[發(fā)明專利]一種水下金屬表面污物激光清洗防水設(shè)備及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710197878.2
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN106881311B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王思捷;喬玉林;賈小明;劉軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍裝甲兵工程學(xué)院
• 主分類號: B08B7/00
• 分類號: B08B7/00
• 代理公司: 北京智為時代知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11498
• 代理人: 王加嶺;楊靜

本發(fā)明涉及一種水下金屬表面污物激光清洗防水設(shè)備及其應(yīng)用。所述防水設(shè)備包括：陸地環(huán)境下工作的激光器，其以光纖與水下工作設(shè)備連接；光纖外覆防水罩，水下工作設(shè)備包括清洗參數(shù)調(diào)節(jié)模塊和與之連接的激光頭，激光頭前端被一層激光低損耗材料包住，形成密閉空腔，密閉空腔外覆防水罩，防水罩外覆硬質(zhì)殼體，硬質(zhì)殼體安裝有行走輪，方便水下移動。本發(fā)明的清洗防水設(shè)備能在水下環(huán)境中，將激光器產(chǎn)生的脈沖激光掃描輻照于待清洗部位，使污物從金屬表面脫離，清潔度達90％以上，并呈現(xiàn)金屬亮澤，且對基體沒有損傷。本發(fā)明設(shè)備防水性能優(yōu)異，易操作，可應(yīng)用于大規(guī)模、高質(zhì)量、精準(zhǔn)可控的水下金屬表面污物的清潔作業(yè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水下激光清洗放水設(shè)備及其應(yīng)用，屬于激光應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域和水下金屬表面維修清潔技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著我國海洋利益重要性的日益凸顯，航母戰(zhàn)斗群、核潛艇、深海空間站等發(fā)展迅速，成為未來海洋戰(zhàn)略實施的主要載體，其特殊的深海服役環(huán)境對高性能水下應(yīng)急搶修提出了重大需求；加之裝備服役環(huán)境較為惡劣，其水下船體和零部件(舵葉、螺旋槳、聲納罩等)面臨深水高壓、海生物附著和海洋顆粒物撞擊的危害，易出現(xiàn)腐蝕裂紋、表面磨蝕、生物侵蝕和防腐涂層失效等情況，因此，關(guān)鍵零部件的高質(zhì)量水下在線維修成為海軍裝備維修的重要手段之一，且受到各國重視，發(fā)展迅速。而水下應(yīng)急搶修和在線維修首先必須解決修復(fù)表面的高質(zhì)量清洗問題，其清洗質(zhì)量直接關(guān)系應(yīng)急搶修的成敗和在線維修的質(zhì)量。

目前采用人工打磨和機械研磨的水下清洗方式效率低下、清洗效果不佳，使用的工具種類繁多，對潛水員的技能和體能要求很高，難以滿足實際應(yīng)用需求，迫切需要發(fā)展更優(yōu)質(zhì)、高效的新型水下清洗技術(shù)。激光清洗技術(shù)是綠色、高效、優(yōu)質(zhì)、工藝簡單、成本低、可用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零部件表面清洗技術(shù)。中國專利CN103100537B公開了一種水下激光清洗方法和清洗頭，其是將激光經(jīng)光纖引入水下，并經(jīng)會聚透鏡在距離被清洗材料表面產(chǎn)生空化泡，利用空化泡產(chǎn)生的沖擊波實現(xiàn)對材料表面的清洗，但清洗效率和效果不佳，對某些附著力強的污物層，如銹蝕層，其清洗后的表面清潔度應(yīng)該60％，且會導(dǎo)致清洗面水體渾濁，影響連續(xù)性清洗作業(yè)。中國專利CN102580952A提供的水下自動清潔保護罩包括防水殼體、保護罩透明片、超聲波發(fā)生器、換能器，保護罩透明片、超聲波發(fā)生器、換能器，均安裝在防水殼體里，將激光清洗、水射流技術(shù)與超聲波技術(shù)結(jié)合起來，但該保護罩結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，難以滿足水下復(fù)雜環(huán)境的便捷清洗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種水下金屬表面污物激光清洗防水設(shè)備及其應(yīng)用。該應(yīng)用高效、優(yōu)質(zhì)、綠色，防水性能優(yōu)異，而且工藝簡單、成本低、可連續(xù)大規(guī)模作業(yè)等顯著特點，適用于水下金屬表面的清潔清洗。

在水環(huán)境中，對現(xiàn)有自然環(huán)境中使用的激光清洗系統(tǒng)進行水下環(huán)境應(yīng)用的防水性能改進，即研制對光纖和激光頭的一體化防水柔性罩體，滿足激光器水下清洗的要求；將固體激光器產(chǎn)生的脈沖激光經(jīng)空腔在附著污物的金屬表面聚焦，采用水下激光清洗技術(shù)對待清洗金屬表面進行連續(xù)掃描，即可獲得清潔的金屬表面。

本發(fā)明的方法體現(xiàn)在：為了使激光清洗的水下部分具備優(yōu)異的防水性能，滿足水下應(yīng)用的技術(shù)要求，研制對光纖和激光頭的一體化防水柔性罩體；為增強水下環(huán)境激光清洗的可靠性，研制對激光頭、密閉空腔及其防水罩的硬質(zhì)外殼。

具體地，本發(fā)明的水下金屬表面污物激光清洗防水設(shè)備包括陸地環(huán)境下工作的激光器，其通過光纖與水下工作設(shè)備相連接；光纖外覆有防水罩；所述水下工作設(shè)備包括連接有激光頭的參數(shù)調(diào)節(jié)模塊，激光頭前端被激光低損耗材料包住，形成密閉空腔，密閉空腔外覆防水罩，防水罩外覆硬質(zhì)殼體。

激光可穿透“激光頭-密閉空腔”硬質(zhì)殼體，并實現(xiàn)對待清洗部位的掃描輻照，由于組成空腔結(jié)構(gòu)、硬質(zhì)殼體和防水罩的材料均為激光波段透明材料，對激光能量無損耗。激光頭發(fā)出的激光束透過密閉空腔和激光低損耗材料輻照到待清洗表面。

優(yōu)選地，所述硬質(zhì)殼體安裝有行走輪，方便水下設(shè)備在水下移動。