现代反舰兼顾反潜鱼雷要求能够进行变速、变深航行，即鱼雷既能在其航深范围内任何深度以可变换的航速作稳速航行，又能以稳定的航速作变深 (上爬或下潜)航行。因此在对推进剂贮舱挤代压 强进行控制的同时，还必须解决供人贮舱和三组元 比例控制器的海水流量与推进剂体积耗量向相匹 配的问题，以便在鱼雷变速、变深航行的各种工况 下，海水压力调节器都有符合特性曲线要求的流量 输出[1] 。海水压力调节器的研究为研制高性能热 动力重型鱼雷动力系统提供必要的技术储备，特别 是对使用 HAP 三组元推进剂的热动力鱼雷，具有更 直接的参考和应用价值[2] 。
1 海水压力调节器结构与原理
如图 1，海水压力调节器由调压阀和单向阀组 成。调压阀为直动式锥阀结构，考虑在同一进口压 强下流量变化幅度较大及稳定性和灵敏度等因素， 对椎面和孔口进行详细设计[3] 。工作原理是:当没 有流量通过时，调节阀门处于最大开度位置。一旦 调节器开始工作，海水以最大流量迅速充填阀腔并 形成背压，调节活门快速上移，作用在调节活门上 的力迅速达到平衡，输出压强和流量达到规定值[4] 。当出现扰动时，调节活门能迅速感知这些变化并迅速进行相应调整，保证输出压强稳定且输出 流量符合要求值。配置单向阀的作用一是在调节 器未工作时阻断其与推进剂贮舱的通路，二是在调 节器启动工作瞬间使阀腔压强达到要求值。单向 阀设计时兼顾启动时海水供应系统滞留气体的排 放以及阻尼的配置[5] 。
图 l 海水压力调节器示意图
2 海水压力调节器数学模型
2.1 海水压力调节器流量方程
图 2 所示为流体通过薄壁小孔情况示意图。
小孔的长度和直径之比 lId <0.5，它适用于各种结构 形式的阀口。当流体经过薄壁小孔时，流体的惯性作用使其在通过小孔后形成一个收缩截面 A.，之后再扩大。这一收缩和扩大过程产生了局部能量损失。 当管道直径与小孔直径之比 d/d] 7 时，流体的收缩作用不受孔前管道内壁的影响，此时称流体完全收 缩;当 d/d 1 <7 时，孔前管道内壁对流体进入小孔有导向作用，此时称流体不完全压缩。设动能修正系数α;::1，建立图 2 中截面 1 -1 和 2 -2 的能量方程。
A。一小孔的截面积;Cc 一截面收缩系数，Cc =A/Ao;C d 一流量系数，Cd = CcC.
2.2 海水压力调压阀力平衡方程
图 3 所示为海水压力调节器锥阀结构的力平衡示意图。
取阀芯出口内部的一小部分为控制体，取 F 的方向为正方向，根据动量方程可求得控制体对 阀芯的轴向液动力为式(7) 中。为半锥角，q 为流人的流量，p 为海水密 度，叫为进口速度，V 2 为出口速度，并且可认为 V1 臼0 ，则海水压力调节间力平衡方程为
k( yo - y) = P2A2 -P1Al + pqv2
式(8) 中 k 为调压弹簧刚度;Yo 为调压弹簧预压缩量，y 为调压弹簧压缩量，A2 为在压力P2 作用下产 生液压力的有效面积，Al 为在压力Pl 作用下的产生 液压力的有效面积。
3 海水压力调节器计算结果分析
动力系统总体要求海水压力调节器在不同工作深 度和不同速度F应达到的工作特性由表1 和表2给出。
将数学模型所示各方程联立，可找出海水压力调节器稳定工作点应满足的流量平衡和力平衡条件，并采用数值法进行性能分析。计算按照海水压力调节 器实际工作条件进行，计算结果如图4 至图7 所示。
图4 至图7 分别为海水压力调节器工作流量和 进口压强同时按动力总体给定值变化(对应于鱼雷 分别以 40 kn 和 50 kn 航速在 5m 至 400 m 航深范围作变深航行)时的稳压特性曲线。可知，当工作量和进口压强同时按给定值变化时，海水压力调 节器的输出压强基本稳定于 2.0 MPa。压强控制最 大误差计算值不大于 0.1 MPa ，符合要求规定的误差指标(士 0.1 MPa一一土 0.2 MPa) 。
图8 至图 10 为海水压力调节器进口压强保持 不变(分别为 2.5 MPa、4.0 MPa 和 6.0 MPa) ，工作 流量在 15 l/min 到 36 l/min 范围变化时的特性曲 线。此时，海水压力调节器输出压强仍能保持优良的稳压特性。压强最大控制误差计算值在工作范围内小于0.1 MPa。即使在大的进口压强(大于 6.0MPa) 和大的工作流量(大于 36 l/min) 条件下，压 强最大控制误差计算值也小于 0.2 MPa，控制精度 能满足动力系统总体的要求。
图 11 至图 13 为海水压力调节器工作流量保持 不变(分别为15.33 l/min 、25.2 l/min 和 35.13νmin) ，进口压强在 2.5 MPa 到 6 MPa 范围变化时的特性曲线。可知输出的海水压强非常稳定。进口 压强小于 6.0 MPa 时，压强控制最大误差计算值小 于 0.1 MPa。即使在进口压强大于 6.0 MPa 时，压 强控制最大误差计算值也小于 0.2 MPa ，符合总体 提出的精度要求。
4 结论
该种海水压力调节器的性能十分优良，输出压 强最大控制误差计算值小于 0.2 MPa ，控制精度能 满足要求。今后各国海水压力调节器的研制方向 可为减少重量和体积，增加密封性能，寻求良好的 灵敏度和良好的压力特性及流量特性。
