科普:聽說過能離開水還能行駛的船嗎?知道行駛最快的船嗎?

2020-12-12 劉敏聊科技

離開水的船就像離開水的魚還能動嗎?船中行駛最快的是什麼船呢?讓我們來一起發現吧?

船是一種很有用的水上交通工具,但是很多人嫌它航行得太慢,這是因為船在水中行駛時,船體要受到很大的水體阻力。如果能將船體託離水面,就可以大大地減少阻力,使船速大大加快。這就是氣墊船的基本原理。氣墊船在航行時,船體完全離開了水面,船體只受到空氣的阻力,比在水中航行時的阻力大大地減小。這種船有的能載幾百個乘客,每小時竟可以航行100千米。

是什麼力量把幾百噸重的船舉離水面的呢?

氣墊船又叫「騰空船」,是一種利用空氣的支撐力升離水面的船。原來氣墊船上裝有幾臺很大的鼓風機,這些鼓風機產生的壓縮空氣,由船底四周的環形通道噴出,以很大的壓力向下衝向水面。根據作用和反作用的原理,船體就得到一個方向向上的反作用力。當這個反作用力達到足以託起船體重量時,船體就被抬出水面。這時,在水面和船體之間,形成了一層氣墊氣墊船因此而得名。然後,利用斜向插入水中的螺旋槳,或利用空氣螺旋槳產生推力,來推動船舶前進。

氣墊裡的壓縮空氣不斷地逸散,並形成氣幕來維持氣墊,需要消耗很大的功率。而且,氣墊船在海面前進時,還會掀起相當大的波浪,並且濺起大量水花,這些都要消耗不少能量。所以,氣墊船雖然可以提高航速,所需要的功率卻是很大的氣墊船不僅能在水面航行,也可以在陸地上行駛,是一種水陸兩棲的交通工具。氣墊船在陸地上行駛時,船和地面之間同樣會形成一個氣墊,把船託起來。由於這個氣墊有相當的厚度,因此氣墊船可以平穩地行駛在崎嶇泥濘的道路上,就是在沼澤、草原、沙漠或結冰的海面上都可以通行無阻。除了直升機外,幾乎要數氣墊船能到達的地方最多了。

在各種交通工具中,船舶的航行速度最慢。它比汽車的速度慢得多,更無法與在空中翱翔的飛機相比。而且,從最早的帆船時代到今天,船速的提高十分緩慢,因而嚴重製約了水路運輸的發展。

為什麼船的航行速度難以提高呢?原來,水的密度是空氣的800多倍,所以,船舶在水中行進時遇到的阻力,就比在陸地上、空氣中行進的交通工具大得多。而且,船在航行時會掀起猛烈的波浪,這將消耗相當一部分船舶的動力,從而影響船速。因此,要想使船速有較大提高,除了要加大船舶的動力,還要設法使船體儘量少受水體和水波阻力的影響。

三船舶設計師從野鴨的蹼腳上受到了啟發。野鴨從水面上起飛時,會將蹼腳伸向後方,在扇動翅膀向前滑動的同時,扁平的蹼腳會產生一定的升力。當升力超過體重時,野鴨便能升上天空了。於是,人們設想在船底也裝上既像翅膀又像蹼腳的裝置,這種新型的艦船就是水翼船。水翼船是一種高速船。船身底部有支架,裝上水翼。當船的速度逐漸增加,水翼提供的浮力會把船身抬離水面(稱為水翼飛航或水翼航行),從而大為減少水的阻力來增加航行速度。

水翼船的工作原理和伯努利原理有關係。通過實驗我們發現流體在流速大的地方壓強反而小.水翼船的船底前部和後部,都裝有寬大、扁平的水翼,它們由支柱與船體相連。當水翼船發動、行進時,水中的水翼能像飛機的機翼一樣,產生一種向上的升力。速度越快,升力越大,從而使船體漸漸向上浮起。當水翼產生的升力與船體重量相近時,船身就能完全露出水面行進,因而只受到空氣的阻力,只有留在水中的水翼、舵和螺旋槳還受到水的阻力,因而航行速度能大大提高。目前,水翼船的最高航速已達到110千米/時以上,比普通艦船快1~2倍。而且,水翼船由於能升起在水面上高速行駛,所以大大減弱了波浪的影響,即使在大風大浪的情況下也能安全平穩地航行。

目前,水翼船的噸位還比較小,一般不超過三四百噸。隨著水翼船航行原理的深入研究和技術方面的改進,更大更快的水翼船將會出現,並將越來越廣泛地應用於交通運輸。

通過小編的介紹是不是感覺又發現了新大陸呢?

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