摘要：介紹了一種新型的液壓驅(qū)動(dòng)側(cè)推器系統(tǒng)，其由駕駛室的控制面板、中心控制箱、重力油箱、液壓控制單元、液壓馬達(dá)和側(cè)推器組成，并通過(guò)液壓馬達(dá)代替電機(jī)，側(cè)推器的加減速、正反轉(zhuǎn)向通過(guò)液壓閥組的液壓件來(lái)控制完成。該液壓驅(qū)動(dòng)側(cè)推器系統(tǒng)工作性能完全滿足船舶的要求，且優(yōu)于電機(jī)驅(qū)動(dòng)側(cè)推;同時(shí)液壓系統(tǒng)的動(dòng)力油也可為其他系統(tǒng)提供動(dòng)力，大大節(jié)約了整條船的制造成本。

關(guān)鍵詞：側(cè)推器;液壓閥塊;油箱;液壓系統(tǒng)

1? ? 技術(shù)領(lǐng)域

本新型涉及船舶行業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型的液壓驅(qū)動(dòng)側(cè)推器系統(tǒng)。

2? ? 技術(shù)背景

隨著我國(guó)對(duì)遠(yuǎn)洋海域的開(kāi)發(fā)，參與全球海洋資源分配，其重要意義日益凸顯，傳統(tǒng)的電力推進(jìn)裝置因造價(jià)成本高、操作復(fù)雜，早已不適合運(yùn)用于市場(chǎng)。目前市場(chǎng)上對(duì)船舶操作靈活性的要求越來(lái)越高，而且要求在造價(jià)成本低的基礎(chǔ)上能最大限度地發(fā)揮作用。側(cè)推裝置是船舶的一個(gè)重要組成部分，是轉(zhuǎn)向或靠岸時(shí)的一個(gè)動(dòng)力裝置，可對(duì)船體產(chǎn)生側(cè)向推力，以控制船體的橫向或轉(zhuǎn)向運(yùn)行，主要應(yīng)用于船舶在狹水道中航行、靠離碼頭或掉頭以及傳統(tǒng)的舵設(shè)備操作困難、要求有精準(zhǔn)的DP定位和惡劣環(huán)境中的船舶操作。傳統(tǒng)側(cè)推器的動(dòng)力一般由交流電機(jī)提供，使用變頻器調(diào)整驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使船舶實(shí)現(xiàn)左右弦的加減速。近幾年來(lái)，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的影響、能源的緊缺，國(guó)家對(duì)節(jié)能減排的要求日益提高。電機(jī)驅(qū)動(dòng)側(cè)推器雖然增強(qiáng)了船舶的機(jī)動(dòng)性，但要啟動(dòng)側(cè)推器，必須先啟動(dòng)主發(fā)電機(jī)才能帶動(dòng)側(cè)推器的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，同時(shí)，側(cè)推器對(duì)船舶的電網(wǎng)而言，是一個(gè)巨大的電氣負(fù)荷，且遠(yuǎn)離船的主配電盤，因而其啟動(dòng)將造成船上電網(wǎng)電壓的顯著降壓;同時(shí)，要啟動(dòng)推進(jìn)器，必將對(duì)主發(fā)電機(jī)與渦輪機(jī)組形成巨大的機(jī)械壓力，進(jìn)而增加軸承及機(jī)械部位的磨損。鑒于此，設(shè)計(jì)了一種新型的液壓驅(qū)動(dòng)側(cè)推器系統(tǒng)。

3? ? 新型側(cè)推器設(shè)計(jì)內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種新型的液壓驅(qū)動(dòng)側(cè)推器系統(tǒng)，由液壓馬達(dá)代替電機(jī)，而船舶的加減速、正反轉(zhuǎn)向通過(guò)液壓閥組的液壓件來(lái)控制完成，其工作性能完全滿足船舶的要求，因優(yōu)于電機(jī)驅(qū)動(dòng)側(cè)推，其已成為目前市場(chǎng)上許多客戶的首選產(chǎn)品。同時(shí)液壓系統(tǒng)的動(dòng)力油也可為其他系統(tǒng)提供動(dòng)力，例如錨機(jī)、絞機(jī)等，大大節(jié)約了整條船的制造成本。

該新型的液壓驅(qū)動(dòng)側(cè)推器系統(tǒng)，包括用于駕駛室的控制面板、中心控制箱、重力油箱、液壓控制單元、液壓馬達(dá)和側(cè)推器，控制面板安裝在駕駛室，通過(guò)電纜與中心控制箱連接，中心控制箱分別通過(guò)電纜與重力油箱和液壓控制單元連接，重力油箱通過(guò)液壓油管與側(cè)推器連接，液壓控制單元與液壓馬達(dá)管路連接，液壓馬達(dá)垂直驅(qū)動(dòng)其底部設(shè)置的側(cè)推器。

新型推進(jìn)器的有益效果：

（1）結(jié)構(gòu)緊湊，體積小。對(duì)小型船舶來(lái)說(shuō)機(jī)艙空間有限，使用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，占用機(jī)艙位置比較少。

（2）造價(jià)成本低。液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)側(cè)推器成本較低，整船計(jì)算下來(lái)成本也較低，一般船舶具有側(cè)推器的同時(shí)還需配側(cè)推艙風(fēng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、變頻器電纜等;如果使用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)側(cè)推器，只用一個(gè)液壓馬達(dá)和一套液壓系統(tǒng)就可以，且整條船可以共用一套液壓動(dòng)力源為側(cè)推器、錨機(jī)、絞機(jī)提供動(dòng)力。主推進(jìn)柴油機(jī)帶動(dòng)油泵，泵為馬達(dá)提供壓力和流量，節(jié)省了發(fā)電機(jī)、側(cè)推艙冷卻風(fēng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、變頻器、變頻啟動(dòng)柜等的成本。

（3）使用環(huán)境要求比較低。電機(jī)驅(qū)動(dòng)側(cè)推器系統(tǒng)要求環(huán)境干燥、通風(fēng)、鹽度低;驅(qū)動(dòng)電機(jī)在不工作的狀態(tài)下需24 h加熱除潮。而挖泥船、風(fēng)電船、海船船艙條件相對(duì)比較惡劣，故在沿海一帶和長(zhǎng)江流域的內(nèi)河做工船使用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)大大優(yōu)于電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

（4）工作性能穩(wěn)定，噪聲低。側(cè)推器是船舶的輔助設(shè)備，用于輔助船體作業(yè)或進(jìn)出港口，因此在使用過(guò)程中需頻繁換向和加減速等。驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率損耗比較大，易發(fā)熱，壽命大大降低，時(shí)間長(zhǎng)了易形成噪聲，工作不穩(wěn)定;如果是用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，加減速和正反弦通過(guò)閥組來(lái)完成，則運(yùn)動(dòng)比較平穩(wěn)，噪聲小。

（5）適用范圍廣。不僅適合進(jìn)出港口頻繁的船舶，更適合遠(yuǎn)洋漁船。隨著遠(yuǎn)洋漁業(yè)的發(fā)展，對(duì)漁船操作靈活性的要求也在提高，根據(jù)沿海有經(jīng)驗(yàn)的漁民反饋，用電力推進(jìn)裝置在海洋中進(jìn)行作業(yè)時(shí)，有些魚敏感度非常高，能迅速遠(yuǎn)離撒網(wǎng)區(qū)域，而液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)側(cè)推裝置就無(wú)這一現(xiàn)象發(fā)生。

（6）維修方便，操作簡(jiǎn)單。液壓馬達(dá)發(fā)生故障，可在機(jī)艙內(nèi)直接維修，而電機(jī)必須運(yùn)回廠家，需要專門的設(shè)備來(lái)維修。電機(jī)在啟動(dòng)前要給配電站發(fā)出請(qǐng)求信號(hào)，在主控允許情況下才能按一定順序啟動(dòng)，先啟動(dòng)冷卻風(fēng)機(jī)再驅(qū)動(dòng)電機(jī);而液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，只要液壓系統(tǒng)顯示具有一定的壓力和流量就隨時(shí)可以工作。

一種新型的液壓驅(qū)動(dòng)側(cè)推器系統(tǒng)包括用于駕駛室的控制面板、中心控制箱、重力油箱、液壓控制單元、液壓馬達(dá)和側(cè)推器，控制面板安裝在駕駛室，駕駛員直接根據(jù)需要進(jìn)行操作，控制面板通過(guò)導(dǎo)線與中心控制箱連接，中心控制箱分別通過(guò)導(dǎo)線與重力油箱和液壓控制單元連接，重力油箱通過(guò)液壓油管與側(cè)推器連接，根據(jù)側(cè)推器位置來(lái)確定重力油箱安裝的高度，通過(guò)液壓油管直接注入側(cè)推器一定的重力油，保證側(cè)推器內(nèi)部齒輪潤(rùn)滑油具有一定的壓力，同時(shí)提供齒輪、軸承潤(rùn)滑，也保證密封內(nèi)外壓力均衡，延長(zhǎng)旋轉(zhuǎn)密封的使用壽命，液壓控制單元與液壓馬達(dá)電信號(hào)連接，液壓控制單元主要作用是為動(dòng)力源壓力油提供方向、壓力以及流量控制;通過(guò)驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)來(lái)驅(qū)動(dòng)側(cè)推器的加減速、正反轉(zhuǎn)從而實(shí)現(xiàn)整條船的左右轉(zhuǎn)向，液壓馬達(dá)垂直驅(qū)動(dòng)其底部設(shè)置的側(cè)推器，液壓馬達(dá)按照一定的功率來(lái)確定，應(yīng)選擇高效率的液壓馬達(dá);側(cè)推器按照船的總體布置或側(cè)推器在整條船發(fā)揮的作用確定安裝位置;中心控制箱的內(nèi)部設(shè)置有PLC模塊和電氣元件，自動(dòng)化程度高，方便使用;中心控制箱安裝在干燥通風(fēng)環(huán)境中，避免其損壞;液壓馬達(dá)通過(guò)配對(duì)傘齒輪來(lái)驅(qū)動(dòng)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓馬達(dá)與螺旋槳的軸向是垂直的，結(jié)構(gòu)緊湊。

工作原理（圖1）：液壓驅(qū)動(dòng)側(cè)推裝置系統(tǒng)，是由壓力油作為動(dòng)力源直接輸入液壓馬達(dá)1，液壓馬達(dá)1通過(guò)鼓形齒聯(lián)軸器3傳動(dòng)扭矩，作用在側(cè)推器2的驅(qū)動(dòng)軸5，驅(qū)動(dòng)軸5帶動(dòng)從動(dòng)齒輪6以及螺旋槳4轉(zhuǎn)動(dòng)，螺旋槳轉(zhuǎn)速可以通過(guò)動(dòng)力源的壓力和流量來(lái)調(diào)節(jié)，從而完成側(cè)推器2的加速、減速、正反轉(zhuǎn)等一系列操作，使整條船實(shí)現(xiàn)左弦、右弦，順利進(jìn)出港口。由于整條船采用同一液壓動(dòng)力源，液壓系統(tǒng)既可用于甲板設(shè)備也可用于側(cè)推器的驅(qū)動(dòng)，因而大大節(jié)約了整條船的制造成本，適用范圍較廣。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

近幾年來(lái)，隨著遠(yuǎn)洋漁業(yè)的發(fā)展，對(duì)船舶的操作性能要求越來(lái)越精準(zhǔn)化。本文所述系統(tǒng)給了側(cè)推裝置一個(gè)新的發(fā)展目標(biāo)，這種驅(qū)動(dòng)方式將有更廣闊的發(fā)展前景，結(jié)合螺旋槳的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能極大地提高側(cè)推裝置的效率，節(jié)約燃料成本。

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收稿日期：2020-01-20

作者簡(jiǎn)介：劉占偉（1979—），男，甘肅白銀人，工程師，研究方向：船舶推進(jìn)器機(jī)械設(shè)計(jì)。