一种深海液压动力源的结构设计开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1目的及意义(含国内外的研究现状分析)

人类赖以生存的地球,海洋占地球表面积的70%以上,大约为3亿6100万平方千米。海洋不仅有调节着地球的气候的功能,还蕴藏着取之不尽,用之不竭的动力资源,矿产资源、生物资源和化学资源。比如海底的油气、可燃冰和多金属结核。开发这些资源,都离不开工具。由于深海水下装备面临深海的高压、低温以及海水腐蚀等技术问题,使得在地面拥有成熟技术的装备无法直接应用,甚至无法应用于深海开发中。

深海装备作用的发挥,离不开动力支持。目前深海动力源主要有三种驱动方式:电、气压和液压。其中液压驱动动力源,拥有液压系统天生优异的功率密度、无级变速等优点而得到了广泛的研究和应用。低压海水泵的主要损失存在于机械损失。所以对深海油压动力源的研究,对于提高深海油压动力源的能源利用效率、绿色发展乃至我国深海开发都有着积极意义。

1.1国外研究现状

国外对深海探测方面的技术较为成熟,日本三菱重工于1970年就开始深海动力源方面的研究和试验工作。研制的动力系统结构如图1-1(a)所示,主要由电机、液压泵、液压阀、油箱、压力补偿器、抽气和过滤装置等组成。直至1996年,由日本海洋科技中心设计研制的“海沟号”深水潜水器完工,如图1-1(b),是目前世界上唯一能够下潜到11000米的深水潜水器。






作为全球范围内规模最大的深海装备及深海动力装置的制造商和供应商,美国佩里(PERRY)公司于二十世纪六十年代就开始了深海装备的研制工作。该公司相继研制出不同功率的3000米级深海油压动力源,如图1-2。作为深海油压动力源产品的典型代表,其结构由电机、液压泵、连接器和油箱等组成,并省略了电机和液压泵间的联轴器部分。该系列深海油压动力源技术先进,集成化、标准化及系列化程度较高,应用范围广泛。



1.2国内研究现状


我国针对深海动力源的研究起步较晚,90年代初期哈尔滨工程大学成功研制出水下油压动力源,其原理如图1-3所示。该型号动力源由电机、液压泵、阀箱、快速接头及带补偿器的油箱等组成,液压泵由水密电机带动工作,从油箱吸取油液后加压传递给阀箱,同时在油箱上设计了补偿器回路,可以维持油箱内压力在液压泵工作过程中略高于外部环境压力,其下潜深度为300米。目前大多数深海油压动力源的结构是在该型号的基础上进行设计的。




2012年,西南交通大学和四川宜宾普什驱动有限公司等单位共同承担国家863项目“深海集成油压动力源工程化及系列化研究”,成功研制出5种不同功率的4500m级深海集成油压动力源,其原理图和实物图如图1-4所示。

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