一种水下船体清洁装置

1.本实用新型属于船舶维修保养领域，特别是涉及一种水下船体清洁装置。


背景技术：

2.船舶长期在强腐蚀性海水和强附着力的海洋生物环境中航行，难以进行正常的维修保养，使得水下部分船体表面附着藤壶、海藻等难以清除的微生物，这时往往会使船舶的速度下降，引起船舶油耗增加，传统船舶除污清洁常常是由水下潜水员携带清洁刷进行水下作业，潜水员使用气动或者液动清洗器操作完成，然而手工操作难以满足效率和质量的要求且工作危险性较大。故使用清理机构替代人力，实现船舶水下清理作业的智能化，进一步提高的智能化和维修效率。
3.船舶水下清洗设备众多，根据技术种类大可分为传统清洗刷和空气射流清洗装备。两种设备主要是清洁面积和去污效果不一样，但都需要人工操作。随着科学技术的发展，提出了水下清洁机器人的概念，但都采用单一的清洗装备，且清洁面积相对较小。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种水下船体清洁装置，以解决现有船体水下清洗手段单一，清洁面积较小的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种水下船体清洁装置，它包括直导轨部、喷射清洁机构和刷洗清洁机构，所述直导轨部包括舵机、直滑轨、第一齿条滑块、第二齿条滑块和传动组件，所述直滑轨上下两侧均分别开设有直线滑道，所述第一齿条滑块和第二齿条滑块分别设置在上下两个直线滑道内，所述舵机通过传动组件与第一齿条滑块和第二齿条滑块相连，驱动第一齿条滑块和第二齿条滑块在直滑轨内沿反向滑动，所述喷射清洁机构和刷洗清洁机构分别设置在直导轨部两侧，所述喷射清洁机构和刷洗清洁机构均包括斜向导轨、连杆和第一滑块，所述斜向导轨为l型结构，l型结构交点处与直滑轨相连，所述斜向导轨上开设有两个斜向滑道，两个斜向滑道内均设置有第一滑块，所述喷射清洁机构中的连杆一端与对应的第一滑块相连，另一端与第一齿条滑块相连，所述刷洗清洁机构中的连杆一端与对应的第一滑块相连，另一端与第二齿条滑块相连，所述喷射清洁机构中的两个第一滑块之间通过伸缩机构相连，所述伸缩机构上设置有喷嘴，所述刷洗清洁机构中的两个第一滑块上分别设置有清洁盘。
6.更进一步的，所述传动组件包括主锥齿轮、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第一直齿轮和第二直齿轮，所述主锥齿轮与舵机相连，所述主锥齿轮的上下两侧分别与第一锥齿轮和第二锥齿轮啮合，所述第一锥齿轮上端与第一直齿轮相连，所述第二锥齿轮下端与第二直齿轮相连，所述第一直齿轮与第一齿条滑块啮合，所述第二直齿轮与第二齿条滑块啮合。
7.更进一步的，所述第一锥齿轮与第二锥齿轮之间设置有轴承固定座，所述第一锥齿轮与第一直齿轮之间以及第二锥齿轮与第二直齿轮之间均分别设置有轴件，所述轴件一端与轴承固定座相连，另一端与齿轮支撑架相连。
8.更进一步的，所述轴件的两端均通过开口挡圈与轴承相连，所述轴件两端的轴承分别与轴承固定座和齿轮支撑架相连。
9.更进一步的，所述第一锥齿轮与第二锥齿轮位于同一中心线上。
10.更进一步的，所述第一齿条滑块和第二齿条滑块均通过第二滑块与直滑轨滑动连接。
11.更进一步的，所述第一齿条滑块和第二齿条滑块上的第二滑块均设置有三个。
12.更进一步的，所述伸缩机构包括嵌套相连的第一伸缩杆和第二伸缩杆，所述喷嘴设置在第一伸缩杆上。
13.更进一步的，所述斜向导轨通过支撑件与直滑轨相连，所述直滑轨与主体框架相连，所述主体框架上设置有齿轮框架和舵机支架，所述齿轮支撑架与齿轮框架相连，所述舵机与舵机支架相连。
14.更进一步的，所述清洁盘为尼龙刷清洁盘。
15.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型搭载两种清洁设备，包括高压射流喷嘴以及尼龙刷清洁盘，清洁面积大。与传统的单一手段清洁方式相比，如人工刷盘清洁、空气射流清洗方式相比，该装置采用复合清洁的手段，清洁效果好。收展结构的设计，确保了三个清洁设备在清洁面积保持不变的情况下，降低了机构整体体积。使用机械式收展结构置，安全性高，且只采用一个舵机完成两种模式间的切换，控制简便。整体框架皆采用标准不锈钢型材，大大降低了生产成本。
附图说明
16.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
17.图1为本实用新型所述的一种水下船体清洁装置整体结构示意图；
18.图2为本实用新型所述的传动组件结构示意图；
19.图3为本实用新型所述的一种水下船体清洁装置展开状态结构示意图；
20.图4为本实用新型所述的一种水下船体清洁装置回收状态结构示意图；
21.图5为本实用新型所述的直滑轨剖视结构示意图；
22.图6为本实用新型所述的传动组件剖视结构示意图。
23.1-第一伸缩杆，2-连杆，3-喷嘴，4-支撑件，5-第二伸缩杆，6-第一滑块，7-第一齿条滑块，8-主体框架，9-齿轮框架，10-舵机，11-舵机支架，12-斜向导轨，13-清洁盘，14-第二直齿轮，15-第二齿条滑块，16-第二锥齿轮，17-主锥齿轮，18-轴承固定座，19-第一锥齿轮，20-第一直齿轮，21-直滑轨，22-齿轮支撑架，23-第二滑块，24-开口挡圈，25-轴承，26-轴件。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实
施例。
25.参见图1-6说明本实施方式，一种水下船体清洁装置，它包括直导轨部、喷射清洁机构和刷洗清洁机构，所述直导轨部包括舵机10、直滑轨21、第一齿条滑块7、第二齿条滑块15和传动组件，所述直滑轨21上下两侧均分别开设有直线滑道，所述第一齿条滑块7和第二齿条滑块15分别设置在上下两个直线滑道内，所述舵机10通过传动组件与第一齿条滑块7和第二齿条滑块15相连，驱动第一齿条滑块7和第二齿条滑块15在直滑轨21内沿反向滑动，所述喷射清洁机构和刷洗清洁机构分别设置在直导轨部两侧，所述喷射清洁机构和刷洗清洁机构均包括斜向导轨12、连杆2和第一滑块6，所述斜向导轨12为l型结构，l型结构交点处与直滑轨21相连，所述斜向导轨12上开设有两个斜向滑道，两个斜向滑道内均设置有第一滑块6，所述喷射清洁机构中的连杆2一端与对应的第一滑块6相连，另一端与第一齿条滑块7相连，所述刷洗清洁机构中的连杆2一端与对应的第一滑块6相连，另一端与第二齿条滑块15相连，所述喷射清洁机构中的两个第一滑块6之间通过伸缩机构相连，所述伸缩机构上设置有喷嘴3，所述刷洗清洁机构中的两个第一滑块6上分别设置有清洁盘13。
26.本实施例中所述传动组件包括主锥齿轮17、第一锥齿轮19、第二锥齿轮16、第一直齿轮20和第二直齿轮14，所述主锥齿轮17与舵机10相连，所述主锥齿轮17的上下两侧分别与第一锥齿轮19和第二锥齿轮16啮合，所述第一锥齿轮19上端与第一直齿轮20相连，所述第二锥齿轮16下端与第二直齿轮14相连，所述第一直齿轮20与第一齿条滑块7啮合，所述第二直齿轮14与第二齿条滑块15啮合。
27.所述第一锥齿轮19与第二锥齿轮16之间设置有轴承固定座18，所述第一锥齿轮19与第一直齿轮20之间以及第二锥齿轮16与第二直齿轮14之间均分别设置有轴件26，所述轴件26一端与轴承固定座18相连，另一端与齿轮支撑架22相连。
28.所述轴件26的两端均通过开口挡圈24与轴承25相连，所述轴件26两端的轴承25分别与轴承固定座18和齿轮支撑架22相连。
29.所述第一锥齿轮19与第二锥齿轮16位于同一中心线上。
30.所述第一齿条滑块7和第二齿条滑块15均通过第二滑块23与直滑轨21滑动连接。
31.所述第一齿条滑块7和第二齿条滑块15上的第二滑块23均设置有三个。
32.所述伸缩机构包括嵌套相连的第一伸缩杆1和第二伸缩杆5，所述喷嘴3设置在第一伸缩杆1上。
33.所述斜向导轨12通过支撑件4与直滑轨21相连，所述直滑轨21与主体框架8相连，所述主体框架8上设置有齿轮框架9和舵机支架11，所述齿轮支撑架22与齿轮框架9相连，所述舵机10与舵机支架11相连。
34.所述清洁盘13为尼龙刷清洁盘，所述喷嘴3为高压射流喷嘴。
35.本实施例由水下舵机10承担动力源，驱动与舵机10相连的主锥齿轮17旋转，使得与之啮合的第一锥齿轮19与第二锥齿轮16分别呈反方向转动，由于第一锥齿轮19与第二锥齿轮16分别与第一直齿轮20和第二直齿轮14通过螺钉固连，第一直齿轮20和第二直齿轮14与第一锥齿轮19与第二锥齿轮16发生等速度转动，并分别带动与之啮合的第一齿条滑块7和第二齿条滑块15，使得第一齿条滑块7和第二齿条滑块15分别在直滑轨21内往不同方向滑动。
36.第一齿条滑块7和第二齿条滑块15分别带动喷射清洁机构和刷洗清洁机构中的连
杆2，使得连杆2另一端连接的第一滑块6在斜向导轨12中滑动，最终将喷嘴3和清洁盘13伸出。喷嘴3使用高压喷射清洁的方式进行清洁，清洁盘13旋转实现清洁。
37.通过舵机10提供的动力，可以将连杆2沿斜向导轨12来回推拉，通过推动第一滑块6使喷射清洁机构和刷洗清洁机构至展开状态。在喷嘴3运动到工作位置的同时，由于直导轨部中传动组件同步异向的作用，另一侧的清洁盘13也展开至工作位置。
38.直导轨部的第一齿条滑块7和第二齿条滑块15分别与三个第二滑块23通过螺栓紧固。直滑轨21上下两侧带有两个独立的直线滑道，在工作时，第一齿条滑块7和第二齿条滑块15及其固定的第二滑块23在各自的直线滑道内保持同步异向滑动，一旦开始运动，则两个直线滑道上的第二滑块23同时运动，但是运动方向永远保持相反。
39.传动组件中的齿轮系设置在齿轮支撑架22上。如图6所示，第一锥齿轮19与第一直齿轮20以及第二锥齿轮16与第二直齿轮14通过轴件26维持齿轮中心线一致，锥齿轮和直齿轮之间通过螺栓固定，工作时保持同步转动。轴件26通过开口挡圈24和轴承25限制xyz轴向位移，且只保留绕锥齿轮和直齿轮共同中心线的旋转的自由度。轴件26通过过盈与轴承25配合，轴承25外表面又与齿轮支撑架22内部圆柱表面过盈配合。轴承固定座18用于连接第一锥齿轮19与第一直齿轮20上的轴件26，并保持两轴件26位于同一中心线上，轴承固定座18内表面与轴承25外表面过盈配合。
40.该装置除标准件及电子元件外，其余零部件均采用不锈钢材质，所有零部件均需严格控制工艺参数，包括焊接工艺参数、切割方法、热处理温度等，避免析晶和内应力集中。
41.齿轮加工工艺流程为：下料
→
毛坯成型
→
预备热处理(正火)
→
切削加工
→
渗碳
→
最终热处理
→
喷丸(砂)
→
精加工。
42.齿轮的热处理技术要求为：齿面硬度58～62(hrc)；心部硬度33～48(hrc)；变形量不大于0.25mm；金相组织的表层为回火马氏体+均匀分布的细粒状碳化物+少量残余奥氏体，金相组织的心部为低碳马氏体+少量铁素体。
43.毛坯需要预备热处理。在加工时，要求有高的光洁度，良好的切削加工性，进行正火处理后，硬度应在179～217(hb)之间，得到均匀分布的片状珠光体+铁索体，确保了上述要求。其正火工艺温度为950～970℃，透烧后空冷或吹风、喷雾冷却，若硬度低可采取先水冷后空冷的措施。齿轮渗碳时，考虑到渗碳速度和渗碳过程中的变形问题，渗碳温度选择在920～940℃之间。
44.通过待在包括高压射流喷嘴以及尼龙刷清洁盘，清洁面积大。与传统的单一手段清洁方式相比，如人工刷盘清洁、空气射流清洗方式相比，该装置采用复合清洁的手段，清洁效果好。收展结构的设计，确保了三个清洁设备在清洁面积保持不变的情况下，降低了机构整体体积。使用机械式收展结构置，安全性高，且只采用一个舵机完成两种模式间的切换，控制简便。整体框架皆采用标准不锈钢型材，大大降低了生产成本。
45.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
46.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连
接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
47.以上公开的本实用新型实施例只是用于帮助阐述本实用新型。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。

技术特征：
1.一种水下船体清洁装置，其特征在于：它包括直导轨部、喷射清洁机构和刷洗清洁机构，所述直导轨部包括舵机(10)、直滑轨(21)、第一齿条滑块(7)、第二齿条滑块(15)和传动组件，所述直滑轨(21)上下两侧均分别开设有直线滑道，所述第一齿条滑块(7)和第二齿条滑块(15)分别设置在上下两个直线滑道内，所述舵机(10)通过传动组件与第一齿条滑块(7)和第二齿条滑块(15)相连，驱动第一齿条滑块(7)和第二齿条滑块(15)在直滑轨(21)内沿反向滑动，所述喷射清洁机构和刷洗清洁机构分别设置在直导轨部两侧，所述喷射清洁机构和刷洗清洁机构均包括斜向导轨(12)、连杆(2)和第一滑块(6)，所述斜向导轨(12)为l型结构，l型结构交点处与直滑轨(21)相连，所述斜向导轨(12)上开设有两个斜向滑道，两个斜向滑道内均设置有第一滑块(6)，所述喷射清洁机构中的连杆(2)一端与对应的第一滑块(6)相连，另一端与第一齿条滑块(7)相连，所述刷洗清洁机构中的连杆(2)一端与对应的第一滑块(6)相连，另一端与第二齿条滑块(15)相连，所述喷射清洁机构中的两个第一滑块(6)之间通过伸缩机构相连，所述伸缩机构上设置有喷嘴(3)，所述刷洗清洁机构中的两个第一滑块(6)上分别设置有清洁盘(13)。2.根据权利要求1所述的一种水下船体清洁装置，其特征在于：所述传动组件包括主锥齿轮(17)、第一锥齿轮(19)、第二锥齿轮(16)、第一直齿轮(20)和第二直齿轮(14)，所述主锥齿轮(17)与舵机(10)相连，所述主锥齿轮(17)的上下两侧分别与第一锥齿轮(19)和第二锥齿轮(16)啮合，所述第一锥齿轮(19)上端与第一直齿轮(20)相连，所述第二锥齿轮(16)下端与第二直齿轮(14)相连，所述第一直齿轮(20)与第一齿条滑块(7)啮合，所述第二直齿轮(14)与第二齿条滑块(15)啮合。3.根据权利要求2所述的一种水下船体清洁装置，其特征在于：所述第一锥齿轮(19)与第二锥齿轮(16)之间设置有轴承固定座(18)，所述第一锥齿轮(19)与第一直齿轮(20)之间以及第二锥齿轮(16)与第二直齿轮(14)之间均分别设置有轴件(26)，所述轴件(26)一端与轴承固定座(18)相连，另一端与齿轮支撑架(22)相连。4.根据权利要求3所述的一种水下船体清洁装置，其特征在于：所述轴件(26)的两端均通过开口挡圈(24)与轴承(25)相连，所述轴件(26)两端的轴承(25)分别与轴承固定座(18)和齿轮支撑架(22)相连。5.根据权利要求2所述的一种水下船体清洁装置，其特征在于：所述第一锥齿轮(19)与第二锥齿轮(16)位于同一中心线上。6.根据权利要求1所述的一种水下船体清洁装置，其特征在于：所述第一齿条滑块(7)和第二齿条滑块(15)均通过第二滑块(23)与直滑轨(21)滑动连接。7.根据权利要求6所述的一种水下船体清洁装置，其特征在于：所述第一齿条滑块(7)和第二齿条滑块(15)上的第二滑块(23)均设置有三个。8.根据权利要求1所述的一种水下船体清洁装置，其特征在于：所述伸缩机构包括嵌套相连的第一伸缩杆(1)和第二伸缩杆(5)，所述喷嘴(3)设置在第一伸缩杆(1)上。9.根据权利要求3所述的一种水下船体清洁装置，其特征在于：所述斜向导轨(12)通过支撑件(4)与直滑轨(21)相连，所述直滑轨(21)与主体框架(8)相连，所述主体框架(8)上设置有齿轮框架(9)和舵机支架(11)，所述齿轮支撑架(22)与齿轮框架(9)相连，所述舵机(10)与舵机支架(11)相连。10.根据权利要求1所述的一种水下船体清洁装置，其特征在于：所述清洁盘(13)为尼
龙刷清洁盘。

技术总结
本实用新型提出了一种水下船体清洁装置，属于船舶维修保养领域。解决了现有船体水下清洗手段单一，清洁面积较小的问题。它包括直导轨部、喷射清洁机构和刷洗清洁机构，所述直导轨部包括舵机、直滑轨、第一齿条滑块、第二齿条滑块和传动组件，所述直滑轨上下两侧均分别开设有直线滑道，所述第一齿条滑块和第二齿条滑块分别设置在上下两个直线滑道内，所述舵机通过传动组件与第一齿条滑块和第二齿条滑块相连，驱动第一齿条滑块和第二齿条滑块在直滑轨内沿反向滑动，所述喷射清洁机构和刷洗清洁机构分别设置在直导轨部两侧。它主要用于进行船体水下清洗。体水下清洗。体水下清洗。


技术研发人员：尹成鹏 徐铖鑫
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：2023.02.07
技术公布日：2023/6/2