Pompa strumieniowa - Pump-jet
Strumień pompy , hydrojet lub strumień wody to system morski , który wytwarza strumień wody do napędu . Układem mechanicznym może być śmigło kanałowe ( pompa o przepływie osiowym ), pompa odśrodkowa lub pompa o przepływie mieszanym, która jest kombinacją zarówno konstrukcji odśrodkowej, jak i osiowej. Konstrukcja zawiera również wlot do dostarczania wody do pompy i dyszę do kierowania strumienia wody z pompy.
Projekt
Pompa strumieniowa działa poprzez wlot (zazwyczaj na dnie kadłuba ), który umożliwia przepływ wody pod statkiem do silników. Woda wpływa do pompy przez ten wlot. Pompa może mieć konstrukcję odśrodkową do wysokich prędkości lub osiową pompę przepływową do niskich lub średnich prędkości. Ciśnienie wody wewnątrz wlotu jest zwiększane przez pompę i wypychane wstecz przez dyszę. Za pomocą łyżki cofania można również uzyskać wsteczny ciąg w celu cofania się, szybko i bez konieczności zmiany biegu lub regulacji ciągu silnika. Łyżkę cofania można również wykorzystać do spowolnienia statku podczas hamowania. Ta cecha jest głównym powodem, dla którego dysze pompowe są tak zwrotne.
Dysza zapewnia również sterowanie dyszami pomp. Płyty, podobnie jak stery, mogą być przymocowane do dyszy w celu przekierowania portu przepływu wody na prawą burtę. W pewnym sensie jest to podobne do zasad wektorowania ciągu powietrznego , techniki, która od dawna jest stosowana w pojazdach nośnych (rakietach i pociskach), a później w wojskowych samolotach odrzutowych. Zapewnia to statkom z napędem odrzutowym doskonałą zwrotność na morzu. Kolejną zaletą jest to, że podczas cofania się za pomocą łyżki cofania sterowanie nie jest odwrócone, w przeciwieństwie do statków napędzanych śrubą napędową.
Przepływ osiowy
Ciśnienie strumienia wody o przepływie osiowym jest zwiększane przez dyfuzję przepływu przechodzącego przez łopatki wirnika i łopatki stojana. Dysza pompy następnie przekształca tę energię ciśnienia w prędkość, wytwarzając w ten sposób ciąg.
Dysze wodne o przepływie osiowym wytwarzają duże objętości przy mniejszej prędkości, dzięki czemu dobrze nadają się do większych jednostek o małej i średniej prędkości, z wyjątkiem osobistych jednostek pływających , w których duże objętości wody wytwarzają ogromny ciąg i przyspieszenie, a także wysokie prędkości maksymalne. Ale te jednostki mają również wysoki stosunek mocy do masy w porównaniu z większością jednostek morskich. Dysze wodne o przepływie osiowym są zdecydowanie najczęstszym typem pompy.
Mieszany przepływ
Projekty strumienia wody o przepływie mieszanym uwzględniają aspekty zarówno pomp z przepływem osiowym, jak i odśrodkowym. Ciśnienie jest wytwarzane zarówno przez dyfuzję, jak i odpływ promieniowy. Projekty z mieszanym przepływem wytwarzają mniejsze objętości wody z dużą prędkością, dzięki czemu nadają się do małych i średnich jednostek i większych prędkości. Typowe zastosowania obejmują szybkie statki wycieczkowe i strumienie wodne do wyścigów po płytkiej wodzie (patrz River Marathon ).
Przepływ odśrodkowy
Strumienie wody z przepływem odśrodkowym wykorzystują przepływ promieniowy do wytworzenia ciśnienia wody.
Konstrukcje odśrodkowe nie są już powszechnie stosowane, z wyjątkiem zewnętrznych napędów rufowych.
Zalety
W niektórych zastosowaniach dysze pompowe mają pewne zalety w porównaniu z gołymi śmigłami, zwykle związane z wymaganiami dotyczącymi operacji przy dużych prędkościach lub przy małym zanurzeniu . Obejmują one:
- Większa prędkość przed wystąpieniem kawitacji z powodu podwyższonego wewnętrznego ciśnienia dynamicznego
- Wysoka gęstość mocy (w odniesieniu do objętości) zarówno pędnika, jak i głównego urządzenia poruszającego (ponieważ można użyć mniejszej jednostki o większej prędkości)
- Ochrona obracającego się elementu, dzięki czemu praca jest bezpieczniejsza w pobliżu pływaków i organizmów wodnych
- Ulepszone operacje na płytkiej wodzie, ponieważ tylko wlot musi być zanurzony
- Zwiększona zwrotność dzięki dodaniu sterowanej dyszy w celu wytworzenia ciągu wektorowego
- Redukcja szumów, skutkująca niską sygnaturą sonaru ; ten konkretny system ma niewiele wspólnego z innymi pędnikami pompowo-odrzutowymi i jest również znany jako „konfiguracja osłoniętego śmigła”; Aplikacje:
- Okręty przeznaczone do niskiej obserwowalności , na przykład szwedzkiego Visby -class korwety .
- Okręty podwodne , na przykład : Royal Navy Trafalgar klasy i Bystry klasy The US Navy Seawolf klasy i Virginia klasy The French Navy Triomphant klasy i Barracuda klasy , a rosyjski Navy Borei klasy .
- Nowoczesne torpedy , takie jak Spearfish , broń Mk 48 i Mk 50 .
Historia
W kwietniu 1932 roku, włoski inżynier Secondo Campini wykazać pompa-jet napędzie łodzi w Wenecji , Włochy . Łódź osiągnęła prędkość maksymalną 28 węzłów (32 mph; 52 km/h), prędkość porównywalną z łodzią z konwencjonalnym silnikiem o podobnej mocy. Włoska marynarka wojenna, która sfinansowała rozwój łodzi, nie złożyła żadnych zamówień, ale zawetowała sprzedaż projektu poza Włochami. Pierwsza nowoczesna łódź odrzutowa została opracowana przez nowozelandzkiego inżyniera Sir Williama Hamiltona w połowie lat pięćdziesiątych.
Zastosowania
Pompy odrzutowe były kiedyś ograniczone do szybkich statków rekreacyjnych (takich jak skutery wodne i łodzie odrzutowe ) oraz innych małych jednostek, ale od 2000 r. wzrosło zainteresowanie szybkimi jednostkami pływającymi, a tym samym odrzutowiec z pompą zyskuje popularność na większych jednostkach, statki wojskowe i promy . Na tych większych jednostkach mogą być napędzane silnikami wysokoprężnymi lub turbinami gazowymi . W tej konfiguracji można osiągnąć prędkości do 40 węzłów (45 mph; 75 km/h), nawet z kadłubem wypornościowym .
Statki z napędem odrzutowym są bardzo zwrotne. Przykłady statków korzystających pumpjets są Nicobar Car -class statki patrolowe , The HAMINA -class łodzie rakietowe , Walecznych fregaty -class , Stena Szybki Sea serwis promy, Stany Zjednoczone Seawolf -class i Virginia -class , jak również Rosyjskie okręty podwodne klasy Borei i amerykańskie okręty bojowe przybrzeżne .
Zobacz też
- Napęd napędu wewnętrznego
- Prywatne jednostki pływające
- Wetbike
- Kuchenny ster
- Rakieta wodna
- Łódź łańcuchowa#Turbiny wodne
Uwagi
Bibliografia
- Charles Dawson, „Wczesna historia silnika strumieniowego”, „Dziedzictwo przemysłowe”, tom. 30, nr 3, 2004, s. 36.
- David S. Yetman, „Bez rekwizytu”, DogEar Publishers, 2010