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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,。

你問出這個問題，說明你真的用心琢磨這件事了,。本人是遠洋船舶輪機長,，雖然對設(shè)計理論很欠缺但至少在這方面有一些接觸，嘗試給你一個回答,，肯定有太多的不足,，希望你不要把我的答案作為標準，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公司對船舶制造廠對船舶航速的要求而定的,，他涉及到螺旋槳的個數(shù)和螺旋槳的尺寸。一般來說,，如果帶動螺旋槳的發(fā)動機功率一定,，那么二個螺旋槳肯定比一個螺旋槳更能產(chǎn)生較大的推力，船速更會增加,，以此類推。大家都知道的泰坦尼克號,，就有三個螺旋槳,！

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)龍骨進行制造之前，航運公司都已經(jīng)根據(jù)航運市場規(guī)律確定了這條船的航速,，比如運送煤炭糧食的散貨船,，其貨物性質(zhì)決定了運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之所以使用了三個螺旋槳，這也是市場和技術(shù)的約束,。那個時候船舶發(fā)動機只有蒸汽機,，功率不高，所以，為了增加大西洋航運競爭力,，白星輪船公司才讓造船廠配置了三個螺旋槳?，F(xiàn)代商船包括速度最好，噸位最大的超級集裝箱船舶,，由于單機功率已經(jīng)達到近七八萬千瓦,，十萬匹馬力，一個螺旋槳就足夠產(chǎn)生讓船舶有每小時二十多海里的航速,，所以不會配置多個螺旋槳,。但是航母由于不考慮經(jīng)濟效益，更沒有什么貨運市場概念,，因此,，他就可以配置多個螺旋槳，從而產(chǎn)生更大的推力,！

不知道你喜歡不喜歡我的解釋,！

為何先進核潛艇和驅(qū)逐艦大多使用泵射推進？

福特號航空母艦上的螺旋槳,，重達30噸,，請對比左下角那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或幾個螺旋槳以進行推進，如上圖福特號航母這般,。

然而,，不少非軍迷朋友所不了解的是，諸如美國海狼級核潛艇,，英國機敏級等先進核潛艇,，卻是使用“泵射推進”。

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”,，咱們先說后者,，因為兩者極為類似。

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

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

怎么運作的,？

運作的大概原理就如上面的剖視動圖,。靜態(tài)圖如下：

推進時,，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裝置,，其總流量非常驚人，相當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)友會有疑問,，傳統(tǒng)的螺旋槳外露推進,，可以方便轉(zhuǎn)向和倒車。而使用噴水推進的船只又是如何實現(xiàn)拐彎和倒車的,？

倒車很簡單,，原理恰如上面的動圖。

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

塔爾薩號安裝4個噴水推進,，全功率推進時,，每秒的水流量24000加侖，合每秒90噸水流量,。

作為對比,，我國黃果樹大瀑布水流量一般保持在每秒8至12噸，當然,，黃果樹片區(qū)普降大雨時例外（最大時,，黃果樹大瀑布水流量高達每秒690噸）。

瀕海戰(zhàn)斗艦上的每一個“噴水推進”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“泵射推進”與“噴水推進”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,。

一個在水面，一個潛行于水下,，我們總不能期望它們的推進裝置長相一樣,，稱呼還一樣。

老式潛艇上的螺旋槳,，圖片來自Weston Westmoreland,。

而現(xiàn)代的先進核潛艇是看不到螺旋槳的,。

某些先進核潛艇的泵射裝置如上圖，而實物圖如下：

圖片來自美國海軍研究所的Jeff Head,。

上圖為造價23億美元的美國弗吉尼亞級攻擊型核潛艇,，因為核潛艇都是各大國的核心機密，故這艘弗吉尼亞級攻擊型核潛艇上浮時,，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,，而實際結(jié)構(gòu)可能會出入很大。

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

有哪些優(yōu)勢,？核潛艇使用泵射推進，核心出發(fā)點就是為了靜音,。螺旋槳外漏容易產(chǎn)生空泡噪音,，這會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,?？张莸漠a(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,，槳葉受到的動壓很大，空泡不容易產(chǎn)生,。

美國海軍工程試驗站為了對比泵射推進和普通螺旋槳推進時的噪音,。他們上世紀曾經(jīng)做過對比實驗，結(jié)果表明,，泵射推進比普通的螺旋槳推進最高可低20分貝左右,，差距非常大。

而在艦艇上使用噴水推進,，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，使用噴水推進的船可在淺水活動,，因為只要入水口被淹沒就行,。還有就是,，因為旋轉(zhuǎn)部件是包裹起來的，所以里面的槳葉能得到很好的保護,，不會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。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：中國科學院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心

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

本文由科普中國融合創(chuàng)作出品,。

螺旋槳的發(fā)明應用已有二百多年的歷史,，它被廣泛應用于民用輪船，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海軍作戰(zhàn)要求了。在上世紀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)推進器,，這種推進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推進器。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馬偉民少將所帶領(lǐng)的團隊研制出了“潛艇無軸泵噴推進器”整整領(lǐng)先有軸泵噴推進器一代，如果試驗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,。這種無軸泵噴推進器所產(chǎn)生的幅射噪聲相當小,，速度越快越小，降噪就是為了不被敵方聲納捕捉,。未來的推進器正向高航速，安靜型發(fā)展,，高航速每小時30節(jié),，低噪聲航速每小時20節(jié)。這也是為什么潛艇和驅(qū)逐艦需要更新泵射推進器的原因,。(圖片源于互聯(lián)網(wǎng))