本书以喷水推进基本概念和发展历程开篇,重点论述了喷水推进理论、载体喷水推进系统主要参数优化与航行特性预报技术及喷水推进分系统,即从船舶(载体)总体性能出发,以喷水推进与船体、主机的匹配和相互影响为主线,在水动力性能和流噪声等方面进行平衡融合,优化出相对的喷水推进装置。在此基础上循序渐进地阐述了喷水推进装置各分系统的结构、工程设计原理和方法,并介绍和探讨了喷水推进水动力数值模拟、流噪声控制技术及喷水推进专项试验等新技术。
本书可作为从事喷水推进工作的科研设计单位、高等院校的师生、科研人员以及相关专家和学者的参考书,也可供船厂、舰船使用部门的工程技术人员阅读。
1.4喷水推进技术的发展趋势
近30年来.急速发展成熟起来的喷水推进技术,已广泛应用在高性能船舶和各类军用舰艇上[…。取得喜人的成效。这反过来也进一步促进了喷水推进技术的发展。总的看来,喷水推进技术的发展趋势体现在以下几个方面。1.4.1航行高速化
随着舰船规模化和高速化需求的呼声越来越高,喷水推进舰船只能从降低载体阻力和提高推进效率两方面着手进行研究。目前一般舰船的航速大多在30~40kn之间.但50kn或更高已成为发展趋势。对喷水推进器而言,为满足高航速要求,有两条路可走:其一提升单泵吸收功率;其二增加舰船喷水推进泵数量。这两者结合起来就是大功率高功率密度紧凑型的新型喷水推进装置的研制.而这种新型喷水推进装置的设计难度会大幅度提高。如何保证满足水动力性能和低水动力噪声的综合技术指标。已成为国际知名喷水推进公司主攻的方向[…。1.4.2功率大型化
如前所述高速化与功率大型化是紧密结合的,目前世界上喷水推进单泵功率大多在5000~10000kw之间,但也有不少军用舰船喷水推进单泵功率已超过lOrew。个别的已达到20roW.如KANEWA vLWJ235型喷水推进装置,单泵吸收功率为27mw.其进水口直径达到2.35m.用于日本‘rechno—Seaways公司拥有的高技术班轮上。有的公司正朝着单泵功率高达50roW的大型化方向发展。1.4.3装置轻型化
装置轻型化是指吸收相同轴功率的喷水推进装置,在结构外形尺寸和质量方面的相对比较.常用单位千瓦的装置干重作为对比依据。
随着航速的不断提高.喷水推进装置单泵功率也不断上升,必然带来喷水推进装置体积和重量的增加。现有高性能舰艇大多要装2~4台喷水推进装置才能满足高航速的要求。这样往往会造成舰艇尾部布置空间不够用的情况。所以喷水推进装置的大功率化和轻型化成为当今的发展趋势,在这种情况下新型高功率密度紧凑型喷水推进泵应运而生。
轻型化与装置的结构设计和新型材料的应用有关。国际上各大公司在这方面做了不少研究工作,也取得可喜的成效。只是新型材料的应用进展尚不能令人满意,但是复合材料和钛合金的应用已有一定突破。
近20年来混流泵成为喷水推进泵的主流泵型,但是混流泵花篮式的外形。占用太大的舰船尾板安装面积,造成多泵布置的困难,也使尾部重量增加。为了克服这一致命的缺陷,研制高性能低比转速轴流式喷水推进装置应运而生。以Iaps为首的喷水推进公司在这方面取得重大突破。在吸收相同功率的情况下.低比转速轴流式喷水推进装置较混流式喷水推进装置可减轻重量25%左右。l|4.4运行安静化
隐身技术是海军装备追求的重要指标。喷水推进装置会涉及舰艇的噪声隐身,其中是水动力噪声。低噪声型喷水推进装置无论在水面舰艇或水下潜器上都是重要的追求目标。所以国际上先进的国家都把安静型喷水推进器的研发作为主攻目标。在核潜艇的喷水推进器(也有文献称为泵喷)上体现得尤为明显,美国、英国、法国和俄罗斯的攻击型核潜艇,基本上都在泵喷的降噪方面取得突破,如美国的“海狼”号和“弗吉利亚”号核潜艇,喷水推进器的水动力噪声基本接近海洋背景噪声。各国对水面舰艇喷水推进装置的噪声研究也取得实质性突破。低噪声喷水推进装置的研发已成为一种趋势(…。1.4.5尾迹低平化
现有的水面舰船喷水推进装置,基本采用半水面喷射方式布局,当舰艇进人高速航行时,几乎变成水上喷射,舰尾的浪花在水面翻滚,形成长长的尾迹。喷水推进器的尾迹容易被敌方监测系统捕捉到,进而受到攻击。
所以解决喷水推进装置喷射尾迹问题已引起军方的关注。这样就出现了浸没式喷水推进装置的设想,我国MARIC JET 20世纪80年代研发的喷水推进组合体以及美国在AWJ一21上采用的先进喷水推进系统就是减小尾迹的尝试,取得了一定的效果。1.4.6推进化
无论是从节能还是从提高航速考虑,提高喷水推进的效率是必由之路。要提高总的推进效率可从两方面着手。其一是提高推进泵的效率,推进泵的效率与泵的大小或流量的高低密切相关,所以一般以推进泵标准水力模型的效率为比较依据。水力模型的效率目前已达到88%左右,换算到推进泵实体。泵效可达90%一93%。其二是提升系统效率,从国内外现状看,系统效率已从20年前的水平提升了近十个百分点,好的喷水推进装置,系统效率已超过‘70%,高的达......
评论晒单