摘要：1894年，英国新造的小型驱逐舰“勇敢”号初次试航，发现主机功率只有3700马力，比额定低了7.5%，航速24节，比设计航速27节相差很多，要知道作为军舰，航速就意味着生死比赛，怎么能比设计差那么多呢？军方很不满意。后来多次修改螺旋桨，直到尾部发生剧烈振动都不

1894年，英国新造的小型驱逐舰“勇敢”号初次试航，发现主机功率只有3700马力，比额定低了7.5%，航速24节，比设计航速27节相差很多，要知道作为军舰，航速就意味着生死比赛，怎么能比设计差那么多呢？军方很不满意。后来多次修改螺旋桨，直到尾部发生剧烈振动都不能解决问题。在第六次修改的时候，工程师把螺旋桨的面积增加了45%，再次试航，船舶竟能神奇地达到预定的27节航速。这是为什么呢？

二战的时候，德国的潜艇几乎把英国运输物资的轮船快要全部击沉了，英国只好硬着头皮求助昔日的对手美国，美国造的"自由轮"平均能42天就能下水，非常快，但是经常发生螺旋桨铀锥形大端龟裂折损，甚至会出现螺旋桨落入海中的严重事故，这又是为什么呢？

其实自从螺旋桨发明以来，船舶推进装置就出现各种疑难杂症，问题层出不穷，人类在解决这些问题的同时也重新认识了船舶推进装置并非螺旋桨+轴+内燃机那么简单，其中有很多让人掉头发的工程计算。

船舶推进装置，顾名思义就是能推动船舶前进的设备和装置。而最早的船舶的推进装置是什么呢？

其实，原本船上是没有推进装置的，即使后来船舶的概念出现很长一段时间以来，船上也没有推进装置的。船舶推进装置是船舶工业化以后才有的。

最早船舶出现，我们还不能称之为船舶，中国最早的记载能载人于水上的器具为舟，舟是怎么来的呢？我国古籍曾记载先民“刳木为舟”，就是把一根较粗的树木，中间剖空，人可以乘坐其间，漂浮于水，这舟就是最早的船舶。

这最早船舶的推进设备是什么呢？最早出现的推进器估计非“楫”莫属了，楫是一个在船侧边人工滑动的木板。后来又有了棹”，“桨”和“橹”，其中“橹”是后来演化比较先进放置在船尾的划船工具，一个支点固定在船上，一端在船上，另一一端在水中。水下部分剖面呈弓形，有点类似于机翼剖面。由人手摇动船上的一端连续工作，无需离开水面，利用杠杆原理，效率较高。

唐朝的时候，有一个叫李皋的人试着把车轮装在船的两边，从而提升了推进效率，船从此有了另一个名字——车轮船，后来随着技术进步，虽然车轮没有了，但从此船舶在中国有了一个响亮的名字——轮船。

18世纪，西方兴起的第一次工业革命把蒸汽机运用到各行各业，人们试着把蒸汽机放到船上，在尾部装一个水轮连接蒸汽机，由于水轮有一半在水上，一半在水下，因此又叫明轮。明轮船明显提高了船舶的推进动力，这也是人类第一次摆脱了自然力量的束缚，运用化学燃烧的能量转换成机械能来推动船舶前进。

19世纪上半叶，欧洲工程师发明了螺旋桨来推动船舶前进，螺旋桨是船舶工业史上最耀眼和最伟大的发明，它在改变力传导方向的同时并明显地提升了力的传递效率，它能把圆周旋转的扭矩转化为直线前进的动力，想想还有比这神奇的事物吗？螺旋桨发明的时候，还没有飞机，飞机的飞行也是把推进螺旋桨旋转运动转化为直线运动。把旋转运动转化为直线运动，并且能反过来把直线运动转化为旋转运动，这就是后来电机、泵、内燃机等涌现的目的，也是工业大发展的基础。

螺旋桨与内燃机的结合，犹如金风玉露一相逢，推动船海事业前进无数。螺旋桨把内燃机的动力转化成了前进的动力，可以使船舶明显提升推进效率。而内燃机则可以极大地提高人类所能掌握的动力级别，告别自然的风力或者手工的人力能量，使得后来出现的大型船舶比如能装24000个集装箱的轮船或者能装30万吨石油的油轮出现有了可能，极大地提高了运输能力和货物贸易量，为人类广泛地分工合作和经济全球化打下工业基础。

但是机械大型化后出现了一系列人们始料未及的现象。比如螺旋桨运行了一段时间后发现某些部位有很多穴孔，叶梢边缘处也腐蚀得快没了。这是什么原因呢？工程师对此问题的深入研究发现了空泡的现象及其产生的机理，这也是“勇敢”号军舰航速上不去的原因，这也是为什么增加桨叶面积反而意外地解决了航速问题。

有些船运行一段时间之后，发现轴承崩裂，联轴器断裂，而轴则拧成了麻花的形状，船舶必须停航检修，给船东带来了极大的经济损失，给船员带来了安全隐患。这又是什么原因？是船厂轴系校中不合格造成的，还是轴承底座太软造成的？

拧成麻花的轴系

说到轴系校中，英国“伊丽莎白女王”号航空母舰多次出现轴系联轴器断裂故障，研究人员怀疑是轴系校中不正确造成的。看看吧，轴系校中，这个船舶建造最基础的工艺居然导致老牌资本主义帝国的航空母舰趴窝在家里，几百亿美元建造的军舰成了废物。

种种安全事故和设备故障都是机器大型化发展之后出现的，引起了业界极大的关注和研究，船舶工程师对工业化后的船舶出现的问题进行了漫长而深入的学习和研究，船舶界发展出了流体动力学和回转动力学两大学科。对于回旋振动原理的通透理解帮助人们解决了“自由轮”螺旋桨轴断裂的问题。

然而，解决了很多问题后，又出现了更多的问题，有些船运行一段时间后，发现主机曲轴断裂，不得不去更换曲轴，造成这种机械设备损坏的原因又是什么？

断裂的曲轴

还有些船，运行一段时间后，发现减速齿轮箱轮齿被打坏，弹性联轴器也裂开。这又是什么原因呢？

打坏的齿轮

开裂的高弹

船舶工程师又开始埋头研究问题背后的原因是什么，继而又发现了振动的机理，这个可能是扭转振动造成的。所以今天的船舶工业，在设计船舶推进系统的时候，从第一开始就要解决扭转振动、回旋振动以及轴向振动问题。工业化后的船舶市场，不是简单地买个柴油机，买个螺旋桨，中间加一个轴这么简单的事情了。

农耕时代的人，越老越吃香，因为年领可能代表着你的知识，白发代表着你的经验，别人想学点吃饭的本领就得尊重白发老人。而工业化时代，知识更新特别快，老革命经常遇到新问题，这就得需要有一定的研究能力新型人才，人的一生可能就得不断地学些。比如，近些年船舶工业又出现了一些老革命家无法理解的新问题：

出于环保的要求，某些船用了不锈钢的轴，但是在上坞抽检的时候却发现轴上有几个腐蚀的坑洞，这样用下去坑洞扩大，轴系断裂，船岂不是很危险，这又是什么原因引起的呢？

腐蚀不锈钢轴

而随着科学技术的发展，船舶电气化越来越成为一种趋势，特别是电力推进的出现又颠覆性地改变了船舶的推进方式，但也由此带来了新的问题和现象，比如，轴上的轴承出现烧蚀的麻点，这会影响轴承的运行功能，也影响轴系对力的传递。严重的时候，轴承大面积损坏，不得不停船更换轴承。

损坏的轴承

损坏的轴承

有时候，船舶电子器件会出现烧坏现象，有时候工作有莫名其妙的故障。比如,某船在正常靠离码头工作时一切都正常，船舶在码头静止状态下测试侧向推进器时却发现其它设备的电源变压器烧坏了，这又是为什么？

有时候用轴带发电机，其它电子设备却故障无法工作，只要停掉轴带发电机，电子设备就又回复正常了，有时候只要加个变压器可能就解决问题了，这又是什么问题？

上述的现象都属于船舶推进装置研究的内容，这是一个系统工程，需要全面而综合的研究。在早期做设计的时候，各个设备因为发展成熟都不会有问题，齿轮箱、电机、柴油机、螺旋桨、变频器等等，都是发展成熟的产品，大概率不会有问题。但是如果把他们放在一起，可能就会出现问题，比如8缸柴油机驱动4叶螺旋桨，可能就会出现振动问题。

因此船舶推进装置研究就是一个综合研究课题，要把这些系统放在一起，犹如老中医给人把脉，望闻问切，综合治理；而专门课题研究就是西医，头痛医头，脚痛医脚，齿轮箱没有问题，柴油机也没有问题，变频器和电机也没有问题，但是放在一起可能就会出现问题。

船上最难做的，就是推进系统，外行人可能会说，这有什么呀，不就是桨轴+柴油机嘛！是的，没错，没问题，都好说，有问题，就像大英帝国的航空母舰，让你的船三天两头出故障。

所以，船舶设备，最重要也最复杂的就是船舶推进系统的设备，最难的，就是那些搞船舶推进系统研究的人。

中国有巨大规模的船舶建造市场，有最大规模得船舶从业人群，有一批世界前沿的船舶类高校，有一批技术领先的专业化研究所，中国一定会出现一批船舶人才，引领船舶世界的风骚。

中国已经有一批系统性船舶人才了，也必定会出现更好得船舶人才，反观，英国和美国，他们已经出现颓势，这些老牌资本主义帝国想要重新振兴船舶，他们没有人才，没有市场，何其难哉。

愿中国船舶人才再多点，再精深一些，这是我维护我们万里海疆平安宁静的基础。

来源：夏琳看科技