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船舶動(dòng)力裝置與設(shè)備 第七講：新型船舶推進(jìn)結(jié)構(gòu)及性能 焦 磊 Tel：13093767519 Email：jiaolei@zju.edu.cn 1 推進(jìn)裝置簡介 20世紀(jì)我國海軍各型船艦絕大多數(shù)采用螺旋槳推進(jìn)裝置，且基本上都是機(jī)械推進(jìn)。改革開放以后，隨著國家的強(qiáng)盛和海軍使命任務(wù)的變化，出現(xiàn)了許多自行研制或國外引進(jìn)的船艦推進(jìn)新技術(shù)，如噴水推進(jìn)、方位推進(jìn)、泵噴推進(jìn)、氣墊推進(jìn)等。 2 噴水推進(jìn)系統(tǒng) 2.1 噴水推進(jìn)的原理 船舶噴水推進(jìn)的推力是通過推進(jìn)水泵噴出的水流的反作用力來獲得的，并通過操縱噴水管路風(fēng)流設(shè)備分配和改變噴流的方向來實(shí)現(xiàn)船舶的操縱。 2.2 噴水推進(jìn)裝置的結(jié)構(gòu) 噴水推進(jìn)器本體包括進(jìn)水流道，推進(jìn)泵，傳動(dòng)軸以及轉(zhuǎn)向倒車等部件。 2.3 噴水推進(jìn)的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 1） 噴水推進(jìn)具有優(yōu)良的機(jī)動(dòng)性和操縱性 2） 能滿足高航速要求 3） 抗空化能力強(qiáng) 4） 振動(dòng)小，水下輻射噪聲低 5） 噴水推進(jìn)器安裝在船體內(nèi)，船外附體少，阻力小 缺點(diǎn)： 1） 低速時(shí)推進(jìn)效率低 2） 進(jìn)水流道中的水使排水量增加 3） 葉輪拆卸和檢修比螺旋槳復(fù)雜 4） 最大單泵功率沒有螺旋槳大 5） 噴水推進(jìn)器具有“舵槳合一”功能，其比單個(gè)螺旋槳價(jià)格高 2.4 噴水推進(jìn)在海軍艦船上的應(yīng)用 1） 高速攻擊艇 2） 隱身艦艇 3） 高速運(yùn)輸艦 4） 護(hù)衛(wèi)艦和大中型艦艇 3 方位推進(jìn)器 3.1 方位推進(jìn)器概述 方位推進(jìn)器是指能在水平面上360°自由旋轉(zhuǎn)的螺旋槳推進(jìn)器。這種推進(jìn)器可以提供水平面上任意方向的推力，因而無需常規(guī)意義上的舵。 根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式不同，方位推進(jìn)器可分為機(jī)械傳動(dòng)和電力傳動(dòng)兩類，方位推進(jìn)器現(xiàn)今大多采用電力傳動(dòng)方式。 3.2 機(jī)械式方位推進(jìn)器 機(jī)械式方位推進(jìn)器根據(jù)軸段布置的不同可分為Z驅(qū)動(dòng)和L驅(qū)動(dòng) 1） L驅(qū)動(dòng)方式 L驅(qū)動(dòng)有一根垂直的輸入軸、一根水平的輸出軸和一個(gè)正交齒輪副，L驅(qū)動(dòng)一般采用電動(dòng)機(jī)或液壓傳動(dòng)。 2） Z驅(qū)動(dòng)方式 Z驅(qū)動(dòng)有一根水平的輸入軸、一根垂直的中間軸、一根水平輸出軸和兩個(gè)正交齒輪副，Z驅(qū)動(dòng)一般采用柴油機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。 3.3 電力式方位推進(jìn)器 電力式吊艙方位推進(jìn)器的電動(dòng)機(jī)安裝在船外的吊艙內(nèi)，電動(dòng)機(jī)軸直接驅(qū)動(dòng)螺旋槳而無須減速齒輪。電力由船內(nèi)的柴油發(fā)電機(jī)組或燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組提供。 電力吊艙式方位推進(jìn)器于1955年由F.W.Pleuger和F.Busmann發(fā)明，但吊艙方位推進(jìn)器使用技術(shù)的首次使用是1990年芬蘭的ABB公司的Azipod方位推進(jìn)器。 4 泵噴推進(jìn) 4.1 泵噴推進(jìn)器的概念 泵噴推進(jìn)器是一種旋轉(zhuǎn)組合式水動(dòng)力推進(jìn)器，由軸對稱環(huán)形導(dǎo)管以及導(dǎo)管內(nèi)的旋轉(zhuǎn)葉柵（轉(zhuǎn)子）和靜止葉柵（定子）組成。定子位于轉(zhuǎn)子前方時(shí)泵噴主要用于核潛艇推進(jìn)，定子位于轉(zhuǎn)子后方時(shí)泵噴主要用于魚雷推進(jìn)。 4.2 泵噴推進(jìn)器工作原理 4.3 泵噴推進(jìn)器的優(yōu)缺點(diǎn) 1） 推進(jìn)效率和臨界航速高，空化性能優(yōu) 2） 輻射噪聲低，隱身性能好 3） 設(shè)計(jì)難度大，泵噴操縱性能評估難 4.4 泵噴推進(jìn)在海軍艦艇上的應(yīng)用 目前泵噴推進(jìn)技術(shù)主要應(yīng)用于潛艇和魚雷兩大領(lǐng)域 1） 核潛艇領(lǐng)域 2） 魚雷領(lǐng)域 5 氣墊推進(jìn) 5.1 氣墊船的基本概念 氣墊船：利用船舶和水面/地面之間產(chǎn)生的空氣壓力即氣墊來支承其重量，使之部分或全部脫離水面，從而實(shí)現(xiàn)減小阻力高速航行的新型船舶。 氣墊推進(jìn)是利用氣墊船的墊升系統(tǒng)及推進(jìn)器（空氣螺旋槳，風(fēng)扇，水螺旋槳等）產(chǎn)生的支撐力和推力使船體抬升并高速航行的推進(jìn)方式。 5.2 氣墊船的工作原理 利用船上的大功率風(fēng)機(jī)產(chǎn)生高于大氣壓的空氣，把空氣壓入船底，并與水面、圍裙/側(cè)壁之間形成氣墊，在氣墊墊升作用下將船體全部或大部分脫離水面（或地面）在推進(jìn)器的作用下高速航行。 5.3 氣墊船的類型和特點(diǎn) 按照維持氣墊壓力的形式不同，可分為全墊升氣墊船（ACV）和側(cè)壁式氣墊船（SES） 1） 全墊升氣墊船 全墊升氣墊船的體重量全部由氣墊支撐，脫離支撐表面航行，具有兩棲性能的氣墊船 2） 側(cè)壁式氣墊船 側(cè)壁式氣墊船墊升力支承船體的大部分重量，而另一小部分船重由浮力支持，船體不能全部脫離水面航行。 氣墊船的特點(diǎn) 1） 良好的通過性和獨(dú)特的兩棲性 2） 具有寬廣的甲板面積和很大的艙室容積 3） 開辟了大型船舶高速化的有效途徑 4） 對水下物理場影響小 5.4 氣墊船的典型軍事用途 1） 輸送登錄兵 2） 掃雷破障 3） 作為武器平臺uEs紅軟基地

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