المروحة

يُستمد مبدأ استخدام المروحة اللولبية من التجديف بالمؤخرة . في التجديف، تُحرَّك شفرة واحدة في قوس من جانب إلى آخر مع الحرص على إبقاء الشفرة في الماء بالزاوية المناسبة. تمثلت الابتكارات التي أُدخلت مع المروحة اللولبية في توسيع هذا القوس لأكثر من 360 درجة عن طريق تثبيت الشفرة على عمود دوار. يمكن أن تحتوي المراوح على شفرة واحدة ، ولكن عمليًا، يوجد دائمًا أكثر من شفرة لتحقيق توازن القوى المؤثرة.

يعود أصل المروحة اللولبية إلى أولى السجلات التي تشير إلى مضخة لولبية، أو مضخة مائية لولبية، والتي تعود إلى بلاد ما بين النهرين القديمة . يصف نقش مسماري للملك الآشوري سنحاريب (704-681 قبل الميلاد) صبّ المضخات اللولبية من البرونز. ويتوافق هذا مع ما ذكره المؤلف الكلاسيكي سترابو ، الذي وصف الحدائق المعلقة بأنها كانت تُروى بواسطة المضخات اللولبية. ^{[ 3 ]} لاحقًا، استخدم أرخميدس (حوالي 287-212 قبل الميلاد) مضخة لولبية لرفع المياه للري وتفريغ القوارب، حتى اشتهرت هذه المضخة باسم "مضخة أرخميدس" . ويُرجح أنها كانت تطبيقًا للحركة الحلزونية في الفضاء (حيث كانت الحلزونات مجالًا خاصًا لدراسة أرخميدس) على عجلة مائية مجوفة مجزأة استخدمها المصريون للري لقرون. وفيما بعد، بدأت تصاميم المراوح الحديثة عادةً بتقصير طرف لولب طويل. ^{[ 4 ]}

بالإضافة إلى ذلك، كانت لعبة طائرة، وهي طائرة الهليكوبتر المصنوعة من الخيزران ، تحظى بشعبية في الصين بدءًا من حوالي عام 320 ميلادي.

في عام 1661، اقترح توغود وهايز استخدام اللوالب للدفع المائي، ولكن ليس كمروحة. ^{[ 5 ]} وفي عام 1681، صمم روبرت هوك طاحونة مائية أفقية تشبه إلى حد كبير مروحة كيرستن-بوينغ ذات المحور الرأسي التي صُممت بعد قرنين ونصف تقريبًا في عام 1928؛ وبعد عامين، عدّل هوك التصميم لتوفير قوة دافعة للسفن عبر الماء. ^{[ 6 ]} وفي عام 1693، اخترع الفرنسي دو كيت مروحة لولبية جُرّبت في ذلك العام، ولكن تم التخلي عنها لاحقًا. ^{[ 7 ] [ 8 ]} وفي عام 1752، منحت أكاديمية العلوم في باريس بورنيلي جائزة لتصميمه عجلة دافعة. وفي نفس الوقت تقريبًا، اقترح عالم الرياضيات الفرنسي ألكسيس جان بيير بوكتون نظام دفع مائي قائم على اللولب الأرخميدسي. ^{[ 6 ]} في عام 1771، اقترح مخترع المحرك البخاري جيمس وات في رسالة خاصة استخدام "المجاديف الحلزونية" لدفع القوارب، على الرغم من أنه لم يستخدمها مع محركاته البخارية ولم يطبق الفكرة قط. ^{[ 9 ]}

كان أحد أوائل الاستخدامات العملية والتطبيقية للمروحة في غواصة أُطلق عليها اسم "تيرتل" (Turtle) ، والتي صممها ديفيد بوشنيل ، طالب جامعة ييل والمخترع، في نيو هيفن، كونيتيكت ، عام 1775 ، بمساعدة إسحاق دوليتل ، صانع الساعات والنقاش وصاحب مصنع النحاس في نيو هيفن. قام شقيق بوشنيل، عزرا بوشنيل، وفينياس برات، نجار السفن وصانع الساعات، ببناء هيكل الغواصة في سايبروك، كونيتيكت . ^{[ 10 ] [ 11 ]} في ليلة 6 سبتمبر 1776، قاد الرقيب عزرا لي غواصة "تيرتل" في هجوم على سفينة إتش إم إس إيجل (HMS Eagle) في ميناء نيويورك . ^{[ 12 ] [ 13 ]} تتميز غواصة "تيرتل" أيضًا بكونها أول غواصة تُستخدم في المعارك. وصف بوشنيل المروحة لاحقًا في رسالةٍ إلى توماس جيفرسون في أكتوبر 1787 : "مجدافٌ مُصمَّمٌ على مبدأ البرغي، مُثبَّتٌ في مقدمة السفينة، يدخل محوره في السفينة، وعند تدويره في اتجاهٍ واحدٍ يدفع السفينة إلى الأمام، وعند تدويره في الاتجاه الآخر يدفعها إلى الخلف. وقد صُمِّمَ ليُدار باليد أو القدم." ^{[ 14 ]} صُنعت المروحة النحاسية، كجميع الأجزاء النحاسية والمتحركة في سفينة "تيرتل "، على يد دوليتل. ^{[ 15 ]} 

في عام 1785، اقترح جوزيف براما من إنجلترا حلاً للمروحة عبارة عن قضيب يمر عبر الجزء الخلفي المغمور من القارب متصل بمروحة ذات شفرات، على الرغم من أنه لم يبنها قط. ^{[ 16 ]}

في فبراير 1800، اقترح إدوارد شورتر من لندن استخدام مروحة مماثلة مثبتة على قضيب مائل لأسفل، يتم إنزاله مؤقتًا من سطح السفينة فوق خط الماء، وبالتالي لا يتطلب مانع تسرب مائي، وكان الغرض منه فقط مساعدة السفن الشراعية العالقة في حالة سكون. وقد اختبرها على متن سفينة النقل دونكاستر في جبل طارق ومالطا، محققًا سرعة 2.4 كم/ ساعة (1.5 ميل في الساعة) . ^{[ 17 ]}  

في عام 1802، بنى المحامي والمخترع الأمريكي جون ستيفنز قاربًا طوله 7.6 متر (25 قدمًا) مزودًا بمحرك بخاري دوار موصول بمروحة رباعية الشفرات. بلغت سرعة القارب 6.4 كيلومتر في الساعة (4 أميال في الساعة) ، لكن ستيفنز تخلى عن المراوح نظرًا للخطر الكامن في استخدام المحركات البخارية عالية الضغط. وكانت سفنه اللاحقة قوارب ذات عجلات مجدافية. ^{[ 17 ]}   

بحلول عام 1827، كان المخترع التشيكي جوزيف ريسل قد اخترع مروحة لولبية متعددة الشفرات مثبتة على قاعدة مخروطية. اختبرها في فبراير 1826 على سفينة يدوية، واستخدمها بنجاح على متن باخرة في عام 1829. وصلت سفينته "سيفيتا"، التي تزن 48 طنًا ، إلى سرعة 6 عقد. وكانت هذه أول سفينة ناجحة تعمل بمروحة لولبية من نوع أرخميدس. وقد حظرت الشرطة تجاربه بعد حادثة محرك بخاري. كان ريسل، مفتش الغابات، حائزًا على براءة اختراع نمساوية-مجرية لمروحته. مثّلت المروحة اللولبية تحسينًا على العجلات المجدافية، إذ لم تتأثر بحركة السفينة أو تغيرات غاطسها. ^{[ 18 ]}

قام جون باتش ، وهو بحار من يارموث، نوفا سكوتيا ، بتطوير مروحة ذات شفرتين على شكل مروحة في عام 1832، وعرضها علنًا في عام 1833، حيث حرّك قاربًا صغيرًا عبر ميناء يارموث وسفينة شراعية ساحلية صغيرة في سانت جون، نيو برونزويك . إلا أن طلبه للحصول على براءة اختراع في الولايات المتحدة رُفض حتى عام 1849 لعدم كونه مواطنًا أمريكيًا. ^{[ 19 ]} وقد لاقى تصميمه الفعال استحسانًا في الأوساط العلمية الأمريكية ^{[ 20 ]} ، لكنه واجه حينها منافسة شديدة.

على الرغم من إجراء تجارب على الدفع اللولبي قبل ثلاثينيات القرن التاسع عشر، إلا أن القليل من هذه الاختراعات وصل إلى مرحلة الاختبار، وتلك التي ثبت عدم جدواها لسبب أو لآخر. ^{[ 21 ]}

في عام 1835، بدأ مخترعان بريطانيان، جون إريكسون وفرانسيس بيتيت سميث ، العمل بشكل منفصل على حل هذه المشكلة. كان سميث أول من حصل على براءة اختراع لمروحة لولبية في 31 مايو، بينما قدم إريكسون، وهو مهندس سويدي كان يعمل آنذاك في بريطانيا، براءة اختراعه بعد ستة أسابيع. ^{[ 22 ]} سرعان ما بنى سميث نموذجًا صغيرًا لقارب لاختبار اختراعه، والذي عُرض أولًا في بركة بمزرعته في هندون ، ثم لاحقًا في معرض أديليد الملكي للعلوم التطبيقية في لندن ، حيث شاهده وزير البحرية، السير ويليام بارو. بعد أن حصل سميث على رعاية مصرفي لندني يُدعى رايت، بنى قاربًا نهريًا بطول 9.1 متر (30 قدمًا) وقوة 4.5 كيلوواط (6 أحصنة) وحمولة ستة أطنان ، أطلق عليه اسم "فرانسيس سميث" . زوّده بمروحة خشبية من صنعه، وعُرض في قناة بادينغتون من نوفمبر 1836 إلى سبتمبر 1837. في فبراير 1837، تضررت المروحة الخشبية ذات اللفتين أثناء إحدى الرحلات، ولدهشة سميث، ضاعفت المروحة المكسورة، التي أصبحت تتكون من لفة واحدة فقط، سرعة القارب من حوالي أربعة أميال في الساعة إلى ثمانية. ^{[ 22 ]} وقدّم سميث لاحقًا طلب براءة اختراع مُعدّلًا بناءً على هذا الاكتشاف العرضي.  

في غضون ذلك، بنى إريكسون عام 1837 سفينة بخارية تعمل بالدفع اللولبي، طولها 14 مترًا (45 قدمًا) ، أطلق عليها اسم "فرانسيس ب. أوجدن" ، وعرضها على نهر التايمز أمام كبار أعضاء الأميرالية البريطانية ، بمن فيهم مساح البحرية السير ويليام سيموندز . ورغم أن السفينة بلغت سرعتها 16 كيلومترًا في الساعة، وهي سرعة تضاهي سرعة السفن البخارية ذات العجلات الموجودة آنذاك ، إلا أن سيموندز ومرافقيه لم يُبدوا إعجابًا بها. فقد رأت الأميرالية أن الدفع اللولبي غير فعال في الخدمة البحرية، بينما كان سيموندز نفسه يعتقد أن السفن ذات الدفع اللولبي لا يمكن توجيهها بكفاءة. ^{[ ب ]} بعد هذا الرفض، بنى إريكسون سفينة ثانية أكبر حجمًا تعمل بالدفع اللولبي، أطلق عليها اسم "روبرت ف. ستوكتون" ، وأبحر بها عام 1839 إلى الولايات المتحدة، حيث سرعان ما اكتسب شهرة واسعة كمصمم أول سفينة حربية أمريكية تعمل بالدفع اللولبي، وهي "يو إس إس برينستون" . ^{[ 23 ]}  

على ما يبدو، كان سميث مدركًا لرأي البحرية الملكية بأن المراوح اللولبية غير مناسبة للخدمة في أعالي البحار، فعزم على دحض هذا الافتراض. في سبتمبر 1837، أبحر بسفينته الصغيرة (المجهزة الآن بمروحة حديدية أحادية الدوران) من بلاكوول بلندن إلى هايث في كينت ، متوقفًا في رامسجيت ودوفر وفولكستون . وفي طريق عودته إلى لندن في الخامس والعشرين من الشهر نفسه، لاحظ ضباط البحرية الملكية سفينة سميث وهي تتقدم في بحر هائج. وقد أعاد هذا الأمر إحياء اهتمام الأميرالية، وشُجع سميث على بناء سفينة كاملة الحجم لإثبات جدوى هذه التقنية بشكل قاطع. ^{[ 24 ]}

 تم بناء السفينة إس إس أرخميدس عام 1838 على يد ^هنري ويمشورست من لندن ، كأول سفينة ^بخارية في العالم تعمل بمروحة ^لولبية . ^{[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]}

كان لسفينة أرخميدس تأثير كبير على تطوير السفن، إذ شجعت البحرية الملكية على اعتماد الدفع اللولبي ، بالإضافة إلى تأثيرها على السفن التجارية. وأدت التجارب التي أجريت على سفينة أرخميدس التابعة لسميث إلى منافسة شد الحبل عام 1845 بين سفينتي إتش إم إس راتلر  وإتش إم إس أليكتو  ، حيث سحبت راتلر، التي تعمل بالدفع اللولبي ، سفينة أليكتو البخارية ذات العجلات المجدافية إلى الخلف بسرعة 2.5 عقدة (4.6 كم/ساعة) . ^{[ 29 ]} 

كما أثرت نظرية أرخميدس على تصميم سفينة إس إس جريت بريتين التي صممها إسامبارد كينجدوم برونيل في عام 1843، والتي كانت آنذاك أكبر سفينة في العالم وأول سفينة بخارية تعمل بالدفع اللولبي تعبر المحيط الأطلسي في أغسطس 1845. 

خضعت سفينتا إتش إم إس تيرور  وإتش إم إس إريبوس  لتعديلات كبيرة ليصبحا أول سفينتين تابعتين للبحرية الملكية مزودتين بمحركات بخارية ومراوح لولبية. شاركت السفينتان في رحلة فرانكلين المفقودة ، والتي شوهدت آخر مرة في يوليو 1845 بالقرب من خليج بافن .

استقر تصميم المروحة اللولبية في ثمانينيات القرن التاسع عشر.

كان الأخوان رايت رائدين في تصميم الشكل الانسيابي الملتوي لمراوح الطائرات الحديثة. فقد أدركا أن المروحة تشبه الجناح، وتحققا من ذلك من خلال تجارب نفق الرياح . أدخلا التواءً في شفراتهما للحفاظ على زاوية الهجوم ثابتة. لم تكن شفراتهما أقل كفاءة إلا بنسبة 5% من تلك المستخدمة بعد مئة عام. ^{[ 30 ]} اكتمل فهم ديناميكيات الهواء للمراوح منخفضة السرعة بحلول عشرينيات القرن العشرين، على الرغم من أن زيادة القدرة وانخفاض الأقطار أضافا قيودًا على التصميم. ^{[ 31 ]}

قام ألبرتو سانتوس دومونت ، وهو رائد آخر من الرواد الأوائل، بتطبيق المعرفة التي اكتسبها من تجاربه مع المناطيد لصنع مروحة ذات عمود فولاذي وشفرات من الألومنيوم لطائرته ثنائية السطح 14 bis . استخدمت بعض تصاميمه صفيحة ألومنيوم مثنية للشفرات، مما أدى إلى تكوين شكل انسيابي. كانت هذه الشفرات منحنية بشدة ، وهذا بالإضافة إلى غياب الالتواء الطولي جعلها أقل كفاءة من مراوح رايت. ومع ذلك، ربما كان هذا أول استخدام للألومنيوم في صناعة مروحة هوائية.

تعتمد هندسة المروحة اللولبية البحرية على سطح حلزوني . قد يشكل هذا السطح وجه الشفرة، أو قد تُوصف أسطح الشفرات بإزاحات من هذا السطح. يُوصف ظهر الشفرة بإزاحات من السطح الحلزوني بنفس الطريقة التي يُوصف بها شكل الجنيح بإزاحات من خط الوتر. قد يكون سطح الميل حلزونيًا حقيقيًا أو ملتويًا لتوفير توافق أفضل بين زاوية الهجوم وسرعة الدوامة فوق الشفرات. يُوصف السطح الحلزوني الملتوي بتحديد شكل خط المرجع القطري وزاوية الميل بدلالة المسافة القطرية. يتضمن الرسم التقليدي للمروحة أربعة أجزاء: المسقط الجانبي، الذي يحدد زاوية الميل، وتغير سمك الشفرة من الجذر إلى الطرف، والمقطع الطولي عبر المحور، والمخطط المسقط للشفرة على مستوى خط الوسط الطولي. يُظهر المنظر الموسع للشفرة أشكال المقاطع عند أنصاف أقطارها المختلفة، مع رسم أسطح الميل موازية لخط الأساس، والسماكة موازية للمحور. ويُشير الخط الواصل بين طرفي المقاطع الأمامي والخلفي إلى المخطط الخارجي الموسع للشفرة. ويُبين مخطط الميل تغير الميل مع نصف القطر من الجذر إلى الطرف. ويُظهر المنظر العرضي الإسقاط العرضي للشفرة والمخطط الخارجي الموسع لها. ^{[ 33 ]}

الشفرات هي ألواح مقطعية رقيقة تولد قوة الدفع عند دوران المروحة. المحور هو الجزء المركزي من المروحة، وهو الذي يربط الشفرات ببعضها ويثبت المروحة على العمود. يُسمى هذا الجزء " الوصلة" في المملكة المتحدة. زاوية الميل هي زاوية الشفرة بالنسبة لنصف قطر عمودي على العمود. الانحراف هو الإزاحة المماسية لخط أقصى سُمك بالنسبة لنصف قطر

يتم التعبير عن خصائص المروحة عادةً كنسب لا أبعاد لها: ^{[ 33 ]}

• نسبة ميل المروحة PR = ميل المروحة / قطر المروحة، أو P/D
• مساحة القرص A ₀ = πD ² /4
• نسبة المساحة المتوسعة = A _E /A ₀ ، حيث المساحة المتوسعة A _E = المساحة المتوسعة لجميع الشفرات خارج المحور.
• نسبة المساحة المطورة = A _{_D} / A_₀، حيث A_{_D} = المساحة المطورة لجميع الشفرات خارج المحور
• نسبة المساحة المسقطة = A _P /A ₀ ، حيث A _P = المساحة المسقطة لجميع الشفرات خارج المحور
• نسبة العرض المتوسط ​​= (مساحة إحدى الشفرات خارج المحور / طول الشفرة خارج المحور) / القطر
• نسبة عرض النصل = أقصى عرض للنصل / القطر
• نسبة سُمك الشفرة = سُمك الشفرة المُنتجة على محور العمود / القطر

التجويف هو تكوّن فقاعات بخار في الماء بالقرب من شفرة مروحة متحركة في مناطق الضغط المنخفض جدًا. قد يحدث هذا عند محاولة نقل طاقة زائدة عبر المروحة، أو عند تشغيلها بسرعة عالية جدًا. يُمكن أن يُؤدي التجويف إلى هدر الطاقة، والاهتزاز، والتآكل، وتلف المروحة. يُمكن أن يحدث التجويف في المروحة بعدة طرق. النوعان الأكثر شيوعًا هما تجويف سطح جانب الشفط وتجويف الدوامة الطرفية.

يتشكل التكهف على سطح جانب الشفط عندما يعمل المروحة بسرعات دوران عالية أو تحت حمل ثقيل ( معامل رفع عالٍ للشفرة ). قد ينخفض ​​الضغط على السطح الأمامي للشفرة (جانب الشفط) إلى ما دون ضغط بخار الماء، مما يؤدي إلى تشكل جيب بخاري. في ظل هذه الظروف، يكون التغير في الضغط بين السطح الخلفي للشفرة (جانب الضغط) وجانب الشفط محدودًا، ويتناقص تدريجيًا مع ازدياد التكهف. عندما يُغطى معظم سطح الشفرة بالتكهف، ينخفض ​​فرق الضغط بين جانبي الضغط والشفط للشفرة بشكل ملحوظ، وكذلك قوة الدفع الناتجة عن المروحة. تُسمى هذه الحالة "انهيار الدفع". يؤدي تشغيل المروحة في ظل هذه الظروف إلى هدر الطاقة، وتوليد ضوضاء كبيرة، ومع انهيار فقاعات البخار، يتآكل سطح المروحة بسرعة نتيجةً لموجات الصدمة الموضعية التي تصطدم بسطح الشفرة.

يحدث تجويف الدوامة الطرفية نتيجةً للضغوط المنخفضة للغاية المتكونة في مركز الدوامة الطرفية. وتنشأ هذه الدوامة نتيجة التفاف السائل حول طرف المروحة، من جانب الضغط إلى جانب السحب. يُظهر هذا الفيديو تجويف الدوامة الطرفية. عادةً ما يحدث هذا النوع من التجويف قبل تجويف سطح جانب السحب، وهو أقل ضررًا على الشفرة، لأن هذا النوع من التجويف لا ينهار على الشفرة نفسها، بل على مسافة ما في اتجاه تدفق السائل.

النوع الأكثر شيوعًا من أنظمة الدفع. كما هو موضح أعلاه، تم تطوير مراوح الدفع اللولبية ذات الخطوة الثابتة خلال القرن التاسع عشر ^لتصبح الوسيلة الأكثر فعالية لدفع السفن التي تعمل بالطاقة الميكانيكية. يمكن أن تحتوي المراوح على أي عدد من الشفرات، ولكن ثلاثة أو أربعة أو خمسة هي الأكثر شيوعًا في التطبيقات البحرية. غالبًا ما تحتوي التصاميم التي تقلل الضوضاء على عدد أكبر من الشفرات. عند النظر إلى اتجاه دوران المراوح، إذا دارت المروحة في اتجاه عقارب الساعة لتوليد قوة دفع أمامية عند النظر إليها من الخلف، يُقال إنها يمنى الدوران. وعلى العكس من ذلك، إذا دارت عكس اتجاه عقارب الساعة لتوليد قوة دفع أمامية، يُقال إنها يسرى الدوران. ^{[ 34 ]}

تتميز المراوح ذات الخطوة المتغيرة (CPP) بشفرات قابلة للدوران حول محاور عمودية على عمود دوران السفينة. ويمكن تغيير خطوة الشفرات لتلبية مجموعة من الظروف، كما يمكن تشغيل الآلات بسرعة ثابتة لتوليد الطاقة الكاملة في جميع ظروف التشغيل. تُستخدم المراوح ذات الخطوة المتغيرة لتجنب "توقف" الآلات، وهي حالة تعجز فيها آلات السفينة عن توليد عزم دوران كافٍ لتدوير المروحة بالسرعة المناسبة للطاقة المُولَّدة. لفترة من الزمن، لم يكن هذا التوافق ممكنًا دائمًا مع الشفرات الثابتة. ^{[ 35 ]}

يمكن تشغيل الشفرات ميكانيكيًا بواسطة نظام من الوصلات وقضبان التوصيل داخل العمود والمحور، أو هيدروليكيًا، أو مزيج من الاثنين. توفر أنظمة CPP الحديثة مزايا في الاستجابة والكفاءة، وتلغي الحاجة إلى علبة تروس عكسية أو كامة عكسية للمحرك الرئيسي.

على عكس المراوح ذات الخطوة الثابتة، تتغير خطوة شفرات المراوح ذات الخطوة المتغيرة بتغير نصف القطر، بينما تبقى الشفرات ثابتة. أما المراوح ذاتية الخطوة، فتتميز بشفرات حرة الدوران بزاوية 360 درجة حول محور عمودي تقريبًا على عمود الدوران، وهي شائعة الاستخدام في اليخوت والقوارب الشراعية الآلية. وتُحدد زاوية ميل الشفرات، وبالتالي خطوة شفراتها، بفعل القوى الهيدروديناميكية وقوى الطرد المركزي المؤثرة. ^{[ 36 ]} وتوفر أنواع المراوح ذات الخطوة المتغيرة وذاتية الخطوة مزايا عديدة مقارنةً بأنواع المراوح ذات الخطوة الثابتة، منها:

• القدرة على اختيار زاوية الشفرة الأكثر فعالية لأي سرعة معينة؛
• عند الإبحار الآلي ، القدرة على زيادة زاوية الشفرة لتحقيق الدفع الأمثل من الرياح والمحركات؛
• القدرة على التحرك للخلف (في الاتجاه المعاكس) بكفاءة أكبر بكثير (المراوح الثابتة تعمل بشكل سيئ للغاية في الاتجاه العكسي)؛
• القدرة على "خفض زاوية شفرات المروحة" لتقليل المقاومة عند عدم استخدامها (على سبيل المثال، أثناء الإبحار). بالنسبة للطائرات الكبيرة، إذا كان المحرك غير قابل للتحكم، فإن القدرة على خفض زاوية شفرات المروحة ضرورية لمنعها من الدوران بسرعة كبيرة قد تؤدي إلى تحطمها.

يُطلق على أحد أنواع المراوح المستخدمة في العديد من فئات الغواصات النووية، مثل غواصات فئة "بيرميت" و "ستورجون" و" لوس أنجلوس" التابعة للبحرية الأمريكية ، بالإضافة إلى الغواصة الألمانية من طراز 212 ، اسم المروحة المائلة . وكما هو الحال في شفرات المراوح المقوسة المستخدمة في بعض الطائرات، فإن أطراف شفرات المروحة المائلة تكون مائلة للخلف عكس اتجاه الدوران. علاوة على ذلك، تميل الشفرات للخلف على طول المحور الطولي، مما يُعطي المروحة شكلاً مقعراً. يحافظ هذا التصميم على كفاءة الدفع مع تقليل التكهف، مما يجعله تصميمًا هادئًا وخفيًا . ^{[ 37 ] [ 38 ]} ومع ذلك، فقد تم استبدال المراوح ذات الانحناء الخلفي إلى حد كبير بحلول القرن الحادي والعشرين بوحدات الدفع النفاثة ، حيث توفر المضخات النفاثة خصائص التخفي الفائقة مثل انخفاض البصمات السلبية وسرعة أعلى قبل بدء التكهف، وقدرة أكبر على المناورة عند السرعة، وقدرة تشغيلية فائقة في المياه الضحلة وكثافة طاقة أعلى.

تستخدم بعض السفن مراوح مزودة بجنيحات تشبه تلك الموجودة في أجنحة بعض الطائرات، مما يقلل من الدوامات الطرفية ويحسن الكفاءة. ^{[ 39 ] [ 40 ] [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ]}

يُتيح المروحة المعيارية تحكمًا أكبر في أداء القارب. فلا حاجة لتغيير المروحة بأكملها، إذ يُمكن تغيير زاوية ميل الشفرات أو الشفرات التالفة فقط. كما تُتيح إمكانية تعديل زاوية الميل لراكبي القوارب أداءً أفضل في مختلف الارتفاعات، وممارسة الرياضات المائية، والرحلات البحرية. ^{[ 44 ]}

يدمج دافع الحافة محركًا كهربائيًا في مروحة أنبوبية. تعمل القناة الأسطوانية كجزء ثابت، بينما تعمل أطراف الشفرات كجزء دوار. توفر هذه المحركات عادةً عزم دوران عالٍ وتعمل بسرعات دوران منخفضة، مما يقلل الضوضاء. لا يتطلب النظام عمودًا، مما يقلل الوزن. يمكن وضع الوحدات في مواقع مختلفة حول الهيكل وتشغيلها بشكل مستقل، على سبيل المثال، للمساعدة في المناورة. يسمح غياب العمود بتصميمات بديلة للجزء الخلفي من الهيكل. ^{[ 45 ]}

المراوح الحلقية الملتوية ، التي اختُرعت لأول مرة منذ أكثر من 120 عامًا، تستبدل الشفرات بحلقات دائرية. وهي أكثر هدوءًا بشكل ملحوظ (خاصةً عند الترددات المسموعة) وأكثر كفاءة من المراوح التقليدية في تطبيقات الهواء والماء على حد سواء. يعمل تصميمها على توزيع الدوامات المتولدة من المروحة على كامل شكلها، مما يؤدي إلى تبددها بشكل أسرع في الغلاف الجوي. ^{[ 46 ] [ 47 ]}

بالنسبة للمحركات الأصغر حجماً، مثل المحركات الخارجية، حيث يكون المروحة معرضة لخطر الاصطدام بأجسام ثقيلة، غالباً ما تتضمن المروحة جهازاً مصمماً ليتعطل عند التحميل الزائد؛ يتم التضحية بالجهاز أو المروحة بأكملها حتى لا تتضرر ناقلة الحركة والمحرك الأكثر تكلفة.

في المحركات الصغيرة (أقل من 10 أحصنة أو 7.5 كيلوواط ) والقديمة، ينقل مسمار قص ضيق يمر عبر عمود الدوران ومحور المروحة قوة المحرك عند الأحمال العادية. صُمم هذا المسمار لينكسر عندما تتعرض المروحة لحمل قد يُلحق الضرر بالمحرك. بعد انكسار المسمار، يعجز المحرك عن توفير قوة الدفع للقارب حتى يتم تركيب مسمار قص جديد. ^{[ 48 ]}  

في المحركات الأكبر حجمًا والأكثر حداثة، ينقل جلبة مطاطية عزم دوران عمود الدوران إلى محور المروحة. عند تعرض المحرك لحمل زائد، يتغلب الاحتكاك الموجود في الجلبة على قوة الاحتكاك داخل المحور، فتنزلق المروحة الدوارة على العمود، مما يمنع تحميل مكونات المحرك فوق طاقتها. ^{[ 49 ]} بعد حدوث ذلك، قد تتلف الجلبة المطاطية. في هذه الحالة، قد تستمر في نقل طاقة منخفضة عند السرعات المنخفضة، ولكنها قد لا تنقل أي طاقة عند السرعات العالية بسبب انخفاض الاحتكاك. كما قد تتلف الجلبة المطاطية بمرور الوقت، مما يؤدي إلى تلفها تحت أحمال أقل من حمل التلف المصمم لها.

في بعض المراوح الحديثة، يُستبدل جلبة مطاطية بحشوة بوليمرية صلبة تُسمى جلبة الدفع . ينقل المقطع العرضي المُسنن أو غير الدائري للجلبة، المُثبتة بين العمود ومحور المروحة، عزم دوران المحرك إلى المروحة بدلاً من الاحتكاك. البوليمر أضعف من مكونات المروحة والمحرك، لذا يتعطل قبلها عند زيادة الحمل على المروحة. ^{[ 50 ]} يتعطل هذا الجزء تمامًا تحت الحمل الزائد، ولكن يمكن استبداله بسهولة.

بينما يكون مروحة السفينة الكبيرة مغمورة في المياه العميقة وخالية من العوائق والحطام ، غالبًا ما تعاني اليخوت والصنادل والقوارب النهرية من انسداد مراوحها بمخلفات مثل الأعشاب البحرية والحبال والكابلات والشباك والبلاستيك. تحتوي القوارب البريطانية الضيقة عادةً على فتحة لإزالة الأعشاب فوق المروحة، وبمجرد توقف القارب، يمكن فتح هذه الفتحة للوصول إلى المروحة وإزالة الحطام. نادرًا ما تحتوي اليخوت والقوارب النهرية على فتحات لإزالة الأعشاب؛ بدلاً من ذلك، قد تُجهز بقاطع حبال يُركب حول عمود المروحة ويدور معها. تُزيل هذه القواطع الحطام وتُغني عن حاجة الغواصين إلى التدخل اليدوي لإزالة الانسداد. تتوفر عدة أنواع من قواطع الحبال: ^{[ 51 ]}

1. قرص بسيط ذو حواف حادة يقطع مثل شفرة الحلاقة؛ ^{[ 52 ]}
2. دوار ذو شفرتين بارزتين أو أكثر تقطع مقابل شفرة ثابتة، وتقطع بحركة مقصية؛ ^{[ 53 ] [ 54 ] [ 55 ]}
3. دوار مسنن ذو حافة قطع معقدة تتكون من حواف حادة ونتوءات. ^{[ 56 ]}

• نسبة التقدم – نسبة سرعة التدفق الحر إلى سرعة طرف الشفرة 
• تصميم المروحة المحورية - مروحة تحفز تدفق الغاز بشكل موازٍ للمحور في الغالب 

• انحراف المروحة – ميل المروحة إلى الانحراف حول السفينة أثناء التسارع 
• التجويف – فراغات منخفضة الضغط تتشكل في السوائل 

• دافع سمتي – وحدة دفع قابلة للتوجيه أسفل المركبة المائية 
  • أزيبود – دافع سمتي كهربائي 
• دافع القوس – جهاز دفع عرضي أو قابل للتوجيه في مقدمة المركبة المائية 
• المروحة ذات القناة - مروحة بحرية ذات فوهة غير دوارة 
  • نظام الدفع النفاث البحري 
• مروحة قابلة للطي - مروحة ذات شفرات قابلة للطي 
• الحلزون – منحنى فضائي يلتف حول خط 
• المروحة - دوار يزيد من ضغط السائل وتدفقه 
• دفة المطبخ – نوع من أنظمة الدفع الاتجاهية للسفن 
• دافع المناورة – جهاز دفع عرضي أو قابل للتوجيه في المركبات المائية 
• مروحة معيارية – مروحة مُجمّعة من مكونات 
• باخرة ذات عجلات مجدافية – سفينة تعمل بالبخار وتُدفع بواسطة عجلات مجدافية 
• دفة بليوجر – دفة السفينة المدعومة بمحرك دفع 
• دافع – جهاز ميكانيكي لدفع السفينة 
• دافع المؤخرة – جهاز دفع عرضي أو قابل للتوجيه في مؤخرة المركبة المائية 
• مروحة فائقة التجويف – مروحة بحرية مصممة للعمل مع فقاعة تجويف كاملة 
• مروحة متغيرة الخطوة – مروحة ذات شفرات يمكن تدويرها للتحكم في خطوة دورانها أثناء الاستخدام 
• مروحة فويت-شنايدر – نظام دفع بحري ذو محور عمودي 
• قناة معادلة التدفق الخلفي - ملحق بهيكل السفينة لتعديل تدفق الهواء الداخل إلى المروحة 

• آلة الموازنة – أداة قياس تُستخدم لموازنة أجزاء الآلات الدوارة 
• المادة المركبة - مادة مصنوعة من مزيج من مادتين أو أكثر غير متشابهتين