深潜型海水液压动力系统的研究

　　海水液压传动直接以海水为工作介质,与传统油压传动相比,具有系统简单、取材方便、压力损失小、与周围环境友好等优点,广泛地用于海洋开发、深海探测、抢险救生及水下军事研究工作中。

　　传统深潜型液压动力源以液压油为介质,存在以下缺点: (1)以油为介质,泄漏后污染环境; (2)需要压力补偿装置、油箱等,系统复杂; (3)密封要求严格,海水侵入容易引起油液变质,工作可靠性差。

　　以海水为工作介质的深潜型液压动力源有效地克服油压动力源的不足,同时,海水的黏度小,远距离传输压力损失小,有利于深海作业[1-3]。

　　对于海水液压动力源而言,其下潜深度主要取决于电气元件,如电机、接头及检测元器件的耐压深度。目前国内海水液压动力源所能到达的作业深度为300 m,为华中科技大学于2002年研制成功。大深度(特别是1 000 m以上)的海水液压动力源对电气元件的水下漏电保护、系统及元器件的密封性、抗污染能力及系统的可靠性方面提出了更高的要求,作者在解决这些问题的基础上研制成功了作业深度为4 000 m的海水液压动力源,用以驱动海水液压水下作业工具。

　　1　工作原理及系统组成

　　该系统直接投放于水下工作,主要由潜水电机、海水液压泵、溢流阀、流量阀、过滤器及电控制柜等元器件组成。系统原理如图1所示:海水液压泵2由潜水电机3驱动,直接从周围海洋环境中吸水,经过滤器1过滤后进入液压泵,泵出口压力由溢流阀7调定,并由压力表5显示,系统回水经单向阀9直接排入周围海水中,系统输出的高压水通过快换插头10与水下作业工具相连,流量阀6调定通往水下作业工具的流量。

　　下面阐述系统主要元器件参数的选择。

　　(1)系统额定压力的选择

　　该系统用于驱动水下作业工具工作。水下作业工具分旋转型工具和往复型工具两类。往复型工具在相同作业能力的情况下,系统压力和液压缸的面积成反比,系统压力越高,则液压缸体积越小,工具重量越轻。结合现有技术水平及工具指标,系统额定压力确定为14MPa。

　　(2)系统额定流量的选择

　　传统液压动力源为闭式系统,可在水下驱动作业工具进行打磨、切割、钻孔等作业,作业完成后液压油流回油箱。在压力等级12~16MPa下,额定流量为28 L/min[4]。

　　表1为美国1984年研制成功的水下作业工具的性能指标,其中旋转型工具的流量均为26·5 L/min。

　　对比油压类深海动力源和国外技术指标,结合已有技术,确实该系统额定流量为30 L/min。

　　(3)影响系统深度的因素