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船舶货舱清洗爬壁机器人设计与研究

船舶货舱清洗爬壁机器人设计与研究

作者：陈建坤中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院)

学位级别：硕士

随着我国海运的发展,我国的船队运力规模已经达到了世界第二,成为了全球海运大国。伴随着海运的发展,我国在船舶制造和维护等方面的需求也越来越显著。船舶货舱的清洗一直是海运船舶维护的关键一环。传统的货舱清洗大多是依靠工人手持... 详细信息

随着我国海运的发展,我国的船队运力规模已经达到了世界第二,成为了全球海运大国。伴随着海运的发展,我国在船舶制造和维护等方面的需求也越来越显著。船舶货舱的清洗一直是海运船舶维护的关键一环。传统的货舱清洗大多是依靠工人手持高压喷枪清洗作业,该种作业方式安全隐患大、工作效率低、清洗质量差。磁吸附爬壁机器人可以吸附于船舶金属壁面来代替工人执行清洗任务,这极大地解决了人工清洗的弊端,但目前市场上应用的船舶清洗爬壁机器人还无法适应货舱多壁面之间过渡的场景。基于上述船舶货舱清洗的问题,本文研制了一种用于货舱清洗的壁面自适应爬壁机器人。首先,针对船舶货舱内多种壁面的特点,本文对爬壁机器人提出了货舱壁面自适应的要求。通过对机器人吸附、行走、驱动和清洗等不同方案的分析,提出了适用于货舱清洗的爬壁机器人具体方案,根据该方案设计了机器人的磁吸附机构、驱动行走机构和自适应清洗机构。其次,为了验证机器人壁面吸附的可靠性和舱内行走的稳定性,对设计的爬壁机器人进行了力学性能研究,由静力学和动力学分析得到爬壁机器人的货舱清洗的力学模型。同时,对整机关键结构的可靠性进行了ANSYS有限元分析。再次,为了机器人达到额定的磁吸附能力,对磁吸附机构进行了磁路的设计和多参数的优化。本文利用Ansoft Maxwell软件对Halbach阵列的磁路进行了分析,并对前后磁吸附机构的安装位置、尺寸大小与磁吸附力之间的关系进行了仿真优化,确定了最优的参数关系。最后,本文对机器人各个零部件进行了加工并装配出机器人样机,搭建了货舱测试平台,对磁吸附机构的吸附力大小和机器人样机壁面行走能力进行了试验。结果表明机器人可以在货舱多个壁面之间过渡行走,打水清洗效率和清洗质量较传统人工清洗都有了明显的提升,真正实现了船舶货舱的自动化清洗作业。

关键词：爬壁机器人货舱清洗结构设计磁力仿真壁面自适应

高比表面硫脲改性花生壳炭的制备及对四环素和铜的吸附

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环境科学 2023年第3期44卷 1528-1536页

作者：闵炳坤李坤权南京农业大学工学院南京210031

以硫脲和磷酸为改性剂,通过一步碳化制备了高活性氮硫共掺杂高比表面改性花生壳炭PBC-NS.探讨了改性花生壳炭PBC-NS吸附单一与混合体系中TC/Cu(Ⅱ)吸附特性,并研究了改性对TC/Cu(Ⅱ)吸附的增强作用及机制.结果表明,改性花生壳炭PBC-NS... 详细信息

以硫脲和磷酸为改性剂,通过一步碳化制备了高活性氮硫共掺杂高比表面改性花生壳炭PBC-NS.探讨了改性花生壳炭PBC-NS吸附单一与混合体系中TC/Cu(Ⅱ)吸附特性,并研究了改性对TC/Cu(Ⅱ)吸附的增强作用及机制.结果表明,改性花生壳炭PBC-NS成功引入了砒啶氮、石墨氮、C—S—C和—SH等氮硫官能团,且改性后比表面积高达1437 m^(2)·g^(-1),比改性前提升了2.6倍.改性花生壳炭PBC-NS对单一体系TC和Cu(Ⅱ)的最大吸附量分别为585mg·g^(-1)和21.2mg·g^(-1),较改性前提升2.6倍和2.7倍;且PBC-NS对混合体系中的TC和Cu(Ⅱ)的饱和吸附量较单一体系提升13mg·g^(-1)和6.8mg·g^(-1).PBC-NS在4次重复使用后对TC和Cu(Ⅱ)的吸附容量仍能达到初始吸附量的66%和70%.等温拟合与现代光谱分析表明,改性使PBC-NS对TC/Cu(Ⅱ)吸附量的大幅提高主要归因于氮硫活性官能位的化学络合和高比表面引起的孔填充共同作用.结果表明硫脲/磷酸化学改性能有效提升花生壳炭对TC/Cu(Ⅱ)的吸附性能,可为混合污染高吸附性能生物炭结构调控和TC/Cu(Ⅱ)水污染吸附处理提供新思路.

关键词：氮硫掺杂高比表面混合吸附养殖废水增强作用

智慧课堂视阈下的深度教学策略研究——以新人教版必修1“细胞的能量‘货币’ATP”为例

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中学教学参考 2024年第11期 83-86页

作者：陈建坤安徽省临泉第一中学 236400

深度学习的兴起和发展,促使教学模式的变革。智慧课堂视阈下的深度教学因其开阔的教学视野、丰富的教学资源、灵活的教学方式有效地促进了深度学习的真实发生。文章结合具体教学案例,重点阐述在智慧课堂辅助下开展深度教学的策略。

关键词：深度学习智慧课堂深度教学策略

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定向分布钢纤维RPC的剪切性能

建筑材料学报 2023年第1期26卷 96-102页

作者：李坤梁杨克家李坤坤台州学院建筑工程学院浙江台州318000 温州大学建筑工程学院浙江温州325035

为研究准静态荷载下纤维分布对活性粉末混凝土(RPC)构件受剪、受拉力学性能的影响,利用电磁场定向装置制备了定向分布钢纤维活性粉末混凝土(ASFRPC)试件,并对其进行双面直剪和劈裂抗拉试验,结合图像分析法研究了纤维方向、纤维长径比对... 详细信息

为研究准静态荷载下纤维分布对活性粉末混凝土(RPC)构件受剪、受拉力学性能的影响,利用电磁场定向装置制备了定向分布钢纤维活性粉末混凝土(ASFRPC)试件,并对其进行双面直剪和劈裂抗拉试验,结合图像分析法研究了纤维方向、纤维长径比对钢纤维活性粉末混凝土(SFRPC)试件受剪、受拉力学性能的影响.结果表明:相同条件下ASFRPC试件的抗剪强度、峰值剪切变形和剪切韧性相比于SFRPC试件均有了显著的提高,表现出更高的抗剪、抗拉性能.

关键词：定向分布钢纤维活性粉末混凝土抗剪强度抗剪韧性劈拉强度

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解读生长素受体种类及其参与的信号传导机制

教学考试 2023年第16期 7-10页

作者：陈建坤安徽省临泉第一中学

植物激素对植物体的生命活动起到重要的调节作用,一直是学者研究的热点。作为信号分子,生长素和其他激素一样,需要通过与其受体特异性结合以进行信号传导,从而对植物细胞内基因组的表达进行调节,进而影响植物体的生长发育。不同的植物... 详细信息

植物激素对植物体的生命活动起到重要的调节作用,一直是学者研究的热点。作为信号分子,生长素和其他激素一样,需要通过与其受体特异性结合以进行信号传导,从而对植物细胞内基因组的表达进行调节,进而影响植物体的生长发育。不同的植物激素都有各自的受体和作用机制。人教版新教材选择性必修1第5章第1节《植物生长素》一节中明确提出生长素作用需要受体参与:生长素首先与细胞内某种蛋白质——生长素受体特异性结合,引发细胞内发生一系列信号转导过程.

关键词：植物生长素植物激素植物细胞信号传导特异性结合信号分子信号转导

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生长素受体及作用机制解读

中学生物学 2023年第5期39卷 3-4页

作者：陈建坤安徽省临泉第一中学安徽阜阳236400

人教版旧教材介绍生长素作用时未提及生长素受体,而新教材中明确提出生长素作用需要受体。通过重点阐述生长素结合蛋白1(ABP1)和运输抑制剂响应蛋白1(TIR1)两种生长素受体及其作用机制,为教学提供参考。

关键词：生长素生长素结合蛋白1(ABP1) 运输抑制剂响应蛋白1(TIR1)

南水北调前后北京平原区地下水和地面沉降演变特征

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地质学报 2024年第2期98卷 591-610页

作者：雷坤超北京市地质环境监测所北京100195 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室北京100029

超量开采地下水引发的地面沉降已成为制约北京区域社会经济可持续发展的重要因素之一。2014年12月,南水北调中线工程正式通水,每年向北京输水超过10×10^(8)m^(3),改变了北京供水格局,也为地下水压采、涵养及控制地面沉降创造了条件。... 详细信息

超量开采地下水引发的地面沉降已成为制约北京区域社会经济可持续发展的重要因素之一。2014年12月,南水北调中线工程正式通水,每年向北京输水超过10×10^(8)m^(3),改变了北京供水格局,也为地下水压采、涵养及控制地面沉降创造了条件。本文利用多种监测数据,分析南水进京前后,北京平原区地下水和地面沉降的变化;研究不同水位变化模式下不同岩性及深度土层的变形特征;计算土层不同变形阶段的弹性和非弹性储水率;并对黏性土层产生较大残余变形和滞后变形的原因进行了探讨。结果表明:①2015~2020年,平原区大部分地区第一至第四含水层组地下水位逐渐上升,地面沉降呈减缓的趋势。②第二和第三压缩层组是沉降主要贡献层,除平各庄和榆垡站外,其余各站第三压缩层组沉降占比逐渐增大,沉降主控层有向深部转移的规律。③平原区北部和东部,第二和第三压缩层组对应的地下水位由降转升。在水位下降阶段,土层呈塑性和蠕变变形;水位上升阶段,土层以塑性变形为主,部分时间出现弹性变形,具有黏弹塑性。平原区南部,地下水位始终持续下降,土层变形始终呈塑性和蠕变变形。含水砂层则主要呈弹性变形。④土层变形的不同阶段,弹性和非弹性储水率并不是恒定的,随着地下水位下降,储水率呈减小的趋势。⑤黏性土层存在较大残余变形和变形滞后的原因,一是非弹性储水率大于弹性储水率,二是黏性土层的弱渗透性。

关键词：北京平原区南水北调工程地下水和地面沉降土层变形储水率

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环形支撑体系在超大异形深基坑中的应用研究

铁道工程学报 2022年第6期39卷 50-55页

作者：吴坤中铁第一勘察设计院集团有限公司西安710043

研究目的:随着轨道交通线网的发展,出现很多体量庞大的多线换乘车站,其基坑一般呈超大、异形的特点,如何选择一种安全经济合理的围护形式至关重要。本文以广州天河公园地铁站基坑工程为例,开展超大异形深基坑工程支护设计方案研究,根据... 详细信息

研究目的:随着轨道交通线网的发展,出现很多体量庞大的多线换乘车站,其基坑一般呈超大、异形的特点,如何选择一种安全经济合理的围护形式至关重要。本文以广州天河公园地铁站基坑工程为例,开展超大异形深基坑工程支护设计方案研究,根据工期要求,提出变形控制措施及优化方案。研究结论:(1)环形支撑与传统对撑方案比较,能显著减少支撑数量,支撑平面布置灵活,经济合理;(2)基坑分区设计可降低支护设计难度,改善围护结构受力,但导致工期增加,在基坑安全及施工进度两方面因素综合评估下,必要的基坑分期选择显得尤为重要,本项目大基坑支护方案相比较原方案总工期节约8个月;(3)环形支撑体系在异形基坑支护中发挥了较大优势,偏压受力工况下亦可满足支护结构受力要求,确保基坑安全;(4)本研究成果可为异形深基坑工程提供一定的理论参考和工程借鉴。

关键词：超大异形深基坑基坑分区环形支撑偏压受力

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终身体育意识在体育课堂教学中的渗透初探

终身体育意识在体育课堂教学中的渗透初探