船舶推进的技术革命.doc

《船舶推进的技术革命.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、船舶推进的技术革命——喷水混流推进背景技术现有的船舶推进技术主要有螺旋桨推进和喷水推进两大类。在额定工况下，它们的推进效率都是非常低的，往往只有35%左右。船舶推进系统的功率输出形式有三种，分别是机械损耗、喷射损失和推进功率。其中，机械损耗的占比为15%左右。根据动量定理可知，喷射损失和推进功率是一种共生与依存的关系。因而有了一种偏见，推进系统的喷射损失是必然的和必须的，难以回收和利用。实际情况是，对于螺旋桨推进的喷射损失，回收和利用的措施仅仅局限在径向和周向能量上，而占螺旋桨尾流能量三分之二左右的轴向能量几乎没有得到回收与利用。对于喷水推进器的喷射损

2、失，根本就没有采取回收和利用措施。这样，不仅大大降低了船舶的运营效率和经济效益，而且造成了资源与能源的极大浪费。船舶的推进效率问题成了一个被遗忘了的角落。在倡导高效、节能、环保和低碳意识的今天，对这一问题的回避或忽视都是不应该的。究其原因，单从螺旋桨推进或喷水推进的本身出发，提高船舶推进效率一两个百分点也是非常难的。如果换一个角度来分析，这个问题就迎刃而解了。概念导入喷水推进、泵喷推进和导管桨推进，甚至于磁流体推进，从结构上来说都是泵推进，都可以归于导流推进的范畴。泵喷推进实际上是导管桨推进的一种，其结构和效能得以进一步的优化。喷射损失应该称做喷射功率

3、，因为喷射实际是可以回收和利用的中间产品，而不应该看做只是恶化流场和增加阻力的副产品。它是一种动能的存在形式。喷射功率与推进功率合称机械功率，喷射效率与推进效率合称机械效率。在不同工况下，机械损耗占比的变化较小，而喷射功率（效率）和推进功率（效率）是此消彼长的关系，各自的变动幅度较大。如果机械效率是85%，而推进效率是35%，那么喷射效率就是50%。如果喷射功率能够转化为推进功率，或者说喷射效率能够转化为推进效率，这就意味着变废为宝和化害为利，从而大大提高船舶的运营效率和经济效益。推进原理水泵是一种功率转换器，常用的有离心泵、轴流泵和混流泵，还有一种就

4、是射流泵。水泵及其导管在用做推进器（系统）时，都会产生推进力。水泵及其导管产生推进力的原理都是一样的。水作为工作介质，在流过水泵及其导管时，它在船舶前进（或后退）的反方向上的动量得到增加。这就意味着，在这一方向上，水泵及其导管对水有一个合力。这个合力的反作用力就是水对水泵及其导管的合力。这个反作用力就是水泵及其导管的推进力，也就是船舶的导流推进器（系统）的推进力。射流泵的特殊之处在于，功率输入的形式是水的动能。这正好是前三者的喷射功率的存在形式。前三者产生的“垃圾”反而成了射流泵的“原料”。常规的射流泵，不仅结构复杂，而且机械效率较低，只有30%左右。

5、如果用常规的射流泵作为推进器，按其输入功率来测算，其自身的推进效率将只有15%左右。它的输入功率来自高压泵的喷射功率。高压泵自身的推进效率相对较低（25%左右），从而总的推进效率在额定功况下往往只有40%左右。这种复合推进系统，因为结构比较复杂，相对成本比较高，而且单台功率也难以提高，所以其推广应用的价值不大。混流推进同样是用到了射流原理，混流推进技术的结构更简单，没有常规射流泵的喉管和扩散管，而代之以混流管；混流推进技术的混流更充分，使能量的交换和转化更彻底，大大提高了机械效率，可以达到85%左右；混流推进技术的适用更广泛，对输入功率要求不高，只要有

6、进速差，就能产生推进力。混流推进技术是一种助推技术，它可以与导流推进技术如喷水推进、泵喷推进和导管桨推进，相匹配，共同组成一种复合推进系统。在这种复合推进系统中，导流推进是一次推进，混流推进是二次推进。就整个复合推进系统而言，这是一次机械功率投入，两次推进功率产出，在不影响一次推进功率输出的基础上，又多了一次推进功率输出。根据理论推算，在复合推进系统中，在额定工况下混流推进效率能够达到25%左右，一般来说要小于35%左右的导流推进效率。可是混流推进效率与导流推进效率是负相关的，是此消彼长的关系。如果导流推进效率只有30%，那么混流推进效率将与其相当。不

7、仅如此，混流推进技术能够改变船舶及其推进系统的流场，从而降低了船舶的阻力，并且提高了导流推进系统的推进效率。因此，混流推进技术使船舶的综合推进效率能够提高35%左右，即能够达到70%左右。混流推进技术能够使船舶的综合推进效率翻一翻，这一结果是相当“惊人”和“诱人”的。在船舶推进系统的输入功率不变的情况下，推进效率提高一倍就意味着，推进功率提高一倍，提速性能提高一倍，也就是推进力提高一倍。显而易见，混流推进技术具有重大的经济价值、军事价值和社会价值。技术应用船舶混流推进技术可以应用在三个方面：一是与喷水推进器相匹配的混流推进器；二是螺旋桨和导管桨的升级换

8、代产品，即喷水混流推进体；三是与艏艉导流管相匹配的混流器，从而得到一种高性能船型。技术验证船舶