[发明专利]多级双圆弧齿轮泵用于舰船喷水推进器

说明书

一、技术领域

本发明涉及将“多级双圆弧轮高压大流量泵，”整体安装在大型舰船，供喷水推进取代螺旋桨，尤其使核潜艇改善静音效果、高航速、降能耗，提高隐蔽机动性，使本泵喷水推进器成为可普遍采用的新型高效、节能的推进方式。

二、背景技术

2.1据2007年5月10日新华社电：“噪音比小鲸鱼的动静还小，可在水下连续巡航25年，英国新型核潜艇揭开面纱。”报道了英国海军“机敏”级核动力攻击潜艇，是迄今世界上隐蔽性最好的潜艇，排水量达7800吨，能携带38枚战斧式巡航导弹，其射程约为2252公里，要耗资72亿美元，建造3艘。目前世界上只有美、俄、英、法、中五国，拥有战略导弹核潜艇和攻击核潜艇。用泵喷水推进核潜艇，可获得战术需要的隐蔽机动性，适宜在恶劣海域作低噪音机动。“机敏”级核潜艇的噪声，如此之低是否用泵喷水推进器？

2.2美国“海狼”级核潜艇泵推进器，“转速在130转/分左右”，并采用七叶侧斜螺旋桨，以提高效率，降低涡流的噪声。桨速为此之低，却要推进万吨船高速前进，其桨径势必很巨大。假定配3万匹马力，在130转/分下，桨轴直径按D=71.5N/τ×n3]]>推算达620毫米(取[τ]＝350kgf/cm²)。整体结构还可通过相关图片上看到，是七叶桨外，增设用于屏蔽噪音的巨大环状导管，有前置定子。螺旋桨要提高转速，其功率按三次方函数剧增，以公式表示：N₁/N_O＝(n₁/n_o)³。例如，转速n_o从130转/分，提高3倍至n₁390转/分，功率从N_O要增至N₁3³＝27倍，这是铁律！这也是为什么螺旋桨推进要配强大功率的原因。凡按离心力作用的离心泵、直升机螺旋桨，其功率与转速之间都是遵照此三次方函数关系，而本泵是容积泵，不受此规律约束，因而可大幅节能。

2.3日本TSL-新型超高速船开发一文指出：“喷水推进比螺旋桨效率更高”而开发“高效率大功率喷水泵”是创造新型超高速船的关键，但不知用何种泵？

2.4传统的螺旋桨推进系统，是舰船主要噪声源，喷水推进器泵能够在较高速度时减少10～20分贝声信号，同时降低舰船的空气噪声和振动。在海底环境下，每减少20分贝，声呐的测距可减一半。更因本泵是整体安装在潜艇内，噪声可屏蔽不外传，还可采用软管连接等减震措施，而不像美国“海狼”核潜艇推进器外伸在尾部，噪声无法屏蔽。因而，安装本泵喷水推进器可取得更好的静音效果。安装亦方便，保养维修亦方便，与螺旋桨现场安装，安装精度又高相比，简便得多。

2.5据相关资料：喷水推进可以无级变速和倒航，甚至原地回转，使用双机及双桨，甚至能够使舰船横移，“堪比水中直升机。”当然，要相应设计一套喷射头旋转机构，达高效操纵。

综前述，通过国内外背景技术的调查和分析研究，从噪声、动力消耗、机动性能诸多方面来看，泵喷水推进器比螺旋桨推进具有优越性，其关键在于泵能否满足“高效率大功率”，即高压又大流量，结构又极其简单可靠等诸多较全面经济技术要求。

三、发明内容

本发明目的在于：将“多级双圆弧齿轮高压大流量泵”整体装在舰船上，供泵喷水推进器，以取代螺旋桨，获取更高效率节能降低噪声，对核潜艇能提高隐蔽机动性。

本发明目的是通过以下方法来实施：

3.1首先涉及本喷水推进器的原理，是按牛顿第三定律，即舰船产生的推力等于阻力，达匀速前进，以公式表示：F＝75N/V，式中F为推力，吨，N马力，V为船速、米/秒。从式中可知功率与推力是正比例，不是螺旋桨其功率是转速三次方函数关系。两者原理有本质区别，也是以本泵喷水推进器，取代螺旋桨达节能的关键所在。