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喷水推进技术发展概况 武器类资料 ??2009-09-06 18:48 喷水推进是一种特殊的船舶推进方式,与螺旋桨不同的是它不是利用推进器直接产生推力,而是利用推进泵喷出水流的反作用力推动船舶前进。与螺旋桨/轴系这一传统的推进方式的理论和应用发展相比,喷水推进进展相当缓慢主要是由于理论研究不成熟,有些关键技术没过关。例如低损失无空泡进口管道系统,高效率和大功能转换能力的推进泵,船、机、泵的有机配合,水动力性能极佳的倒航操纵装置等技术没得到解决等。但喷水推进毕竟具有推进效率高、抗空泡性强、附体阻力小、操纵性好、传动轴系简单、保护性能好、运行噪声低、变工况范围广和利于环保等常规螺旋桨不及的优点。 　　1.1喷水推进的主要技术发展进程 　　在船舶喷水推进技术诞生的340年历程中,按时间顺序,大致经历了液泵式喷水推进、间歇式喷水推进、底板式喷水推进、尾板式喷水推进和舷外喷水推进5个阶段。从目前在船舶上的应用情况看,尾板式喷水推进已成为喷水推进的首选型式。 　　喷水推进装置最早是在1661年由英国人图古德和海斯发明的,直到1839年英国人摩里斯·思凡才发明了一种较为成熟的喷水推进装置,1914年吉尔设计出一种底板式喷水推进系统其上带有一组合式倒车机构,1946年芝加哥分麦克·科拉姆研究出世界上第一个喷水推进舷外机，1962年前苏联首先使用了三级轴流泵和二级轴流泵,1968年美国研制了采用单机双吸离心泵的深浸自控水翼艇,1977年肖特公司成功研发了另一种改进的底板式推进装置——泵喷射推进器,20世纪50年代早期哈密尔顿开始研制尾板式喷水推进器,80年代英国、美国、法国在核潜艇上应用了喷水推进的降噪技术,近几年发展的计算机多点控制实现了操纵性的进一步提高。 　　曾不断受到船东批评的喷水推进器的部件质量、坚固性和耐用性等问题,由于新型复合材料的应用而得到很大改善。过去曾产生问题的不同金属材料间的电气绝缘和有效的接地屏蔽,在一些新型喷水推进器中也已不再成为问题。 　　1.2喷水推进的主要优点 　　(1)推进效率较高喷水推进的效率主要取决于推进泵效率和喷水推进系统效率。在保证较高的气蚀比转速的情况下,优良的轴流泵和混流泵的效率目前已达到85%~90%;喷水系统的效率在65%~70%左右。因此总的推进效率可达50%~63%。 　　(2)抗空泡能力强 　　螺旋桨在航速较高时很容易产生空泡,尤其在斜轴推进的快艇上,螺旋桨处于周期性的攻角变化和负荷变化中,使得螺旋桨更易产生空泡和空泡剥蚀,严重的可在几个小时内破坏螺旋桨的叶片。尽管亚空泡和超空泡螺旋桨能够提高抗空泡的能力,但均要牺牲较多的效率。而喷水推进舵叶片具有比螺旋桨更大的抗空泡能力,水流基本上是轴向流,流场比较稳定,减少了空泡剥蚀的机会,而且航速越高喷水推进泵所利用的冲压就越大,而螺旋桨正相反。这就使高性能船多采用喷水推进的原因。 　　(3)操纵性和动力定位性能优异 　　喷水推进船艇的操纵不需要改变主机转速,而主要依靠偏折喷水推进泵喷射出后的高速水流来实现舰船的转向和倒航。倒航装置与喷口的相对位置的变化可做到向前向后任意分配流量,因而,在一定的主机转速下,喷水推进船可以做到无级变速、驻航和倒航。借助转向舵的作用,又可使船舶在正航和倒航时均具有极佳的操纵性,甚至原地回转。而且舵始终处于喷口喷出的高速流中,可保持足够的舵效。如果采用双机双桨,可以实现船舶横移和原地回转。这是螺旋桨推进方式无法做到的。 　　(4)工作平稳、噪声低 　　水推进装置的动叶轮在泵壳内均匀流场中工作,消除了引起动叶轮叶片振动的流体脉动力,明显地改善了泵叶片上的压力分布,可推迟空泡的产生,从而减小叶片的振动和噪声。 　　(5)适应变工况能力强、主机不易过载 　　喷水推进泵在转速一定的条件下,推进泵的流量随舰船的不同航速变化并不大,喷水推进装置的功率——航速曲线相当平坦,甚至船舶在系泊状态下,主机转速仍可达到额定转速的90%~95%。这是常规定距桨所不能做到的。 　　(6)吃水浅、浅水效应小、传动机构简单、保护性能好。 　　(7)日常维护和保养较为简易。 　　由于喷水推进器仅限于检查支座的润滑油情况、液压动力装置和检查阳极消耗情况,因此对喷水推进器的保养是较为简易的。 　　1.3喷水推进技术的潜在应用 　　(1)高速艇领域 　　由于喷水推进的抗空泡能力比螺旋桨强得多,因此世界上大部分的水翼艇、侧壁气垫船、高速双体船和穿浪艇都采用了喷水技术。甚至大型超高速海上定班客、货船上。 　　(2)高性能艇领域 　　尤其是航行在浅吃水航道、推进器直径受限制的情况下:一些工况多变的拖船、推船、挖泥船等船舶上。这是由于推进泵较螺旋桨能承受更大的负荷而不降低效率。