海运

是什么在推着船舶前进?

船舶的行驶离不开推进器

常见的船舶推进器有风帆、明轮、直叶推进器、螺旋桨

其中螺旋桨被广泛采用为船用推进器

因为它构造简单、重量较轻、推进效率高、能与船体密切配合

今天就来和大家聊聊船用螺旋桨的那些事~

螺旋桨成长史
海运1、世界上最早提出舰艇使用螺旋桨的人是瑞士的伯努利。

1762年,伯努利在做物理实验休息时,看到院子里的木工在拧螺丝钉,螺丝钉按顺时针方向旋转就转入木板之中,按逆时针方向旋转就退出木板。由此就想运用这个原理作为舰船的推进器。当时缺乏适当的动力机器,伯努利的设想未能实现。但是他第一次提出了这种设想。

2、世界上最早在汽船上试用螺旋桨的是英国。

1836年,英国工程师史密斯发明了他的第一套螺旋桨,安装在一艘六吨重的小汽船上,效果很差,船只能开约4节左右。但在1837年2月的一次实验过程中,木头螺旋桨碰到了水下的障碍物断成两截,没想到这船意外地加快了速度,以约12节的速度前进。受到这个意外的启发,史密斯把长螺杆变成了短螺杆,短螺杆后来又变成了叶片,就有了今天螺旋桨的样子。

3、世界上第—艘正式使用螺旋桨的轮船是英国的“大不列颠”号。

1843年于英国港口城市布里斯托尔下水的“大不列颠”号,是第一艘使用螺旋桨推进器和铁甲壳的大型蒸汽船。1845年,英国海军部曾举办过一场有趣的比赛,用安装在船艉底部的螺旋桨推进的巡洋舰“响尾蛇”号和用明轮推进的汽船“爱里克托”号进行“拔河”,两艘船动力相当,但结果却是明轮船被对手倒拖着跑,螺旋桨大获全胜。这场比赛证明了螺旋桨的优越性,螺旋桨因此被世人认可。

随着船舶的不断发展,螺旋桨也在不断改进。现代船舶使用的螺旋桨可以分为定距螺旋桨、可调螺距螺旋桨、带导流罩的螺旋桨、 舵螺旋桨、 电动船用螺旋桨。

推进的原理

海运船用螺旋桨工作原理可以从两种不同的观点来解释,一种是动量的变化,另一种则是压力的变化。在动量变化的观点上,简单地说,就是螺旋桨通过加速通过的水,造成水动量增加,产生反作用力而推动船舶。由于动量是质量与速度的乘积,因此不同的质量配合上不同的速度变化,可以造成不同程度的动量变化。

另一方面,由压力变化的观点可以更清楚地说明螺旋桨的原理。螺旋桨是由一群翼面构建而成,因此它的作动原理与机翼相似。机翼是靠翼面的几何变化与入流的攻角,使流经翼面上下的流体有不同的速度,且由伯努利定律可知速度的不同会造成翼面上下表面压力的不同,因而产生升力。而构成螺旋桨叶片的翼面,它的运动是由螺旋桨的前进与旋转所合成的。若不考虑流体与表面间摩擦力的影响,翼面的升力在前进方向的分量就是螺旋桨的推力,而在旋转方向的分量就是船舶主机须克服的转矩力。

螺旋桨的软肋

海运船用螺旋桨用的材料是特殊的铜合金,现在主流的材料是在铜的基础上加进去一些镍、锰等,以此来增强螺旋桨的韧性和抗腐蚀能力,所以螺旋桨也是舰船上最最坚硬的部件之一,但它们却常被“气泡”所杀伤。而这里的气泡,其专有名字叫“空泡”。

螺旋桨高速旋转,桨叶背部的压力降低,形成一个吸力面,低压就这么产生了。当压力低于海水的饱和蒸气压时,就会产生大量气泡,就像沸腾一样。空泡与沸腾不同的是周围没有热量的输入,只存在高压海水的强力挤压,这就是空泡威力很大的成因。

海运几百万分之一秒的时间里,螺旋桨产生的空泡呈现爆发式增长,又由于周围海水的高压被急剧压缩,这时爆炸性射流就产生了,这个射流的时速高达几千公里以上。而射流只是其中的一个伤害。空泡破灭时,还会产生爆炸性的冲击波。在射流和冲击波双重打击下,再坚硬的螺旋桨也经不起其长年累月的冲击,所以在设计螺旋桨的时候要尽量避免这类现象的发生。

螺旋桨俗称车叶,通常装于船东尾部,根据船尾桨数目的多少,船分别称为单桨船、双桨船。

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