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澳门永利官网y8.ccapp_舰艇不是随便设计:吨位、马力、速度都必须讲科学

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澳门永利官网y8.ccapp,在现代海军当中,大型舰艇的优势是毋庸置疑的,大型舰艇意味着能够携带更多更大型的舰载设备,在海战当中具有优势。而舰艇的速度也是必不可少的一点,总所周知,越大型的舰艇想要跑到高速就越难,但是舰艇的吨位,主机功率和航速之间到底是一个怎样的关系呢?今天我们就来探讨一下。

要谈舰艇的功率肯定就要谈舰艇受到的阻力。有一定物理基础的人都知道,舰艇在水面航行的时候会受到多种阻力的影响,有形状阻力,摩擦阻力,兴波阻力等等,一般来说小船收到的阻力都要小,大船受到的阻力都要大,这个和船体水下部分的最大截面积,船体入水面积,以及船只外形系数有着各种各样的关系,不能一概而论,有的时候大船的阻力说不定还比小船小一些。

形状阻力很好理解,船体在水中运动的时候有一个截面,就像一块板子,这块板子大阻力就打,板子小阻力就小,所以大多早期高速舰都是非常瘦长的。摩擦阻力就是舰艇入水部位在运动当中和水体摩擦产生的阻力。高速时最主要的部分是兴波阻力,能够占总阻力的一半以上。简单一点来理解的话,舰艇在高速航行会在两侧及后方掀起大量的浪花,掀起这些浪花的能量都是由船所提供的,传递的方式就是兴波阻力。兴波阻力的大小和舰艇在水线上的面积息息相关,水线面积大则兴波阻力大,可以看到一些高速分体船在水线部分只有细细的一条,这就是为了降低兴波阻力。

我们从这里可以看出,舰艇的阻力和舰艇上的各种面积成正相关,而吨位又直接影响到各种面积。众所周知面积计算是二次方,体积是三次方,所以可以近似地认为阻力和吨位的2/3次方成正相关。

速度方面,摩擦阻力与速度的1.86次方成正比,形状阻力是2次方,兴波阻力是2~4次方,当舰船航速接近/超过行波传播速度时,兴波阻力与速度的4~6次方成正比。一些特殊的船型比如刚才提到的高速分体船除外。所以在一般情况下,可以近似的认为阻力和速度的二次方成正相关。

那么接下来就是一个简单的数学问题了,可以的出舰艇的功率大致和速度的三次方成正相关,和吨位的2/3次方成正相关。也就是说在相同速度之下,吨位的增加对应的功率增加其实不太大,但是在相同吨位之下,要想增加速度就就要功率增加很多才行。所以高速舰艇对于动力系统来说是一个非常大的考验。举个简单的例子,一艘万吨级驱逐舰要想跑到30节大概需要十万马力(以伯克级为例子),如果想要跑到60节,那就需要八十万马力以上了。但是如果都只想跑到30节,不到一万吨的伯克级驱逐舰需要十万马力,但是比它重接近10倍的尼米兹级航母只用了26万马力,两倍多一点。所以能看出,在吨位和速度中,对功率影响更大的还是速度。

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