船舶水下清洗技術【船舶清洗機】
1、 接觸類清洗技術
刮鏟技術是最初常用的水下清洗技術,由潛水員手工操作,工具簡單。然而,其作業費時費力,清洗效果不理想,已逐漸被淘汰。轉刷技術常有單刷、雙刷和三刷三種工具,由馬達帶動刷盤轉動,部分結構在清洗時,可形成負壓吸附在船體表面,配合潛水員推動作業。轉刷轉速為0~450r/min時,清洗效率可達17~186m2/h。一般說來,該技術十幾分鐘內可沿船舷往復清洗一次,十幾小時內就能完成清理工作,是應用最廣泛的水下清洗技術。新加坡港口對水下清洗技術的應用服務處于世界領先地位,早在 20 世紀 60、70 年代,美國海軍土木工程實驗室(NCEL)就已成功研制出多種基于轉刷技術的水下清洗工具。1997 年,美國就主要采用機械轉刷技術來清洗軍艦上海洋生物附著物,其他國家也有該類清洗設備。2006 年,中國海軍裝備專門為戰艦設計了手持水下清洗設備。基于轉刷技術的清洗工具,成為了水下清洗機器人搭載的主要作業手段。該類清洗技術還可根據特定的應用對象,更換不同的轉刷材料和部件。根據轉刷水下清洗前后效果對比圖可以看出,軟生物可輕松去除,擱板狀生物卻難以去除。當其去除堅硬污垢時,難以控制清洗程度,會破壞部分防腐油漆層。而且,該技術作業部位受船體表面特性影響,大部分設備僅適用于船體表面曲率較大的部位,具有很強的局限性。更重要的是,該技術破壞涂層時,還會向周圍排放有毒含銅化合物,破壞海洋環境,難以適應越來越嚴格的監管制度。因此,需要研究適合的優化方法,在達到良好清洗效果的同時最小化對防腐涂層的破壞。
2、射流類清洗技術
射流類清洗技術屬于空化水射流技術,具有環保、高效、安全性高的優勢,可代替機械轉刷和高壓水射流技術,是國際上最新、最先進的水下附著物清洗技術,可廣泛應用于眾多工業領域,如破巖、材料、降解等。空化水射流的發現和應用對水射流清洗技術的發展有著重大意義。通常,高速流體經過空化噴嘴,產生壓降,當局部壓力低于汽化壓力時,發生空化。可采用多種方法(提高溫度、加大流速、降低壓力等)使誘導液體中大量填滿空穴的微氣泡高速生長,隨后,在表面的高壓停滯區暴力潰滅形成近壁面微射流,或分裂成更小的空化氣泡,產生極高的潰滅能量,從而將高速射流沖蝕轉變成快速清洗。
3、聲場類清洗技術
聲場類清洗技術是由美國加利福尼亞大學提出的,在船體周圍覆蓋低頻聲場可以預防污損生物附著,而高能強聲聲波可以去除附著的生物。該技術早在 20 世紀80年代,由瑞典人在清除鍋爐煙道內積灰時創造,隨后得到了廣泛應用。其無毒副作用,不污染環境,適合艦船的復雜結構表面,具有很大前景,但影響軍艦隱身性能等相關問題還需進一步研究。
4、復合類清洗技術
復合類清洗技術是將幾種技術結合,從而提高清洗效果。為了解決轉刷難清洗擱板狀硬殼類生物的問題,英國 fugro 公司將水射流技術和旋轉清洗刷技術相結合,開發了一種水下船體底部表面檢查和維護的多功能機器人。考慮到轉刷容易破壞基底漆層的弊端,2009 年浙江海洋學院機電工程學院的陳玉蓮等人設計了一種水下液壓清洗設備,以結合搖桿擺動和不銹鋼葉片自轉的清洗技術為主,輔以能產生空化效應的高頻超聲波震蕩技術,震落殘余生物。
5、長江船舶清洗機
無錫長江高壓泵的船舶清洗機對船舶附著物進行清除,考慮到客戶使用的水為海水,該介質有很強的腐蝕性,所以我廠在設備的液體過流部位采用耐腐蝕的材料,來提高設備的運行時間。