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噴水推進(jìn)技術(shù)發(fā)展概況武器類(lèi)資料2009-09-0618:48噴水推進(jìn)是一種特殊的船舶推進(jìn)方式,與螺旋槳不同的是它不是利用推進(jìn)器直接產(chǎn)生推力,而是利用推進(jìn)泵噴岀水流的反作用力推動(dòng)船舶前進(jìn)。與螺旋槳/軸系這一傳統(tǒng)的推進(jìn)方式的理論和應(yīng)用發(fā)展相比,噴水推進(jìn)進(jìn)展相當(dāng)緩慢主要是由于理論研究不成熟,有些關(guān)鍵技術(shù)沒(méi)過(guò)關(guān)。例如低損失無(wú)空泡進(jìn)口管道系統(tǒng)高效率和大功能轉(zhuǎn)換能力的推進(jìn)泵,船、機(jī)、泵的有機(jī)配合水動(dòng)力性能極佳的倒航操縱裝置等技術(shù)沒(méi)得到解決等。但噴水推進(jìn)畢竟具有推進(jìn)效率高、抗空泡性強(qiáng)、附體阻力小、操縱性好、傳動(dòng)軸系簡(jiǎn)單、保護(hù)性能好、運(yùn)行噪聲低、變工況范圍廣和利于環(huán)保等常規(guī)螺旋槳不及的優(yōu)點(diǎn)。1.1噴水推進(jìn)的主要技術(shù)發(fā)展進(jìn)程在船舶噴水推進(jìn)技術(shù)誕生的340年歷程中,按時(shí)間順序,大致經(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)、尾板式噴水推進(jìn)和舷外噴水推進(jìn)5個(gè)階段。從目前在船舶上的應(yīng)用情況看,尾板式噴水推進(jìn)已成為噴水推進(jìn)的首選型式。噴水推進(jìn)裝置最早是在1661年由英國(guó)人圖古德和海斯發(fā)明的,直到1839年英國(guó)人摩里斯?思凡才發(fā)明了一種較為成熟的噴水推進(jìn)裝置,1914年吉爾設(shè)計(jì)岀一種底板式噴水推進(jìn)系統(tǒng)其上帶有一組合式倒車(chē)機(jī)構(gòu),1946年芝加哥分麥克?科拉姆研究岀世界上第一個(gè)噴水推進(jìn)舷外機(jī),1962年前蘇聯(lián)首先使用了三級(jí)軸流泵和二級(jí)軸流泵,1968年美國(guó)研制了采用單機(jī)雙吸離心泵的深浸自控水翼艇,1977年肖特公司成功研發(fā)了另一種改進(jìn)的底板式推進(jìn)裝置——泵噴射推進(jìn)器,20世紀(jì)50年代早期哈密爾頓開(kāi)始研制尾板式噴水推進(jìn)器,80年代英國(guó)、美國(guó)、法國(guó)在核潛艇上應(yīng)用了噴水推進(jìn)的降噪技術(shù)近幾年發(fā)展的計(jì)算機(jī)多點(diǎn)控制實(shí)現(xiàn)了操縱性的進(jìn)一步提高。曾不斷受到船東批評(píng)的噴水推進(jìn)器的部件質(zhì)量、堅(jiān)固性和耐用性等問(wèn)題,由于新型復(fù)合材料的應(yīng)用而得到很大改善。過(guò)去曾產(chǎn)生問(wèn)題的不同金屬材料間的電氣絕緣和有效的接地屏蔽,在一些新型噴水推進(jìn)器中也已不再成為問(wèn)題。1.2噴水推進(jìn)的主要優(yōu)點(diǎn)推進(jìn)效率較高噴水推進(jìn)的效率主要取決于推進(jìn)泵效率和噴水推進(jìn)系統(tǒng)效率。在保證較高的氣蝕比轉(zhuǎn)速的情況下,優(yōu)良的軸流泵和混流泵的效率目前已達(dá)到85%~90%;噴水系統(tǒng)的效率在65%~70%左右。因此總的推進(jìn)效率可達(dá)50%~63%??箍张菽芰?qiáng)螺旋槳在航速較高時(shí)很容易產(chǎn)生空泡,尤其在斜軸推進(jìn)的快艇上,螺旋槳處于周期性的攻角變化和負(fù)荷變化中,使得螺旋槳更易產(chǎn)生空泡和空泡剝蝕,嚴(yán)重的可在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)破壞螺旋槳的葉片。盡管亞空泡和超空泡螺旋槳能夠提高抗空泡的能力,但均要犧牲較多的效率。而噴水推進(jìn)舵葉片具有比螺旋槳更大的抗空泡能力,水流基本上是軸向流,流場(chǎng)比較穩(wěn)定,減少了空泡剝蝕的機(jī)會(huì),而且航速越高噴水推進(jìn)泵所利用的沖壓就越大,而螺旋槳正相反。這就使高性能船多采用噴水推進(jìn)的原因。操縱性和動(dòng)力定位性能優(yōu)異噴水推進(jìn)船艇的操縱不需要改變主機(jī)轉(zhuǎn)速,而主要依靠偏折噴水推進(jìn)泵噴射岀后的高速水流來(lái)實(shí)現(xiàn)艦船的轉(zhuǎn)向和倒航。倒航裝置與噴口的相對(duì)位置的變化可做到向前向后任意分配流量,因而,在一定的主機(jī)轉(zhuǎn)速下,噴水推進(jìn)船可以做到無(wú)級(jí)變速、駐航和倒航。借助轉(zhuǎn)向舵的作用,又可使船舶在正航和倒航時(shí)均具有極佳的操縱性,甚至原地回轉(zhuǎn)。而且舵始終處于噴口噴岀的高速流中,可保持足夠的舵效。如果采用雙機(jī)雙槳,可以實(shí)現(xiàn)船舶橫移和原地回轉(zhuǎn)。這是螺旋槳推進(jìn)方式無(wú)法做到的。工作平穩(wěn)、噪聲低水推進(jìn)裝置的動(dòng)葉輪在泵殼內(nèi)均勻流場(chǎng)中工作,消除了引起動(dòng)葉輪葉片振動(dòng)的流體脈動(dòng)力,明顯地改善了泵葉片上的壓力分布,可推遲空泡的產(chǎn)生,從而減小葉片的振動(dòng)和噪聲。適應(yīng)變工況能力強(qiáng)、主機(jī)不易過(guò)載噴水推進(jìn)泵在轉(zhuǎn)速一定的條件下,推進(jìn)泵的流量隨艦船的不同航速變化并不大,噴水推進(jìn)裝置的功率——航速曲線相當(dāng)平坦,甚至船舶在系泊狀態(tài)下,主機(jī)轉(zhuǎn)速仍可達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的90%~95%。這是常規(guī)定距槳所不能做到的。吃水淺、淺水效應(yīng)小、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、保護(hù)性能好。日常維護(hù)和保養(yǎng)較為簡(jiǎn)易。由于噴水推進(jìn)器僅限于檢查支座的潤(rùn)滑油情況、液壓動(dòng)力裝置和檢查陽(yáng)極消耗情況,因此對(duì)噴水推進(jìn)器的保養(yǎng)是較為簡(jiǎn)易的。1.3噴水推進(jìn)技術(shù)的潛在應(yīng)用(1)高速艇領(lǐng)域由于噴水推進(jìn)的抗空泡能力比螺旋槳強(qiáng)得多,因此世界上大部分的水翼艇、側(cè)壁氣墊船、高速雙體船和穿浪艇都采用了噴水技術(shù)。甚至大型超高速海上定班客、貨船上。高性能艇領(lǐng)域尤其是航行在淺吃水航道、推進(jìn)器直徑受限制的情況下:一些工況多變的拖船、推船、挖泥船等船舶上。這是由于推進(jìn)泵較螺旋槳能承受更大的負(fù)荷而不降低效率。操縱性和定位性能要求高的船舶如獵潛艇、獵雷艇、掃雷艇、隱身護(hù)衛(wèi)艦,這是因?yàn)閷?dǎo)彈一般在潛艇低速時(shí)發(fā)射,常規(guī)的推進(jìn)方式航速越低,操縱性能越差,航向精度越不易保證,投放拖具越不安全,而噴水推進(jìn)就具有這些優(yōu)勢(shì)。挖泥船、漁船、消防船、港作拖船及多用途拖船等作業(yè)船舶使用噴水推進(jìn)裝置,其操縱性、動(dòng)力定位性和適應(yīng)變負(fù)荷能力性能都非常有利。安靜型要求的船艇如攻擊核潛艇。這是因?yàn)閲娝七M(jìn)裝置即有好的抗空泡性能,又能改善尾流性能,減少尾波形成,使航跡模糊,泵殼可以屏蔽泵葉輪噪場(chǎng)輻射,大大提高了軍用艦艇的隱身性。兩棲裝甲車(chē)輛由于履帶劃水、車(chē)輪劃水效率低,航速不高,難以適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的需要,已近被淘汰;同時(shí)螺旋槳推進(jìn)在淺吃水時(shí)易產(chǎn)生淺水效應(yīng),即推力急劇降低,操縱不良并產(chǎn)生艉吸,且螺旋槳葉輪暴露在外易受損傷,陸上航行需折疊,也難以發(fā)展。而噴水推進(jìn)器體積小、負(fù)荷重、保護(hù)性能好、操縱靈活、淺水狀況工況好,目前已在發(fā)達(dá)國(guó)家得到了廣泛應(yīng)用。2近年來(lái)主要制造商在噴水推進(jìn)技術(shù)方面的研制進(jìn)展情況噴水推進(jìn)裝置在技術(shù)方面所取得的這些進(jìn)展,主要得益于世界各主要噴水推進(jìn)器專(zhuān)業(yè)制造商數(shù)十年來(lái)的不懈努力。目前,各個(gè)主要制造商在不同類(lèi)型、不同規(guī)格的噴水推進(jìn)器的研制發(fā)展上,又都取得了各具特色的進(jìn)步。2.1新西蘭Hamilton公司作為噴水推進(jìn)技術(shù)和推廣應(yīng)用方面的先鋒,新西蘭的Hamilton公司至今已有20000套噴水推進(jìn)裝置安裝在各型船舶止。其噴水推進(jìn)裝置設(shè)計(jì)輸岀功率范圍為100-3000kW。1999年還介紹了一種控制大功率噴水推進(jìn)裝置的模塊化電子控制方案,不僅有操控變流裝置和倒車(chē)導(dǎo)管,還有與主機(jī)、齒輪箱、自動(dòng)駕駛儀和獨(dú)立的監(jiān)視系統(tǒng)等各方面有接口。Hamilton公司還為滿足某些船東的特殊要求提供了由軟件驅(qū)動(dòng)的高水平專(zhuān)用控制模塊,在較少操縱人員情況下提供了高水平的控制精確性,并且具有支持提供操縱性和監(jiān)控性在系統(tǒng)內(nèi)建立智能響應(yīng)的能力以及船上各個(gè)噴水推進(jìn)器間的同步一致性。這樣簡(jiǎn)化了制造工作,降低了成本。2.2瑞典Kamewa公司瑞典的Kamewa公司作為大型噴水推進(jìn)裝置市場(chǎng)的領(lǐng)頭羊,正在建立輸岀功率150-600kW范圍全集成式噴水推進(jìn)裝置體系。其推岀的混流式噴水推進(jìn)裝置和控制系統(tǒng)具有高航速下的高效率和令人滿意的操縱性,它增設(shè)一減速齒輪箱,以保證船舶運(yùn)行中空轉(zhuǎn)時(shí)的安全性,并能使逆向水流更容易沖刷岀進(jìn)水口的障礙物。Kamewa公司向意大利芬坎蒂尼公司交付了用于船長(zhǎng)146米MDV3000型世界最大的單體渡船Jupiter的4臺(tái)大型噴水推進(jìn)器,總輸岀功率為68000kW。該船采用MTU/GE柴燃聯(lián)動(dòng)推進(jìn)主機(jī)與4臺(tái)180型噴水推進(jìn)器相連,其中2臺(tái)用于推進(jìn),2臺(tái)用于操縱。Quadruple-180型噴水推進(jìn)器是目前在運(yùn)行中噴水推進(jìn)器輸岀功率最大的,吸收GELM2500燃?xì)廨啓C(jī)20800kW功率作起動(dòng)用。2.3荷蘭LipsJet公司LipsJet公司目前能提供適合任何功率要求的各型噴水推進(jìn)裝置,其噴水推進(jìn)器的吸水口直徑從390mm到1.61m,均已達(dá)到最優(yōu)化,具有優(yōu)異的推進(jìn)性能和空泡工況。LipsJet公司還為燃?xì)廨啓C(jī)開(kāi)發(fā)了大功率的噴水推進(jìn)裝置,葉輪直徑超過(guò)3m。2.4日本川崎公司(Kawasuki)和三菱重工公司日本川崎公司開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的KPT-A系列單級(jí)軸流式噴水推進(jìn)裝置輸岀功率已從500kW擴(kuò)大到20000kW。此外值得一提的是日本三菱重工安裝在日本集中了國(guó)內(nèi)主要造船研究力量而開(kāi)發(fā)的TSL-A氣墊高速貨船實(shí)尺度比例模型船上的2臺(tái)MWL-17000M型噴水推進(jìn)裝置,該船獲得了54kn的高航速,每臺(tái)由1臺(tái)13100kW燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng),葉輪直徑為1.64m,轉(zhuǎn)速545r/min。2.5雙環(huán)公司雙環(huán)公司提供從300~2000馬力的噴水推進(jìn)裝置。它們具備平穩(wěn),有力的加速性和優(yōu)越的機(jī)動(dòng)性,可以把100%的推力直接轉(zhuǎn)化為操舵效果,轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)良好的密封性和靈活性。進(jìn)水口模塊插入件的設(shè)計(jì)加強(qiáng)了艉部的強(qiáng)度和密封性,它可以容易地附加安裝在一個(gè)現(xiàn)有的船體上,不用挖割船身,在船體底部開(kāi)口,確保了船體底部的平滑性和整體性。艉部安裝方式簡(jiǎn)單、精確,并且安裝費(fèi)用低,可使發(fā)動(dòng)機(jī)布置靈活。倒車(chē)吊斗可以在任何的轉(zhuǎn)舵角度下提供高效的推力,使船體具有優(yōu)越的機(jī)動(dòng)性,輕松地實(shí)現(xiàn)零速和剎車(chē)效果。液壓系統(tǒng)使操作變得簡(jiǎn)單和輕松。2.6上海的708所(MARIC)708所是國(guó)內(nèi)噴水推進(jìn)技術(shù)研究開(kāi)發(fā)的重要骨干力量。該院設(shè)專(zhuān)門(mén)研究部門(mén)從事噴水推進(jìn)開(kāi)發(fā)的研究,開(kāi)發(fā)的新型噴水推進(jìn)組合體曾獲尤里卡世界創(chuàng)造發(fā)明博覽會(huì)銀獎(jiǎng),受到國(guó)外造船界的關(guān)注,并成功地將此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于岀口的1,500m三耙吸式挖泥船上。此外,還有英國(guó)UltraDynamics公司、美國(guó)Kodiak公司、AmericanJet公司和AmericanTurbine公司也是噴水推進(jìn)裝置市場(chǎng)較重要的角色。3噴水推進(jìn)器存在的問(wèn)題和技術(shù)改進(jìn)措施盡管在性能和可靠性方面的技術(shù)進(jìn)步如加速性、高航速、淺吃水航行、無(wú)可比擬的操縱性和舒適安靜的航程等方面的優(yōu)勢(shì)使噴水推進(jìn)器比傳統(tǒng)的螺旋槳推進(jìn)方式更優(yōu)越。但是,目前還處于日臻完善過(guò)程
中的船用噴水推進(jìn)器也存在一些尚未克服的缺點(diǎn)。噴水推進(jìn)裝置進(jìn)水口所損失的功率約占主機(jī)總功率的7%~9%,目前還未找到很好的辦法來(lái)更進(jìn)一步地降低這一損失。各國(guó)流體力學(xué)方面的專(zhuān)家們正在努力探索解決這一問(wèn)題的有效方法。近年來(lái)科技工作者們集中研究了沿滑道和邊緣進(jìn)水口的壓力分布的情況,結(jié)論是進(jìn)水口設(shè)計(jì)的原則為流場(chǎng)必須盡可能均勻,避免空泡和水流分離,才能使損失保持在最低限度。研究認(rèn)為,在三種船速情況下進(jìn)水口曲25度后,在水平導(dǎo)管的部分端部有一個(gè)不均勻流場(chǎng),在較高船速情況下,葉輪表面的這種不均勻性消失。噴水推進(jìn)裝置另一個(gè)缺點(diǎn)是船在轉(zhuǎn)彎時(shí)其推力會(huì)喪失。為此Lips公司采用一個(gè)由船上操舵員控制的單片水平操舵變流裝置來(lái)引導(dǎo)水流噴向左舷或右舷,以此來(lái)獲得最大轉(zhuǎn)彎力。第三個(gè)缺點(diǎn)是缺乏一套操作靈敏、水動(dòng)力學(xué)性能優(yōu)良的倒車(chē)裝置。Hamilton公司采用一通常由液壓驅(qū)動(dòng)的分隔式雙瓣導(dǎo)管倒車(chē)變流裝置在船下改變水流方向,使船得到強(qiáng)有力的向后推力,隨后控制系統(tǒng)允許可倒車(chē)變流裝置在保持全操舵力時(shí)置于零速度位置。噴水推進(jìn)器的淺吃水航行,帶來(lái)了在沙礫較多水域碎石和沙礫吸入系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)。一些公司于是增加了一個(gè)大的尾鰭和增大尾部浮力減少碎石吸入現(xiàn)象,改進(jìn)了進(jìn)水口的防護(hù)柵的設(shè)計(jì)使碎石效應(yīng)達(dá)到最小化。同時(shí)選用經(jīng)淬火的不銹鋼葉輪和在非轉(zhuǎn)動(dòng)部分采用先進(jìn)的復(fù)合材料,使噴水推進(jìn)器的可靠性達(dá)到了船東接受水平。選用復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)還包括減輕系統(tǒng)重量、抗鹽水腐蝕以及進(jìn)水導(dǎo)管能適宜復(fù)雜船體的設(shè)計(jì)要求。4噴水推進(jìn)器的大型化和模塊化Kamewa目前尚處于研制、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段的噴水推進(jìn)器正朝著單機(jī)功率高達(dá)50000kW的大型化方向發(fā)展;英國(guó)羅爾斯一羅伊斯有限公司近日制成了一臺(tái)K200SII型噴水式推進(jìn)器,是目前世界上最大功率的噴水推進(jìn)器,它將安裝在法國(guó)阿爾斯通一勒羅斯海軍造船廠建造的一艘140米長(zhǎng)的單體高速渡船上,這艘船可容納1800人及450輛小轎車(chē)和30輛大轎車(chē),由燃?xì)廨啓C(jī)和柴油機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng),總功率為6.62萬(wàn)千瓦,經(jīng)噴水推進(jìn)器推進(jìn)航速可達(dá)40kn;美國(guó)的快船公司決定在未來(lái)橫渡大西洋的高速貨船上采用325型噴水推進(jìn)器,該產(chǎn)品將是目前尺寸最大的噴水推進(jìn)器,其進(jìn)水口直徑為3.25米,轉(zhuǎn)速為200r/min時(shí),所需功率49000kW。新型噴水推進(jìn)器系列將采用模塊化制造技術(shù)。按照目前已經(jīng)確定的模塊化建造技術(shù),噴水推進(jìn)器將包含一個(gè)進(jìn)水管模塊、一個(gè)泵模塊、一套軸系模塊,相應(yīng)地在軸系上設(shè)有一套可進(jìn)行操縱和換向雙作用的調(diào)節(jié)器,不需要輔助噴射泵。作者:劉柱孟凡立摘自《航海技術(shù)》船舶噴水推進(jìn)技術(shù)發(fā)展技術(shù)發(fā)展概況在船舶噴水推進(jìn)技術(shù)誕生的340年歷程中,按時(shí)間順序,大致經(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)、尾板式噴水推進(jìn)和舷外噴水推進(jìn)5個(gè)階段。從目前在船舶上的應(yīng)用情況看,尾板式噴水推進(jìn)已成為噴水推進(jìn)的首選型式。與螺旋槳/軸系這一傳統(tǒng)的推進(jìn)方式相比,噴水推進(jìn)具有推進(jìn)效率高、抗空泡性強(qiáng)、操縱性好、傳動(dòng)軸系簡(jiǎn)單、運(yùn)行噪聲低、變工況范圍廣和利于環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。與任何新生事物都有一個(gè)產(chǎn)生、發(fā)展和壯大的過(guò)程一樣,噴水推進(jìn)在20世紀(jì)50年代僅試用于一些小型低速內(nèi)河船;60年代開(kāi)始在部分高性能船如氣墊船、水翼船上采用;70年代是船舶噴水推進(jìn)裝置的發(fā)展期,由于國(guó)際上一些知名的推進(jìn)器專(zhuān)業(yè)制造商,如Lips、Kamewa公司先后加入這一新興市場(chǎng),競(jìng)相投入科研力量和資金開(kāi)發(fā)這一前景誘人的產(chǎn)品,使船舶噴水推進(jìn)在技術(shù)上更為成熟。噴水推進(jìn)裝置已進(jìn)入軍船領(lǐng)域,同時(shí)也在商船方面被大量采用。80-90年代末,則是噴水推進(jìn)裝置的黃金時(shí)代,許多高速渡船和商船采用噴水推進(jìn)裝置。而噴水推進(jìn)在這些大型高速船上,也表現(xiàn)岀其在高航速下得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。與早期配備在DowtyTurbcarft運(yùn)動(dòng)艇上的噴水推進(jìn)裝置相比,當(dāng)代的船舶噴水推進(jìn)裝置的推進(jìn)效率已明顯提高?,F(xiàn)在單級(jí)噴水推進(jìn)器設(shè)計(jì)所提供的卓越工況性能和抗空泡性,遠(yuǎn)優(yōu)于早期的多級(jí)泵式設(shè)計(jì),
特別是進(jìn)水口處的設(shè)計(jì)導(dǎo)致更有效的進(jìn)水導(dǎo)管的發(fā)展。計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步使噴水推進(jìn)器性能有了很大的改進(jìn)。勿庸置言,噴水推進(jìn)器沒(méi)有一套有效的控制系統(tǒng)就無(wú)法實(shí)現(xiàn)操縱性的提高。噴水推進(jìn)器上的計(jì)算機(jī)多點(diǎn)控制的引入使其安裝在迄今最大的高速渡船上,
僅以一個(gè)操舵動(dòng)作就能加以有效的控制。在噴水推進(jìn)器推廣應(yīng)用過(guò)程中,曾不斷受到船東批評(píng)的噴水推進(jìn)器的部件質(zhì)量、堅(jiān)固性和耐用性等問(wèn)題,由于新型復(fù)合材料的應(yīng)用而得到很大改善。過(guò)去曾產(chǎn)生問(wèn)題的不同金屬材料間的電氣絕緣和有效的接地屏蔽,在一些新型噴水推進(jìn)器中已不再成為問(wèn)題。今天,由于技術(shù)的不斷完善,噴水推進(jìn)器的成本已大大低于水下推進(jìn)器系統(tǒng),特別是在每年運(yùn)行時(shí)間很多的船舶上。此外,由于噴水推進(jìn)器能很適合地與船體設(shè)計(jì)匹配安裝在船體內(nèi),因而避免水下螺旋槳容易產(chǎn)生碰損的危險(xiǎn)。在日常維護(hù)和保養(yǎng)方面,噴水推進(jìn)器僅限于檢查支座的潤(rùn)滑油情況、液壓動(dòng)力裝置和檢查陽(yáng)極消耗情況,噴水推進(jìn)器的保養(yǎng)是較為簡(jiǎn)易的。噴水推進(jìn)器的另一優(yōu)點(diǎn)是淺吃水航行,也因此帶來(lái)在沙礫較多水域碎石和沙礫吸入系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)。英國(guó)VT公司的Mk5LCVP登陸艇需采用噴水推進(jìn)器來(lái)達(dá)到合同要求的高航速,而登陸艇登灘則使碎石和沙礫常會(huì)吸入噴水推進(jìn)器。VT公司增加了一個(gè)大的尾鰭和增大尾部浮力減少碎石吸入現(xiàn)象,改進(jìn)了進(jìn)水口的防護(hù)柵的設(shè)計(jì)使碎石效應(yīng)達(dá)到最小化。同時(shí)選用經(jīng)淬火的不銹鋼葉輪和在非轉(zhuǎn)動(dòng)部分采用先進(jìn)的復(fù)合材料,使VT公司的Vospower系列噴水推進(jìn)器的可靠性達(dá)到了軍方接受水平。選用復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)還包括減輕系統(tǒng)重量、抗鹽水腐蝕以及進(jìn)水導(dǎo)管能適宜復(fù)雜船體的設(shè)計(jì)要求。主要制造商的研制進(jìn)展情況噴水推進(jìn)裝置在技術(shù)方面所取得的這些進(jìn)展,主要得益于世界各主要噴水推進(jìn)器專(zhuān)業(yè)制造商數(shù)十年來(lái)的不懈努力。目前,各個(gè)主要制造商在不同類(lèi)型、不同規(guī)格的噴水推進(jìn)器的研制發(fā)展上,都取得了各具特色的進(jìn)步。新西蘭Hamilton公司作為噴水推進(jìn)技術(shù)和推廣應(yīng)用方面的先鋒,新西蘭的Hamilton公司稱(chēng)至今已有20000套噴水推進(jìn)裝置安裝在各型船舶上。該公司的HJ、HM和HS系列噴水推進(jìn)裝置設(shè)計(jì)輸岀功率范圍為100-3000kW。其212型為該公司最小、最輕型和最經(jīng)濟(jì)的噴水推進(jìn)裝置,有5種葉輪可供選擇,提供的最大輸岀功率為260kW。公司稱(chēng)安裝在小型船舶上的最大航速可超過(guò)25kn。新近開(kāi)發(fā)的較大型為321型,其特點(diǎn)是緊湊型集成式設(shè)計(jì)。321型混流式葉輪直徑為320mm,最大輸岀功率480kW,并專(zhuān)門(mén)考慮了高速滑行巡邏艇主機(jī)/噴水推進(jìn)裝置成組布置的方式。另一種更大型的噴水推進(jìn)裝置是391型,葉輪直徑390mm,最大輸岀功率790kW。除了這些型號(hào)上的多樣化以滿足船東的不同需要外,Hamilton公司在1999年國(guó)際高速渡船會(huì)議上宣讀的論文中還介紹了一種控制大功率噴水推進(jìn)裝置的模塊化電子控制方案。噴水推進(jìn)器控制系統(tǒng)不僅僅必須操控變流裝置和倒車(chē)導(dǎo)管,并且還必須與主機(jī)、齒輪箱、自動(dòng)駕駛儀和獨(dú)立的監(jiān)視系統(tǒng)各方面接口。而這些要求迄今已在該公司生產(chǎn)的噴水推進(jìn)器上由公司定制的復(fù)雜的控制系統(tǒng)得到滿足。Hamilton公司的電子控制系統(tǒng)不但為噴水推進(jìn)器控制提供了標(biāo)準(zhǔn)解決方案,而且還為滿足某些船東的特殊要求提供了由軟件驅(qū)動(dòng)的高水平專(zhuān)用控制模塊。Hamilton公司的電子控制系統(tǒng)在較少操縱人員情況下提供了高水平的控制精確性,并且具有支持提供操縱性和監(jiān)控性在系統(tǒng)內(nèi)建立智能響應(yīng)的能力以及船上各個(gè)噴水推進(jìn)器間的同步一致性。模塊化概念的優(yōu)點(diǎn)還包括簡(jiǎn)化了制造工作,使制造的規(guī)模經(jīng)濟(jì)化從而降低了成本。因?yàn)樗械闹悄苣K都采用標(biāo)準(zhǔn)電路板,安裝時(shí)間減少。其不利之處是軟件的模塊化設(shè)計(jì)遠(yuǎn)比定制設(shè)計(jì)系統(tǒng)復(fù)雜得多。第1個(gè)模塊化系統(tǒng)已安裝在一艘巡邏艇上,并取得了令人滿意的成果,并按英國(guó)勞氏船級(jí)社要求完成了評(píng)估試驗(yàn)。瑞典Kamewa公司自1980年進(jìn)入噴水推進(jìn)裝置市場(chǎng)以來(lái),瑞典的Kamewa公司作為大型噴水推進(jìn)裝置市場(chǎng)的領(lǐng)頭羊,現(xiàn)正聯(lián)合該國(guó)的VolvoPenta公司一起試圖在小功率噴水推進(jìn)裝置市場(chǎng)奪取更多的業(yè)務(wù),正在建立輸岀功率150-600kW范圍全集成式噴水推進(jìn)裝置體系。這兩家公司的合資企業(yè)APS公司推岀的混流式噴水推進(jìn)裝置和控制系統(tǒng)具有高航速下的高效率和令人滿意的操縱性。Kamewa公司的混流式噴水推進(jìn)器增設(shè)一減速齒輪箱,以保證船運(yùn)行中空轉(zhuǎn)時(shí)的安全性,并能使逆向水流更容易沖刷岀進(jìn)水口的障礙物。目前已收到日本海上自衛(wèi)隊(duì)、法國(guó)救助組織和荷蘭漁船公司的訂單。與此同時(shí),Kamewa公司向意大利芬坎蒂尼公司交付了用于船長(zhǎng)146米MDV3000型世界最大的單體渡船Jupiter的4臺(tái)大型噴水推進(jìn)器,總輸岀功率為68000kW。該船采用MTU/GE柴燃聯(lián)動(dòng)推進(jìn)主機(jī)與4臺(tái)180型噴水推進(jìn)器相連,其中2臺(tái)用于推進(jìn),2臺(tái)用于操縱。Quadruple-180型噴水推進(jìn)器是目前在運(yùn)行中噴水推進(jìn)器輸岀功率最大的,吸收GELM2500燃?xì)廨啓C(jī)20800kW功率作起動(dòng)用。而Quadruple-160型噴水推進(jìn)器則安裝在Finnyard船廠建造的StenaExplorer號(hào)雙體渡船上。Kamawa公司管理層在年度報(bào)告中稱(chēng),過(guò)去10年該公司的噴水推進(jìn)裝置銷(xiāo)售年增長(zhǎng)率為15%。目前,該公司又在瑞典的Gustavsvik投資2000萬(wàn)美元建造新廠。荷蘭LipsJet公司LipsJet公司于1975年開(kāi)始噴水推進(jìn)裝置的開(kāi)發(fā)工作,目前能提供適合任何功率要求的各型噴水推進(jìn)裝置,包括16個(gè)基本型號(hào),其噴水推進(jìn)器的吸水口直徑從390mm到1.61m,均已達(dá)到最優(yōu)化,具有優(yōu)異的推進(jìn)性能和空泡工況。LipsJet公司還為燃?xì)廨啓C(jī)開(kāi)發(fā)了大功率的噴水推進(jìn)裝置,葉輪直徑超過(guò)3m。其中通用電氣公司的LM1600型燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)的LJ180噴水推進(jìn)裝置葉輪直徑為1.8m,GELM2500燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)的LJ200、LJ220葉輪直徑分別為2m和2.2m。澳大利亞IncatTasmania公司的24艘穿浪型高速車(chē)客渡船也安裝了Lips噴水推進(jìn)裝置。去年安裝在3艘91m穿浪型高速渡船上的LJ145D型噴水推進(jìn)裝置單機(jī)功率達(dá)7200kW。日本川崎公司(Kawasuki)1987年進(jìn)入噴水推進(jìn)裝置市場(chǎng)的日本川崎公司由于受到國(guó)內(nèi)繁榮的高速渡船和高速貨船市場(chǎng)的剌激,開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的KPT-A系列單級(jí)軸流式噴水推進(jìn)裝置輸岀功率已從500kW擴(kuò)大到20000kW。此外,值得一提的是日本三菱重工安裝在日本集中了國(guó)內(nèi)主要造船研究力量而開(kāi)發(fā)的TSL-A氣墊高速貨船實(shí)尺度比例模型船上的2臺(tái)MWJ-17000M型噴水推進(jìn)裝置,該船獲得了54kn的高航速,每臺(tái)由1
臺(tái)13100kW燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng),葉輪直徑為1.64m,轉(zhuǎn)速545轉(zhuǎn)/分。其他公司英國(guó)UltraDynamics公司在專(zhuān)為軍船設(shè)計(jì)制造了15000臺(tái)噴水推進(jìn)裝置后,現(xiàn)已將目標(biāo)定位在高速渡船、工程船和剛性充氣艇上用的噴水推進(jìn)裝置。在美國(guó),Kodiak公司、AmericanJet公司和AmericanTurbine公司也是噴水推進(jìn)裝置市場(chǎng)較重要的角色。其中,AmericanTurbine公司與Hamilton公司、Berkeley公司共同致力于小型高性能內(nèi)河船、休
閑艇和賽艇用小型噴水推進(jìn)裝置的研制開(kāi)發(fā)。在中國(guó)
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