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噴水推進(jìn)器
船舶的推進(jìn)工具
基本信息
| 中文名 | 噴水推進(jìn)器 |
| 外文名 | hydraulic propeller |
| 類別 | 交通工程 |
| 特點(diǎn) | 操作性能好等 |
| 本質(zhì) | 推進(jìn)工具 |
| 性能參數(shù) | 流量、揚(yáng)程、轉(zhuǎn)速、功率 |
| 分類 | 底板式噴水推進(jìn)器等 |
收起
原理
噴水推進(jìn)器是用水泵作動(dòng)力，將水從船底孔吸入，經(jīng)舷部管子，把水從船后方向排出，靠水的反作用力來(lái)推進(jìn)船舶。
噴水推進(jìn)的基本原理：通過(guò)在艦船等航行器上向其運(yùn)動(dòng)反方向噴射具有一定速度的水流，根據(jù)作用力和反作用力，船體會(huì)受到水流的反作用力，而這個(gè)力即為推力。
推力的大小=流體在流經(jīng)推進(jìn)器流道時(shí)單位時(shí)間內(nèi)的動(dòng)量變化率。噴水推進(jìn)裝置上的推力可定義為與水接觸的所有推進(jìn)裝置內(nèi)表面上的壓力和剪切應(yīng)力在噴口面積矢量相反方向上的合力。這些表面包括進(jìn)口管道、葉輪、葉輪軸套和噴口。
研究現(xiàn)狀
目前，世界上單泵吸收功率最大、己經(jīng)投入使用的噴水推進(jìn)裝置為日本Technoseaways公司所有，由羅一羅公司制造，型號(hào)為卡米瓦VLWJ235，其進(jìn)水口直徑達(dá)2.35米，單泵吸收功率27瓦，安裝在高技術(shù)超級(jí)班輪上，每艘船配兩套，最高運(yùn)營(yíng)航速可達(dá)40節(jié)。
噴水推進(jìn)運(yùn)行平穩(wěn)，振動(dòng)噪聲低，適應(yīng)豪華游艇安全、舒適的特殊需求，其在游艇上的應(yīng)用也日益增加。例如“迷人海洋”號(hào)艇由4臺(tái)MTU柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)兩套2.6米的螺旋槳，1臺(tái)LM2500燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)一套LJ210E噴水推進(jìn)裝置，航速可達(dá)34節(jié)。
美國(guó)的快船公司在橫渡大西洋的高速定期貨船上采用噴水推進(jìn)，并委托羅。羅公司開發(fā)噴水推進(jìn)裝置。為與航空運(yùn)輸展開競(jìng)爭(zhēng)，該貨船被要求以接近40節(jié)的平均航速，在7天內(nèi)橫穿大西洋，大大少于現(xiàn)在的18-20天。所配備的325型噴水推進(jìn)裝置進(jìn)水口直徑達(dá)3.25米，吸收功率近50瓦。該公司的每艘定期貨輪將使用5臺(tái)這種噴水推進(jìn)裝置，其總流量非常驚人，幾乎相當(dāng)于美加邊界的尼亞加拉瀑布的平均水流量。
近年來(lái)，世界各國(guó)的軍事實(shí)力基本上都處于轉(zhuǎn)型中，為了滿足各種新的作戰(zhàn)需求，對(duì)海上戰(zhàn)斗力提出了更嚴(yán)格的要求，例如軍用船舶要具有更高的航速、更優(yōu)的操縱性、優(yōu)異的隱身性、高度自動(dòng)化控制等。而噴水推進(jìn)裝置具有以上這些優(yōu)點(diǎn)，因此國(guó)內(nèi)外的高速后勤運(yùn)輸補(bǔ)給艦、高速登陸艇、高速攻擊艇、瀕海戰(zhàn)斗艦艇、護(hù)衛(wèi)艦等軍用艦艇多數(shù)采用了噴水推進(jìn)裝置來(lái)作為動(dòng)力推進(jìn)方式。噴水推進(jìn)裝置逐漸的從中小型向大型化、高效化、高速化發(fā)展。
高速攻擊艇主要是導(dǎo)彈艇，是最先應(yīng)用噴水推進(jìn)技術(shù)也是現(xiàn)在噴水推進(jìn)技術(shù)應(yīng)用最廣泛的艦種。海軍最主要追求的是快速性和高機(jī)動(dòng)性，其次是隱身效果。以挪威盾牌級(jí)、日本集級(jí)和韓國(guó)尹永夏級(jí)最具代表性。
結(jié)構(gòu)
噴水推進(jìn)是一種傳統(tǒng)的船舶推進(jìn)方式。當(dāng)人們了解到水泵的作用時(shí)，就開始把它移植到船上來(lái)作推進(jìn)用。噴水推進(jìn)的工作原理并不十分復(fù)雜，如果將水泵安置在船上，當(dāng)水泵工作時(shí)向船尾噴水，就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的船舶推進(jìn)過(guò)程。為實(shí)現(xiàn)這種推進(jìn)方式的泵配上進(jìn)水出水機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)則是噴水推進(jìn)裝置。
一般說(shuō)來(lái)，噴水推進(jìn)系統(tǒng)主要由1個(gè)進(jìn)水管、1臺(tái)帶有噴射器狀排出口的泵、以及1套操舵和倒車裝置所組成(見圖1)。舵噴咀改變噴射水的方向，使之向左或向右，使得操舵功能得以實(shí)現(xiàn)。倒車推力則由倒車擋板將噴射水反射向前而產(chǎn)生，從而達(dá)到倒車的目的。
進(jìn)水管被并入船體結(jié)構(gòu)，通常由船廠制造，由噴水推進(jìn)系統(tǒng)制造廠提供圖紙。進(jìn)水管的設(shè)計(jì)成流面形狀。該管與船體的結(jié)合面是大流線型的，以避免在噴水泵中產(chǎn)生激流。進(jìn)水管借助一個(gè)法蘭連接在船尾封板上，它從船底穿過(guò)船內(nèi)到達(dá)尾封板，構(gòu)成流水通道。在進(jìn)水管的入口處裝有一個(gè)格柵，防止大件的漂浮物進(jìn)入管中。萬(wàn)一泵被阻塞，則可通過(guò)設(shè)于進(jìn)水管頂部的檢查孔將雜物清除。該管前部穿過(guò)進(jìn)水管壁進(jìn)入船內(nèi)，在管前部設(shè)有一密封裝置防止水進(jìn)入船內(nèi)。
噴水推進(jìn)器
基本參數(shù)
噴水推進(jìn)裝置泵的品質(zhì)是通過(guò)其主要性能參數(shù)反映出來(lái)的，包括流量、揚(yáng)程、轉(zhuǎn)速、功率、效率和汽蝕余量等。這些參數(shù)反映了泵的工作狀態(tài)和能量轉(zhuǎn)換的程度，泵的主要性能指標(biāo)也用這些主要工作參數(shù)來(lái)表示。一臺(tái)泵制造安裝好后，并不一定能在泵的設(shè)計(jì)條件下運(yùn)行，可通過(guò)泵的特性曲線綜合直觀地來(lái)表示泵的性能，了解各參數(shù)的變化，以此更好的進(jìn)行泵流動(dòng)性能的分析。
預(yù)防措施
噴水推進(jìn)器的發(fā)展經(jīng)歷了液泵式噴水推進(jìn)、間歇式噴水推進(jìn)、底板式噴水推進(jìn)、航板式噴水推進(jìn)、舷外噴水推進(jìn)。目前，單從噴水推進(jìn)器的發(fā)展情況看，其技術(shù)己經(jīng)口益成熟，但是底板式全回轉(zhuǎn)噴水推進(jìn)器在市場(chǎng)上比較少見，對(duì)于使用全回轉(zhuǎn)噴水推進(jìn)器的船舶，船只在不同方向上具有噴水的可操作性，因此改變航線和方向變得很容易，無(wú)需使用船舵來(lái)控制船舶行進(jìn)方向，能夠降低船舶的轉(zhuǎn)彎半徑，并且可以360°旋轉(zhuǎn)以改變航向，對(duì)船舶的行進(jìn)方向較易控制，而且在所有方向上都能夠提供最大推力。
螺旋槳的葉片和舵經(jīng)常引起對(duì)通航河流的破壞，同時(shí)，因?yàn)閺?fù)雜多變的航線，船只的可操縱性降低，又因?yàn)樵跍\水區(qū)域，所以加重了這種危險(xiǎn)性。此種底板式全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器設(shè)計(jì)緊湊，安裝時(shí)能夠充分利用空間，排水量損耗小；安裝位置在船的底板上，與船底平齊，不會(huì)造成船舶阻力增大，也不會(huì)與航行水域的漂浮物發(fā)生碰撞，非常適合在極淺的水域內(nèi)進(jìn)行工作；由于采用封裝式設(shè)計(jì)，因此振動(dòng)小、噪聲低，安裝在游艇上可產(chǎn)生極大的舒適性。在淺水區(qū)域，安裝底板式噴水推進(jìn)器的船只相比于螺旋槳船只，具有較小的回轉(zhuǎn)直徑，極大的提高了船只的可操縱性，Jorge E己通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證。底板式全回轉(zhuǎn)噴水推進(jìn)器的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)能夠較好的適應(yīng)船舶特殊的工作環(huán)境，提高工作效率。
特點(diǎn)
噴水推進(jìn)器特點(diǎn)：一是操縱性能好，裝有噴水推進(jìn)器的船舶，可以方便地轉(zhuǎn)向，機(jī)動(dòng)性好；二是噴水推進(jìn)器不受吃水影響，可在淺水水域航行。
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