一种新型的液压驱动侧推器系统探究实践

摘要：介绍了一种新型的液压驱动侧推器系统，其由驾驶室的控制面板、中心控制箱、重力油箱、液壓控制单元、液压马达和侧推器组成，并通过液压马达代替电机，侧推器的加减速、正反转向通过液压阀组的液压件来控制完成。该液压驱动侧推器系统工作性能完全满足船舶的要求，且优于电机驱动侧推;同时液压系统的动力油也可为其他系统提供动力，大大节约了整条船的制造成本。

关键词：侧推器;液压阀块;油箱;液压系统

1    技术领域

本新型涉及船舶行业技术领域，具体涉及一种新型的液压驱动侧推器系统。

2    技术背景

随着我国对远洋海域的开发，参与全球海洋资源分配，其重要意义日益凸显，传统的电力推进装置因造价成本高、操作复杂，早已不适合运用于市场。目前市场上对船舶操作灵活性的要求越来越高，而且要求在造价成本低的基础上能最大限度地发挥作用。侧推装置是船舶的一个重要组成部分，是转向或靠岸时的一个动力装置，可对船体产生侧向推力，以控制船体的横向或转向运行，主要应用于船舶在狭水道中航行、靠离码头或掉头以及传统的舵设备操作困难、要求有精准的DP定位和恶劣环境中的船舶操作。传统侧推器的动力一般由交流电机提供，使用变频器调整驱动电机的转速，使船舶实现左右弦的加减速。近几年来，随着市场经济的影响、能源的紧缺，国家对节能减排的要求日益提高。电机驱动侧推器虽然增强了船舶的机动性，但要启动侧推器，必须先启动主发电机才能带动侧推器的驱动电机，同时，侧推器对船舶的电网而言，是一个巨大的电气负荷，且远离船的主配电盘，因而其启动将造成船上电网电压的显著降压;同时，要启动推进器，必将对主发电机与涡轮机组形成巨大的机械压力，进而增加轴承及机械部位的磨损。鉴于此，设计了一种新型的液压驱动侧推器系统。

3    新型侧推器设计内容

为解决上述技术问题，设计了一种新型的液压驱动侧推器系统，由液压马达代替电机，而船舶的加减速、正反转向通过液压阀组的液压件来控制完成，其工作性能完全满足船舶的要求，因优于电机驱动侧推，其已成为目前市场上许多客户的首选产品。同时液压系统的动力油也可为其他系统提供动力，例如锚机、绞机等，大大节约了整条船的制造成本。

该新型的液压驱动侧推器系统，包括用于驾驶室的控制面板、中心控制箱、重力油箱、液压控制单元、液压马达和侧推器，控制面板安装在驾驶室，通过电缆与中心控制箱连接，中心控制箱分别通过电缆与重力油箱和液压控制单元连接，重力油箱通过液压油管与侧推器连接，液压控制单元与液压马达管路连接，液压马达垂直驱动其底部设置的侧推器。

新型推进器的有益效果：

（1）结构紧凑，体积小。对小型船舶来说机舱空间有限，使用液压马达驱动，占用机舱位置比较少。

（2）造价成本低。液压马达驱动侧推器成本较低，整船计算下来成本也较低，一般船舶具有侧推器的同时还需配侧推舱风机、发电机、变频器电缆等;如果使用液压马达驱动侧推器，只用一个液压马达和一套液压系统就可以，且整条船可以共用一套液压动力源为侧推器、锚机、绞机提供动力。主推进柴油机带动油泵，泵为马达提供压力和流量，节省了发电机、侧推舱冷却风机、驱动电机、变频器、变频启动柜等的成本。

（3）使用环境要求比较低。电机驱动侧推器系统要求环境干燥、通风、盐度低;驱动电机在不工作的状态下需24 h加热除潮。而挖泥船、风电船、海船船舱条件相对比较恶劣，故在沿海一带和长江流域的内河做工船使用液压马达驱动大大优于电机驱动。

（4）工作性能稳定，噪声低。侧推器是船舶的辅助设备，用于辅助船体作业或进出港口，因此在使用过程中需频繁换向和加减速等。驱动电机功率损耗比较大，易发热，寿命大大降低，时间长了易形成噪声，工作不稳定;如果是用液压马达驱动，加减速和正反弦通过阀组来完成，则运动比较平稳，噪声小。

（5）适用范围广。不仅适合进出港口频繁的船舶，更适合远洋渔船。随着远洋渔业的发展，对渔船操作灵活性的要求也在提高，根据沿海有经验的渔民反馈，用电力推进装置在海洋中进行作业时，有些鱼敏感度非常高，能迅速远离撒网区域，而液压马达驱动侧推装置就无这一现象发生。

（6）维修方便，操作简单。液压马达发生故障，可在机舱内直接维修，而电机必须运回厂家，需要专门的设备来维修。电机在启动前要给配电站发出请求信号，在主控允许情况下才能按一定顺序启动，先启动冷却风机再驱动电机;而液压马达驱动，只要液压系统显示具有一定的压力和流量就随时可以工作。

一种新型的液压驱动侧推器系统包括用于驾驶室的控制面板、中心控制箱、重力油箱、液压控制单元、液压马达和侧推器，控制面板安装在驾驶室，驾驶员直接根据需要进行操作，控制面板通过导线与中心控制箱连接，中心控制箱分别通过导线与重力油箱和液压控制单元连接，重力油箱通过液压油管与侧推器连接，根据侧推器位置来确定重力油箱安装的高度，通过液压油管直接注入侧推器一定的重力油，保证侧推器内部齿轮润滑油具有一定的压力，同时提供齿轮、轴承润滑，也保证密封内外压力均衡，延长旋转密封的使用寿命，液压控制单元与液压马达电信号连接，液压控制单元主要作用是为动力源压力油提供方向、压力以及流量控制;通过驱动液压马达来驱动侧推器的加减速、正反转从而实现整条船的左右转向，液压马达垂直驱动其底部设置的侧推器，液压马达按照一定的功率来确定，应选择高效率的液压马达;侧推器按照船的总体布置或侧推器在整条船发挥的作用确定安装位置;中心控制箱的内部设置有PLC模块和电气元件，自动化程度高，方便使用;中心控制箱安装在干燥通风环境中，避免其损坏;液压马达通过配对伞齿轮来驱动螺旋桨转动，液压马达与螺旋桨的轴向是垂直的，结构紧凑。

工作原理（图1）：液压驱动侧推装置系统，是由压力油作为动力源直接输入液压马达1，液压马达1通过鼓形齿联轴器3传动扭矩，作用在侧推器2的驱动轴5，驱动轴5带动从动齿轮6以及螺旋桨4转动，螺旋桨转速可以通过动力源的压力和流量来调节，从而完成侧推器2的加速、减速、正反转等一系列操作，使整条船实现左弦、右弦，顺利进出港口。由于整条船采用同一液压动力源，液压系统既可用于甲板设备也可用于侧推器的驱动，因而大大节约了整条船的制造成本，适用范围较广。

4    结语

近几年来，随着远洋渔业的发展，对船舶的操作性能要求越来越精准化。本文所述系统给了侧推装置一个新的发展目标，这种驱动方式将有更广阔的发展前景，结合螺旋桨的结构设计，能极大地提高侧推装置的效率，节约燃料成本。

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收稿日期：2020-01-20

作者简介：刘占伟（1979—），男，甘肃白银人，工程师，研究方向：船舶推进器机械设计。