水液压技术在水下作业环境中具有鲜明的技术优势,在海洋探测、海洋资源开发等领域具有广阔的应用前景。水下机械手是执行水下作业任务的重要工具,将水液压技术应用于水下作业机械手,可降低水下机器人-机械手系统的复杂程度、提高性能上限。通过阐述当前国内外各研究机构针对不同应用场景所研制水下机械手的结构特点、研究水平和商业化发展现状,对比分析不同驱动形式的优缺点及其对水下机械手性能和设计要点的影响,得出水液压驱动水下机械手是当前水下作业工具的最佳选择。在此基础上分析了水液压机械手设计中需解决的摩擦与润滑、材料、动力学模型、运动控制等关键技术问题,最后对水液压机械手未来发展的趋势进行了展望,以期为相关研究提供参考。

为满足水下作业设备的小型化和环境相容性的要求,针对国内水压环境下高速开关阀研究较少的现状,提出了一种音圈电机直驱高速开关阀。通过建立音圈电机直驱高速开关阀的一系列相关动态模型,采取AMESim批处理方法和遗传算法分别对比分析高速开关阀主要结构的单参数与多参数变化对其动态特性的影响,从而实现结构的优化,提高其动态性能。结果表明,基于遗传算法多参数影响关系得到的音圈电机直驱高速开关阀主要结构参数的变化趋势与单参数优化结果基本一致;而且经过多参数优化提高了音圈电机直驱高速开关阀动态性能,缩短了响应时间。

针对水下作业对水液压执行元件的迫切需求，提出为水下旋转作业工具研发髙性能的水液压轴向柱塞马达.根据水的理化特性及液压马达的工作原理，建立水液压轴向柱塞马达的物理模型，对其输出特性包括转矩、转速、脉动等进行仿真分析和试验验证.试验结果验证了模型准确性，得到进出口压差和输人流量对马达输出特性的影响，为水液压马达的研发与改进提供了依据.

为了准确获得滑靴底面水膜特性,综合考虑了滑靴的倾覆姿态与磨损形貌,分析了滑靴的受力/力矩情况,基于Matlab软件实现了滑靴副动压水膜的精确求解.结果表明：当柱塞腔压力一定时,滑靴底面膜厚随转速增加而增大,在高压区3点膜厚相差很小,在低压区滑靴存在明显倾斜;在距上死点120°时,转速对滑靴底面压力场影响不大,在距上死点240°时,滑靴底面动压效应随转速增大显著增强.当转速一定时,滑靴底面膜厚和倾斜程度随柱塞腔压力增加而逐渐减小;在距上死点120°时,滑靴底面峰值压力随柱塞腔压力增大而增大,在距上死点240°时,滑靴底面压力随柱塞腔压力增大略有增加.滑靴的中心膜厚和最小膜厚随缸体转速的增加而增大,随柱塞腔压力升高而不断减小,但减小幅度逐渐放缓.该分析可以为水压轴向柱塞泵/马达滑靴副的设计和优化提供指导和借鉴.

该文研制了一种船用高压细水雾系统的海水泵。该泵综合了曲柄连杆柱塞泵和斜盘轴向柱塞泵的优点，采用格莱圈结构实现油水分离，既满足滚动轴承油润滑的需要，又保证输出高压水的可靠密封，配流阀采用径向布置结构，使吸入阀和压出阀位于同一径向孔内，便于密封件的更换与维修，特别适合于维护空间比较小的船舱。实验结果表明，该泵各项性能指标均能满足设计要求。

我国船舶蒸汽动力系统汽轮给水泵组属于小容量机组,所配置的再循环阀能保护给水泵在小流量工况下的安全性,但同时存在小流量工况时给水泵振动噪声显著放大的现象。因此需设置一联动的回水调节阀门,在给水调节阀开度较小的工况下,通过打开联动的回水阀提高回水量,降低给水泵机组以及再循环阀运行振动噪声。针对回水调节阀的多级笼式套筒减压阀口进行研究,利用FLUENT流体计算仿真软件对不同开度时阀口的流量特性进行了数值模拟,并通过试验对阀口的流量特性进行了验证。研究结果表明,多级笼式套筒减压结构使回水调节阀自身具有低噪声性能,可有效改善给水泵机组的运行工况。

由于径向马达进出口均采用一端盘配流方式,势必会存在高低压相通而引起容积效率低、泄漏量大等问题,提出一种新型两端盘配流低速大扭矩水液压马达,转速为200r/min,压力为10MPa,输出扭矩为128N·m。采用天然海水或淡水作为工作介质,在其左右两端分别对进出口进行端面配流,可有效避免高低压连通引起的泄漏。通过理论计算和仿真分析对水压马达进行结构设计,确定关键结构参数。应用Solidworks三维软件进行三维绘制,并对各个零部件进行干涉检验,采用软件中特征功能进行整体流体域提取,并通过PumpLinx软件对其压力进行流场分析,进一步优化关键结构参数,最终为水液压马达的研制奠定理论基础。

针对配流盘高压范围角常规计算模型中存在的缺陷，建立了封闭加压型配流盘高压范围角新的计算模型，并给出了高压区柱塞个数增减关系。通过对这两种模型进行了Matlab数值模拟比较研究，探讨了封闭加压角对配流盘高压范围角的影响，分析了封闭加压角对高压区柱塞个数增减规律的影响。

针对液压系统污染控制过程中存在的一些不确定性因素，利用大中取小遗憾判据的原理，综合考虑液压系统污染物对于泵寿命的影响，建立了液压系统过滤器优化配置数学模型。通过分析各种可能过滤器组合情况下的系统费用，得到一个系统维护费用的遗憾值矩阵。通过最小化最大遗憾值，可以确定液压系统最优过滤器组合。案例分析表明，该模型能够很好地为液压系统管理人员配置过滤器提供依据，避免了过滤器配置过程中的盲目性。

以典型单回路液压系统为研究对象，在考虑诸多模糊参数的情况下，建立基于模糊参数的整数线性规划（FPILP）方法的液压系统过滤器配置决策模型，并将FPILP方法所求得的结果与确定性及区间参数规划方法进行对比和分析。仿真研究表明，在污染物侵入／产生率水平为重度时模糊优化能够有效降低系统成本最优值；同时，吸油路和回油路过滤器均能够以较低成本降低系统污染度，在污染物侵入／产生率较高时必须将吸油路过滤器和回油路过滤器同时使用才可使系统总成本值达到最低，并获得最长的过滤器更换周期。