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奇异的弗莱特纳船
来源:中学生百科书库 类别:

1924年,著名学者及工程师弗莱特纳在一艘快艇上装上两个直径为3 米、高为13 米的圆柱体来代替帆,用6 马力的发动机带动钢铁圆柱体转动,并用这艘快艇横渡了英国与丹麦之间的北海.人们惊呼它为"无帆的帆船"! 这艘构造奇特的快艇是如何前进的呢? 你也许想不到它竟是靠圆柱体转动来推动快艇前进的。

要讲清这个道理,可以先看一下乒乓球比赛中常见的削球现象.乒乓球运动员经常把对手打过来的球"削"回去,被"削"的球总是离开其原始方向而飞向对手意想不到的地方.这是因为运动员给了乒乓球一个旋转力,使球边旋转边前进.球的旋转使它周围的边界层也开始与球一起旋转,发生空气旋流.在乒乓球的一侧,水平气流与空气旋流方向相反,使气流速度减少;在球的另一侧,两种流动方向相同,结果使气流速度增加.所以球的两侧压力不同,压力差就使球发生偏转.乒乓球运动员就是靠击球产生不同的旋转方向和控制旋转的强弱,来进行削球、拉弧圈球及抽杀的.实际上不光乒乓球运动员利用了这一方法,足球及棒球等运动员也常采用这一技术。

比如踢足球时,如果你用力的方向不通过球心,那么足球就会旋转.如果足球飞行时是带左旋的,则足球左侧的转向运动与气流方向相反,右侧的转向运动与气流方向相同,这样就使足球向左拐弯,绕过对方队员或守门员.反过来,若足球飞行时是带右旋的,则足球就会向右拐弯。

旋转的球仿佛是在自己造成的压力波波峰上飞驰,这个压力波一刻不离地跟着球前进.弗莱特纳船就是利用了被削球的偏转力原理来推动船航行的,它靠旋转的圆柱体两侧压力不同产生推进力.决定弗莱特纳船前进推力的主要因素是圆柱体的旋转,这一推进力的方向和大小与圆柱体旋转方向和快慢有紧密关系.改变圆柱体的旋转方向和速度,就可以改变船的航行方向和前进速度,使它像带帆的船一样在水中航行。

推动弗莱特纳船上的圆柱体转动的能量可以从风中获得,圆柱体所消耗的能量只是从风中获得的能量的1/5.圆柱体代替船帆,结构简单,不用装4~ 6 根或更多的桅杆,就能够在波涛汹涌的大海中远航.既然装有圆柱体的船有不少优点,为什么至今还没有得到推广使用呢? 这是因为柴油机船更有吸引力,它在航行中受变化无常的大自然的影响小.而对于帆船和轮船,人类经过几百年的研制、使用、积累了丰富的宝贵经验.对于一般的木帆船,普通的小造船场就可以制造,并且又经济又实惠.但是,随着能源危机的不断加深,也许人类又会转向弗莱特纳船的研究上来。

由弗莱特纳船前进的道理,同学们一定能在日常生活中发现许多类似的现象.体育运动中所玩的掷飞盘就是其中之一,它与踢足球的道理一样,也是利用掷出时的左、右旋来控制飞行方向.朋友们经过仔细观察,就会发现这样的例子还有很多很多。

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