本发明涉及船舶设备技术领域，尤其涉及一种船舶甲板用快速除雪除冰装置。
背景技术：
一直以来，船舶甲板平台区域防冻和除冰是亟待解决的技术难题。极地航行船舶遭受海水溅淋是船体和甲板形成覆冰的主要原因，同时大气中的过冷液滴遇到装备后也在结构表面大量覆冰，即大气结冰。海水溅淋冰(seasprayice)是过冷的海水溅射到装备上后迅速形成的结冰。积雪会增加船舶的重量，覆盖在各种设备上，引起打滑。积雪压实成冰或融化后再凝结成雨凇冰(glazeice)。雨凇冰是冻雨与装备接触后形成的透明、致密的冰层。相较于雾凇，雨凇冰的冰层密度大，难以清除。雾凇(rime)是携带过冷液滴的雾与装备表面接触后形成的疏松、不透明的白色粒状结构沉积物，覆盖在设备上后清除难度相对较小。此外，还有霜(frost)、雹(fleet)等结冰量较小的结冰方式。积雪与集冰能够影响甲板作业的同时，还会使船丧失稳性。
现有的甲板平台区域除冰方法主要包括三大类：一是热力融冰法，其除冰的主要原理是焦耳热原理，包括过电流密度法、电磁波法、电加热、红外线、微波法和激光法等；二是机械破冰法，是基于机械装置的除冰方法，结冰后借助外力除冰，包括电脉冲除冰法、电斥分离法、强力振动法和电磁应力线法等，这些除冰方法需要一定能源或资源。三是化学涂层法，主要包括超疏水涂层、牺牲性涂层、水润滑涂层以及低交联度界面滑移涂层等被动除冰方法。对国内外现有防冰/除冰方法与技术进行了归纳和分析，包括电加热、红外线、超声导波除冰等主动除冰方法以及超疏水涂层、牺牲性涂层、水润滑涂层以及低交联度界面滑移涂层等被动除冰方法。通过对各种防除技术的分析，认为红外线、电热、高速热流等主动除冰方法方便快捷，但能耗较大且存在二次结冰的危险；超声导波除冰具有能耗低、除冰快和冷除冰的优势，但是由于导波的传播机制限制只适用于板管结构以及较薄的冰层除冰；化学药剂法和牺牲性涂层费用高、次数有限，且对极地环境有很大影响；超疏水涂层在一定条件具有较小的冰粘附强度，但在高湿、低温或水滴冲击下其疏水防冰性能下降严重，需要进一步提高稳定性。
cn204000731u公开了一种航母飞行甲板除冰装置，该装置包括电动车载体、安装在电动车载体上的车载微控制器和碎冰收集机构、压力传感器、用于传输压力信号的压力信号传输器、破冰机构和碎冰清扫机构；破冰机构安装在电动车载体的车头装载机前，碎冰清扫机构安装在车头装载机中下部；破冰机构包括偏心轮滚筒、滚筒控制器与凸出安装于偏心轮滚筒表面的破冰菱角；压力传感器安装于偏心轮滚筒的偏心轴上。
cn108146594a公开了一种可除冰船舶甲板，包括甲板体、除冰盘、冰水收集器、升降装置、水箱、出水管路、回水管路、喷头、水泵和加热板，除冰盘和冰水收集器通过一连接柱相连接，升降装置设置在冰水收集器底部，冰水收集器呈锥形，在除冰盘完全降下时，除冰盘表面与甲板体表面齐平，在除冰盘完全升起时，冰水收集器边缘抵在甲板体下表面，连接柱上设有周向喷水的喷头，喷头通过水泵与出水管路相连接，出水管路与水箱相连接，出水管路弯曲设置在加热板下表面，加热板紧贴在甲板体下表面，冰水收集器与回水管路相连接，回水管路弯曲设置在加热板下表面并与水箱相连接。
由上述除冰方法可知，现有的除冰方法都存在明显的不足，归纳起来主要有：(1)除冰效率较低，现行的除冰方法不仅浪费时间、人力和物力等大量资源，而且融化后的冰水积聚在甲板上很有可能重新结冰；(2)除冰成本偏高，热力融冰法存在能量损耗大、设备投资成本高和使用范围较小等缺陷，机械破冰法工作强度大并且难以达到及时除冰的目的；(3)除冰危险系数大，由于船舶甲板平台区域在结冰之后表面非常滑，人员在除冰过程中易发生安全危险甚至可能危及其生命。因此，如何能提高除冰质量、降低能耗、避免甲板不受损伤而且无需工作人员操作，减少除冰人员危险系数成为了船舶甲板除雪除冰领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种自动化程度高，采用人工智能操作，在有效确保除雪除冰质量的前提下，能够节约能源，避免甲板冰水二次结冰问题，而且除冰过程能够有效保护甲板不受损伤的船舶甲板用快速除雪除冰装置。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种船舶甲板用快速除雪除冰装置，包括一具有行走轮的支架，沿行走轮前进的方向在支架上自前向后依次设置有用于将甲板表面冰层破碎的旋冰机构，驱动所述旋冰机构针对冰层实际厚度进行高度调整的升降调节机构，将破碎的冰块横向清扫的碎冰扫吹机构，将残留并附着在甲板上的残冰加热融化的融冰机构，以及对残冰融化后的冰水进行吸收拭干的擦拭机构，以及控制器，在旋冰机构前方的支架上设置有一用于检测地面冰层厚度的检测元件，所述检测元件检测到甲板表面冰层的实际厚度数据后发送检测信号至控制器，所述控制器接收检测信号后发送用于驱动旋冰机构运行至切割安全高度冰层位置的信号至升降调节机构，然后发送将甲板表面冰层破碎的信号至旋冰机构，旋冰机构启动后控制器发送将破碎的冰块横向清扫的信号至碎冰扫吹机构，同时发送将残留并附着在甲板上的残冰加热融化的信号至融冰机构，擦拭机构对残冰融化后的冰水进行吸收拭干，除冰完成后，控制器分别发送停止信号至上述机构。
上述的船舶甲板用快速除雪除冰装置，所述旋冰机构包括横向设置于支架上的旋转轴，沿旋转轴的轴线方向在旋转轴上连续设置有多个破冰刀片，以及与旋转轴连接的用于驱动破冰刀片转动的第一伺服电机，所述控制器发送将甲板表面冰层破碎的信号至第一伺服电机。
上述的船舶甲板用快速除雪除冰装置，所述升降调节机构包括一设置在支架顶部的横梁，在横梁的左右两端分别向下延伸设置有伸向支架内部的左、右伸缩板，所述旋转轴设置于左、右伸缩板之间，在右伸缩板内竖向设置有一与横梁固定连接的螺纹杆，以及与所述螺纹杆螺纹连接的锥齿轮，所述锥齿轮上连接有用于驱动螺纹杆竖向升降带动横梁上下移动的第二伺服电机，在左伸缩板内竖向设置有一与横梁固定连接的当横梁上下移动时用于辅助导向横梁稳定升降的导向杆，所述控制器接收检测信号后发送用于驱动旋冰机构运行至切割安全高度冰层位置的信号至第二伺服电机。
上述的船舶甲板用快速除雪除冰装置，所述碎冰扫吹机构包括横向设置于支架上的具有一容置腔的梁体，沿梁体的轴线方向在梁体上依次设置有多个向旋冰机构方向伸出的清扫辊，所述容置腔内设置有一用于驱动多个清扫辊快速转动的螺杆，所述螺杆通过分别设置在清扫辊上的从动齿轮与清扫辊转动连接，在螺杆的任一端设置有用于驱动螺杆转动的第三伺服电机，沿梁体的轴线方向在梁体上依次设置有多个与清扫辊伸出方向相反的吹气枪，该吹气枪具有一送气腔，在吹气枪上开设有多个与所述送气腔连通的吹气孔，所述容置腔内设置有与各送气腔相连通的送气管，该送气管与气源连接。
上述的船舶甲板用快速除雪除冰装置，所述融冰机构包括横向设于碎冰扫吹机构后方的具有一发热腔的融冰梁，在发热腔内设置有一通电产生热量的加热丝，沿融冰梁的长度方向垂直于甲板在融冰梁上开设有与发热腔连通的热风孔，所述融冰梁上连接有一向发热腔内输送连续气压将发热腔内产生的热量经热风孔吹出并垂直作用于甲板上的送气管。
上述的船舶甲板用快速除雪除冰装置，所述擦拭机构包括设于融冰机构后方两侧的擦拭板，在擦拭板底部覆盖有用于吸收及擦拭冰水的海绵层，所述擦拭板上设置有一擦拭杆，在擦拭杆上设置有一与支架相连的用于向擦拭板提供横向及纵向预应力的减振弹簧。
上述的船舶甲板用快速除雪除冰装置，在融冰机构后方的支架上设置有用于检测甲板残余冰层的检测元件，所述检测元件检测到残余冰层后发送信号至控制器，控制器接收信号后发送启动信号至旋冰机构、升降调节机构、碎冰扫吹机构及融冰机构进行二次除冰。
上述的船舶甲板用快速除雪除冰装置，所述吹气枪包括设于梁体中心的主吹气枪及两侧的副吹气枪，所述吹气孔沿主副吹气枪的轴线方向依次设置多个，吹气孔设置两排并列设于主吹气枪底部并向两侧的副吹气枪方向开设，两副吹气枪上的吹气孔分别设于副吹气枪底部并向外侧方向开设。
上述的船舶甲板用快速除雪除冰装置，所述破冰刀片沿旋转轴的中心向两端方向依次倾斜设置，倾斜角为15°～30°。
上述的船舶甲板用快速除雪除冰装置，所述支架上设置有用于检测行走轮轨迹的位置检测传感器。
本发明船舶甲板用快速除雪除冰装置的优点是：该装置自动化程度高，采用人工智能操作，通过检测元件采集信号与控制器的信号配合，实现了除冰的自动化工作，通过旋冰机构第一步的破冰，能够将甲板上大部分的冰层破碎并使其与甲板分离，然后通过碎冰扫吹机构的作用，能够将破碎的冰层进行快速的清扫及吹散，融冰机构的作用能够将残留在甲板上的冰层进一步融化，由于前期的碎冰、清扫等处理，残留在甲板上的冰层已经很少，所以采用热风融化的方式在有效确保除雪除冰质量的前提下，能够节约能源，碎冰扫吹机构与擦拭机构的组合，能够快速将甲板上的碎冰、冰层及残冰融化后的冰水进行擦拭，避免了甲板冰水二次结冰问题，而且在旋冰装置前方的支架上设置的用于检测地面冰层厚度的检测元件，能够检测到甲板表面冰层的实际厚度，采用控制器发送信号至升降调节机构，并驱动旋冰机构运行至切割安全高度冰层位置进行破碎，精确度高，碎冰效果大大提高，实现了除冰过程有效保护甲板不受损伤的目的。本发明的关键还在于旋冰机构、碎冰扫吹机构、融冰机构、擦拭机构的顺序设置，该设置方式能够最大程度上提高除冰的效率，除雪除冰效率高、速度快，节省了除冰的时间，而且能够大大降低能源的使用。因此，可有效改善船舶甲板平台区域的工作环境，对提高船舶在寒冷环境下的工作性能以及保证船员的安全等，都具有极为重要的现实意义，综合效益显著。这种技术使用起来十分方便，附加设备结构简单，便于船舶环境的应用，具有很好的应用前景。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为旋冰机构及升降调节机构的结构示意图；
图3为碎冰扫吹机构的局部结构放大图；
图4为融冰机构的局部结构放大图；
图5为擦拭机构的局部结构放大图；
图6为主吹气枪中吹气孔的位置布置结构图；
图7为检测元件检测甲板表面冰层实际厚度的工作状态图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明；
如图1、2、3、4、5、6、7所示，一种船舶甲板用快速除雪除冰装置，包括一具有行走轮1的支架2，沿行走轮1前进的方向在支架2上自前向后依次设置有用于将甲板3表面的冰层4破碎的旋冰机构5，旋冰机构5包括横向设置于支架2上的旋转轴6，沿旋转轴6的轴线方向在旋转轴6上连续设置有多个破冰刀片7，破冰刀片7沿旋转轴6的中心向两端方向依次倾斜设置，为防止破碎后的碎冰再次堆积在甲板3上，破冰刀片7相对于旋转轴6倾斜设置，倾斜角为15°～30°。在旋转轴6上连接有用于驱动破冰刀片7转动的第一伺服电机8，控制器发送将甲板3表面的冰层4破碎的信号至第一伺服电机8。为了避免在除冰过程中出现跑偏的问题，在支架2上设置有用于检测行走轮1轨迹的位置检测传感器9。支架2上包括一驱动旋冰机构5针对冰层4的实际厚度进行高度调整的升降调节机构10，升降调节机构10包括一设置在支架2顶部的横梁11，在横梁11的左右两端分别向下延伸设置有伸向支架2内部的左伸缩板15及右伸缩板，所述旋转轴6设置于左伸缩板15及右伸缩板之间，在右伸缩板内竖向设置有一与横梁11固定连接的螺纹杆12，以及与螺纹杆12螺纹连接的锥齿轮13，锥齿轮13上连接有用于驱动螺纹杆12竖向升降带动横梁11上下移动的第二伺服电机14，在左伸缩板15内竖向设置有一与横梁11固定连接的当横梁11上下移动时用于辅助导向横梁11稳定升降的导向杆16，控制器接收检测信号后发送用于驱动旋冰机构5运行至切割安全高度冰层位置的信号至第二伺服电机14。
在旋冰机构5后方设置有一将破碎的冰块横向清扫的碎冰扫吹机构17，碎冰扫吹机构17包括横向设置于支架2上的具有一容置腔18的梁体19，沿梁体19的轴线方向在梁体19上依次设置有多个向旋冰机构5的方向伸出的清扫辊20，在容置腔18内设置有一用于驱动多个清扫辊20快速转动的螺杆21，螺杆21通过分别设置在清扫辊20上的从动齿轮22与清扫辊20转动连接，在螺杆21的任一端设置有用于驱动螺杆21转动的第三伺服电机23，沿梁体19的轴线方向在梁体19上依次设置有多个与清扫辊20伸出方向相反的吹气枪24，该吹气枪24具有一送气腔25，在吹气枪24上开设有多个与所述送气腔25连通的吹气孔26，在容置腔18内设置有与各送气腔25相连通的送气管27，该送气管27与气源34连接。吹气枪24包括设于梁体19中心的主吹气枪及两侧的副吹气枪，所述吹气孔沿主副吹气枪的轴线方向依次设置多个，吹气孔设置两排并列设于主吹气枪底部并向两侧的副吹气枪方向开设，两副吹气枪上的吹气孔分别设于副吹气枪底部并向外侧方向开设。在碎冰扫吹机构17后方设置有一将残留并附着在甲板3上的残冰加热融化的融冰机构28，融冰机构28包括横向设于碎冰扫吹机构17后方的具有一发热腔29的融冰梁30，在发热腔29内设置有一通电产生热量的加热丝31，沿融冰梁30的长度方向垂直于甲板3在融冰梁30上开设有与发热腔29连通的热风孔32，在融冰梁30上连接有一向发热腔29内输送连续气压将发热腔29内产生的热量经热风孔32吹出并垂直作用于甲板3上的送气管33。以及对残冰融化后的冰水进行吸收拭干的擦拭机构34，擦拭机构34包括设于融冰机构28后方两侧的擦拭板35，在擦拭板35的底部覆盖有用于吸收及擦拭冰水的海绵层36，擦拭板35上设置有一擦拭杆37，在擦拭杆37上设置有一与支架2相连的用于向擦拭板35提供横向及纵向预应力的减振弹簧38。
为确保能够将甲板3表面的冰雪全部清除，在融冰机构28后方的支架2上设置有用于检测甲板3表面残余冰层的检测元件，检测元件检测到残余冰层后发送信号至控制器，控制器接收信号后发送启动信号至旋冰机构5、升降调节机构10、碎冰扫吹机构17及融冰机构28进行二次除冰。
为实现自动化除雪除冰，本发明设置控制器，在旋冰机构5前方的支架2上设置有一用于检测地面冰层厚度的检测元件39，检测元件39检测到甲板3表面冰层的实际厚度数据后发送检测信号至控制器，控制器接收检测信号后发送用于驱动旋冰机构5运行至切割安全高度冰层位置的信号至升降调节机构10，然后发送将甲板3表面冰层破碎的信号至旋冰机构5，旋冰机构5启动后控制器发送将破碎的冰块横向清扫的信号至碎冰扫吹机构17，同时发送将残留并附着在甲板上的残冰加热融化的信号至融冰机构28，擦拭机构34自动对残冰融化后的冰水进行吸收拭干，除冰完成后，控制器分别发送停止信号至上述机构。
本发明采用信号顺序工作的方式，从旋冰、扫吹、融冰到擦拭，一体化完成对碎冰的清扫与收集，全程自动化方式工作，除雪除冰效率高、速度快，节省了除冰的时间，而且能够大大降低能源的使用。因此，可有效改善船舶甲板平台区域的工作环境，对提高船舶在寒冷环境下的工作性能以及保证船员的安全等，都具有极为重要的现实意义，综合效益显著。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。