SJ003-1
SJ003-1
20XX届毕业设计（论文）开题报告
二级学院：机电工程学院班级：10机三
学生：学号：
指导教师：职称：副教授
课题名称
水下船舶清洗机器人结构设计
课题类型
?毕业设计□毕业论文
起止时间
开题报告
（毕业设计：含课题来源及现状、设计要求、工作内容、设计方案、技术路线、预期目标、时间安排及参考文献等。字数为3000以上。）
一、课题来源及现状
1.1课题来源
课题来源于常州太烨传感科技有限公司。船舶在长期的航行中，水下部分的船体表面会附有贝类、藻类生物及生出锈斑，严重影响船舶的航行速度和使用寿命，还增加船舶的燃料消耗，所以定期清洗非常重要，人工清洗人员工作量大、难度大、效率低，目前中国国内对于这方面的研究还很少，对于壁面清洗机器人有一些研究，主要是清洗玻璃、墙壁等，但是对于船舶清洗研究的却是很少，主要是因为船舶清洗是在水下，设计时要考虑水的影响，密封性的要求，水下移动、吸附等问题，增大了设计的难度。据统计，世界上5万吨以上的船占船舶总数的49.4%，这是一部分相当大的业务对象。而我国虽有大连造船新厂等几家拥有20万吨级以上的船坞，但还是与国外存在很大的差距，我国只有在修船效率上下功夫。
实现水下清刷作业的自动化，用机器人来替代人的操作，将会大大节约劳动力，降低潜水员的劳动强度，提高修船效率。法国、美国、日本等国家已开展了水下清刷设备的研究，但有的还是需要潜水员下水操作。为了提高修船效率、节约能源，提高我国在世界修船业中的地位，研制水下清洗机器人成为需要，水下船舶清洗机器人将大大提高船舶清洗的效率，减少工作量，减少工作强度，实现自动化清洗。该机器人的结构主要分成两部分：一部分是移动部分，另一部分是清洗部分。移动部分主要解决的问题是机器人在曲面上的移动，清洗部分的结构设计利用清洗盘的转动来实现清洗。
水下清刷作业由于可以在舰船锚泊或停靠码头时直接进行，一方面减少了船舶的停航损失，另一方面也使得船舶的燃油水泵大大地降低。这样可以解决船坞不足，特别是大坞严重不足的问题。众所周知，修船期长，船坞不足，缺少10吨以上的大坞是我国修船业发展的重要障碍。而船坞投资巨大，建设周期长，为了提高坞修能力，近年来用于坞修机械化的投资介巨大。
1．2水下清刷技术的国内外发展概况
水下清刷作业具有减小船舶阻力、减少航速损失和节约燃料等优点，特别是在全球石油危机的影响下，船舶的水下清刷作业更是得到了广泛的应用和发展。
水下清刷技术的发展分为三个阶段。第一阶段为手工操作阶段，由潜水员下水进行清刷工作。第二阶段为机械操作阶段，由专用的清洗器、涂装机等机械完成大型船舶的清刷任务，并具有较高的工作效率。第三阶段为遥控机械或机器人作业阶段，为在恶劣的海洋环境下开展工作提供了保障。
手工操作最早用于对较小船舶水下海生物的清洗，使用成形的气动或液压清洗器由潜水员来操作完成。随着大型船舶特别是大型油轮的出现，手工操作不能满足高效率和质量上的要求，从而出现了较为大型的机械装置。如多刷清扫器、刷污车等。这一阶段的快速发展一方面是由于大坞的数量满足不了修船的需求，另一方面是航运部门在石油危机、油价上涨的压力下采取了缩减开支和降低油耗的措施。特别是船级社对船舶进坞间隔期的规定放宽，允许用水下检验代替两年一次的中间检验，使得水下清刷技术的应用得到了多方认可。在此基础上，为进一步适应海洋的恶劣环境和在低能见度的情况下工作，人们开始寻求自动化和机器人技术在水下的应用，并取得了很大的进步，在水下清刷作业方面已有较成功的设备被使用。现在世界各地主要航线上都设有水下清刷维修站，如：美国东西海岸、夏威夷、加勒比海、意大利、由路特丹开始的西北欧、波斯湾、新加坡及日本等地都设有水下维修站。在国外。机器人作业装置已经日趋成熟并走向实用化。目前常用的水下清刷设备有：
1．手持单刷机械：其结构是由液压或气动马达带动一个毛刷，毛刷质地根据船体污损情况选择。作业方式是由潜水员手持转刷，利用转刷产生的负压使之紧贴船体，推动其向前运动即可。拥有这类产品的有：法国斯塔拉公司及奥切培列特公司、美国海军等，日本MACSEA清洗系统中也有此类装置，它可适用于小型船舶及小舰艇。
2．行走多刷式水下清扫装置：1966年，英国船舶研究计划中引入了水下清刷及维护项目，即SCAMP(ShipCleaningandMaintenancePlatform)。