是船体太大，还是螺旋桨小？小小螺旋桨凭什么支撑起巨轮的航行？

这——是伊丽莎白女王号航母，船重7.1万吨，满载排水量6.5万吨，可你敢信吗？它只有两个螺旋桨，为何万吨巨舰只靠两个小小螺旋桨就能被驱动呢？

何为巨轮？

巨轮？究竟是得多大的轮船才能被称之为巨轮？在人们平时对各类船舶的称呼中，巨轮似乎是最少被听到、也最少见到的，那这种船舶具体又有多厉害？这个巨究竟“巨”在何处呢？

巨轮通常是指吨位达到了上万吨级别以上的船舶，通常这种船舶出海时已经不只是简单地横着下水了，而是需要进入到船坞，通过引水、浮力和牵引力进行起浮工作，将巨轮引出坞外进行作业才能算是完成了一整套出水步骤的。

巨轮出水之后的下一步就是在海面上航行起来，可是你敢信吗？在如此巨大的一艘轮船上，推动其上万吨承载量和运行的，居然只是那么一两个对比起来“小得可怜”的螺旋桨发动机而已！

轮船轮船，其实说起来驱动巨型船只的并不是轮子，船只上也没有任何轮子，它为什么还要叫做轮船呢？那是因为早期的船只上的确是安装了轮子，通过人工踩踏轮子引起其在水面上转动，从而形成动力驱动船只向前航行，故有“轮船”之称。

而在技术随着时代进步之后，人们开始使用蒸汽驱动的木制桨轮组等“轮子”逐步地取代了以前的单一木轮。直到现在，效率快、重量轻、结构简单的螺旋桨成为了最主要、也最常见的推进工具，成为了真正意义上的“轮”。

螺旋桨在水中受到发动机产生的动力带动，就开始不停旋转，而在这个旋转的过程中水被向后排走，出现的反作用力则推动着轮船往前行进。这就是船用螺旋桨的简单运行原理，总的来说就是用来克服水下阻力。

四两拨千斤，螺旋桨这么小，怎么带动巨轮？

一般来说，一艘巨轮上通常只配备两个螺旋桨，也就是说，一艘载重可以达到几十万吨的巨轮行驶就只依靠那两个螺旋桨，这有多震撼呢？如下图可见，跟庞大的巨轮比起来，螺旋桨就像个迷你小玩具。

英国皇家海军伊莉莎白女王级航空母舰重达7.1万吨，配备双轴双螺旋桨，其中每个螺旋桨的重量仅整个航母的1/130左右；我国2017年生产的“明舟号”40万吨矿砂船自重为5.42万吨，而螺旋桨仅仅只有71.86吨，放在这么一个万吨级的“大佬”面前对比起来就像个小虾米。

但是要说船用螺旋桨小吧，它又好像真的不太小。就“明舟号”40万吨矿砂船的螺旋桨而言，它虽然只有72吨不到，但是人家四片桨叶构成的整体直径能达到11.2米，大概有多高呢？几乎三栋楼那样高吧。

目前世界上最大的船用螺旋桨是由我国镇江中船瓦锡兰螺旋桨公司制造的，重约480吨，直径能达到12米左右，相当于4层楼的楼高。并且非常值得一提的是，这样体积的螺旋桨是专为巨型集装箱船、游轮和运矿船准备的，连航母这种吨位级别的船舶都还“不够格”使用。

所以其实并不是螺旋桨小，而是跟船体这种庞然大物相比起来，再大的螺旋桨看起来也不成合适的比例了。那为什么大大的船身采用“小小的”螺旋桨就够了呢？螺旋桨与船体的尺寸不能成正比，推力能够吗，船能开得远吗？

这一点就需要细论一下螺旋桨克服水阻力的原理了。正如上文所说，螺旋桨和最初的木轮组存在的目的都是为了克服船体和水之间摩擦带来的阻力，但其中的比例关系是“螺旋桨的推力与在水中的质量和加速度的乘积成正比”。也就是说，螺旋桨能产生的推力与其大小并不成正比，它不像飞机一样，尺寸大就能带来更大动力。

在标况下，空气的密度为1.29kg/m³，而水的密度则要比空气大700多倍可以达到1000kg/m³，这就意味着即使螺旋桨的尺寸较小，也能让船向前行驶，同时还有转速的加持，就算实际上需要更大尺寸的螺旋桨也可以通过转速进行弥补。小尺寸用高转速，大尺寸用低转速，螺旋桨的大小与发动机的转速也息息相关。

当然，密切影响着螺旋桨大小和尺寸的还有船的吃水深度。吃水深度指的是船底的龙骨与水面的垂直距离，而这个距离肯定是在船体的设计阶段就要明确出来的。而众所周知的一个常识是，螺旋桨只有完全被淹没在水下时，才能发挥出最大的推动力。所以螺旋桨的尺寸也是在设计阶段就要确定下来的，要保证螺旋桨的最大直径要小于船舶空载时的最小吃水深度。

比如，美国现役最大的水面潜艇吃水深度约9米，螺旋桨直径为7.6米；福特级航母的吃水深度为7.8米，螺旋桨直径则刚好为6.4米……这些刚好的尺寸不仅省空间还能保证效率，毕竟尺寸太大的话，不仅转起来费劲儿效率低，还会影响轮船的动力系统。

螺旋桨的“杀伤力”

螺旋桨配合发动机推动着巨型船舶的前行，可以说是也推动着水上交通与运输的进步，然而，伴随着水面上的宇宙级速度同时出现的，还有水下高速运转带来的巨大杀伤力。

大型船只的螺旋桨在水中旋转的时候，会形成比较大的漩涡，极容易将小型海洋生物给吸入漩涡给搅碎。被搅碎是小海洋生物的灭顶之灾，而由此产生的血腥味则将带来下一波大型海洋生物的灾难。

闻到血腥味的大型鱼类会跟在船只后面捕食，可一旦碰到了高速运转中的螺旋桨就会遭遇到非常严重的划伤。

这一点就不得不提总是带着满身伤口追着船只跑的鲸鱼了，鲸鱼不仅容易被血腥味所吸引，还会被一些船只比如舰队携带的侦察水下情况的声呐频率所吸引，而它们一接近水下的船只，就逃脱不了被刮擦伤的命运。

鲸鱼被刮烂的伤口通常是难以愈合的，这些伤口长期浸泡在海水里会感染发炎，然后行动速度减缓，它们要么是被冲刷到滩涂搁浅，要么就是会被海底的其他生物分而食之，最终的结局都十分不忍直视。

而为了减少海底螺旋桨带给海洋生物的伤害和破坏性影响，人们也一直在研究现代轮船的其他驱动方式，力求开发多元化推进装置模式，不局限于其中一种。

比如早在最开始的时候，大部分轮船采用的局部没水推进的明轮就能在一定程度上减少对海洋生物的伤害，当然，明轮的笨重与低效率是另说了。

现在各国正在大力研究推进的各种推动装置中，风力推进或许是最有希望、最备受关注的了，毕竟风力是取之不尽用之不竭的自然能源，不费钱也不算费力。

早在1980年，日本就推出了首条被认可的实用化的风能辅助商船“新爱德丸”号，船上配备有内燃机推进和风帆推进两套动力装置……

2007年天帆公司(Skysail)推出了全球第一艘有风筝拉动的货轮“白鲸天帆号”，使用的原理是利用上升至300米高空的超轻合成纤维巨型风筝，配合以以及输入了风力和风向数据的船载计算机，指挥风筝沿围绕货轮的轨道移动，由不同方向拉动货轮，减少轮船的引擎负荷……

2010年，Enercon公司更是发布了圆筒帆动力的货轮“E-Ship1”号，原理更是神奇，利用了球体旋转带动空气产生的压差，形成作用力来推动船舶的前进。这套系统更节能的是，使用的是废气锅炉蒸汽动力来推动圆筒帆的旋转……

2018年，中国也推出了首艘靠风航行的30万吨风帆动力船“凯力号”，用的是翼型风帆，助推效果好、节能效果也很显著，平均每天可以实现节省3%的油耗，人送外号“水麒麟”……

而最近，挪威船级社与德国船级社合并后成立的DNV推出了更新后的风力辅助推进系统（WAPS），这一系统已经成功地应用在了许多商业船只上，并且也已经证明这一系统可以节省达到20%左右的燃料。

以上种种足以证明，在未来可期的船用推动装置中，风力推进（包括风筝、帆）或许是最有机会广泛应用和投入的一种了。

结语

当然，除了风力推进外，还有许多别的其他推进装置：比如气垫船和掠海地效翼艇就更多的是采用空气螺旋桨，通过加速空气来流速度引起动量变化而产生推力；穿浪船与英法等国的核潜艇则是更多使用了泵喷推进器……但是数量和占比上还是船用螺旋桨占大头。

巨大的货轮或者航母满载时重能量达到几十万吨，如此庞大的海上巨无霸只靠风力推动显然还不太靠谱，螺旋桨担当动力装置C位目前看来还是会持续上一段不短的时间。

但人类的期望与“野心”显然不止于此，我们希望风帆助力，希望降低船只远洋的能耗成本，减少对环境的碳排放污染，希望船舶发动机的负载功率、希望不伤害到海洋的原住民、希望设备的使用寿命都能愈演愈佳……海上之路越走越远。