移动式海水液压水下作业工具系统

　　0 前言

　　20世纪后期,直接以海水(或淡水)代替矿物油作为工作介质的水液压元件和系统的研制获得了突破性的进展,而且在广泛的工程应用中证明了它具有十分突出的优越性。在此基础上,促进了国际上由海(淡)水液压动力源驱动的水下作业工具系统的发展,这种新型的作业工具系统不仅完全避免了使用矿物油时所带来的一系列严重问题,而且具有系统简单、工作可靠、系统效率高、作业深度不受限制、设备重量轻、隐蔽性好、机动能力强等突出优点,国际上一致认为它是今后水下作业工具的必然发展方向,是水下作业工具的最佳选择^[1-2]。

　　海水液压动力工具直接以海水作为工作介质,除了具有液压工具本身所具有的优点之外,同传统的油压工具系统相比,还具有下列突出优点:

　　(1)系统直接以海水作为工作介质,完全避免了使用矿物油所存在的污染、地面打滑、燃烧、买油、贮油、废油处理等一系列严重问题,具有环保、安全、节能、隐蔽性好、运行费用低等突出优点;

　　(2)系统为开式系统,不用水箱和回水管,简化了系统,使系统效率和可靠性提高;

　　(3)将工具系统置于水下环境时,系统具有压力自动补偿功能,因此不受水深压力的影响,可以在任意深度下工作。而油压系统在水下工作时则需要压力补偿,这将严重降低系统的效率和可靠性;

　　(4)由于水的粘度低,而且没有回水管,因此系统的阻力损失小,作业效率高。

　　海水液压传动技术(直接由海水代替矿物油作系统的工作介质)是国际上流体传动领域的前沿研究领域。目前国际上只有美、英、日、德、芬兰等少数工业发达国家做此项技术的研究。从国际上水下作业工具的发展趋势来看,美、英等西方工业发达国家一直在研制由海水液压驱动的水下作业工具系统,例如,美国海军NCEL(NavalCivilEngineeringLaborato-ry)于1988年已研制出由海水液压动力源驱动的多功能水下作业工具系统,并且用它装配了水下作业工程队,在使用中显示了十分突出的优越性^[3]。1988年英国研制出压力分别为14MPa和10MPa的柱塞式海水液压泵和马达,开发了海水液压水下动力工具^[4]。芬兰Tampere科技大学与HytarOyWaterHy-draulics公司合作从事海(淡)水液压系统的研究与应用工作,并于1994年研制开发用于驱动水下作业工具及水下机器人的自持式海水液压水下动力站^[5]。但到目前为止,海水液压驱动的水下作业工具系统主要限于军方使用,处于严格保密的状态,没有产品供应市场。估计我国在今后若干年内,即使用高价也可能无法购买到这种新型的水下作业工具。

　　为了满足大深度水下作业的需要,我国在有关部门的资助下,于20世纪90年代开始进行海水液压传动技术的研究,在相关技术取得突破的基础上,于2002年研制了海水液压动力系统,并经海试证明了其优越性和可靠性。2006年研制了移动式海水液压水下作业工具系统,该系统包括多种海水液压驱动的工具及移动式动力源[6]。笔者介绍了该系统的原理、工作方式和关键技术问题,并将其与国际上成熟的液压工具进行了比较,理论上分析了其用于水下作业时的优越性。