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一、蒸汽機(jī)是什么原理,？

蒸汽機(jī)的工作原理是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的往復(fù)式動(dòng)力機(jī)械,。

蒸汽鍋爐中的水沸騰為蒸汽，蒸汽被送到汽缸,，經(jīng)主汽閥和節(jié)流閥進(jìn)度入滑閥室,，受滑閥控制交替地進(jìn)入汽缸的左側(cè)或右側(cè)，推動(dòng)活塞運(yùn)知?jiǎng)?，蒸汽機(jī)直接將活塞的上下運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為船軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),。

現(xiàn)代蒸汽機(jī)的最大的優(yōu)點(diǎn)是它幾乎可以利用所有的燃料將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)度械能,。

二、蒸汽船的動(dòng)力是什么,？

蒸汽船的動(dòng)力裝置是：蒸汽機(jī) 工作原理（比喻燒水壺）：蒸汽機(jī)利用水蒸氣為船提供動(dòng)能 ,，運(yùn)動(dòng)方向與噴出水蒸氣方向相反  。

蒸汽機(jī)動(dòng)力裝置的優(yōu)缺點(diǎn)： 

優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,，造價(jià)低廉,，管理使用方便，制造工藝要求不高,； 

缺點(diǎn)是熱效率低,，本身重量大。 

因此,，自從柴油機(jī)動(dòng)力裝置在船上試用成功以后,，蒸汽機(jī)動(dòng)力裝置即逐漸被淘汰。中國(guó)現(xiàn)在還有少數(shù)沿海和內(nèi)河船舶使用往復(fù)式多膨脹蒸汽機(jī)動(dòng)力裝置,。

三,、效率最高的蒸汽機(jī)

渦輪式蒸汽機(jī)，其原理是高壓蒸汽噴在渦輪葉片上,，帶動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng),，跟水車的原理差不多，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,，零件少,，效率比往復(fù)式蒸汽機(jī)高的多.

最早的熱機(jī)原理是我國(guó)的走馬燈，走馬燈也是渦輪機(jī)的萌芽,。最初的熱機(jī)是火藥內(nèi)燃機(jī),，由荷蘭物理學(xué)家惠更斯在1680年提出，這種發(fā)動(dòng)機(jī)就是利用火藥的爆燃來(lái)推動(dòng)活塞做功的,，但是,，這種機(jī)械只停留在理論上，并沒(méi)有搞出來(lái),。值得中國(guó)人（學(xué)機(jī)械的）注意的是：往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)的主要機(jī)構(gòu)都是中國(guó)最先發(fā)明的,！比如：缸體---中國(guó)最先制造的大炮于1332年鑄成，往復(fù)活塞,、曲柄連桿機(jī)構(gòu),、飛輪等都是我國(guó)首創(chuàng)。

火藥內(nèi)燃機(jī)雖然沒(méi)有搞成功,，但是為未來(lái)的蒸汽機(jī)產(chǎn)生了巨大的促進(jìn)作用,。

1690年，惠更斯的助手佩本設(shè)計(jì)出了用蒸汽做功的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)尚不能用于實(shí)際生產(chǎn),，作為工業(yè)動(dòng)力源,。

1698年，英國(guó)的軍事工程師薩弗里發(fā)明了一個(gè)使用蒸汽為礦井抽水的機(jī)器,，它可以抽出地下10米深的水,。這臺(tái)機(jī)器實(shí)際上就是第一臺(tái)用于工業(yè)生產(chǎn)的蒸汽機(jī)。

1711年,，紐可門(mén)（英國(guó)）制造出更好的抽水蒸汽機(jī),，其性能有了較大的突破。從1772年起,，幾乎全英國(guó)的礦井都使用這種蒸汽抽水機(jī),。

1768年，英國(guó)技工瓦特發(fā)明了熱效率更高的近代蒸汽機(jī),，因此被人們譽(yù)為“蒸汽機(jī)的發(fā)明人”,。

總的來(lái)說(shuō)，蒸汽機(jī)是產(chǎn)生于18世紀(jì)的英國(guó),。但是,，蒸汽機(jī)存在著體積龐大，熱效率不高的缺陷,。

由于19世紀(jì)中葉卡諾（法國(guó)人）,、邁爾（德國(guó)）,、格羅夫（英國(guó)）,、焦耳（英國(guó)）、克勞修斯（德國(guó)）,、湯姆生（英國(guó)）等人提出并完善了熱力學(xué),，同時(shí)用鋼鐵制造的精密機(jī)械已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)，從而解決了制造精密圓柱體和螺絲等零件的問(wèn)題,，使得內(nèi)燃機(jī)的研制進(jìn)程大大加快,。

1860年，法國(guó)人雷諾制造出第一臺(tái)可以實(shí)用的內(nèi)燃機(jī),。這是一臺(tái)二沖程,、無(wú)壓縮、電點(diǎn)火的煤氣機(jī),。

1862年,，法國(guó)工程師德羅沙提出等容燃燒的四沖程循環(huán)原理，加上這個(gè)時(shí)候轉(zhuǎn)爐,、平爐煉鋼法已經(jīng)相繼出現(xiàn),，為內(nèi)燃機(jī)制造提供了可靠的原材料----低碳素鋼。

1872年，德國(guó)鐘表匠雷特曼制成了第一臺(tái)四沖程煤氣內(nèi)燃機(jī),。

1876年,，德國(guó)人奧托研制成功一臺(tái)熱效率達(dá)到14%的往復(fù)式活塞四沖程內(nèi)燃機(jī)，此后,，奧托又把內(nèi)燃機(jī)的熱效率提高的20%以上,，這種內(nèi)燃機(jī)，就是現(xiàn)在的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的雛形,。奧托也被稱為“四沖程內(nèi)燃機(jī)發(fā)明人”,。

1881年，工程師克拉克研制成兩個(gè)汽缸的內(nèi)燃機(jī),。此后不久,，汽油機(jī)正式出現(xiàn)了。

1897年,，完全依靠壓縮著火的柴油機(jī)出現(xiàn)了,，它比汽油機(jī)機(jī)構(gòu)跟簡(jiǎn)單，燃料更便宜,。柴油機(jī)熱效率達(dá)到26%,，它的發(fā)明人是德國(guó)人狄賽爾。因此,，現(xiàn)代汽油發(fā)動(dòng)機(jī)也稱為奧托發(fā)動(dòng)機(jī),，柴油機(jī)稱為狄賽爾發(fā)動(dòng)機(jī)。

狄賽爾的發(fā)動(dòng)機(jī)并不完善,，還不能方便地利用到工業(yè)生產(chǎn)中,，直到20世紀(jì)20年代發(fā)明燃油噴射系統(tǒng)后，柴油機(jī)才開(kāi)始廣泛地運(yùn)用到各種動(dòng)力機(jī)械中,！本書(shū)的設(shè)定在這里需要書(shū)友們注意,。根據(jù)對(duì)燃油噴射裝置的技術(shù)要求分析，燃油噴射泵完全可以在1902年制造出來(lái),，只是當(dāng)時(shí)沒(méi)有人發(fā)明這個(gè)簡(jiǎn)單的裝置而已,。也就是因?yàn)檫@樣，造成了大型的戰(zhàn)艦很少配置柴油動(dòng)力的現(xiàn)象,。實(shí)際上當(dāng)時(shí)的柴油機(jī)在加上燃油泵和渦輪增壓裝置以后,，完全可以替代蒸汽機(jī)和汽輪機(jī)，而且采用彈性安裝法以后,，裝備柴油機(jī)的戰(zhàn)艦不會(huì)出現(xiàn)主機(jī)過(guò)載和主軸過(guò)熱的通病,。柴油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是省油（航程大），啟動(dòng)迅速（蒸汽機(jī)和汽輪機(jī)需要預(yù)先提升蒸汽壓力）,，缺點(diǎn)是機(jī)構(gòu)相比之下復(fù)雜了一些（不計(jì)算汽輪機(jī)鍋爐部分的情況下）,，但是用現(xiàn)代（1950年）裝備柴油機(jī)和汽輪機(jī)的艦船比較，裝備柴油機(jī)的艦船維護(hù)費(fèi)用比汽輪機(jī)艦船少14%左右。其次,，柴油機(jī)在沒(méi)有強(qiáng)化的條件下（增加噴射壓力是最簡(jiǎn)單的強(qiáng)化手段）,，單臺(tái)推力比汽輪機(jī)要小，加速?zèng)]有汽輪機(jī)快,。

1903年,，柴油機(jī)用于輪船，1908年,，柴油機(jī)成為潛艇主動(dòng)力,，1912年，柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的遠(yuǎn)洋巨輪建造成功,。

20世紀(jì)初,，往復(fù)活塞式的蒸汽機(jī)在船舶上逐漸被渦輪式的蒸汽輪機(jī)（汽輪機(jī)）取代，蒸汽輪機(jī)比活塞式蒸汽機(jī)熱效率更高（35%）,，單位體積能提供的推力更大,，因此汽輪機(jī)到60年代一直成為大型船舶的主要?jiǎng)恿ΑＭ瑫r(shí)代的柴油機(jī)因?yàn)閺?qiáng)化程度低而主要用于中,、小型船舶,。汽輪機(jī)首先由法國(guó)的拉瓦爾于1889年發(fā)明，到20世紀(jì)初,，汽輪機(jī)已經(jīng)能夠輸出6500馬力,，相當(dāng)于4800千瓦。而實(shí)際上,，當(dāng)汽輪機(jī)鍋爐燃料采用煤炭,、燃油混合動(dòng)力，優(yōu)化飛輪和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)后,，后來(lái)的汽輪機(jī)輸出功率成倍提升,。

四、蒸汽機(jī)的工作原理以及它的能量轉(zhuǎn)化,？

蒸汽機(jī)是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的往復(fù)式動(dòng)力機(jī)械。蒸汽機(jī)的出現(xiàn)曾引起了18世紀(jì)的工業(yè)革命,。直到20世紀(jì)初,，它仍然是世界上最重要的原動(dòng)機(jī)，后來(lái)才逐漸讓位于內(nèi)燃機(jī)和汽輪機(jī)等,。

16世紀(jì)末到17世紀(jì)后期,，英國(guó)的采礦業(yè)，特別是煤礦,，已發(fā)展到相當(dāng)?shù)囊?guī)模,，單靠人力、畜力已難以滿足排除礦井地下水的要求，而現(xiàn)場(chǎng)又有豐富而廉價(jià)的煤作為燃料?，F(xiàn)實(shí)的需要促使許多人,，如英國(guó)的帕潘、薩弗里,、紐科門(mén)等就致力于“以火力提水”的探索和試驗(yàn),。

薩弗里制成的世界上第一臺(tái)實(shí)用的蒸汽提水機(jī)，在1698年取得標(biāo)名為“礦工之友”的英國(guó)專利,。他將一個(gè)蛋形容器先充滿蒸汽,，然后關(guān)閉進(jìn)汽閥，在容器外噴淋冷水使容器內(nèi)蒸汽冷凝而形成真空,。打開(kāi)進(jìn)水閥,，礦井底的水受大氣壓力作用經(jīng)進(jìn)水管吸入容器中；關(guān)閉進(jìn)水閥,，重開(kāi)進(jìn)汽閥,，靠蒸汽壓力將容器中的水經(jīng)排水閥壓出。待容器中的水被排空而充滿蒸汽時(shí),，關(guān)閉進(jìn)汽閥和排水閥,，重新噴水使蒸汽冷凝。如此反復(fù)循環(huán),，用兩個(gè)蛋形容器交替工作,，可連續(xù)排水。

薩弗里的提水機(jī)依靠真空的吸力汲水,，汲水深度不能超過(guò)六米,。為了從幾十米深的礦井汲水，須將提水機(jī)裝在礦井深處,，用較高的蒸汽壓力才能將水壓到地面上,，這在當(dāng)時(shí)無(wú)疑是困難而又危險(xiǎn)的。

紐科門(mén)及其助手卡利在1705年發(fā)明了大氣式蒸汽機(jī),，用以驅(qū)動(dòng)獨(dú)立的提水泵,，被稱為紐科門(mén)大氣式蒸汽機(jī)。這種蒸汽機(jī)先在英國(guó),，后來(lái)在歐洲大陸得到迅速推廣,，它的改型產(chǎn)品直到19世紀(jì)初還在制造。紐科門(mén)大氣式蒸汽機(jī)的熱效率很低,，這主要是由于蒸汽進(jìn)入汽缸時(shí),，在剛被水冷卻過(guò)的汽缸壁上冷凝而損失掉大量熱量，只在煤價(jià)低廉的產(chǎn)煤區(qū)才得到推廣,。

1764年,，英國(guó)的儀器修理工瓦特為格拉斯哥大學(xué)修理紐科門(mén)蒸汽機(jī)模型時(shí),，注意到了這一缺點(diǎn)，并于1765年發(fā)明了設(shè)有與汽缸壁分開(kāi)的凝汽器的蒸汽機(jī),，并于1769年取得了英國(guó)的專利,。初期的瓦特蒸汽機(jī)仍用平衡杠桿和拉桿機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)提水泵，為了從凝汽器中抽除凝結(jié)水和空氣,，瓦特裝設(shè)了抽氣泵,。他還在汽缸外壁加裝夾層，用蒸汽加熱汽缸壁,，以減少冷凝損失,。

1782年前后，瓦特將機(jī)器進(jìn)一步改進(jìn),，完成了兩項(xiàng)重要發(fā)明：在活寒工作行程的中途,，關(guān)閉進(jìn)汽閥，使蒸汽膨脹作功以提高熱效率,；使蒸汽在活塞兩面都作功(雙作用式),，以提高輸出功率。這時(shí)的活塞既要向下拉動(dòng)杠桿又要向上推動(dòng)杠桿,，扇形平衡杠桿和拉鏈已不再適用,，瓦特使發(fā)明了平行四邊形機(jī)構(gòu)。瓦特還于18世紀(jì)末將曲柄連桿機(jī)構(gòu)用在蒸汽機(jī)上,。

瓦特的創(chuàng)造性工作使蒸汽機(jī)迅速地發(fā)展,，他使原來(lái)只能提水的機(jī)械，成為了可以普遍應(yīng)用的蒸汽機(jī),，并使蒸汽機(jī)的熱效率成倍提高,，煤耗大大下降。因此瓦特是蒸汽機(jī)最主要的發(fā)明人,。

自18世紀(jì)晚期起,，蒸汽機(jī)不僅在采礦業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，在冶煉,、紡織,、機(jī)器制造等行業(yè)中也都獲得迅速推廣。它使英國(guó)的紡織品產(chǎn)量在20多年內(nèi)(從1766年到1789年)增長(zhǎng)了5倍,，為市場(chǎng)提供了大量消費(fèi)商品,，加速了資金的積累，并對(duì)運(yùn)輸業(yè)提出了迫切要求,。

在船舶上采用蒸汽機(jī)作為推進(jìn)動(dòng)力的實(shí)驗(yàn)始于1776年,經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)，至1807年,，美國(guó)的富爾頓制成了第一艘實(shí)用的明輪推進(jìn)的蒸汽機(jī)船“克萊蒙脫”號(hào),。此后,，蒸汽機(jī)在船舶上作為推進(jìn)動(dòng)力歷百余年之久。

1801年,，英國(guó)的特里維西克提出了可移動(dòng)的蒸汽機(jī)的概念,，1803年，這種利用軌道的可移動(dòng)蒸汽機(jī)首先在煤礦區(qū)出現(xiàn),，這就是機(jī)車的雛型,。英國(guó)的斯蒂芬森將機(jī)車不斷改進(jìn)，于1829年創(chuàng)造了“火箭”號(hào)蒸汽機(jī)車,，該機(jī)車拖帶一節(jié)載有30位乘客的車廂,，時(shí)速達(dá)46公里/時(shí)，引起了各國(guó)的重視,，開(kāi)創(chuàng)了鐵路時(shí)代,。

19世紀(jì)末，隨著電力應(yīng)用的興起,，蒸汽機(jī)曾一度作為電站中的主要?jiǎng)恿C(jī)械,。1900年，美國(guó)紐約曾有單機(jī)功率達(dá)五兆瓦的蒸汽機(jī)電站,。

蒸汽機(jī)的發(fā)展在20世紀(jì)初達(dá)到了頂峰,。它具有恒扭矩、可變速,、可逆轉(zhuǎn),、運(yùn)行可靠、制造和維修方便等優(yōu)點(diǎn),，因此曾被廣泛用于電站,、工廠、機(jī)車和船舶等各個(gè)領(lǐng)域中,，特別在軍艦上成了當(dāng)時(shí)唯一的原動(dòng)機(jī),。

蒸汽機(jī)按蒸汽在活塞一側(cè)或兩側(cè)工作，可分為單作用和雙作用式,；按汽缸布置方式,，可分為立和臥式；按蒸汽是在一個(gè)汽缸中膨脹或依次連續(xù)在多個(gè)汽缸中膨脹,，可分為單脹式和多脹式,；按蒸汽在汽缸中的流向，可分為回流式和單流式,；按排汽方式和排汽壓力可分為凝汽式,、大氣式和背壓式。

簡(jiǎn)單蒸汽機(jī)主要由汽缸,、底座,、活塞,、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、滑閥配汽機(jī)構(gòu),、調(diào)速機(jī)構(gòu)和飛輪等部分組成,，汽缸和底座是靜止部分。從鍋爐來(lái)的新蒸汽,，經(jīng)主汽閥和節(jié)流閥進(jìn)入滑閥室,，受滑閥控制交替地進(jìn)入汽缸的左側(cè)或右側(cè)，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng),。

蒸汽機(jī)的發(fā)展首先體現(xiàn)在功率和效率的提高,，而這又主要取決于蒸汽參數(shù)的提高。初期蒸汽機(jī)的蒸汽壓力僅為0.11～0.13兆帕,，19世紀(jì)初才達(dá)到0.35～0.7兆帕,，20世紀(jì)20年代曾用到6～10兆帕。在蒸汽溫度上,，19世紀(jì)末還不超過(guò)250℃,，而到20世紀(jì)30年代曾用到450～480℃。

至于效率,，瓦特初期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的蒸汽機(jī),，按燃料熱值計(jì)總效率不超過(guò)3％；到1840年,，最好的凝汽式蒸汽機(jī)總效率可達(dá)8％,；到20世紀(jì)，蒸汽機(jī)最高效率可達(dá)到20％以上,。

在轉(zhuǎn)速方面,，18世紀(jì)末瓦特蒸汽機(jī)僅40～50轉(zhuǎn)/分；20世紀(jì)初轉(zhuǎn)速達(dá)到100～300轉(zhuǎn)/分,，個(gè)別蒸汽機(jī)曾達(dá)到2500轉(zhuǎn)/分,。在功率方面，最初單機(jī)功率僅幾馬力,，20世紀(jì)初的一臺(tái)船用蒸汽機(jī)的功率可達(dá)25000馬力,。

隨著蒸汽參數(shù)和功率的提高，蒸汽已不可能在一個(gè)汽缸中繼續(xù)膨脹,，還必須在相連接的汽缸中繼續(xù)膨脹,，于是出現(xiàn)了多級(jí)膨脹的蒸汽機(jī)。蒸汽機(jī)因受到潤(rùn)滑油閃點(diǎn)的限制,，所用蒸汽的最高溫度一般都不超過(guò)400℃,，機(jī)車，船用等移動(dòng)式蒸汽機(jī)還略低一些,，多數(shù)不高于350℃,?？紤]到膨脹的可能性和結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性,，常用壓力在2.5兆帕以下,。蒸汽參數(shù)受到限制，從而也限制了蒸汽機(jī)功率的進(jìn)一步提高,。

蒸汽機(jī)的出現(xiàn)和改進(jìn)促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,，但同時(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展反過(guò)來(lái)又向蒸汽機(jī)提出了更高的要求，如要求蒸汽機(jī)功率大,、效率高,、重量輕、尺寸小等,。盡管人們對(duì)蒸汽機(jī)作過(guò)許多改進(jìn),，不斷擴(kuò)大它的使用范圍和改善它的性能，但是隨著汽輪機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展,，蒸汽機(jī)因存在不可克服的弱點(diǎn)而逐漸衰落,。

蒸汽機(jī)的弱點(diǎn)是：離不開(kāi)鍋爐，整個(gè)裝置既笨重又龐大,；新蒸汽的壓力和溫度不能過(guò)高,，排氣壓力不能過(guò)低，熱效率難以提高,；它是一種往復(fù)式機(jī)器,，慣性力限制了轉(zhuǎn)速的提高；工作過(guò)程是不連續(xù)的,，蒸汽的流量受到限制,，也就限制了功率的提高。

因此,，拋棄了笨重鍋爐的內(nèi)燃機(jī),，最終以其重量輕，體積小,、熱效率高和操作靈活等優(yōu)點(diǎn),，在船舶和機(jī)車上逐漸取代了蒸汽機(jī)。汽輪機(jī)則以其熱效率高,、單機(jī)功率大,、轉(zhuǎn)速高、單位功率重量輕和運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn),，將蒸汽機(jī)排擠出了電站,。

接著電動(dòng)機(jī)又以其使用方便，代替了蒸汽機(jī)在工業(yè)設(shè)備中的應(yīng)用,。然而小功率蒸汽機(jī)熱效率比汽輪機(jī)高,，所以在產(chǎn)煤區(qū)或只有劣質(zhì)燃料的地區(qū)或某些特殊場(chǎng)合,，蒸汽機(jī)仍有發(fā)揮作用的余地。

蒸汽機(jī)有很大的歷史作用,，它曾推動(dòng)了機(jī)械工業(yè)甚至社會(huì)的發(fā)展,。隨著它的發(fā)展而建立的熱力學(xué)和機(jī)構(gòu)學(xué)為汽輪機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)；汽輪機(jī)繼承了蒸汽機(jī)以蒸汽為工質(zhì)的特點(diǎn),，和采用凝汽器以降低排汽壓力的優(yōu)點(diǎn),，摒棄了往復(fù)運(yùn)動(dòng)和間斷進(jìn)汽的缺點(diǎn)；內(nèi)燃機(jī)繼承了蒸汽機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)形式,，采用了將燃油直接輸入汽缸內(nèi)燃燒的方式,，形成了熱效率高得多的熱力循環(huán)；同時(shí),，蒸汽機(jī)所采用的汽缸,、活塞、飛輪,、飛錘調(diào)速器,，閥門(mén)和密封件等，均是構(gòu)成多種現(xiàn)代機(jī)械的基本元件,。

五,、蒸汽輪船工作原理？

蒸汽機(jī)的工作原理其實(shí)就是將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,。 首先用鍋爐將水加 熱后形成水蒸氣,，再用蒸汽推動(dòng)活塞在蒸汽機(jī)缸內(nèi)不斷運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)飛 輪運(yùn)動(dòng)從而產(chǎn)生動(dòng)力,。

蒸汽機(jī)輪船的兩側(cè)會(huì)裝上大的輪子,，蒸汽機(jī)產(chǎn)生的 機(jī)械動(dòng)力推動(dòng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)，輪子不斷拍打著水面,，這樣船就可以在水上前行了,。 有了蒸汽機(jī)，人們就可以建造更大更重的船舶,。