[发明专利]高效和大功率密度船用喷水推进泵水力模型的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及高航速船舶推进器技术领域，具体是涉及用于推进高航速水面船舶的喷水推进泵水力模型的设计方法具有高效率、优良抗空化性能、直径紧凑和大功率密度特征，。

背景技术

船舶喷水推进是一种有别于螺旋桨推进的推进方式，诞生于1661年英国人Thomas Toogood和James Hayes申请的一项专利，要比英国人Hooke发明螺旋桨早19年([1]Roy S M.The Evolution of the Modern Waterjet Marine Propulsion Unit(现代船舶喷水推进器的演变).Proceedings of the International Conference of Waterjet Propulsion1,RINA,London,1994.)。经历了长时间的改进和应用后，当前喷水推进已在世界各国海军高速、高性能舰船上得到广泛应用。美国海军21世纪三型主战舰艇中已服役的多用途滨海战斗舰LCS全部采用了喷水推进，包括2艘“自由”号单体船和2艘“独立”号三体船，其中，排水量超过3000吨的单体船额定航速甚至达到了47节，接近高速鱼雷(50节)的设计航速范围。并且，三型舰艇中担负海上火力支援和对陆攻击作战的一级驱逐舰DD(X)的1/4尺度先进电力演示舰Sea Jet也采用了英国Rolls-Royce公司的先进喷水推进器AWJ-21^TM([2]Rice Andrew.Ship Demonstrator Tests New Waterjet Technology,In-depth Issue10,2005.)。与此同时，南非海军已经服役的4艘3500吨级的MEKO A-200隐身护卫舰也使用了喷水推进器，用于该舰的高速推进。上述应用表明，喷水推进器用于驱动大、中型驱、护舰艇是完全可行的。但其获得应用的前提条件是：要能自主设计研发优秀的、适于高航速、高性能船舶推进的喷水推进器水力模型。喷水推进器由进水流道、喷水推进泵、喷口、转向倒车机构组成。喷水推进泵由周向旋转的叶轮和静止的导叶叶栅组成，喷口与导叶采用整体铸造完成。因喷水推进泵是喷水推进器的核心部件，所以，关键制约因素转变为了优秀喷水推进泵水力模型的设计研发。优秀的具体内涵是：效率高、抗空化能力强、安装法兰直径小、功率密度大。其中，效率和空化性能应集成考虑，应在无空化产生的条件下尽可能提高效率；直径小和功率密度大是在满足效率和空化性能的条件下尽可能使泵的特征尺寸紧凑、同时泵单位进口面积对应的吸收功率满足船舶设计航速需求。