船舶动力发展史
自从船(独木舟——万吨船)发明以来,船的动力经历了多次发展。从发展顺序来看,基本经历了:
无动力漂流-人力-风力-汽轮机动力-外燃机动力-内燃机动力-核电(电)-未来混合动力
最早有记载的船只是简单的浮木,当时的动力基本以漂流为主,处于无动力状态。
在距今65438+10万多年前的河姆渡文化新石器时代,随着独木舟的出现,桨出现并迅速成型。
桨的出现改变了船一直无动力的状态,第一次使船的行驶状态可控,然后桨出现了,也是基于人力。
然后帆来了。帆船运动起源于欧洲,其历史可以追溯到古代。
风帆的出现,让船舶的动力部门再次依赖人力,让远洋航行成为可能。
最开始有横帆,也就是横放的方帆。船的前进依赖于风向,不能逆风航行。
然后出现了纵帆,也就是纵帆,使得逆风航行成为可能。
然而,风帆并不完美。在没有风的情况下,帆的动力会很难移动,如果在风力太大的时候没有及时收帆,桅杆很容易折断,船就会倾覆。
然后是蒸汽机,这是一种往复式动力机器,将蒸汽的能量转化为机械功。
蒸汽机的出现引起了18世纪的工业革命。
汽轮机的全称是蒸汽涡轮发动机,是一种捕捉水加热形成的水蒸气的动能,并将其转化为涡轮转动的动能的机械。
蒸汽轮机的出现最早是用在明船上,后来出现了螺旋桨。螺旋桨因其在动力效率上的优势,很快取代明船,成为现代船舶最常见的推进方式。
与风帆动力相比,船舶的汽轮机动力不再依赖自然,具有更好的可控性。但由于蒸汽机体积大、功率小、效率低,蒸汽机船逐渐被淘汰。
然后直接出现了外燃机。外燃机的原理简单来说就是将化学能转化为热能,再转化为机械能。
与蒸汽机相比,外燃机的效率略高。
其次是内燃机,这类发动机和外燃机最大的区别是它的燃料是在内部燃烧的。
内燃机的原理简单来说就是将化学能转化为机械能。
内燃机的效率高于外燃机。
现代船舶大多使用燃气轮机。这种发动机的工作特点是燃烧产生高压气体,气体的高压带动燃气轮机的叶片旋转,从而输出动力。
燃气轮机的应用范围很广,多适用于军舰和大型船舶的动力。
另一种现代动力是电动机,它是一种将电能转化为机械能的设备。
它利用通电线圈(即定子绕组)产生旋转磁场,作用于转子的鼠笼式封闭铝框上,形成磁电旋转力矩。
电动马达的优点是安静无污染。
然而,马达也有它的缺点。电机依靠电能,电能是一种能量而不是传统的物质。电能的获取和存储一直是限制电机发展的瓶颈。
电能的储存一直依赖于电池,但电池体积庞大,价格昂贵,使用困难。
获取电能的方式有很多种,可以利用太阳能、风能等自然能源。但目前风能和太阳能之间的能量转换效率不高,容易受天气影响,所以一直作为辅助手段,更多的是用内燃机或燃气轮机驱动发电机获取电能,但这样一来,纯电推进的优势就丧失了。
更先进的技术是利用核能。目前最先进的动力是核电,利用可控的核反应获取能量,从而获得动力、热能和电能。
核电的优势在于耐久性强。一般核动力航母的动力可以持续10-20年,这是任何力量都无法比拟的。但核电的高昂价格大大限制了它的推广,多用于军用舰船。