专利名称：多级双圆弧齿轮泵用于舰船喷水推进器的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及将"多级双圆弧轮高压大流量泵，"整体安装在大型舰 船，供喷水推进取代螺旋桨，尤其使核潜艇改善静音效果、高航速、 降能耗，提高隐蔽机动性，使本泵喷水推进器成为可普遍采用的新型 高效、节能的推进方式。
二背景技术：
2.1据2007年5月10日新华社电"噪音比小鲸鱼的动静还小， 可在水下连续巡航25年，英国新型核潜艇揭开面纱。"报道了英国海 军"机敏"级核动力攻击潜艇，是迄今世界上隐蔽性最好的潜艇，排 水量达7800吨，能携带38枚战斧式巡航导弹，其射程约为2252公 里，要耗资72亿美元，建造3艘。目前世界上只有美、俄、英、法、 中五国，拥有战略导弹核潜艇和攻击核潜艇。用泵喷水推进核潜艇， 可获得战术需要的隐蔽机动性，适宜在恶劣海域作低噪音机动。"机 敏"级核潜艇的噪声，如此之低是否用泵喷水推进器？
2.2美国"海狼"级核潜艇泵推进器，"转速在130转/分左右"， 并采用七叶侧斜螺旋桨，以提高效率，降低涡流的噪声。桨速为此之 低，却要推进万吨船高速前进，其桨径势必很巨大。假定配3万匹马 力，在130转/分下，桨轴直径按0=71.5/^77^推算达620毫米(取 [t卜350kgf/cm2)。整体结构还可通过相关图片上看到，是七叶桨外，增设用于屏蔽噪音的巨大环状导管，有前置定子。螺旋桨要提高转速，
其功率按三次方函数剧增，以公式表示N,/N^ (n，/n。) 3。例如， 转速n。从130转/分，提高3倍至iM390转/分，功率从No要增至N, 33=27倍，这是铁律！这也是为什么螺旋桨推进要配强大功率的原因。 凡按离心力作用的离心泵、直升机螺旋桨，其功率与转速之间都是遵 照此三次方函数关系，而本泵是容积泵，不受此规律约束，因而可大 幅节能。
2.3日本TSL——新型超高速船开发一文指出"喷水推进比螺旋 桨效率更高"而开发"高效率大功率喷水泵"是创造新型超高速船的 关键，但不知用何种泵？
2.4传统的螺旋桨推进系统，是舰船主要噪声源，喷水推进器泵能 够在较高速度时减少10~20分贝声信号，同时降低舰船的空气噪声和 振动。在海底环境下，每减少20分贝，声呐的测距可减一半。更因 本泵是整体安装在潜艇内，噪声可屏蔽不外传，还可采用软管连接等 减震措施，而不像美国"海狼"核潜艇推进器外伸在尾部，噪声无法 屏蔽。因而，安装本泵喷水推进器可取得更好的静音效果。安装亦方 便，保养维修亦方便，与螺旋桨现场安装，安装精度又高相比，简便 得多。
2.5据相关资料喷水推进可以无级变速和倒航，甚至原地回转， 使用双机及双桨，甚至能够使舰船横移，"堪比水中直升机。"当然， 要相应设计一套喷射头旋转机构，达高效操纵。
综前述，通过国内外背景技术的调查和分析研究，从噪声、动力 消耗、机动性能诸多方面来看，泵喷水推进器比螺旋桨推进具有优越性，其关键在于泵能否满足"高效率大功率"，即高压又大流量，结
构又极其简单可靠等诸多较全面经济技术要求。
发明内容
本发明目的在于将"多级双圆弧齿轮高压大流量泵"整体装在 舰船上，供泵喷水推进器，以取代螺旋桨，获取更高效率节能降低噪 声，对核潜艇能提高隐蔽机动性。
本发明目的是通过以下方法来实施
3.1首先涉及本喷水推进器的原理，是按牛顿第三定律，即舰船产 生的推力等于阻力，达匀速前进，以公式表示F=75N/V，式中F 为推力，吨，N马力，V为船速、米/秒。从式中可知功率与推力是 正比例，不是螺旋桨其功率是转速三次方函数关系。两者原理有本质 区别，也是以本泵喷水推进器，取代螺旋桨达节能的关键所在。
3.2螺旋桨高速时会发生空泡现象，泵喷水推进器是借射流喷射， 不存在此现象，即船速不受此现象的限制，可达更高航速。在相关本 泵的专利中，已详细介绍本泵有高速和超高速(最高达9215转/分) 的特点，借此达到泵的体积小，工作效率很高。本齿轮有不会发生根 切的突出优点，因而减少齿数至8 12齿，增大齿隙空间，以增大泵 的流量。齿轮泵是容积泵有压力高的特点，效率比离心多级泵(效率 约40%左右)高出一倍的宝贵优点，今又用多级分泵并联装之后， 将输出流体再串联起来增压；以及用次级分泵的齿厚，比前一级逐级 再减薄，来双倍增压，使本泵可以获得高效率高压又大流量。即泵的 这些突出独创性优点，为本发明的实施取代螺旋桨奠定了物质基础。
3.3本发明目的在实施中，通常用二台大泵安装在舰船尾部，吸入水流，产生左右二股强大向后推进的射流。射流还可以任意转向，达 到很快改变舰船的航向，并省去舵机。大泵连同发动机，可安装在液 压减震床上，通过减震软管将射流输出，特别是用于潜艇，可提高静 音的效果。此外，泵是装在潜艇舱内、便于噪音屏蔽，不像螺旋桨暴 露在外，噪声无法屏蔽。
四
附图1为本"多级双圆弧齿轮泵舰船喷水推进器"的结构示意图。 如图所示(1)为"多级双圆弧齿轮高压大流量泵"安装在液压减震 垫(2)上；减震垫固定在舰船(3)的后舱；舰船的尾部设有可控转 向的喷射头(4);泵(1)的流体出口与喷射头之间有减震软管(5) 连接，通常舰船后舱左右各置一泵，通过左右二个喷射头产生二股强 大的射流，也可在舰船中轴线上仅置一泵一喷射头。
附图l所示编号
1、多级双圆弧齿轮高压大流量泵 2、减震垫
3、舰船 4、喷射头 5、减震软管
五、 实施方案
本专利的实施方以实际的核潜艇参数为实例。假定，某最新型的
攻击核潜艇水下排水量12125吨，潜艇长167米，艇体采用钛合金， 最大潜深达500米，配二座压水核反应堆，轴功率达61200匹马力， 噪音量级巳降至98.9分贝。这是采用大量高新技术，但本人认为 如再采用本泵喷水推进器，还可以进一步提高静音效果和效率，减少 动力的消耗，延长航程和潜航期。可进行以下的计算
5、 1假设采用二级至三级串联增压的双圆弧齿轮泵，其压力强度达100公斤/平方厘米，取齿轮的模数为52，齿数为12，节径为624 毫米，取齿宽为380毫米，泵的工作转速为1500转/分，相当于四极 电机的转速。
5、 2以下进行泵的流量计算齿顶高hh46.8，齿根深112=57.2， 全齿高h404，齿顶园Dl-717.6，齿根园02=509.2，齿环截面积S= 兀/4 (Df國D" =Ji/4X (717. 62-509.22) =200000mm2=0.2m2，今取 齿宽B=380mm ，代入V=S.B=0.2 X 0.38=0.076m3 ，取n=l 500r/min ， 再代入Q-1500X 0.076=114 m3/min=6840m3/h 。假定p=100kgf/cm2， 这是一台高压很大流量泵，当转速再提高流量还可按正比例提高。上 巳述这种齿轮最高转速已达9215转/分，但必须考虑泵所需的功率将 更大，可按下式来计算功率
5、 3计算方法之一，按日本，机械设计列线图集，木村，章著， 第l 8 l图，流量、压力与功率的关系有理论功率N-实际功率X 0.83，压力为P=100kgf/cm2，流量Q-114. m3/min=-114000I/min， 代入N=10 X P X Q /60 X 75 X 0.83=10 X 100 X 114000/60 X 75 X 0.83=30522HP。('式中泵效率P取0.83)
5、 4计算方法之二，按第159图，泵所需功率S=rQH/102x3600x P式中，水重度r=1000kgf/m3，流量Q-6840m3/11，扬程H-1000m， 效率P取0.83，代入S=1000X 6840X1000/102X3600X0.83= 22423KW=30522HP。以上二种不同的方法其计算结果是相同的。泵 所需的功率，相当于巳知新型核潜艇轴功率61200HP的一半，即一 座压水核反应堆，只能带动一台泵工作，如果泵的转速再提产高，核 反应堆的能力还要更大。上面巳述这种齿轮特别适应高速和超高速旋转，已知线速高达115米/秒，比渐开线齿轮接触强度高出三倍，综 合承载能力优良，并达到API标准出口美国。因此，可借泵的高转 速，来提高泵的工作效率，减少泵的体积和重量，以减轻对船的载重
量o
5.5另外，按牛顿第三定律，潜艇克服水下阻力达匀速前进，有推 力等于阻力即F=75N/V 。式中N=61200HP ， V=40节X 1.852 X 1000/3600=20.58m/s，代入F=75 X 61200/20.58=223032kgf =223吨力， 进而求得推重比i=223/12125=l/54.4。战斗机巡航时，i=l/4显然两者 不能相比，仅供参考。
5、 6再接下去按喷射管产生的推进力，能否满足上述2 2 3吨的 推力的需要进行验算设喷射管直径d=380mm，即相当于齿轮的厚度， 管截面积S= Jx/4Xd2=兀/4X38X38=1133.54cm2，上面巳假设达到 p=100kgf/cm2 ，可产生推力F=Sp=1133.54 x 100=113354kgf=113.54吨 力，二台泵同时产生推力为227吨力。这略大于前述按推力等于阻力 所计算的223吨力。如果发动机还有潜力，泵可提高转速，随泵流量 再增大，获更高航速。
5、 7轴径概算已知轴功率为61200HP，每台为30600HP，转速 n-lS00r/min，按日本列线图第68图，取45号钢的许用应力[t ] 二350kgf/cm2，代入式D二71. 5X */""二71. 5细00/350x1500 =71. 5 XO. 388=27. 7cm。今取轴径为300mm，为轴承配合处尺寸，传动轴端 为290mm，略大于计算尺寸。
由上述实施例计算，可以确定这是一台外型约长170cm,宽约 100cm，高约160cm的超大型泵，能承担三万匹以上马力的强大驱动力，潜艇内安装二台泵，供艇后产生二股直径为38厘米，压强为 100kgf/cm2，极其强大的高压射流，每小时能将6840立方米高压水推 向船后，使新型核潜艇以每小时40海里或更高速度前进，并达到如英 国新型核潜艇那样更低的静音效果，显然这是一个极其大胆的设计方 案，当然将相同的结构原理，也可用于海面各类舰船、航母，取代螺 旋桨推进。
综前述，核潜艇静音效果，关系隐蔽性和生存力。由于，以航空 母舰为核心的海上战斗群，具有强大的反潜作战能力，所以核潜艇必 须具备优越性能，才有可能攻击对方。其中，静音效果、武器效能、 航速、潜深、探测与指挥系统，都是关键的。本人认为新型核潜艇的 静音、航速、航程三项还能借本泵喷水装置，得以进一步改进和提高。
本人在"气垫变翼喷水推进小水线面船艇"，专利申请号 2005101061268中，已公开泵喷水推进的结构。该泵是应用本人"双 圆弧齿轮叶片泵"专利申请号03106225. 3，是单级双圆弧齿轮泵，为 提高动密封性能是在齿顶设置叶片。经多次试验发现叶片寿命不长， 而不设计置叶片又无法达100公斤/平方厘米以上的高压，因而渐进性 创新了 "多级双圆弧齿轮高压大流量泵"，这是一个通过反复试验认识 深化的再创新，更借多级串联和次级分泵齿厚逐级减薄，达到多次和 双重功效的增压，这些都是单级"双圆弧齿轮叶片泵"中，所不可能 具备独创性结构。
权利要求
1、本发明涉及“多级双圆弧齿轮泵用于舰船喷水推进器”，其特征在于取代舰船螺旋浆推进方式，在舰船内整体安装泵推进器；将流体通过减震软管与船尾喷射头相连接，泵和发动机安装在液压减震床上。本推进器泵属多级容积泵串联增压喷水推进。
2、 根据权利要求l所述的"多级双圆弧齿轮泵用于舰船喷水推 时器"，其中泵推进器的特征在于由专利名称"多级双圆弧齿轮高 压大流量泵"，专利申请号2007102289932所专利保护。
全文摘要
本发明“多级双圆弧齿轮泵用于舰船喷水推进器，”其主要技术特征在于将“多级双圆弧齿轮高压大流量泵”整体安装在大型舰船，供喷水推进取代螺旋桨，尤其使核潜艇改善静音效果、高航速、降能耗，提高隐蔽机动性。传统的螺旋桨推进是舰船的主要噪声源，泵喷水推进器能够在较高速度时减少10～20分贝声信号；螺旋桨高速时会发生空泡，且消耗功率随转速提高的三次方函数关系剧增；泵喷水推进是按牛顿第三定理，即推力等阻力，消耗功率与推力成正例增加，两者原理有本质区别，因而喷水推进在高航速下，能达到节能而对航速、航程均有利。创新高效率高压大流量，而结构又十分简单便于制造的多级串联容积泵，为大型舰船喷水推进，成为可普遍采用的崭新的、高效的推进方式。
文档编号B63H11/08GK101314405SQ20071011161
公开日2008年12月3日 申请日期2007年5月31日 优先权日2007年5月31日
发明者明 赵 申请人:明 赵