一种水下空化清洗盘

技术领域

本申请涉及水下清洁设备的领域，尤其是涉及一种水下空化清洗盘。

背景技术

船舶长时间在海中航行，其表面容易积聚污垢、盐分、海藻等物质，这些物质容易对船体造成腐蚀和损害，降低船舶的航行寿命，还会增加船体的阻力，导致船舶在航行时需要更多的燃油来维持速度，更容易影响船舶的稳定性和操控性能，增加船舶在恶劣天气条件下的遇难风险，综上，船舶需要定期清理，以减少事故发生的可能性，延长船体的使用寿命。

空化清洗盘是船舶清洗工艺中常见的设备之一，主要用于清洗船舶侧板与船底板的水下部分，其通过喷孔或喷嘴高速喷射水流，高速水流喷射到被清洗表面，有效去除附着在船体上的贝类、藻类和污垢等附着物，此外，当水流通过喷孔或喷嘴喷射时，附近的液体区域被带动形成高速流动，进而产生低压区域，与周围形成压力差，将空化清洗盘本体压贴在船体表面。

参见申请号201610519207.9的一种新型空化射流清洗盘，该文件公开的喷射旋转喷嘴可360°旋转清洗，比传统的单喷枪结构清洗范围大，对于大面积船舶的表面清洗，大大缩短了清洗时间，但在使用过程中仍存在一系列的问题，比如，仅靠水流的单次冲刷喷射存在无法去除附着力较强的杂质，导致部分情况下清洗效果不足，且，该方案中缺少防护组件，容易导致清洗时飞溅的残渣进入旋转组件内部。

针对上述中的相关技术，发明人认为可提供一种做出改进的水下空化清洗盘，主要目的在于进一步提高水下空化清洗盘的清洁能力，并附带解决冲洗时残渣与泥沙容易进入清洗盘内部的问题。

发明内容

为了进一步提高水下空化清洗盘的清洁能力，弥补背景技术中存在的不足，本发明提供一种水下空化清洗盘。

本发明提供的一种水下空化清洗盘采用如下的技术方案：

一种水下空化清洗盘，包括盘体，垂直于盘体设置在盘体内部中心轴处的中心管，开设在中心管内部的流道，所述盘体两端尺径不同，其特征在于：还包括；

多根喷射管，多根所述喷射管沿所述中心管周向等间距分布，喷射管与所述流道连通，多根喷射管的管头一端朝下倾斜设置，当喷射管的管头一端出水时，水流产生的反推力能推动多根喷射管转动；

多片浆板，多片所述浆板设置在多根所述喷射管远离所述喷射口朝向的一侧；

环槽，所述环槽分为上环槽与下环槽，所述上环槽开设在所述盘体靠近所述浆板的一端，所述下环槽开设在盘体侧壁底端；

多根外流管，多根所述外流管两端端部分别与所述上环槽与所述下环槽滑动连接，外流管靠近上环槽的一端端口为顶流口，外流管靠近下环槽的一端为底流口，所述顶流口朝向上环槽，所述外流管靠近底流口一端平行于所述盘体侧壁且与所述喷射管固接，多根外流管沿盘体周向等间距分布，多根外流管之间相固接。

通过采用上述技术方案，水流注入到喷射管内部，喷射管通过喷射口高速喷射水流，水流喷射对喷射管形成反推力，进而推动喷射管转动，喷射管转动搅动清洗盘内部水流搅动，使得盘体内部的水流流速大于盘体外部水流流速，根据伯努利原理，盘体内部形成负压，在通过下环槽与外界自由水交换的基础上，水压将盘体压在船舶的清洗侧，基于此，喷射管的转动再带动浆板转动，浆板搅动水流从上环槽流出，对盘体有垂直于盘体的压力，进一步牢固了盘体在船舶清洗侧的贴合；此外，喷射管的转动还能带动外流管的转动，顶流口沿上环槽转动，浆板转动搅动的水流一部分进入顶流口内，沿流道从下环槽流出，喷洒至船体上，对清洗盘外侧做预喷洗，对船体侧板上粘附力较强的杂物通过外流管搅动水流的方式外加低速喷射预先清洗，破坏其粘附结构的短时间内，喷射管再对粘附物高速冲刷，进而提高清洗效果，此外，通过设置外流管结构，跟随喷射管转动搅动清洗盘周边水流，提高水流流速，进一步增加周围水域内水体对清洗盘的压覆力；对于黏贴在船舶侧壁上的藻类与水草，通过预喷洗即能清除，增大了清洗面积，进一步提高了清洗效率。

可选的，每根所述外流管的管体设置在一个平面内，此平面平行于所述中心管的轴向。

通过采用上述技术方案，将水体阻力降到最小，水下清洁作业时水体阻力是必须考虑的问题，对于线性单管来说，接触面积是影响水体阻力最重要的一点，每根外流管的管体设置在同一平面即保证不倾斜，将长度降至最低，进而减小了与水体的接触面积；而平行于中心管的轴向设置能够将水流搅动能力最大化，有效提升空化清洗盘的固定与清洁能力。

可选的，还包括：

多片挡流板，所述多片挡流板垂直于所述盘体固接在盘体侧壁上，多片挡流板沿盘体侧壁等间距分布。

通过采用上述技术方案，破坏因搅动产生的水龙卷，由于外流管围绕清洗盘的搅动，在提升水体搅动能力同时容易导致清洗盘周围形成水龙卷，卷动周围的水草与藻类包覆空化清洗盘，不仅影响空化清洗盘的清洗能力，极易阻塞外流管的转动，而挡流板的设置破坏了卷流现象，能够发散水流，对于空化清洗盘的正常运行非常重要。

可选的，还包括；

过滤网，所述过滤网固接在所述中心管靠近所述喷射管的一端端部，过滤网直径小于相对侧喷射管的管口间距。

通过采用上述技术方案，过滤网设置在盘体一端边缘相接于中心管，封闭盘体与外界的交汇，当喷射管的喷射口喷射水流时，防止水流激起的杂质物进入盘体内部，起到阻绝泥砂的作用；此外，过滤网还可安置到盘体内部与外部的其他连通处。

可选的，多片所述浆板上设置有调节机构，所述调节机构用于调节浆板的所处的角度。

通过采用上述技术方案，调节机构调节浆板的角度是为实现调压，浆板与喷射管同步转动，向远离盘体与船舶清洗侧的抵紧面推动水流以形成反推力，由于盘体内液体流动的不稳定性，水压不可能持续稳定在理想状态，所以需设置调节机构通过水流对浆板的反作用，建立反馈机制以自动调节浆板的角度，进而调整浆板对于水流转动流速的影响，实现当水流搅动略快时，浆板角度有变为竖直的趋势，减小反推水量以减小空化清洗盘的固定效果；当水流搅动略慢时，浆板角度变为倾斜，增加反推水量，从而增大空化清洗盘的固定效果。

可选的，多片所述浆板与中心管插接，所述调节机构设置在浆板与中心管之间，调节机构包括；

扭簧，所述扭簧一端与所述浆板一端固接，扭簧另一端与固接在所述中心管与浆板插接的部分。

通过采用上述技术方案，实现了水流对浆板的反调节作用，初始状态下，浆板呈倾斜状态，即保持在正常将水流从上环槽推出的状态，当盘体内部负压增大，即空化清洗盘移动困难时，盘体内部水流流速加快，水流对浆板的作用力冲击浆板板面转为竖直，减小对水流沿中心管轴向的推动，盘体在船舶清理测的固定力减弱，在与外界的水流交换下，盘体内部水流无法长时间保持急速，急速水流变得缓和，在扭簧的作用下，浆板角度复位至初始状态，空化清洗盘固定力增加。

可选的，还包括；

顺流环，所述顺流环设置在所述盘体边缘与所述过滤网边缘之间，顺流环设置在所述喷射管管口正下方；

分流部，所述分流部设置在所述顺流环靠近所述喷射管管口的一侧，分流部表面呈弯曲状。

通过采用上述技术方案，将清洗面积从空化清洗盘的边缘扩充到空化清洗盘的贴合部，大部分空化清洗盘由于喷射口方向固定的局限性，仅能清洗空化清洗盘边缘部分，需要清洗人员手拿空化清洗盘来回移动，影响效率，而设置顺流环能够将喷射管喷射出的高速水流分流为两股，一股水流按照原轨迹线喷射，一股水流经分流部倾斜引导，至空化清洗盘喷水口之间。

可选的，所述分流部的表面靠近所述顺流环圆心一侧的曲率小于分流部的表面远离顺流环圆心一侧的曲率，分流部对应所述喷射管的部分设置为尖端状。

通过采用上述技术方案，利用分流部表面的曲率影响分流后的水流的流速与分流朝向，分流部曲率较大的部分设置在水流按原轨迹线运行的方向上，能够使分流后的水流与原水流保持相同的冲压，而曲率较小的部分将原高速水流朝顺流环内部分流，将水流引导至冲刷效果最佳的区域，确保顺流环内侧冲刷面积的最大化，与另一支水流互不干涉，值得一提的是，尖端状设置的分流部将引流方向前端与原水流的冲击方向保持一致，减小高速水流对顺流环的冲击，并改善水流遇到阻碍反而冲散的问题，将对水流流速的音响改那个降至最低。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.在盘体外部设置外流管与喷射管保持同步转动，搅动盘体外部周围水体，根据伯努利原理，水体流速越快，水压越低，通过提升盘体周围水压以提高盘体对船舶表面的附着力；

2.接上，与喷射管保持同步转动的还有浆板，浆板通过上环槽朝外喷流，形成反推作用力提高附着效果的同时，部分水流从上环槽推出的同时流入外流管，通过外流管喷洒至船舶表面，对船舶清洗侧预清洗，对附着力较强的杂物预先冲击附着结构；预清洗的同时，外流管搅动周边水体对去除附着物起到辅助作用。

3.分流环的设置起到将从喷外流管喷出的水流分为两支，从而分别冲刷分流环内侧与外侧的作用，增大了空化清洗盘的冲刷有效面积，改善了传统的空化清洗盘无法冲刷清洗盘正下方的问题。

4.本申请方案还在分流环之间设置了过滤网，当水流冲刷船舶表面的附着物时，避免受到冲击飞溅的杂物从盘体下方进入到盘体内部，起到保护空化清洗盘内部构件的效果。

附图说明

图1是本申请实施例的整体结构示意图。

图2是本申请实施例的剖视图。

图3是图2的A部放大图。

图4是为凸显盘体内部结构而作的结构示意图。

附图标记说明：1、盘体；11、万向轮；12、中心管；13、流道；2、喷射管；21、喷射口；22、固定盘；23、轴承结构体；24、端面球轴承；25、过滤网；26、顺流环；261、分流部；27、挡环；28、上环槽；29、下环槽；3、浆板；31、安装杆；32、扭簧；33、安装板；4、外流管；41、顶流口；42、底流口；43、挡流板。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种水下空化清洗盘。参照图1，一种水下空化清洗盘包括盘体1，盘体1两端尺径不同且盘体1侧壁连接不同尺径的两端倾斜设置，盘体1截面为梯形；为便于叙述，盘体1尺径较小的一端为顶端，对应地，顶端相对端为底侧；盘体1底端设置有四个万向轮11，四个万向轮11分别平均设置在盘体1边缘；盘体1顶侧固接有垂直于盘体1上方的中心管12，中心管12延伸至盘体1内侧，中心管12内开设有流道13，中心管12远离盘体1的一端与水泵连接（图中未示出）；盘体1内部有设置有连通流道13的水流喷射组件。水泵作为供水件，通过流道13将水流高速注入水流喷射组件中，通过水流喷射组件向船舶清洗侧喷射水流，进而达到清洁的目的。

参照图2与图3，水流喷射组件包括两根固接在中心管12上的喷射管2，两根喷射管2位于同一平面内，两根喷射管2分别固接在中心管12截面直径的两端，两根喷射管2均与流道13连通，两根喷射管2远离中心管12的一端均靠近盘体1内侧壁设置，两根喷射管2远离中心管12的一端开设有喷射口21，两根喷射管2靠近喷射口21的部分均在纵向与横向上与喷射管2的管体设置为相对倾斜，且倾斜方向相反，两根喷射管2的喷射口21一端端部靠近盘体1侧壁底部。水泵开启，阀门打开，水泵持续通过流动往盘体1内部送水，水流在两根喷射管2与喷射口21的分流处分流，从两根喷射管2的喷射口21喷射出，倾斜设置的喷射口21一端朝外喷射水流的同时反推喷射管2转动，而两根喷射管2的倾斜端相反方向设置使得两处喷射口21对喷射管2的反推力相叠加，两根喷射管2转动搅动水流，加快盘体1内部水流的流动性，根据伯努利原理，水流的流动速度越快的部分水压越低，盘体1内部在与外部自由水流交换的情况下形成负压，水体压力将盘体1稳定的压在船舶清洁表面，但仅依靠水流推动喷射管2转动导致内部水流速度容易过快，即压力差容易过大，所以应在喷射管2转动的基础上建立负反馈机制，对喷射管2的转速做出调节，进而调节盘体1内外的压力差。此外，需注意的是，对于喷射管2的数量，两根最为合适，考虑到水泵喷射出的高压水流分流问题，喷射管2数目过多导致对于一定容积的外流管4，分流后水流速度快但流量过小，大大影响水流对船舶清洗侧的冲击力与冲刷效果。

参照图2与图3，中心管12与盘体1内部的部分于同一平面内插接有多片浆板3，多片浆板3设置在喷射管2的上方，多片浆板3沿中心管12的周向等间距分布，多片浆板3靠近中心管12的一端固接有安装杆31，中心管12对应每根安装杆31设置有适配安装杆31的插槽，安装杆31与插槽插接，安装杆31外套设有扭簧32，扭簧32的轴向与安装杆31的轴向保持平行，浆板3靠近扭簧32的一端设置有安装板33，安装板33用于与扭簧32一端固接，扭簧32远离安装板33的一端固接在中心管12上与安装杆31连接的部分。传统的空化清洗盘也有关于浆板3的设置，但浆板3仅与盘体1顶端的排水口相结合，将水流从往外部排出，给空化清洗盘带来反推力，以此增加盘体1的附着力，而本方案在保留传统的浆板3基础上利用扭簧32建立起简单有效的反馈机制，通过控制盘体1内水流的转速来灵活调节盘体1内部压力差过大的问题，基于此，插接的连接方式既能满足多片浆板3与中心管12同步转动，又能满足浆板3沿安装杆31自转；浆板3与喷射管2同步转动，搅动盘体1内部水流，由于喷射管2作为带动浆板3转动的主动件缺乏控制能力，搅动的水流反作用于喷射管2上能够加速喷射管2的转动，在连锁作用下，水流的搅动性容易过快；其主要调节原理为：初始状态下，为了将内部水流朝向外部推动，浆板3的角度保持倾斜，为了增加搅动效果，浆板3靠近盘体1侧壁一端的浆叶面积较大，而盘体1内部水流加快主要体现在靠近盘体1侧壁部分的水流卷动速度加快，水流加快对浆板3造成冲击，将浆板3由倾斜变为竖直，减小浆板3朝盘体1外部排水量，以减小盘体1的排水量，从而减小盘体1顶侧朝外部的反推力，缓解空化清洗盘压力过大的状况；在浆板3的作用下，当水流流速减慢后，水流对浆板3的冲击力减小，在扭簧32的作用下，浆板3的倾斜程度随冲击力实时变化，浆板3逐渐恢复推动水流的能力，在转动水流的不稳定推力下，浆板3整体呈恢复初始状态的趋势，至浆板3缓慢恢复初始倾斜状态。

参照图2与图4，盘体1顶侧与中心管12连接的部分固接有固定盘22，固定盘22一部分设置在盘体1外侧，固定盘22设置在盘体1内侧的部分作为轴承结构体23，连接有多个能够承受轴向力的端面球轴承24，多个轴承依次套设在中心管12侧壁上；中心管12靠近盘体1底侧的一端固接有轴承结构体23，连接有能够承受轴向力的端面球轴承24。本方案中的轴承需选用能够承受轴向力的端面球轴承24，由于桨板转动推动水流的同时水流给浆板3同样的反作用力，使浆板3具有沿中心管12轴向位移的趋势，浆板3将轴向力传递给中心管12，卡接在中心管12上的轴承内圈与固接在轴承结构体23上的轴承外圈具有相对偏移的趋势，所以建议选用承载轴向力能力较强的端面球轴承24；此外，由于水压推动喷射管2的不确定性，中心管12的轴线并不与盘体1顶端盖处于持续垂直的趋势，端面球轴承24的轴向承压力使得当旋转外壳轴线与中心轴轴线同轴度有偏差时也不影响旋转功能；此外，为了保证密封性，可以选择在中心管12对应喷射管2的两侧安装密封圈。

参照图4，盘体1底端设置有固接在中心管12上的过滤网25，过滤网25覆盖盘体1底端端面，隔绝盘体1内部与外部，过滤网25边缘靠近喷射管2管口设置但不覆盖喷射管2管口；中心管12侧壁周向固接有一圈用于支撑过滤网25的支撑杆。为方便展示，图中所示过滤网25口径大，但实际应用过滤网25口径较小较密集。在喷射管2旋转喷射的同时，船舶清洗面上被冲散起的附着物被过滤网25滤除，防止大体积杂物进入盘体1内部阻碍浆板3与喷射管2的转动。

参照图4，过滤网25边缘对应喷射管2管口的下方固接有顺流环26，顺流环26靠近喷射管2管口的一侧固接有分流部261，分流部261将喷射管2管口喷射出的水流分流，分流部261沿喷射管2管口轨迹线的正下方分为两部分，分流部261朝向顺流环26外侧的部分曲率大于分流部261朝向顺流环26内侧的部分，分流部261朝向顺流环26内侧的部分曲率逐渐减小；四个万向轮11周向分布在顺流环26远离喷射管2管口的一侧。顺流环26的分流部261将喷射管2高速喷射出的水流一分为二，一支流沿原水流的轨迹线，分流部261对应此支流的部分曲率应与喷射管2的喷射口21端部的倾斜程度保持大体一致，以保证水流以原有速度冲击船舶清洗面，防止因水流速度流失过多减弱喷射管2的冲刷能力；分流后一支流被分流部261的一部分引至顺流环26内侧，对应盘体1过滤网25下方的部分，对应此支流的分流部261的部分坡度逐渐变缓，在于减小对水流的阻挡能力，从物理结构的角度出发，尽可能在保证变向的同时减小水流速度的损失，以保证高速水流冲击力的有效性。

参照图1与图4，顺流环26对应盘体1侧壁底端的部分固接有挡环27，挡环27的尺径与盘体1侧壁底端部分尺径相等；盘体1顶端开设有上环槽28，上环槽28内底壁设置有过滤网25，上环槽28处设置的过滤网25尺径大于盘体1底端设置的过滤网25尺径；盘体1侧壁与挡环27之间形成下环槽29；上环槽28与下环槽29内同时滑动连接有两根结构与形状相同的外流管4，外流管4靠近上环槽28的一端端口为顶流口41，流管4靠近下环槽29的一端端口为底流口42，两根外流管4沿盘体1侧壁弯曲设置，两根外流管4设置在同一水平面内，外流管4底端与喷射管2固接；盘体1侧壁轴向设置有多块垂直于盘体1侧壁设置的挡流板43，挡流板43沿盘体1侧壁等间距周向分布。外流管4跟随喷射管2同步转动，喷射管2转动的同时能够搅动盘体1周边水体，减小盘体1外部边缘的压强能减小，水流朝盘体1涌入帮助盘体1固定在船舶外侧板上；由于外流管4的持续转动，从上环槽28被浆板3推出的水流一部分从顶流口41被吸入外流管4内，推动的水流从外流管4的底流口42排出，冲刷盘体1周边，加以外流管4持续的搅动作用，破坏盘体1周边附着物的粘性结构，弥补传统高速水流单次冲刷效果的不足。值得一提的是，外流管4底流口42的部分可以与喷射管2喷射支流的位置相叠加，从而进一步加强对船舶黏结物的清洗效果，也可设置在喷射管2喷射点的外侧，以增加盘体1的清洗面积，在高速水流冲洗之前做预冲刷，预先破坏附着物的物理结构；挡流板43在外流管4搅动时起到防扰流的作用，防止扰动的水流距离盘体1过近，导致线状物与片状物缠绕在盘体1上，干扰外流管4的转动与空化清洗盘的移动。

本申请实施例一种水下空化清洗盘的实施原理为：空化清洗盘一般应用在船舶水下部分的清洗，由潜水人员将空化清洗盘抵接在船舶侧板上，清洗的同时推动船舶侧板在船舶侧板上滑动，空化清洗盘由水泵供水，通过内部的喷射管2将水流高速喷射至船舶表面，同时水流反推喷射管2转动，带动盘体1内部水流流速加快，根据伯努利原理，盘体1内部的压强能减小，水体将空化清洗盘压在船舶清洁面上。

实际应用中，由于水下人工操作的局限性，一般情况下工人将空化清洗盘推动至要清洗的部分，在重力作用下，空化清洗盘自主沿船舶侧板下滑，下滑的同时清理船舶表面，但船体上不可避免的具有附着力较强的杂物，需要工人亲自动手清理，容易导致清洁效率不高，且有些情况下，对于单次喷射清理来说，可能仅破坏黏结物的大部分附着结构，黏结物仍有小部分黏结在船体上需要工人手动撕下；基于此，本方案通过增加预清理的方式，增加一次搅动与喷射混合的清洗效果，对于黏结物的附着结构预先破坏，再由喷射管2做出喷射将会大大提高清洗效果，改善黏结物附着结构破坏不完全的问题，提高盘体1的清洁面积与清洁效果。

详述本方案的实施原理，水泵持续通过流动往盘体1内部送水，水流在两根喷射管2与喷射口21的分流处分流，从两根喷射管2的喷射口21喷射出，倾斜设置的喷射口21一端朝外喷射水流的同时反推喷射管2转动，而两根喷射管2的倾斜端相反方向设置使得两处喷射口21对喷射管2的反推力相叠加，两根喷射管2转动搅动水流，加快盘体1内部水流的流动性，根据伯努利原理，水流的流动速度越快的部分水压越低，盘体1内部在与外部自由水流交换的情况下形成负压，水体将盘体1稳定的压在船舶清洁表面。

传统的空化清洗盘也有关于浆板3的设置，但浆板3仅与盘体1顶端的排水口相结合，将水流从往外部排出，给空化清洗盘带来反推力，以此增加空化清洗盘盘体1的附着力，而本方案中保留传统作用下的浆板3还与扭簧32建立起简单有效的反馈机制，通过控制盘体1内水流的转速来灵活调节盘体1内部压力差过大的问题，基于此，插接的连接方式既能满足多片浆板3与中心管12同步转动，又能满足浆板3沿安装杆31自转；浆板3与喷射管2同步转动，搅动盘体1内部水流，由于喷射管2作为带动浆板3转动的主动件缺乏控制能力，搅动的水流反作用于喷射管2上能够加速喷射管2的转动，在连锁作用下，水流的搅动性容易过快；其主要调节原理为：初始状态下，为了将内部水流朝向外部推动，浆板3的角度保持倾斜，为了增加搅动效果，浆板3靠近盘体1侧壁一端的浆叶面积较大，而盘体1内部水流加快主要体现在靠近盘体1侧壁部分的水流卷动速度加快，水流加快对浆板3造成冲击，将浆板3由倾斜变为竖直，减小浆板3朝盘体1外部排水量，以减小盘体1的排水量，从而减小盘体1顶侧朝外部的反推力，缓解空化清洗盘压力过大的状况；在浆板3的作用下，当水流流速减慢后，水流对浆板3的冲击力减小，在扭簧32的作用下，浆板3的倾斜程度随冲击力实时变化，浆板3逐渐恢复推动水流的能力，在转动水流的不稳定推力下，浆板3整体呈恢复初始状态的趋势，至浆板3缓慢恢复初始倾斜状态。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。