科学|船是怎么刹车的?螺旋桨反转要是刹不住,下锚有可能吗?


汽车想要停下来的话踩一脚刹车就行 , 那么这水上高速行进的船是怎么停下来的呢?很简单把螺旋桨打到倒挡 , 让它反转不就行了吗 , 当年泰坦尼克号不就是这样刹车的吗?但很明显 , 它不是没刹住嘛!

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船到底有没有刹车 , 它的刹车又在哪里?
《泰坦尼克号》给我们的印象应该是最深了 , 当瞭望哨发现前方有冰山时 , 立即通知了舵手全力左转 , 然后轮机控制直接开始倒挡 , 当然这有个复杂的过程 , 先将输入蒸汽减少 , 气缸停止运动 , 然后再输入蒸汽在下一个周期实现反转 , 这需要一个切换过程 , 曲轴一下子停不下来 , 等到停止后再重新启动反转 , 由于泰坦尼克号上的发动机功率太大 , 这一下倒挡消耗了将近一分钟时间!

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结果倒挡启动的螺旋桨仍然没有来得及将高速前进的泰坦尼克减速 , 它还是无可避免的撞上了冰山 , 船体右侧钢板被冰山撕开了一道将近90米的口子 , 因为当年的钢板都是叠层铆接 , 而且用的是低温下容易发脆的高锰钢 , 结果可想而知 , 当年排水量第一的邮轮 , 2小时之后沉入了波光粼粼的大西洋!

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泰坦尼克号的舵、中央螺旋桨和侧翼螺旋桨
也许发动机不反转还是有机会绕过冰山的 , 毕竟高速下舵机效率更高不是吗?
螺旋桨反转是最有效的一种刹车方式
推进船舶前进的是螺旋桨 , 当然它能反转无疑是最好的刹车效果 , 因此从发动机输出到螺旋桨之间增加一组倒挡齿轮即可 , 不过这种方式会增加复杂程度 , 也会增加噪音!当然这种结构简单 , 所有的船舶都可以使用这种方式来获得反转减速的机会!

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潜艇的高性能七叶大侧斜螺旋桨
不过现代有很多船舶都是全电推进 , 此时在主轴上会有一台电机 , 控制它反转即可 , 电机反转比蒸汽机反转要快得多!这种方式只适合全电推进的船舶!不过还有很多因为船舶自身灵活转弯的需要 , 比如在很多半潜工程船中 , 会有吊舱式全回转电力驱动螺旋桨 , 这种都是电机驱动 , 可以很方便的反转实现刹车!

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全电推进模组示意图

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电力推进吊舱 , 可以360度旋转的
桨距调节实现反向推进
这种方式不是螺旋桨反转 , 而是调节桨距让螺旋桨推变成拉 , 这种不存在反转启动时间 , 可以直接将高速转动的螺旋桨推进状态变成刹车状态 , 优点是非常明显的 , 但缺点是要求螺旋桨的桨距可调 , 推进效率变差 , 螺旋桨制造难度增加 , 维护也更困难!

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可以调节桨距的船舶推进螺旋桨
减摇鳍刹车减速
高速船舶中有一种减摇鳍 , 它有点像鱼的鳍 , 作用是减少船舶摇晃 , 但它是可以调节角度 , 就像飞机的襟翼那样 , 全开升力也最大 , 当然阻力也是最大的 。

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收放式传播减摇鳍


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