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水翼船的工作原理是什么?

发布时间:2019-12-15 16:21 来源:未知 编辑:admin

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  水翼船工作原理:船身底部有支架,装上水翼。当船的速度逐渐增加,水翼提供的浮力会把船身抬离水面(称为水翼飞航或水翼航行, Foilborne),从而大为减少水的阻力来增加航行速度。

  水和空气都是流体,飞机靠机翼在空气中高速 前进而获得升力,使巨大的机身凌空飞翔。将类似于机翼的水翼装在船身底下,在高速航行时水翼在水中前进也获得升力,把沉重的船身托出水面,只有水翼、螺旋桨和舵等在水下。

  由于水翼船船体飞离水面,减少了船体的水阻力。因此与同样吨位、同样航速的滑行艇或高速双体船等比较,水翼船的阻力仅一半左右,即能用较小的功率获得更高的航速,大大提高了经济性。

  在流体中,流速越大的位置,压强越小。当船在水中高速航行时,水翼船的水翼上表面凸起,他与船体间的水流速度大,压强小。下表面的水流速度小,压强大。

  因此在水翼的上、下表面存在向上的压力(压强)差,上方压强小于下方压强,产生一个合压强,使其产生一个向上的合力。所以船体被抬高了。水翼船的特点是行驶在空气跟海水的界面上,以尽量克服水的阻力。

  跟其他的高速舰艇技术相比,水翼船(主要是全浸型)的主要优点是能够在较为恶劣的海情下航行,船身的巅簸较少。而且高速航行时所产生的兴波较为少,对岸边的影响较低。

  缺点主要在制造大型的水翼船、或进一步提高速度,目前还存有技术困难。水翼所能提供的浮力与长度成平方关系,但是船的重量却与长度成立方的关系(平方/立方定律),故此制造更大型的水翼船存在一定的难度。

  要进一步提高速度,水翼在高速下会产生气泡(空蚀,cavitation)的问题亦需要解决。此外全浸式水翼的结构及控制较为复杂,亦令成本上涨。水翼船使用燃气引擎花费燃料较多亦是商业运作上的考虑之一。

  水翼船的工作原理:水翼就是在水中工作或割划水面的机翼。它在水中运动像飞机机翼在空气中运动一样产生一定的升力。

  由于水的密度约为空气密度的800倍,在同等升力之下,水翼的尺度比机翼要小得多。靠水翼升力支持艇重的水翼船比滑行艇阻力小、兴波小、受波浪干扰影响也小,因而具有良好的快速性和适航性。

  一副水翼,一般由产生升力的翼板、翼板与艇体间连接的支柱及其他一些附件组成。水翼的升力特性,主要取决于翼板的几何特征和几何要素,这些要素主要指的是:水翼的弦长、翼展长、展弦比、平面形状、前视形状、翼剖面形状等。水翼船和水翼艇原理相同,只是大小类型不同。

  这种水翼被称为“半浸式”或“割划式”水翼。因为在水翼飞航时,U型水翼会有部分是浸在水中,而部分则会割破水面露在空中。半浸式水翼的结构较为简单,推进一般用船尾浸在水中的螺旋桨及方向舵。

  2、较新的水翼船则是采用倒 T 型的水翼,这种水翼被称为“全浸式”,因为它经常保持在水下。“全浸式”的水翼受海浪的影响比“半浸式”小,因此全浸式水翼船在大浪的海上行走时更为稳定,亦更为舒适。

  但是因为全浸式水翼设计不具自我稳定的特性;故此必须要由自动控制系统就海面情况、船身姿态、速度、加速等参数不断改变水翼的攻角,以维持水翼飞航的状态。如果水翼船突然失速(例如发动机严重故障,或者因碰撞而突然减速),飞航中的船身可能会突然掉回水中,造成意外。

  部份全浸式水翼船的推进采用燃气涡轮引擎,配以喷水系统,避免了螺旋桨及方向舵带来的阻力。船在航行时,船体受水的阻力较大,影响船的航行速度

  在流体中,流速越大的位置,压强越小。当船在水中高速航行时,水翼船的水翼上表面凸起,他与船体间的水流速度大,压强小。下表面的水流速度小,压强大。因此在水翼的上、下表面存在向上的压力(压强)差,上方压强小于下方压强,产生一个合压强,使其产生一个向上的合力。所以船体被抬高了。从而大大减少水的阻力增加了航行速度。

  水翼船(Hydrofoil)是一种高速船。船身底部有支架,装上水翼。当船的速度逐渐增加,水翼提供的浮力会把船身抬离水面(称为水翼飞航或水翼航行, Foilborne),从而大为减少水的阻力来增加航行速度。

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