螺旋轴流式喷水推进泵流动特性的研究简要综述

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螺旋轴流式喷水推进泵流动特性的研究简要综述

研究意义：

舰船用喷水推进器是有别于螺旋桨推进的一种特殊船舶推进方式，在加速、高速机动过程中，喷水推进也有诸多优势，因此在高速攻击艇、登陆艇尤其是两栖装甲车辆方面得到广泛应用，螺旋轴流泵具有高效、低噪和高可靠性等特点，因此开展该方面的研究有助优化喷水推进系统的力学特性

优点：

喷水推进的优点

( 1) 抗空泡能力强 舰船高航速时, 螺旋桨推进会产生严重的空泡问题, 限制了舰船最高航速的进一步提高; 而喷水推进的推进水泵的叶轮工作在均匀的流场中, 并且能有效地利用来流的冲压, 使其较螺旋桨在高速范围内有更好的抗空泡性能, 从而使得舰船的最高航速可达到更高。目前, 采用喷水推进舰船的最高航速已达60kn 甚至更高。

( 2) 振动噪音低 喷水推进的推进水泵在流场较均匀的泵壳中工作, 流体脉动力小, 运行平稳, 振动噪音小。国外有关测试数据表明, 在不同频率范围内, 喷水推进较螺旋桨推进噪声平均要低15dB 左右。

( 3) 适应变工况能力强 喷水推进装置在推进水泵转速一定的条件下, 其流量在舰船航速变化时变化不大。国外试验表明, 采用喷水推进的舰船在系泊工况下主机转速仍然可达到额定转速的90% 以上。因此, 相对于螺旋桨推进而言, 喷水推进在舰船工况多变的环境下能更充分地利用主机功率。

( 4) 推进效率较高 喷水推进的总效率主要取决于推进水泵效率和推进系统效率。目前, 推进水泵效率达93% 左右, 推进系统效率达68% 左右, 因此,系统总推进效率可达60% 以上。有关数据表明, 舰船在25kn 以上使用喷水推进都可获得较高的效率。

( 5) 操纵性能优异 喷水推进装置不需要反转,可通过倒航装置使水流向前喷射来实现舰船的倒航倒航装置与喷口的相对位置的变化可达到前后任意分配喷射流量。因此, 在一定的主机转速下, 舰船可实现正航、驻航和倒航。通过转向舵的作用, 同时还可使舰船在正航和倒航时具有甚至可原地打转的优异操纵性能。此外, 与螺旋桨推进相比, 喷水推进还具有吃水

浅、浅水效应小、传动机构简单、附体阻力小、主机无需反转和保护性能好等优点。

喷水推进的缺点

( 1) 舰船航速低于20kn 时, 喷水推进的效率比螺旋桨推进要低一些。

( 2) 由于增加了管道中水的重量( 通常约占全船排水量的5%左右) , 使得舰船排水量增加。

( 3) 在水草或杂物较多水域, 进口易出现堵塞现象而影响舰船航速。

( 4) 价格较螺旋桨推进要高一些。

( 5) 更换推进水泵的叶轮较为复杂。

在登陆机械方面的应用优势

登陆机械方面采用喷水推进, 如登陆舰和两栖装甲车辆在登陆冲滩时可充分利用其适应变工况能力强的特点, 在低速情况下获得较大的推力; 另外, 可利用喷射的高速流减小船舶的艉吸效应; 在登陆舰冲滩搁浅后, 螺旋桨船舶只能靠倒航力脱滩, 而喷水推进则可利用其优异的操纵性能使登陆舰横摆倒航脱滩, 提高登陆舰的脱滩能力。

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