船舶实现转向为什么不直接控制螺旋桨转动，而是在螺旋桨后面加舵叶变向？

您好！这个问题问得非常好，也非常深入。要理解为什么船舶转向不直接控制螺旋桨转动，而是依赖舵叶，我们需要从几个关键的物理原理和工程实践角度来分析。我会尽量用通俗易懂的方式，像和您闲聊一样，一点点为您道来。

首先，咱们先想一想，我们骑自行车的时候是怎么拐弯的？是不是要转动车把？车把改变了前轮的方向，于是自行车就跟着拐弯了。船舶转向也是类似的道理，只不过我们用来改变方向的“车把”不是直接控制驱动轮（螺旋桨），而是放在了船尾的“舵”。

那么，为什么不直接控制螺旋桨呢？这里面有几个主要原因：

1. 螺旋桨的本质是推进器，不是转向器

螺旋桨的核心功能是把发动机的旋转动力转化为水中的推力，驱动船只前进。它转动时，桨叶的特殊形状会切开水流，给水一个向后的推力，根据牛顿第三定律，水也会给螺旋桨一个向前的推力，这就是我们感受到的前进动力。

如果您想通过控制螺旋桨转动来改变方向，理论上可以尝试：

改变螺旋桨的转速或转动方向： 这只会让船加速、减速或者倒退，改变不了船的航向。就像你踩油门让车子开得更快，并不能让它拐弯。
尝试倾斜螺旋桨轴或者改变螺旋桨叶片的角度： 这在技术上实现起来非常复杂且困难。螺旋桨通常是安装在一个相对固定的轴上的，而且为了效率，桨叶的角度（桨距）是经过精心设计的。如果想通过改变桨叶角度来产生侧向推力，需要非常精密的机械结构，而且即使能做到，产生的侧向力可能也相对较小，不足以有效控制大型船舶。更不用说，这样做会对螺旋桨的结构强度和效率产生严重影响。

2. 舵叶的设计是专门为了转向而生的

舵叶，又叫方向舵，它是一个垂直的板状结构，通常安装在船尾，位于螺旋桨的后方。它的设计目标只有一个：通过改变水流方向来产生侧向力，从而改变船的航向。

当舵叶转动时，它会改变流过船尾的水流方向。想象一下，如果水流迎面撞击一个倾斜的平面，这个平面就会受到一个侧向的力。舵叶就是利用这个原理。当舵叶向左转动时，流过的水就会被“推”向右边，根据反作用力原理，水就会给舵叶一个向左的推力，这个推力作用在船尾，就使得船身向左转动。

为什么把舵叶放在螺旋桨后面？

这个位置的选择也是有讲究的：

利用螺旋桨提供的水流： 螺旋桨在工作时，会产生一股向前运动的水流。将舵叶放在这股水流的路径上，可以更有效地利用这股由螺旋桨带来的“能量”，使舵叶受到的水流作用更强，转向也就更灵敏、更有效。这就像你在顺风时放风筝，风筝更容易飞起来一样。
操纵性更佳： 船尾相对来说是船身最宽的部分，并且螺旋桨提供的推力也主要集中在船尾。将舵叶放在这里，可以利用船尾这个“支点”，更容易地改变船的姿态。如果把舵叶放在船头，效果可能会差很多。

3. 实际工程中的考量与优势

效率与易控制： 用舵叶转向，是一个相对简单且成熟的技术。机械结构相对简单，控制起来也比较直接。相比之下，如果想通过改变螺旋桨本身来转向，需要的机械结构会非常复杂，成本高昂，而且可能还会影响螺旋桨的工作效率。
大型船舶的惯性： 尤其是大型船舶，质量巨大，惯性也非常大。想要改变它的运动方向，需要一个持续、稳定的侧向力来克服惯性。舵叶能够提供这样的力，而且可以通过角度的调整来控制力的强度。
多种推进方式的兼容性： 现代船舶可能采用不同的推进方式，比如喷水推进器、舷外机等等。但舵叶作为独立的转向装置，可以与大多数推进方式兼容。即使是推进器可以独立转向的船舶（比如一些操纵性非常强的特种船舶），通常也还会配备舵叶作为辅助或备用。

打个比方：

想想我们开汽车。发动机就像螺旋桨，提供前进的动力。我们是通过转动方向盘来控制前轮（相当于舵叶）的方向来拐弯的，而不是直接去扭动发动机或者变速箱来改变车的方向。方向盘控制前轮，这比直接控制发动机来改变方向要简单、直接得多，而且效率也高。

所以，总结一下，船舶转向不直接控制螺旋桨，而是使用舵叶，主要是因为：

螺旋桨是推进装置，不是转向装置。
舵叶是专门为转向设计的，能够高效产生侧向力。
将舵叶放在螺旋桨后方能更好地利用水流，提高转向效率。
舵叶的设计和控制更为简单、成熟，且成本效益高。
舵叶能更好地克服大型船舶的惯性，提供稳定的转向控制。

希望我这么一说，您能更明白其中的道理。这就是为什么在茫茫大海上，一艘艘巨轮能够通过一个简单的舵叶，灵活地改变航向，抵达世界的各个角落。

网友意见

因为舵比螺旋桨早发明上千年。当然这不是问题的关键。关键在于要让螺旋桨转动得有一个超大的万向节，还得有一个控制这个万向节的机构。这些东西还会因为过于复杂而经常出问题。

那为啥不选择单一点的舵呢？

另外自电动吊仓动力出现以后转螺旋桨已经是常规操作了。

比如雪龙2号就装有这样的吊仓，如下图所示。

装到船上以后是这样的

有了这种吊仓，船只甚至能够原地地极小半径转弯，例如天狮号这样

但是船用吊仓动力目前还存在动力输入不足的问题。所以一般只要航速不高的船只上使用。战舰一般是不用的。

而且一般只有工程船，考查船这样需要在极小的半径上转圈的船只才会使用这样的动力。战舰这种不需要小半径圈的船是不会要这种动力的。

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