現(xiàn)代反艦兼顧反潛魚雷要求能夠進行變速、變深航行，即魚雷既能在其航深范圍內任何深度以可變換的航速作穩(wěn)速航行，又能以穩(wěn)定的航速作變深 (上爬或下潛)航行。因此在對推進劑貯艙擠代壓 強進行控制的同時，還必須解決供人貯艙和三組元 比例控制器的海水流量與推進劑體積耗量向相匹 配的問題，以便在魚雷變速、變深航行的各種工況 下，海水壓力調節(jié)器都有符合特性曲線要求的流量 輸出[1] 。海水壓力調節(jié)器的研究為研制高性能熱 動力重型魚雷動力系統(tǒng)提供必要的技術儲備，特別 是對使用 HAP 三組元推進劑的熱動力魚雷，具有更 直接的參考和應用價值[2] 。

1 海水壓力調節(jié)器結構與原理

如圖 1，海水壓力調節(jié)器由調壓閥和單向閥組 成。調壓閥為直動式錐閥結構，考慮在同一進口壓 強下流量變化幅度較大及穩(wěn)定性和靈敏度等因素， 對椎面和孔口進行詳細設計[3] 。工作原理是:當沒 有流量通過時，調節(jié)閥門處于最大開度位置。一旦 調節(jié)器開始工作，海水以最大流量迅速充填閥腔并 形成背壓，調節(jié)活門快速上移，作用在調節(jié)活門上 的力迅速達到平衡，輸出壓強和流量達到規(guī)定值[4] 。當出現(xiàn)擾動時，調節(jié)活門能迅速感知這些變化并迅速進行相應調整，保證輸出壓強穩(wěn)定且輸出 流量符合要求值。配置單向閥的作用一是在調節(jié) 器未工作時阻斷其與推進劑貯艙的通路，二是在調 節(jié)器啟動工作瞬間使閥腔壓強達到要求值。單向 閥設計時兼顧啟動時海水供應系統(tǒng)滯留氣體的排 放以及阻尼的配置[5] 。

圖 l 海水壓力調節(jié)器示意圖

2 海水壓力調節(jié)器數(shù)學模型

2.1 海水壓力調節(jié)器流量方程

圖 2 所示為流體通過薄壁小孔情況示意圖。

小孔的長度和直徑之比 lId <0.5，它適用于各種結構 形式的閥口。當流體經過薄壁小孔時，流體的慣性作用使其在通過小孔后形成一個收縮截面 A.，之后再擴大。這一收縮和擴大過程產生了局部能量損失。 當管道直徑與小孔直徑之比 d/d] 7 時，流體的收縮作用不受孔前管道內壁的影響，此時稱流體完全收 縮;當 d/d 1 <7 時，孔前管道內壁對流體進入小孔有導向作用，此時稱流體不完全壓縮。設動能修正系數(shù)α;::1，建立圖 2 中截面 1 -1 和 2 -2 的能量方程。

A。一小孔的截面積;Cc 一截面收縮系數(shù)，Cc =A/Ao;C d 一流量系數(shù)，Cd = CcC.

2.2 海水壓力調壓閥力平衡方程

圖 3 所示為海水壓力調節(jié)器錐閥結構的力平衡示意圖。

取閥芯出口內部的一小部分為控制體，取 F 的方向為正方向，根據(jù)動量方程可求得控制體對 閥芯的軸向液動力為式(7) 中。為半錐角，q 為流人的流量，p 為海水密 度，叫為進口速度，V 2 為出口速度，并且可認為 V1 臼0 ，則海水壓力調節(jié)間力平衡方程為

k( yo - y) = P2A2 -P1Al + pqv2

式(8) 中 k 為調壓彈簧剛度;Yo 為調壓彈簧預壓縮量，y 為調壓彈簧壓縮量，A2 為在壓力P2 作用下產 生液壓力的有效面積，Al 為在壓力Pl 作用下的產生 液壓力的有效面積。

3 海水壓力調節(jié)器計算結果分析

動力系統(tǒng)總體要求海水壓力調節(jié)器在不同工作深 度和不同速度F應達到的工作特性由表1 和表2給出。

將數(shù)學模型所示各方程聯(lián)立，可找出海水壓力調節(jié)器穩(wěn)定工作點應滿足的流量平衡和力平衡條件，并采用數(shù)值法進行性能分析。計算按照海水壓力調節(jié) 器實際工作條件進行，計算結果如圖4 至圖7 所示。

圖4 至圖7 分別為海水壓力調節(jié)器工作流量和 進口壓強同時按動力總體給定值變化(對應于魚雷 分別以 40 kn 和 50 kn 航速在 5m 至 400 m 航深范圍作變深航行)時的穩(wěn)壓特性曲線?？芍?，當工作量和進口壓強同時按給定值變化時，海水壓力調 節(jié)器的輸出壓強基本穩(wěn)定于 2.0 MPa。壓強控制最 大誤差計算值不大于 0.1 MPa ，符合要求規(guī)定的誤差指標(士 0.1 MPa一一土 0.2 MPa) 。

圖8 至圖 10 為海水壓力調節(jié)器進口壓強保持 不變(分別為 2.5 MPa、4.0 MPa 和 6.0 MPa) ，工作 流量在 15 l/min 到 36 l/min 范圍變化時的特性曲 線。此時，海水壓力調節(jié)器輸出壓強仍能保持優(yōu)良的穩(wěn)壓特性。壓強最大控制誤差計算值在工作范圍內小于0.1 MPa。即使在大的進口壓強(大于 6.0MPa) 和大的工作流量(大于 36 l/min) 條件下，壓 強最大控制誤差計算值也小于 0.2 MPa，控制精度 能滿足動力系統(tǒng)總體的要求。

圖 11 至圖 13 為海水壓力調節(jié)器工作流量保持 不變(分別為15.33 l/min 、25.2 l/min 和 35.13νmin) ，進口壓強在 2.5 MPa 到 6 MPa 范圍變化時的特性曲線。可知輸出的海水壓強非常穩(wěn)定。進口 壓強小于 6.0 MPa 時，壓強控制最大誤差計算值小 于 0.1 MPa。即使在進口壓強大于 6.0 MPa 時，壓 強控制最大誤差計算值也小于 0.2 MPa ，符合總體 提出的精度要求。

4 結論

該種海水壓力調節(jié)器的性能十分優(yōu)良，輸出壓 強最大控制誤差計算值小于 0.2 MPa ，控制精度能 滿足要求。今后各國海水壓力調節(jié)器的研制方向 可為減少重量和體積，增加密封性能，尋求良好的 靈敏度和良好的壓力特性及流量特性。