解密船舶螺旋桨,没想到它的发明竟源自一次意外!

小伙伴们,好久不见~还记得我们上次聊过的船舶减摇的故事吗?
今天小编再带大家盘一盘船舶螺旋桨的奥秘......
要说起我们的祖先,好奇心真的是值得钦佩!几千年前,我们的祖先发现了过河困难的问题,最初的小河小溪,都是趟过去的。但是,一但遇到河深和水流急的河流,你就交代了。
(诺,就是上面这样)
后来,人们发现树木可以浮在水上,如果把粗树干挖空,不就可以坐人了吗?于是,最原始的船诞生了!
那么船在水中如何行走呢?后来人们观察鱼在水中的游泳方式,发明出了船桨。但是,依靠人力真心累啊,稍不留神就又掉到水里交代了。

01 螺旋桨的起源


船在水中航行怎样才能够即速度快又省人力呢?
早在两千年前,阿基米德发明了一种圆筒状螺旋扬水器装置——“阿基米德螺旋”,通过这种装置成功的用尼罗河水浇灌了即将干涸的土地,为农民伯伯解决了难题。
阿基米德的螺旋扬水器装置| 哈尔滨工程大学出版社
到了1853年,受到“阿基米德螺旋”的启发,英国工程师史密斯与瑞典工程师埃里克森就开始了船用螺旋桨的开发。并取得了专利,终于在一年后发明了他们的第一个螺旋桨,形状上和阿基米德的水车相似,有两螺距相当于有三行螺牙的螺丝钉,转一圈的话,螺牙能进两圈儿,由于当时没有完整的理论支撑,他想当然的认为圈圈越多,效率会更高,但就是这个圈圈太多了,导致试验结果却并不理想。
其实他们的方法对了,依靠旋转带动水流的推力,但是装备上还差点意思。
天意助人,在一次实验中,水中的障碍物突然碰断了螺杆,没想到实验船却意外的加快了速度。正是受到这次启发,船用螺旋桨逐渐从长螺杆变为短螺杆,又从短螺杆变为了今天所广泛使用的叶片状。
▽ 实验的意外收获 | 哈尔滨工程大学出版社

02 螺旋桨的构造及原理


船用螺旋桨一般由4-6个叶片组成,每个叶片在绕轴旋转时都与流体保持一定的迎角,由此产生向前的升力来推动船舶前进。

▽ 螺旋桨的构造及原理 | 哈尔滨工程大学出版社

船舶在航行过程中,船体周围的水流速度与航行速度几乎相等,但在船的尾部,水的流动速度却要低于船舶航行速度。这是为什么呢?在这里给大家留一个思考,文末我们会揭晓答案~~

03 船舶如何倒退


倒车我们都知道,那么倒船。。。嗯,好像有点难,体积毕竟太大了。
啧啧啧~~别小瞧了咱们人类这股钻研劲,通过人们不断的实验、改良,这不方法就琢磨出来了嘛,通过改变螺旋桨叶片的“螺距角”,可以使螺旋桨成为一个既可以让船舶前进,也可以让船舶停止或后退的推进器。于是有些人就问了,啥是螺距角??这是做什么用的?

一、螺距角

“螺距角”是螺旋桨轴上每个叶片的角度,当螺距角发生变化时,叶片与水流的迎角会相应地发生变化,叶片所受到的升力也会随之发生变化。

那么问题来了,改变螺距角的角度除了让船倒退它有什么其他用途?

其实螺距角的学问可太大太大了,小伙伴们你们知道这里有啥学问不??如果不知道也别着急,咱们继续往下看~~

▽螺距角图示| 哈尔滨工程大学出版社
二、对转螺旋桨
“对转螺旋桨”是在螺旋桨推进轴线上,一前一后装设两个螺旋桨。前螺旋桨的直径大于后螺旋桨的直径,两个螺旋桨成反方向旋转,可提升螺旋桨的效率。
此外,在普通螺旋桨后部安装吊舱推进器,利用反向旋转来实现对转螺旋桨功能改进的全新推进装置,也正在开发和试验当中。
▽对转螺旋桨| 哈尔滨工程大学出版社
对转螺旋桨大家都知道了,那么什么船型最常用这种螺旋桨呢??船的尾部,水的流动速度为什么低于船舶航行速度?还有螺距角的其他用途是什么?
这些问题的答案,统统都在本期的视频当中哦,想要知道这些问题的答案吗,赶快戳起来!!

欢迎小伙伴们观看本期的船舶科普系列节目——螺旋桨的传奇故事

螺旋桨的传奇故事

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本文转载自哈工程出版社

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