出品：科普中國
製作：寒木釣萌
監製：中國科學院計算機網絡信息中心
30噸重的福特號航空母艦上的螺旋槳，請對比左下角那5人。圖片來自Jeff Head。
在我們印象中，船無非就是在尾部吊裝一個或幾個螺旋槳以進行推進，如上圖福特號航母這般。
然而，不少非軍迷朋友所不了解的是，諸如美國海狼級核潛艇，英國機敏級等先進核潛艇，卻是使用「泵射推進」。
而像美國瀕海戰鬥艦等這樣的高速艦使用的又是「噴水推進」，咱們先說後者，因為兩者極為類似。
何為噴水推進？
上圖為美國瀕海戰鬥艦獨立號，它使用的就是「噴水推進」。
使用「噴水推進」的艦船，我們任何時候都甭想看到它的螺旋槳，最多只能看到上圖那4個裝置。
它是怎麼運作的呢？
運作的大概原理就如上面的剖視圖。
推進時，就是下圖這樣子。
據一些資料上說，某大型船隻上的噴水推進裝置，其總流量非常驚人，相當於美加邊界的尼亞加拉瀑布的平均水流量。
圖片來自Jim2B
到這裡，有的網友會有疑問，傳統的螺旋槳外露推進，可以方便轉向和倒車。而使用噴水推進的船隻又是如何實現拐彎和倒車的？
倒車很簡單，原理恰如上面的動圖。
而轉向的原理，咱們來看看美國瀕海戰鬥艦獨立號的變種姊妹艦，USS Tulsa (LCS-16) 塔爾薩號。
塔爾薩號安裝4個噴水推進，全功率推進時，每秒的水流量24000加侖，合每秒90噸水流量。
作為對比，我國黃果樹大瀑布水流量一般保持在每秒8至12噸，當然，黃果樹片區普降大雨時例外（最大時，黃果樹大瀑布水流量高達每秒690噸）。
瀕海戰鬥艦上的每一個「噴水推進」裝置都如此靈活，這讓瀕海戰鬥艦相比於其他戰艦，操作更靈活。
泵射推進
「泵射推進」與「噴水推進」原理是相似的，只不過，前者用在核潛艇上，後者多用在軍艦和民用船舶上。
一個在水面，一個潛行於水下，我們總不能期望它們的推進裝置長相一樣，稱呼還一樣。
老式潛艇上的螺旋槳，圖片來自Weston Westmoreland
而現代的先進核潛艇，你是看不到螺旋槳的。
某些先進核潛艇的泵射裝置如上圖，而實物圖如下：
圖片來自美國海軍研究所的Jeff Head。
上圖為造價23億美元的美國維吉尼亞級攻擊型核潛艇，因為核潛艇都是各大國的核心機密，故這艘維吉尼亞級攻擊型核潛艇上浮時，其泵射裝置是用一塊布遮擋起來的，其內部結構無法知曉。
因此，我們只能通過上面這張大概的參考圖來略知一二，而實際結構可能會出入很大。
總之，我們只要知道，泵射推進跟噴水推進有一點是類似的，都是用「管子」將螺旋槳包起來。
有哪些優勢？
核潛艇使用泵射推進，核心出發點就是為了靜音。螺旋槳外漏容易產生空泡噪音，這會讓核潛艇難以成為真正意義上的「大洋黑洞」。
上圖為螺旋槳在水中產生空泡的高速攝影圖。空泡的產生跟壓力密切相關，而用「管子」把槳葉包起來後，管子裡的水流很急，槳葉受到的動壓很大，空泡不容易產生。
美國海軍工程試驗站為了對比泵射推進和普通螺旋槳推進時的噪音。他們上世紀曾經做過對比實驗，結果表明，泵射推進比普通的螺旋槳推進最高可低20分貝左右，差距非常大。
而在艦艇上使用噴水推進，最大的好處是操縱性和倒車性能優越;艦體外的附件少，減少了阻力。
另外，跟外露螺旋槳相比，使用噴水推進的船可在淺水活動，只要入水口被淹沒就行。還有就是，因為旋轉部件是包裹起來的，所以裡面的槳葉能得到很好的保護，不會切割外面的礁石和魚兒。
鯨魚背上的累累疤痕，拜某條船的上的螺旋槳所賜。
也正因此，一些救生艇也使用噴水推進。原因不難理解，我們得把人完完整整地救上船，而不是弄成幾塊後……
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