幾萬噸甚至幾十萬噸油輪(貨船)怎麼只有一個螺旋槳而且還這么小,這是爲什麼?

盜墓空間161286466


平常在大海里航行的油輪看起來很巨大,但是推動油輪前行的卻只有一個螺旋槳。而且還是很小的螺旋槳,這是為什麼呢?

其實貨船的螺旋槳並不小,因為貨船一般體積都很大所以和那麼大的體積相比。一個螺旋槳也相對顯的就小了。螺旋槳是一種推動貨船航行的動力設備。大型船舶的螺旋槳直徑一般就在1-10米左右,而且大型船舶的螺旋槳數量也不是一個,通常都在兩個以上。

其次水對螺旋槳施加的力是極其大的,隨著螺旋槳直徑的增大螺旋槳槳葉的根部應力也會變大。所以貨船的螺旋槳也不宜太大,除此之外貨船是自己浮在水面上的,不需要通過動力獲得垂直方向的力。因此貨船並不需要太大的動力儲備,相對船身而言不大的螺旋槳便可以滿足動力需求。

而且貨船航行速度一般都不高,一般都在15海里一小時,貨船為了考慮經濟實用維持這個巡航速度,自然而然也不需要太大的螺旋槳產生動力了。


愛問愛答


還記得中學地理講航運的特點麼?大宗低速。為啥大宗,因為鐵路限制寬度和長度,航空限制重量。航運船體大,重量、尺寸限制較低。但是導致的結果就是船舶的航速一直不是很快,正常船隻(地效翼船本質上應該歸類於飛機)極限六十節左右即110千米每小時。而大部分使用船運的貨物對於成本要求較緊,而時間相對一般。那麼慢悠悠的開過去如果更為節能,或者說提高航速成本過高,自然會考慮以節約成本為先。而單軸雖然被各國海軍認為不安全,但是動力系統簡單啊。想想主要起到“為航母抗魚雷”作用的佩裡級低成本艦,不就用的單軸麼?而且同等功率下軸數越多,除了建造成本高,也佔用體積、重量更大,軍艦可以為追求高航速而容忍,但是貨輪就需要考慮這些空間節約下來可以增加運力。

另外,多軸還會造成動力系統的損耗,一方面是未必一機一軸的情況下幾個輪機之間相互使用減速齒輪組會有一定損耗(當然多機單軸也有這個問題,不過現代單軸船多為單機單軸)另外各螺旋槳之間也會相互干擾,其形成的氣泡會降低臨近螺旋槳的運轉效率。因此同等動能輸出情況下,多機多軸實際軸馬力

看下圖關於船隻排水量與航速對於船舶功率的影響:

船舶動力系統與航速、載重關係,可以看出與重量的三分之二次方成正比,與速度的三次方成正比,所以現在的船越造越大,但是航速提升不多,也是這個原因。

大型船舶體積龐大,貨輪吃水普遍也很深,而現代貨輪普遍自重較小(當年ULCC 比VLCC大,但是自重太大,世界最大的賈樂維京滿載82萬噸自重就26萬噸,性價比在今日看來比較差)結果空載狀態下螺旋槳會露出水面,但是即便如此漏出的部分也並不很大,實際視覺效果上就好像螺旋槳很小。然而其實都還是直徑好幾米到十餘米的大型螺旋槳。

(空載狀態下的某貨輪)

不過單軸現在也面臨問題就是儘管航速較低的時候問題不嚴重,可是單軸馬力超過5萬軸馬力則動力耗散比較嚴重,氣泡增多,導致推動效率驟減,因此改進螺旋槳曲面形狀十分重要。現代馬士基已經使用單軸超過11萬馬力的貨輪,不過前提是航速依舊不能太快,不然空泡損耗依然嚴重。

(三十年代著名大型豪華郵輪瑪麗王后號的主軸,此船尺寸與當今大型貨輪相當,但是航速要快一倍左右。)

另外大軸還是很貴而且損耗功率大,而且進出港不便,現代遊輪為了便利開始使用電力推進(大部分還不是全電系統)艏側推加上可旋轉茄式螺旋槳,可以自行出入港。

遊輪的可旋轉吊艙式螺旋槳。現代遊輪並不追求航速,普遍最高航速也就22-24節,比大型貨輪略快,尺寸相近,但是吃水普遍較淺。大型貨輪動輒滿載20餘米的吃水深度而大型遊輪長寬相近,吃水只有8-10米。

另外多說一句,所謂球鼻首一般認為只對30節以下航速船舶效果明顯,現代軍艦航速基本在30節左右,其更重要的作用是為聲吶留出空間。而貨輪和遊輪的球鼻艏才是真的為了減小興波阻力。


現代艦船雜誌社


每日點兵為您回答!

首先需要說明,您的問題本身就是錯的。現在最大的螺旋漿都是安裝在商船上的,軍艦的螺旋漿因為會受到種種限制,直徑反而是要小很多的。具體來說,再大的艦艇也有通過巴拿馬運河、蘇伊士運河的要求,其吃水就必須在11米,這樣尾部就沒有空間安裝螺旋漿。

而大型貨船,尤其是所謂的“超巴拿馬型”,只要性價比高,多拉貨少花錢,螺旋漿那是有多大造多大。比如現在全球最大的螺旋漿就是中國生產的,直接高達11.2米。而美國尼米茲級核動力航母的螺旋漿直徑只有6.4米,差了很多。

其次,船尾設計也限制了艦艇的螺旋漿尺寸,民用船隻的船尾設計只需要考慮如何降低阻力,減少使用費用,但軍用船隻的船尾是要有很多功能的。比如上圖航母的船尾,就是艦載機發動機維修車間的試車臺,而下圖的056A輕型護衛艦型的船尾,就需要佈置反潛用的拖曳聲吶。

另外還有一點需要說明,並不是船越大,其阻力就越大,需要的功率也越大。對船舶高速航行影響比較大的波障阻力,就不與船的大小成正比。美軍標準排水量7000噸的伯克級驅逐艦,30節航速需要的推進功率是72兆瓦,而10萬噸級的尼米茲級航母,達到30節的航速只需要190兆瓦。排水量大了10倍,需要的推進功率卻只大了不到3倍。專門為降低阻力,節省油耗的大型商船,這個比例更低。


每日點兵


首先,大型商船的螺旋槳並不小,只是和碩大的船身相比顯得很小,推動它的是幾萬匹乃至十幾萬匹馬力以上的發動機,傳遞扭矩的軸,也是非常粗大。

大型商用船舶的柴油機有幾層樓高,幾萬匹馬力

其次,水的密度很大,約為海平面空氣密度的775倍,且不可壓縮,也就是說,按體積計算的同樣流量,水的推力是空氣的775倍以上。

反過來,水對螺旋槳施加的力也是極其巨大,螺旋槳槳葉是懸臂結構,我們知道, 懸臂結構的懸臂根部彎矩和懸臂長度的平方成正比,因此,隨著螺旋槳直徑的增大,螺旋槳槳葉根部應力會非常大,故船用螺旋槳不宜太大。

船用柴油機的曲軸

再其次,遠洋商船運輸節點之間距離非常長,對加減速的要求很低。

和飛行器需要有足夠的速度提供升力和足夠的動力爬高不同,船舶是自浮在水面上的,不需要通過動力獲得垂直方向的力。

也和地面交通工具不同,地面交通工具發車頻次高,需要頻繁加減速,地面交通工具速度也高,所以對加減速性能要求高。

因此,船舶並不需要太大的動力儲備,不大的螺旋槳(相對船身)即可滿足動力要求。


商船的經濟航速不高,所以單位噸位動力比地面和空中交通工具小很多

最後,船舶在水上行駛,低速時水的阻力大約和速度成正比關係。但隨著速度增大,阻力會更快地增加,會變成和速度的平方、三次方、甚至更高次方成正比,因此,商船考慮經濟性,行駛速度不高,一般不高於17海里每小時,甚至12海里每小時,維持這個巡航速度,也不需要太大的螺旋槳產生推力。


魚眼貓眼鷹眼


Hello,航運老海獅不請自來了,只要是關於船的問題那我就要發表一下個人的見解啦!


首先關於螺旋槳的尺寸問題,在很多的船舶圖片中我們可以看到往往船舶船體很大,但是尾部的螺旋槳很小,給人一種小馬拉大車的感覺,那麼這樣的船舶在海上真的能開的快嗎?



首先,我們以全球最大的船舶VLCC為例,VLCC載重量一般為20至30萬噸,相當於200萬桶原油的裝運量。VLCC船長約為330米,船寬近60米,這就是將近4個足球場的面積,站在一棟每層高為2.6米的21層樓,你才能夠得著30萬噸駕駛室上方雷達桅的底端,因此VLCC堪稱海上移動的一棟大樓。



VLCC如此巨大,螺旋槳的尺寸與船體相比則顯得微不足道了,多目前數VLCC螺旋槳的直徑都在10米左右,那麼直徑10米的螺旋槳可以驅動如此大的船舶嗎?



對於大部分商船來說,如30萬噸的VLCC,基本採用的都是單主機推進,這樣的選擇主要是因為大型商用船舶進行的都是遠距離的跨洋貨物運輸,本身對航行速度的要求並不高,如何在一定速度下儘可能的減少燃料消耗才是船舶經營者更關心的地方。目前VLCC應用的國產主機型號多為7G80ME-C9.5,最大功率為45,000馬力,船舶最大航速可達16節。



當然,螺旋槳的大小也受船舶類型的影響,例如阿芙拉級油輪和蘇伊士級油輪,體積再大也需要滿足通過巴拿馬運河、蘇伊士運河的要求,其吃水就必須在11米,這樣尾部就沒有空間安裝大型的螺旋漿。



隨著航運市場的持續低迷,近年來,航運市場一直致力於尋求通過使用更大螺旋槳、更低速發動機,實現推進系統效率優化、燃料利用率優化的解決方案。也即是說,只要性價比高,多拉貨少花錢,螺旋漿那是有多大造多大。比如現在全球最大的螺旋槳就是中國生產的,直徑可達11.2米。


航運老海獅


說到大小,其實就是一個關於設計的話題,螺旋槳的為什麼不做大,我們可以換一個問法,如果做大會有什麼不好?第一、在船舶運行時螺旋槳必須要沒入水中,而且要有一定的深度,另外在船舶淺水運行或者擱淺時,要防止螺旋槳損傷,所以螺旋槳最下不超過船舶基線(船體最底),上不過船舶吃水線,換言之螺旋槳直徑吃水線高度或者不能超出過多。舉例長度150米的船如果吃水4米左右,那麼螺旋槳直徑就不能大於4米。第二、製造能力和成本,隨著螺旋槳的直徑變大,製造難度和成本會成倍的變大。所以船東和設計公司在選用螺旋槳時會綜合考慮。第三、金屬構件越大,越容易發生變形。第四並不是螺旋槳越大,效果越好,水的密度和粘度是空氣的成百上千倍,不能以空氣中電風扇來做為船舶螺旋槳的參照。螺旋槳的參數包括直徑、螺距,葉片數,盤面比等等,現在螺旋槳的設計已經很成熟,有很多理論和規範。第五。螺旋槳設計時也需要考慮到主機的功率和轉速。

當前的大型螺旋槳在設計時都是經過仔細的計算並且在專業軟件中模擬運行過的,綜合效能最優並且和船舶主機匹配的的方案。

差不多就這些吧。上班前純手機打字,不足之處望見諒。


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幾萬噸幾十萬噸的輪船屬於自身重量,和動力的概念不同,和所需動力的概念也不同,輪船的特點是浮力抵消自身重力,無論多大的自重的船都抵消,所有小船大船之間從縱向角度沒多大區別。

而所需推動力,就受到不同運載方式的明顯差異的影響,陸地上,由於重力是被車輪支撐,最終是剛性的,是剛性變形和抵抗剛性變形,以及克服剛性變形前進的事情。

在自身重力上升的時候,剛性變形急劇增加,因為沒有材料能無限度抵抗壓力,必然有壓潰極限,這個過程中,又伴隨剛性變形的強度不斷地線性,非線性加大,從而導致克服剛性變形的前進動力迅速加大,並且有很明顯的極限。

你高速路面能承受10萬噸的壓力嗎?你鋼軌能承受20萬噸壓力嗎?這是一面,接觸路面的充氣或者不充氣的車輪也一樣變形,這裡先簡單的將車軸變形,軸承變形等走行系剛性變形算到車輪變形裡面去,而前進是必須克服這路面和車輪雙方的剛性變形,才能推動起來。所以陸上運輸推進成本很高。

而輪船由於浮力抵消重力,而不是剛性變形抵消,並且前進是潤滑良好的水中滑行,徹底改變了需要克服剛性變形的巨大能耗和壓潰強度限制,只需要提供微小的客服液體,空氣阻力的動能即可。

打個比方是,陸上運輸屬於不斷開山,每走一步開2座山,並且隨著重力增加,形成幾何量級增加的開山高度,它剛性變形急劇增大,挖個小坑和挖珠穆朗瑪峰要的勁能一樣嗎?安倍爬出沙坑能跟爬過珠峰勁一樣嗎?雖然可能都吃奶的勁。

水中運輸是刀切豆腐,所需能量的數量級相差是極其巨大的,屬於吃豆腐,不是吃奶。😋

那麼再想大船小船,無論大船小船都在液體中滑動,其摩擦力本身都不大,大刀切豆腐,小刀切豆腐有什麼差別?大刀遇到的阻力大一個量級?顯然不是的

所以只要適度增加動力,以增強大船啟動,克服慣性的能力,以及克服水中滑動阻力即可,不需要增加多大的動力。


楓林沙洲


很高興能回答這個問題。本人在遠洋船舶的職務是二管輪,主管發電機鍋爐等機械的維護保養工作,至於說為什麼幾萬噸甚至是十幾二十幾萬噸的貨輪只有一個螺旋槳,甚至還那麼小,首先說吧,一艘萬噸級貨輪一般只配備一臺主機,主機功率從幾千千瓦到幾萬千瓦不等,這種主機可靠性強,可以連續運轉兩三個月不停歇,但是這種主機造價也是很高的,尤其是後期維護保養費用也很高昂。所以通常來說貨輪都配備一臺主機,只不過散貨類船舶主機功率與集裝箱等特殊船舶相比較小一些,一般來說18萬噸的散貨船主機功率在8000--10000千瓦左右,平均一天耗油量在45噸左右。因為散貨船舶一般不趕時間,航速在12節左右。集裝箱船對時間要求比較嚴格航速較高在24節左右,其主機功率一般都比較大,2500個20尺標箱的集裝箱船功率一般在22000---25000千瓦左右,耗油量在85噸左右每天。這些主機一般不加煙囪的高度都在十二米以上,重達幾百噸,造價很高,所以一般船舶只配備一臺主機。

還有就是螺旋槳小的問題,其實螺旋槳很大的,只是我們在外面看起來很小,舉例說吧,十幾萬噸的貨船螺旋槳可以達到直徑八米左右,幾十噸重。再者說,船舶航行時間一般都是比較長的,不要求加速多快,更不要求有推背感了,主要考慮的是主機功率,船舶自身的阻力,配合製造出的螺旋槳葉,最終達到最好的搭配,以達到最經濟省油的效果。

當然也有一些民用船舶設計的是雙機雙槳形式的,這種設計主要是集裝箱上比較多見,散貨船還沒見過雙機型的。


REDQUIET



船舶螺旋槳大小隻是相對而言,世界上最大船舶螺旋槳直徑可以達到13米,一般萬噸以上螺旋槳基本上直徑都4到6米左右,其實海陸空運輸,速度最慢的就是水運,但水路運量大,費用低的優勢很明顯,所以世界貿易運輸離不開海運!



根據設計方案確定新造船舶的大小時,考慮動力性和經濟型,設計中已經確定該船的船速,再配該船的合適功率得主機,然後根據機槳配合特性,才能確定螺旋槳的尺寸大小,這種配合都是經過科學計算出來的,才能達到各設備安全穩定運行,否則把螺旋槳配大,會出現小馬拉大車的情況,嚴重時根本無法正常運行!

現在遠洋貨輪,航速都基本在10到22節左右,這也是螺旋槳驅動大型貨輪最大的速度極限了,所匹配的螺旋槳基本上直徑都在6米左右,正如上述分析,不可能把螺旋槳造的很巨大!


航海趣事


那麼輪船尾部的鏍旋漿是靠什麼力,推動船體前進的呢?是反作用力。鏍旋漿旋轉不斷將水向反方向泵出而產生推力,船向前行,水向後泵出,鏍旋漿泵出的水力越大,船向前行走的力也越大,是力的反作用原理。


貨船採用單軸鏍旋漿,可以減小船體空載重量和節省船艙的空間。一軸,一個驅動機,二軸,一般會採用二個驅動機,既佔地方,(船上空間是很寶貴的)又增加了配置的重量。一般情況下,貨輪採用犧牲航行速度,來提高船的運輸能力,使驅動力得到最經濟的發揮。從而達到節省成本的目的。目前海運市場僧多粥少,大家都在為了節省運輸成本,節能增運紋盡腦汁,所以船東們喜歡單軸葉輪。

您說大大的輪船配小小的鏍旋漿,這是您看走眼了,現在我國最大的鏍旋槳的直徑是11米大,橫放時比三層樓還高,重量達75噸左右,還是蠻大的。由於船體高大,一個11米直經的鏍旋漿裝在船尾,從視覺比上欺騙了您,遠遠看去就顯的很小很小。實際上是很大很大的。


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