船舶喷射推进技术发展综述

第３０卷第３期２００８年６月

舰船科学技术

ＳＨＩＰＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ

Ｖ０１．３０．Ｎｏ．３

Ｊｕｎ．。２００８船舶喷射推进技术发展综述

王云，吕浩福

（南昌航空大学航空与机械工程学院，江西南昌３３００６３）

摘要：船舶喷射推进与传统的螺旋桨推进相比具有诸多优点，因而在一些高速、高性能舰船、潜艇上得到越来越多的应用。介绍了国内外船舶喷射推进技术的研究发展情况，分析了泵压喷水推进和水冲压喷射推进的基本原理和特点，以及新型喷射推进技术的研究概况，通过总结分析了国内外喷射推进技术的研究进展，指出新型喷射推进技术是今后舰船推进技术发展的一个重要方向。

关键词：舰船；喷射推进；泵压喷水推进；水冲压喷射推进

中图分类号：ｕ６６４．３４文献标识码：Ａ

文章编号：１６７２—７６４９（２００８）０３—００３１—０５ＤＯｌ：ｌＯ．３４０４／ｊ．ｉｓ８ｎ．１６７２—７６４９．２００８．０３．００４

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｈｉｐ；ｐｍｐｊｅｔ；ｗａｔｅｒ＿ｊｅｔｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎｗｉｔｌｌｅｎｇｉｎｅ；ｗａｔｅｒ—ｒａｍｊｅｔｐｒｏｐｊｅｔ

Ｏ引言

传统的舰船喷射推进有两类：一类是通过柴燃动力＋推进泵的泵压喷水推进。泵压喷水推进…是一种建立在牛顿第三定律基础上的特殊的推进方式，其原理是通过向与舰船运动相反的方向喷射加速后的水流，使船体受到水流的反作用力而产生推力。由于结构简单，效率高（其导管起到了分割流场，产生推力增值的作用，而且推进泵的叶轮在均匀的流场中工作，在高速范围内有更好的抗空泡性能，因而能达到更高的效率），使得喷水推进技术旧１在世界范围内日益得到广泛应用。推进泵是泵压喷水推进系统的主要构件，如图１所示。它将水从吸水口吸入，并以高速通过喷嘴喷出。吸水口的形状在很大程度上影响着喷水推进的效率和空化特性‘２１。相比于螺旋推进，喷水推进在高速舰船等水中载运工具的推进效率、噪声等方面有着优越的性能，因而得到越来越多

收稿日期：２００７一０６一１９

作者简介：王云（１９６６一），男，教授，从事动力机械技术教学与研究。

图ｌ发动机＋推进泵

Ｆｉｇ．１Ｅｎｇｉｎｅ仰ｄｐＩＤｐｕｌｓｉｏｎ

Ｐｕｍｐ

·３４·舰船科学技术第３０卷

１）追击动力推进系统旧¨。该推进系统是ＭｉｋｅＴｏｄｍａｎ与ＡｌｅｘＷａｌｌｉｓ在ＵＫ开发的一种利用蒸汽能的特殊的海洋推进系统。它将系统产生的蒸汽和由吸口进入的空气喷人水中产生推力，相对于现在的推进系统有较高的工作效率ⅢＪ。该技术经过一定的研究实验已通过模型测试，拟应用在小型娱乐和商业船只上面。

２）喷雾推进。喷雾推进又称气一水喷射推进，是一种两相流推进。它利用空压机使进气后的空气加压，与船底吸入的水混合后成雾状混合物喷出。当液相与气相质量比或混合比在５与１０之间时，效率达到最高。且滑流比越大，效率越高。速度高于１４４ｋｍ／ｈ，喷雾推进可能优于螺旋桨或喷水推进。这种两相推进的另一个优点在于避免了水中旋转机械所产生的空化，因而也没有空化噪声和空蚀Ⅲ。的危险。

３）喷气推进。它将燃料的化学能转化为燃气的动能，依靠从喷嘴喷出的高速燃气射流产生强大的反作用推力，具有尺寸小、推力大的特点。由于其射流速度比一般高性能船的航速高很多，只能应用于地效翼船。

４）钠水反应喷水推进。国内有学者正在研究一种向充水容器中注入金属钠，利用钠水反应产生的氢气以及反应释放的热量使得水蒸发形成的水蒸气增加容器压力，使得容器内的水在高压下加速喷出而产生推力的钠水反应喷水发动机ｍＪ，如图２所示。

图２钠水反应喷水发动机原理图

Ｆｉｇ．２ＳｃｈｅｍａｔｉｃｉＵｕＢｔｒａｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒ．ｊｃｔｅｎｇｉｎｅ

同时，它将产生的氢气用于燃料电池发电作为二次动力源，可用于水下或水面舰船、鱼雷的常规动力。具有结构简单，维护方便，工作噪声小，不需要消耗氧气等特点，可长期在水下工作，克服了类似的铝水反应发动机启动、控制困难的问题，也通过能量的梯次利用提高了能量的有效利用率。

钠水反应喷水发动机研究的关键问题有：

１）钠水反应燃料供应和控制系统研究；

２）高压环境下钠水反应过程、反应机理研究；

３）反应室气液两相流和喷管性能研究。

由于传统的泵压喷水推进存在原理结构上的制约，难以适应未来高速舰船推进需要，而且需要外加动力源，结构质量问题突出。而以水反应金属燃料为基础的新一代喷水推进系统既是动力源又是推进器，没有转动件，利用水为工作介质，代表着未来高速、安静、环保的舰船推进技术的发展方向。

４结语

由于喷水推进的诸多优点以及最近２０年来的飞速发展，喷水推进技术在现代各国船舶中已得到广泛应用。特别是对于军用舰船来说，采用喷水推进能获得令人满意的舰艇战技术性能。而水反应金属燃料因其高能量密度、高体积密度等优点而受到人们越来越多的关注和深入研究，其相应的水冲压喷射推进和相关的新型推进技术也必将得到越来越多的研究和发展。

现阶段，泵压喷水推进系统和水反应金属燃料发动机系统都有各自的优点和不足，若能将二者取长补短加以利用，对于舰船推进技术的发展具有积极的现实意义。

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