主题：【原创】晓枫谈船舶动力发展简史 -- fxw700
家园 【原创】晓枫谈船舶动力发展简史 晓枫谈船舶动力发展简史
晓枫好久不下河，下河手就痒，本来是借墨虎兄宝地发个原创帖，经铁手大大的意见直接开新帖。码字辛苦，恳请大家花之，水平有限，写的不好，请大家多多包涵
船舶动力发展简史
自从人类发明船舶（独木舟—万吨巨轮）以来，船舶动力历经多次发展，从发展顺序上来看，基本上经历了:
无动力漂流—人力—风力—蒸汽轮机动力—外燃机动力—内燃机动力—核动力（电力）—未来的混合动力
有据可查的最早的船舶是简单的浮木，那时的动力基本上基于漂流，属于无动力状态。
在1万多年以前的河姆渡文化的新石器时代，与独木舟出现同时，桨也应运而生，并且迅速成型。桨的出现改变了船舶一直以来的无动力状态，使船舶的行进状态首次变成可控的，随后出现了橹，也是基于人力的。
随后出现了风帆，帆船起源于欧洲，其历史可以追溯到远古时代。风帆的出现使船舶的动力部再依赖于人力，使远洋航行成为了可能。刚开始出现的是横帆，即横向安置的方形帆，船舶的行进比较依赖风向，无法逆风航行。接着出现了纵帆，即纵向安置的帆，纵帆的出现使逆风航行成为了可能。但风帆也不是十全十美的，在无风的情况下，风帆动力便寸步难行，而风力过大时若不及时收帆则容易产生桅杆断裂，船舶倾覆的危险。
接着出现了蒸汽机，蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械。蒸汽机的出现曾引起了18世纪的工业革命。蒸汽轮机全称叫蒸汽涡轮发动机是一种撷取将水加热后形成的水蒸汽之动能转换为涡轮转动的动能的机械。蒸汽轮机的出现首次的应用是在明轮船上的使用，随后出现了螺旋桨，由于螺旋桨在动力效率上的优势，迅速取代了明轮而成为了现代船舶最普遍的推进方式。蒸汽轮机相较于风帆动力，船舶的动力不再依赖于自然，有着更好的可控性，不过由于蒸汽机体积大、功率小、效率低，所以，蒸汽机轮船也逐步被淘汰。蒸汽机是一种外燃机，外燃机的原理简单来说就是将化学能转化为热能，进而转换为机械能。
紧接着出现的是内燃机，这一类型的发动机与外燃机的最大不同在于它的燃料在其内部燃烧。内燃机的原理简单来说就是将化学能转化机械能。相对于外燃机燃机的内燃机的效率更高。
现代船舶多采用燃气轮机，这种发动机的工作特点是燃烧燃烧产生高压燃气，利用燃气的高压推动燃气轮机的叶片旋转，从而输出动力。燃气轮机使用范围很广，多适用于军舰及大型船舶的动力。
另一种现代动力是电动机，电动机是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈（也就是定子绕组）产生旋转磁场并作用于转子鼠笼式式闭合铝框形成磁电动力旋转扭矩。电动机的优点是安静，无污染。不过电动机也有其弱势，电动机依赖电能，电能石一种能量而不是传统的物质，电能的获取和储存是一直一来限制电动机发展的瓶颈。电能的储存一直一来都是依赖电池，不过电池的体积庞大，价格昂贵，难以应用。电能的获取方式有很多种，可以使用太阳能风能等自然能，但是目前风能和太阳能的能源转换效率不高，容易受到天气影响，所以一直都是作为辅助手段来采用，更多的是采用内燃机或者燃气轮机来驱动发电机来获取电能，不过这样一来也就失去了纯电力推进的优势。
更先进的技术是利用核能，目前最先进的动力当属核动力，核动力是利用可控核反应来获取能量，从而得到动力，热量和电能。核动力的优势在于其强大的持久性，一般的核动力航母的动力可以维持10-20年，这是任何动力所不能比拟的，但核动力高昂的价格，使其推广受到很大的限制，多用于军事船舶。
未来船舶动力的发展可能更偏向于混合动力，如柴燃混合发动机，柴电混合发动机，发展的趋势是绿色，廉价，高效，安全。随着科技的发展，未来肯定会出现更好的动力。
鸣谢：
感谢[donkeyking]指出文中的不足之处
感谢铁手大大的建议
感谢墨虎兄的抛砖引玉
土鳖太忙了，过段时间再抗铁牛
家园 海浪的涌动是否可以成为船舶的东力？ 看人家冲浪的那个速度，估计还是有点可能的。
家园 核动力算不算一种外燃机？ 家园 问题提的非常棒 战舰上面通常意义上的对核反应堆的应用，其实就是使用核反应产生的热量，加热水产生高压水蒸汽来推动动力涡轮，带动螺旋桨或者是发电机来获得动力，所以也可以说核动力本质是外燃机。不过貌似核能产生的热量也可以直接带动斯特林热机，虽然功率小，不过优点在于结构简单体积小，有一些核动力潜艇上是这样设计的。
总而言之，目前对核能的应用通俗来说就是当“烧不灭的老虎灶”在用，核反应堆这玩意，只要在工作中就会一直产生热量，需要持续的冷却，这也是为什么核电站要造在海边的原因之一。核动力舰艇因为始终航行在水面上，冷却用水是不会缺的。
貌似现在有些AIP（不依赖空气动力装置）就是利用小型的核反应堆+斯特林热机的原理，不要以为核反应堆都很大，美国人造过核动力的飞机，老毛子也搞过核动力的卫星，其实如果需求的动力不是很大，核反应堆可以做的很小，甚至直接采用核电池。
- 复 问题提的非常棒
家园 歪一下楼 说道核动力卫星，有人说没有使用等离子推动合适。
关于等离子（或者说离子，原谅文科生的问题哈）推动，可以科普一下吗？
- 复 歪一下楼
家园 核动力卫星不用等离子么？ 核动力只能产生能量，但还是需要推进剂，如果不用等离子，要用的推进剂也还是很多，这样的核动力能有什么用？我想不可能。
- 复 歪一下楼
家园 名词解释：等离子推进 等离子推进，电推进方式之一。即等离子体中的电子在交叉垂直的电场和磁场的作用下做霍尔漂移运动，而喷射出的离子形成推力来推进航天器前进。目前的等离子推进是深空探测、卫星轨道保持方面最有前途的电推进方式。
不过等离子推进也有局限性，等离子推进器主要用于空间推进，相比化学推进，具有比推力高的特点，但是本身的推力较小。原理就是通过电场或者磁场将已经电离的气体推出航天器自身，产生推力。特点就是不必携带很多燃料，可以减少自重，适合空间的长距离运动。不过若是在大气圈内明显就不适用了。
家园 目前唯一的等离子推进实用案例只有隼鸟号吧 虽然日本人的隼鸟号磕磕碰碰的也算是回来了，但是4台等离子推进器坏了3台，在这方面实在算不上是成功。而且4台推进器加起来的推力，厄，用某人的话来说，就和打个喷嚏差不多……
家园 离子推进目前用于卫星姿态控制和轨道转移 也用于低轨卫星保持轨道高度。
使用的推进剂少比冲高是个优势。
目前唯一的等离子推进实用案例只有隼鸟号吧第一个使用离子推进的是美国的深空一号飞行器（Deep Space 1）。
家园 等离子推进毕竟还不太成熟 毕竟是不太成熟的技术，等离子推进的最大优势是在于推力的持久性大，不过爆发力不足，等离子推进器的耐久性问题看来还有待解决啊。