喷水推进及推进泵设计理论和技术

近三十年来，喷水推进无论在军用舰艇还是高性能船舶，水面舰船还是水下潜器，工程船舶还是两栖车辆上，都得到较为广泛的应用，采用喷水推进方式的船艇或载体需求越来越多。因而这种技术引起船舶研究设计单位、高等院校、船厂以及用船部门的关注和兴趣，他们希望对喷水推进技术有较全面深入的了解，但是这方面的专著在国内外少之又少。这促使长期从事喷水推进技术理论研究、试验、设计、制造和推广应用的我和我的同仁下定决心撰写有关这方面的专著，以满足喷水推进技术向前发展和推广应用的需求。喷水推进技术涉及两个重要的层面。

首先，在喷水推进载体推进系统的总体设计中，喷水推进主要参数的优化选择是个重要层面。具体而言在给定载体航行阻力、尾部线型、吃水状态、航速要求、布置约束条件和主机主要参数或外特性等设计输入条件下，确定配置什么样的喷水推进装置相对？推进系统的基本参数是什么？选择什么样的泵型作为推进泵？推进泵的性能指标要求是什么？以及在此基础上可达到的船舶推进性能指标？要解决上述这些问题，必须在一定程度上对喷水推进技术有所了解，初步掌握喷水推进的基本理论及喷水推进装置的相关技术。

其次，在喷水推进主要参数优化选择完成后，怎么样得到主要参数优化选定的喷水推进泵及装置系统是第二个重要层面，即通过什么方法设计出所需要的性能优良的喷水推进泵及装置。

上述两个层面是相辅相成互为依托的。对喷水推进技术的研究讨论，也就从这两个层面展开。

前不久我完成的《喷水推进技术及工程设计》一书，重点论述个层面的内容。以喷水推进总体性能的把控为主，涉及舰船与喷水推进装置的配合及性能优化的理论和技术问题。重点解决喷水推进主要参数的优化选择及与其相关联的系统技术问题。该书将由国防工业出版社出版发行。

本书重点讨论的是喷水推进泵及喷水推进装置的设计理论和方法，即解决第二个层面的内容。以喷水推进轴流泵和喷水推进混流泵为讨论对象，结合一喷水推进及推进泵设计理论和技术元设计理论、二元设计理论和三元设计理论进行讨论和研究，并给出了实用的工程设计处理方法。为了有利于读者系统了解喷水推进技术，在本书开头引用了《喷水推进技术及工程设计》一书喷水推进主要参数优化选择的部分精华内容。

本书是对作者四十余年来从事喷水推进技术和喷水推进泵研究、试验、设计和应用工作成果及经验的总结。重点探讨喷水推进技术和喷水推进泵的基本原理及设计技术。本书可供舰船科研设计人员、高等院校师生和舰船制造及使用单位相关人员参考。作者期望通过本书能进一步加快喷水推进技术在我军武器装备和我国民用船舶上的应用步伐，为国防建设和军民融合做出新贡献。

本书共分１０章。第１～４章，简要阐述个层面的内容。在介绍喷水推进技术概况和基本知识的基础上，探讨了喷水推进理论、喷水推进主要参数优化选择计算的原理和方法。第５～１０章，主要阐述第二个层面的内容。探讨了喷水推进泵的设计理论和工程设计方法，重点讨论了喷水推进轴流泵和喷水推进混流泵的设计技术问题。在此基础上又对前置导叶喷水推进轴流泵和低比转速喷水推进轴流泵两个新颖的泵型进行了研究和探讨。

本书第１、２、３、７章由王立祥撰写，第４章由刘建国和王立祥撰写，第５章由张岩、龚征华、王立祥撰写，第６章由蔡佑林撰写，第８章由蔡佑林、王立祥撰写，第９章由戴原星、董新国、王立祥撰写，第１０章由张志远、陈建平撰写。全书由王立祥统稿，蔡佑林协助校稿。

本书在撰写过程中得到卢霖、陈刚、奚立康、俞瑜等各级领导的关心与支持，也得到我的同仁和学生的大力支持与配合，在统稿编辑中得到周仁吉、梁珺的全力支持，在此一一致谢。

由于作者水平有限，书中不足之处，恳请读者批评指正。

本书是一本系统阐述喷水推进和推进泵理论及工程设计技术的论著。全书共10章，前4章讨论了喷水推进与舰船总体性能匹配优化的相关内容，重点论述了喷水推进的理论、喷水推进装置的分类及其适用范围和喷水推进主要参数与舰船总体性能匹配优化技术。后6章介绍了喷水推进装置分系统，重点论述了喷水推进轴流泵环量理论设计方法、喷水推进混流泵三元可控速度矩设计理论和方法，前瞻性地对两种新泵型———高比转速前置导叶喷水推进轴流泵及低比转速喷水推进轴流泵进行了探讨。

有关喷水推进的专著国内外较为罕见，作者将四十余年专业从事喷水推进和推进泵理论研究、技术设计、试验以及工程应用的积累和心得，总结归纳撰写成本书，提出了喷水推进的新思想与新技术，把握了喷水推进技术的发展方向，可供舰船科研设计单位、船舶工业主管部门、舰船使用单位的科技人员以及高等院校船舶专业的广大师生参考。

王立祥，研究员，船舶设计大师。历任第七○八研究所副总工程师、喷水推进部总工程师，我国喷水推进技术理论研究和工程应用的创始人。国务院政府特殊津贴获得者，荣立国防科工委二等功，曾获 “全国优秀科技工作者”，国家、国防科工委和省部级特等奖及一、二等奖近 10 项，出版论文、专著 50 余篇（部），获国家发明专利 1 项。

1 概论

1.1 喷水推进的基本概念

1.2 喷水推进装置和喷水推进泵

　1.3 喷水推进技术的发展趋势

2 喷水推进的适用范围及应用情况

2.1 喷水推进的关键技术

　2.2 不同喷水推进装置的结构类型和适用范围

　2.3 喷水推进技术应用情况

3 喷水推进的基础理论

　3.1 理想喷水推进器和实际喷水推进器

3.2 喷水推进系统平衡方程

　3.3 喷水推进系统的设计理论和处理方法

3.4 喷水推进系统与船体相互作用

　3.5 对影响喷水推进系统效率诸因素的分析与探讨

4 喷水推进主要参数的优化与航行特性计算

　4.1 概述

4.2 喷水推进系统定义

4.3 基本方程

4.4 喷水推进主要参数优化

　4.5 推进泵的选择原则

　4.6 喷水推进船舶的航行特性计算及航速预报

5 喷水推进装置的分系统 ９１

　5.1 概述

　5.2 喷水推进管道系统

　5.3 喷水推进方向舵与倒航斗系统

　5.4 喷水推进操纵特性

　5.5 喷水推进操纵的液压系统

　5.5 喷水推进控制系统

6 喷水推进泵系统概述

　6.1 推进泵分类

　6.2 喷水推进泵水动力设计理论介绍

　6.3 液体在泵内流动的运动学分析

　6.4 推进泵的效率和损失

　6.5 推进泵水动力基本方程———欧拉方程

　6.6 有限叶片数的影响———滑移系数

　6.7 推进泵相似理论

　6.8 推进泵的空化与汽蚀

7 喷水推进轴流泵环量理论设计方法

　7.1 概述

　7.2 喷水推进轴流泵的原理

　7.3 工作叶轮参数的选择

　7.4 轴流泵的空泡校核

　7.5 叶轮的剖面设计

　7.6 强度校核

　7.7 计算实例

　7.8 导叶的设计

　7.9 双级轴流泵的设计

8 喷水推进混流泵三元可控速度矩设计理论与方法

　8.1 概述

　8.2 原理

　8.3 叶轮设计方法

　8.4 导叶设计原理和方法

　8.5 混流泵可控速度矩设计流程

　8.6 设计案例

9 前置导叶喷水推进轴流泵

　9.1 前置导叶喷水推进轴流泵概述

　9.2 前置导叶喷水推进轴流泵二元理论设计方法———环量理论设计法

　9.3 前置导叶喷水推进泵三元理论设计方法———定常数值模拟方法

　9.4 试验方法

　9.5 结论

10 低比转速喷水推进轴流泵设计方法

　10.1 概述

　　10.2 低比转速喷水推进轴流泵设计方法

10.3 数值模拟与优化

　  10.4 试验方法

　  10.5 结论

参考文献

索引

符号术语对照表

本书是一本系统阐述喷水推进和推进泵理论及工程设计技术的论著。全书共10章，前4章讨论了喷水推进与舰船总体性能匹配优化的相关内容，重点论述了喷水推进的理论、喷水推进装置的分类及其适用范围和喷水推进主要参数与舰船总体性能匹配优化技术。后6章介绍了喷水推进装置分系统，重点论述了喷水推进轴流泵环量理论设计方法、喷水推进混流泵三元可控速度矩设计理论和方法，前瞻性地对两种新泵型———高比转速前置导叶喷水推进轴流泵及低比转速喷水推进轴流泵进行了探讨。

有关喷水推进的专著国内外较为罕见，作者将四十余年专业从事喷水推进和推进泵理论研究、技术设计、试验以及工程应用的积累和心得，总结归纳撰写成本书，提出了喷水推进的新思想与新技术，把握了喷水推进技术的发展方向，可供舰船科研设计单位、船舶工业主管部门、舰船使用单位的科技人员以及高等院校船舶专业的广大师生参考。

王立祥，研究员，船舶设计大师。历任第七○八研究所副总工程师、喷水推进部总工程师，我国喷水推进技术理论研究和工程应用的创始人。国务院政府特殊津贴获得者，荣立国防科工委二等功，曾获 “全国优秀科技工作者”，国家、国防科工委和省部级特等奖及一、二等奖近 10 项，出版论文、专著 50 余篇（部），获国家发明专利 1 项。