【摘要】：隨著中國海洋事業(yè)的蓬勃發(fā)展,船舶清洗也逐漸受到人們的重視。當(dāng)前我國的船舶清洗,尤其是對海生附著物的清洗基本停留在效率低,環(huán)境差,勞動強度高的人工方式。其一直以來困擾著清洗業(yè),亟待一種新型的清洗方式來替代。本文針對船舶海生附著物清洗的特點,提出將兩種新技術(shù)——空化射流和輪式清洗爬壁機器人相結(jié)合來用于船舶清洗的研究。同時對兩種技術(shù)的特點進行了綜述,闡述了將兩項技術(shù)結(jié)合以應(yīng)用于船舶海洋附著物清除的可行性和重要意義。本文以面向船舶清洗為目的,基于輪式清洗爬壁機器人應(yīng)用,對空化射流技術(shù)的應(yīng)用展開了以下研究:對輪式清洗爬壁機器人進行了整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計,以實現(xiàn)在船舶壁面上的穩(wěn)定移動和清洗工作,同時具有輕量化特點。并通過ADAMS軟件對輪式機器人在附壁狀態(tài)下進行了動力學(xué)仿真,結(jié)果表明其能在平面、曲面直行和拐彎狀態(tài)下穩(wěn)定移動,并輸出了力矩和速度曲線,給出了機器人的越障性能,同時輔助和優(yōu)化了設(shè)計過程。最終完成了樣機的制作。分析總結(jié)前人對空化射流的研究成果,以計算流體力學(xué)、數(shù)值仿真技術(shù)、空化理論為基礎(chǔ),以實際工業(yè)應(yīng)用和清洗效果為目的,設(shè)計制作了兩種空化噴嘴:風(fēng)琴管結(jié)構(gòu)空化噴嘴和自激振蕩脈沖空化噴嘴。通過FLUENT軟件對空化射流關(guān)鍵件——空化噴嘴的內(nèi)外流場進行了數(shù)值模擬和分析,以仿真的角度對兩種噴嘴進行了對比,結(jié)果顯示自激振蕩脈沖空化噴嘴的氣含率比風(fēng)琴管結(jié)構(gòu)空化噴嘴更高,空化效果更好,并與試驗結(jié)果互相驗證。自行設(shè)計和搭建了空化射流的實驗平臺,通過透明水箱對空化射流進行了觀察。通過鋁塊沖蝕正交試驗的間接方法和海生附著物樣本清洗試驗的直接方法分別對空化射流進行了清洗效果研究,結(jié)果表明自激振蕩脈沖空化噴嘴效果更好。同時研究了壓力,靶距,噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)等對空化射流的影響,得到了壓力與空化射流沖蝕力正相關(guān),空化射流存在最佳靶距,大約在20mm處等結(jié)果。并根據(jù)噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)對空化射流的影響規(guī)律,得到了試驗過程中最適合清洗應(yīng)用的空化噴嘴。
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U672
【圖文】：

圖 1.1 船舶清洗Fig. 1.1 Ship cleaning1.1.2 海生附著物危害海洋中的附著在船舶表面的水生生物，動植物有上百種，常見的就有 50 種[5]。它們的種類和生長狀況，隨著水文條件、附著基等的改變而不同。季節(jié)的不同也會影響海生附著物的種類。如圖 1.2 所示為被海生附著物附著的待清洗油輪。海洋附著物種類較多，Nobuhiro Fusetani[6]對海洋附著物進行了詳細(xì)的分析。并將其分類[7]：第一類是微生物，這類會提高整體摩擦力 1%～2%左右；二是軟性附著生物(大型海藻)，這類會提高整體摩擦力 10%；第三類是硬性附著生物(殼類、貝類、管蟲、苔蘚蟲類)，這類會提高基體摩擦力高達(dá) 40%，其危害比較大。

圖 1.1 船舶清洗Fig. 1.1 Ship cleaning.1.2 海生附著物危害海洋中的附著在船舶表面的水生生物，動植物有上百種，常見的就有 50 種們的種類和生長狀況，隨著水文條件、附著基等的改變而不同。季節(jié)的不同影響海生附著物的種類。如圖 1.2 所示為被海生附著物附著的待清洗油輪。海洋附著物種類較多，Nobuhiro Fusetani[6]對海洋附著物進行了詳細(xì)的分析將其分類[7]：第一類是微生物，這類會提高整體摩擦力 1%～2%左右；二是軟著生物(大型海藻)，這類會提高整體摩擦力 10%；第三類是硬性附著生物(殼類、管蟲、苔蘚蟲類)，這類會提高基體摩擦力高達(dá) 40%，其危害比較大。

人工鏟除Fig.1.3Artificialeradication

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本文編號：2805600