噴水推進

近幾十年來，隨著泵理論水平、泵設計水平和噴水推進船應用的增多，噴水推進開始被人們接受，並逐漸發展成為中小排水量、高航速、高性能艦船設計所選用的極具競爭力的推進方式之一。

(1)理想推進器

噴水推進裝置是一種反作用力的推進器，水流經過進水管道到達能量轉換機構，從而增加了能量。在經過壓力管和噴口，以較大的速度噴出。通過連續的高壓水流產生的反作用力就是推動船舶航行的推力。

(2)實際推進器

在實際情況下，整個噴水推進系統受到多方面的影響，會有多方面的效率損失。

實際推進器在實際管道系統和推進泵本身都有水力損失，而理想推進器都忽略了這些損失。實際總效率=推進泵效率×推進系統效率×水泵軸連接的效率。

在實際狀況下，到底該如何提高實際推進效率，主要有三種方法：

1)根據船型阻力，船舶設計航速等因素，合理選擇噴水推進泵的揚程、流量等

2)提高噴水推進泵的效率

3)減小整個流道的水力損失

提高實際噴水推進效率，主要是通過減少管道水力損失，由於推進泵的效率可以達到90%，管道效率可以達到70%，管道水力損失主要體現在泵管道入口、彎管、收縮管、噴水口等因素，由於管道損失受多方面的影響，因此提高管道效率變得極為困難，目前還沒有一套對於管道設計的成熟理論，現在最有效的方法就是實船試驗、模型試驗和風道測量阻力係數。本文的主要研究重點是噴射泵的流場分析和整個噴水推進系統的結構設計，對於管道的水力損失不作為重點研究對象。

典型的噴水推進裝置結構主要由原動機及傳動裝置、推進水泵、管道系統、舵及倒舵組合操縱設備等組成的。

原動機及傳動裝置：噴水推進裝置最常見的原動機及傳動裝置配置有燃氣輪機與減速齒輪箱驅動、柴油機與減速齒輪箱驅動、燃氣輪機或柴油機直接驅動等形式。在採用全電力綜合推進的艦船上則一般採用電動機直接驅動推進水泵的形式。

推進水泵：推進水泵是噴水推進裝置的核心部件。從推進水泵凈功率和效率的要求、艦船布置的需要以及傳動機構的合理、方便等方面出發，通常選用葉片泵中的軸流泵和導葉式混流泵，特殊情況下也可以採用離心泵。世界著名的推進水泵生產廠家主要有瑞典的Kamewa公司、紐西蘭的Hamilton公司、荷蘭的Lips Jet、日本的川崎公司和三菱重工公司、雙環公司等。

管道系統：主要包括進水口、進水格柵、擴散管、推進水泵進流彎管和噴口等。管道系統的優劣在很大程度上決定了噴水推進系統效率的高低。

舵及倒舵組合操縱設備：採用噴水推進的船舶不能靠主機、推進水泵的逆轉來實現倒航，一般是通過設法使噴射水流反折來實現。由於經噴口噴出的水流相對舵有較大的流速，所以一般採用使噴射水流偏轉的方法來實現船舶的轉向。常見的舵及倒舵綜合操縱設備有外部導流倒放斗、外部轉管放罩等。

（1）噴水推進裝置在加速和制動性能方面具有和變距螺旋槳相同的性能，噴水推進船舶具有卓越的高速機動性，在迴轉時噴水推進裝置產生的側向力可使迴轉半徑減小。

（2）噴水推進船舶艙內雜訊和振動較小，比具有螺旋槳的船舶低（7-10）dB(A)。

（3）吃水淺、淺水效應小、傳動機構簡單、附件阻力小、保護性能好。

（4) 日常保養及維護較為容易。

（1) 艦船航速較低時（低於20kn時），噴水推進的效率比螺旋槳要低一些。

（2）由於增加了管路中水的重量，導致航行器的排水量增大（通常佔全船排水量的5%左右），效率有所降低。進水口損失的功率約佔主機總功率的7%~9%。

（3）在水草或雜物較多的水域，進口容易出現堵塞現象而影響艦船的航速。

（4）機械傳動機構仍然比較複雜，體積龐大。由於增加了外殼體的保護，推進泵葉輪的拆換比螺旋槳複雜。

（5）在航行過程中產生的空氣輻射雜訊仍較大。

（6）推力矢量化程度低，特別在航行器轉彎時其推力會喪失。

（7）缺乏一套操作靈敏、水動力學性能優異的倒車裝置。

（8）噴水推進器的淺吃水航行帶來了在沙礫較多的水域中碎石和沙礫吸入系統的風險。

國內外水下高速航行器的研究趨勢是體積小型化、航行隱形化、進攻高速化、制導精確化。改變傳統的軸流泵推進技術，採用系列模塊化製造技術，以使用無軸推進技術為主要趨勢。具體來講採用中高壓容積式液壓泵作為推進噴射泵符合當前推進技術的發展趨勢，成為水下航行器無軸推進技術的最佳選擇。

1)船體推進器一體化技術。噴水推進泵和船體的相互作用將使艇板上產生較大升力，而對噴口和船體進行一體化設計可在一定程度上提高噴水推進器效率。

2)無軸式推進技術。直接利用電動機驅動噴水推進泵可以避免軸系上的損失，對於提高效率和結構簡化都有一定意義。

3)矢量控制技術。矢量控制是噴水推進發展的重要趨勢，傳統的轉向系統結構複雜、效率較低，而結構簡單、高效的矢量控制技術越來越受到噴水推進研究者的重視。

最後，由於高速渡船和高速貨船對大功率的噴水推進器有很大的需求，噴水推進正朝著單擊功率大型化方向發展。