科创中国

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高端装备制造产业

需求背景

泵类设备是船舶动力系统关键设备之一，其种类多、用途广、数量 多、运行功率大， 极大的制约着船舶动力系统效能提升。泵类设备广泛应用在化工、冶金、水处理等各行各业， 但其在船舶应用中存在两方面 突出需求，其一是一般泵类设备体积重量达、牵连附件多，占据了大量 动力舱室空间，因此要求船用泵具备极高的紧凑性；其二是泵类设备作 为舱室最主要的噪声源设备，是满足环境保护与人员舒适性需求的重大瓶颈，因此要求船用泵具有较好的声学性能。

立足于上述需求，本项目提出一体化集成轴流式轮缘驱动泵技术， 该种设备具有紧凑性高、声学性能优异的特点，是一种具备良好应用前 景的新构型泵类设备。

针对我国船舶动力系统泵类设备集成紧凑性不足、噪声高等问题， 本项目提出新型轮缘驱动泵技术，突破了高效率低噪声轮缘驱动水力设 计、角度自适应高比压液浮动压水润滑支承、一体化轮缘驱动高紧凑机 电集成等关键技术，发明了收放式轮缘驱动矢量推进泵，研制了高紧凑 轮缘驱动海水泵样机，形成了10-300kW 轮缘驱动泵架构谱系， 有效提升 了船舶泵类设备紧凑性与声学性能， 为提升我国船舶动力系统综合性能提供技术储备。

需解决的主要技术难题

轮缘驱动泵对高紧凑减振型支承结构设计提出了全新的要求。

1 为了最大限度保证轮缘驱动泵紧凑结构，轴系布置于轮毂中，直接受到狭小空间约束，承担推力传递任务的轴承结构设计难度显著增大

2 考虑轮缘驱动泵随转工况需求，轴承应能承受正向推力与反向推力

3 作为推进泵时，推进器工作条件要求轴承具有较好的减振效果保证工作可靠性

4 作为海水泵时抗冲击、变工况等条件也要求轴承具有较好的减振性能

期望实现的主要技术目标

1 发明高紧凑减振型轮毂支承结构采用模块化设计，结构组件简单清晰，结构简单，安装方便，既可传递正车推力，也可传递倒车推力；

2 将径向支承与轴向支承进行一体化集成设计，结构紧凑；

3 通过设置减振抗冲结构，提高轮缘驱动本的运行可靠性；

4 通过防泥沙装置可以提高轴承水润滑摩擦磨损寿命，提升轮缘驱动泵的运行时间。

需求解析

解析单位：“科创中国”高端装备产业科技服务团（中国造船工程学会） 解析时间：2023-10-13

王献忠

武汉理工大学

教授

综合评价

项目针对船舶动力系统对泵类设备高紧凑、高效率、低噪声性能需求，提出基于机电集成的轮缘驱动泵技术方案，突破了高效率低噪声轮缘驱动水力设计、角度自适应高比压液浮动压水润滑支承、一体化轮缘驱动高紧凑机电集成等技术，形成了高效低噪紧凑轮缘驱动泵研制能力，为提升我国船舶动力系统紧凑性、声学性能等提供有力支撑。 项目得到了中国人民解放军海军装备部驻武汉地区军事代表局等单位的高度认可：该技术“有力促进了船舶动力系统紧凑性、可靠性和声学性能提升”。项目研究成果推广应用于我国新型船舶设计研发中，有效提升船舶动力系统泵类设备紧凑性、可靠性与声学性能，对提高船舶综合性能具有积极作用，具有较好的社会效益。 本项目研究形成的轮缘驱动泵技术可推广至化工、给排水等领域，提升设备密封性、紧凑性与可靠性。此外，通过本项目的研究，促进了培养了流动、振动、噪声等相关方向船舶水力机械行业青年技术骨干近 10 名，推动了船舶高效能辅机设备技术的推广。

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