在海平面以下的3000米，水压达到了恐怖的300个大气压，在这么严苛极端的环境中，液压系统如何正常工作？我们先来想象下一罐苏打水沉没在3000米的海水深处，此时大约30Mpa的水压作用在罐壁上。罐子会发生什么？是的，不出所料，罐子会被瞬间压爆！因为易拉罐的薄壳结构外压只能承受大约一个大气压，我们周围的空气就可以轻易将其压溃。一般的易拉罐最大承受内压是0.15到0.7MPa，也就是说，密封易拉罐（里面有些许气体）根本不用到沉到2000米-3000米，在水下十几米到几十米就会被挤爆。那么，我们将易拉罐改造一下，将封闭式结构改为由挠性元件组成的体积可变的半封闭式结构，这样水下压力就可以通过压缩挠性元件本身，使易拉罐内外侧压力平衡，实际使用这样还不够，我们需要易拉罐内部压力略微大于外部压力，这样可以避免有泄漏时海水进入罐体中。遵循这样的思路，深海压力补偿系统便应运而生。

      讲到这里，想必大家对深海压力解决的办法有了一定的了解，甚至有人会认为深海压力补偿系统很简单，但实际上，   压力补偿单元却是深海装备最容易发生故障的组件之一，典型故障比如泄漏、补偿灵敏度下降、传感器精度下降等等。针对这些容易出现的问题，深海智人团队重新设计了一款压力补偿单元，并首次搭载于自研整机上。该深海压力补偿单元是核心关键子系统品牌“三叶虫”旗下又一款可广泛应用于工作级ROV、海底管缆埋设机器人、载人深潜器、海底采矿车、深海探测装备上的重量级核心组件，我们将其隆重命名为——“水瓶座α”。

      该补偿器元件采用补偿式密封的方式，相比于常规的耐压舱式密封，使得设备上大部分有内部空腔的元件的结构形式和安装空间大大精简，且密封处内外侧压差变得更小。该压力补偿技术是基于海水压力水下液压系统的关键技术。在地面上的液压传动设备允许周围空气介质与液体传动设备工作油液之间有交换。而在水下环境中，这种交换将导致海水沿着固定与可动配合件的密封环节渗入到工作油液中，使元件的内表面锈蚀，破坏电气绝缘性能。因此通过弹性单元感知海水压力，并将其传递到液压系统的内部，使液压系统的回油压力略微大于海水压力，并随海水的深度变化自动变化。这样一来，液压系统的各个部分，包括液压泵、液压控制阀、液压执行器及液压管路等的工作状态与常规液压系统就基本相同了，避免了海水压力的影响。更近一步，一旦出现泄漏，可保证海水无法渗透进液压系统，以此来最大限度保护设备。

      目前，我司已制定水下机器人用压力补偿系统从设计到生产制造全流程的技术标准，并拥有自主知识产权及专利。

规格系列如下：

      此外，我们可根据需求，定制其他性能要求的压力补偿单元。

图 我司自主研制的“水瓶座α”系列深海压力补偿单元（Compensator）

产品特性

      深海机器人使用的补偿单元不仅需要根据系统不同下潜深度来自动平衡内外压力，实时补偿因不同外界环境压力引起的内部补偿油液体积变化，而且需要考虑到执行系统的安全可靠性，还需要始终保持内压略高于外部工作水深压力。目前常用的压力补偿器有皮囊式、波纹管式、滚动隔膜式、活塞式和空气弹簧式，尽管形式不尽相同，但基本的工作原理均相通。皮囊和橡胶膜片式柔性好,响应快,结构紧凑,密封效果好,在深海压力补偿器中得到广泛的应用,但是补偿容积较小,不适合大型水下液压系统。活塞式结构体积大、响应较慢、且有动密封结构,密封可靠性差,但可实现较大容积的补偿。空气弹簧式结构体积大,响应速度适中,无动密封问题、可实现大容积补偿。

      上图所示滚动隔膜式压力补偿器采用非弹性外壳，其内部由一个带弹簧的活塞分为两腔，一腔内为起压力补偿的液压油，另一腔则直接通向外界海水环境。因此，外界环境的海水压力可以通过活塞直接传递给另一腔的压力补偿液压油，而活塞运动后带动安装在活塞轴上的弹簧产生一个反向作用力，则可以实现内部的补偿油压力始终比外界环境压力略高一个弹簧压力，从而防止外部水的渗入或元件的泄漏。这个功能可确保在发生泄漏的情况下，液压油会从外壳中流出，而不是海水流入外壳中。因此，补偿器中装有一加仑或更多加仑的油，用于在小泄漏情况下回注壳体。该类型的补偿器结构简单可靠，由于内部补偿压力与外界环境海水压力仅相差一个弹簧的反向压力，故对补偿器自身的材料和结构设计要求就大大降低了。橡胶隔膜在补偿器中既是压力传递元件又是密封元件，为了增加强度橡胶隔膜中间有复合纤维夹布层。通过拧紧螺栓使法兰压紧隔膜以产生预紧应力，提高密封面接触程度，当应力增大到足以引发表面明显塑形变形，就可以填补密封面的间隙，堵塞泄漏通道，从而实现密封；为了防止在液压系统发生故障时，系统中油液高速填充补偿腔空隙，使外壳承受过高的压力，我们在补偿器油液容腔上设置了泄压阀。

      我国拥有广阔的海洋面积及丰富的海洋资源，如何有效探测、开采和利用这些海洋资源是亟待解决的问题，拥有先进可靠的探测和开采设备是实现这一目标的第一步。为实现上述目标，我们大力研制各类海洋探测和作业装备，包括各种ROV、AUV、载人潜器、海底管缆埋设机器人、深海采矿机器人、深海石油探测和开采设备、深海检修装备等等。由于液压技术具有功率密度大、易于实现压力补偿等特点，水下装备普遍采用液压驱动方式实现作业任务，而液压油箱和液压系统的油封密封又是水下液压系统的关键点和难点，因此，深海液压系统不同于陆地，需要将其进行极为精密细致的升级，以确保万无一失。