为什么自从工业革命以来航海运输的速度提升远没有航空和陆地运输的提升大?

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17个答案
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海运在水里,液体的粘滞特性决定了其阻力大,加速小。根据浮力原理,船都有排水量,做不到水上漂,因此阻力绕不开。航海还有一个很严重的trade-off。想让船稳,抵抗狂风巨浪,就得加重,导致排水量变大,阻力变大。想阻力小,船轻,这样运货少,还抗不了风浪,喂鱼概率高。

陆路是固体表面。滚动摩擦的特点就是减小阻力的同时还利于加速,so车轮是最伟大的发明之一。不够快就继续减小摩擦,换光滑的,比如铁轨。再快还可以磁悬浮。

航空完全是空气阻力,自然容易提速。

等人类经常到外太空时就会有人像你一样感慨:“自信息革命以来为神马航海,航空的速度提升远没有宇宙飞船的提升大?”

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航空算是“新物种”,工业 革命前航空根本不存在更不要说比较了。
陆地运输在工业革命前的前身是什么?是牛马的生物力,相同于航海,革命前便有,也是人来划的。
不过你要考虑这样一个因素,水是空气密度的1000/1.293倍,即使船有一部分在水面之上,这个倍数还是相当可观的。何况使用相同的动力源(蒸汽、内燃机)。两者的差距自然而然地还是那么大。
但如果换一个方面来说 ,航海和陆运的提升比例,航海倒有可能优于陆运,因为蒸汽动力或内燃都有过热的限制,而水冷是相当好的冷却方法。
这个问题到此就回答完毕,不过我狐疑你还有其他的想法,那便是未来交通的发展,在这个问题上,深空、航空、陆运、水运哪个更好呢,答案是不确定的。因为深空不被现有动力学的问题:声障、冷却、引力所束缚便不多说,如今最为先进且科学的是NASA在研究的PuFF(脉冲裂变-聚变推进系统)。
在大气层内的航空如今仍是更先进的发动机作为方向,地月系统内的或为新一代的化学推进剂火箭。核动力应用在短途航空运输尚未实现。
对于路运来说,空气阻力是最大的敌人,且陆地上高能发动机的散热十分困难,而真空情况下的现有轨道运输就已经完全够用。马斯克的真空管道在未来可能成为主流,当然前提是财团买他的单。
海运的提升空间最大,虽然阻力极大,核动力之类的高热却能在其中被很好的冷却。况且水中的阻力还有可能被抵消。利用超声波空化原理在舰船前方撕裂出接近真空的气泡,便能使运行中的阻力大大减小,纯属设想,还未知是否被实现。

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主要还是从经济型的角度来考虑的,看看船舶的阻力曲线就知道了 。(下图是3.5万吨级船的有效马力曲线,没有考虑效率,就是阻力*速度得出的功率,实际的主机功率是1.1万马力)

总阻力随速度增加并不是线性的 ,而是越来越快的。当然这个与船型也有关系,但是大体还是符合这个规律的。
当船速达到一定程度后,速度增加一节,所需要的主机功率就要增大30%甚至更多。比如说一艘3.5万吨级的货轮,如果设计航速在15节左右(时速大约28公里),那么主机功率大概1.1万马力就够了,而美国的伯克级驱逐舰,满载排水量大约1万吨,主机功率达到了10.5万马力,是前者的10倍(当然这样比较是不合适的,军舰各种电子设备耗电量很大,相应的主机功率要求要大些,但是军舰长宽比大,阻力系数相应要小一些,如果货船那个身板要跑到30节的话主机功率增加肯定不止10倍)。

另外一个制约因素是主机。军舰上的主机一般是燃气轮机,燃气轮机的功率密度很大,重量和体积比较小(比如LM2500+,功率能达到4万马力,重量不到40吨),但是热效率比较低,油耗大。货轮上面一般用的是低速柴油机,重量和体积非常大(一台4万马力的柴油机重量能达到1000吨,4层楼高),油耗相应的要低一些。烧的油越少,自然运费越低,对货主和航运公司都是好事。

商业运输最重要的是经济性,而且海运的大宗货物像矿石,原油什么的对时效性要求不高,本身的单位重量价值也低,运费自然越小越好。这儿也是油船散货船航速都在14~17节左右,集装箱船航速在20~25节左右,而不再增加的原因。近年来经济低迷,新造的货轮设计航速有下降的趋势,都是为了省钱啊。

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zzzhu这家伙很懒很懒

2013-08-28 09:20

船只也是能达到相当高的速度的,不过对海运来说,海运的优势在于运量大、成本低,在发展过程中也是船越来越大,船越大,就越难提高速度。设想要把一条10万吨的船开得飞快,得消耗多大的能源,增加多少成本。海运主要是货运而不是客运,本来对速度的要求就不高,也没有必要去追求高速度。与海运相比,空运和陆运的优势则在于快速灵活,并且客运占了很大比例,对速度的需求就很高,所以在速度方面得到了很大的发展。

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支持者: pwb964012840

请用海运速度跟海运速度比 空运跟空运比………你会发现大家的提升效果是差不多的

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支持者: zzzhu

虽然船速不快,但是船体越造越大,载重能力一直在进步,运输效率还是提升了很多阿。

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yhz学物理的IT工程师

2013-08-28 17:32
支持者: Ralph

其实,运输速度不仅仅取决于单批货物的运输时间,还取决于一批能运输多少货物。
也就是说,假定有10万吨货物需要由A地到B地,比起50年前,汽车运输耗时缩短多少?船舶缩短多少?航空缩短多少?
其实这么比的话,海运的运输能力的提升不比其他的小,原因就在于海运一次运输的量提升很大--以前万吨轮算是巨无霸,现在就算是10万吨,也不算得特别拔尖。对比汽车,10倍的提升应该是做不到的。

对于海运来说,提高单次运输量远比提高航行速度要容易得多(原因见:@九维空间 的回答),所以一般都会用这种方法。
其实对航空而言,也是差不多的情况:自从喷气式客机/运输机广泛加入民航后(有五六十年了吧?),民航机的速度一直没有很大的提升,而载客量和运货量则提升了好几倍。

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啥也薄试远洋航天测控工程师

2013-08-28 14:24

法国AXS-Alphaliner海运调研机构2008年6月的统计数据显示:目前,全球海运贸易占全球贸易运输总量的90%。目前,国际贸易总运量中的2/3以上,中国进出口货运总量的约90%都是利用海上运输。

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其实我觉得要是以后能造出能像鱼一样扭动自如的潜水艇的话,速度说不定就可以上一个台阶了。。。。

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同样都是发动机驱动但阻力不一样,船身很大一部分在水里,四周都是水不仅有水的粘性还有阻力,陆地上轮子与地面的接触面接很小,航空就更不用说了。

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tensorspace能源工程硕士,油藏工程师

2013-08-29 16:34

海运得分,如果是短途客运的话,速度已经相当快了,参照港澳之间的轮渡,时速达到80公里,只是现在的航空和公路运输已经很发达,需要这样的高速海运的地方并不多。

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船在水中有一个兴波阻力,速度越快,阻力越大。
从成本上计算,克服阻力还不如增加运力

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