2019-5-1-喷水推进和泵喷推进的概念：共性、特性及区别

网络首发时间：2019-8-29 10:53
作者简介：王永生，男，1955 年生，博士，教授。研究方向：船舶喷水推进。
*通信作者：王永生
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中国ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ船研究
第 14 卷
首 次 成 功 应 用 于 鱼 雷［5］；英 国 海 军 的“丘 吉 尔 ”号 核 潜 艇 于 1970 年 开 始 使 用 泵 喷 推 进 器［6］；1990 年 ，俄 罗斯“基洛”级常规潜艇 B-871 Alrosa 号［7-8］ 也 使 用 了 泵 喷 推 进 器 。 泵 类 推 进 器 发 展 至 今 ，其 具体结构形式和应用场合十分多样：既有内流场， 也 有 内 外 流 场 ；既 有 导 叶 在 前 、叶 轮 在 后 ，也 有 叶 轮 在 前 、导 叶 在 后 ；既 可 以 含 进 水 流 道 、也 可 无 进 水流道；既有外置式，也有内置式；既有水面喷水， 也 有 水 下 喷 水 ；既 用 于 水 面 舰 船 推 进 ，也 用 于 鱼 雷、潜艇及其他水下航行器推进。迄今，业内有关 教 科 书 、专 著 、论 文 等 学 术 文 献 ，似 乎 都 没 有 给 出 喷水推进和泵喷推进的准确、完整定义，因此国内 外 对 其 称 谓 有 些 混 乱 ，更 说 不 清 楚 喷 水 推 进 和 泵 喷推进的区别。不仅有国内业界人士反映无法说 清 和 辨 别 喷 泵 和 泵 喷 ，而 且 国 外 也 有 类 似 概 念 混 淆 的 情 况 。 例 如 ，图 1~ 图 3 在 美 国 都 被 称 为 泵 喷。但是，从选型原则和应用效果来看，三者不仅不 完全等同，而且有着明显的推进性能差别，不能归 类为泵喷推进器。实际上，图 1 为泵喷推进器，图 2 和图 3 应归类为喷水推进器。但按照目前已有的 命名方法，的确无法将它们准确区分或正确命名。
图 1 Mark 48 鱼雷使用的泵喷推进器 Fig.1 Pumpjet for Mark 48 torpedo
Nozzle Pump
Stator
Impeller
Intake/diffusor
图 4 喷水推进器的一般组成 Fig.4 General composition of waterjet
图 2 舷外机推进器剖视图（黑色为叶轮、灰白为导叶） Fig.2 Cross-sectional view of outboard propeller （black for impeller，offwhite for stator）
0引言
喷水推进器和泵喷推进器均属船艇泵类推进
器 。 ［1-3］ 喷 水 推 进 器（Waterjet，简 称“ 喷 泵 ”）的 发 明早于螺旋桨 19 年［4］。上世纪 60 年代，美国宾州 大 学 研 发 了 泵 喷 推 进 器（Pum pjet，简 称“ 泵 喷 ”）并
收稿日期：2019 - 03 - 29
Abstract：［Objectives］In view of the lack of complete definition, confusion about denotation of basic concepts of waterjet and pumpjet and confusion of product appellations both at home and abroad at present，［Methods］the common and special characteristics of the two propulsors were refined out and their differences distinguished based on the analysis of their working principle and concrete structures，the definitions of waterjet propulsion and pumpjet propulsion were proposed and their common characteristics， special characteristics and differences were pointed out. ［Results］ The waterjet and pumpjet are all pump-type propulsors，all of which rely on the matching design of rotors and stators on the flow field inside a duct to produce an axial jet. The first design index of waterjet is high efficiency and the rapidity shall be ensured primarily，whose design result is a waterjet. The first design index of pumpjet is low noise （the acoustic stealth）shall be ensured primarily，whose design result is a pumpjet.［Conclusions］This definition not only includes and distinguishes all existing waterjets and pumpjets，but also points out the problems of some foreign pump-type propulsor's nomenclature and classification. This definition helps the public understand and distinguish between waterjet propulsion and pumpjet propulsion. Key words：marine propulsion；underwater vehicle；rapidity；acoustic stealth；waterjet; pumpjet
的 流 场 匹 配 设 计 在 喷 口 产 生 轴 向 射 流 而 获 得 推 进 作 用 ；喷 水 推 进 的 第 一 设 计 指 标 是 高 效 率 、首 要 保 证 快 速 性 ，
相 应 的 设 计 结 果 是 喷 水 推 进 器 ；泵 喷 推 进 的 第 一 设 计 指 标 是 低 噪 声 、首 要 保 证 声 隐 身 性 ，相 应 的 设 计 结 果 是 泵
图 3 离心式推进器进水口（格栅处）和 3 个出水口 Fig.3 A inlet（at grille）and three outlets for centrifugal jet
称谓的不妥之处。作者领导的研究室已从事了前 面所说各种具体结构喷水推进器和泵喷推进器的 设 计 和 研 究 ，有 关 积 累 有 助 于 本 文 提 炼 和 阐 明 喷 水推进器和泵喷推进器定义的内涵与外延。
1.2 喷水推进器的工作原理与结构形式
本节以最常用的水面舰船艉板式喷水推进器 为例（图 6［11］）来介绍其基本工作原理。由图 6 可 知 ，主 机 的 旋 转 机 械 能 量 通 过 传 动 轴 系 传 递 给 叶 轮，叶轮对从船底进水口吸入的水流作功，叶轮后 方 静 止 不 动 的 导 叶 对 水 流 进 行 整 流（将 周 向 和 径 向 分 量 变 成 轴 向 分 量），高 速 、高 压 水 流 通 过 喷 口 高 速 轴 向 喷 射 ，水 流 反 作 用 力 即 对 应 为 克 服 船 体 阻 力 的 推 进 力 。 因 此 ，可 以 说 喷 水 推 进 器 本 质 上 是 一 个 能 量 转 化 器 ，将 原 动 机 的 旋 转 机 械 能 变 成 船体平动机械能。
第 14 卷 第 5 期 第2051期9 年 10 月
中国舰船研究 Chinese Journal of Ship Research
Vol.14 No.5 Oct. 2019
引用格式：王永生. 喷水推进和泵喷推进的概念：共性、特性及区别［J］. 中国舰船研究，2019，14（5）：1-9，41. Wang Y S. Concepts of waterjet propulsion and pumpjet propulsion: their common characteristics , special characteris⁃ tics and difference［s J］. Chinese Journal of Ship Research，2019，14（5）：1-9，41.
1 喷水推进器
1.1 喷水推进器的定义
先回顾业内最著名的学术文献［5，9-10］对喷 水 推 进 器 的 定 义 。 文 献［5］是 现 代 论 述 喷 水 推 进 相 关 内 容 最 权 威 的 国 外 文 献 ，但 文 中 没 有 给 出 喷 水 推 进 器 的 定 义 。 文 献［9］是 业 内 最 早 全 面 研 究 船 和 喷 水 推 进 器 相 互 作 用 的 博 士 论 文 ，但 文 中 仅 给出了喷水推进器的结构组成示意图（图 4）。文 献［10］是 业 内 采 用 数 值 计 算 方 法 研 究 喷 水 推 进 器 、进 水 流 道 、喷 水 推 进 器 + 进 水 流 道 性 能 的 著 名 博 士 论 文 ，其 认 为 安 装 在 船 尾 的 商 用 喷 水 推 进 器 由进水流道 1、泵 2、喷嘴 3、转向倒车机构 4 共 4 部 分 组 成（图 5）。 该 推 进 器 的 主 要 部 件 是 泵 ，它 把 原动机的机械功转变为流体总头以便在喷嘴出口 处产生射流。遗憾的是，上述 3 篇文献都没有给 出 喷 水 推 进 器 的 明 确 定 义 ，只 讲 了 艉 板 式 喷 水 推 进器的一般组成，以及靠射流产生推力的一般原理。
喷水推进和泵喷推进的概念： 共性、特性及区别
王永生*
海军工程大学，湖北 武汉 430033
摘 要：［目的］针对国内外喷水推进和泵喷推进的概念缺乏完整定义、外延尚存混淆、产品称谓混乱的现状，
［方法］通过对这 2 种推进器工作原理和具体结构的剖析，进行共性提炼和特性区分，提出喷水推进和泵喷推进
的定义，指出它们的共性、特性及区别。［结果］喷水推进和泵喷推进均属泵类推进，都是通过管道内叶轮和导叶
本文将首先介绍喷水推进器和泵喷推进器的 基 本 概 念 和 案 例 ，然 后 概 括 二 者 在 推 进 原 理 上 的 异 同 ，以 既 满 足 快 速 性 要 求 又 满 足 声 隐 身 性 要 求 的某水上、水下蛙人输送艇泵类推进器为例，重点 分 析 其 归 属 问 题 ，最 后 指 出 国 外 某 些 泵 类 推 进 器
喷推进器。［结论］该定义不仅包含和区分了已问世至今的喷水推进器和泵喷推进器，而且也明示了国外某些泵
类推进器命名存在的问题。该定义有助于业内对喷水推进和泵喷推进的认识和区分。
关键词：船舶推进；水下航行器；快速性；声隐身性；喷水推进器；泵喷推进器
中图分类号：U662
文献标志码：A
DOI：10.19693/j.issn.1673-3185. 01605
Concepts of waterjet propulsion and pumpjet propulsion: their common characteristics , special characteristics and differences
Wang Yongsheng* Naval University of Engineering，Wuhan 430033，China
图 5 喷水推进安装示意图 Fig.5 Waterjet propulsion installation
第5期
王永生：喷水推进和泵喷推进的概念：共性、特性及区别
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根 据 工 程 设 计 和 实 际 应 用 ，作 者 建 议 对 喷 水 推 进 器 作 以 下 定 义 ：由 管 道 内 的 叶 轮 和 导 叶 共 同 作用、在喷口产生射流、以快速性作为第一设计目 标的船舶推进器，称为喷水推进器。