话说舰艇除锈技术

材料有海砂、河砂、钢渣、钢丸、铁丸、钢丝段等。船底抛丸除锈机是船坞专用设备。载于车上的船底抛丸除锈机，其铁丸的出口由液压系统控制升降，外面罩以密封柜。作业时升降装置将抛丸出口对准作业面，密封柜与船体紧贴，铁丸以高速冲击船底后又弹回贮丸缸内。

超高压水射流除锈设备。随着超高压水射流技术的发展，上个世纪末，超高压水射流达到200MPa，可以实现无磨料的纯水除锈。为了防止水射流除锈返锈，采取了真空技术，将几个除锈喷嘴安装在1个真空腔内，实现真空水及废料回收，起到良好的防止返锈的效果。高压水射流除锈通常是选用超高压纯水射流或者是较低压力的脉冲射流。另外，也可使用带磨料的高压水射流来实现除锈、剥除旧漆层的目的。水射流磨料除锈是在高压水射流中掺有石英砂，磨料剥削能力强，实验效果好，然而船坞很大，磨料的输送需要脚手架，输送起来不容易，且船坞环境潮湿，保证磨料干燥较困难。且由于除锈过程中要求尽量保持干燥的操作环境，而纯高压水射流除锈方式存在被除锈后船体表面的轻微返锈问题，对于这种现象，通常是选择恰当的化学涂料或在水中加入定量的化学缓蚀剂来抑制返锈，这样却会造成环境污染问题，并且在施工过程中难以定性定量操作。到目前为止，超高压水射流除锈已经成为西方发达国家的主要除锈技术。新射流如脉冲射流、空化射流和磨料射流的相继出现，增加了切割、剥离、破碎等能力，提高了水射流除锈质量。随着社会对舰船除锈行业提出了更高的效率、洁净率及环保要求，高压水射流舰船除锈技术在各国的应用日渐广泛。相对于干喷砂除锈工艺，超高压水射流除锈工艺不但有除锈效率高、除锈效果好的优点，尤其是该工艺仅使用水作为除锈介质，水射流不会造成二次污染，清洗过后无特殊要求不需进行清洁处理，无有害物质排放与环境污染问题，可以清洗形状和结构复杂的物件，能在空间狭窄、条件恶劣的场合进行作业，清洗快速、彻底。可以预见，该技术今后在舰船除锈方面有很广阔的应用前景。

除锈爬壁机器人。随着社会环保力度的加大，及仿生学、微机电一体化、新型驱动器、高分子材料等新技术，新理论的应用，在先进的舰艇除锈成套设备中，执行系统多采用环保、安全、高效的除锈爬壁机器人。例如德国Hammeimann公司研制的舰船除锈设备就有手持喷枪及清洗器、自动除锈车和除锈爬壁机器人等。美国研制了用于搭载舰船除锈清洗器的M系列爬壁机器人。M系列爬壁机器人采用永磁吸附，两块大吸附力的永磁铁分别安置于机器人的前轴和后轴的下面，强大吸附力的永磁铁能够承受机器人216千克的重量以及近百米长的真空回收管路和超高压水射流管路负载重量，并且能够透过船壁6.3毫米厚的涂料层将机器人牢牢地吸附在竖直船体表面，永磁铁与舰船壁面之间存在一定的间隙，避免了机器人转弯时永磁铁与舰船壁面之间的滑动干摩擦，机器人能够灵活地行走和转向。机器人传感器、电机等电器元件完全被密封，有效地防止了超高压水管路泄漏、水射流喷溅或雨水等因素对电子元器件的影响。该机器人搭载质量大、负载能力强、除锈速度快、除锈效率高，采用两台电机进行驱动，除锈速度可达500毫米/秒，除锈宽度达到380毫米。

机器人负载大、本体重、负载大则要求机器人吸附力大、驱动转矩大。然而，机器人吸附力大会造成机器人行走和转弯困难，也会导致吸附元件重量加大。同时，驱动转矩大则会导致所选的驱动元件重量加大。因此，除锈机器人可能出现的问题如下：（1）由于在除锈上作过程中存在舰船壁面法向的射流反冲力，较大的射流反冲力将影响机器人的附壁能力，对机器人吸附不利，可能造成机器人后翻。（2）主要工作在船体两侧较为垂直的钢质表面，由于大型舰船两侧很高，因此，机器人拖带的负载管路会更长、更重，超出一定船壁高度，机器人仍然可能存在驱动和附壁性能不足的问题。（3）舰船船头和船尾结构复杂，非结构化因素较多，因此，除锈机器人尚不具备在舰船船头和船尾工作的能力。（4）为满足修船效率要求，以舰船除锈时间短为目标，需要加大除锈清洗器尺寸，这就对除锈机器人的负载能力有了更高的要求。此外，在搭载一定型号的清洗器、保证除锈质量的前提下，提高机器人移动速度有助于提高除锈效率。

未来发展趋势

由于船舶在航行期间船底无法保养维修，必须在船舶进坞或上排时才能进行修理，因此，要求船底涂料在经济技术指标允许的范围内尽可能地延长使用寿命，以提高经济效益和减少维修和保养的费用。现各国都广泛使用长效的船底防锈漆，使用期限征5年以上，有的甚至可达十年；同时使用自抛光型船底防污漆，防污漆的期效一般设计为3年以下。这样随着船舶的航行，防污漆不断释放毒料并溶解，在船舶定期维修时，只需用高压水冲掉残存的防污漆和少量海生物附着，而防锈漆依然完好时，只要重新涂装防污漆即可，可大大减少维修费用和周期。美国等发达国家拥有水下刮船器，可对大型舰艇和辅助船直接在水下刮除海生物以延长防污期效。在船底使用长效防腐底漆和无锡防污漆是船底涂料的发展趋势。

迄今为止，舰船除锈工艺经历了磨料射流技术、超高压纯水射流技术和爬壁机器人真空超高压水射流成套技术三个发展阶段。

第一阶段，磨料射流除锈将水可以除锈变为现实，除有磨料飞溅污染外，水加砂型的磨料水射流湿式除锈基本消除了环境污染，似是，磨料射流除锈中难以连续均匀地输送磨料，在船厂船坞的现场应用效果不佳。

第二阶段，超高压纯水射流可以解决磨料的连续输送问题，但是，人工手持喷枪长时间除锈作业是比较危险的，而且船壁进行射流除锈后有一些水分积累，很快会重新生锈，即返锈。

第三阶段，采用爬壁机器人搭载除锈清洗器作业，将超高压水射流除锈、真空系统抽干并排渣、爬壁机器人执行除锈作业三者成套设计于一体，采用水射流除锈，然后真空抽干水分并回收锈渣来防止返锈，应用大型爬壁机器人搭裁除锈清洗器遥控作业可以保证操作安全，使得除锈质量和效率明显提高。因此，目前大型爬壁机器人受到了越来受重视，其未来可能的发展方向：

附壁方式：研究真空永磁复合式吸附附壁机理，合理有效地利川清洗器真空负压，通过选用新型的轻质材料并优化框架结构，提高附壁能力与重量比；

驱动性能研究：研制质量轻、体积小、输出转矩大的大功率驱动器，选用较轻的驱动元件，既可以驱动大型机器人上爬，又可以提高提高驱动能力与重量比；

行走结构和耐磨材料：研制基于可靠耐磨材料的机器人耐磨行走机构，以克服大型爬壁机器人较人的附壁摩擦力；

高效率集成化：从提高除锈作业效率的角度出发，多清洗器集成搭载、扩大除锈清洗面，研制搭载多清洗器集成除锈的超大型爬壁机器人，实现高效大规模作业。

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