7000米深海液压系统设计研究
液压动力单元的结构设计
广西工业职业技术学院设计说明书课题名称：液压动力单元的结构设计姓名：农万康专业：机电一体化专业班级：机电0833起止日期：2010年9月至2010年11月指导教师：苏玲娇广西工业职业技术学院设计说明书（学生填写）题目：液压动力单元的结构设计液压动力单元的结构设计摘要随着个国的经济飞速发展和世界人口的不断增加人类消耗的自然资源越来越多，陆地的资源正在日益减少。
开发“蓝色经济”共同面临和急需解决的问题便是采用先进的跨科学的技术手段来探索。
因此，设计一个能适应海洋环境的液压动力源已迫在眉睫。
本文设计内容为开发一套6000M深海液压动力单元，工作压力为21MP，额定排量35mL/min,作为液压动力源在考虑了一般陆地环境必须注意的问题，如液压系统的污染、泄漏、液压冲击、振荡和噪音外，还必须考虑在深海环境下的新问题重点归纳来包括压力平衡问题、密闭问题、电缆的接口问题以及材料防腐蚀问题。
众所周知，海洋深处有很大的压力的，而且随着深度的加深，压力也就越大，当到达6000米时，压力为60MPa。
如果这么大的压力都由液压动力源来承担，再加上系统工作所要的压力，液压泵的负担是很重的，而且这样也不经济，液压动力单元的效率会非常低，同时整个结构的外壳也必须做得很厚以承受水压。
这样就加大了系统的重量，在系统的密封工作方面也带来很大的难度，所以必须要设计一个特别装置来平衡系统的内外压力。
本文就针对这问题经过详细分析后，设计出一套适合的压力平衡装置，同时也对压力平衡后的系统平衡问题、密闭问题、电缆的接口问题以及材料防腐蚀问题进行了分析。
关键词: 动力单元压力平衡压力系统第一章前言。
1 1.1液压传动的发展概况11.3第一章前言1.1液压传动的发展概况液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。
如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。
基于AMESim的深海采矿车液压执行系统建模与仿真
第 ６ 卷 ４
冲击 。整个 液压 系统原 理 图如 图 ３ 示 。 所
图 ３
液 压 系 统 原 理 图
Ｆｉ． Ｓ ｈ ｍ ａ ｉ ｉ ｇ ａ ｙ ａｕｉ ｙｓｅ ｇ３ ｃｅ ｔｃ ｄ ａ ｒ ｍ ｏｆｈ ｄｒ ｌｃｓ ｔｍ
图 ２
复 合 轮 组 结 构
１ ３ 液压 系统 参数 设计 ．
ｎ ｗ ｙ ｆ ｒ ｅ ａｕａｉ ｇ ｐｅｆ ｒ ａ ｃ ｎ ｐ ｉ ｉａ ｉｎ ｄ ｓｇｎ ｏ ｅ ｐ－ｅ ｉ ｎ ｅ ｃｅ Ｓｈｙ ｒ ｕ ｉ ｙ ｔ ｍ ． ｅ ｗａ ｏ ｖ ｌ ｔｎ ｒｏ ｍ ｎ ｅａ ｄ ｏ ｔｍ ｚ ｔｏ ｅ ｉ ｆｄ ｅ ｓ ａｍ ｎｉｇ ｖ ｈｉｌ ’ ｄ ａ ｌｃｓ ｓｅ
示 。
１ ２ 深海 采矿 车液压 系统 的设 计 ． 深海 采矿 车液压 系统 包括液 压驱 动 系统和液 压 执行 系统 。液 压驱 动系统 采用静 液压 驱动 。动 力设
备选 择柱 塞泵 、 量 泵 加定 量 马 达 式容 积 调 速 。液 变 压执 行 系统包 括所 有 越 障 执行 缸 和 转 向缸 ， 且 加 并
４所 示 一 引。
２ ２ 液压 执行 系统 元器 件参数 设定 ． 信号—— 由于部 分 阀 在 动作 时需 要 同时 开 启 ， 实 际的 控 制 方 案 是 电路 中 实 现 串联 。ＡＭＥ ｉ 软 ｓ ｍ 件 中使用 同一信 号 源来控 制 ， 以达 到类 似 的效 果 。 可 电机 —— 实 际 中 依 然 选 择 泵 和 电机 一 体 化 元 件 。在 ＡＭＥ ｉ 软件 中选用 不 带调 控恒 速 发 动机 ， ｓ ｍ
深度与高度——7000米深海科考侧记
７０ ０ ， ０ 米 最大下潜 深度 达到 ７０ ２ 。海 就 是 一个 例 子 。 ６ 米 试 团 队对 潜水 器 的各项 功能 逐一 进行 验
物外 ， 绝大部 分都无法在海 洋表层环境 存
此前 ， 还从 未有类似 的样品被人 类从 活 。 因此 ， 洋 科 考 采 集 的 深 海 生 物 样 品 海
４８ Ｃ ＡＮ ＸＩ Ｅ Ｉ ０ ．７ ＨＵ Ｇ ＮＫ Ｊ １ ０ ２ ２
手 捕获过一 只近半 米长的紫色 大海参 ， 但 也会很快死亡 。 目前 国内仅有模拟深海的
对于 花 了将 近半代人 的时 间 ， 满头 在潜器上浮时 ， 从 因采样篮未加盖而消失 。 此 次随船 的生物学 家刘诚 刚解释说 ，
高压细菌培养装置实际投入科研使用 。
还 有一位海 洋科学 家指 出， 由于我 国
业界 ・ 聚焦
深 海 研 究 起 步 相 对 较 晚 ， 国 在 深 海 生 物 鼠尾 鱼 以意 想 不 到 的速 度 不 见 了 影踪 。 我
的记忆 中 ， 最惊 险的是 ２ １ 年的“ 龙” ０１ 蛟 号
和取 样 。
上岸就死了 。它褐色的肠子在死后 干瘪 的 潜水器在深海现场对 生物进行观测研究的 曲折相 比 ， 这次 的７０ ０ 躯体里显得格外触 Ｅ。 ０ ｌ 米级海试 虽然是 “ 蛟龙 ” 的最后 阶段 ， 号 却 之初 的 １ 天之 内接连遇到 了两个台风 ， Ｏ 后 海参 并 不 意外 的死 亡是 一 系列 有关
低温 当新 的技 术使 探索 新 的空 间 成 为可 面都 已进化 出一 系列能够适 应高压 、
由 而 了７０ ０ 级的所有 海试 。本 次海试共 进 能 ， 此 也 会 引 发 一 系 列 新 的 科 学 问 题 。 环 境 的 特 征 ， 能 够 适 应 深 海 环 境 的生 物 ０ 米 ０ 多 个体微小 的生 行 了６ 次下潜试验 ， ３ 有 次下潜深度超过了 来 自马 里 亚 纳 海 沟 ７００ 米 深 处 的 海 参 除 了少数细 菌等结构简单 、
一种深海液压系统压力补偿装置的建模与应用
摘
要： 设计 了一种应 用 于深 海环 境 的液压 系统 的压 力补 偿 装 置 ， 分析 其 工作 原理 的基 础 上 ， 压 力 在 对
补 偿过程 进 行 了建模 与分析 。 结果表 明 ， 油补 偿体 积与 水压成 单调 递增 的 函数 关 系， 而为压 力补偿 装置 硅 从 的设计提 供 了定 量的依 据 。根据 此设 计依 据研 制的压 力补偿 装 置在 深 海热 液 ｐ Ｈ值 原位 探 测 器上得 到 了成
有 ３种方 式 ： 一是采 用 弹性膜 片 的方式 ， 该方 式先 将需 要 采取压 力补 偿保 护 的 元 器件 封 装 在 一 个 腔体 里 ， 然
１ 皮囊 ． ２ 转换接头 ． ３ 堵塞 ． ４ 有机玻璃管 ． ８水 密接插件 ． ５ 甲基硅油 ． ９ 三通组件 ．
后在腔体里灌满油 ， 再在腔体的端部安装弹性膜片来 实 现 内外 压平 衡 。此种 方式 对 弹性膜 片 的质量要 求较 高， 而且 安装 较 为 复杂 ， Ａ Ｓ原 位 化 学 分 析 器 就是 Ｇ ＭＯ 采用 此种 方 式 Ｈ 。二 是 将 需 要 采 取 压 力 补 偿 保 护 的 Ｊ 元器件封装在一个充满油液 的橡胶管里 ， 通过橡胶管 的 弹性变 性来 消 除外界 高压 海水 的影 响 。这种方 式虽
功 的应 用 ， 而证 明 了该压 力补偿 装 置设计 方 法的正 确性 和有效 性 。 从
关键 词 ： 海 ； 深 液压 系统 ； 力补偿 ； 囊 ； 压 皮 建模
中图分类 号 ： ｌ７ 文献标 识码 ： 文章 编号 ：０ ０ ８ ８ ２ １ ） ５０ ４ －４ ３ ｍ Ｂ １０ － ５ （０ ０ ０ －０ 置 如 图 １所 示 。在 该 图
中 ， 压元 件被 封装在 充满 甲基 硅油 的有机 玻璃 管 中 ， 液
深海采矿车速度控制研究
深海采矿车速度控制研究
深海采矿车为液压驱动低速履带车,在海底按一条S形的预定路
径作业。
由于海底环境未知复杂,深海沉积物极稀软且不均匀,深海采矿车作业打滑严重,运动状态不确定性变化大。
本文对深海采矿车行
驶液压驱动系统进行建模,并设计了参数可调整的模糊PID控制器。
建立海底采矿车运动状态方程,并提出了关键运动参数在线计算模型。
最后,设计出深海采矿车主从式速度控制系统,并作了仿真研究。
本文研究的主要内容如下:(1)建立了深海采矿车行驶液压驱动系统的数
学模型,利用MATLAB/Simulink进行仿真,分析了该模型的频率特性。
(2)针对深海采矿车行驶液压驱动系统高阶、高非线性的特点,设计了基于MATLAB/Simulink的模糊PID控制器。
(3)建立深海采矿车实际
运动方程,并提出打滑率、驱动轮有效半径等关键运动参数的在线计
算模型。
(4)提出实现深海采矿车按照预定目标运动的控制方法,设计出深海采矿车主从式速度控制系统,并对模型进行仿真。
仿真结果表明,在考虑外部干扰的情况下,履带车能够按照预定目标实现直线运
动或者转弯运动,控制精度可以满足海底作业的要求。
潜龙在渊 中国载人深潜技术开启探海之旅
潜龙在渊中国载人深潜技术开启探海之旅作者：来源：《科学大众（中学）》2020年第02期特別策划/本刊编辑部长久以来，深海对于人类而言就是一个神秘的存在，因为缺乏有效的观测手段，没人知道海底深处究竟是什么样的。
人们渴望有朝一日能潜到那深邃的地方，载人深潜技术也就应运而生了。
20世纪后期，国外深潜事业发展如火如荼，中国科学家们也不甘落后。
然而，起步较晚的中国深海探索面临着重重考验。
意料中的技术封锁中国科研工作者发展载人深潜技术的意愿，其实早已有之。
早在1990年，中国大洋矿产资源研究开发协会成立，就明确提出要研制中国大深度载人潜水器。
因为当时各种条件的限制，这个想法一直没有得到重视，但科研工作者们从来没有放弃这个前往深海的梦想。
2002年6月的一天，早已从中国船舶重工集团公司七O二研究所退休的花甲老人徐芑南接到了一个电话，放下电话后，他就急匆匆地说道：“来不及了！要赶快回所里！”家人都在纳闷为什么他接了一个电话就如此激动，只有他知道，实现毕生心愿的机会终于来了。
原来，国家科技部终于将7000米深海载人潜水器列为863计划的重大专项，目标是研发出一台达到国际一流水平的深海载人潜水器。
这项重大又光荣的任务就交给了七O二所。
然而刚开始，科研工作者们就要面对一个严峻的问题，那就是各国对深潜技术的严格封锁，几乎找不到任何关于深海潜水器的核心技术资料。
为了收集资料，科研工作者们四处奔波，足迹踏遍了已经发展过载人深海潜水器的国家，迫切希望可以从他们那里学到设计和制造深海潜水器的经验。
然而表面上那些国家会表示欢迎交流，但是当真正谈及核心技术时，却都三缄其口。
面对如此严密的技术封锁，中国的科研人员并没有选择退却放弃，反而是坚定了自主研发的决心。
因为任何严密的封锁都挡不住一颗想探索未知的心，我们的好奇心早就到了深海，已经迫不及待想见见深海的神秘了。
薄弱的技术基础要发展深潜技术，需要解决各项技术上的问题，而中国当时几乎是从零开始的。
深水拖网捕捞绞车系统设计与试验
文章编号押2096-4730穴2020雪04-0353-05深水拖网捕捞绞车系统设计与试验王志勇1,2,徐志强2,江涛2(1.中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所,上海200092;2.农业部远洋渔船与装备重点实验室,上海200092)摘要：为满足深水拖网捕捞需要,研制了深水拖网绞车系统,设计深水拖网绞车额定拉力为60kN,绞车滚筒容绳量为2500m,平均起网速度为100m·min-1。
分析了拖网绞车曳纲张力和速度控制系统的结构原理,完成了主回路液压泵站和液压马达的参数选型设计。
以绞车曳纲张力为控制目标,设计了拖网恒张力控制系统,系统通过设定减压阀压力值,调节先导溢流阀开口大小,改变液压马达进出口的压差实现控制液压马达扭矩恒定,保证拖网过程中张力恒定。
该拖网绞车系统在远洋渔船上开展了试验和应用,实验海域水深200~510m,拖网过程中渔船拖速在3.2~3.5kn左右,拖网绞车工作压力为12.5~17MPa,渔船拖网时间为2h。
试验结果表明该深水拖网绞车参数性能达到了设计要求,能满足882kW拖网渔船开展深水捕捞需求。
关键词：深水捕捞;拖网绞车;液压控制;速度控制;恒张力中图分类号：TH137文献标识码：ADesign and Test of Deep-Water Trawl Winch SystemWANG Zhi-yong1,2,XU Zhi-qiang2,JIANG Tao2(1.Fishery Machinery and Instrument Research Institute,Chinese Academy ofFishery Science,Shanghai200092;2.Key Laboratory of Ocean Fishing Vesseland Equipment,Ministry of Agriculture,Shanghai200092,China)Abstract:In order to meet the need of deep-water trawl fishing,a deep-water trawl winch system is de-veloped.The system is designed that trawl winch rated pull of60kN,capacity of2500m,and an average hauling speed of100m·min-1.The hydraulic driving circuit of deep-water trawl winch is designed,and the parameters of the main circuit hydraulic pump and the hydraulic motor are analyzed.Taking the tension and speed of trawl warp as control objectives,the structure and principle of traction tension and speed control sys-tem of trawl winch are analyzed.The trawl winch controlled by hydraulic motor constant torque using propor-tional pressure reducing valve and the proportional relief valve to changing the pressure difference between inlet and outlet of hydraulic motor.The trawl winch system has been tested and applied on an ocean fishing vessel. The water depth of the sea area is200-510m,the towing speed is about3.2-3.5kn,the trawler′s working pres-sure is12.5-17MPa,and the trawler′s trawling time is2h.The operation performance of winch is fully verified by sea experiment,the test result shows that the parameters and performance of the deep-water trawl winch meet收稿日期:2019-09-20基金项目:国家科技支撑计划(2013BAD13B02)作者简介:王志勇(1979-),男,河南汝南人,副研究员,研究方向:海洋渔业设施.E-mail:***************浙江海洋大学学报穴自然科学版雪第39卷the design requirements,which can meet the deep-water fishing requirements of882kW trawler.Key words:deep-water fishing;trawl winch;hydraulic control;speed control;constant tension拖网捕捞是我国远洋渔业最重要的作业方式之一,拖网绞车作为最主要的捕捞设备,主要用来起放网具、绞收曳纲。
长安大学-开题报告-模板
毕业设计（论文）开题报告课题名称深海3000m密闭式油压源的总体设计学院(部) 工程机械学院专业机械电子工程班级学生姓名学号指导教师(签字)教学院长(签字)2011 年 3 月20 日长安大学毕业设计（论文）开题报告表课题名称深海3000m密闭式油压源的总体设计课题来源自选项目课题类型工程设计指导教师学生姓名学号专业机械电子工程一、本课题在国内外的发展状况及研究意义（1）国内外的发展状况深海液压油源设备主要由油压驱动的深海泵、储油箱、压力补偿器等组成，依靠深海电机驱动液压泵工作，也包括溢流阀和各种传感器控制系统，并利用深海耐压壳体来适应深海高压环境。
日本三菱重工业公司于1970年开始深海液压设备方面的研究和试验工作。
液压元主要由动力源(电动机和油泵)、液压阀、储油油箱、压力补偿装置、抽气器、油滤装置等部件构成。
动力源及其液压元件内浸充满油液的储油箱内。
油箱为均压型耐海水腐蚀的薄板壳体，把海水和液压油隔离开来，海水压力作用于压力补偿器使油箱内外压力平衡。
美国佩里(PERRY)公司是国外油压源领域的典型代表之一，先后开发了深海3000 m 级的不同功率的液压动力源。
该动力源为油压驱动闭式布置结构，一个密闭的圆柱形储油器将泵、溢流阀、自动液压柔性开启阀、温度传感器、系统压力变送器、储油器容积传感器、液压系统进水检测器等封装其中。
外部的压力补偿单元维持储油器内公称压力高于周围环境压力0.3 bar。
电机则独自封装并采用单独的压力补偿装置。
国内方面，四川海洋特种技术研究所开发了 6 000 m深海液压工作站，该工作站的液压动力源系统由深海电机、阀门、泵、马达等组成，工作压力达63MPa，电机动力为100W~10 KW，液压流量为0.1~10 L/min。
但是由于采用定量泵控制系统，该系统供油量小、驱动效率较低，能耗高。
在国家863项目的大背景下，西南交通大学、四川海洋特种技术研究所共同研究开发了深海3000 m节能型集成液压动力源。
深海油囊式浮力调节系统的研制
深海油囊式浮力调节系统的研制高世阳;崔汉国;张奇峰;张巍;杜林森;范云龙【摘要】浮力调节系统是深海潜水器的重要组成部分,可用来补偿潜水器浮力变化和调整潜水器姿态,基于6000 m无人遥控潜水器浮力调节需求,研制了一套深海油囊式浮力调节系统.详细介绍了系统组成、工作原理及关键部件的设计,对关键承压部件耐压油舱进行了强度分析、稳定性校核和深海模拟压力环境测试.试验表明该系统能够向油囊排出60 MPa高压油,深海模拟压力试验结果显示油舱能够承受66 MPa压力,两项试验说明该系统可在6000m深海进行浮力调节;此外还对系统进行了水池姿态调节模拟实验,进一步验证了该系统进行浮力和姿态调节的有效性和可行性.【期刊名称】《液压与气动》【年(卷),期】2016(000)010【总页数】6页(P75-80)【关键词】遥控潜水器;油囊;浮力调节【作者】高世阳;崔汉国;张奇峰;张巍;杜林森;范云龙【作者单位】海军驻天津地区防救军事代表室,天津300042;海军工程大学动力工程学院,湖北武汉430033;海军工程大学动力工程学院,湖北武汉430033;中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室,辽宁沈阳 110016;中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室,辽宁沈阳 110016;中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室,辽宁沈阳 110016;中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室,辽宁沈阳 110016【正文语种】中文【中图分类】TH137引言浮力调节系统是深海潜水器的重要子系统之一，潜水器在大深度环境下工作时，众多因素会引起其重力和浮力的动态变化，如: 取样后重力的增加；布放设备后重力的减少；不同水域海水密度变化引起的浮力变化；深海条件下潜水器结构变形引起浮力的变化等。
为确保潜水器具有相对平衡的静力学特性及稳定的作业姿态，需要对其进行浮力调节。
除了简易的抛载调节方式外，根据调节物体体积或者重量实现浮力调节方式，可以将现有深海潜水器浮力调节装置分为可变体积式和可调压载式两种[1]。
深海采矿悬挂机构的液压系统设计
图 １ 悬 挂 机 构 的液 压 原 理 图
其 中被 动 缸尺 寸 比较 大 主要 用来 提 供上 升所 需 的
作 者 简 介 ： 水 根 （９ １ ） 江 西 吉 安 人 ， 究 生 学 历 ， 究 方 向 ： 电 液 周 １ ８ 一， 男， 研 研 机 智 能控 制 。
力 ，主动 缸尺 寸 比较 小 主要用 来 克 服进 行补 偿 时 的负 载惯 性 、 察力 等 。被 动缸 下油 腔处 安装 了一个 液控单 摩
Ｕ 日 吾 Ｊ Ｉ
说 明其 工作 和原理 。考虑 到 系统 的负载很 高 ， 采用两 个
相 同的悬挂 机 构并 联 而成 。本文 就 以单 个悬 挂 机构 的
随着 陆 地资 源逐 渐 枯竭 ，开发 国际海 底矿 产 资源 是 大势 所趋 。 为 了维 护 我 国开发 国际海 底 资 源 的应有 权益 ， 必须 大力发 展 深海技术 。然 而要 使采矿 作业 能顺
ｈ ａ ｅ ｃ ｍｐ ｎ ａｉｎ ｉ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓ ｏ ｅ ｅ ｔ ｉ ｔ ｎ ａ ｄ ｒ ｃ ｃｉ ｇ ｅ ｖ ｏ ｅ ｓ ｔ ｎ ｔ ｒ ｃ ｓ ｆｄ ｃ ｎ ｒ ｚ ｉ ｎ ｅ ｙ ｌ ． ｏ ｈ ｌ ａ ａｏ ｎ Ｋｅ Ｗ ｏ ｄ ： ｄ ｅ － ｅ ｍｉ ｉ ｇｃ ｍｐ ｓｔ ｃ ｌ ｄ ｒ ｄ ｃ ｎ ｒ ｉａｉ ｎ ｎ ｒ ｃ ｃｉ ｇ ｃ ｍｐ ｎ ａｉ ｎ ｙ ｒ ｓ ｅ ｐ ｓａ ｎｎ ；０ ０ ｉ ｅ ｙ ｉ ｅ ； ｅ ｅ ｔ ｚ ｔ ａ ｄ ｅ ｙ ｌ ； ｏ ｅ ｓ ｔ ｎ ｌ ａ ｏ ｎ ｏ
液 压系统 为研 究对 象 。它 主要 由复合 缸 （ 由主 动缸和 被
动 缸组 成 ， 动缸套 在 被 动缸 中 ） 气 液蓄 能 器 、 主 、 电液 比 例方 向 阀 、 溢流 阀等组 成 ， 液压 原理 图如 图 １ 示 。 其 所
基于深海液压泵的差动放大器的研究
定最 大输 入值 时 ，调整 Ｒ 使输 出为最 大值 。
厂 面
一 一 一 一 一 一 一 一 ］
该 同相 并联 差动 放 大器 的优 点是 ： 入 电阻高 ， 输 改 变 Ｒ。 大小 就 可 以调节 增 益 ，对 外 电路 不需 要 匹配 的 电阻 ， 获得较 高 的共模 抑 制 比 。 可 但是 它也 存在 缺Байду номын сангаас ：
从 检 测元 件 输 出 的信 号 不能 直 接作 为 反馈 信 号 ，
２ １ 年 第 １期 ００
余 红娟 ， 等 ：基 于 深 海 液 压 泵 的 差 动 放 大 器 的研 究
・１ ７ ・ ３
需 要 匹配放 大器 做进 一 步 的处 理 使反馈 信 号与 给定 信
号 在符 合实 际条 件下进 行 比较 ， 同时还起 到 缓冲作 用 ，
目中的闭环 电液 比例变 量泵用 比例放 大器对 液 压源进
应 比例放 大器 输入 接 口和控制 特性 要求 。
接泵出口
通海水环境
图 １ 压 力检 测 示意 图
２ 比较 放大器 电路 功能和 工作原 理
波器 滤波送 人 比例放 大器 。电源模块 主要是 为 比较 电
本文设 计 的 比较 放大器 由匹 配放大 器 、 法器 、 减 滤
第１ 期 （ 第 １８ ） 总 ５期
２１ ０ ０年 ２ 月
机 械 工 程 与 自 动 化
Ｍ ＥＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＥＲＩ ＮＥ ＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴ１ ０Ｎ
Ｎｏ．１
Ｆｅ ． ｂ
文 章 编 号 ：６ ２６ １ （０ ０ ０— １６０ １７ ～４ ３ ２ １ ）１０ ３—３
深海水下液压技术的发展与展望
毕业后留校工作 至今，现任浙江大学机械 电子控制工程研 究所 副所长 、海洋
引 言
代 的深海 设备 和 工程设 施设 计 者们选 择 了液 压驱 动控 制 方式 。毕竟 在深 海 ， 增 加 重量 就意 味着 花更 多 的钱 、
在深 海使 用 液压驱 动 控制 系统 是一 个非 常 无奈 的
选择。液压系统固有 的对液压油 的依赖性 ， 把旋转轴 动密封 和运动软管老化这两个在地面液压 系统上并
元器件意外损坏 ， 给深海设 备 或海底 工程 设施 造成
巨大 损 失 。
目前常用的回避上述风险的方法主要有两种 ： 远
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ ． １ ０ ． ３ １ 基金项 目： 国家 ８ ６ ３资助项 目： ４ ５ ０ ０米级深海作业 系统 （ Ｎ ｏ
２ ０ ０ ８ Ａ Ａ ０ ９ ２ ３ ０ １ ）
摘
要： 环境 压 力补偿 是 目前 深 海水 下液 压 系统 最常 用的 结构 。本 文介 绍 它的 结构 与工作 原理 ， 分析 了
影响其长时间工作可靠性的两大核心风险——旋转轴动密封和运动软管老化 问题。在此基础上， 介 绍 了远
程 液压 源 、 深海静 压 源 两种 目前 国外 回避上 述 风 险的 方 法 ， 分析 了各 自的优缺 点和 适 用 条件 。最后 指 出 ， 廉
不 太 受 关 注 的 风 险 无 限放 大 ， 成 为 了始 终 悬 在 深 海
意味着风险概率成倍的增加。由此带来的风险可能会 几 倍 于液 压系 统 的旋转 轴 动密封 风 险和运 动软 管老化
深海采矿模型车液压系统的设计
立地 进 行 调 节 。如 图 ３ 辅 助泵 ６除 了 能为 闭式 系 统 ，
进行 补 油外 ， 可通过 电液 比例方 向 阀 ３ 控 制变 量 机 还 ，
动式切削。破碎后的矿石通过 吸矿箱进入车体 ， 然后 由提升 系统 将 矿石 通 过 提升 管 道 ２送 至 海 面采 矿
船上 。
３ 液压 系统的 设计
根 据前期 实 验 台研 究 的条 件 要 求 ， 型车 拟 采 用 模 双泵 变 量系 统 ， 用 电液 比例方 向 阀来 实 现 模 型 车 行 使 走速 度 、 向的控 制 。采 用定 量泵 系统 ， 过 电液 比例 方 通 方 向 阀直接控 制 带减 速 器 的液 压 马 达 的 转 速 和转 向 。 升降 液压 缸 ４也通 过一 电液 比例 方 向阀接人 定量 泵 系 统 ， 实 现液压 缸 伸 缩 速 度 和 行 程 的控 制 。液 压 系 统 可
３ ０
液压 与气动
２１ ０ １年第 １ １卜
Ｄｅ ｉｎ ｏ ｙ ｒｕ ｉ ｙ ｔｍ ｏ ｈ ｅ ｐ ｓ ａ ｍｉｉ ｇ ｖ ｈ ｃｅ ｍｏ ｅ ｓｇ ｆｈ ｄ ａ ｌ ｓ ｓｅ ｆｒｔｅ ｄ ｅ —ｅ ｎ ｎ ｅ ｉｌ ｄ ｌ ｃ
削。为达到钴结壳 的实时优化开采 ， 达到最佳切削效 率 和贫化 率 （ 削效率 是 指单位 时 间 内所 能切 削 的沉 切 积物体积 ， 包括富钴结壳和海底基岩， 贫化率是指海底 基 岩体积 与 切 削 总体 积 之 比） 的要 求 ， 必 要 建 立 一 有 套采 矿 车模 型车进 行 实 验 ， 得 到最 优 切 削 深度 和建 为
２
大 洋钴 结壳 是一 种 重 要 的 大洋 多 金 属 矿 物 资源 ， 富含 Ｃ ｏ以及 Ｐ 等 稀 贵 金 属 。钴 广 泛 应 用 于 航 空 航 ｔ
基于深海新型液压泵优化设计的研究
０ 引 言
海水 液 压 传 动技 术 的 发展 与 海 洋 开发 的需 要 以及
科 学 技术 的发 展是 密 不 可 分 的 ，并 且 始 于海 水 泵 的研
究 。 国在 ２ 美 ０世 纪 ６ ０年 代末 、０年代 初在 全球 最 先开 ７
始 海 水液 压 传 动技 术 的研 究 ， 随后 英 国 、 日本 、 国 、 德 芬 兰等 国相 继 加 入该 领 域 的 角逐 ， 目前 已经 进 入 普遍 实
摘
３ １０ ） ２ ０ ４
要 ： 据 海 水 液 压 泵 的技 术 研 究 现 状 ． 要 对 海 水 液 压 泵 滑 靴 、 塞 、 滤 装 置 以 及 泵 体 外 壳 等 海 水 液 压 泵 的关 键 部 件 进 行 了结 根 主 柱 过
构 研 究 分 析 ， 外 。 针 对 海 水 液 压 泵 的 四 对 主要 摩擦 副 进 行 了 数 学 模 型 分 析 及 三 维 建 模 仿 真 。 仿 真 结 果 对 液 压 泵 的设 计 具 有 一 定 的 此 还 指导意义 。 关键 词 ：倒 锥 型 滑 靴 ； 螺旋 柱 塞 ； 滤 装 置 ； 外 过 自平 衡 中 图分 类 号 ：Ｔ ３ ２ Ｔ ３ ． Ｈ ２ ， Ｈ１ ７５ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ：１ ０ — ８ ３ ２ １ ） ８ ０ ３ — ３ ０ ８ ０ １ （０ １ ０ — ０ ５ ０
易脱 落 。图 １ 所 示 滑靴 由金 属外 包 和塑料 靴底 两部 分 ｃ
组成 ， 靴球 头 副 为塑 料半 球 头 和金 属 球 窝 配合 ， 结 滑 此
构 其 靴 底 也 较 易 脱 落 ， 且 柱 塞 结 构 复 杂 ［ 本 文 针 对 并 ２ １ 。
这 三种 结构 的利 弊 ， 出图 ２所示 结构 。新 型倒 锥结 构 提 由工程 塑 料 内芯 和 金 属外 包 两部 分 构成 ，为 了克 服 金 属外 包 薄 弱 ， 工作 时容 易 张开 ， 导致 内芯与 外 包脱 离 的 问题 ．这 种新 型滑 靴 不仅 才 采用 内芯 上端 和 外包 过 盈 配合 的方 法外 ， 在 内芯 下端 设 计 了倒 锥 结构 ， 属 外 还 金
深海液压系统专用注油装置的设计
严 重 的危 害 ¨ ． ２ Ｊ 。液 压 油 中混 有 空气 时 ， 其 压 缩 性 显
著增 加 ， 油液 特性 会发 生非线 性行 为变 化 ， 严 重地 危害
着 系统 的工作 可 靠性 ， 下 潜 深 度 越 大气 体 对 液 压油 体 积 模量 的影 响越 明显 。工作 油液 中的水分会 使元 器件 的 内表 面锈 蚀 ， 破 坏 电气 的绝 缘性 能 。 固体 颗 粒 不仅
［ ３ ］ 许仰 曾， 朱小 明． 第 五代 液压 阀种 ． 螺纹插 装 阀的发展 与 应用 ［ Ｊ ］ ． 专题报告 ， ２ ０ ０ ２ ， （ １ ２ ） ： ４ ８— ５ ０ ． ［ ４ ］ 冀宏， 梁宏喜 ， 胡启辉 ． 基于 Ａ ＭＥ Ｓ ｉ ｍ 的螺纹插 装式平 衡 阀动 态 特 性 的分 析 ［ Ｊ ］ ． 液压与气动 ， ２ ０ １ １ ， （ １ ０） ： ８ ０
８ ２．
［ ５ ］ 张海平． 螺纹插装 阀介 绍之二～平衡 阀 ［ Ｊ ］ ． 流体传 动与
控制 ， ２ ０ ０ ６ ， （ ３ ） ： ３ ７— ４ ０ ．
阀 的参 数设 计提供 依据 。该 方 法 简 单 易 实 现 ， 降低 了
设 计成本 ， 且 为 同类 系统 的研 究 提供 了参考 。
Ｈ ＡＯ Ｓ ｈ ｕ ａ ｉ ，Ｙ ＵＡＮ Ｚ ｈ ｕ ｏ ． １ ． ． ｉ，ＨＵ ＡＮＧ Ｈａ ｏ — ｃ ａ ｉ 一，Ｌ Ｅ ＮＧ Ｊ ｉ ａ ｎ — ｘ ｉ ｎ ｇ
（ １ ． 浙 江 大 学 海 洋 科 学 与工 程 学 系 ， 浙江 杭州
３ １ ０ ０ ５ ８ ；
并且 注 油时要 施 加一 定 的正压 力 。为 了达 到深 海液 压 系统使 用要 求 ， 采 用真 空注 油和 高压 注 油相 结合 的 方
7000m载人潜水器研发简介_崔维成
7000m载人潜水器研发简介崔维成,徐芑南,刘涛,胡震,杨有宁,胡勇,马岭(中国船舶科学研究中心)1引言21世纪,人类将进入海洋经济的时代。
深海开发不仅对于海洋生物、微生物、海洋矿产以及其它资源的研究是必不可少的,而且对于地球结构和运动的地质研究也是必须的。
载人深潜水运载器对深水勘探有重要作用。
国家科技部批准了开发7000m载人潜水器的项目。
中国大洋矿产资源研究开发协会(C OMRA)被指定为项目的协调机构和此潜水器的最终用户,中国船舶科学研究中心(CSSRC)被选定为该潜水器设计和建造的主要研究单位,沈阳自动化研究所、中科院北京声学研究所、中国船舶开发和设计中心以及其他几个国内研究机构也参加了此项目。
本文的目的是描述深海载人潜水器设计中所考虑的事项。
2主要特点2.1使命和环境条件该载人潜水器所设定的使命是能完成水深不超过7000m的以下任务:(1)运载人员、仪器和工具至深海完成海洋地理、海洋物理、海洋生物和海洋化学的任务。
利用其优良的操纵性,能以悬浮在水中或停留在海床上的模式,找寻位于崎岖不平海底地形上的目标。
(2)研究热液硫化物、钴结壳资源。
通过使用水下微型钻孔工具获得钴结壳的芯样。
(3)探测和寻找热液口,测量活动热液口中心处的温度,采集水样品并以恒温和压力进行保存。
(4)进行沉淀物、悬浮生物以及微生物的取样。
(5)布置水下装置、检验电缆和管道以及执行其它困难的任务,如失事船舶和飞机的打捞等。
该载人潜水器必须能够在4级海况下进行下水作业,在5级海况下进行回收。
2.2主要参数和主要特征该潜水器的主要参数见表1。
单次潜水至7000m深度并进行作业的标准时间共12h,其中包含0.5h的下水和回收,2.5h的下降和上升以及6 h的海底作业。
最大生存时间是72h。
表1还给出了7000m载人潜水器与现有深海载人潜水器的比较,从表中可见其性能可以和其它潜水器相媲美。
另外,该潜水器的一个重要的特征就是它能够在悬停状态(即悬浮模式)下工作15m in。
开题报告
人类当今正面临着人口、资源和环境三大难题。
随着各国经济的飞速发展和世界人口的不断增加, 人类消耗的自然资源越来越多, 陆地上的资源正在日益减少。
开发/ 蓝色经济0已势在必行, 海洋占地球表面积的71%, 在海底及海洋中, 蕴藏着极其丰富的生物资源及矿产资源。
要向海洋索要资源, 我们共同面临和急需解决的问题便是采用先进的跨学科的技术手段来探索、开发神秘的海洋。
近年来, 我国在海洋探测如采样、海底取心等方面进行了大量的科学研究, 其中深海液压源也是其研究课题的一部分。
液压系统是深海机器人中广泛应用的一种机械系统。
它用电动机驱动液压泵, 使液压油具有一定的能量, 用以驱动液压马达、液压缸等进行旋转、往复、摆动等形式的运动。
主要用来传动各种液压机械, 如机械手、照明灯转驾、浮力和纵倾调节系统、绞车和解脱装置等。
深海液压系统一般装在机器人耐压壳体的外面,处于受外压和有腐蚀的工作环境中, 因此其所采用的元器件都有一些特殊的考虑。
<阀件>由于受外界环境的约束, 深海液压系统的操纵阀不可能利用人去进行手操控制, 故必须采用电控方式, 以实现遥控。
为避免采用耐压设计, 阀体内部必须进行压力补偿, 这样工作时便可保持阀体内外压差和陆上液压系统一致, 阀体也无需进行特别的设计。
对于线圈, 为避免线圈罩采用耐压设计, 采用油浸方式并进行压力补偿, 这样就必须采用湿式电磁阀, 线圈必须可以在高压的油环境下正常工作。
<电机>深海电机设计的难点在于其密封技术,由于深海环境下巨大的外界压力以及海水的强导电性能, 故电机一般采用内部充油设计, 并进行压力补偿。
外壳采用耐腐蚀的金属材料( 如钛合金、表面处理的高强度铝等) 。
这样一来, 无论是电机本体的静密封还是转轴处的动密封均比较容易实现。
而对于内部线圈,必须可以在高压的油环境下正常工作。
<液压泵> 深海液压系统用液压泵的设计主要考虑振动和噪声问题, 因为如果振动和噪声较高将会影响机器人上其他设备( 声纳等) 的正常运行。
深海用压力自平衡结构研究
深海用压力自平衡结构研究摘要：结合深潜设备在海里上浮下潜的工作环境需要，介绍了深海自平衡结构的研究过程，重点解决了自平衡、密封、防腐问题，并进行了环境模拟试验，结论是满足6000米水深的使用需求。
关键词：自平衡深海密封橡胶随着国家海洋强国战略的提出和海洋技术的迅速发展，海洋的勘探及开发工作也逐渐从浅海走向深海，因此压力自平衡结构就成为水下液压系统、各种电子元器件及电源提供可靠安装空间的重要限制因素，所以对此结构的研究就变得日益迫切和至关重要。
本文是以国家科技委关于深海领域的课题计划而进行的研制项目为例，介绍了该项目的结构组成部分，研究了壳体部分的自平衡、密封、防腐及材料的选用等关键核心技术问题。
1 主要指标a）满足6000米水深（包括上浮下潜）压力要求；b）保证壳体满足压力要求的前提下，使其壳体内部的电源承受60MPa的压力；c）使用过程中不爆破、不泄露。
2 自平衡原理研究目前，深海自平衡结构主要采用补偿型，是利用补偿装置进行压力补偿，其优点是有效载荷大，壳体厚度仅是常压结构壁厚的十分之一左右，但需要内部的器件承压。
由于本课题要求壳体内部的电源承压，所以该补偿装置是由柔性皮囊和液压油组成。
当壳体进行下潜时，柔性皮囊受到外界海水压力后，率先于金属壳体向内凹陷，对于绝缘油形成挤压，绝缘油体积被压缩，因而产生内压。
由于绝缘油的压缩模量较大，较小的压缩量就能迅速使绝缘油产生与外界压力相等的内压，因而壳体两侧压力就瞬时达到动态平衡，避免了壳体形变和破坏。
当壳体继续往下潜时，皮囊则继续向内凹陷，直至内外压力达到一个新的动态平衡为止。
当壳体上浮时，外压减小，内压逐步释放，使皮囊向外复位。
当壳体上浮至水面后，皮囊又恢复到常压状态。
也就是说，当壳体进行下潜时，随着海水深度增加，压力也随之变大，通过柔性皮囊的弹性变形及内部可压缩油液来实现壳体内外的压力相等，进而使壳体自动适应外部海水的压力变化，确保内部电源始终承受相应压力。
深海探索中的液压技术
深海探索中的液压技术深海是地球上最神秘的地方之一，隐藏着无数的秘密和未知的奇妙生物。
在人类对深海探索的历程中，液压技术起到了非常重要的作用。
本文将以液压技术在深海探索中的应用为主线，探讨液压技术的发展史、现状以及未来的前景。
一、液压技术的发展史液压技术随着机械工业的发展而逐渐兴起，最早出现在19世纪初期。
随着石油和煤油的广泛应用，液压技术得到了进一步的发展。
20世纪初期，航空工业的发展促进了液压技术的进一步研究，使其得到了广泛应用。
以后，随着科学技术的进步，尤其是工程机械和冶金机械的广泛应用，液压技术得到了巨大的发展。
尤其是在70年代初期，液压技术在深海探索中得到了广泛的应用，这一时期是液压技术的关键时期。
当时，美国海军和海洋工程师研制出了一种深海减速器，能够利用液压泵将大量高压油液压入液压缸中，使潜艇和设备得以在深海中运作。
从此，液压技术开始在深海中得到广泛应用。
二、液压技术在深海探索中的应用随着科技的发展，深海探索的技术也越来越先进，液压技术在其中起到了不可忽视的作用。
深海探索要求重要设备能够承受高压和高温，同时能够承担大量的重载和高速度运动。
因此，液压技术非常适合深海探索。
液压技术的使用可以减轻设备的负担，增加工作效率，使潜水器在深海中的操作更加方便和安全。
液压技术在深海探索中的主要应用有：1.动力系统深海探索装备的动力是十分重要的，深海潜水器的驱动系统主要是液压系统。
通过液压技术，可以实现在深海中的动力传输，包括潜水器的前进、后退、上升、下降等。
液压系统还能在潜水器的灯光和氧气供应等方面提供助力。
2.阀门控制系统阀门控制系统是深海潜水器中重要的部分，可以控制水流和油流等的流动。
通过液压技术，可以实现阀门的精密控制，将昂贵的设备置于水下以控制海洋生物等的移动。
3. 压缩系统深海探索需要携带大量气吸氧，需要将氧气压缩后装进潜水器中。
使用液压技术，可以实现氧气的压缩和泵送，使深海潜水器得以在水中发布氧气。
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7000米深海液压系统设计研究邱中梁,汤国伟Design and Research of7000m Deep2sea Hydraulic SystemQ IU Zhong2liang,TAN G Guo2wei(中国船舶科学研究中心,江苏省无锡市116信箱四室 214082 电话:(0510)5556538)摘 要:分析了深海液压系统的一些特殊要求,开展了7000m深海液压系统的设计开发,并展望了深海液压系统的发展趋势。
关键词:深海;液压系统;压力补偿中图分类号:TH137 文献标识码:B 文章编号:100024858(2006)08200062031 前言液压系统是深海机器人中广泛应用的一种机械系统。
它用电动机驱动液压泵,使液压油具有一定的能量,用以驱动液压马达、液压缸等进行旋转、往复、摆动等形式的运动。
主要用来传动各种液压机械,如机械手、照明灯转驾、浮力和纵倾调节系统、绞车和解脱装置等。
深海液压系统一般装在机器人耐压壳体的外面,处于受外压和有腐蚀的工作环境中,因此其所采用的元器件都有一些特殊的考虑。
阀件———由于受外界环境的约束,深海液压系统的操纵阀不可能利用人去进行手操控制,故必须采用电控方式,以实现遥控。
为避免采用耐压设计,阀体内部必须进行压力补偿,这样工作时便可保持阀体内外压差和陆上液压系统一致,阀体也无需进行特别的设计。
对于线圈,为避免线圈罩采用耐压设计,采用油浸方式并进行压力补偿,这样就必须采用湿式电磁阀,线圈必须可以在高压的油环境下正常工作。
电机———深海电机设计的难点在于其密封技术,由于深海环境下巨大的外界压力以及海水的强导电性能,故电机一般采用内部充油设计,并进行压力补偿。
外壳采用耐腐蚀的金属材料(如钛合金、表面处理的高强度铝等)。
这样一来,无论是电机本体的静密封还是转轴处的动密封均比较容易实现。
而对于内部线圈,必须可以在高压的油环境下正常工作。
液压泵———深海液压系统用液压泵的设计主要考虑振动和噪声问题,因为如果振动和噪声较高将会影响机器人上其他设备(声纳等)的正常运行。
而在振动和噪声指标满足要求的情况下,一般陆上液压系统用液压泵均可胜任深海的使用要求。
电气元件———深海液压系统内电气元件(主要是传感器等)都必须在进行了压力补偿的油环境下工作,故其需要承受与工作海深环境相同的外界压力并能在油环境下正常工作。
收稿日期:2005212221 作者简介:邱中梁(1979—),男,江苏溧阳人,助工,硕士,主要从事水下机器人液压技术,机械结构方面的研究、设计与开发工作。
2 7000m深海液压系统设计开发2.1 设计背景以“国家863重大专项”———7000m载人潜水器项目为背景,进行7000m深海液压系统的设计、开发。
旨在为7000m载人潜水器液压系统设计提供有效的技术支撑,同时为深海各类运载工具液压系统的设计提供技术支撑。
2.2 主要技术要求系统主要技术要求为:深海7000m工作环境,21 MPa工作压力,4.5L/min工作流量,直流供电,并具有输入输出管系自动压力补偿功能。
2.3 系统设计将泵、电机、阀组以及压力补偿器设计成一体,成为一集成系统,如图1所示。
由于电机内部补偿油和液压系统用油要求不一样,故图1中左端电机线圈部6液压与气动2006年第8期图1 液压系统图分需独立补偿,现采用为电机供电的电缆外套塑料管充油实现压力补偿。
而泵、联轴器、阀组均和右端油箱导通,利用右端压力补偿器统一实现压力补偿。
系统整体浸没在海水中使用,故没有单独设置冷却系统。
由于采用的是手控溢流阀,系统压力在深海无法实现调节,电机启动后系统压力就是设定的21MPa 。
故在回路中设置了一个二位四通电磁换向阀,以实现电机的空载启动,从而保护了电机。
2路三位四通电磁换向阀均采用了“Y ”型中位形式,在泵的压力端、泵的吸油口以及系统回油口均设置了过滤器。
主要元件均选择国际上较为成熟的产品。
电机采用BMS 22109F 直流电机;液压泵采用PV622R1D 2C002S00恒压式轴向变量柱塞泵;电磁阀采用BM4D322G242M55叠加型湿式电磁换向阀;溢流阀采用BVSPM1823502K9/Z146螺纹插装型溢流阀;电气元件,如压力传感器、电缆以及水密件等采用某些公司产品;其他,如单向阀、过滤器等采用常规产品。
2.4 元件试验考核由于使用环境的特殊性,需要对系统重要元件进行模拟环境性能考核试验。
a.对于所选电机、水密件以及压力传感器等,均已成功应用于10000m 的ROV 上,无需进行性能考核试验,由厂方提供100MPa 性能检测报告即可;对于泵、溢流阀、单向阀等无需进行耐压性能考核试验。
所有元件均将会在系统集成总装后进行整体耐压性能考核。
b.对于所选某公司的BM 系列湿式电磁换向阀,其目前只成功用于4500m 深海载人潜水器(美国“ALV IN ”)液压系统上,故单独对其进行模拟深海7000m 性能考核试验。
试验数据如表1所示。
从表1可以看出:在各档环境压力下,电磁阀电磁铁供电(各档压力工作电流均保持0.5A )、换向性能良好(压力波动最大仅为2%,且换向动作准确)。
从而说明所选电磁阀可以满足使用要求。
针对实际使用情况,对所用Shell 2Tellus32#液压表1 电磁阀考核试验数据表序号环境压力(MP a )P 口压力(MP a )A 电流(A )B 电流(A )P 2A 压力(MP a )P 2B 压力(MP a )换向性能110300.50.53029可215350.50.53534可320410.50.54140可425460.50.54645可530530.50.55352可635580.50.55857可740600.50.56059可845680.50.56867可948710.50.57170可1050720.50.57271可1152750.50.57271可1255780.50.57877可1360800.50.58079可1465870.50.58786可1570900.50.58988可油进行静态71MPa 压力下的体积压缩率试验测定,以便为系统压力补偿量设计提供试验依据。
水压试验后的皮囊如图2所示,共成功进行了3次试验。
试验结果如下:第1次:试验压力71MPa ,保压1h ,液压油压缩率为3.58%;第2次:试验压力70MPa ,未保压,液压油压缩率为3.75%。
第3次:试验压力71MPa ,保压1h ,液压油压缩率为3.39%。
这一结果和经验公式计算的结果基本相符。
考虑其他相关因素,最终确定本系统油箱容积为14L ,压力补偿器工作容积为6.5L ,补偿器预压力p 取0.05MPa 。
72006年第8期液压与气动2.5 系统集成图3为系统集成后的实物外形图。
2.6 整体性能试验集成后,进行了陆上性能考核试验,结果如表2所示。
表2 陆上考核试验记录数据表验收测试特性注释4.5Lpm ,21MPa30mins ,19.5A @150VDC ,25°C耐力试验2Lpm ,28MPa 5mins ,29A @150VDC ,25°C 极限压力试验6Lpm ,21MPa 5mins ,24A @165VDC ,25°C 极限电压试验5Lpm ,21MPa 5mins ,19.5A @150VDC ,55°C 极限温度试验试验结果表明:・额定压力、额定流量情况下,系统可以在陆上(无冷却)正常运行30min ;・系统最高工作压力可以达到28MPa ;・系统可以在最高电压165V DC 下正常工作;・系统可以在陆上最高温度55℃下正常工作;・系统陆上工作性能良好。
系统经陆上功能考核合格后,在71MPa 压力环境下进行耐压性能考核试验。
试验共进行了2次:首先在陆上将液压源与执行机构连接好并确认其动作正确以后,再将整套设备装入压力筒,加压至71MPa ,通过计算机遥控操作液压系统,观察执行机构动作。
第1次:接可弃压载机构(单向液压缸)。
通电并启动电机,加载。
操作电磁阀通电,通过深海摄像机观察重物正常抛弃;电磁阀断电,单向液压缸正常复位。
第2次:一路接可弃压载机构(单向液压缸),一路接电缆切割装置(双向液压缸)。
通电并启动电机,加载。
操作控制两液压缸动作的电磁阀,重物抛弃、电缆切割均动作准确。
且电磁阀断电和换向后,液压缸均正常复位。
试验结果表明:其采用的元件均可在7000m 深海环境下正常使用,系统综合性能满足要求。
3 小结本课题以“国家863重大专项”———7000m 载人潜水器项目为背景,设计开发了1套7000m 深海液压系统:工作压力21MPa 、额定工作流量4.5L/min 。
研究结果表明:课题研究所采用的深海液压系统设计方法是可行的、科学的。
本课题设计完成的液压系统可以在将来的深海7000m 模拟考核试验中可靠地使用或直接应用于深海载人潜水器。
通过本课题的研究和设计,为7000m 载人潜水器液压系统的设计提供了有效的技术支撑,同时为深海各类运载工具液压系统的设计提供了强有力的技术保障。
4 展望事实上,现在的深海液压系统的密封装置不能保证它的油系统完全与海水隔绝,海水的渗入会影响其工作性能。
为了消除这种不良的影响,就有人在探索以海水为工作介质的液压系统。
与油相比,海水液压系统具有以下优越性:环保性好、安全性好、经济性好、易维护保养、系统简化以及性能稳定。
但是,海水具有腐蚀性强、黏度低、润滑性差以及气化压力高等特点。
常用的液压元件无法胜任海水介质,必须研制新颖的海水液压元件。
为此,必须解决以下两大问题:一是元件的耐磨性、抗腐蚀性以及抗疲劳特性;二是系统的抗气蚀能力。
目前我国材料学科发展非常迅速,各种新型工程材料(如工程陶瓷、高分子材料和耐蚀合金等)不断涌现,精密加工技术日益进步以及海、淡水液压技术日趋成熟,海水液压系统会在将来的深海机器人上得到越来越广泛的应用。
参考文献:[1] 陈建平.水下机器人液压泵站设计研究[J ].液压与气动,1997(2).[2] 吴世海,邱中梁.深海载人潜水器液压系统研究[J ].液压与气动,2004(6).[3] Naochika Nanba ,etc.Development of deep submergence re 2search vehicle “SHIN K AI 6500”.Mitsubishi Heavy Indus 2tries Ltd[J ].Technical Review ,1990,27(3).8液压与气动2006年第8期。