明輪，又稱明輪推進器，是船舶的一種推進工具，利用明輪轉動帶動葉片撥水來推進船舶。明輪推進器與槳、櫓等推進工具相比，前進一步，但是，它結構笨重、效率低，特別是遇到風浪中，所以，明輪推進器後來被螺旋槳所代替。
基本介紹
- 中文名：明輪
- 外文名：paddlewheel
- 又稱：明輪推進器
- 解釋：船舶的一種推進工具
- 缺點：結構笨重、效率低
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定義
明輪安裝於舷側的明輪叫邊輪，安裝於船尾的叫尾輪。邊輪增大船寬，對橫穩性有利，但在風浪中不易保持航向。尾輪適用於狹窄航道。
明輪曾廣泛用作海船的推進器，但由於本身的機構十分笨重，在波濤中不易保持一定的航速和航向，且蹼板易損壞，故目前僅用於部分內河船舶。
歷史
19世紀初期，蒸汽機被用作艦船動力。在海軍進入熱動力時代的前40年，明輪推進是蒸汽艦船採用的主要推進方式，這一時期的蒸汽船外觀上的兩大特徵，便是冒著滾滾黑煙的煙囪和中部2個巨大的明輪推進器。
明輪推進器的前身是人力或畜力帶動的輪槳，它的歷史長達3000年，歐洲地中海地區和中國的造船工匠們都各自獨立設計出了輪槳，在公元3世紀，輪槳戰船組成的水師曾馳騁尼羅河和長江，幾次著名的古代水戰中，都有輪槳戰船的身影。明輪之所以成為第一種蒸汽動力的推進裝置，是因為它的設計簡單，只需要在輪槳的基礎上稍加修改,製造也較為簡便，符合當時人們的直線思維，但明輪推進的缺點也是顯而易見的。明輪占據了寶貴的舷側火炮放列面積，推進效率也偏低。因為明輪槳葉划水產生的反作用力不能完全轉化為艦船的推進力。在明輪的前緣，槳葉將海水向後下方推出，在明輪的後緣，槳葉將海水向後上方推出，相當大一部分主機的動力被浪費於將海水上揚或下推的過程中。
分類
明輪根據布置位置，分為舷側明輪和船尾明輪，舷側明輪裝在船舶舷側部位；船尾明輪裝在船尾。它們都是用蒸汽機來帶動明輪，使其轉動，推進船舶。
明輪根據槳板形式分為明輪有定蹼式和動蹼式兩種。
定蹼式明輪
早期的明輪形式主要是定蹼式明輪（Radial Wheel），在明輪上安裝長方形的蹼板,它們以相同的角度間距均布在輪子的周圍，通過繞中間軸轉動擊水，受到水的反作用力帶動其前進。
定蹼式明輪
定蹼式明輪它構造簡單，造價低廉，但蹼板入水時易產生拍水現象，而在出水時又產生提水現象，因而浪費了大部分能量，效率較低所以它的直逕往往做得很大，入水深度一般不超過半徑的1/2。
動蹼式明輪
動蹼是明輪的槳板以鉸接方式與輪體相連，通過偏心作複合運動，動蹼式明輪可以借偏心裝置控制蹼板，以調節出水和入水的角度，消除了定蹼式明輪缺點，故其效率較高。動槳明輪產生的推力略次與定槳明輪。
動蹼式明輪
動蹼式明輪工作原理
船舶推進器可以被看作是一個能量的轉換器，即將船舶動力裝置輸出的功通過船舶推進器轉換成為連續不斷地克服船舶航行阻力所需要的功。按照其作用原理分類，船舶推進器可以被分為直接作用式和反作用式兩種類型。
最典型的直接作用式推進器是帆，它通過轉換風能成為推動船舶前進的作用力。反作用式的推進器即包括了各種現代形式的推進器，如螺旋槳，明輪，擺線式推進器，噴水推進器等，其原理是由於推進器對船舶運動方向相反的方向的反作用，導致排出水流的運動量增加而產生的脈衝力。
明輪的工作原理類似划槳的原理，起初是在明輪上安裝固定式的長方形划水槳板，槳板以同樣的角度分布在輪子的周圍，即定蹼式明輪。定蹼式明輪具有結構簡單且牢固的優點，但定蹼明輪必須要有很大的直徑和較低的轉速才能達到較高的效率，當定蹼式明輪轉速逐漸增大時，推力和轉矩的波動也越大，而在低轉速時則可以產生較平穩推力和轉矩。動蹼式明輪通過蹼板和輪體自身以鉸接的方式相連，再連線偏心環（EccentricStrop）作複合運動 。通過採用可以活動的動蹼，蹼板垂直入水、出水的程度比定蹼式明輪高，因此明輪的直徑可以降低定蹼式明輪的 2 倍或更多，動蹼對於相對較小的明輪直徑和較深的浸深有較高的效率，其效率可以接近於當螺旋槳直徑受到吃水和水深限制時的效率，比定蹼式明輪大約高出 10% 。然而，對於使用直徑大的明輪，若相對浸深並不是太大，此時通常採用定蹼式明輪以替代動蹼式。通常在有吃水限制的航道中採用動蹼式明輪，在吃水限制要求不高的航道中採用定蹼式明輪。動蹼式明輪蹼板的寬度大約在蹼板長度的 20-25%之間 。
由於動蹼式明輪藉助偏心裝置控制調節了蹼板出水和入水的角度，減緩了定蹼式明輪蹼板入水時的衝擊現象和出水時的舀水作用，其在較高轉速時仍然可以產生相對較穩定的推力和轉矩。
明輪的套用
使用明輪作為推進器的船舶，稱為明輪船。明輪船是船舶發展史上的一個重要的階段，它套用於各種不同用途與功能的船隻上。總的來說，明輪船可以用於戰爭船艦、商業貿易、客貨運輸等等眾多方面。明輪船已經退出歷史舞台，主要用於商業旅遊與歷史展覽等。
美國的克萊蒙特號明輪船是世界上最早出現的蒸汽機輪船，它就是一艘明輪船。船舶用上蒸汽機，出現蒸汽機輪船是船舶動力發展史上革命性演變。世界上第一艘蒸汽機輪船是由美國發明家富爾頓製造的，他在1802年春天，在法國建造第一艘蒸汽機輪船，停泊在塞納河上，一場風暴就把它折斷。富爾頓沒有因此止步，他又重建了一艘蒸汽機輪船，命名為“克萊蒙特”號。
克萊蒙特號輪船船長45.72米，寬9.14米，船上裝有蒸汽機，用明輪來推進。1807年，“克萊蒙特”號在美國哈德遜河上試航，獲得成功，它以每小時6.4公里速度，航行91.4公里。從此，美國哈德遜河上開闢定期航班，標誌了蒸汽機輪船正式投入使用。
到了19世紀60年代，明輪船被裝著螺旋槳的先進蒸汽船淘汰。
