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舰船的泵喷水推进器,前置导轮和后置导轮有何区别?哪个更好呢?

舰船的泵喷推进器就是我们常说的喷水推进器,但是因为我国潜艇无轴泵推的大火,让很多人认为泵喷推进器是潜艇的专用推进器。

舰船的泵喷推进器就是我们常说的喷水推进器,但是因为我国潜艇无轴泵推的大火,让很多人认为泵喷推进器是潜艇的专用推进器。其实潜艇上用的泵喷推进器,一般都是“外悬式轴流泵喷水(喷射)推进器”,属于喷水推进器中的一种,能适合多种类型的舰船(包括潜艇)。既然潜艇的泵喷推进器名气那么大,笔者今天就来简要讲解一下它,接着着重讲一下它的前置导轮和后置导轮有何区别。

舰船的泵喷水推进器,前置导轮和后置导轮有何区别?哪个更好呢?

采用泵喷推进的核潜艇

泵喷推进器的结构和原理

外悬式轴流泵喷水推进器(泵喷水推进器),它主要由转子(叶轮)、定子(导轮)和环形导管三部分组成。转子和定子都是机翼式的圆截面叶片,一个旋转做功,一个固定导流,二者都被导管罩着。工作时,电机(汽轮机)通过驱动叶轮对流体做功,使其高速喷出,依靠水的反作用力而产生推力。

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外悬式轴流泵喷水推进器内部构造

泵喷推进器最主要的优势来源于导管对流场的分割作用,而使推进泵的叶轮在均匀的流场中工作,以及减少工作流体的扩展。如果再加上特定的导管和导轮,使得泵喷推进器在高速范围内有更好的抗空泡性能。因此,提高了潜艇推进器在高航速下的噪声水平和效率。据统计,在航速大于20节以上时,泵喷推进器具有较明显的优势。正是因为有如此优势,越来越多的高速潜艇,尤其是攻击型核潜艇,开始采用泵喷推进器。

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螺旋桨的工作流场

泵喷推进器的应用

其实在军用领域,泵喷推进器不光适用于高速潜艇,也适用于很多的水面高速舰艇。例如下图,大约1959年12月,位于波士顿海军造船厂的干船坞里展示了一艘安装泵喷射推进系统的军舰(实验)。

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1959年美国展示了安装泵喷射推进系统的军舰

除了在军事领域的用途,在民用船舶领域同样有一定的应用价值。例如,对舒适度要求高的高速客船就可以通过泵喷推进器来减少振动和噪声以提高舒适度。

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民用泵喷船的研究

泵喷推进器的前置导轮和后置导轮

在简要了解了泵喷推进器的结构和原理以后,咱们接着着重聊一聊它的导轮。导轮也称定子,是泵喷推进器(外悬式轴流泵喷水推进器)重要的组成部分,它的作用是改善推进器的水动力性能,以及对推进器或轴的支撑。一般来说,泵喷推进器的导轮可分为:前置导轮和后置导轮两种形式,而各自又有一定的差异。

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泵喷推进器的导轮

前置导轮

前置导轮是安装在叶轮进口前的机翼式的圆截面叶片。它的功能是能使进入主叶轮的水流产生速度环量,该环量在叶轮进口引起同向预旋,可以理解为前置叶轮给予了进口水流一定的能量,因此导轮能分担主叶轮一定的负荷。另外,前置导轮还能为叶轮进口提供均匀的流速,以避免进口流态不稳定对叶轮造成的干扰,而引起叶轮震动和效率低下。因此,前置导轮能有效降低泵喷推进器的空化现象,减少振动和噪音。

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螺旋桨的空化

后置导轮

后置导轮是安装在叶轮出口后的机翼式的圆截面叶片。它的主要功能是矫正叶轮出口处流体的运动。经过叶轮加速后的流体除了向后运动,还有一个以叶轮轴心为中心的旋转运动,这种流体的旋转运动,能使潜艇有一个倾倒力矩;除此之外,这种旋转运动还会额外消耗掉推进器的一部分功,所以这种运动是有害的。而后置导轮就像一个具有流体导流功能的装置,它能使流体的旋转运转换成向后的运动。这样除了能提高泵喷推进器的效率,消除倾倒力矩,还能减小推进器的尾迹。

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后置导轮的泵喷推进器

相信在看了泵喷推进器的前置导轮和后置导轮的作用后,各自的优缺点也就一目了然,大家觉得哪个更好呢?

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作者:小船人的梦想 2019年3月12号

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