一种增压式空化清洗海工船舶甲板的装置及方法与流程

本发明属于空化清洗除锈技术，特指一种增压式空化清洗海工船舶甲板的装置及方法，能够在恶劣环海洋境中进行甲板的清洗工作。

背景技术：

超声波作用于液体时可产生数以万计的小气泡，存在于液体中的气泡在声场的作用下振动产生冲击波和高速射流作用于壁面，使壁面产生空蚀剥落。激光空化的原理与此类似，当激光作用于液体中，若激光能量达到液体介质的击穿阈值，液体会被击穿产生等离子腔体，等离子腔体继续吸收激光能量，便会加速膨胀形成空泡。当空泡在固液交界面附近运动时，由于空泡两侧压力差，空泡会产生“趋壁”效应，在空泡脉动溃灭过程伴随着冲击波和水射流作用，对材料表面形成力学作用，从而达到清洗功能。

压力的增大能够增强空化的效果，通过增加清洗舱的压力来增强空化对壁面的力学效应，从而加强清洗除锈效果，这在空化清洗领域有着重大的意义，而目前关于这方面的方法和装置的相关文献和专利尚未检索到。

在实际清洗过程中，由于海面的环境恶劣，船体时常遭受剧烈的摇晃，甲板的清洗工作无法正常进行，而船上甲板必须定期清洗。

技术实现要素：

本发明提出了一种增压式空化清洗海工船舶甲板的装置及方法，对甲板进行彻底清洗除锈，同时满足全天候的清洗要求。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种增压式空化清洗海工船舶甲板的装置，包括吸附系统、清洗系统、增压系统、吸水系统、加热系统和移动系统，其特征在于，所述吸附系统包括支架，所述支架四周安装四个真空吸盘，所述支架下方安装有清洗舱，所述所述清洗舱底部安装密封圈，所述支架和清洗舱通过弹簧连接，所述真空吸盘抽真空后牢牢吸附在甲板后带动支架向下压紧从而将清洗舱密封固定。

上述方案中，所述清洗系统包括超声波振板，所述超声波振板连接有拉绳，所述拉绳绕过滑轮缠卷在滚筒上，所述滚筒和电动机连接，所述电动机用来驱动滚筒旋转后带动超声波振板翻转，所述超声波振板和铰链连接超声波振板由支撑板限位，所述铰链由电动推杆推动，使所述超声波振板能够横向移动，所述超声波振板在水中诱导产生空泡对甲板进行粗洗除锈。所述清洗系统还包括三维导轨，所述三维导轨安装有激光头，所述激光头上有水下摄像头和水下照明灯，所述清洗舱通过进水管和水泵及水箱连接。所述激光头发射出激光束在甲板上方击穿水产生空化现象对甲板进行定点清洗除锈，所述水下摄像头用来监控清洗效果。

上述方案中，所述增压系统包括气源，微量质量流量计，进气阀。所述气源，微量质量流量计，进气阀和所述清洗舱通过进气管连通。

上述方案中，所述吸水系统包括吸水盘，所述吸水盘上有弹簧，所述吸水盘在真空吸盘工作后在弹簧的作用下压在甲板上，所述吸水盘通过出水管和气泵连接，所述出水管末端连接有污水储存箱。

上述方案中，所述加热系统包括电阻丝，所述电阻丝缠绕在所述清洗舱内壁，所述电阻丝对清洗舱加热升温后干燥甲板，以便为后续人工喷涂防锈漆做好准备，所述清洗舱内部的温度由热电偶控制。

上述方案中，所述移动系统包括万向轮支架，所述万向轮支架固定有万向轮，所述万向轮支架上方和弹簧连接，所述万向轮支架由限位销固定。

本发明还提供了一种增压式空化清洗海工船舶甲板的方法，包含以下步骤：

1）固定密封清洗舱：真空吸盘抽真空后吸附在甲板表面，吸水盘在上方弹簧的作用下与甲板表面接触，拔出万向轮支架的限位销，使万向轮支架向上移动，

同时支架向下运动，在弹簧和支架的共同作用下清洗舱被牢牢地固定在甲板上且保持完好的密封性，

2）向清洗舱中注入水溶液至一定的高度，打开进气阀给清洗舱增压。

3）粗洗。开启超声波振板的同时横向移动超声波振板，使其在水中诱导产生若干个空泡，利用空泡在甲板附近脉动产生力效应对甲板进行清洗除锈。对甲板进行粗洗后，电动机驱动滚筒旋转，拉绳带动超声波振板翻转，使超声波振板竖直贴在清洗舱侧壁。

4）精洗。激光头工作，控制三维滑轨的运动来调整激光头的运动轨迹，激光头发射出高能激光束后击穿水溶液后产生空泡对甲板进行清洗除锈。

5）完成清洗除锈后，气泵工作，吸水盘开始吸取污水，并将污水储存在污水储存箱中。

6）甲板干燥。加热电阻丝，对清洗舱内部升温后使甲板干燥，为后续的喷涂防锈漆做准备。

7）移动清洗舱。真空吸盘停止工作，万向轮支架在其上方弹簧的作用下恢复原位，插入限位销使万向轮支架固定，清洗舱悬空脱离甲板，然后推动清洗舱移动。

上述方案中，通过微量质量流量计观察进气流量，利用压力控制装置控制清洗舱内的压力，甲板的除锈效果由水下摄像头监控，将获取的图片经过计算机处理后识别除锈效果。

本发明的具体优点如下：（1）利用压力控制装置、气源、微量质量流量计、进气阀和清洗舱组成的增压系统，可以控制舱内的压力，通过给清洗舱增压来增强激光诱导空化的力学效应，从而增强清洗除锈的效果。（2）将超声波空化与机关高化技术结合，分别对甲板进行粗洗和精洗，这不仅解决了使用超声波空化清洗不彻底的问题，也克服了激光空化清洗效率低下的弊端，提高了清洗除锈效率。（3）通过吸附系统将清洗舱固定密封在甲板上，清洗除锈工作可不受环境因素的制约，可实现全天候的工作要求。

附图说明

图1为增压式空化清洗海工船舶甲板的装置的整体结构示意图。

图2为增压式空化清洗海工船舶甲板的装置的俯视图。

图3为图2中a处局部示意图。

图4为增压式空化清洗海工船舶甲板移动装置的示意图。

图中：1-支架；2-真空吸盘；3-气源；4-微量质量流量计；5-水箱；6-进水管；7-水泵；8-进气阀；9-空泡；10-支撑板；11-超声波振板；12-清洗舱；13-三维滑轨；14-弹簧；15-激光头；16-水下摄像头；17水下照明灯；18-热电偶；19-压力控制装置；20-滑轮；21-电阻丝；22-拉绳；23-滚筒；24-密封圈；25-甲板；26-电动机；27-污水储存箱；28-出水管；29-气泵；30-弹簧；31-吸水盘；32-万向轮支架；33-电动推杆；34-铰链；35-万向轮；36-弹簧；37-限位销。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行更详细的说明。

如图1、图2和图3所示，本发明的一种增压式空化清洗海工船舶甲板的装置，包括吸附系统、清洗系统、增压系统、吸水系统、加热系统和移动系统，所述吸附系统包括支架1，所述支架1四周安装四个真空吸盘2，所述支架1下方安装有清洗舱12，所述清洗舱12底部安装密封圈24，所述支架1和清洗舱12通过弹簧14连接，所述真空吸盘2抽真空后牢牢吸附在甲板25后带动支架1向下压紧从而将清洗舱12密封固定。所述清洗系统包括超声波振板11，所述超声波振板11连接有拉绳22，所述拉绳22绕过滑轮20缠卷在滚筒23上，所述滚筒23和电动机26连接，所述电动机26用来驱动滚筒23旋转后带动超声波振板11翻转，所述超声波振板11和铰链34连接超声波振板11由支撑板10限位，所述铰链34由电动推杆33推动，使所述超声波振板11能够纵向移动，所述超声波振板11在水中诱导产生空泡9对甲板进行粗洗除锈。所述清洗系统还包括三维导轨13，所述三维导轨13安装有激光头15，所述激光头15上有水下摄像头16和水下照明灯17，所述清洗舱12通过进水管6和水泵7及水箱5连接。所述激光头15发射出激光束在甲板上方击穿水产生空化现象对甲板25进行定点清洗除锈，所述水下摄像头16用来监控清洗效果。所述增压系统包括气源3，微量质量流量计4，进气阀8。所述气源3，微量质量流量计4，进气阀8和所述清洗舱12通过进气管连通。所述吸水系统包括吸水盘31，所述吸水盘31上有弹簧30，所述吸水盘31在真空吸盘2工作后在弹簧30的作用下压在甲板25上，所述吸水盘31通过出水管28和气泵29连接，所述出水管28末端连接有污水储存箱27。所述加热系统包括电阻丝21，所述电阻丝21缠绕在所述清洗舱12内壁，所述电阻丝21对清洗舱12加热升温后干燥甲板25，以便为后续人工喷涂防锈漆做好准备，对所述清洗舱12内部的温度由热电偶18监控。所述移动系统包括万向轮支架32，所述万向轮支架32固定有万向轮35，所述万向轮支架32上方和弹簧37连接，所述万向轮支架32由限位销36固定。

具体实施例：真空吸盘抽真空后吸附在甲板表面，吸水盘在上方弹簧的作用下与甲板表面接触，拔出万向轮支架的限位销，使万向轮支架向上移动，同时支架向下运动，在弹簧和支架的共同作用下清洗舱被牢牢地固定在甲板上且保持完好的密封性；向清洗舱中注入水溶液至距离甲板表面50mm的高度，打开进气阀给清洗舱增压，从微量质量流量计观察进气流量，通过压力控制装置控制清洗舱内的压力，打开进气阀给清洗舱增压至0.5mpa；开启超声波振板的同时纵向移动超声波振板，使其在水中诱导产生若干个空泡，利用空泡在甲板附近脉动产生力效应对甲板进行清洗除锈。对甲板进行粗洗后，电动机驱动滚筒旋转，拉绳带动超声波振板翻转，使超声波振板竖直贴在清洗舱侧壁。然后开始甲板的定点精洗除锈，激光头工作，调节激光能量至250mj，同时控制三维滑轨的运动来调整激光头的运动轨迹，激光头发射出高能激光束后击穿水溶液后产生空泡对甲板进行清洗除锈。同时水下摄像头拍摄甲板的除锈情况，对除锈效果不佳的区域继续利用激光束定点清洗。除锈完成后，气泵工作，吸水盘开始吸取污水，并将污水储存在污水储存箱中。接着干燥甲板，加热电阻丝，对清洗舱内部升温后使甲板干燥，为后续的喷涂防锈漆做准备。最后真空吸盘停止工作，万向轮支架在其上方弹簧的作用下恢复原位，插入限位销使万向轮支架固定，清洗舱悬空脱离甲板，然后推动清洗舱移动到下一次待除锈区域。