Насос-струя , гидроджет , или струя воды является морской системой , которая производит струю воды для приведения в движение . Механическое устройство может представлять собой воздушный винт ( осевой насос ), центробежный насос или насос смешанного потока, который представляет собой комбинацию центробежной и осевой конструкции. Конструкция также включает в себя заборник для подачи воды к насосу и сопло для направления потока воды из насоса. [1]
Дизайн
Насосная струя работает за счет заборного отверстия (обычно в нижней части корпуса ), которое позволяет воде проходить под судном в двигатели. Через это входное отверстие вода поступает в насос . Насос может быть центробежным для высоких скоростей или осевым насосом для низких и средних скоростей. Давление воды внутри впускного отверстия увеличивается насосом и подается назад через форсунку. С помощью реверсивного ковша можно также добиться обратной тяги для движения назад, быстро и без необходимости переключения передач или регулировки тяги двигателя. Реверсивный ковш также можно использовать для замедления судна при торможении. Эта особенность является основной причиной такой маневренности насосных форсунок.
Форсунка также обеспечивает управление насос-форсунками. Пластины, аналогичные рулям направления, могут быть прикреплены к соплу для перенаправления потока воды по левому и правому борту. В некотором смысле это похоже на принципы управления вектором тяги в воздухе , метод, который долгое время использовался в ракетах-носителях (ракетах и ракетах), а затем в военных самолетах с реактивными двигателями. Это обеспечивает судам с водометными двигателями превосходную маневренность в море. Еще одно преимущество заключается в том, что при движении назад с использованием реверсивного ковша рулевое управление не переворачивается, в отличие от судов с винтом.
Осевой поток
Давление в гидроабразивной струе с осевым потоком увеличивается за счет диффузии потока, проходящего через лопасти рабочего колеса и лопатки статора. Насосное сопло затем преобразует эту энергию давления в скорость, создавая таким образом тягу. [1]
Гидрорезы с осевым потоком производят большие объемы при более низкой скорости, что делает их хорошо подходящими для больших судов с низкой и средней скоростью, за исключением личных плавсредств , где большие объемы воды создают огромную тягу и ускорение, а также высокие максимальные скорости. Но эти суда также имеют высокое отношение мощности к весу по сравнению с большинством морских судов. Гидравлические форсунки с осевым потоком на сегодняшний день являются наиболее распространенным типом насосов.
Смешанный поток
Конструкции гидроабразивных устройств смешанного типа включают аспекты как осевых, так и центробежных насосов. Давление создается за счет диффузии и радиального истечения. Конструкции со смешанным потоком производят меньшие объемы воды при высокой скорости, что делает их подходящими для малых и средних судов и более высоких скоростей. Обычное использование включает высокоскоростные прогулочные суда и водометные двигатели для речных гонок на мелководье (см. Речной марафон ).
Центробежный поток
Конструкции гидроабразивных устройств с центробежным потоком используют радиальный поток для создания давления воды.
Центробежные конструкции больше не используются, за исключением подвесных поворотно-откидных колонок. [2]
Преимущества
Струи насоса имеют некоторые преимущества по сравнению с голыми пропеллерами для некоторых приложений, как правило , связанных с требованиями к высокой скорости или мелководным проекты операций. Это включает:
- Более высокая скорость до начала кавитации из-за повышенного внутреннего динамического давления
- Высокая удельная мощность (по отношению к объему) как движителя, так и первичного двигателя (потому что можно использовать меньший, более высокоскоростной агрегат)
- Защита вращающегося элемента, повышающая безопасность работы с пловцами и водными обитателями
- Улучшение работы на мелководье, потому что нужно погружать только входной патрубок
- Повышенная маневренность за счет добавления управляемого сопла для создания векторной тяги
- Снижение шума, что снижает сигнатуру сонара ; эта конкретная система имеет мало общего с другими насосно-струйными движителями и также известна как «конфигурация винта с кожухом»; [3] приложения:
- Военные корабли, рассчитанные на малую заметность , например шведский корвет класса Visby .
- Субмарины , например, Королевский флот Трафальгар класса и Astute класса , то ВМС США Seawolf класса и Вирджинии класса , то французский флот Triomphant класса и Barracuda класса , а русский флот Борей класса .
- Современные торпеды , такие как Spearfish , Mk 48 и Mk 50 .
История
В апреле 1932 года итальянский инженер Секондо Кампини продемонстрировал лодку с водометным двигателем в Венеции , Италия . Лодка достигла максимальной скорости 28 узлов (32 миль в час; 52 км / ч), что сопоставимо со скоростью лодки с обычным двигателем аналогичной мощности. ВМС Италии, которые финансировали разработку лодки, не размещали заказов, но наложили вето на продажу конструкции за пределами Италии. [4] [5] Первый современный реактивный катер был разработан новозеландским инженером сэром Уильямом Гамильтоном в середине 1950-х годов. [6]
Использует
Насосные реактивные двигатели когда-то были ограничены высокоскоростными прогулочными судами (такими как водные мотоциклы и водные мотоциклы ) и другими небольшими судами, но с 2000 года потребность в высокоскоростных судах возросла [ цитата необходима ], и, таким образом, насос-струи набирают популярность. на более крупных судах, военных судах и паромах . На этих более крупных судах они могут быть оснащены дизельными двигателями или газовыми турбинами . С этой конфигурацией можно достичь скорости до 40 узлов (45 миль / ч; 75 км / ч) даже с водоизмещающим корпусом . [7]
Суда с водометным двигателем очень маневренны. Примеры судов с использованием pumpjets являются Car Никобарские -класса патрульных судов , в Хамина -класса ракетные катера , доблести -класса фрегатов , в Stena Высокоскоростной морской службы паромов, США Seawolf -класса и Вирджиния -класса , а также Российские подводные лодки класса « Борей» и прибрежные боевые корабли Соединенных Штатов .
Смотрите также
- Личное плавсредство
- Мокрый велосипед
- Кухонный руль
- Водная ракета
- Цепная лодка # Водяные турбины
Заметки
- ^ a b http://www.hamiltonmarine.co.nz/includes/files_cms/file/JetTorque%2008.pdf
- ^ "Подвесные двигатели Yamaha" . Лодочные моторы Yamaha .
- ^ «Военно-аналитическая сеть ФАС: Торпеда МК-48» .
- ^ Баттлер, Тони (19.09.2019). Реактивные прототипы Второй мировой войны: реактивные программы военного времени Глостера, Хейнкеля и Капрони Кампини . Bloomsbury Publishing. ISBN 978-1-4728-3597-0.
- ^ Алеги, Грегори (15 января 2014 г.). "Медленная горелка Секондо, Кампини Капрони и CC2". Историк авиации . № 6. Соединенное Королевство. п. 76. ISSN 2051-1930 .
- ^ «Билл Гамильтон» . 23 декабря 2005 г.
- ↑ Информационная страница Stena HSS 1500, заархивированная 8 декабря 2009 г. на Wayback Machine
Рекомендации
- Чарльз Доусон, «Ранняя история водометного двигателя», «Промышленное наследие», Vol. 30, № 3, 2004 г., стр. 36.
- Дэвид С. Йетман, «Без опоры», DogEar Publishers, 2010 г.