船舶喷水推进技术发展

船舶喷水推进技术发展

技术发展概况

在船舶喷水推进技术诞生的340年历程中，按时间顺序，大致经历了液泵式喷水推进、间歇式喷水推进、底板式喷水推进、尾板式喷水推进和舷外喷水推进5个阶段。从目前在船舶上的应用情况看，尾板式喷水推进已成为喷水推进的首选型式。

/轴系这一传统的推进方式相比，喷水推进具有推进效率高、抗空泡与螺旋桨性强、操纵性好、传动轴系简单、运行噪声低、变工况范围广和利于环保等优点。

与任何新生事物都有一个产生、发展和壮大的过程一样，喷水推进在20世纪50年代仅试用于一些小型低速内河船;60年代开始在部分高性能船如气垫船、水翼船上采用;70年代是船舶喷水推进装置的发展期，由于国际上一些知名的推进器专业制造商，如Lips、Kamewa公司先后加入这一新兴市场，竞相投入科研力量和资金开发这一前景诱人的产品，使船舶喷水推进在技术上更为成熟。喷水推进装置已进入军船领域，同时也在商船方面被大量采用。80-90年代末，则是喷水推进装置的黄金时代，许多高速渡船和商船采用喷水推进装置。而喷水推进在这些大型高速船上，也表现出其在高航速下得天独厚的优势。

与早期配备在Dowty Turbcarft运动艇上的喷水推进装置相比，当代的船舶喷水推进装置的推进效率已明显提高。现在单级喷水推进器设计所提供的卓越工况性能和抗空泡性，远优于早期的多级泵式设计，特别是进水口处的设计导致更有效的进水导管的发展。

计算机技术的进步使喷水推进器性能有了很大的改进。勿庸置言，喷水推进器没有一套有效的控制系统就无法实现操纵性的提高。喷水推进器上的计算机多点控

制的引入使其安装在迄今最大的高速渡船上，仅以一个操舵动作就能加以有效的控制。

在喷水推进器推广应用过程中，曾不断受到船东批评的喷水推进器的部件质量、坚固性和耐用性等问题，由于新型复合材料的应用而得到很大改善。过去曾产生问题的不同金属材料间的电气绝缘和有效的接地屏蔽，在一些新型喷水推进器中已不再成为问题。

今天，由于技术的不断完善，喷水推进器的成本已大大低于水下推进器系统，特别是在每年运行时间很多的船舶上。此外，由于喷水推进器能很适合地与船体设计匹配安装在船体内，因而避免水下螺旋桨容易产生碰损的危险。在日常维护和保养方面，喷水推进器仅限于检查支座的润滑油情况、液压动力装置和检查阳极消耗情况，喷水推进器的保养是较为简易的。

喷水推进器的另一优点是浅吃水航行，也因此带来在沙砾较多水域碎石和沙砾吸入系统的风险。英国VT公司的Mk5 LCVP登陆艇需采用喷水推进器来达到合同要求的高航速，而登陆艇登滩则使碎石和沙砾常会吸入喷水推进器。VT公司增加了一个大的尾鳍和增大尾部浮力减少碎石吸入现象，改进了进水口的防护栅的设计使碎石效应达到最小化。同时选用经淬火的不锈钢叶轮和在非转动部分采用先进的复合材料，使VT公司的Vospower系列喷水推进器的可靠性达到了军方接受水平。选用复合材料的优点还包括减轻系统重量、抗盐水腐蚀以及进水导管能适宜复杂船体的设计要求。

主要制造商的研制进展情况

喷水推进装置在技术方面所取得的这些进展，主要得益于世界各主要喷水推进器专业制造商数十年来的不懈努力。目前，各个主要制造商在不同类型、不同

1

规格的喷水推进器的研制发展上，都取得了各具特色的进步。新西兰Hamilton公司

作为喷水推进技术和推广应用方面的先锋，新西兰的Hamilton公司称至今已有20000套喷水推进装置安装在各型船舶上。该公司的HJ、HM和HS系列喷水-3000kW。推进装置设计输出功率范围为100

其212型为该公司最小、最轻型和最经济的喷水推进装置，有5种叶轮可供选择，提供的最大输出功率为260kW。公司称安装在小型船舶上的最大航速可超过25kn。

新近开发的较大型为321型，其特点是紧凑型集成式设计。321型混流式叶轮直径为320mm，最大输出功率480kW，并专门考虑了高速滑行巡逻艇主机/喷水推进装置成组布置的方式。另一种更大型的喷水推进装置是391型，叶轮直径390mm，最大输出功率790kW。

除了这些型号上的多样化以满足船东的不同需要外，Hamilton公司在1999年国际高速渡船会议上宣读的论文中还介绍了一种控制大功率喷水推进装置的模块化电子控制方案。喷水推进器控制系统不仅仅必须操控变流装置和倒车导管，并且还必须与主机、齿轮箱、自动驾驶仪和独立的监视系统各方面接口。而这些要求迄今已在该公司生产的喷水推进器上由公司定制的复杂的控制系统得到满足。

Hamilton公司的电子控制系统不但为喷水推进器控制提供了标准解决方案，而且还为满足某些船东的特殊要求提供了由软件驱动的高水平专用控制模块。Hamilton公司的电子控制系统在较少操纵人员情况下提供了高水平的控制精确性，并且具有支持提供操纵性和监控性在系统内建立智能响应的能力以及船上各个喷水推进器间的同步一致性。模块化概念的优点还包括简化了制造工作，使制造的规模经济化从而降低了成本。因为所有的智能模块都采用标准电路板，安装时间减少。其不利之处是软件的模块化设计远比定制设计系统复杂得多。

第1个模块化系统已安装在一艘巡逻艇上，并取得了令人满意的成果，并按英国劳氏船级社要求完成了评估试验。

瑞典Kamewa公司

自1980年进入喷水推进装置市场以来，瑞典的Kamewa公司作为大型喷水推进装置市场的领头羊，现正联合该国的Volvo Penta公司一起试图在小功率喷水推进装置市场夺取更多的业务，正在建立输出功率150-600kW范围全集成式喷水推进装置体系。这两家公司的合资企业APS公司推出的混流式喷水推进装置和控制系统具有高航速下的高效率和令人满意的操纵性。

Kamewa公司的混流式喷水推进器增设一减速齿轮箱，以保证船运行中空转时的安全性，并能使逆向水流更容易冲刷出进水口的障碍物。目前已收到日本海上自卫队、法国救助组织和荷兰渔船公司的订单。

与此同时，Kamewa公司向意大利芬坎蒂尼公司交付了用于船长146米 MDV 3000型世界最大的单体渡船Jupiter的4台大型喷水推进器，总输出功率为68000kW。该船采用MTU/GE柴燃联动推进主机与4台180型喷水推进器相连，其中2台用于推进，2台用于操纵。Quadruple-180型喷水推进器是目前在运行中喷水推进器输出功率最大的，吸收GE LM2500燃气轮机20800kW功率作起动用。而Quadruple-160型喷水推进器则安装在Finnyard船厂建造的Stena Explorer 号双体渡船上。Kamawa公司管理层在年度报告中称，过去10年该公司的喷水推进装置销售年增长率为15%。目前，该公司又在瑞典的Gustavsvik投资2000万美元建造新厂。

2

荷兰Lips Jet公司