泵喷水推进器研究进展
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Ｅ・ ｍ ａｉ ｌ ： ｎ ｉ ｙ ｏ ｎ ｇ ｙ ａ ｎ＠ ｓ ｉ ｎ ａ． ｔ Ｏ ｍ
从泵喷水推进器 的功率 和效率需求、 舰船布
置 的需 要 以及传 动机 构 的合 理 、 方便 、 可靠 等 因素 出发 ， 通 常选 用轴 流式 叶轮 或斜 流式 叶轮 ， 特殊 情 况 下也 会采 用离 心式 叶轮 。泵 喷水推 进器 不是 像
虽 然 喷水 推 进 和 螺 旋 桨 推 进 的 历 史 同 样 长
久， 但是喷水推进技术的发展相 当缓慢 ， 直到近年
来 才得 到 一定 的推 广应 用 。造成 这 种状况 的原 因
很多 ， 主要 是下 述 这 ３个 关键 问 题还 没 有 得 到有
１ 基 本 工 作 原理 及 基 本 方程 式
泵 喷水 推 进 器 研 究 进 展
倪永燕 ， 刘 为 民
（ 江 苏科技 大学 船舶 与海洋工程 学院 ， 江苏 镇 江 ２ １ ２ ０ ０ ３ ） 摘 要： 分析泵喷水推进器 的基 本工作原理及其与系统 的匹配 ； 重点讨论泵 喷水推进 器高效率 的实现所
涉及 的设计 问题 、 现代分析方法 与结论 以及推力计算领域的 内容 。介绍泵喷水推进器在转 向和倒 车领域 的问
展。
国造 船工 业发 展 战略 的一 个核 心课 题 。喷水 推进 技术 大致 经历 了液 泵 喷水 推进 、 间歇 喷水 推进 、 底 板式 喷水 推进 、 艉 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 ， 艉 板式 喷水 推进 已成 为 喷水 推进 的首 选形 式 。
的喷速 比有 关 。要 取 得 喷水 推 进 的高 效 率 ， 关 键
在于取得推进水泵效率和系统效率的最佳综合效
果 。对提 高 喷水推 进效 率 的研 究 重点 放在 系统 总 效率 优化 、 推 进水泵 的研 究及 制造 、 减 小进 水管 道
损失 等三 个方 面 。喷水 推进 的另 一个 关键技 术 是
题及发展潜力 。
关键词 ： 泵喷水推进器 ； 船舶 ； 综述 ； 设计 ； Ｃ Ｆ Ｄ
中 图分 类 号 ： Ｕ ６ ６ ４ ． ３ ４ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ １ ￣ ９ ５ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ ００ － ０ １ － ０ ５
泵 喷水 推 进器 （ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｊ ｅ ｔ ｐ ｒ ｏ ｐ ｕ ｌ ｓ ｉ ｏ ｎ ） 又 称 为 喷 水推 进 泵 。随 着 ２ ０世 纪 后 期 Ｔ Ｓ Ｌ（ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ｌ ｉ ｎ ｅ ｒ ） 船、 Ｓ Ｅ Ｓ （ Ｓ ｌ ｌ ｌ ＇ ｆ ａ ｃ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｈ ｉ ｐ ） 船、 水 翼 艇 以及
装置 。通 常采用 由液压驱 动 的分 隔式 双瓣导 管倒
车变 流装 置在 船 下改 变水 流 方 向 ， 使 船 得 到强 有 力 的 向后 推力 ， 随后 控 制 系统 允 许 可 倒 车 变流 装 置在保 持 全舵力 时 置于零 速度 位置 。 本文 主要 以艉 板 式 泵 喷水 推 进 器 为 例 ， 介 绍 喷水 推进 器 在 上 述 三个 方 面 关 键 技 术 的 研 究 进
第４ ２卷 第 ５期 ２ ０ １ ３年 １ ０月
船 海 工 程
Ｓ ＨＩ Ｐ ＆ ＯＣ Ｅ ＡＮ ＥＮＧ Ｉ ＮBiblioteka Baidu ＥＲＩ Ｎ Ｇ
ＶｏＩ ． ４ ２ Ｎｏ． ５ ０ｅ ｔ ． ２ ０１ ３
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ３ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ １ － ７ ９ ５ ３ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ． ０ ０ １
修 回 日期 ： ２ ０ １ ３— ４ — ０ ２ ３
图１ 典 型 艉 板 式 泵 喷 水 推 进 器 示 意
基金项 目： 国家 自然科学基金 （ 青年基金） （ ５ １ ２ ０ ９ １ ０ ８ ） 第一作者简介 ： 倪永燕 （ １ ９ ７ ５一） ， 女， 博士 ， 讲师 研 究方向 ： 船舶流体力 学 、 船舶 （ 仿生 ） 推进及 深海结 构物涡激振动
大小及 其功率 特性 受航 速 的影 响小 。泵 喷水 推进
１
第 ５期
船
海
工
程
第４ ２卷
螺 旋桨 那样 直接 产 生 推力 ， 而 是利 用 其 喷 出水 流 的反作 用力 推动船 舶前 进 。 泵 喷水 推进 器 的推力计 算基 本方 程式 为
Ｔ ＝ｐ Ｑ （ ｃ ｉ —Ｃ ） ＝ｐ Ｑ ｃ （ ｎ一１ ） （ １ ）
系 的重要 内容 ， 对 泵 喷水 推 进 器 的深 入研 究 是我
保证 船在 转弯 时其 推力 不会 丧失 。 目前可 以通 过 单 片水平 操舵 变流 装置来 引 导水 流喷 向左舷 或 右 舷， 以此 获得 最 大转 弯 力 。喷水 推 进 的第 三个 关 键技 术是 配备 操作 灵 活 、 水 动 力 性 能 优 良的倒 车
高 速渡 船等 高性 能船 舶为 代表 的水 上运 输高 速 化
的发展 ， 由于泵喷水推进器优越 的抗空泡特性 等
水力 性 能 以及 结 构 特性 的优 势 （ 机 动 性 和操 纵 性 好、 适 合 浅水 航行 、 振 动噪 声小 、 水声 信 号低 、 高航 速 时效 率 高 、 抗空泡能力 强等） 使 其适 用 及 需 求 范 围越来 越 广 ， 发 展 势 头 迅猛 。 以泵 喷水 推 进 器 为动 力装 置 的高性 能船 舶 是现代 新 型船 舶工 业体
图１ 所 示 为典 型艉板 式泵 喷水 推进 器 。
效解决 ， 即高推进效率实现 ， 转弯力保证以及倒车 装 置控 制 。喷水 推 进 的系统 总效 率 取决 于两个 方 面， 即水泵 效 率 和 系统 效 率 。二 者都 与推 进 水 泵
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ４— ０ １
从泵喷水推进器 的功率 和效率需求、 舰船布
置 的需 要 以及传 动机 构 的合 理 、 方便 、 可靠 等 因素 出发 ， 通 常选 用轴 流式 叶轮 或斜 流式 叶轮 ， 特殊 情 况 下也 会采 用离 心式 叶轮 。泵 喷水推 进器 不是 像
虽 然 喷水 推 进 和 螺 旋 桨 推 进 的 历 史 同 样 长
久， 但是喷水推进技术的发展相 当缓慢 ， 直到近年
来 才得 到 一定 的推 广应 用 。造成 这 种状况 的原 因
很多 ， 主要 是下 述 这 ３个 关键 问 题还 没 有 得 到有
１ 基 本 工 作 原理 及 基 本 方程 式
泵 喷水 推 进 器 研 究 进 展
倪永燕 ， 刘 为 民
（ 江 苏科技 大学 船舶 与海洋工程 学院 ， 江苏 镇 江 ２ １ ２ ０ ０ ３ ） 摘 要： 分析泵喷水推进器 的基 本工作原理及其与系统 的匹配 ； 重点讨论泵 喷水推进 器高效率 的实现所
涉及 的设计 问题 、 现代分析方法 与结论 以及推力计算领域的 内容 。介绍泵喷水推进器在转 向和倒 车领域 的问
展。
国造 船工 业发 展 战略 的一 个核 心课 题 。喷水 推进 技术 大致 经历 了液 泵 喷水 推进 、 间歇 喷水 推进 、 底 板式 喷水 推进 、 艉 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 ， 艉 板式 喷水 推进 已成 为 喷水 推进 的首 选形 式 。
的喷速 比有 关 。要 取 得 喷水 推 进 的高 效 率 ， 关 键
在于取得推进水泵效率和系统效率的最佳综合效
果 。对提 高 喷水推 进效 率 的研 究 重点 放在 系统 总 效率 优化 、 推 进水泵 的研 究及 制造 、 减 小进 水管 道
损失 等三 个方 面 。喷水 推进 的另 一个 关键技 术 是
题及发展潜力 。
关键词 ： 泵喷水推进器 ； 船舶 ； 综述 ； 设计 ； Ｃ Ｆ Ｄ
中 图分 类 号 ： Ｕ ６ ６ ４ ． ３ ４ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ １ ￣ ９ ５ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ ００ － ０ １ － ０ ５
泵 喷水 推 进器 （ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｊ ｅ ｔ ｐ ｒ ｏ ｐ ｕ ｌ ｓ ｉ ｏ ｎ ） 又 称 为 喷 水推 进 泵 。随 着 ２ ０世 纪 后 期 Ｔ Ｓ Ｌ（ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ｌ ｉ ｎ ｅ ｒ ） 船、 Ｓ Ｅ Ｓ （ Ｓ ｌ ｌ ｌ ＇ ｆ ａ ｃ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｈ ｉ ｐ ） 船、 水 翼 艇 以及
装置 。通 常采用 由液压驱 动 的分 隔式 双瓣导 管倒
车变 流装 置在 船 下改 变水 流 方 向 ， 使 船 得 到强 有 力 的 向后 推力 ， 随后 控 制 系统 允 许 可 倒 车 变流 装 置在保 持 全舵力 时 置于零 速度 位置 。 本文 主要 以艉 板 式 泵 喷水 推 进 器 为 例 ， 介 绍 喷水 推进 器 在 上 述 三个 方 面 关 键 技 术 的 研 究 进
第４ ２卷 第 ５期 ２ ０ １ ３年 １ ０月
船 海 工 程
Ｓ ＨＩ Ｐ ＆ ＯＣ Ｅ ＡＮ ＥＮＧ Ｉ ＮBiblioteka Baidu ＥＲＩ Ｎ Ｇ
ＶｏＩ ． ４ ２ Ｎｏ． ５ ０ｅ ｔ ． ２ ０１ ３
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ３ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ １ － ７ ９ ５ ３ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ． ０ ０ １
修 回 日期 ： ２ ０ １ ３— ４ — ０ ２ ３
图１ 典 型 艉 板 式 泵 喷 水 推 进 器 示 意
基金项 目： 国家 自然科学基金 （ 青年基金） （ ５ １ ２ ０ ９ １ ０ ８ ） 第一作者简介 ： 倪永燕 （ １ ９ ７ ５一） ， 女， 博士 ， 讲师 研 究方向 ： 船舶流体力 学 、 船舶 （ 仿生 ） 推进及 深海结 构物涡激振动
大小及 其功率 特性 受航 速 的影 响小 。泵 喷水 推进
１
第 ５期
船
海
工
程
第４ ２卷
螺 旋桨 那样 直接 产 生 推力 ， 而 是利 用 其 喷 出水 流 的反作 用力 推动船 舶前 进 。 泵 喷水 推进 器 的推力计 算基 本方 程式 为
Ｔ ＝ｐ Ｑ （ ｃ ｉ —Ｃ ） ＝ｐ Ｑ ｃ （ ｎ一１ ） （ １ ）
系 的重要 内容 ， 对 泵 喷水 推 进 器 的深 入研 究 是我
保证 船在 转弯 时其 推力 不会 丧失 。 目前可 以通 过 单 片水平 操舵 变流 装置来 引 导水 流喷 向左舷 或 右 舷， 以此 获得 最 大转 弯 力 。喷水 推 进 的第 三个 关 键技 术是 配备 操作 灵 活 、 水 动 力 性 能 优 良的倒 车
高 速渡 船等 高性 能船 舶为 代表 的水 上运 输高 速 化
的发展 ， 由于泵喷水推进器优越 的抗空泡特性 等
水力 性 能 以及 结 构 特性 的优 势 （ 机 动 性 和操 纵 性 好、 适 合 浅水 航行 、 振 动噪 声小 、 水声 信 号低 、 高航 速 时效 率 高 、 抗空泡能力 强等） 使 其适 用 及 需 求 范 围越来 越 广 ， 发 展 势 头 迅猛 。 以泵 喷水 推 进 器 为动 力装 置 的高性 能船 舶 是现代 新 型船 舶工 业体
图１ 所 示 为典 型艉板 式泵 喷水 推进 器 。
效解决 ， 即高推进效率实现 ， 转弯力保证以及倒车 装 置控 制 。喷水 推 进 的系统 总效 率 取决 于两个 方 面， 即水泵 效 率 和 系统 效 率 。二 者都 与推 进 水 泵
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ４— ０ １