船舶的行駛離不開推進器
常見的船舶推進器有風帆、明輪、直葉推進器、螺旋槳
其中螺旋槳被廣泛採用為船用推進器
因為它構造簡單、重量較輕、推進效率高、能與船體密切配合
今天就來和大家聊聊船用螺旋槳的那些事~
螺旋槳成長史
1、世界上最早提出艦艇使用螺旋槳的人是瑞士的伯努利。
1762年，伯努利在做物理實驗休息時，看到院子裡的木工在擰螺絲釘，螺絲釘按順時針方向旋轉就轉入木板之中，按逆時針方向旋轉就退出木板。由此就想運用這個原理作為艦船的推進器。當時缺乏適當的動力機器，伯努利的設想未能實現。但是他第一次提出了這種設想。
2、世界上最早在汽船上試用螺旋槳的是英國。
1836年，英國工程師史密斯發明了他的第一套螺旋槳，安裝在一艘六噸重的小汽船上，效果很差，船只能開約4節左右。但在1837年2月的一次實驗過程中，木頭螺旋槳碰到了水下的障礙物斷成兩截，沒想到這船意外地加快了速度，以約12節的速度前進。受到這個意外的啟發，史密斯把長螺杆變成了短螺杆，短螺杆後來又變成了葉片，就有了今天螺旋槳的樣子。
3、世界上第—艘正式使用螺旋槳的輪船是英國的「大不列顛」號。
1843年於英國港口城市布里斯托下水的「大不列顛」號，是第一艘使用螺旋槳推進器和鐵甲殼的大型蒸汽船。1845年，英國海軍部曾舉辦過一場有趣的比賽，用安裝在船艉底部的螺旋槳推進的巡洋艦「響尾蛇」號和用明輪推進的汽船「愛裡克託」號進行「拔河」，兩艘船動力相當，但結果卻是明輪船被對手倒拖著跑，螺旋槳大獲全勝。這場比賽證明了螺旋槳的優越性，螺旋槳因此被世人認可。
隨著船舶的不斷發展，螺旋槳也在不斷改進。現代船舶使用的螺旋槳可以分為定距螺旋槳、可調螺距螺旋槳、帶導流罩的螺旋槳、 舵螺旋槳、 電動船用螺旋槳。
推進的原理
船用螺旋槳工作原理可以從兩種不同的觀點來解釋，一種是動量的變化，另一種則是壓力的變化。在動量變化的觀點上，簡單地說，就是螺旋槳通過加速通過的水，造成水動量增加，產生反作用力而推動船舶。由於動量是質量與速度的乘積，因此不同的質量配合上不同的速度變化，可以造成不同程度的動量變化。
另一方面，由壓力變化的觀點可以更清楚地說明螺旋槳的原理。螺旋槳是由一群翼面構建而成，因此它的作動原理與機翼相似。機翼是靠翼面的幾何變化與入流的攻角，使流經翼面上下的流體有不同的速度，且由伯努利定律可知速度的不同會造成翼面上下表面壓力的不同，因而產生升力。而構成螺旋槳葉片的翼面，它的運動是由螺旋槳的前進與旋轉所合成的。若不考慮流體與表面間摩擦力的影響，翼面的升力在前進方向的分量就是螺旋槳的推力，而在旋轉方向的分量就是船舶主機須克服的轉矩力。
螺旋槳的軟肋
船用螺旋槳用的材料是特殊的銅合金，現在主流的材料是在銅的基礎上加進去一些鎳、錳等，以此來增強螺旋槳的韌性和抗腐蝕能力，所以螺旋槳也是艦船上最最堅硬的部件之一，但它們卻常被「氣泡」所殺傷。而這裡的氣泡，其專有名字叫「空泡」。
螺旋槳高速旋轉，槳葉背部的壓力降低，形成一個吸力面，低壓就這麼產生了。當壓力低於海水的飽和蒸氣壓時，就會產生大量氣泡，就像沸騰一樣。空泡與沸騰不同的是周圍沒有熱量的輸入，只存在高壓海水的強力擠壓，這就是空泡威力很大的成因。
幾百萬分之一秒的時間裡，螺旋槳產生的空泡呈現爆發式增長，又由於周圍海水的高壓被急劇壓縮，這時爆炸性射流就產生了，這個射流的時速高達幾千公裡以上。而射流只是其中的一個傷害。空泡破滅時，還會產生爆炸性的衝擊波。在射流和衝擊波雙重打擊下，再堅硬的螺旋槳也經不起其長年累月的衝擊，所以在設計螺旋槳的時候要儘量避免這類現象的發生。
來源：中國水運網
作者：全媒記者 陳爾維
責編：尹宇龍
審核：洪波
重點推薦
—— 分享新聞，還能獲得積分兌換好禮哦 ——