the differences of the results between two methods will increase.     

空泡螺旋桨诱导的船体脉动压力预报

本文用空泡预报的结果,在桨叶面和尾涡面布置强度已知的源汇和偶极子,计算了空泡螺旋桨诱导的脉动压力.真实的船体表面形状可以通过在船体表面布置偶极子来考虑,求得船体表面的偶极子强度后,通过Bernoulli方程可得到船体表面的脉动压力.为了便于同已有的试验数据进行比较,本文计算了空泡螺旋桨诱导的平板脉动压力.     

水下船舶清洗技术综述（英文）

This paper presents a comprehensive review and analysis of ship hull cleaning technologies. Various cleaning methods and devices applied to dry-dock cleaning and underwater cleaning are introduced in detail, including rotary brushes, high-pressure and cavitation water jet technology, ultrasonic technology, and laser cleaning technology. The application of underwater robot technology in ship cleaning not only frees divers from engaging in heavy work but also creates safe and efficient industrial products. Damage to the underlying coating of the ship caused by the underwater cleaning operation can be minimized by optimizing the working process of the underwater cleaning robot. With regard to the adhesion technology mainly used in underwater robots, an overview of recent developments in permanent magnet and electromagnetic adhesion, negative pressure force adhesion, thrust force adhesion, and biologically inspired adhesion is provided. Through the analysis and comparison of current underwater robot products, this paper predicts that major changes in the application of artificial intelligence and multirobot cooperation, as well as optimization and combination of various technologies in underwater cleaning robots, could be expected to further lead to breakthroughs in developing next-generation robots for underwater cleaning.     

潜艇耐压壳体周疲劳分析及贝叶斯法寿命估算

对潜艇耐压壳体的低周疲劳问题进行了分析和研究,并应用贝叶斯方法对潜艇耐压壳体疲劳热点的剩余疲劳寿命进行估算,给出了一种在仿真量不足的情况下进行统计推新的新途径,在一定程度上弥补了传统方法的缺陷。     

特征驱动的T样条船体曲面参数化设计方法研究

为提高船体曲面生成和修改的便捷性、灵活性,提高船型优化设计效率,并且克服NURBS曲面表征船体曲面的一些不足,提出一种基于T样条技术的船体曲面参数化设计方法.将船体曲面特征参数分为全局、船首、船中和船尾4组,依据这些参数建立T样条控制网格,用单一的T样条曲面即可完成船体曲面和局部特征造型,大大减少了控制点数量.通过特征参数直接驱动船体曲面调整,使船型修改变得直观和简便,且更具有针对性.以典型水面舰船船体曲面表征为例,说明所提方法在船体曲面造型及修改方面的能力和优势,该方法可大大提高船型优化设计效率,具有较大的理论意义和实用价值.