輪船的螺旋槳居然有這麼多種,真是大開眼界

2021-02-15 製造原理

隨著人類技術的發展和進步,交通運輸工具那也是日新月異,作為70%都是由海洋組成的地球來說,輪船可以說就是人類交通史上最偉大的發明之一,如今,全世界大部分的國家貿易都是由輪船來完成運輸的。

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很多人就對這個能在水中航行的大傢伙非常的感興趣,也就產生了很多疑問,特別是藏在水中,看起來特別小卻能產生巨大力量的螺旋槳,也會給人一神秘感。

輪船的輪子

如今,人們將看起來較大的船都稱為輪船,但是它們並沒有輪子,也不靠輪子在水中行駛,那為什麼還叫輪船呢?這就得說說輪船的身世。

我們知道汽車是靠車輪將發動機的動力轉換成牽引力,才能夠在路面上行駛的,輪船在水中同樣需要動力才能驅動其向前行駛。

最早的人類在水上所使用都是些簡單的交通工具,如將一根木頭或者一根竹子中間挖空,這就是我們所說的獨木舟,是人用樹枝及雙手划水為其提供動力。

後來,為了能夠讓船運得更多和跑得更遠,就造出了更大的船,並且在船的兩側分別裝上了木製輪子,通過人力踩踏輪子讓其在水面上轉動,從而驅動船向前航行,因其船上裝有多個木製輪子,所以這種船也就被叫輪船。

隨著船越造越大,又出現了用船槳和風帆作為驅動輪船的動力。

工業革命時期,隨著蒸汽機的出現,並開始用蒸汽機為輪船提供動力,但還是在船上裝了多組木製槳輪,從此也進入到了蒸汽輪機時代。

隨著技術和材料的發展,以及對遠航的需求,輪船那也是越造越大,在船上裝輪子由於容易損壞和推進效率低的缺點,已經不能再滿足使用要求了。

此時就出現了安裝在水下的推進器,這就是螺旋槳,螺旋槳的重量輕,效率高,機構簡單以及不易損壞等特點,讓其迅速取代輪子,成為如今輪船的主要推進工具。


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雖然螺旋槳已經完全取代了輪子,但是大家已經習慣了,所以還是將使用螺旋槳的船叫輪船。

螺旋槳的分類

螺旋槳就是靠多片槳葉在空氣中或者水中旋轉,將發動機產生的動力轉換成推進力的裝置,輪船的螺旋槳都是在水中運行的,螺旋槳構造簡單、重量輕、效率高,是非常適合輪船的推進器。

螺旋槳的種類很多,如按照槳葉就可以分為2片,3片,4片槳葉,甚至更多,當然槳片越多功率就越大,而按照結構又可以分為以下幾種。

固定螺距螺旋槳

固定螺距螺旋槳的槳葉安裝角度是固定的,也就是槳葉是一個整體,當船舶倒退時螺旋槳必須反轉,這可以通過反轉離合器,或者主機的轉動方向來實現。

而當船舶靠碼頭時,主機停車,螺旋槳停止轉動,固定螺距螺旋槳具有堅固、不易受損以及節能等優點,適用於小型輪船。

可變螺距螺旋槳

可調螺距螺旋槳也稱可變螺距螺旋槳,它可通過轂內機構轉動螺旋槳葉,以調節槳葉轉動的螺距和角度來適應各種場景需求的螺旋槳。

可變螺距螺旋槳的槳葉並沒有直接固定在槳轂上,而是圍繞著垂直於槳軸的軸線轉動,通過槳轂內的機構改變螺距角度,從而改變推進功率的大小和方向。

可變螺距螺旋槳非常適合用於,載重或者功率變化較大的輪船,例如說破冰船,拖船以及漁船等。

帶導流罩螺旋槳

導流罩的目的是增加螺旋槳的推力,由於進入導流罩的水流速度高於螺旋槳外的水流速度,產生的壓力增加後螺旋槳的推力自然也就會增長。

導流罩還可以減少噪聲和震動,並且還會非常的節能,帶導流罩的螺旋槳適用於除了高速船外幾乎所有的船舶,尤其是內河船舶、挖泥船、漁船和供應船。

舵螺旋槳

舵螺旋槳(吊艙式推進器)的主要特徵是螺旋槳能像舵一樣隨意旋轉,甚至能360°旋轉。

吊艙式推進器的倒航推力與進航推力基本相同,進退轉換也非常迅速,同時,只要將螺旋槳向左或向右轉動,即可產生側向推力,所以它既是推進器又有方向舵的功能,因此,其操縱性能特別好,廣泛用於拖船和操縱性能高的船上。

電動船用螺旋槳

電動船用螺旋槳是一種用於高速航行電動船用螺旋槳,它的整個推進系統是可以直接安裝在船體外的,停船時還可以直接提出水面。

電動船用螺旋槳的驅動不需要齒輪箱、離合器、螺旋槳軸和舵,和其他螺旋槳驅動設備相比,其設計和結構都相對簡單。

螺旋槳為什麼那麼小

與巨大的輪船比起來螺旋槳就顯得太小了,那麼為什麼要做那麼小,它能推動巨大的輪船嗎?

螺旋槳是依靠發動機產生的動力在水中旋轉的,在這個不停旋轉的過程中,將水向後排所產生的反作用力而驅動輪船的,正是因為輪船需要在水中工作,所以螺旋槳將會受到巨大的阻力,如果體積太大了,那麼轉起來將會很困難,不但效率低,甚至還會損壞輪船的動力系統,所以才將螺旋槳做得小一點。

其實,螺旋槳的尺寸並不小,一般尺寸直接也能達到好幾米,重量也能達到數十噸,這樣看是不是覺得螺旋槳真的也很大,不過與巨大的輪船比就顯得小很多了。

輪船螺旋槳轉動時為何不會進水,它是如何密封的?

文中圖片截取自Youtube《Neanderthals__The_First_Sailors__#operationodysseus》《King Propulsion Propeller History Paddlewheel Vessels》文中gif截取自Youtube《Controllable pitch propeller Kamewa Ulstein CP Propeller》《underwater_propeller_test》

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