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看看魚游的有多快,，再看看水母游的有多快就知道為什么了。

你問出這個(gè)問題,，說明你真的用心琢磨這件事了,。本人是遠(yuǎn)洋船舶輪機(jī)長，雖然對(duì)設(shè)計(jì)理論很欠缺但至少在這方面有一些接觸,，嘗試給你一個(gè)回答,，肯定有太多的不足，希望你不要把我的答案作為標(biāo)準(zhǔn),，多參考一下大家的意見,！

船舶螺旋槳的配置原則是基于航運(yùn)公司對(duì)船舶制造廠對(duì)船舶航速的要求而定的,，他涉及到螺旋槳的個(gè)數(shù)和螺旋槳的尺寸,。一般來說，如果帶動(dòng)螺旋槳的發(fā)動(dòng)機(jī)功率一定,，那么二個(gè)螺旋槳肯定比一個(gè)螺旋槳更能產(chǎn)生較大的推力,，船速更會(huì)增加，以此類推,。大家都知道的泰坦尼克號(hào),，就有三個(gè)螺旋槳！

但是,，真的是螺旋槳越多就越好嗎,？不然！每一條船舶在鋪設(shè)龍骨進(jìn)行制造之前,，航運(yùn)公司都已經(jīng)根據(jù)航運(yùn)市場規(guī)律確定了這條船的航速,，比如運(yùn)送煤炭糧食的散貨船，其貨物性質(zhì)決定了運(yùn)送煤炭的船舶速度沒有必要那么快,，這是市場決定的,。因此，在有限的船舶艙容下,，越少的螺旋槳,，可以提供更多的貨物艙容,。而早年如泰坦尼克號(hào)之所以使用了三個(gè)螺旋槳，這也是市場和技術(shù)的約束,。那個(gè)時(shí)候船舶發(fā)動(dòng)機(jī)只有蒸汽機(jī),，功率不高，所以,，為了增加大西洋航運(yùn)競爭力,，白星輪船公司才讓造船廠配置了三個(gè)螺旋槳。現(xiàn)代商船包括速度最好,，噸位最大的超級(jí)集裝箱船舶,，由于單機(jī)功率已經(jīng)達(dá)到近七八萬千瓦，十萬匹馬力,，一個(gè)螺旋槳就足夠產(chǎn)生讓船舶有每小時(shí)二十多海里的航速,，所以不會(huì)配置多個(gè)螺旋槳。但是航母由于不考慮經(jīng)濟(jì)效益,，更沒有什么貨運(yùn)市場概念,，因此，他就可以配置多個(gè)螺旋槳,，從而產(chǎn)生更大的推力,！

不知道你喜歡不喜歡我的解釋！

為何先進(jìn)核潛艇和驅(qū)逐艦大多使用泵射推進(jìn),？

福特號(hào)航空母艦上的螺旋槳,，重達(dá)30噸，請(qǐng)對(duì)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(gè)或幾個(gè)螺旋槳以進(jìn)行推進(jìn),，如上圖福特號(hào)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(jí)核潛艇,，英國機(jī)敏級(jí)等先進(jìn)核潛艇，卻是使用“泵射推進(jìn)”,。

而像美國瀕海戰(zhàn)斗艦等這樣的高速艦使用的又是“噴水推進(jìn)”,，咱們先說后者，因?yàn)閮烧邩O為類似,。

何為噴水推進(jìn),？上圖為美國瀕海戰(zhàn)斗艦獨(dú)立號(hào)，它使用的就是“噴水推進(jìn)”,。

使用“噴水推進(jìn)”的艦船,，我們?nèi)魏螘r(shí)候都甭想看到它的螺旋槳,，最多只能看到上圖那4個(gè)裝置。

怎么運(yùn)作的,？

運(yùn)作的大概原理就如上面的剖視動(dòng)圖,。靜態(tài)圖如下：

推進(jìn)時(shí)，就是下圖這樣子,。

據(jù)一些資料上說,，某大型船只上的噴水推進(jìn)裝置，其總流量非常驚人,，相當(dāng)于美加邊界的尼亞加拉瀑布的平均水流量,。

圖片來自Jim2B。

到這里,，有的網(wǎng)友會(huì)有疑問,，傳統(tǒng)的螺旋槳外露推進(jìn)，可以方便轉(zhuǎn)向和倒車,。而使用噴水推進(jìn)的船只又是如何實(shí)現(xiàn)拐彎和倒車的,？

倒車很簡單，原理恰如上面的動(dòng)圖,。

而轉(zhuǎn)向的原理,，咱們來看看美國瀕海戰(zhàn)斗艦獨(dú)立號(hào)的變種姊妹艦，USS Tulsa (LCS-16) 塔爾薩號(hào),。

塔爾薩號(hào)安裝4個(gè)噴水推進(jìn),，全功率推進(jìn)時(shí)，每秒的水流量24000加侖,，合每秒90噸水流量,。

作為對(duì)比,，我國黃果樹大瀑布水流量一般保持在每秒8至12噸,，當(dāng)然，黃果樹片區(qū)普降大雨時(shí)例外（最大時(shí),，黃果樹大瀑布水流量高達(dá)每秒690噸）,。

瀕海戰(zhàn)斗艦上的每一個(gè)“噴水推進(jìn)”裝置都如此靈活，這讓瀕海戰(zhàn)斗艦相比于其他戰(zhàn)艦,，操作更靈活,。

泵射推進(jìn)“泵射推進(jìn)”與“噴水推進(jìn)”原理是相似的，只不過,，前者用在核潛艇上,，后者多用在軍艦和民用船舶上。

一個(gè)在水面,，一個(gè)潛行于水下,，我們總不能期望它們的推進(jìn)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(xiàn)代的先進(jìn)核潛艇是看不到螺旋槳的。

某些先進(jìn)核潛艇的泵射裝置如上圖,，而實(shí)物圖如下：

圖片來自美國海軍研究所的Jeff Head,。

上圖為造價(jià)23億美元的美國弗吉尼亞級(jí)攻擊型核潛艇，因?yàn)楹藵撏Ф际歉鞔髧暮诵臋C(jī)密,，故這艘弗吉尼亞級(jí)攻擊型核潛艇上浮時(shí),，其泵射裝置是用一塊布遮擋起來的，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(shí)際結(jié)構(gòu)可能會(huì)出入很大,。

總之,，我們只要知道，泵射推進(jìn)跟噴水推進(jìn)有一點(diǎn)是類似的,，都是用“管子”將螺旋槳包起來,。

有哪些優(yōu)勢(shì)？核潛艇使用泵射推進(jìn),，核心出發(fā)點(diǎn)就是為了靜音,。螺旋槳外漏容易產(chǎn)生空泡噪音，這會(huì)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(chǎn)生空泡的高速攝影圖,。空泡的產(chǎn)生跟壓力密切相關(guān),，而用“管子”把槳葉包起來后,，管子里的水流很急，槳葉受到的動(dòng)壓很大,，空泡不容易產(chǎn)生,。

美國海軍工程試驗(yàn)站為了對(duì)比泵射推進(jìn)和普通螺旋槳推進(jìn)時(shí)的噪音。他們上世紀(jì)曾經(jīng)做過對(duì)比實(shí)驗(yàn),，結(jié)果表明,，泵射推進(jìn)比普通的螺旋槳推進(jìn)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(jìn),，最大的好處是操縱性和倒車性能優(yōu)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(jìn)的船可在淺水活動(dòng),，因?yàn)橹灰胨诒谎蜎]就行,。還有就是，因?yàn)樾D(zhuǎn)部件是包裹起來的,，所以里面的槳葉能得到很好的保護(hù),，不會(huì)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(jìn),。原因不難理解,，我們得把人完完整整地救上船，而不是弄成幾塊后……

出品：科普中國

制作：寒木釣萌

監(jiān)制：中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心

“科普中國”是中國科協(xié)攜同社會(huì)各方利用信息化手段開展科學(xué)傳播的科學(xué)權(quán)威品牌,。

本文由科普中國融合創(chuàng)作出品,。

螺旋槳的發(fā)明應(yīng)用已有二百多年的歷史，它被廣泛應(yīng)用于民用輪船,，更被用于軍事上的各種艦艇潛艇上,。隨著制造技術(shù)提升和戰(zhàn)事需要，傳統(tǒng)的螺旋槳已不能適應(yīng)海軍作戰(zhàn)要求了,。在上世紀(jì)80年代,，英國攻擊核潛艇“特拉法爾加”率先裝備了一種新型泵噴(射)推進(jìn)器，這種推進(jìn)方式可以有效降低核潛艇在水下幅射產(chǎn)聲的波紋噪聲,。很快引起了各國海軍的關(guān)注,。象海軍強(qiáng)國法國美國等加速效仿研制裝備自己潛艇。在海軍家族里除了航母被稱之為“海上巨無霸”之外,，那就是被稱為“水中蛟龍” “水下虎鯨”核潛艇,，還有被稱為“水上多面手導(dǎo)彈驅(qū)逐艦。目前美英等國海軍核潛艇用上了有軸噴射最先進(jìn)推進(jìn)器,。我國在這方面也是后來居上,，中國工程院院士、中國武漢海軍工程大學(xué)馬偉民少將所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)研制出了“潛艇無軸泵噴推進(jìn)器”整整領(lǐng)先有軸泵噴推進(jìn)器一代,，如果試驗(yàn)定型裝備在我國海軍核潛艇上來無蹤去無影是真正的水下虎鯨了。這種無軸泵噴推進(jìn)器所產(chǎn)生的幅射噪聲相當(dāng)小,，速度越快越小,，降噪就是為了不被敵方聲納捕捉。未來的推進(jìn)器正向高航速,，安靜型發(fā)展,，高航速每小時(shí)30節(jié),，低噪聲航速每小時(shí)20節(jié)。這也是為什么潛艇和驅(qū)逐艦需要更新泵射推進(jìn)器的原因,。(圖片源于互聯(lián)網(wǎng))