船舶推进器的发展与展望

汤旭

【摘 要】船舶推进器是船舶中不可缺少的一种元件，它具有动力载体的作用，是一种可以把发动机中的能量转化成船体前进动力的设备。基于此，本文首先将分析传播推进器的发展与应用，然后分析船舶推进器的分类和工作原理，最后阐述了船舶推進器在未来的发展前景。

【关键词】船舶推进器；发展；应用；分类；前景

在船艇中，推进器是非常重要的一种部件，它也是实现能量转化的主要设备，能够把主机所发出的能量转化为船艇的推动力。长期以来，提高船舶推进器的性能、开发性能更好的推进器都是该领域主要的研究方向。从19世纪初期开始，螺旋桨一直被作为一种实用性很高的推进器应用在船艇中，直到现在，人们已经以螺旋桨为基础开发出了各种不同类型的推进器，例如，吊舱推进器、导管桨、泵喷推进器、对转桨、泵喷推进器等，并研发出了代替螺旋桨的推进器，如喷水推进与超导磁流体推进等。

一、推进器的发展和应用

1.1原始推进装置

在古代，对于船体的推进通常使用人力推进、牲畜推进等比较原始的方式，后来，开始使用竹蒿撑着前进，但是，这种推进方式也仅仅适用于独木舟、木板船时期，所以，它能够应用的范围非常小，工作效率也相对较低，船体的稳定性能与整体性能也相对较差。

1.2喷水推进器

推进机构在船体内部，利用喷射流体所产生的反作用力推动船舶前进的推进器。它的原理是利用水泵作为动力，将水从船底孔吸入，经过舷部的管子，把水从船后方向排出，依靠水的反作用力来使船舶行进。

1.3螺旋桨推进器装置

从19世纪蒸汽机问世以后，船舶明轮推进器配合蒸汽机的使用在一段时期内取得了较好的效果，但随着社会的不断发展和进步，明轮推进器的效率低，明轮蹼板在较大作用力下的磨损问题逐渐显现，科学家们开始研制，根据车轮的形状联想出简单螺旋式桨叶的雏形，依据风车找到扭矩输出，加上阿基米德螺旋泵，构成了最初的螺旋桨推进器。【1】为了证实螺旋桨推进器比明轮推进器具有更多方面的优势，英国海军还组织了相关的比赛，把推进力相当的采用明轮推进器的“爱里克托号”和螺旋桨推进器的“响尾蛇号”用粗绳将两船船尾相连，让他们反向行驶，“响尾蛇号”的螺旋桨飞速旋转，“爱里克托号”通过蹼板拨水，但最终还是被采用螺旋桨设计的“响尾蛇号”拖走，这场比赛也就证明了螺旋桨的优势，自此使用螺旋桨推进器也拉开了帷幕。到现在为止，螺旋桨推进器还是船舶推进的主要形式，科学家们根据使用的空间范围对其进行各个方面的改进。

1.4风力推进装置

随着时代的不断发展，人们开始借助自然界的风力条件进行推进，自此，风帆在较长一段时期内成为船舶的主要推进器，虽然利用风帆有其自身的优势，节省了人力、物力，但风帆的劣势也是显而易见的，风向、风力都制约了船体的推力状态，人对船体的操控力也受到限制，仅在一些公园游艇、小渔船上应用。但近些年来，由于石油能源的短缺，工业生产造成的环境污染（雾霾等）产生严重影响了人们的生活与健康，风力这种安全无污染、可持续利用的能源激发了人们从新使用风力推进的想法，节能船的研制与使用则会越来越广泛。

二、船舶推进器的分类及工作原理

2.1明轮推进器

明轮推进器是局部入水工作的部件，它主要由明轮外圈、内圈、蹼板、支撑等几部分组成，明轮推进器在工作过程中，电动机的动力带动明轮旋转，明轮外周蹼板以某个角度进出水平面，蹼板通过拨水产生的动力推动船体前进，按照蹼板安装形式的不同，可分为定蹼明轮推进器和动蹼明轮推进器，具体如下图1、图2所示。

2.2常规喷水推进器

喷水推进器是利用水的作用力和反作用力推动船体前进的一种推进器。一般由水泵，吸水管，喷水管组成，水泵是动力源泉，水从船底部吸入，经过吸水管道，从船的后方将水排出去，依赖水的反作用力推动船体前进，但是这种喷水式推进器在设计时，它的管路受尺寸设计上的限制，工作起来效率比较低，所以一般使用较少。

2.3对转螺旋桨

对转螺旋桨又称为双反转螺旋桨，将两个常规普通型螺旋桨安装在同心的两个轴上，使它们的旋向相反的一种推进方式。这种方式可以促进后桨吸收前桨的能量，如果前后桨的配合较好，尾流中周向诱导速度则比较小，效率有时则能达到普通螺旋桨的10%；对转螺旋桨采用的是相反方向旋转推进形式，横向稳定性好，一般鱼雷推进器采用此种方式；对转桨的叶面面积增大，相对来说，其负荷较低，从而可以避免空泡现象的产生。【2】优点和缺点是相对应的，对转螺旋桨增加了结构的复杂性设计时，要充分考虑正反同心周传递功率；其制造工艺要求高、成本和维修的费用高、误差的范围比较小，从而使得制造的难度进一步提高。

三、新型船舶推进器的发展前景

综合船舶推进器的各项性能来看，电力推进系统存在更多的优越性，在未来的15到20年以后，全电力推进系统在民用远洋船舶的使用率有望从10%提高到50%左右。掌握船舶全电力推进系统的开发设计以及制造核心是一项技术变革，只有加快民用船舶电力推进系统装备研究及产业化工作，才能在未来的市场竞争中占领制高点。

水下仿生推进器是随着生物流体力学，仿生机电与神经元网络控制等关键技术发展，仿生水下推进器将进一步向高速、高效、大载荷空间、高机动性、低噪声以及长航程方向发展，将会逐步实用化。

四、结束语

总之，从21世纪初期开始，船舶推进器得到了进一步的发展和应用。而且，在现代航运事业与军事用途的驱动下，现代的船舶必须要达到或者是始终维持着高航速、高适航、高稳定性、高操作性、高适用性和低能耗的高经济性等性能指标。此外，目前已经是高性能复合船型发展的年代，在这个大背景下，世界高性能船舶的发展和运用在高新技术的推动下呈现出一派蓬勃的景象，所以，在未来，船舶推进器必定会迎来更加良好的发展前景。

【参考文献】

[1]孙文林，王超，康瑞，王国亮.冰区航行船舶推进系统设计的若干考虑[J].船舶工程，2015（09）.

[2]王溢俊，王磊，蒋圳佯，陈诗洋.深水半潜平台锚泊辅助动力定位系统锚链布置方式影响分析[J].实验室研究与探索，2014（05）.