水下船体清洗器、船体清洗系统以及清洗船舶船体的方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年4月18日提交的申请号为10201803261s的新加坡专利申请的优先权，其全部内容基于所有目的在此通过引用并入本文中。

各个实施方式涉及一种水下船体清洗器、一种船体清洗系统以及一种用于清洗船舶船体的方法。

背景技术：

舰船中燃料的成本占了整体营运成本的主要部分，而燃烧越多的燃料也导致“温室效应”。为了降低营运成本以及减少“温室效应”，必须有效地管理并降低舰船的燃料消耗。燃料被用来产生舰船的推进能量。为了获得高水平的推进能效，例如，需要最小化来自舰船船体的水动力阻力(或摩擦力)。

为了最小化或者甚至消除这种水动力阻力，需要通过定期清洗船体，如通过水下船体清洗，以使舰船的船体保持光滑。

水下船体清洗进一步带来了若干益处，诸如疏通受到污染的抽吸栅以改善流向舰船的内部机构的水流。定期清洗船体以预防形成生物污染物是航运或海洋工业中的普遍做法，这可以有效地保持船体表面的涂层，甚至延长其使用寿命。

大部分用来去除生物污染物的技术依赖于刷件(brush)或是喷射水柱。

尽管随着科技的发展，基于喷射水柱的水下清洗器被越来越广泛地使用，但是已知基于刷件的水下清洗器仍可提供更高的生产率。

传统的基于刷件的水下船体清洗器，不论船体表面是否被海洋生长物污染，通过刷件与待清洗的船体表面具有恒定或持续的表面接触。换言之，现有的水下船体清洗器是一开始就作用型。换言之，只要使用机器，这些清洗器就连续地实施清洗。因此，一个或多个刷件不必要地搅动、去除和/或损坏昂贵的防污层或现有涂层，这是不希望的。

此外，一些传统的基于刷件的水下船体清洗器必须由潜水人员手动操作，和/或缺少提供环境友好的船体清洗功能。

因此，有必要提供一种可以控制刷件与表面(例如，船体表面)的接触的水下船体清洗器以及船体清洗系统，以至少解决本文中所提到的问题。

技术实现要素：

根据一个实施方式，提供了一种水下船体清洗器。水下船体清洗器可以包括壳体、引导机构以及至少一个刷件；该壳体包括适于布置成面对至少一部分待清洗的外表面的底座区；该引导机构耦接于该壳体，其中引导机构被配置为使得该水下船体清洗器沿着该外表面操作；并且该至少一个刷件被配置为在伸展位置和缩回位置之间移动。在伸展位置，该至少一个刷件朝向该底座区向下延伸以接触至少一部分外表面，在该缩回位置，该至少一个刷件则远离该底座区向上移动以不与该外表面接触。

根据一个实施方式，提供了一种船体清洗系统。该船体清洗系统可以包括根据各个实施方式的水下船体清洗器以及容槽，该容槽被布置成用于接收由该水下船体清洗器所去除的海洋生长物和/或污染物。

根据一个实施方式，提供了一种用于清洗船舶的船体的方法。该方法可以包括：将根据各个实施方式中的水下船体清洗器部署至船体的表面；捕获该表面的一部分的实时影像以判定该表面的该部分是否需要清洗；如果确定该表面的该部分需要清洗时，将该水下船体清洗器的至少一个刷件下降至伸展位置，其中，在该伸展位置，该至少一个刷件朝向该水下船体清洗器的底座区向下延伸并接触该表面的该部分；以及如果确定该表面的该部分不需要清洗时，将该至少一个刷件提升至缩回位置，其中，在该缩回位置，该至少一个刷件远离该底座区向上移动并不再接触该表面。

附图说明

在附图中，相同的参考标号通常是指贯穿不同附图的相同部件。附图不必按比例绘制，而是通常将重点放在说明本发明的原理上。在以下描述中，参考以下附图描述了本发明的各个实施方式，其中：

图1a是根据各个实施方式的一种水下船体清洗器的示意图。

图1b示出了根据各个实施方式的一种船体清洗系统的示意图。

图1c示出了根据各个实施方式的一种清洗舰船或船舶的船体的方法的流程图。

图2a示出了根据一个实施方式的舰船的船体的侧(左舷侧)视图和用来部署水下船体清洗器的服务船只的示意图。

图2b示出了根据一个实施方式的准备部署的水下船体清洗器的实例的照片透视图。

图2c示出了根据一个实施方式的被部署到海里的图2b所示的水下船体清洗器的照片透视图。

图2d示出了根据一个实施方式的舰船的船体的侧(左舷侧)视图，其中水下船体清洗器可以被下降至海平面以下的一期望深度以到达船体一端的待清洗表面处。

图2e示出了舰船的船体的侧(左舷侧)视图，其中水下船体清洗器则移动到表面上相对于图2d的不同区域。

图2f示出了船体的相对于图2a、图2d、图2e的仰视图。

图2g示出了根据一个实施方式的舰船的船体的侧(右舷侧)视图，其中水下船体清洗器可被下降到海平面以下的期望深度以到达船体一端的待清洗表面处。

图3a至图3d示出了根据各个实施方式的水下船体清洗器的至少一个刷件在前进方向相对于外表面移动时，从不同情形的侧视图中看到的动画仿真截图。

图3e示出了根据一个实施方式的图3d的透视图。

图4a和图4b示出了根据一个实施方式的至少一个刷件在相反方向相对外表面移动时，从不同情形的侧视图中看到的动画仿真截图。

图5a示出了根据一个实施方式的包括位于伸展位置的两个刷件的水下船体清洗器的截面侧视图的示意图。

图5b示出了根据一个实施方式的具有位于缩回位置的刷件的图5a中的水下船体清洗器的截面侧视图的示意图。

图5c示出了根据一个实施方式的放置为基本上靠近外表面并且具有位于伸展位置的刷件的水下船体清洗器的截面侧视图的示意图。

图5d示出了根据一个实施方式的具有位于缩回位置的刷件的图5c中的水下船体清洗器的截面侧视图的示意图。

图6a示出了根据一个实施方式的具有三个刷件的水下船体清洗器的透视图。

图6b示出了图6a的仰视图。

图6c示出了图6a的前视图。

图6d示出了图6a的船尾视图

图6e示出了图6a的左舷(侧)视图。

具体实施方式

下面的详细描述参考附图，该附图通过说明示出了可以在其中实践本发明的特定细节和实施方式。对这些实施方式进行了充分描述，以使本领域技术人员能够实施本发明。在不脱离本发明的范围的情况下，可以利用其他实施方式，并且可以进行结构、逻辑和电气改变。各个实施方式不必互相排斥，因为一些实施方式可以与一个或多个其他实施方式结合以形成新的实施方式。

文中所描述的关于其中一种方法或装置的实施方式也可适用于其他方法或装置。同样地，文中所描述关于方法的实施方式对于装置类似地有效，反之亦然。

文中一个实施方式所描述的特征也可相应地应用到其他实施方式中的相同或类似的特征。文中一个实施方式所描述的特征也可相应地应用到其他实施方式，即使在其他实施方式中未明确描述。此外，在实施方式的上下文中针对特征所描述的添加和/或组合和/或替代可以相应地适用于其他实施方式中的相同或相似的特征。

在各个实施方式的上下文中，关于特征或元件使用的冠词“一(a)”，“一个(an)”和“该(the)”包括对一个或多个特征或元件的引用。

在各个实施方式的上下文中，短语“至少基本上”可以包括“完全地”和合理的变化。

在各个实施方式的上下文中，应用于数值的术语“大约”或“约”涵盖精确值和合理的方差。

如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。

如本文所用，“a或b中的至少一个”形式的短语可以包括a或b或a和b两者。相应地，“a或b或c中的至少一个”形式的或包括另外列出的项目的短语可以包括一个或多个相关联的列出的项目的任何和所有组合。

各个实施方式涉及与航运有关的水下船体清洗。更具体地说，是一种用于远程控制船舶的船体的水下清洗的系统和设备；以及描述了一种水下清洗船舶的船体的方法。

各个实施方式可以提供利用表面扭矩控制船体清洗器的远程控制回收。

在各个实施方式中，提供了一种水下船体清洗器。水下船体清洗器可用来清洗船舶的船体、驳船、石油钻机平台和/或半潜式船体。

图1a根据各个实施方式示出了一种水下船体清洗器100的示意图。

在图1a中，水下船体清洗器100包括壳体102，壳体102具有底座区104，适用布置为面对至少一部分待清洗外表面；引导机构106，耦接于壳体102，其中引导机构106被配置为使得水下船体清洗器100沿着该外表面操作；以及至少一个刷件108，配置为在伸展位置和缩回位置之间移动。其中在该伸展位置，至少一个刷件108朝向底座区104向下延伸以接触至少一部分该外表面，并且其中在该缩回位置，至少一个刷件108远离底座区104向上移动以不与该外表面接触。

至少一个刷件108可以相对底座区104延伸至不同的位置，如虚线110所示。如实线112所示，引导机构106与至少一个刷件108协同合作以利用表面扭矩控制进行清洗。

在各个实施方式的文本中，短语“至少一个刷件朝向底座区向下延伸”表示“至少一个刷件在朝向底座区的方向上向下延伸”，而短语“至少一个刷件远离底座区向上移动”表示“至少一个刷件在远离底座区的方向上向上移动”。

换言之，水下船体清洗器100包括壳体102，壳体102用来容纳或保持至少一个刷件108以及引导机构106。例如，引导机构106可以耦接于壳体102；并且可以被配置为沿着待清洗外表面移动水下船体清洗器100。引导机构106可以由操作员或使用者进行操作。引导机构106可以促进或引起水下船体清洗器100沿着待清洗的外表面移动。至少一个刷件108可以升高或降低以控制对待清洗的外表面的接触压力。可选地或额外地，水下船体清洗器100也可以被操作而控制至少一个刷件108施于待清洗外表面的接触压力。

底座区104可以包括底板。外罩(skirting)可耦接于底板的外表面并且由此向外延伸。换句话说，该外罩的一端或边缘可以附接于该底板上，而该外罩的远端或边缘(也就是相对于附接的一端或边缘)可形成底座区104的外周端。该外罩可布置为围绕该至少一个刷件。在各个实施方式中，该外罩可以由聚合物，例如软硅或橡胶制成。外罩可以有利地形成边界，以在进行清洗程序时使水下船体清洗器100可以有效地聚集和收集从外表面去除的海洋生长物和/或其他海洋污染物。外罩也可以用来避免壳体102与待清洗的外表面之间直接接触和/或提供缓冲的效果。这是由于壳体102可由诸如金属的刚性材料制成，这种直接接触可导致对该外表面和/或对水下船体清洗器100造成非预期的损伤。

在伸展位置，至少一个刷件108可延伸到底座区104的外周端外或突出超出底座区104的外周端。当水下船体清洗器100运作时，该外周端是底座区104的面向待清洗的外表面的部分。例如，该外表面可以是船舶的船体的表面、船体表面或舰船的船体的一部分。

在缩回位置，至少一个刷件108可缩回到底座区104的外周端之上，并可基本上被容纳在外罩或壳体102内。

水下船体清洗器100也可以包括马达，该马达被配置为用于在伸展位置与缩回位置之间驱动至少一个刷件108。

在各个实施方式中，水下船体清洗器100可进一步包括轮，该轮耦接于底板的外表面并且位于外罩的边界之内。在一些实施方式，可以采用三个轮并且每个轮布置为彼此间隔开。这些轮可以紧邻外罩设置，用作间隔件以最小化或防止外罩缩陷。这些轮也可沿着多个方向摆动并且其尺寸可设计为轮基本上被保持在底座区104的外周端之内。换句话说，这些轮不会突出于外周端之外。当水下船体清洗器100在使用时，这些轮可与待清洗的外表面接触，在各个实施方式中，这些轮可以沿着外表面滚动以使水下船体清洗器100可移动或被操作而由外表面上的一个位置移动到外表面上的另一个位置。例如，马达可以设置为驱动轮。

在各个实施方式中，引导机构106可以包括多个定向推力器，该多个定向推力器彼此间隔开并且布置为提供水下船体清洗器100沿着基本平行于待清洗的外表面的平面在不同方向上的操纵性。在一个实施方式中，引导机构106可以包括至少4个定向推力器。不同的方向可以包括向左、向右、向前、向后或对角方向。这些定向推力器也可使水下船体清洗器100沿着水下船体清洗器100的纵轴或横轴产生倾斜，从而使水下船体清洗器100作摇摆的运动。事实上，定向推力器可以使水下船体清洗器100产生360°的旋转。

在各个实施方式中，引导机构106可以包括垂直推力器，垂直推力器被配置为提供水下船体清洗器100在向上方向上远离该外表面或在向下方向上朝向该外表面的操纵性。在一个实施方式中，引导机构106可以包括至少四个垂直推力器。在一个实施方式中，引导机构106可以包括一个或多个轮或至少4个定向推力器，或至少四个垂直推力器或者是它们的任意组合。利用推力器和一个或多个轮，使得水下船体清洗器100更容易和更自由的移动。

定向推力器以及垂直推力器可提供推力机构，推力机构布置为提供用来抵抗水下船体清洗器100所承受的漂浮力(drift)的力，使水下船体清洗器100能在该至少一个刷件108处于该缩回位置时，仍能沿着该外表面继续移动。该力可以是推进力。换句话说，当至少一个刷件108处于缩回位置时，推力机构可以启动以将清洗器100维持在基本上靠近该外表面并且通过引导机构106沿着该外表面移动。轮(例如，以三轮形式布置)可以用作间隔件并在水下船体清洗器100与外表面之间提供间隙，以避免水下船体清洗器100因推力机构冲撞外表面。这样就可以允许实施持续受控制的清洗工艺。例如，推力器可以沿着水下船体清洗器100的外周设置。

在各个实施方式中，引导机构106可以包括陀螺传感器，该陀螺传感器被配置为确定以下方向中的至少之一：水下船体清洗器100在前进，水下船体清洗器100相对于外表面的位置，水下船体清洗器100的俯仰角或水下船体清洗器100的翻滚角。换言之，陀螺传感器(也称为陀螺感测机构)可确定清洗器前进的位置、俯仰角以及翻滚角，这允许清洗器100在被部署以清洗水下的船舶/舰船时，操作者能得知清洗器100的确切位置。

在各个实施方式中，水下船体清洗器100可以进一步包括另外的刷件，该另外的刷件配置为在伸展位置和缩回位置之间移动，其中在伸展位置，该另外的刷件朝向底座区104向下延伸以接触该至少一部分外表面，并且在缩回位置，该另外的刷件则远离底座区104向上移动以不与该外表面接触。

在一些实施方式中，该另外的刷件可以被设置在或位于邻近该至少一个刷件108的位置。例如，引导机构106或轮可以被设置在该至少一个刷件108与该另外的刷件之间。

在一个实施方式中，该至少一个刷件108和另外的刷件可被配置为在伸展位置和缩回位置之间彼此同步移动。

在另一个实施方式中，该至少一个刷件108和另外的刷件也可被配置为在伸展位置和缩回位置之间彼此异步移动。换言之，该至少一个刷件108与该另外的刷件可以独立于彼此移动。在一些实施方式中，该至少一个刷件108也可以额外称为该另外的刷件。

在各个实施方式中，水下船体清洗器100可以进一步包括压力计，该压力计配置为响应于至少一个刷件108的表面扭矩来检测施加于该外表面的力的量。例如，当该压力计检测到该力的量大于预设的水平时，水下船体清洗器100可以调整它的位置和/或该至少一个刷件108可以调整其伸展位置和/或转速以控制施加于表面的扭矩，从而减少了损害待清洗的外表面的机会，同时保持足够的清洗。

在各个实施方式中，水下船体清洗器100可进一步包括摄影机，该摄影机配置为捕获该外表面或该外表面的一部分的实时影像。该摄影机可以调整以捕获不同类型的影像，例如以全视角和介于0m至约20m的范围内的特写视角取得该外表面的离水下船体清洗器100的外周较远的一部分或一区域的影像。该摄影机也可以调节以捕获特写或放大的影像，以及远距离的或缩小的影像。

一个或多个实时影像可以显示在监视器上。该监视器可以相对于清洗器100远程地布置。例如，监视器可以布置在服务船只上。一个或多个实时影像可以向远程控制水下船体清洗器100的操作人员提供信息。例如，信息可以包括该外表面或外表面的部分是否被海洋生长物污染。

换句话说，实时影像可以将外表面的受污染状况对操作人员可视化，操作人员可以远程控制至少一个刷件108的上升或下降。例如，当操作人员通过该摄影机观察到该外表面上的污染状况时，该至少一个刷件108(例如，3个刷件)就可以被下降，利用表面扭矩控制进行清洗。相反地，当操作人员通过该摄影机观察到该外表面上没有污染状况时，该至少一个刷件108(例如，3个刷件)就可以被升起，不与船体的抗污表面发生接触，从而不会对未受到污染的表面进行清洗。以这种方式，操作人员有能力判断并决定仅在具有海洋污染物的特定区域执行清洗。通过表面扭矩控制，操作人员也能就地决定在不会对船体的涂层造成破坏的前提下，要施加多少的表面接触压力以清洗这些表面。

在清洗工艺中所捕获的残留物或有害的海洋生长物也可以以对环境友善的方式处理而不是如传统方式直接排放在海中。

例如，水下船体清洗器100还可以包括潜水泵，潜水泵配置为当从船体的表面去除的海洋生长物通过泵机构时杀死海洋生长物。可以在由水下船体清洗器100实施的清洗工艺中去除海洋生长物。

在各个实施方式中，水下船体清洗器100还可以包括泵，该泵配置为将包括自该外表面去除的海洋生长物的悬浮液传送至外部过滤系统。例如，该泵可以配置为将被去除的海洋生长物传送至外部容槽内。该泵和外部容槽可以通过导管彼此连接。该外部容槽可以是位于服务船只上的过滤容槽。

在一些实施例中，该泵可以包括该潜水泵。在其他实施例中，该泵与潜水泵可以形成单一装置。

图1b示出了根据各个实施方式的一种船体清洗系统120的示意图。

在图1b中，船体清洗系统120包括了根据各个实施方式中的水下船体清洗器100以及容槽122，容槽122布置为接收由水下船体清洗器100去除的海洋生长物和/或污染物。如线130所示，容槽122和水下船体清洗器100可以彼此流体连通。

容槽122可以位于远离水下船体清洗器100的位置。例如，容槽122可以位于服务船只(或者可以互换地称为服务的船只)上，可以从服务船只部署水下船体清洗器100。容槽122可以指上述的外部容槽或是过滤容槽。控制水下船体清洗器100的操作人员也可以驻扎在服务船只内或服务船只上。

船体清洗系统120还可以包括过滤系统，该过滤系统配置为将海洋生长物和/或污染物以及海水与通过水下船体清洗器100的泵传送的悬浮液分离。从该悬浮液分离的海水可以流回海洋/大海，而由该悬浮液分离的海洋生长物和/或污染物则存放在容槽122内。

换句话说，根据各个实施方式的船体清洗系统120可以提供一种回收型的船体清洗系统，这允许海洋生物(或海洋生长物)通过泵被杀死/回收以及其他污染物通过泵被回收，并且被过滤系统过滤，且在过滤系统中，自舰船清洗下来的海洋污染物连同其他污染物可以被捕获/保留在容槽122中，这是对环境是相当友善的。污染物的一些实例可以包括诸如细菌以及硅藻之类的海洋生命微生物。

过滤系统可以位于远离水下船体清洗器100的位置，例如，过滤系统可以位于服务船只上。过滤系统可以指前述的外部过滤系统。

图1c示出了根据各个实施方式的清洗舰船或船舶的船体的方法的流程图。

在图1c中，提供了清洗船舶的船体的方法140。在步骤142中，水下船体清洗器(例如，100)可以被部署在船体的表面。在步骤144中，可(例如，通过摄影机或cctv)捕获船体表面的一部分的实时影像，以确定该表面的该部分是否需要清洗。在步骤146中，若确定表面的该部分需要清洗，则可将水下船体清洗器100的至少一个刷件(例如，108)下降至伸展位置。在该伸展位置，该至少一个刷件108可朝向水下船体清洗器100的底座区104向下延伸并且可以与表面的该部分接触。在步骤148，若确定表面的该部分不需要清洗，则可将该至少一个刷件108升起至缩回位置。在该缩回位置，该至少一个刷件108可远离底座区104向上移动并且可以不再接触该表面。

操作人员可确定表面的一部分是否需要清洗或不需要清洗。这取决于该表面是否被海洋生长物污染或该表面被污染的水平/程度。

在各个实施方式中，方法140还可以包括步骤：在伸展位置启动至少一个刷件108以清洗并自该船体的表面的一部分去除海洋生长物和/或污染物。换句话说，该至少一个刷件108可启动以轴向旋转，以进行清洗动作。

在各个实施方式中，方法140还可以包括步骤：操纵水下船体清洗器100由该船体的表面的一部分移动至表面的另一部分。

例如，该至少一个刷件108可以包括两个或更多个刷件。当两个或更多个刷件被启动后，刷件的转速足够高以在刷件之间产生真空。真空赋予了抽吸能力，即使当垂直推力器被停用时，该抽吸能力也允许水下船体清洗器1100悬停在外表面上或保持在外表面上。因此，垂直推力器可以仅在刷件不使用的时间(例如，当外表面的特定部分不需要清洗时)才需启动，从而使得水下船体清洗器100悬停在该外表面上并且移动到另一部分以继续进行清洗。

方法140还可以包括：收集被去除的海洋生长物和/或污染物以进行回收，例如，收集被去除的海洋生长物和/或污染物的步骤可以包括：将去除的海洋生物和/或污染物转移并过滤到容槽中进行回收。容槽可以称为船体清洗系统120的容槽(例如，122)。

尽管上述的方法被示出和描述为一系列的步骤或事件，但是，应当理解，这样的步骤或事件的任何顺序都不应以限制性的意义来解释。例如，除了本文所图示和/或描述的那些步骤以外，一些步骤可以以不同的顺序发生和/或与其他步骤或事件同时发生。此外，实现本文所述的一个或多个方面或实施方式可不需要所有示出的步骤。同样，本文描述的一个或多个步骤可以以一个或多个单独的动作和/或阶段进行。

根据各个实施方式，下面将详细描述清洗舰船或船体的方法。

图2a示出了根据一个实施方式的舰船的船体的侧(左舷侧)视图和用来部署水下船体清洗器的服务船只的示意图。

在图2a中，服务船只262布置在舰船的船体260旁边。服务船只262可以提供根据各个实施方式的船体清洗系统。水下船体清洗器200(未在图2a中示出)可被放置在服务船只262的甲板上，等待被部署到海平面264以下，以清洗船体260。

图2b示出了根据一个实施方式的准备部署的水下船体清洗器200的实例的照片透视图。

水下船体清洗器200与图1a以及图1b所描述的水下船体清洗器100类似。

更具体而言，水下船体清洗器200可以包括与图1a所示的水下船体清洗器100相同或类似的组件或部件，并且因此，同样尾数的组件被分配且类似的组件可以按照图1a的水下船体清洗器100的内容进行描述，且因此在此处就不再多加赘述。

如图2b所示，导管280耦接或连接于水下船体清洗器200与服务船只262之间以将清洗工艺中被去除的海洋生长物转移到服务船只262上设置的容槽内。在水下船体清洗器200与服务船只262之间也可以耦接或连接有连接套管(或系绳)282以容纳(或保持)电线。可能需要电线以将水下船体清洗器200的电气和电子组件连接到电源或电子设备(图中未示出)。

例如，电子组件可包括先前描述到的泵(一个或多个)、刷件或刷件的马达驱动器、轮的马达驱动器、摄影机或推力机构。电子设备可以包括例如摄影机所连接的监视器、刷件或其马达驱动器的控制器、推力机构的控制器或操作轮的马达驱动器的控制器。电源可以包括dc(直流电源)和/或ac(交流电源)。

图2c示出了根据一个实施方式的被部署到海里的图2b所示的示例性水下船体清洗器200的照片透视图。在图2c中，水下船体清洗器200通过悬吊绳索284被下降到海里，悬吊绳索284连接到吊臂或发射和回收系统(lars)(未在图中示出)，其可以由服务船只262提供。

图2d示出了舰船的船体的侧(左舷侧)视图，其中水下船体清洗器200可以被下降至海平面264以下的一期望深度到达船体260一端处的待清洗表面。

当污染物或生物污染物在船体260的表面(如图2d中的阴影区域286所示)上被观察到后，水下船体清洗器200的一个或多个刷件(例如，108)就可被下降到伸展位置，以与待清洗表面接触。利用本文中所描述的表面扭矩控制进行清洗。在清洗工艺中，水下船体清洗器200可以利用引导机构或轮(例如，106)横向移动到表面的不同位置。

图2e示出了舰船的船体的侧(左舷侧)视图，其中水下船体清洗器200移动到表面的不同部分。

当污染物在表面(如图2e中的阴影区域288所示)的不同部分上没有被观察到时，水下船体清洗器200的一个或多个刷件(例如，108)就可被上升到缩回位置，从而不与未污染表面(如图2e所示)接触。这样，不在未污染表面上进行清洗。

水下船体清洗器200可以沿着未污染表面的不同部分通过轮(例如，106)继续横向移动。当表面的下一个部分被观察到具有污染物时，水下船体清洗器200的一个或多个刷件108(例如，108)就可以再次被下降到该伸展位置以进行清洗。这样的动作可以一直重复直到水下船体清洗器200抵达船体200的相对端。接下来，水下船体清洗器200可以被带到海平面264下更深的位置，并且水下船体清洗器200可以从船体260的相对端横向移动至船体260的初始端，同时利用表面扭矩控制执行清洗工艺。

当船体260的底座的至少一部分被清洗之后，水下船体清洗器200可以被带到船体260的另一侧(右舷)进行清洗工作。在一些实施例中，水下船体清洗器200也可被收回到服务船只262的甲板上，并且服务船只262可以移动到船体260的右舷侧，再于此处布署水下船体清洗器200以利用表面扭矩控制清洗右舷侧处的表面。这种作法可以让水下船体清洗器200基本停留在相对靠近服务船只262的地方，而不需要配置相当长的连接套管282和/或导管280。

当船体260的基本整个左舷侧被选择性清洗后，水下船体清洗器200可以被带到船体260的底座(或平坦部)以利用表面扭矩控制进行清洗。图2f示出了船体260的底面视图。在图2f中，水下船体清洗器200的一个或多个刷件(例如，108)可被下降到伸展位置，以与待清洗的污染表面286(位于船体260的底座处)接触。当到达位于船体260的底座处的未污染表面288时，水下船体清洗器200的一个或多个刷件(例如，108)则可以被提升至缩回位置。

图2g示出了舰船的船体的侧(右舷侧)视图，其中水下船体清洗器200可被下降到海平面以下的期望深度以到达船体260的一端处的待清洗表面。船体260的右舷侧的清洗过程与船体260的左舷侧的相似。

从船体260的表面去除的海洋生长物可以由水下船体清洗器200的泵(一个或多个)回收/杀死。这些海洋生长物可以经由导管280转移到过滤系统(例如，可以设置在服务船只262上)，以从海水中过滤出来并存储在容槽(例如，也可以设置在服务船只262上)中。过滤后的海水则回归到大海，从而提供环境友好的清洗操作。

应该理解且了解清洗作业可以在需要清洗船体260的舰船停泊以进行装载或卸除操作或下锚时进行。此外，由于清洗操作不需要潜水员的介入，因此完全消除了对生命的威胁。这种无潜水员的清洗操作有利地为水下船体清洗提供了理想的安全环境。

另外应该理解根据各个实施方式，船体清洗系统和/或水下船体清洗器的概念是包括了一种利用表面扭矩控制和/或回收/过滤系统来进行选择性清洗的期待已久的技术方案的一整套设想。

根据各个实施方式的水下船体清洗器(例如，100、200)以及表面扭矩控制方法的详细内容描述如下：

在使用时，水下船体清洗器(例如，100)的底座区(例如，104)可以设置成基本上接近外表面(例如，船体260)，或与该外表面的至少一部分接触。

图3a至图3d示出了根据各个实施方式的水下船体清洗器(例如，100)的至少一个刷件(例如，108)在如箭头350所示的前进方向相对于外表面360(例如，船体260或其部分)移动时，从不同情形的侧视图中看到的动画仿真截图。

在图3a中，刷件108处于该缩回位置并且未与表面360接触。刷件108可经历0m的变形。接着，刷件108沿着方向350向着表面360移动。当刷件108刚刚碰触表面360时，此时刷件108可以经受大约0.03m的变形量，如图3b所示。刷件108可沿着方向350进一步移动并且可以经受约0.04m的变形量，如图3c所示。为了对表面360产生最大接触而实现彻底或深度的清洗目的，刷件108可沿着方向350移动，经受约0.05m的变形量，如图3d所示。换句话说，刷件108可以沿着方向350调整以对表面360施加不同的接触压力。在沿着方向350前进时，刷件108可以轴向转动，以对表面360进行清洗。刷件108在表面360上的不同接触压力可以转化为不同的清洗水平或程度。例如，较低的接触压力可与轻度污染表面的轻清洗有关，而较高的接触压力可与重度污染表面的深层清洗或严重清洗有关。

图3e示出了图3d的透视图。

当清洗器的刷件108处于伸展位置(如图3b至图3d中的任一图所示)时，刷件108也可如箭头352所示进行横向的移动，以清洗表面360的另一部分。刷件108可以横向运动，如由清洗器的引导机构(例如，106)来带动。

当刷件108横向移动时，刷件108可以保持在固定的伸展位置，或可以调整至伸展位置的不同的伸展程度。

图4a以及图4b示出了根据一个实施方式的至少一个刷件108在如箭头450所示的相反方向相对外表面360移动时，从不同情形的侧视图中看到的动画仿真截图。

当表面360的一部分不需要清洗时，刷件108可以由该伸展位置(如图4a所示)移动至该缩回位置(如图4b所示)。在该缩回位置时，刷件108不会进行任何清洗，并且可由清洗器的引导机构带动继续进行横向移动(例如，沿方向352)以到达表面360的待清洗的下一个部分，如果需要的话。

刷件108的横向移动也可被控制为与方向352相反。这样，刷件108就可以，例如循原清洗路径移动。

图5a示出了根据的一个实施方式的包括处于伸展位置的两个刷件508a、508b的示例性水下船体清洗器500的截面侧视图的示意图。图5b示出了根据的一个实施方式的具有处于缩回位置的刷件508a、508b的图5a中的水下船体清洗器500的截面侧视图的示意图。

水下船体清洗器500可以包括壳体502以保持或容纳刷件508a、508b以及轮506。

水下船体清洗器500可以包括与图1a中的水下船体清洗器100；图2b至图2g中的水下船体清洗器200相同或类似的元件或组件，且因此，与图1a中的水下船体清洗器100；图2b至图2g中的水下船体清洗器200中同样尾数的编号也代表了相同或类似的元件，在此处就不再多加赘述。

在图5a中，水下船体清洗器500的刷件508a、508b朝向清洗器500的底座区504向下下降以接触表面560(例如，具有抗污染涂层的船体的一部分)，以在表面560被海洋生长物污染时清洗表面560。在这个实例中，刷件508a、508b可以处于该伸展位置。清洗器500的推力机构(未示出于图5a中)以及轮506可以使清洗器500沿着表面560移动到船体的待清洗的各个或所有部分。

当清洗器500抵达例如没有污染物的表面560时(如图5b所示)，刷件508a、508b就会被提升远离底座区504以不与表面560(例如，没有污染物)接触。在这个实例中，刷件508a、508b可以处于缩回位置。

在一些实施例中，刷件508a、508b可以各自独立地受到控制。在其他实施例中，刷件508a、508b可以整组一起被控制。

在图5a以及图5b中，底座区504可与表面560的至少一部份发生接触。应当理解的是，在其他实施方式中，底座区504也可被布置为基本上靠近表面560或其一部分而不使壳体502与表面560直接产生接触。

图5c示出了根据一个实施方式的水下船体清洗器500的截面侧视图的示意图，水下船体清洗器500包括处于伸展位置且基本上靠近表面560的两个刷件508a、508b。图5d示出了根据一个实施方式的图5c的水下船体清洗器500的截面侧视图的示意图，水下船体清洗器500包括处于缩回位置的两个刷件508a、508b。

如图5d所示，清洗器500可以通过轮506沿着表面506移动以到达船体的各个部分或其他部分，即使刷件508a、508b被设置在缩回位置时也可如此。此处所描述的推力机构可被用来维持以及提供清洗器500持续导航的能力。

在图5c中，刷件508a、508b可以延伸至底座区504的基线(或外周端)处或从底座区504的基线(或外周端)处向外延伸以到达表面560(或其一部分)以进行清洗作业。换句话说，处于伸展位置的刷件508a、508b可以从底座区504的基线处突出。

类似于图3a至图3d的描述文本，施加于表面560的表面压力的等级或水平可以取决于被下降的刷件508a、508b的位置。随着施加的表面压力的不同程度或水平，可控制清洗类型。例如，随着刷件508a、508b的变形量增加，可以实现更强力的清洗作业。同时，随着刷件508a、508b的变形量减少，可以实现温和或轻度的清洗作业。至于清洗作业的类型可以根据表面560的生物污损的量来应用。应当理解的是，所施加的表面压力的不同程度或水平可以通过使用推力机构去控制清洗器500(并且因此，刷件508a、508b)与外表面560之间的相对距离来可选地或额外地调节。

图6a示出了根据一个实施方式的具有三个刷件的另一示例性水下船体清洗器600的透视图。图6b至图6e分别示出了图6a的仰视图(沿箭头6000所示方向看到的)、前视图(沿箭头6002所示方向看到的)、船尾视图(沿方向6004所示方向看到的)以及左舷(侧)视图(沿箭头6006所示方向看到的)。可以在与图1a的水下船体清洗器100相似的上下文中描述水下船体清洗器600。在图6a至图6e中，水下船体清洗器600设置有壳体602并且可以包括朝向水下船体清洗器600的底座区604沿着三角形轮廓布置的三个刷件608a、608b、608c。底座区604可包括外罩605，外罩605由底板604a的外表面向外延伸。外罩605可以用于捕获污染物(例如，在清洗船体的过程中所获得/去除的海洋生长物和/或污染物)避免污染物进入海里。这些污染物可以通过抽吸口624收集，其中，抽吸口624可以连接至滤水泵(或导管)632。在图6a至图6e中，三个刷件608a、608b、608c处于缩回位置中，包封在外罩605所形成的边界内。在操作过程中，三个刷件608a、608b、608c可以移动到伸展位置以高过外罩605的高度而到达待清洗的外表面(图未示)。三个刷件608a、608b、608c中的每一个都可以被控制为独立地伸展或缩回。这允许任一时刻待清洗面积的量是可灵活选择的。刷件608a、608b、608c可以分别藕接于相应的刷件驱动器628a、628b、628c。当刷件608a、608b、608c被启动时，在刷件608a、608b、608c所形成的三角形轮廓的区域内可形成真空。

在这个实例中，壳体602可以是由支柱601形成的基本上矩形的形状，支柱601布置在或夹在设置为彼此相对的底板604a与盖板603之间。壳体602在四个拐角的每个拐角处具有向内的圆形倒角(cutoff)。每一个圆形倒角可以分别容纳垂直推力器612a-612d，当三个刷件608a、608b、608c中的任何一个刷件处于缩回位置时，这些垂直推力器612a-612d可用于提供抵抗水下船体清洗器600所承受的漂浮力的力。每一个垂直推力器612a-612d可独立地操作或联合操作以提供更充足的推力。垂直推力器612a-612d设置为朝向盖板603。穿过盖板603的开孔614可设置为允许导管以及连接套管(或系绳)穿过。换言之，开孔614可以称为一种进出孔。可以在与图2b和图2c的导管280和连接套管282相似的上下文中描述该导管以及连接套管。在盖板603的外表面上，滑架/支架618a、618b可设置为承托水下船体清洗器600，使其与导管以及连接套管之间具有空隙。同时，在底板604a的外表面上，圈尖部(looppoint)622可设置为使得机器600通过悬吊绳索(如图2b以及图2c中的悬吊绳索284)吊挂起来。圈尖部622可以策略性地定位，例如，基本上靠近机器600的重心，从而可以执行单点吊挂，同时在吊挂过程中保持机器600相对稳定。机器600另外包括终端连接盒607，终端连接盒607内封装有电缆连接件。终端连接盒607由顶侧表面的控制室接收电力供应。一旦接收电力，终端连接盒607将电力以及信息分配至控制小盒616a，控制小盒616a再将信号传送至集装阀621以控制清洗器组件，例如刷件、平移与倾斜、刷件上下表面扭矩运动、陀螺传感器616c以及推力控制单元616b等组件的控制。这些组件可以由液压软启动块609c(hydraulicsoftstartblock)、液压马达609a以及液压补偿器或迷你补偿器630所带动。主储器634可以设置为储存液压流体。机器600还可以包括过滤单元609b。组件均设置在壳体602的各个不同部分。机器600还可以包括摄影机606，摄影机606以朝向前端6002的方式安装，另一个摄影机(未示出)则以朝向船尾6004的方式安装。这两个摄影机可以连接于底板604的内部表面。摄影机可以旋转和/或倾斜以提供具有放大/缩小功能的基本上360度的视图。

在这个实例中，4个定向推力器610a-610d朝向或靠近底板604a的内表面设置，并且设置为朝向壳体602的圆形倒角。定向推力器610a-610d可以附接在底板604a的内表面。每一个定向推力器610a-610d都可以设置在与垂直推力器612a-612d偏离的位置。换言之，定向推力器610a-610d均未沿着相应的垂直推力器612a-612d的推力轨迹设置。

在维持力量不足(真空所造成的)的情况下，尤其是当三个刷件608a、608b、608c处于在缩回位置，包括俯仰/翻滚功能时，垂直推力器612a-612d可使水下船体清洗器600持续沿着待清洗的外表面移动。定向推力器610a-610d使得水下船体清洗器600进行向左/向右、或前进/后退以及沿着横向轴向左/向右操作。每一个推力器功率是约每单位100kg，额定功率为约600vdc，并从顶部进行逆变器控制。三个轮620a、620b、620c(前后)可以连接于底板604a的外表面上，并且可以设置为靠近外罩605处并且彼此隔开。如上所述，轮620a、620b、620c可以用作间隔件以防止外罩605发生坍塌，同时轮620a、620b、620c是可旋转的，使得清洗器600可以通过推力器610a-610d以及612a-612d进行自由的操作。

在清洗器600工作时，通过液压系统以增加或减少表面接触压力。例如，根据各个实施方式，液压系统可以设置在清洗器100、200、500、600的壳体(如102、502、602)内。在其他实施例中，液压系统也可由船体清洗系统(例如，120)提供，一部分的液压系统设置在部署了清洗器(例如，100、200、500、600)的服务船只(例如，262)上。

清洗器100、200、500、600可以是能够沿着船体操纵的远程操作的清洗器。如上所述，清洗器100、200、500、600使得清洗在仅需要清洗的区域执行清洗作业。换言之，清洗器100、200、500、600能够选择性清洗。更具体地，刷件108、508a、508b、608a-608c可远离底座区(例如，104、504、604)被升起并且不接触船体表面(例如，260、360、560)，从而避免了与船体的非必要的表面接触。可选地，刷件108、508a、508b、608a-608c可朝向底座区(例如，104、504、604)被下降并且以一预设的水平(例如，以预设的控制表面压力)接触船体表面(例如，260、360、560)，以在不破坏船体的涂层(例如，抗污染涂层)的前提下进行清洗作业。

这些伴随着刷件108、508a、508b、608a-608c的旋转施加的受控的表面接触压力，可以统称为表面扭矩控制。

应当理解，与传统的清洗器不同，根据各个实施方式中的水下船体清洗器能够升起或下降刷件，和/或具有表面扭矩控制；从而提供选择性清洗。

对于船舶的操作者而言，由于不需要搅动/重新启动/损坏/去除良好的涂层表面而没有任何海洋生长物，因此可以有利地节省费用，因为根据各个实施方式的清洗器能够实现受控的清洗工艺，其中可以在不去除/损坏昂贵的抗污染涂层的情况下控制表面接触的量。

尽管已经参考特定实施方式具体示出和描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，可以在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以在形式和细节上做出各种改变。因此，本发明的范围由所附权利要求书指示，并且因此意在包括落入权利要求书的等同含义和范围内的所有改变。

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