四两拨千斤!螺旋桨那么小为什么能推动万吨巨轮?长见识了

科普记 2024-10-23 16:07:17
四两拨千斤!螺旋桨那么小为什么能推动万吨巨轮呢?

这是一艘万吨级别的货轮,看上去很庞大吧。但当你把目光转移到船尾时,你就会发现这个十分迷你的,跟货轮体积完全不成正比的螺旋桨。

是不是难以想象这么小的一个螺旋桨,是怎么推动万吨巨轮前进的呢?

其实这个看似迷你的螺旋桨,实际尺寸却超乎我们的想象。以我国在2017年,制造的40万吨矿砂船为例,船长362米、宽65米、高30.4米,自重达到5.42万吨的它,光是螺旋桨的分量就占到了71.86吨。这个巨型螺旋桨由4个桨叶组成,整体直径达11.2米。

这是什么概念呢?

我们普通的住宅层高大约是2.8米,这个螺旋桨的高度相当于4层楼那么高。但由于轮船的体积本身就太大了,所以即便螺旋桨同样巨型,安装在更加巨型的轮船上,也就不那么显眼了。

至于它是如何推动轮船前进的,这就跟其设计、引擎输出、流体动力学原理以及传动效率有关了。别看螺旋桨只是简简单单的几个叶片组成,实际上叶片的形状和角度,那都是经过精心设计的,以最大程度的提高推力效率。

而引擎则提供着大量动力,通过传动机构高效地传递到螺旋桨上,使其能够产生足够的推力来推动巨轮。此外,轮船在水中航行时,螺旋桨会与周围的水流,形成一股反作用力,这股反作用力就会推动着轮船,前往另外一个相反的方向前进了。

看着螺旋桨这么卖力的工作,多多少少有点心疼。那有没有一种可能,把螺旋桨给设计的更大一些,这样工作起来是不是就不那么费力了呢?

其实你可以观察,不论是哪一艘轮船,它的螺旋桨永远都是那么的小。而之所以不能设计的太大,是因为螺旋桨工作的地点比较特殊,是在水里。而水里不光有与船体的摩擦阻力,它还有粘压阻力、兴波阻力以及突出体阻力等等。

我们平时在水里游个泳,都能感受到强大的阻力,更何况是时刻运行着的螺旋桨。假如制作的更大,那么阻力就会更大。所以这就是为什么尽管是万吨巨轮,它的螺旋桨依旧那么小的原因了。

有时候我们还会在运行中的螺旋桨周围,看到这些密密麻麻的微小气泡,这其实是能摧毁螺旋桨的“空泡现象”。

当螺旋桨在工作时,水流会沿着叶片旋转的方向快速流动,根据伯努利原理,流速越大压强越小。此时,桨叶的背面就会形成一个低压区,当这个压力低于水的饱和蒸汽压时,就会形成这些“空泡”了。

它们会在百万分之一秒的速度下,被急剧压缩直至崩溃爆炸,从而波及到螺旋桨的叶片致使其损坏。在长年累月的损坏下,别管你的螺旋桨有多结实,都难以抵挡空泡的攻势。

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