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水下升力体水翼船制作

2015-01-06

中学科技 2014年12期
关键词:水翼松木木块

水翼船的水翼采用了类似于飞机机翼的升力原理,只是两者所处的介质不同。由于水的密度比空气的密度要大800倍,所以,水翼船的水翼翼展无需做得像飞机那样长就能取得所需要的升力。尽管如此,要取得使船体离开水面滑行的升力,像机翼一样扁平的传统水翼船的水翼还是要做得比船体宽。这对于要经常停靠码头的船舶而言,确实是一件很不方便的事。而要支撑起前后两个结构相对单薄的水翼,又不得不采用一些很复杂的支架,这又给水翼船带来了很大的附加阻力。能否把水翼的宽度缩小到船体的宽度以内,不影响船停靠码头,又保持水翼应该达到的升力,把船体托出水面滑行呢?

水下升力体

科学家们为此进行了大量的计算和试验。结果发现,在升力不变的情况下,要缩短水翼的翼展,只要把水翼的厚度加厚就可以了,这样,当薄翼面的水翼展长缩短到不影响船体横向尺度的时候,水翼就变得很厚了!这个变厚的水翼,科学家称之为“水下升力体”。

水下升力体不仅能产生很大的升力,对船体具有很好的抬升效果,而且由于其体积比薄水翼明显增大,为舰船提供了额外的浮力,大大增加了舰船的运载能力。

水翼船的船艉有一个水下横向水翼,它能用先进的航行控制系统对船的前后颠簸与摇摆进行自动控制。

使用水下升力体的新型水翼船的推进系统用的是大功率的喷水推进装置,由一个安装在船体上的进水口进水,再通过安装在船体内的水泵使水从船艉的喷口喷出。喷水推进系统比较安全,故障率低。

模型制作

图1是简易的水下升力体水翼船的示意图,这是一艘类似侧壁式气垫船的船体加上水下升力体的试验船。图2是其三视示意图。

接下来,我们开始制作这艘水翼船实体模型。

用松木片和松木条按图3所示制作船体和两边的侧壁条,将侧壁条用胶水粘在船体的两侧下方。船艉的中间下面粘上一块木块,作为船艉水下横向水翼的安装支架。

船艏的型线是比较难处理的,我们先在船体前部和侧壁上画线,然后根据画的线用木锉刀锉出船艏的形状和侧壁前面破水的尖削型线(图4),再用粗、细砂纸打磨光滑。用木锉刀锉船艏是一项细致的工作,要边锉边观察,一点一点地锉,如果锉过了头,再要补起来就很麻烦。按图1示意图的比例,按照图5所示用松木块和木片制作水下升力体和两边的支柱,2个支柱的宽度是侧壁条的内侧尺寸。

按图6所示用竹丝、竹片制作船艉水下横向水翼,用3块小木块把它粘在船艉。

进水口的形状见图7,做好后,把它再粘在船右边侧壁条的内侧(位置见图2)。

用木块按图8所示制作船的上层建筑(船桥),用即时贴剪下门窗形状后贴在船桥上。把船桥粘在甲板上。

最后,用喷漆把船喷几遍,一艘安装了水下升力体的新型水翼船实体仿真模型就做成了!

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