Водометный насос , гидрореактивный двигатель или водометный движитель — это морская система, которая создает струю воды для движения . Механическое устройство может быть пропеллером с осевым потоком ( насос с осевым потоком ), центробежным насосом или насосом смешанного потока, который представляет собой комбинацию центробежной и осевой конструкций. Конструкция также включает впускное отверстие для подачи воды в насос и сопло для направления потока воды из насоса. [1]
Водометный движитель работает, имея входное отверстие (обычно в нижней части корпуса ), которое позволяет воде проходить под судном в двигатели. Вода поступает в насос через это входное отверстие. Насос может быть центробежной конструкции для высоких скоростей или осевого насоса для низких и средних скоростей. Давление воды внутри входного отверстия увеличивается насосом и нагнетается назад через сопло. С использованием реверсивного ковша также может быть достигнута обратная тяга для движения назад, быстро и без необходимости переключения передач или регулировки тяги двигателя. Реверсивный ковш также может использоваться для замедления судна при торможении. Эта особенность является основной причиной того, что водометные движители настолько маневренны.
Сопло также обеспечивает управление водометами. Пластины, похожие на рули, могут быть прикреплены к соплу, чтобы перенаправить поток воды влево и вправо. В некотором смысле это похоже на принципы управления вектором воздушной тяги , метод, который долгое время использовался в ракетах-носителях (ракетах и снарядах), а затем в военных реактивных самолетах. Это обеспечивает судам с водометами превосходную маневренность на море. Еще одним преимуществом является то, что при движении назад с использованием реверсивного ковша рулевое управление не инвертируется, в отличие от судов с винтовыми двигателями.
Давление осевого водомета увеличивается за счет рассеивания потока при прохождении через лопасти рабочего колеса и лопатки статора. Затем сопло насоса преобразует эту энергию давления в скорость, тем самым создавая тягу. [1]
Водометы с осевым потоком производят большие объемы при меньшей скорости, что делает их хорошо подходящими для больших судов с низкой и средней скоростью, за исключением персональных водных судов , где большие объемы воды создают огромную тягу и ускорение, а также высокую максимальную скорость. Но эти суда также имеют высокое отношение мощности к весу по сравнению с большинством морских судов. Водометы с осевым потоком являются, безусловно, наиболее распространенным типом насоса.
Водометные конструкции смешанного потока включают аспекты насосов как осевого, так и центробежного потока. Давление создается как диффузией, так и радиальным оттоком. Водометные конструкции смешанного потока производят меньшие объемы воды с высокой скоростью, что делает их подходящими для малых и средних размеров судов и более высоких скоростей. Обычно используются для высокоскоростных прогулочных судов и водометных движителей для мелководных речных гонок (см. Речной марафон).
Центробежные водоструйные установки используют радиальный поток для создания давления воды.
Примерами центробежных конструкций туалетов являются Schottel Pump-Jet и подвесные кормовые приводы . [2]
Водометные струи имеют некоторые преимущества перед голыми винтами для определенных применений, обычно связанных с требованиями к высокоскоростным или малоосадочным операциям . К ним относятся:
Принцип водометного движителя в судоходстве берет свое начало в 1661 году [4] , когда Тугуд и Хейс описали корабль, имеющий центральный водяной канал, в котором для обеспечения движущей силы был установлен либо плунжерный, либо центробежный насос. [5]
3 декабря 1787 года изобретатель Джеймс Рамси продемонстрировал лодку с водометным двигателем, использующую паровой насос для подачи потока воды с кормы. [6] [ круговая ссылка ] Это произошло на реке Потомак в Шепердстауне, Вирджиния (ныне Западная Вирджиния) перед толпой свидетелей, включая генерала Горацио Гейтса. 50-футовая лодка прошла около полумили вверх по реке, прежде чем вернуться в док. Сообщалось, что лодка достигла скорости в четыре мили в час, двигаясь против течения. [7] [8] [9]
21 декабря 1833 года ирландский инженер Джон Говард Киан получил патент Великобритании на приведение кораблей в движение струей воды, выбрасываемой из кормы. [10]
В апреле 1932 года итальянский инженер Секондо Кампини продемонстрировал в Венеции , Италия, лодку с водометным двигателем . Лодка достигла максимальной скорости 28 узлов (32 мили в час; 52 км/ч), что сопоставимо со скоростью лодки с обычным двигателем аналогичной мощности. Итальянский флот, который финансировал разработку лодки, не размещал заказов, но наложил вето на продажу проекта за пределами Италии. [11] [12] Первый современный водометный катер был разработан новозеландским инженером сэром Уильямом Гамильтоном в середине 1950-х годов. [13]
Водометные двигатели когда-то использовались только на скоростных прогулочных судах (таких как гидроциклы и реактивные катера ) и других небольших судах, но с 2000 года потребность в скоростных судах возросла [ необходима ссылка ] , и поэтому водометные двигатели набирают популярность на более крупных судах, военных судах и паромах . На этих крупных судах они могут работать от дизельных двигателей или газовых турбин . С помощью этой конфигурации можно достичь скорости до 40 узлов (45 миль в час; 75 км/ч), даже с водоизмещающим корпусом . [14]
Суда с водометными двигателями очень маневренны. Примерами судов, использующих водометные двигатели, являются патрульные суда класса Car Nicobar , ракетные катера класса Hamina , фрегаты класса Valour , высокоскоростные паромы морского обслуживания Stena , подводные лодки Королевского флота Swiftsure , Trafalgar и Astute , а также американские подводные лодки классов Seawolf и Virginia и российские подводные лодки класса Borei . Они также используются американскими литоральными боевыми кораблями .
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )