第1章 绪论
1.1 海洋装备液压传动的发展概况
海洋占地球总面积的71%,蕴藏着丰富的资源,具有重要的战略意义。随着科学技术的进步和陆地资源的日益匮乏,世界各国逐渐重视海洋资源的开发利用。发展海洋装备技术是开发利用海洋资源的重中之重。
液压传动相对机械传动来说,是一门新的技术。1795年,世界上第一台水压机问世,至今已有200余年的历史。然而,液压传动直到20世纪30年代才真正得到推广应用。液压传动具有刚性好、结构紧凑、承载能力强、功率重量比大、响应速度快、远距离控制灵活等特点,在海洋装备上得到广泛的应用。
液压传动技术在海洋方面最开始应用于舰载火炮的回转、俯仰以及操舵装置。第二次世界大战之后,液压传动技术开始应用到渔船的绞车等装置上。随着海洋活动的增加和液压产品性能的提升,液压传动技术逐渐广泛应用到各种船舶、海洋钻井平台、深海探测器等装置中。
海洋环境对液压系统正常工作的最大危害是对液压元件的腐蚀。海水是含有生物、悬浮泥沙、溶解气体、腐烂有机物和多种盐类的复杂溶液,它对金属的腐蚀受诸多因素的影响,其中主要有海水中的溶氧浓度、海水温度、流速和生物活性等。
在有些情况下液压元件要同海水直接接触,如液压缸活塞杆,它是完全浸泡在海水中工作的,如果海水通过缸盖进入液压缸,会引起系统性能变差,甚至使系统失效,因此,如何防止海水进入液压元件、如何设计系统的密封也是海洋装备液压系统设计中的一个重要方面。
有些液压系统是在深水中工作的,如水下机器人、深潜器等,因此,就要求液压元件能承受高压,而许多液压元件并不具有抗外压能力,如电液伺服阀、力矩电动机的防护壳。
当液压执行器在深水中工作,而液压动力源又在海面上时,工作介质必须通过几百米长的软管输送,从而引起较大的压力损失,影响系统的工作性能与效率。
另外,在海洋环境下,电控元件不能直接裸露工作,以免引起短路。
所以,海洋环境的特殊性给液压控制技术提出了许多新的要求、新的课题,而这些问题的解决具有广泛的实际意义。