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这就是伊丽莎白女王号航空母舰。 该船重7.1万吨船舶安全管理体系软件，满载排水量6.5万吨。 你相信吗？ 它只有两个螺旋桨。 为什么万吨级巨轮仅靠两个小螺旋桨就能驱动？
什么是巨轮？
巨轮？ 一艘船需要多大才能称为巨轮？ 在人们通常对各类船舶所使用的名称中，巨型船舶似乎是最少听、最少见的。 那么这些战舰的威力到底有多大呢？ 这个巨人在哪里？
巨轮通常是指吨位数万吨以上的船舶。 通常，这样的船出海时，不再是简单地侧向下水。 相反，它需要进入码头，通过引水、浮力和牵引力使巨轮漂浮起来。 只有将水从码头抽出并进行，才能完成一套完整的放水步骤。
巨轮出水后下一步就是在海上航行，但是你敢相信吗？ 如此巨大的船舶，驱动其数万吨级的承载能力和运行的，只是一两台相比之下“小得可怜”的螺旋桨发动机！
船舶：事实上，驱动巨轮的不是轮子，船上也没有轮子。 为什么叫船呢？ 那是因为早期的船只确实配备了轮子。 他们通过人工踩踏轮子，使轮子在水面上旋转，从而产生动力，推动船只前进，所以被称为“船”。
随着科技与时俱进，人们开始使用蒸汽驱动的木桨轮组等“轮子”来逐渐取代以前的单一木轮。 时至今日，效率快、重量轻、结构简单的螺旋桨已成为最重要、最常见的推进工具，成为真正意义上的“轮子”。
螺旋桨在水中由发动机产生的动力驱动，开始连续旋转。 在旋转过程中，水向后排出，产生的反作用力推动船前进。 这就是船用螺旋桨的简单工作原理，一般用于克服水下阻力。
螺旋桨怎么能用这么小的螺旋桨带动一艘巨大的船呢？
一般来说，一艘巨轮通常只配备两个螺旋桨。 也就是说，一艘载重数十万吨的巨轮，仅仅依靠这两个螺旋桨。 这有多令人震惊？ 从下图可以看出，与巨大的轮子相比，螺旋桨就像一个迷你玩具。
英国皇家海军伊丽莎白女王级航母重7.1万吨船舶安全管理体系软件，配备双轴双螺旋桨，每个螺旋桨的重量仅占整艘航母的1/130左右； 我国2017年生产的“明舟”号40万吨矿砂船自重5.42万吨，螺旋桨仅71.86吨。 与这样一个万吨级的“大人物”相比，它就像一只小虾米。
但要说船用螺旋桨小，似乎也不算太小。 至于40万吨矿砂船“明州”号的螺旋桨，虽然不足72吨，但其四个叶片的整体直径却能达到11.2米。 大约有多高？ 几乎有三栋楼那么高。
目前，全球最大的船用螺旋桨由我国镇江中船瓦锡兰螺旋桨公司制造。 它重约480吨，直径约12米，相当于4层楼的高度。 而且值得一提的是，这种尺寸的螺旋桨是专门为巨型集装箱船、游轮和矿砂船准备的，连航母吨位级别的船舶使用都没有“资格”。
所以并不是螺旋桨小，而是与船体这样的庞然大物相比，螺旋桨再大，看上去也显得不成比例。 那么为什么大型船体使用“小”螺旋桨就足够了呢？ 螺旋桨和船体的尺寸不能成正比。 推力够吗？ 船能开多远吗？
这一点需要详细讨论螺旋桨克服水阻力的原理。 如上所述，螺旋桨和原始木轮组的目的是为了克服船体与水之间摩擦产生的阻力空气螺旋桨，但比例关系是“螺旋桨的推力与质量和加速度的乘积”与水成正比”。 换句话说，螺旋桨所能产生的推力与其尺寸并不成正比。 它不像飞机，尺寸越大，动力就越大。
标准条件下，空气的密度为1.29kg/m3，而水的密度是空气的700多倍，达到/m3。 这意味着即使螺旋桨尺寸更小，船舶也能前进。 同时，还有转速的加持。 即使实际需要更大的螺旋桨，也可以通过转速来补偿。 小尺寸采用高转速，大尺寸采用低转速，螺旋桨的尺寸也与发动机转速密切相关。
当然，与螺旋桨的大小和尺寸密切相关的是船的吃水深度。 吃水是指船底龙骨与水面之间的垂直距离，这个距离在船体设计阶段必须明确。 众所周知的常识是，螺旋桨只有完全淹没在水下才能发挥最大的推进力。 因此，在设计阶段必须确定螺旋桨的尺寸，保证螺旋桨的最大直径小于船舶空载时的最小吃水深度。
例如，美国现役最大的水面潜艇，吃水深度约9米，螺旋桨直径7.6米； 福特级航母的吃水深度为7.8米，螺旋桨直径正好为6.4米……这些恰到好处的尺寸不仅节省了空间，还保证了效率。 毕竟尺寸太大的话，不仅旋转困难而且效率低下，还会影响船舶的动力系统。
螺旋桨的“杀伤力”
螺旋桨和发动机驱动巨型船舶前进，可以说也推动了水上运输和运输的进步。 然而，除了水面上的宇宙速度之外，还有水下高速运转所带来的巨大杀伤力。 。
大型船舶的螺旋桨在水中旋转时，会形成比较大的漩涡，很容易将小型海洋生物吸入漩涡中，并将其压碎。 被砸成碎片对于小型海洋生物来说是一场灾难，而由此产生的血腥味将为大型海洋生物带来下一波灾难。
闻到血腥味的大鱼会跟随船进食，但一旦撞上高速的螺旋桨，就会受到严重的划伤。
说到这里，就不得不提那些总是浑身是伤追船的鲸鱼。 鲸鱼不仅容易被血腥味所吸引，还会被一些船只（例如舰队）携带的用于探测水下状况的声纳频率所吸引。 一旦接近水下船只，就难逃被划伤的命运。
鲸鱼的伤口通常很难愈合。 这些伤口如果长时间浸泡在海水中就会被感染发炎，然后它们的移动速度就会变慢。 它们要么被冲到海滩上搁浅，要么被海底的其他生物吃掉。 最后的结局实在是太不忍睹了。
为了减少水下螺旋桨对海洋生物的危害和破坏作用，人们也一直在研究现代船舶的其他驱动方式，努力开发多样化的推进装置型号空气螺旋桨，而不仅限于其中一种。
例如，早在开始时，大多数船舶都采用明轮进行部分潜水推进，这可以在一定程度上减少对海洋生物的伤害。 当然，明轮的笨重和低效是另一回事。
目前各国正在大力研究和推广的各种推进装置中，风力推进或许是最有前途、最受关注的一种。 毕竟，风能是一种取之不尽、用之不竭的自然能源，不花钱、不费力气。 。
早在1980年，日本就下水了第一艘公认的实用型风能辅助商船“新爱德丸”号，该船配备了内燃机推进和风帆推进两套动力装置……
2007年，天帆公司下水了世界上第一艘风筝拉力货船“白鲸天帆”号。 采用的原理是利用升到300米高空的超轻合成纤维巨型风筝，结合风力的输入。 带有风向数据的船载计算机引导风筝沿着货轮周围的轨道移动，将货轮拉向不同的方向并减少船舶的发动机负载......
2010年，公司推出圆筒风帆货轮“E-Ship1”。 这个原理就更神奇了。 它利用球体旋转产生的压力差带动空气形成推动船舶前进的力量。 该系统更节能的是，它利用废气锅炉蒸汽动力来驱动圆筒帆的旋转......
2018年，我国首艘30万吨级风帆动力船“凯利”号下水。 采用翼型帆，助推效果好，节能效果显着。 平均每天可节省3%。 油耗这么好，人们给它起了“水麒麟”的绰号……
近日，挪威船级社和德意志船级社合并后成立的DNV推出了更新的风力辅助推进系统（WAPS）。 该系统已在多艘商船上成功使用，并证明了其有效性。 该系统可节省约20%的燃油。
以上足以证明，在未来可预期的船舶推进装置中，风力推进（包括风筝和风帆）可能是最有可能得到广泛应用和投资的。
结论
当然，除了风力推进之外，还有很多其他的推进装置：例如气垫船和掠海面效翼飞行器大多采用空气螺旋桨，通过加速来流气流的速度并引起动量的变化来产生推力。 ; 穿浪艇和英法等国的核潜艇使用较多的是泵喷螺旋桨……但从数量和比例来看，船用螺旋桨仍占多数。
一艘巨大的货船或航空母舰满载时重量可达数十万吨。 如此巨大的海洋巨人仅仅依靠风力来推动显然是不可靠的。 螺旋桨仍将充当动力装置的C位置。 看来这种情况还会持续很长一段时间。 时间。
但人类的期望和“野心”显然不止于此。 我们希望得到风帆的帮助，希望降低船舶出海的能耗成本，减少碳排放对环境的污染，希望增加船舶发动机的负载功率，希望不要伤害海洋原住民。 ，希望设备的使用寿命越来越好……出海之路越走越远。
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