一块钢板丢进水里会沉底,但用钢板造的巨轮却能漂洋过海。再加上肚子里的几万吨货物,它凭什么不沉?
一艘大型货轮,其实是一座会移动的钢铁城市。点开橙色圆点,认识它的关键部位:
▲ 货轮剖视图 · 点击橙点看讲解
轮船的螺旋桨不是普通风扇——它的每一片桨叶都是一个扭转的斜面,转动时像螺丝钉拧进木头一样「拧」进水里,把水往后推。水被推开,船就被反作用力推着往前走:
▲ 水下看螺旋桨 · 它比一层楼还高,却要转得又快又稳
把小风扇固定在玩具船尾,对着船后吹风——船就往前走了。螺旋桨干的事一样,只不过它推的不是空气,而是密度大 800 倍的水,所以力气大得多,也不用转那么快。

▲ 能量的四站旅程
轮船的柴油机有多夸张?最大的船用发动机重 2000 多吨,一个气缸比你家浴室还大,活塞有 1 米粗。它转得慢悠悠(每分钟不到 100 转),但力气大到能同时拖动 2 万个集装箱——慢,但力大无穷。

▲ 船体挤开多少水,水就用多大的力把它「托」回去
2000 多年前的阿基米德在浴缸里发现了这个秘密:浸在水里的东西,会受到一股向上的托力,大小正好等于它排开的那部分水的重量。这叫浮力。
一块实心钢板,排开的水只有薄薄一层,托力远小于钢板的重量——沉了。但把钢板弯成空心大碗的形状,它能排开几吨的水!当「排开的水重」追上「船+货的总重」时,船就稳稳浮住了。所以大船装货越多,吃水越深——它是在用下沉换取更多的托力,直到舷侧那条「载重线」为止。
把一块橡皮泥揉成实心球放进水盆——沉底。捞出来捏成空心小碗再放——浮起来了!还能往「碗」里加几枚硬币。橡皮泥还是那块橡皮泥,重量没变,变的只是形状,也就是排开水的能力。这就是钢铁巨轮不沉的全部秘密。
▲ 舵偏转 → 水流拐弯 → 船身转向
所以轮船停下来的时候舵会失灵——没有水流冲过舵面,舵就成了摆设。这也是大船进港要开几小时、还得小拖船在旁边又推又顶的原因:万吨巨轮低速时几乎「不听使唤」。
⏪ 船怎么「倒车」?船没有倒挡变速箱——它让螺旋桨倒着转,把水往前推,船就慢慢倒退。但从全速前进到倒退,惯性巨大的巨轮要滑出几公里才能真正停下,所以远洋船长看见冰山,必须提前很远就打舵。
轮船是人类最省油的运输方式:同样的燃料,一吨货物坐船能走的距离,是坐卡车的 4 倍、坐飞机的 100 倍。所以你吃的进口水果、穿的球鞋,大多是坐船来的。
大船的锚其实不是「抓」住海底,真正稳住船的是拖在海底那一大段锚链的重量。锚爪只负责不让链子滑动。
船身两侧的彩色刻度线叫载重线:装货吃到哪条线,一眼就能看出来。装过头?海事部门可不答应——沉船事故很多都是因为贪多。
1. 一块钢板会沉底,为什么钢板造的大船不会沉?
2. 螺旋桨是怎么把船往前推的?
3. 为什么轮船停下来后,舵就不灵了?