为有效减少深潜器耐超高压装备仓的体积,深海液压动力单元多封装在箱体内,并置于舷外,通过压力补偿器实现单元内外压力的平衡。然而,由于缺乏壳体屏蔽,置于舷外液压泵的振动噪声更易于被声呐捕捉,造成深潜器隐身能力降低。深海液压泵的振动噪声传递需跨越油液-油箱壁-海水等多种介质,且液体介质属性随海水深度而变化,噪声传递机制异常复杂。采用声-固耦合的声学仿真方法,合理简化液压动力单元的深海液压泵和壳体壁面模型,研究在不同海深下,液体介质属性、深海背压、声速等多种参数对深海液压泵噪声传播距离以及噪声衰减幅度和指向性的影响规律,为提升深潜器隐身性能提供理论依据。

针对深海单、双边受压工况,通过有限元方法研究不同海深压力和压缩量对往复密封静态特性的影响,探究可能发生密封失效的危险区域。建立与接触应力、接触长度及密封压力相关的综合性指标平均裕度值,分析平均裕度值随海深压力的变化规律,单边受压时平均裕度值在40 MPa左右达到峰值,双边受压时随海深压力增加而减少,两种工况的平均裕度值均在最高海深压力时最低。因此,根据两种工况在120 MPa时密封压缩量与平均裕度值的对应关系,结合试验研究压缩量对密封可靠性的影响,进而得到满足全海深作业要求的设计平均裕度值不小于4.38 MPa,密封压缩量不小于0.4 mm。该往复密封结构应用于“奋斗者”号全海深载人潜水器可调压载装置,经过万米海试验证密封性能可靠。

卸荷阀是液压支架系统关键的压力控制元件。提出了一种高压超大流量纯水卸荷阀结构,并对卸荷阀的工作原理进行分析,建立了卸荷阀的数学模型。通过搭建AMESim仿真模型,分析了卸荷阀的动态循环工作过程,以及先导阀、主阀、单向阀的启闭动态压力特性。在调定卸荷压力下,对影响卸荷阀恢复压力的关键因素进行了分析。为了验证仿真模型的准确性,搭建了卸荷阀的试验测试系统。研究表明,仿真与试验的压力参数吻合较好,通过调整顶杆直径、阻尼孔直径、阻尼孔长度及先导阀弹簧刚度,可以优化卸荷阀的恢复压力,研究结果可以为高压超大流量纯水卸荷阀的设计提供理论基础。

封隔器是石油开采设备中重要的组成部分,其性能优异会直接影响到开采的进行。而传统封隔器采用机械式方式进行坐封,并依靠橡胶胶筒的自身回弹力进行解封。但在极端情况下,容易出现由于坐封力过大而造成封隔器胶筒发生压缩破坏,解封时胶筒损坏而无法回弹的情况。为此,设计了一种微型液压系统,可实现液压封隔器压紧力与解封力的协调控制及精确调节,保证封隔器实际工作中的安全可靠。搭建AMESim系统仿真模型,模拟运动过程中的坐封与解封过程,研究吸油处流道阻力、出口负载情况、柱塞泵的转速情况以及滑动缸内闭死容积等因素对液压系统动态特性的影响。最后对液压系统的参数进行优化。结果表明,采用微型液压系统入口增压、提升转速、减小吸油处流道阻力等措施可以提高整体系统的响应速率。

文章对水压传动技术在移动机械中应用的优越性进行了分析和总结 ,并介绍了两个应用水压传动取代油压传动的实例。

以海水直接作为工作介质的海水液压传动在深海应用具有系统简单、维护方便等突出优势。研制一种深潜型海水液压动力系统,该系统由深潜电机驱动,压力10～14MPa,输出流量30L/min,设计工作深度4000m,该动力系统可用于驱动海水液压水下作业工具。介绍该系统的组成、工作原理、重要参数的选择和确定以及关键元器件的研制、水下漏电保护、污染控制等关键技术问题。目前,该系统已交付现场使用,试验表明,该系统很好地满足了海水液压水下作业工具的要求。

阐述了先导型水压溢流阀研制的技术难点,设计了一种新型先导水压溢流阀,并制作了样机。样机具有压力可调范围大,启闭特性好,压力超调量小,压力响应快等优点。

由于水的粘度低和润滑性差,先导型水压溢流阀中主阀芯与阀套之间的密封与润滑问题一直是影响阀静动态性能的关键性技术难题。设计出一种采用膜片密封的新型先导型水压溢流阀,较好地解决了先导型水压溢流阀的密封与润滑难题。建立该阀的数学模型,对其静态特性进行理论分析和计算,对其动态特性进行仿真,分析主阀下腔容积、阻尼孔直径、先导阀弹簧刚度、主阀上腔容积以及阀芯质量对阀压力响应和压力超调量等动态性能的影响。制作样机并对其调压范围、启闭性能和动态性能进行试验研究。试验结果表明,样机的压力调节范围较大、启闭特性非常好、压力超调量较小以及升压时间较短,验证了该阀能较好地解决主阀芯与阀套之间的密封与润滑难题。

介绍了一种以海水液压驱动的水下作业工具,分析了该系统的组成、工作原理、研制难点及解决方案.该工具系统能工作于300 m以浅的海域,完成水下钢缆切断、船体和水下结构物表面的清刷、打磨等工作.

液压传动(包括油液压和水液压)具有刚性好、结构紧凑、承载能力高、功率重量比大、响应速度快等突出优点在深海高压环境下压力补偿相对容易;同时液压传动的失效模式为渐进式(如压力、流量逐渐下降等)给设备操作人员提供预警时间可有效避免突发式的故障提高设备的安全性因此液压技术在深海装备上得到了广泛的应用。在分析液压技术在深海装备中应用的优点的基础上概述其国内外研究现状介绍深海液压技术的几个典型应用:(1)潜水器浮力调节系统;(2)水下作业工具;(3)水下作业机械手。最后对深海液压技术存在的问题进行了分析和展望指出深海环境下介质特性变化和结构形变是需要关注的两个重要问题;随着元器件不断丰富和成熟海水液压技术会在深海装备中发挥更大的作用。