CN105545817B - 一种喷水推进泵装置的椭圆形喷口 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种喷水推进泵装置的椭圆形喷口，属于船舶工程技术领域，包括安装在推进泵内推进泵导叶出口的椭圆形喷口，其特征是：所述椭圆形喷口的进口断面为圆形，且进口断面的直径与推进泵导叶的导叶出口断面直径相等；所述椭圆形喷口的出口断面为椭圆形；椭圆形喷口的进口断面和出口断面之间的过渡为三次样条曲线过渡。本发明结构合理简单、生产制造容易、使用方便，本发明结构上合理、简单并且科学，是基于流体力学原理、空间几何学和喷水推进泵设计理论，对喷水推进泵装置的创新，所述直线渐缩过渡圆喷口，通过合理的过水断面设计，使从喷泵流出的高速水体在其喷出时产生较大的反作用力，提高装置的推进效率。

Description

一种喷水推进泵装置的椭圆形喷口
技术领域
本发明涉及一种喷水推进泵装置的椭圆形喷口，属于船舶工程技术领域。
背景技术
喷水推进泵装置是一种有别于螺旋桨推进的新型的特种动力装置，喷水推进的推力是通过推进水泵喷出的水流的反作用力来获得的，并通过操纵舵及倒舵设备分配和改变喷流的方向来实现船舶的操纵。喷水推进泵装置在滑行艇、穿浪艇等高性能舰船上有着广泛的应用。喷水推进泵装置的推力是通过推进泵喷出的水流的反作用力来获得的。喷口作为喷水推进泵装置中的重要组成部分，其主要作用是通过几何上的收缩进一步将水流的压能转换成动能，提高水流的流速进而获得更高的推力。若喷口设计得当，则水流通过其喷出时能量损失较小，喷水推进装置可以获得较大推力，进而提高装置的推进效率；相反，如果喷口设计不当，则会导致整个喷泵装置的推进效率降低。目前喷水推进泵装置喷口形式单一。授权实用新型专利2013207904436“喷水推进轴流泵可调式喷口”公开了一种可调式喷口，通过轴承改变喷口与泵体之间距离进而实现可调式喷口。授权实用新型专利2007200584893“一种喷水推进船舶的转航装置”提出了一种前沿与推进泵连接的推进泵喷口及与推进泵喷口相配的舵壳，舵壳前沿通过连接件与推进泵喷口的后沿配合接触，舵壳以连接件为中心可绕推进泵喷口摆动，所述舵壳的前沿与推进泵喷口的后沿为弧面配合，推进泵喷口的内表面为光顺弧面结构。由于该专利泵出口与喷口过渡形状变化复杂，影响整体喷水推进装置水力性能。
从目前应用来看，喷水推进装置喷口的形状均为圆形，易导致圆形中心流速较高，其他处流速低，影响装置水力性能发挥。
发明内容
本发明的目的是针对现有喷水推进泵装置喷口对整个装置性能提升的不足，提供了一种喷水推进泵装置的椭圆形喷口。
本发明的目的是这样实现的，一种喷水推进泵装置的椭圆形喷口，包括安装在推进泵内推进泵导叶出口的椭圆形喷口，其特征是：所述椭圆形喷口的进口断面为圆形，且进口断面的直径与推进泵导叶的导叶出口断面直径相等；所述椭圆形喷口的出口断面为椭圆形；椭圆形喷口的进口断面和出口断面之间的过渡为三次样条曲线过渡。
所述椭圆形喷口的出口断面椭圆形的半长轴和半短轴的比值为1.3。
所述椭圆形喷口的出口断面的面积为推进泵内叶轮室出口断面面积的0.15倍。
所述椭圆形喷口沿轴线方向的长度等于0.315个推进泵内叶轮室出口断面直径。
本发明结构合理简单、生产制造容易、使用方便，通过本发明，椭圆形喷口安装在推进泵的推进泵导叶出口，椭圆形喷口的进口断面为圆形，椭圆形喷口的进口断面的直径与推进泵导叶的出口断面直径相等；椭圆形喷口的出口断面为椭圆形，出口断面的半长轴（a）和半短轴（b）的比值为1.3，且出口断面的面积为叶轮室出口断面（推进泵内推进泵叶轮的叶轮出口断面）面积的0.15倍。椭圆形喷口进口断面和出口断面之间的过渡为三次样条曲线过渡。椭圆形喷口沿轴线方向的长度（L）等于0.315个叶轮室出口断面（推进泵内推进泵叶轮的叶轮出口断面）直径。这种椭圆形喷口的出口采用椭圆形的内轮廓，并且它的断面面积进行了水力优化，使得喷水推进泵装置在安装椭圆形喷口后整个装置的效率和推力都有显著的提高。
喷水推进泵装置通过进水流道吸水，通过泵叶轮的作用加速加压，再经过导叶的整流作用，形成一定带旋转环量的螺旋状喷射流动，在本发明的作用下，逐步将螺旋状高压高速水体流动改变为断面流速均匀的射流流向大气后，形成喷水推进装置推力。
本发明运用流体力学原理、空间几何学和喷水推进泵设计理论，对喷水推进泵喷口的创新，椭圆形喷口出口断面采用椭圆形，是对传统喷口形式的创新，对椭圆形喷口出口断面的面积和长短轴比进行优化设计，再加之对椭圆形喷口进出口断面之间过度形式和喷口长度的适当选择，使从喷水推进泵流出的高速水体在其喷出时更为均匀，产生更大的推力，提高喷水推进泵装置的推进效率。
综上，本发明结构上合理、简单并且科学，是基于流体力学原理、空间几何学和喷水推进泵设计理论，对喷水推进泵装置的创新，所述直线渐缩过渡圆喷口，通过合理的过水断面设计，使从喷泵流出的高速水体在其喷出时产生较大的反作用力，提高装置的推进效率。
众所周知，喷水推进泵装置具有推进效率高、噪音和振动小，传动结构简单等诸多优点，因此在商用高速船舶和军用舰船上得到广泛应用。喷口作为喷水推进泵装置中的重要组成部分，其主要作用是将旋转泵的机械能转化为水流的动能等，并将水流喷出以获得推力。若喷口设计得当，则水流通过其喷出时可以产生较大的反作用力，进而提高装置的推进效率；相反，则会导致整个喷泵装置的推进效率降低。通过本发明的喷水推进泵装置的椭圆形喷口，水流通过其喷出时可以产生较大的反作用力，进而提高装置的推进效率。
随着喷水推进泵装置相比于螺旋桨推进的优势逐渐显现，喷水推进泵装置在高速舰艇领域的应用会越来越广泛优势。由于社会发展需求及人们生活水平的提高等因素，国家对高速舰艇的要求也在逐渐提高。因此本专利可应用和实施，对于喷水推进泵装置的推进效率有显著的效果。这将会产生较大的经济价值和社会效益。
附图说明
图1是安装有椭圆形喷口的喷水推进泵单线图。
图2是本发明椭圆形喷口纵断面单线图。
图3是本发明椭圆形喷口出口断面单线图。
图中：1椭圆形喷口、2推进泵导叶、3推进泵叶轮、4进水流道、5导叶出口断面、6叶轮室出口断面、7进口断面、8出口断面。
具体实施方式
以下结合附图以及附图说明对本发明作进一步的说明。
附图中，箭头为水流侧方向, 进水流道4与喷水推进泵连接，推进泵叶轮3设置于喷水推进泵内的叶轮室内。
如图中，椭圆形喷口1安装在喷水推进泵的推进泵导叶2出口，椭圆形喷口1的进口断面7直径与推进泵导叶2的导叶出口断面5直径相等，椭圆形喷口1的出口断面8为椭圆形，出口断面8椭圆形的半长轴与半短轴比值为1.3，椭圆形喷口1的出口断面8的面积为0.15倍的叶轮室出口断面6面积，椭圆形喷口1的进口断面7和出口断面8之间的长度为0.315倍的叶轮室出口断面6直径，椭圆形喷口1的进口断面7和出口断面8之间的过渡形线为三次样条曲线。
如图2中，我们可以将椭圆形喷口1沿轴线方向的长度设定为L，如图3中，我们可以将椭圆形喷口1的出口断面8的半长轴设定为a，出口断面8的半短轴设定为b，根据上述，L等于0.315个推进泵内叶轮室出口断面6直径，a与b的比值为1.3。

Claims (2)

1.一种喷水推进泵装置的椭圆形喷口，包括安装在推进泵内推进泵导叶（2）出口的椭圆形喷口（1），其特征是：所述椭圆形喷口（1）的进口断面（7）为圆形，且进口断面（7）的直径与推进泵导叶（2）的导叶出口断面（5）直径相等；所述椭圆形喷口（1）的出口断面（8）为椭圆形；椭圆形喷口（1）的进口断面（7）和出口断面（8）之间的过渡为三次样条曲线过渡；所述椭圆形喷口（1）的出口断面（8）的面积为推进泵内叶轮室出口断面（6）面积的0.15倍；所述椭圆形喷口（1）沿轴线方向的长度等于0.315个推进泵内叶轮室出口断面（6）直径。
2.根据权利要求1所述的一种喷水推进泵装置的椭圆形喷口，其特征是：所述椭圆形喷口（1）的出口断面（8）椭圆形的半长轴和半短轴的比值为1.3。
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