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喷水推进技术

/water jet technology/
条目作者樊炜张祝军
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樊炜

张祝军

张祝军

最后更新 2022-12-23
浏览 132
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利用推进泵喷出高速水流所产生的反作用力推动船舶或潜水器前进的技术。

英文名称
water jet technology
所属学科
海洋学

推进泵是喷水推进系统的主要构件,它将水从吸水口吸入,并以高速通过喷嘴喷出,使潜水器向喷射相反的方向运动。

喷水推进装置最早于1661年由英国人T.图古德(Thomas Toogood)和J.海斯(James Hayes)发明。但直到1839年才由英国人M.思凡(Morris Sivan)发明出了较为成熟的喷水推进装置。1914年吉尔(Gill)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年芝加哥学者研究出世界上第一个喷水推进舷外机。1962年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年代早期汉密尔顿(Hamilton)开始研制尾板式喷水推进器。20世纪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。21世纪之后发展的计算机多点控制则实现了喷水推进系统操纵性的进一步提高。

与螺旋桨推进技术相比,喷水推进技术的优点主要在于良好的推进效率、抗空泡能力以及操纵性。在喷水推进系统中,喷水泵的叶轮工作在流场较为均匀的泵壳中,能够有效地利用来流冲压,使其在高速范围内较螺旋桨有更好的抗空泡性能,因而可以达到更高的推进效率。喷水推进系统的方向调整无须改变主机转速,主要依靠偏折喷水推进泵射出后的高速水流完成,拥有优异的操纵性和动力定位性能。不但可以原地回转,在双机双泵的条件下甚至可以实现横移。此外,系统工作平稳,噪声低,工况适应能力强也是喷水推进系统的突出优点。但在航速低于30节(约55.56千米/小时)或叶轮直径不受限制的条件下,喷水推进的效率一般较螺旋桨低。同时,喷水推进系统进水口的功率损失问题也尚未能得到完善的解决。此外,在浅水水域航行时,还需要考虑喷水口的堵塞与泥沙吸入问题。

喷水推进是高速水中运载器中最常见的推进系统。2008年,喷水系统的设计输出功率已超过20000千瓦,推进泵效率可达90%左右,系统总推进效率可达60%以上,航速可达108千米/时。除了常规喷水推进系统外,一类利用金属燃料与水反应,产生高温水汽驱动涡轮或直接喷出产生动力的水冲压发动机,也进入了应用研究阶段。新型的喷水推进技术能为潜水器和船舶、特别是军用舰艇带来令人满意的性能,正在得到越来越多的关注和研究。

  • 王立祥.船舶喷水推进.船舶,1997,(3):45-52.
  • 李晓晖,朱玉泉,聂松林.喷水推进器的发展研究综述.液压与气动,2007,(7):1-4.
  • 刘柱,孟凡立.船舶喷水推进技术发展.航海技术,2004,(4):42-44.

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