书城科普奇妙的大自然:360°亲近大自然
10667600000086

第86章 长翅膀的“船”——野鸭与水翼船

小问号

水翼船是一种高速船。这种船身底部有支架,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),从而大为减少水的阻力来增加航行速度。野鸭是水鸟的典型代表,其数量和种类非常多,是多种野生鸭类的通俗名称。那么,科学家是怎样发现两者之间的必然联系的呢?

大家知道,在水中航行的船,要想提高航行速度,就必须千方百计地克服水的阻力,它是影响航行速度的主要因素。水的阻力与水的密度有关,比空气大800倍左右。可是,怎样才能有效地克服水的阻力呢?

经过观察,一个有趣的问题引起了人们的关注:在水中游泳的野鸭为什么会游得那么快呢?人们发现,野鸭是靠足蹼的作用而飞离水面的,足蹼是它飞离水面的工具。

原来,野鸭在飞离水面之前,总是将带蹼的双脚先向后伸,与水流形成一定的角度后,再展开两个翅膀,进行剧烈地扑动,产生了一定的水平速度。它的双脚在滑行的过程中,还产生了一种巨大的升力,这种升力一旦超过它的体重时,它就立即飞离水面,腾空而起,向广阔的天空飞去。

舰船设计师模仿野鸭带蹼的双脚,设计制造了一艘带翅膀的船——水翼船。这种船在水中前进时所产生的升力,比在空气中受到的升力要大800倍左右。水翼虽然小,作用可不小,能把千百吨的重船轻而易举地托出水面,船身只受到空气的阻力,水的阻力大大减少,只有留在水里的水翼、舵和推进器稍稍遭遇了水的阻力。水翼船最大的优点就是速度快、吃水浅、阻力小,所以它在水中的航速特别快,被美誉为“长翅膀的船”。

“小档案”

早在1906年,就有学者发表关于水翼原理的文章。电话的发明人贝尔认为这是项重要的发明,他画出类似水翼船的草图,然后与他人合作,在1908年进行关于水翼的实验。1910年,贝尔建造的水翼船达到了时速87千米的速度。在美国海军的支持下,他们改用两副350马力(260kW)的发动机,在1919年9月创下时速114千米的纪录。这项纪录一直保持了十年。二次大战期间,德国人开始研究水翼船,并与苏联人合作,在1952年制造出能载客的水翼船,重7吨,载客32人,采用U型半浸式水翼,速度达32节。1970年和1980年,苏联人设计了不少流线形的水翼船渡轮和军舰。现今存在的水翼船大多不超过1000吨,并以近海航行为主,与其他的高速舰艇技术相比,水翼船(全浸型)的主要优点是能够在较为恶劣的海情下航行,船身的颠簸较少,而且高速航行时所产生的兴波较少,对岸边的影响较低。