| 重慶海疆水下作業有限公司 | |
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水下作業工具主要有這幾類:電動工具、氣動工具、液壓工具。 電動,氣動,油壓這三種類型水下作業工具雖然都能實現一定水下作業任務,但是使用效果都不是很理想,分別存在以下問題:
1 電動工具 電動工具使用電力來驅動,在所有動力工具中其實際能耗率最低并可以在各種水深下運轉。但是要求電動機對海水完全密封,需要復雜的絕緣系統,包括電纜、開關、插座及其它部分的絕緣。防水電機的質量較重,此外電動工具還需要減速器降低電動機轉速,所以綜合起來比較電動工具比相應的液壓工具要重 5-10 倍,體積也大好幾倍,在水下使用很不方便,工作可靠性差。
2 氣動工具 氣動工具使用壓縮空氣來驅動,常采用開式系統,壓縮空氣做功后直 1 華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文接在水下排放,因而噪聲大,放出的氣泡會影響潛水員的視線,甚至會導致潛水員惡心和嘔吐;海水進入氣動元件,會使工具的可靠性和壽命大大降低,因此需要頻繁的維護;隨著潛水深度的增加,平衡水深的壓力也隨著增加,耗氣量劇增,能耗很大,工具的效率急劇降低,設備的體積、重量也急劇增加;在水下動力工具中,氣動工具體積、重量最大,效率最低。因此,氣動工具一般僅在 50 米水深以淺的區域使用。
3 油壓工具 油壓工具屬于液壓工具,是以礦物油的壓力能作為動力來驅動工具,與電動及氣動工具相比,使用壽命長,性能可靠,能均勻調速,不需要減速裝置,具有單位功率重量輕、體積小、輸出功率大、輸出平穩等優點,已廣泛應用于中淺深度作業,并開始用于大深度作業。
液壓工具在水下作業中使用最多,水下機器人及機械手使用的幾乎全部是液壓動力工具,但傳統的液壓工具是以礦物型液壓油作為工作介質,由于礦物型液壓油與海水不相容,系統必須設計成閉式循環系統,因而存在一些難以克服的弊端,主要表現為1-2:
1 盡管液壓密封技術得到了很大的發展,但液壓油和海水不可避免地會相互滲漏,這不僅污染環境,還加速了系統元件的損壞,大大降低工具可靠性與使用壽命;
2 液壓油的粘度大,且其粘溫、粘壓系數大,隨著作業深度和范圍的擴大,系統進油和回油管的沿程功率損失增大;
3 為保證有效的驅動功率,需隨著作業深度的增加而調整動力源的輸出壓力以平衡水深壓力,使得油壓工具的效率大大降低,同時使得設備的體積、重量和復雜程度增加,制造和維護困難。 針對這些不足,有人提出了以海水代替礦物油作為工作介質來驅動水下作業工具。
經過 40 多年的實驗與發展,證明以海水驅動的水下作業工具將是水下作業工具發展的方向,因為這種工具系統具有如下優點:
1 節省液壓油,降低使用成本;
2 水介質能夠阻燃,海水液壓工具系統滿足軍事裝備安全性要求;
3 既不會污染生態環境,也不會因為水進入系統而降低工作可靠性;
4 海洋水溫變化小,粘度也變化小,因此海水液壓系統的工作性能穩定;
5 水的粘度只有液壓油的四十分之一,管路壓力損失小;
6 海水液壓驅動的工具系統可以設計成開式系統,直接從海洋中吸水,加壓做功后,再直接排回海中,因而無需攜帶水箱,不用冷卻器、回水管,不但簡化了系統,減少了體積,降低了重量,而且不需要壓力補償裝置,作業工具的工作水深不受限制;
7 如果采用潛水承壓電動機驅動海水泵,能夠把海水液壓工具系統的動力站放在水下,使作業深度和作業范圍大大增加;
8 動力源與作業工具間僅用一根直徑較小的壓力軟管相連,受風浪及海流的作用力小,潛水員操作輕便,降低了勞動強度;
9 能夠在水下更換作業工具,或者進行簡單的維修。 由于海水液壓驅動水下作業工具的突出優點,國際上一致認為它是今后水下作業工具的必然發展方向,是水下作業工具的最佳選擇。