一種新型的液壓驅動側推器系統探究實踐

摘要：介紹了一種新型的液壓驅動側推器系統，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、液壓馬達和側推器組成，并通過液壓馬達代替電機，側推器的加減速、正反轉向通過液壓閥組的液壓件來控制完成。該液壓驅動側推器系統工作性能完全滿足船舶的要求，且優于電機驅動側推;同時液壓系統的動力油也可為其他系統提供動力，大大節約了整條船的制造成本。

關鍵詞：側推器;液壓閥塊;油箱;液壓系統

1? ? 技術領域

本新型涉及船舶行業技術領域，具體涉及一種新型的液壓驅動側推器系統。

2? ? 技術背景

隨著我國對遠洋海域的開發，參與全球海洋資源分配，其重要意義日益凸顯，傳統的電力推進裝置因造價成本高、操作復雜，早已不適合運用于市場。目前市場上對船舶操作靈活性的要求越來越高，而且要求在造價成本低的基礎上能最大限度地發揮作用。側推裝置是船舶的一個重要組成部分，是轉向或靠岸時的一個動力裝置，可對船體產生側向推力，以控制船體的橫向或轉向運行，主要應用于船舶在狹水道中航行、靠離碼頭或掉頭以及傳統的舵設備操作困難、要求有精準的DP定位和惡劣環境中的船舶操作。傳統側推器的動力一般由交流電機提供，使用變頻器調整驅動電機的轉速，使船舶實現左右弦的加減速。近幾年來，隨著市場經濟的影響、能源的緊缺，國家對節能減排的要求日益提高。電機驅動側推器雖然增強了船舶的機動性，但要啟動側推器，必須先啟動主發電機才能帶動側推器的驅動電機，同時，側推器對船舶的電網而言，是一個巨大的電氣負荷，且遠離船的主配電盤，因而其啟動將造成船上電網電壓的顯著降壓;同時，要啟動推進器，必將對主發電機與渦輪機組形成巨大的機械壓力，進而增加軸承及機械部位的磨損。鑒于此，設計了一種新型的液壓驅動側推器系統。

3? ? 新型側推器設計內容

為解決上述技術問題，設計了一種新型的液壓驅動側推器系統，由液壓馬達代替電機，而船舶的加減速、正反轉向通過液壓閥組的液壓件來控制完成，其工作性能完全滿足船舶的要求，因優于電機驅動側推，其已成為目前市場上許多客戶的首選產品。同時液壓系統的動力油也可為其他系統提供動力，例如錨機、絞機等，大大節約了整條船的制造成本。

該新型的液壓驅動側推器系統，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、液壓馬達和側推器，控制面板安裝在駕駛室，通過電纜與中心控制箱連接，中心控制箱分別通過電纜與重力油箱和液壓控制單元連接，重力油箱通過液壓油管與側推器連接，液壓控制單元與液壓馬達管路連接，液壓馬達垂直驅動其底部設置的側推器。

新型推進器的有益效果：

（1）結構緊湊，體積小。對小型船舶來說機艙空間有限，使用液壓馬達驅動，占用機艙位置比較少。

（2）造價成本低。液壓馬達驅動側推器成本較低，整船計算下來成本也較低，一般船舶具有側推器的同時還需配側推艙風機、發電機、變頻器電纜等;如果使用液壓馬達驅動側推器，只用一個液壓馬達和一套液壓系統就可以，且整條船可以共用一套液壓動力源為側推器、錨機、絞機提供動力。主推進柴油機帶動油泵，泵為馬達提供壓力和流量，節省了發電機、側推艙冷卻風機、驅動電機、變頻器、變頻啟動柜等的成本。

（3）使用環境要求比較低。電機驅動側推器系統要求環境干燥、通風、鹽度低;驅動電機在不工作的狀態下需24 h加熱除潮。而挖泥船、風電船、海船船艙條件相對比較惡劣，故在沿海一帶和長江流域的內河做工船使用液壓馬達驅動大大優于電機驅動。

（4）工作性能穩定，噪聲低。側推器是船舶的輔助設備，用于輔助船體作業或進出港口，因此在使用過程中需頻繁換向和加減速等。驅動電機功率損耗比較大，易發熱，壽命大大降低，時間長了易形成噪聲，工作不穩定;如果是用液壓馬達驅動，加減速和正反弦通過閥組來完成，則運動比較平穩，噪聲小。

（5）適用范圍廣。不僅適合進出港口頻繁的船舶，更適合遠洋漁船。隨著遠洋漁業的發展，對漁船操作靈活性的要求也在提高，根據沿海有經驗的漁民反饋，用電力推進裝置在海洋中進行作業時，有些魚敏感度非常高，能迅速遠離撒網區域，而液壓馬達驅動側推裝置就無這一現象發生。

（6）維修方便，操作簡單。液壓馬達發生故障，可在機艙內直接維修，而電機必須運回廠家，需要專門的設備來維修。電機在啟動前要給配電站發出請求信號，在主控允許情況下才能按一定順序啟動，先啟動冷卻風機再驅動電機;而液壓馬達驅動，只要液壓系統顯示具有一定的壓力和流量就隨時可以工作。

一種新型的液壓驅動側推器系統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、液壓馬達和側推器，控制面板安裝在駕駛室，駕駛員直接根據需要進行操作，控制面板通過導線與中心控制箱連接，中心控制箱分別通過導線與重力油箱和液壓控制單元連接，重力油箱通過液壓油管與側推器連接，根據側推器位置來確定重力油箱安裝的高度，通過液壓油管直接注入側推器一定的重力油，保證側推器內部齒輪潤滑油具有一定的壓力，同時提供齒輪、軸承潤滑，也保證密封內外壓力均衡，延長旋轉密封的使用壽命，液壓控制單元與液壓馬達電信號連接，液壓控制單元主要作用是為動力源壓力油提供方向、壓力以及流量控制;通過驅動液壓馬達來驅動側推器的加減速、正反轉從而實現整條船的左右轉向，液壓馬達垂直驅動其底部設置的側推器，液壓馬達按照一定的功率來確定，應選擇高效率的液壓馬達;側推器按照船的總體布置或側推器在整條船發揮的作用確定安裝位置;中心控制箱的內部設置有PLC模塊和電氣元件，自動化程度高，方便使用;中心控制箱安裝在干燥通風環境中，避免其損壞;液壓馬達通過配對傘齒輪來驅動螺旋槳轉動，液壓馬達與螺旋槳的軸向是垂直的，結構緊湊。

工作原理（圖1）：液壓驅動側推裝置系統，是由壓力油作為動力源直接輸入液壓馬達1，液壓馬達1通過鼓形齒聯軸器3傳動扭矩，作用在側推器2的驅動軸5，驅動軸5帶動從動齒輪6以及螺旋槳4轉動，螺旋槳轉速可以通過動力源的壓力和流量來調節，從而完成側推器2的加速、減速、正反轉等一系列操作，使整條船實現左弦、右弦，順利進出港口。由于整條船采用同一液壓動力源，液壓系統既可用于甲板設備也可用于側推器的驅動，因而大大節約了整條船的制造成本，適用范圍較廣。

4? ? 結語

近幾年來，隨著遠洋漁業的發展，對船舶的操作性能要求越來越精準化。本文所述系統給了側推裝置一個新的發展目標，這種驅動方式將有更廣闊的發展前景，結合螺旋槳的結構設計，能極大地提高側推裝置的效率，節約燃料成本。

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收稿日期：2020-01-20

作者簡介：劉占偉（1979—），男，甘肅白銀人，工程師，研究方向：船舶推進器機械設計。