海水液压传动技术在海上救捞工具中的应用研究

　　1 前言

　　海洋是人类生存和发展的资源宝库。随着科技水平的提高和国家利益的需要,人类对海洋的开发也不断向深海迈进。进行深海调查、探测、海底勘查、海洋油气和矿产资源开发、海底打捞、救生及海军军事建设等均离不开现代化的潜水器。

　　液压技术具有单位功率重量轻、体积小、输出功率大、输出平稳等优点,已广泛应用于各种潜水器。海水液压传动直接以海水作为工作介质,除了具有液压传动本身所具有的优点之外,还具有下列优越性[1]:

　　(1)没有环境污染,有利于保护海洋环境;

　　(2)直接从海洋中吸水作为工作介质,没有购买、储运和管理介质的费用及麻烦,亦节省了石油资源;

　　(3)系统设计成开环形式,直接从海洋吸水,作业后的水直接排回海洋,不需要水箱和回水管,系统大为简化,从而减小了体积和重量,提高了设备的机动性和灵活性;

　　(4)海水粘温和粘压系数小,在正常工作条件下其粘度基本保持不变,因此系统工作性能稳定;

　　(5)具有补偿水深压力的功能。系统吸入口直接通海洋,水深压力的增加,使得泵的吸入口的压力增加,在电机输出到泵的功率不变的情况下,泵的出口压力也将增加相应的部分,抵消水深压力的影响。因此适用于大深度的作业需求,提高了系统的效率;

　　(6)动力源与执行机构间仅用一根压力水管连接,因此受潮流的作用力小,潜水员承受的附加作用力小,操作轻便,作业范围可大大提高;

　　(7)在水中可以方便地拆卸和更换元器件,维护简单。

　　由于上述突出优点,海水液压传动技术在潜水器中具有广阔的应用前景。

　　排水体积增加,而重量未变,所以浮力增加。这种浮力调节系统复杂、笨重,而且油和海水要严格分离。图1c是在潜水器内放置耐压水箱,其容积等于 所要求的最大浮力调节量。需要调节浮力时,用容积式海水泵将水箱中的水排出,或者从外界注入水,使潜水器的重量发生变化,以此来控制潜水器的沉浮。比较上 述3种调节方案后可以看出,采用高压水泵的方案时,结构最简单、体积小、重量轻,潜水深度可以很大,被认为是最佳方案,特别是在潜水器重量大、潜水深度深 的情况下,其优越性更加突出。此中方案的关键是要研制出工作可靠的高压容积式海水泵,可能达到的潜水深度决定于海水泵的工作压力。

　　图1c是国际上目前普遍采用的形式,如美国的/ALVIN0号,日本/SHINKAI65000号等载人潜水器均采用此浮力调节形式。

　　“NEW ALVIN”是美国正在研制的6500m深海载人潜水器,甚至将潜浮抛载、可调压载、压载水箱注排水、纵倾调节以及横倾调节合为一个系统,采用唯一的压载 水舱不等量注水式压载系统来实现5个系统的功能。系统包括多个压载水舱和多台较大流量的超高压海水泵,从而使得潜水器本身需要携带的有效配载大大降低 [2]。