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轮船上竖起几根大圆筒,就能驱动轮船前进,暗藏了怎样的原理?

放大字体  缩小字体 发布日期:2023-02-19   来源:风电设备   作者:风电叶片   浏览次数:121
核心提示:这样一个装有四根大圆筒的轮船在海上航行,让人觉得既怪异又非常有意思。自从蒸汽机被发明以后,轮船就从风帆动力变成了蒸汽动力。高大的桅杆和风帆也被烟囱所取代,而如今这艘怪异的船上,装有这样的大圆筒,并不是为了挂风帆使用,也不是多造了几个大烟囱。而是要利用这几个大圆筒的转动为轮船提供助力,这种带有转筒风帆的轮船,又被称为马格努斯转子船,一般都是被应用在希望节省能源、提高航速的货轮上,因为货轮也不在意外观和造型,即使有这样的怪异转筒,也没有什么影响,况且还能利用其节省动力。虽然目前这种轮船在实际应用中并不广泛,但

   

这样一个装有四根大圆筒的轮船在海上航行,让人觉得既怪异又非常有意思。
自从蒸汽机被发明以后,轮船就从风帆动力变成了蒸汽动力。
高大的桅杆和风帆也被烟囱所取代,而如今这艘怪异的船上,装有这样的大圆筒,并不是为了挂风帆使用,也不是多造了几个大烟囱。
而是要利用这几个大圆筒的转动为轮船提供助力,这种带有转筒风帆的轮船,又被称为马格努斯转子船,一般都是被应用在希望节省能源、提高航速的货轮上,因为货轮也不在意外观和造型,即使有这样的怪异转筒,也没有什么影响,况且还能利用其节省动力。
虽然目前这种轮船在实际应用中并不广泛,但是他绝对不是什么新产品,而是早已有之,早在1926年就有一艘叫作布考的货轮,装上了两个这样的大圆筒,通过借助风力转动为其提供动力而横渡大西洋。
不过现代制作的这种,带有大转筒的货轮,并不是完全利用转筒提供动力。
而是通过蒸汽驱动轮机之后,残余的气流带动转筒,利用空气动力学的原理,来起到助力的作用。
但是利用大圆柱转筒提供动力的基本原理,是完全没有问题的,也被称为马格努斯效应效应。
想要验证这个原理也非常简单,类似的实验非常多。
比如其中有一个实验是这样的,在一个可以前后滑动的导轨上,安装一个滑块,并且在滑块上方安装一个类似轮船上的圆柱形转筒。
当转筒在电池的驱动下转动时,在它的侧面开启一台电扇。
转筒逆时针旋转,电风扇在左侧吹风时,神奇的一幕出现了,滑块竟然被带动向后方移动。
而风扇保持不变,只是改变转动方向,变为顺时针转动时,滑块又迅速向前移动。
看来轮船上那几个大圆筒,的确是有存在的道理,而运用的便是马格努斯效应,而且不仅是圆柱体,球体也具有这样的特性,因此在球类运动中也存在着马格努斯效应的应用。
几个大圆筒转动就能驱动轮船前进,竟然是马格努斯效应,这么不可思议的效应究竟是什么原理呢?马格努斯转子船上的大圆筒,通过转动利用空气动力,就能推动船舶前进,听起来很神奇,而这个神奇并不来自于人类,而主要是大自然的神秘力量。
而在揭开其中的奥秘之后,你一定会叹服大自然的神奇。
我们常见的球类转动,也存在这样的马格努斯效应,就让我们尝试用球类的转动来解释这个原理吧。
在足球运动中射门时,经常会有高手踢出带有弧度的香蕉球,这种弧度并不是指竖直方向上的抛物线。
而是指水平方向上的弯曲。
通常右脚踢球的球员,会让这种香蕉球的运动轨迹向左侧偏转,给守门员造成出其不意的错觉。
之所以足球会在空中突然地向左偏转,是因为球员在踢球时,踢的是球的右侧,给足球一个向前力的同时,又多了一个向左转动的力。
所以当足球在向前飞行的同时,也在逆时针地向左旋转。
同时足球高速的旋转,带动了球体周边的气流随着一同逆时针旋转。
而在足球前进方向的左侧,迎面而来的气流和足球带动的气流呈现同一方向,气体流动的速度便会加快。
根据空气动力学的原理,气流越快的地方大气压力越低,而足球右侧的气流和迎面的气流相撞,使得流速更慢也就压力更大。
这样左右两侧形成的压力差,就让足球获得了一个向左偏向的力,从而形成神奇的香蕉球效应。
如果球员是左脚踢球,则会形成一个相反的弧线。
除了足球以外乒乓球、网球等高速飞行的球类,都会出现这样的马格努斯效应,我国乒乓球运动员打出的旋球,也是利用到了这个效应。
那么理解了马格努斯效应在球体上的应用,将球体换做转筒也是同样的道理,运用到轮船上也就能起到辅助推进的作用了。
可以让转筒辅助轮船驱动的马格努斯效应,除了可以用在货轮上,是否还可以应用到飞行器上?为了验证圆柱形转筒,在垂直方向上是否符合马格努斯效应,我们可以做这样一个小实验。
将一个纸筒的两侧拴上细线吊起,然后顺时针向上旋转,这样话在松手时纸筒自由落下时,是逆时针的向下坠落,左侧的空气流速会更快压力更小,而被一个向左的力量推往左侧。
那么同样的,如果换成逆时针旋转上去,再自由落下则会向右侧偏转,这说明马格努斯效应在垂直方向上一样适用。
所以就有航空研究者,制造出了转筒式飞行器的模型,利用飞行器上不断向后转动的圆筒,带动气流随着旋转,所以转筒上方的气流流速更快,压强更小。
而下方的气流速度更慢,压强更大,上下之间的压力差形成了一个向上的升力,将飞机推举起来,这种方式和普通固定翼飞机,利用的空气动力学原理是相同的。
不过这种飞机的转筒,既是产生升力的动力

 
关键词: 风电网 风力发电
 
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