船舶推進器

船舶推進器

船舶推進器是，它的作用是將船舶動力裝置提供的。

推動船舶前進的機構。它是把自然力、人力或機械能轉換成船舶推力的能量轉換器。推進器按作用方式可分為主動式和反應式兩類。靠人力或風力驅船前進的纖、帆（見帆船）等為主動式，槳、櫓、明輪、噴水推進器、螺旋槳等為反應式。現代運輸船舶大多採用反應式推進器，應用最廣的是螺旋槳。

瑞典的前任軍官約翰·愛立信和英國工程師弗蘭西斯·佩蒂特·史密斯兩人都設計過用螺旋槳推進的船。他們從古希臘人那兒得到啟發。古希臘人使用阿基米德螺旋，即一種"瓶塞鑽"狀裝置來提水。佩蒂特·史密斯的試驗是成功的，他建造了一艘有木製螺旋槳的船，螺旋槳的一部分突然折斷了。奇怪的是，這個木製螺旋槳變短了，船反而走得更快了。這說明變短的木製螺旋槳推進效率高度。因此他便建造了另一艘船-"阿基米德號"，該船於1838年下水，它是一艘真正意義上的用螺旋槳推進的船舶。

布魯內爾工程師受到啟發，在他設計、建造的"大不列顛號"上使用了螺旋槳推進器。這艘螺旋槳推進的輪船在1845年第一次橫渡了大西洋。螺旋槳推進器在船舶上廣泛採用。

船舶螺旋槳是一種水螺旋槳，其原理是螺旋槳旋轉時，槳葉不斷把大量水向後推去，在槳葉上產生一向前的力，即推進力。螺旋槳槳葉像一小段機翼，槳葉上的水動力在前進方向的分力構成拉力，即船舶推進力。

船舶推進器種類很多，按照原理不同，有螺旋槳、噴水推進器、特種推進器。

由槳轂和若干徑向地固定於轂上的槳葉所組成的推進器，俗稱車葉。螺旋槳安裝於船尾水線以下，由主機(見船舶動力裝置)獲得動力而旋轉，將水推向船后，利用水的反作用力推船前進。螺旋槳構造簡單、重量輕、效率高，在水線以下而受到保護。

分類

螺旋槳是現代船舶的主要推進工具，現在大多數船舶是用螺旋槳來推進的。螺旋槳又有許多類型。

按照槳葉多少，螺旋槳有2、3或4個槳葉，甚至更多。一般槳葉數目越多吸收功率越大。

按照構造不同，螺旋槳分為定（槳）距和變距螺旋槳兩大類。

定距螺旋槳，螺距是固定不變的其特點是構造簡單，重量輕，所以才船舶上得到廣泛應用。

變距螺旋槳，螺距是可以調節的，通過螺旋槳變距機構，有液壓或電力驅動來調節螺距。最初使用的是雙距螺旋槳。高速時用高距，低速時用低距，以後又逐步增加了槳距的數目。

應用

普通運輸船舶有1～2個螺旋槳。推進功率大的船，可增加螺旋槳數目。大型快速客船有雙槳至四槳。螺旋槳一般有3～4片槳葉，直徑根據船的馬力和吃水而定，以下端不觸及水底，上端不超過滿載水線為準。螺旋槳轉速不宜太高，海洋貨船為每分鐘100轉左右，小型快艇轉速高達每分鐘400～500轉，但效率將受到影響。螺旋槳材料一般用錳青銅或耐腐蝕合金，也可用不鏽鋼、鎳鋁青銅或鑄鐵。

60年代以來，船舶趨於大型化，使用大功率的主機后，螺旋槳激振造成的船尾振動、結構損壞、雜訊、剝蝕等問題引起各國的重視。螺旋槳激振的根本原因在於螺旋槳葉負荷加重，在船后不均勻尾流中工作時容易產生局部的不穩定空泡，從而導致螺旋槳作用於船體的壓力、振幅和相位都不斷變化。

在普通螺旋槳的基礎上，為了改善性能，更好地適應各種航行條件和充分利用主機功率，發展了以下幾種特種螺旋槳。①可調螺距螺旋槳：簡稱調距槳，可按需要調節螺距，充分發揮主機功率；提高推進效率，船倒退時可不改變主機旋轉方向。螺距是通過機械或液力操縱槳轂中的機構轉動各槳葉來調節的。調距槳對於槳葉負荷變化的適應性較好，在拖船和漁船上應用較多。對於一般運輸船舶，可使船-機-槳處於良好的匹配狀態。但調距槳的轂徑比普通螺旋槳的大得多，葉根的截面厚而窄，在正常操作條件下，其效率要比普通螺旋槳低，而且價格昂貴，維修保養複雜。②導管螺旋槳：在普通螺旋槳外緣加裝一機翼形截面的圓形導管而成。此導管又稱柯氏導管。導管與船體固接的稱固定導管，導管被連接在轉動的舵桿上兼起舵葉作用的稱可轉導管。導管可提高螺旋槳的推進效率，這是因為導管內部流速高、壓力低，導管內外的壓力差在管壁上形成了附加推力；導管和螺旋槳葉間的間隙很小，限制了槳葉尖的繞流損失；導管可以減少螺旋槳后的尾流收縮，使能量損失減少。但導管螺旋槳的倒車性能較差。固定導管螺旋槳使船舶迴轉直徑增大，可轉導管能改善船的迴轉性能。導管螺旋槳多用於推船。③串列螺旋槳：將兩個或三個普通螺旋槳裝於同一軸上，以相同速度同向轉動。當螺旋槳直徑受限制時，它可加大槳葉面積，吸收較大功率，對減振或避免空泡有利。串列螺旋槳重量較大，槳軸伸出較長，增加了布置及安裝上的困難，應用較少。④對轉螺旋槳：將兩個普通螺旋槳一前一後分別裝於同心的內外兩軸上，以等速反方向旋轉。因可減小尾流旋轉損失，效率比單槳略高，但其軸系構造複雜，大船上還未應用。⑤直葉推進器：由4～8片垂直的槳葉組成。直葉推進器上部呈圓盤形，槳葉沿圓盤周緣均勻安裝，圓盤底與船殼板齊平相接，圓盤轉動時，葉片除繞主軸轉動外，還繞本身的垂直軸系擺動，從而產生不同方向的推力，所以可使船在原地迴轉，不必用舵轉向，船倒退時也不必改變主機轉向。但因機構複雜，價格昂貴，槳葉易損壞，僅用於少數港務船或對操縱性能有特殊要求的船上。

自遠古時代至19 世紀的初期，風帆一直是船舶主要的推進器。風帆推進器雖然可以利用無代價的風力，但其所能得到的推力依賴於風向和風力，以致船的速度和操縱性能都受到限制。故自蒸汽機作為船舶主機以後，帆就被其他型式的推進器所代替，僅在遊艇、教練船和小漁船上仍有採用。目前由於燃料緊張，為節省能源，國內外又在研究風力的利用，提出了風帆助推方案，並已在一些船上實施，稱為風帆助航節能船。

明輪是局部沒水的推進器，外形略似車輪，其水平軸沿船寬方向置於水線之上，輪之周緣裝有蹼板(或稱槳板)。明輪在操作時，其蹼板撥水向後，而自身受到水流的反作用力，此反作用力經輪軸傳至船體，推船前進。安裝於舷側的明輪叫邊輪，安裝於船尾的叫尾輪。邊輪增大船寬，對橫穩性有利，但在風浪中不易保持航向。尾輪適用於狹窄航道。明輪有定蹼式和動蹼式兩種。定蹼式明輪的蹼板沿徑向固接在輪幅上。它構造簡單，造價低廉；但蹼板入水時易產生拍水現象，而在出水時又產生提水現象，因而效率較低。動蹼式明輪可以借偏心裝置控制蹼板，以調節出水和入水的角度，消除了上述缺點，故其效率較高。明輪曾廣泛用作海船的推進器，但由於本身的機構十分笨重，在波濤中不易保持一定的航速和航向，且蹼板易損壞，故目前僅用於部分內河船舶。

直葉推進器也稱豎軸推進器或平旋輪推進器，由若干垂直的葉片（4 葉至8 葉）組成，葉片在圓盤上是等間距的，圓盤與船體底部齊平。圓盤繞垂直軸旋轉，各葉片以適當的角度與水流相遇，因而產生推力。直葉推進器的偏心裝置可以控制各葉片與水流相遇的角度，故能發出任何方向的推力。裝有直葉推進器船舶的操縱性能良好，且在船舶倒退時也無須逆轉主機。此外，直葉推進器的效率較高(約略與螺旋槳相同) ；在洶濤海面下，工作情況也較好。其缺點是機構複雜，造價昂貴，葉片的保護性差，極易損壞。目前這類推進器常用於港口作業船或對操縱性有特殊要求的船舶。

是利用噴出的水反作用來產生推力的推進器。噴水推進器由水泵、吸水管道、噴水管道所組成，利用水泵作動力，將水從船底孔吸入，經舷部管子，把水從船後方向排出，靠水的反作用力來推進船舶。其機械部分裝於船內，得到良好保護。噴管方向可變，便於船舶操縱。但噴管因直徑受限制、管路及水泵效率不高，所以整個系統效率較低，又因水泵及噴管中有水增加了船舶重量，所以很少使用。