Насос-струйный

Насос -реактивный , гидрореактивный или водометный — это морская система, производящая струю воды для приведения в движение . Механическое устройство может представлять собой крыльчатый пропеллер ( осевой насос ), центробежный насос или насос смешанного потока, который представляет собой комбинацию центробежной и осевой конструкции. Конструкция также включает в себя водозаборник для подачи воды в насос и сопло для направления потока воды из насоса. ^{[ 1 ]}

Дизайн

Водометный насос работает за счет наличия воздухозаборника (обычно в нижней части корпуса ), который позволяет воде проходить под судном в двигатели. вода поступает в насос Через этот вход . Насос может иметь центробежную конструкцию для высоких скоростей или осевой насос для низких и средних скоростей. Давление воды внутри впускного отверстия увеличивается насосом и вытесняется назад через сопло. С помощью реверсивного ковша можно также обеспечить обратную тягу 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 струйных насосов.

Форсунка также обеспечивает управление струями насоса. К насадке могут быть прикреплены пластины, похожие на рули направления, с целью перенаправления потока воды в левый и правый борт. В каком-то смысле это похоже на принципы управления вектором тяги воздуха , метод, который долгое время использовался в ракетах-носителях (ракетах и ракетах), а затем и в военных реактивных самолетах. Это обеспечивает судам с водометными двигателями превосходную маневренность в море. Еще одним преимуществом является то, что при движении назад с использованием реверсивного ковша рулевое управление не переворачивается, в отличие от кораблей с винтовыми двигателями.

Осевой поток

Давление водомета с осевым потоком увеличивается за счет диффузии потока, когда он проходит через лопасти рабочего колеса и лопатки статора. Затем сопло насоса преобразует эту энергию давления в скорость, создавая таким образом тягу. ^{[ 1 ]}

Водометы с осевым потоком производят большие объемы воды при более низкой скорости, что делает их хорошо подходящими для более крупных 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 более высокую удельную мощность по сравнению с большинством морских судов. Водоструйные насосы с осевым потоком на сегодняшний день являются наиболее распространенным типом насосов.

Смешанный поток

Водоструйные конструкции со смешанным потоком сочетают в себе аспекты насосов как с осевым, так и с центробежным потоком. Давление развивается как за счет диффузии, так и радиального истечения. Конструкции со смешанным потоком производят меньшие объемы воды при высокой скорости, что делает их подходящими для судов малого и среднего размера и с более высокими скоростями. Обычное использование включает высокоскоростные прогулочные суда и водометы для гонок по рекам на мелководье (см. Речной марафон ).

Центробежный поток

В водоструйных конструкциях с центробежным потоком для создания давления воды используется радиальный поток.

Примерами конструкций туалетных центробежных насосов являются Schottel Pump-Jet и подвесные кормовые приводы . ^{[ 2 ]}

Преимущества

Насосные струи имеют некоторые преимущества по сравнению с голыми гребными винтами для определенных применений, обычно связанных с требованиями высокоскоростных операций или операций с малой тягой . К ним относятся:

Более высокая скорость до возникновения кавитации из-за повышенного внутреннего динамического давления.
Высокая удельная мощность (по объему) как движителя, так и первичного двигателя (поскольку можно использовать меньший по размеру и более высокоскоростной агрегат)
Защита вращающегося элемента, повышающая безопасность эксплуатации рядом с пловцами и водными обитателями.
Улучшение работы на мелководье, поскольку необходимо погружать в воду только входное отверстие.
Повышенная маневренность за счет добавления управляемого сопла для создания векторной тяги.
Снижение шума, что приводит к снижению сигнатуры сонара ; эта конкретная система имеет мало общего с другими водометными движителями и также известна как «конфигурация с кожуховым винтом»; ^{[ 3 ]}^{[ нужен лучший источник ]} приложения:
- Военные корабли , предназначенные для малозаметности , например, шведский Visby типа корвет .
- Подводные лодки , например, Королевского флота «Трафальгар» класса и «Астют» класса , ВМС США «Сивулф» класса и «Вирджиния» класса , ВМФ Франции «Триумфант» класса и «Барракуда» класса , » ВМФ России «Борей класса .
- Современные торпеды , такие как Spearfish , оружие Mk 48 и Mk 50 .

История

Принцип водомета в судоходстве восходит к 1661 году. ^{[ 4 ]} когда Тугуд и Хейс представили описание корабля, имеющего центральный водный канал, в котором для создания движущей силы был установлен плунжерный или центробежный насос. ^{[ 5 ]}

3 декабря 1787 года изобретатель Джеймс Рамси продемонстрировал лодку с водометным двигателем, в которой паровой насос выгонял струю воды с кормы. ^{[ 6 ]}^{[ циклическая ссылка ]} Это произошло на реке Потомак в Шепердстауне, штат Вирджиния (ныне Западная Вирджиния), на глазах у толпы свидетелей, включая генерала Горацио Гейтса. Лодка длиной 50 футов прошла около полумили вверх по реке, прежде чем вернуться в док. Сообщается, что лодка развивала скорость четыре мили в час, двигаясь против течения. ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}

21 декабря 1833 года ирландский инженер Джон Говард Кайан получил в Великобритании патент на приведение в движение кораблей струей воды, выбрасываемой из кормы. ^{[ 10 ]}

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. Итальянский флот, который финансировал разработку лодки, не разместил заказов, но наложил вето на продажу конструкции за пределами Италии. ^{[ 11 ]}^{[ 12 ]} Первый современный реактивный катер был разработан новозеландским инженером сэром Уильямом Гамильтоном в середине 1950-х годов. ^{[ 13 ]}

Использование

Когда-то водометные насосы использовались только на высокоскоростных прогулочных судах (таких как водные мотоциклы и катера ) и других небольших судах, но с 2000 года потребность в высокоскоростных судах возросла. ^{[ нужна ссылка ]} и, таким образом, водометные насосы набирают популярность на более крупных судах, военных судах и паромах . На этих более крупных кораблях они могут приводиться в движение дизельными двигателями или газовыми турбинами . В этой конфигурации можно достичь скорости до 40 узлов (45 миль в час; 75 км/ч), даже с водоизмещающим корпусом . ^{[ 14 ]}

Корабли с насосно-реактивными двигателями очень маневренны. Примерами кораблей, использующих водометные двигатели, являются Car Nicobar патрульные корабли класса , Hamina ракетные катера класса , Valor фрегаты класса , высокоскоростные морские Королевского флота Королевского флота паромы Stena, подводные лодки класса Swiftsure , Trafalgar и Astute , а также американские «Сивулф» и «Вирджиния» подводные лодки классов и российские «Борей» подводные лодки класса . США Они также используются прибрежными боевыми кораблями .

См. также

Примечания

^ Перейти обратно: ^а ^б http://www.hamiltonmarine.co.nz/includes/files_cms/file/JetTorque%2008.pdf ^{[ только URL-адрес PDF ]}
^ «Подвесные моторы Ямаха» . Подвесные двигатели Yamaha .
^ «Сеть военного анализа ФАС: Торпеда МК-48» .
^ Картлон, Дж. С. (2012). Морские гребные винты и двигательная установка . Лондон. п. 21. дои : 10.1016/B978-0-08-097123-0.00002-2 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
^ Описание патента Wärtsilä
^ Джеймс Рамси
^ «Пароход Рамси» .
^ «Пароход Джеймса Рамси - C&O Canal Trust» .
^ «Экспонат Рамси – 3–4 – Музей Беркли-Спрингс» .
^ «Биографии инженеров-строителей и др.» .
^ Баттлер, Тони (19 сентября 2019 г.). Прототипы реактивных самолетов времен Второй мировой войны: программы реактивных самолетов Глостера, Хейнкеля и Капрони Кампини во время войны . Издательство Блумсбери. ISBN 978-1-4728-3597-0 .
^ Алеги, Грегори (15 января 2014 г.). «Медленная горелка Secondo, Campini Caproni и CC2». Историк авиации . № 6. Великобритания. п. 76. ISSN 2051-1930 .
^ «Билл Гамильтон» . 23 декабря 2005 г.
^ Информационная страница Stena HSS 1500. Архивировано 8 декабря 2009 г. в Wayback Machine.

Ссылки

Чарльз Доусон, «Ранняя история водометного двигателя», «Промышленное наследие», Vol. 30, № 3, 2004, стр. 36.
Дэвид С. Йетман, «Без опоры», DogEar Publishers, 2010 г.

[hamiltonmarine.co.nz-1] Перейти обратно: ^а ^б http://www.hamiltonmarine.co.nz/includes/files_cms/file/JetTorque%2008.pdf ^{[ только URL-адрес PDF ]}

[2] «Подвесные моторы Ямаха» . Подвесные двигатели Yamaha .

[fas-3] «Сеть военного анализа ФАС: Торпеда МК-48» .

[Marine_Propellers_and_Propulsion_(Third_Edition)-4] Картлон, Дж. С. (2012). Морские гребные винты и двигательная установка . Лондон. п. 21. дои : 10.1016/B978-0-08-097123-0.00002-2 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )

[5] Описание патента Wärtsilä

[6] Джеймс Рамси

[7] «Пароход Рамси» .

[8] «Пароход Джеймса Рамси - C&O Canal Trust» .

[9] «Экспонат Рамси – 3–4 – Музей Беркли-Спрингс» .

[10] «Биографии инженеров-строителей и др.» .

[:0-11] Баттлер, Тони (19 сентября 2019 г.). Прототипы реактивных самолетов времен Второй мировой войны: программы реактивных самолетов Глостера, Хейнкеля и Капрони Кампини во время войны . Издательство Блумсбери. ISBN 978-1-4728-3597-0 .

[:1-12] Алеги, Грегори (15 января 2014 г.). «Медленная горелка Secondo, Campini Caproni и CC2». Историк авиации . № 6. Великобритания. п. 76. ISSN 2051-1930 .

[13] «Билл Гамильтон» . 23 декабря 2005 г.

[Stena-14] Информационная страница Stena HSS 1500. Архивировано 8 декабря 2009 г. в Wayback Machine.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]