螺旋桨的前世今生

船舶新闻

近日，中船七O二所设计的40万吨VLOC（VERY LARGE ORE CARRIER）螺旋桨,直径达11.2米,为目前世界上最大直径的螺旋桨.该项目先后在快速性试验、空泡试验中战胜日本中岛、德国MMG、芬兰瓦锡兰等国际上最著名的三大螺旋桨设计公司，为国内船厂节省高额成本，同时也为国内船舶配套企业争取到巨额订单。可谓跨越性突破。

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集装箱船EMMA MAERSK的螺旋桨，重131吨

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Hapag Lloyd owned container vessel的螺旋桨，直径9.1米，重101.5吨

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邮轮Oasis of the seas的螺旋桨，直径6米

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泰坦尼克号的螺旋桨，直径23.6英尺，每个重23吨

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邮轮 Queen Elizabeth 的螺旋桨，直径22英尺，43吨

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破冰船Palmer 的螺旋桨

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Elation的螺旋桨

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战列舰——Bismark的螺旋桨

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大型船舶螺旋桨的制作过程



螺旋桨的前世今生

一：螺旋桨起源
1. 古代的车轮，即欧洲所谓“桨轮”，配合近代的蒸汽机，将原来桨轮的一列直叶板斜装于一个转毂上。构成了螺旋桨的雏型。

2．古代的风车，随风转动可以输出扭矩，反之，在水中，输入扭矩转动风车，水中风车就有可能推动船运动。

3．在当时，已经使用了十几个世纪的古希腊的阿基米德螺旋泵， 它能在水平或垂直方向提水，螺旋式结构能打水这一事实，作为推进器是重要的启迪。伟大的英国科学家虎克在1683年成功地采用了风力测速计的原理来计量水流量，于此同时，他提出了新的推进器——推进船舶，为船舶推进器作出了重大贡献。

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阿基米德螺旋泵原理图

4.螺旋桨之祖——竹蜻蜓。竹蜻蜓——用竹片削成，叶片像螺旋桨，中间插一根竹竿，用力一搓竹竿，叶片就会升起来，远看像一只蜻蜓。上世纪三十年代，德国人根据“中国螺旋”的形状和原理发明了直升机上天的螺旋桨。

二：螺旋桨的诞生

潜水器和潜艇在水面下活动，传统的桨、帆无法应用，笨重庞大的明轮也难适应。于是第一个手动螺旋桨，不是用在船上，而是作为潜水器的推进工具。

1836年，英国的“阿基米德号”使用了螺旋推进器，那是一个木制的长长的像螺丝钉的螺杆。开始试验时，它以每小时4海里的航速航行。突然，水中的障碍物碰断了螺杆，只剩了一小截。正当造船工程师史密斯急得不知所措时，这船却意外地加快了速度，达到每小时13海里。这事启发了造船工程师们，他们把长螺杆变成短螺杆，又把短螺杆变成叶片状，螺旋桨就这样诞生了。

1845年，英国制成了世界上第一艘螺旋桨船 “大不列颠号”，但是,当时的人们对螺旋桨和螺旋桨船存在疑虑螺旋桨没有等到广泛应用, 螺旋桨船还不多。

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大不列颠号

三：船用螺旋桨的发展

1752年，瑞士物理学家伯努利第一次提出了螺旋桨比在它以前存在的各种推进器优越的报告，他设计了具有双导程螺旋的推进器，安装在船尾舵的前方。1764年，瑞士数学家欧拉研究了能代替帆的其它推进器，如桨轮（明轮），喷水，也包括了螺旋桨。

阿基米德螺旋的引入，最早见于1803年，1829年有英国的阿基米德螺旋桨的专利。并在此基础上于1840- 1841年建造了一些民用的螺旋桨。1843年，英国海军在“雷特勒”号舰上，第一次以螺旋桨代替明轮，随后由斯密士设计了20艘螺旋桨舰，参加了对俄战争，斯密士成为著名人物。

1843年，美国海军建造了第一艘螺旋桨船“浦林西登”号，它是由舰长爱列松设计，在爱列松的积极推广下，美国相续建造了41艘民用螺旋桨船，最大的排水量达2000吨。

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采用明轮的船舶

螺旋桨轮船和明轮船的比赛

为了证明螺旋桨的优越性, 英国海军组织了一场有趣比赛:把动力相当的“响尾蛇号”螺旋桨轮船和“爱里克托号”明轮进行了竞赛。两艘船的船尾用粗缆绳系起来，让它们各朝相反的方向驶去。“响尾蛇号”的螺旋桨飞快地旋转，“爱里克托号”的明轮猛烈地向后拨水。先是互不相让，但过了一会儿，“响尾蛇号”就把“爱里克托号”拖走了。这场比赛证明了螺旋桨的优越性。从此，螺旋桨轮船就取代了明轮。

四：中国特色——关刀桨

最值得骄做的是“关刀桨”的问世，它是我国在螺旋桨技术发展中的一大创造。那是在60年代，广州文冲船厂有一位师傅，名叫周挺，他根据自己几十年制做螺旋桨的经验，把螺旋桨的桨叶轮廓做成三国演义中关公的82斤重大刀的式样，他形象地叫它“关刀桨”。
“关刀桨”曾在一些船上试验航行，提高了船的航速，更奇的是螺旋的振动却大大地减弱了。在当时的长江2000马力拖轮和华字登陆艇上使用，都取得了良好的效果，这一成就，吸引了许多造船界人士。1973年，在上海首先做了“关刀桨”敞水试验研究，同时还提供了设计图谱。


关刀桨，重要特征是振动，噪声小

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五：现代螺旋桨的分类

螺旋桨按桨叶结构，分为定距螺旋桨（简称定距桨）和可调螺距螺旋桨（简称调距桨）。

可调距浆

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在普通螺旋桨的基础上，为了改善性能，更好地适应各种航行条件和充分利用主机功率，发展了以下几种特种螺旋桨。

导管螺旋桨

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对转螺旋桨

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另外还有串列螺旋桨等。

来源：宁波海事