中文名 | 全海深潛器浮力調(diào)節(jié)海水泵的基礎(chǔ)理論與實(shí)驗(yàn)研究 | 項(xiàng)目類別 | 青年科學(xué)基金項(xiàng)目 |
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項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 | 吳德發(fā) | 依托單位 | 華中科技大學(xué) |
深海技術(shù)是各海洋強(qiáng)國爭相戰(zhàn)領(lǐng)高技術(shù)領(lǐng)域,大深度載人或無人潛器是海洋開發(fā)走向深海的重要載體。海水壓載調(diào)節(jié)系統(tǒng)是潛器重要的子系統(tǒng),其工作原理是通過海水泵及控制閥實(shí)現(xiàn)壓載艙與環(huán)境的水介質(zhì)轉(zhuǎn)移與交換,從而實(shí)現(xiàn)潛器重力和浮力的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。大深度超高壓海水泵是海水壓載調(diào)節(jié)系統(tǒng)的核心。 深海環(huán)境壓力巨大,萬米深淵下的壓力達(dá)113MPa,加之海水的腐蝕性、弱潤滑性及天然水中含有大量細(xì)小的石英懸沙,使得海水泵面臨系列國際難題:(1)元件精密運(yùn)動(dòng)間隙高外壓形變失調(diào)導(dǎo)致深度提升難; (2)超高壓海水動(dòng)密封失效導(dǎo)致效率增加難;(3)懸砂沙海水潤滑摩擦副的腐蝕和重度磨粒磨損導(dǎo)致壽命延長難。針對這些難題,開展系統(tǒng)性研究并取得如下成果: 1) 通過大量不同材料配對副進(jìn)行了摩擦學(xué)研究,發(fā)現(xiàn)了Si3N4/WC10Co4Cr配對副具有優(yōu)異的摩擦性能,低至摩擦系數(shù)低至0.0023,相比現(xiàn)有水壓泵常用PEEK/不銹鋼配對副,降低24倍。同時(shí),摩擦副對不同水域的天然懸沙水均具有良好的適應(yīng)性,不同介質(zhì)下均表現(xiàn)出優(yōu)異的減摩和耐磨特性,磨損率低于9×10-12cm-3/Nm,懸沙條件下相比現(xiàn)有配對副降低兩個(gè)數(shù)量級(jí)。 2) 針對超高壓高效動(dòng)密封動(dòng)密封易失效的問題,發(fā)明了承載密封功能分離新型柱塞副結(jié)構(gòu),即大柱塞承載、小柱塞間隙密封,代替了現(xiàn)有高壓依賴填料密封(壽命短)的技術(shù),從而解決超高壓動(dòng)密封難題,工作壓力可達(dá)120MPa。 3) 建立了海水泵多參數(shù)耦合模型,研究了深海超高環(huán)境壓力下,元件精密部件不等量形變而導(dǎo)致的海水泵宏微觀性能遷移規(guī)律,采用了補(bǔ) 讓 抗的方法解決了深海浮力調(diào)節(jié)海水泵的高壓形變和雙向承載的問題。 4) 綜合以上技術(shù),國際上首次研制成功可用于12000米的深海海水泵,在深度、工作壓力、效率和功率密度等核心參數(shù)均超過國際同類型產(chǎn)品。 以本項(xiàng)目的研究成果為基礎(chǔ),2018年成功研制出我國“蛟龍”號(hào)載人潛器的國產(chǎn)化海水泵和正在研制的萬米全深度載人潛器所需浮力調(diào)節(jié)海水泵,滿足了我國深海重大裝備的工程急需,同時(shí)也促進(jìn)了綠色環(huán)保的水液壓技術(shù)發(fā)展。 2100433B
浮力調(diào)節(jié)海水泵是大深度潛器的關(guān)鍵元件,用于潛器浮力的精確調(diào)節(jié)。本項(xiàng)目面向全海深潛器對超高壓浮力調(diào)節(jié)海水泵的迫切需求,在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上,開展全海深浮力調(diào)節(jié)海水泵的理論與實(shí)驗(yàn)研究。針對海水浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的開式特征及全海深極端高壓環(huán)境,重點(diǎn)研究高壓懸沙水介質(zhì)潤滑條件下摩擦密封副在不同環(huán)境壓力、載荷、速度、表面形貌下的失效機(jī)理,從而確定全深度海水泵的關(guān)鍵摩擦副配對材料、工藝和結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)整機(jī)可靠性和壽命的提高。針對極限深度下浮力調(diào)節(jié)工況的復(fù)雜性,無額定工況的特殊性,考慮不同海深環(huán)境下水介質(zhì)理化特性的差異性、高壓環(huán)境下結(jié)構(gòu)的形變特征、注排水工況的切換等,建立浮力調(diào)節(jié)海水泵在極端工況下多參數(shù)耦合的性能遷移模型。通過研究多參數(shù)之間的耦合關(guān)系,從理論上揭示工況對海水泵性能的影響規(guī)律并優(yōu)化相關(guān)參數(shù)。項(xiàng)目的實(shí)施將為提高我國全海深裝備的自主設(shè)計(jì)能力奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ),同時(shí)加速我國在此領(lǐng)域向國際前沿進(jìn)發(fā)。
海水泵的生產(chǎn)廠家有:1、上海凱程制泵;2、上海巨一深井泵;3、長沙三昌泵業(yè)此外,有關(guān)海水泵的品牌有森森海水泵、創(chuàng)星海水泵、博宇海水泵、海利海水泵、日生海水泵、松寶海水泵等等。
海水泵橡膠件用氯丁橡膠材質(zhì)好,耐海水??!
山東威海水泵地址在新威路111號(hào),公司擁有國內(nèi)領(lǐng)先的生產(chǎn)設(shè)備,先進(jìn)的生產(chǎn)工藝,完善的產(chǎn)品質(zhì)量控制手段和齊全的檢測設(shè)備。
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研究了耐海水泵用新型雙相不銹鋼的組織及其耐蝕性能。通過金相顯微鏡和X射線衍射進(jìn)行了金相組織觀察與分析,由多種腐蝕試驗(yàn)結(jié)果表明,該鋼在海水介質(zhì)中具有優(yōu)良的耐勻勻腐蝕、晶間腐蝕性能,并具有比C15鋼更高的抗點(diǎn)蝕性能。
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雙輪 山東雙輪集團(tuán)有限公司的前身是國家機(jī)械部大型重點(diǎn)骨干企業(yè),機(jī)械部優(yōu)秀企業(yè)——威海水泵廠。 山東雙輪集團(tuán)有限公司屬大型企業(yè),現(xiàn)有員工1300多名,其中工程技術(shù)人員150余名,占地面積二十多萬平方米,固定資產(chǎn)8000多萬元,擁有現(xiàn)代化的微機(jī)控制的流水線3條,年生產(chǎn)各類水泵5萬臺(tái),木工機(jī)械1萬臺(tái)。山東雙輪集團(tuán)已成為以水泵生產(chǎn)為龍頭,集科、工、
(1)將空礦泉水瓶旋轉(zhuǎn)后壓入水中,收回感受到改瓶向上的壓力,將手松開后會(huì)發(fā)現(xiàn)礦泉水瓶會(huì)迅速上升。
結(jié)論:在水中的物體收到向上的浮力。
浮力調(diào)整器特征
直接供氣閥-低壓直接供氣閥,有時(shí)稱作動(dòng)力充氣閥,它附在調(diào)整器上,用來將氣體 從潛水氣筒和潛水調(diào)節(jié)器輸送到浮力調(diào)整器。
空氣囊系統(tǒng)-它可以或者是一個(gè)單一氣囊或者是一個(gè)雙袋氣囊。在單一氣囊中,氣囊是作為空氣容器以及覆蓋物,而在雙袋氣囊中,只有內(nèi)部的袋子盛裝空氣。潛水者可以從氣囊中填加或釋放空氣來達(dá)到一個(gè)適當(dāng)?shù)母×Γ@樣潛水者就可以更輕松的在水下運(yùn)動(dòng)。
超壓閥-在你上浮期間你向你的浮力調(diào)節(jié)器中充入過多的氣體時(shí),此閥可以用來排放一些氣體。
充氣閥-通過這個(gè)功能,直接充氣閥的氣體可以傳輸?shù)侥愕母×φ{(diào)整器氣囊中。
排氣閥-它可以使氣體從你的浮力調(diào)整器中釋放出來。
翼型-這些是安裝在背部及側(cè)面的浮力調(diào)整裝置,通常被從事水下攝影和技術(shù)潛水的潛水者使用。翼型浮力調(diào)整器一般連接于一個(gè)綁在潛水者背部的平板上。這中類型浮力調(diào)整器的一個(gè)特征就是空氣囊并不在身體的前部,為潛水者所需要的其它設(shè)備提供了空間。
桿狀潛水背心-它們是可以充氣的背心,可以提供25升的浮力。潛水者把桿狀潛水夾克圍繞上半身穿戴。
可調(diào)浮力救生衣-它們可以提供15升的浮力。它們價(jià)格便宜,質(zhì)量輕。因?yàn)檫@種類型的救生衣是圍繞在脖子上穿戴,并在兩腿之間纏繞,所以穿起來有些不舒服。