船舶能像高铁一样快吗?

国际金属加工网 2018年05月09日

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随着科学技术的进步,飞机汽车和火车都进行了大幅度的提速,唯有船舶的速度依然还是那么慢。为什么船舶的行驶速度一直那么慢?船舶能实现大幅度提速,成为水中的快速交通工具吗?

为什么船舶的行驶速度慢?想要知道为什么船舶的行驶速度比较慢,我们可以了解一下人类的运动纪录,世界百米跑纪录保持者跑完100米所花时间是世界游泳纪录保持者游完100米自由泳所花的时间的五分之一,这又是什么原因呢?

原来,人在水中游泳受到的水的阻力,比人在陆地上跑步的时候受到的空气阻力要大很多。这是因为物体在运动的时候所遇到的阻力和周围物质的密度有关,水的密度大概是空气密度的800倍,水中行驶的船舶受到的阻力也要比空气中行驶的火车、汽车、飞机受到的阻力大800倍。所以,在水中航行的船舶跑不快。

谁在拦着船舶快速行驶?船舶在水中航行遇到的水阻力主要包括兴波阻力、摩擦阻力和涡流阻力。潜艇在水下没有兴波阻力,但是涡流阻力和摩擦阻力依然存在。

摩擦阻力指的是船体和水摩擦产生的阻力,摩擦阻力大小和船体在水中浸没的面积和速度也呈正相关。也就是说船体浸没在水中的面积越大,摩擦阻力就越大。而船速越高,摩擦阻力也会越大。

兴波阻力指的是在水中行驶的时候,水中兴起波浪形成的对船舶的阻力。兴波阻力的大小和船体形状以及速度有关,船体比较窄,呈流线型并且船体表面比较光滑,兴波阻力就小;船速越快,兴波阻力就越大。涡流阻力是指船舶在水中行驶的时候,在船尾产生涡流而形成的阻力,涡流阻力的大小和浸没在水中的船体形状有关。另外,在风浪中航行的船舶还会产生波涛阻力和迎风阻力。

船舶提速是怎么实现的?正是由于船舶在水中行驶会受到这些阻力的作用,所以船舶的速度很难得到大幅提高。船舶在低速航行的时候,摩擦阻力占主导地位;高速航行的时候,兴波阻力有快速增加,超过摩擦阻力而占主导地位。要提高船舶速度,一是要增加船舶的动力,二是可以减少水阻力。增加动力装置的功率才能达到增加船舶动力的目的,这也就意味着机器和燃料重量的增加,船舶吨位也随之增加,这样一来水阻力也相应增加。所以,用增加动力的方法使船舶增速,增幅是很有限的。要减少船舶遇到的水阻力,就要让船体离开水面,或减少船体浸没在水中的面积,在这种思路下,滑行艇、水翼艇和气垫船等新船型就随之出现了。



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