航母上的螺旋桨为什么那么小?有什么依据吗?

如题所述

实际上,决定螺旋桨大小的,是航母的吃水深度,这一点可能很多人没有意识到。

不用任何计算,我们就知道螺旋桨只有完全淹没在水中,才能提供最大的推进力。因此,无论船体如何设计,都必须要保证在正常航行的过程中,螺旋桨永远都不会露出水面。

吃水深度,就是从船底龙骨到水面的垂直距离。通俗一点讲,它分为最小吃水深度和最大吃水深度(另外还有极限吃水等),分别对应的是航母的空载和满载,通常会有颜色区分。一般浸在水面以下的船体会涂上防锈漆,呈红色或黑色,水面以上则是军舰灰,交界处通常就是吃水线。显然,要保证螺旋桨一直没入水中,则必须保证其在最小吃水深度时,仍然不会露出水面。

因此,最小吃水深度就是螺旋桨叶片高度的上限。

同时,出于螺旋桨安全以及航母稳定性的考虑,螺旋桨叶片向下不能超出舰体的龙骨。这样,螺旋桨的极限高度,也就是极限直径,必须要小于航母的最小吃水深度

举个例子。

    美国的尼米兹级航母,是全球现役最大的水面舰艇,其吃水深度约9米。而它的螺旋桨直径为7.6米,接近于吃水深度。美国最先进的福特级航母,其吃水深度为7.8米。而它的螺旋桨直径为6.4米,依然是接近于吃水深度。

通过这两个例子不难发现,航母的吃水深度决定了其螺旋桨的大小。对于美国的这两代航母来说,吃水变浅了,那么它的螺旋桨也相应地变小了。这肯定不是美国造不出大的螺旋桨,而是7.8米的福特级,它确实装不了7.6米的螺旋桨。20公分的余量,还没有一个浪花高,外行也知道装上不合适。

至于说为什么福特级的吃水那么浅,这是另外一个问题,在此就不说了。不过,大型航母吃水普遍在9米左右,比如辽宁舰是9.1米,福特级采用了比较“浅”的船体设计,肯定有它的道理。

只有极限航行时,螺旋桨才有可能露出水面

那么,螺旋桨大点不好吗?

当然好了,在保证吃水的情况下,螺旋桨越大越好。这是因为螺旋桨越大,维持相同的推进力,它的转速就会越低。懂车的朋友都知道,高速行驶时,发动机转速越低就越省油。这个道理在航母上同样适用。

美国海军曾研究过一个动力损耗的问题,他们得出的结论是这样的——燃油提供的全部能量中,尾气带走了30%,制冷系统用掉了27%,驱动系统损失了15%,再除去其他的消耗,最终作用在螺旋桨上的,只有24%。也就是说,螺旋桨每浪费1吨燃油,那就相当于总燃油消耗要多4吨

这样,不用想也知道螺旋桨肯定是要往大了造,因为燃油就是续航,续航就是战斗力。

福特级可以允许水线那么低,使用一个更小的螺旋桨,有一个很重要的因素是它采用了核动力驱动,不用担心油耗。至于尼米兹为什么没这么做,只能说那是几十年前的产物,当时就是这么设计的,也改不了。

另外,大螺旋桨低转速还有一个优点,就是噪音小。只不过这个优点在航母上不太明显而已。但在潜艇上,这个优点必须有,所以它的螺旋桨必须很大,大到不能再大为止。

至于说螺旋桨的制造技术影响了它的尺寸,这一点不敢苟同。确实,造这么大的螺旋桨不容易,无论从材料还是加工技术上看,都很有难度。但是,世界上能造大型螺旋桨的国家,可不止中美俄,德国、挪威这些国家都有这个实力。而且当年泰坦尼克号上的螺旋桨,就已经做到了直径7.2米,重38吨,不比尼米兹的小。

再看一下目前世界上最大的集装箱货轮——艾玛·马士基号,它拥有世界上最大的螺旋桨,重量高达131吨,是尼米兹的4倍还多。这个螺旋桨的制造者,是德国的梅克伦堡金属公司。

另外,也可以再来考虑一下美国的福特级,它的螺旋桨直径,比上一代的尼米兹级还小了1.2米。这显然只是一个需求问题,而不是制造技术或者材料问题。我相信,假如下一代航母吃水达到10米,美国肯定会拿出一个8米以上的螺旋桨,没有什么难度。

话说回来,航母的螺旋桨真的小吗?

事实并非如此。以尼米兹为例,7.6米的直径,有2层半楼那么高,重量为30吨,差不多是25辆小轿车的重量。它真的不小了!

觉得它小,无非是把它放在300多米长、几十米宽的航母身上,看起来比例不太协调。但如果你看一下快艇的螺旋桨,就知道航母螺旋桨的比例还是很正常的。

这个直径还不到20cm

总之,决定航母螺旋桨大小的最主要因素是它的吃水深度,而材料和制造技术不是没有影响,只是相对而言没那么大。

当然,这个结论不是只针对航母,所有的水面舰船,无论军用还是民用,都是如此。潜艇的螺旋桨看起来很大,那是因为它露出水面的高度很小,也就是潜艇的吃水深度占总高度的比例很大,仅此而已。

注意看,白色的吃水线略高于螺旋桨

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第1个回答  2021-05-20
因为这个螺旋桨主要的功能是进行排水,调整方向,所以不需要很大,只是纵观整个航母的身体来看,好似是小了一些,但是足够使用了。
第2个回答  2021-05-20
特别小心的最主要的原因就是他这个只有这个螺旋桨很小才能起到一个很好的带动性,然后让这个航母很好的运行,如果很大的话肯定就是压力很大,然后冲击力很大。
第3个回答  2021-05-20
航母上的螺旋桨,绝对尺寸并不小,不过和一些巨型民用船舶、或者万吨级驱逐舰比起来,比例偏小,这倒也是事实。
其一,和巨型民用船舶相比,航母的螺旋桨,个头虽然很大、还是相形见绌。作为海上的庞然大物,航母的螺旋桨,居然比民船小,这看起来很不合理,毕竟航母作为战舰一般需要30节左右的最大航速,民用船舶的最大航速20节足矣,“企业”号航母,螺旋桨小一些、可是却有四个,民用船舶虽然巨大、螺旋桨也超大,但却只有一个!四个桨一起推进,和一个桨叶推进,你说哪种情况下螺旋桨得造的更大? 航母可不可以也只用一个超大的螺旋桨呢,不能,因为航母的螺旋桨转速很高、远比民船的高,桨叶越大,受力越大,制造难度成倍提升,另一方面,桨叶越大,引起的空泡气蚀问题也越严重,此外单螺旋桨的可靠性、抗损性也很差,不适合战舰用。其二,航母体积庞大,航速要求也高,然而螺旋桨的个头却并不是很夸张,这是由船舶的航行阻力特性决定的。
第4个回答  2021-05-20
因为航母分给动力系统的功率是有限的,螺旋桨越大受到海水的阻力就越大,而较小的螺旋桨可以通过减少阻力提高转速,来获得更高的推进效率,所以航母的螺旋桨不大。
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