为什么船的速度越快越不容易翻?

如题所述

船的速度与转速有关,但速度快慢船的大小有关。一般大船的转速都比较低推力大,小船转速高。

设计考量

水静力学

船舶可以浮在水面上的原因有以下三种:

大部分的船舶称为排水型船舶(displacement vessel),船舶的重量因为被船壳排开的水产生的浮力所平衡。

对于平底的船只,例如水翼船,升力是因为船的速度变快,和水相对运动时其升力会增加,直到水翼航行状态为止。

像气垫船等非排水型船舶,船只是因为船只产生的高压空气(气垫)支持其重量,因此可以和水面保持一定距离。

当船只往上的力和往下的力相等时,船只达到静力平衡。若船只再往下,吃水多一些,其重量不变,但其船壳排开水的重量变大了。当两个力平衡时,船可以浮在水面上。甚至即使船上的货物没有平均摆放,船也不会前仰后倾或是倾斜。

船只的稳定性一方面是考虑上述的静力学层面,当船受到外力移动、横摇(rolling)及纵摇(pitching),以及有风和浪的影响时,也要考虑动力学层面。稳定性不佳的船出现过大的横摇及纵摇,最后会翻船或沉船。

水动力学

船在水中航行时,其前缘会受到水的阻力,阻力可以分为许多成分,主要的是水作用在船壳的阻力及波阻力。若降低了阻力,速度自然会提升,需要降低湿润表面,没水部分船体也要改用产生水波振幅较小的外形。为了达到此一目的,高速的船舶一般会较细长,其附属物较小或是较少。

若定期的清理船壳上寄生的生物及藻类,也可以减少船的阻力,防污油漆也可以减少船壳上的生物。像球状船首等较先进的设计也可以减少波浪的阻力。

考虑波阻力的一个简单方法是看船壳和其产生船波的关系。若船的速度比船波传播的速度慢,船波会快速的在船的两侧消散。

不过若船的速度和船波传播的速度相等,船波能量增加的速度会比能量消散的速度快,因此船波振幅会增加。船必须从船波中穿过或是越过船波,其阻力会随速度,以指数形式上升。 

以上内容参考:百度百科-船



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