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喷水推进（应用于滑行艇等的特种动力装置）

次浏览 | 更新时间：2023-05-24

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喷水推进

应用于滑行艇等的特种动力装置

喷水推进装置是一种新型的特种动力装置，与常见的螺旋桨推进方式不同，喷水推进的推力是通过推进水泵喷出的水流的反作用力来获得的，并通过操纵舵及倒舵设备分配和改变喷流的方向来实现船舶的操纵。在滑行艇、穿浪艇、水翼艇、气垫船等中、高速船舶上得到了应用。

基本信息

中文名	喷水推进
外文名	water jet propulsion
性质	特种动力装置
类别	交通工程
方法	推进水泵喷出的水流的反作用力
应用	滑行艇、穿浪艇、水翼艇

收起

理论基础

近几十年来，随着泵理论水平、泵设计水平和喷水推进船应用的增多，喷水推进开始被人们接受，并逐渐发展成为中小排水量、高航速、高性能舰船设计所选用的极具竞争力的推进方式之一。

(1)理想推进器

喷水推进装置是一种反作用力的推进器，水流经过进水管道到达能量转换机构，从而增加了能量。在经过压力管和喷口，以较大的速度喷出。通过连续的高压水流产生的反作用力就是推动船舶航行的推力。

(2)实际推进器

在实际情况下，整个喷水推进系统受到多方面的影响，会有多方面的效率损失。

实际推进器在实际管道系统和推进泵本身都有水力损失，而理想推进器都忽略了这些损失。实际总效率=推进泵效率×推进系统效率×水泵轴连接的效率。

在实际状况下，到底该如何提高实际推进效率，主要有三种方法：

1)根据船型阻力，船舶设计航速等因素，合理选择喷水推进泵的扬程、流量等

2)提高喷水推进泵的效率

3)减小整个流道的水力损失

提高实际喷水推进效率，主要是通过减少管道水力损失，由于推进泵的效率可以达到90%，管道效率可以达到70%，管道水力损失主要体现在泵管道入口、弯管、收缩管、喷水口等因素，由于管道损失受多方面的影响，因此提高管道效率变得极为困难，目前还没有一套对于管道设计的成熟理论，现在最有效的方法就是实船试验、模型试验和风道测量阻力系数。本文的主要研究重点是喷射泵的流场分析和整个喷水推进系统的结构设计，对于管道的水力损失不作为重点研究对象。

装置组成

典型的喷水推进装置结构主要由原动机及传动装置、推进水泵、管道系统、舵及倒舵组合操纵设备等组成的。

原动机及传动装置：喷水推进装置最常见的原动机及传动装置配置有燃气轮机与减速齿轮箱驱动、柴油机与减速齿轮箱驱动、燃气轮机或柴油机直接驱动等形式。在采用全电力综合推进的舰船上则一般采用电动机直接驱动推进水泵的形式。

推进水泵：推进水泵是喷水推进装置的核心部件。从推进水泵净功率和效率的要求、舰船布置的需要以及传动机构的合理、方便等方面出发，通常选用叶片泵中的轴流泵和导叶式混流泵，特殊情况下也可以采用离心泵。世界著名的推进水泵生产厂家主要有瑞典的Kamewa公司、新西兰的Hamilton公司、荷兰的Lips Jet、日本的川崎公司和三菱重工公司、双环公司等。

管道系统：主要包括进水口、进水格栅、扩散管、推进水泵进流弯管和喷口等。管道系统的优劣在很大程度上决定了喷水推进系统效率的高低。

舵及倒舵组合操纵设备：采用喷水推进的船舶不能靠主机、推进水泵的逆转来实现倒航，一般是通过设法使喷射水流反折来实现。由于经喷口喷出的水流相对舵有较大的流速，所以一般采用使喷射水流偏转的方法来实现船舶的转向。常见的舵及倒舵综合操纵设备有外部导流倒放斗、外部转管放罩等。

特点

优点

（1）喷水推进装置在加速和制动性能方面具有和变距螺旋桨相同的性能，喷水推进船舶具有卓越的高速机动性，在回转时喷水推进装置产生的侧向力可使回转半径减小。

（2）喷水推进船舶舱内噪声和振动较小，比具有螺旋桨的船舶低（7-10）dB(A)。

（3）吃水浅、浅水效应小、传动机构简单、附件阻力小、保护性能好。

（4) 日常保养及维护较为容易。

缺点

（1) 舰船航速较低时（低于20kn时），喷水推进的效率比螺旋桨要低一些。

（2）由于增加了管路中水的重量，导致航行器的排水量增大（通常占全船排水量的5%左右），效率有所降低。进水口损失的功率约占主机总功率的7%~9%。

（3）在水草或杂物较多的水域，进口容易出现堵塞现象而影响舰船的航速。

（4）机械传动机构仍然比较复杂，体积庞大。由于增加了外壳体的保护，推进泵叶轮的拆换比螺旋桨复杂。

（5）在航行过程中产生的空气辐射噪声仍较大。

（6）推力矢量化程度低，特别在航行器转弯时其推力会丧失。

（7）缺乏一套操作灵敏、水动力学性能优异的倒车装置。

（8）喷水推进器的浅吃水航行带来了在沙砾较多的水域中碎石和沙砾吸入系统的风险。

发展趋势

国内外水下高速航行器的研究趋势是体积小型化、航行隐形化、进攻高速化、制导精确化。改变传统的轴流泵推进技术，采用系列模块化制造技术，以使用无轴推进技术为主要趋势。具体来讲采用中高压容积式液压泵作为推进喷射泵符合当前推进技术的发展趋势，成为水下航行器无轴推进技术的最佳选择。

1)船体推进器一体化技术。喷水推进泵和船体的相互作用将使艇板上产生较大升力，而对喷口和船体进行一体化设计可在一定程度上提高喷水推进器效率。

2)无轴式推进技术。直接利用电动机驱动喷水推进泵可以避免轴系上的损失，对于提高效率和结构简化都有一定意义。

3)矢量控制技术。矢量控制是喷水推进发展的重要趋势，传统的转向系统结构复杂、效率较低，而结构简单、高效的矢量控制技术越来越受到喷水推进研究者的重视。

最后，由于高速渡船和高速货船对大功率的喷水推进器有很大的需求，喷水推进正朝着单击功率大型化方向发展。

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