潜谈2013水下作业工具发展现状

 　　水下作业工具主要有这几类：电动工具、气动工具、液压工具。 电动，气动，油压这三种类型水下作业工具虽然都能实现一定水下作业任务，但是使用效果都不是很理想，分别存在以下问题：

 1 电动工具 电动工具使用电力来驱动，在所有动力工具中其实际能耗率最低并可以在各种水深下运转。但是要求电动机对海水完全密封，需要复杂的绝缘系统，包括电缆、开关、插座及其它部分的绝缘。防水电机的质量较重，此外电动工具还需要减速器降低电动机转速，所以综合起来比较电动工具比相应的液压工具要重 5-10 倍，体积也大好几倍，在水下使用很不方便，工作可靠性差。

 2 气动工具 气动工具使用压缩空气来驱动，常采用开式系统，压缩空气做功后直 1 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文接在水下排放，因而噪声大，放出的气泡会影响潜水员的视线，甚至会导致潜水员恶心和呕吐;海水进入气动元件，会使工具的可靠性和寿命大大降低，因此需要频繁的维护;随着潜水深度的增加，平衡水深的压力也随着增加，耗气量剧增，能耗很大，工具的效率急剧降低，设备的体积、重量也急剧增加;在水下动力工具中，气动工具体积、重量最大，效率最低。因此，气动工具一般仅在 50 米水深以浅的区域使用。

 3 油压工具 油压工具属于液压工具，是以矿物油的压力能作为动力来驱动工具，与电动及气动工具相比，使用寿命长，性能可靠，能均匀调速，不需要减速装置，具有单位功率重量轻、体积小、输出功率大、输出平稳等优点，已广泛应用于中浅深度作业，并开始用于大深度作业。

        液压工具在水下作业中使用最多，水下机器人及机械手使用的几乎全部是液压动力工具，但传统的液压工具是以矿物型液压油作为工作介质，由于矿物型液压油与海水不相容，系统必须设计成闭式循环系统，因而存在一些难以克服的弊端，主要表现为1-2：

1 尽管液压密封技术得到了很大的发展，但液压油和海水不可避免地会相互渗漏，这不仅污染环境，还加速了系统元件的损坏，大大降低工具可靠性与使用寿命;

2 液压油的粘度大，且其粘温、粘压系数大，随着作业深度和范围的扩大，系统进油和回油管的沿程功率损失增大;

3 为保证有效的驱动功率，需随着作业深度的增加而调整动力源的输出压力以平衡水深压力，使得油压工具的效率大大降低，同时使得设备的体积、重量和复杂程度增加，制造和维护困难。 针对这些不足，有人提出了以海水代替矿物油作为工作介质来驱动水下作业工具。

        经过 40 多年的实验与发展，证明以海水驱动的水下作业工具将是水下作业工具发展的方向，因为这种工具系统具有如下优点：

1 节省液压油，降低使用成本;

2 水介质能够阻燃，海水液压工具系统满足军事装备安全性要求;

 3 既不会污染生态环境，也不会因为水进入系统而降低工作可靠性;

4 海洋水温变化小，粘度也变化小，因此海水液压系统的工作性能稳定;

5 水的粘度只有液压油的四十分之一，管路压力损失小;

6 海水液压驱动的工具系统可以设计成开式系统，直接从海洋中吸水，加压做功后，再直接排回海中，因而无需携带水箱，不用冷却器、回水管，不但简化了系统，减少了体积，降低了重量，而且不需要压力补偿装置，作业工具的工作水深不受限制;

7 如果采用潜水承压电动机驱动海水泵，能够把海水液压工具系统的动力站放在水下，使作业深度和作业范围大大增加;

8 动力源与作业工具间仅用一根直径较小的压力软管相连，受风浪及海流的作用力小，潜水员操作轻便，降低了劳动强度;

9 能够在水下更换作业工具，或者进行简单的维修。 由于海水液压驱动水下作业工具的突出优点，国际上一致认为它是今后水下作业工具的必然发展方向，是水下作业工具的最佳选择。