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為什麼船速只能達到幾十節?

2018年08月21日 知乎問答精選 暫無評論 閱讀 6 ℃ 次

一般航母最高速度都會達到30節,但是常規動力航母巡航速度一般在18節左右,而核動力航母巡航速度一般達到25節以上。潛艇一般最高20節,核動力潛艇一般最高30節以上,世界最快核潛艇達到42節(俄羅斯alpha級),驅逐艦護衛艦等一般都是最高30節左右,巡航18節左右。

【知乎用戶的回答(94票)】:

水面船體阻力分為摩擦阻力、漩渦阻力、興波阻力、突出體阻力和空氣阻力,這5種阻力隨著航速的增加而變大。

減少船體接觸水那部分的面積,還有那部分橫向的長度、減輕船體重量都可以提高航速。

中國的022就是雙體船 ,航速可達55節。中國的022就是雙體船 ,航速可達55節。

題主舉例都是單體船,這類單體船在風大浪大的大海航行其結構強度和材料都可以做到最佳效果,而且單體船是其他同體積船型的2倍多容積,排水量也完全不是一個級別,類似摩托和坦克一樣,一味的追求高速在軍事上並非最佳選擇。

題主提到的潛艇在水下時空氣阻力就不存在了。由波浪造成的興波阻力也會隨著潛艇的下潛深度的增加而減小,水面驚濤駭浪時,水下可能風平浪靜。這樣,影響潛艇水下航速的阻力就只剩下摩擦阻力、漩渦阻力和突出體阻力。所以最大水下速度較水面傳統船體較快,但是因為速度快會留下噪音、渦旋等馬腳,所以潛艇一般不會使用最大速度航行。

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10.28更新

居然上日報了,壓力好大啊~~

水的密度是空氣的約800倍,在如此大的密度中航行的確速度很難同其他交通工具相比較,之前有提到提速的方法,簡而言之就是盡可能減少和水的接觸面,把所有水面阻力降低到最低,根據這個思路,更極端的想法誕生了,這就是氣墊船。

氣墊船,利用高壓空氣在船底和水面(或地面)間形成氣墊,使船體全部或部分墊升,從而大大減小船體航行時的阻力,從而實現高速水面航行。

目前氣墊船的航速在60~80節,嚴格上說是種貼水面飛行,但是由於運動穩定性等諸多原因,其航速始終無法突破100節,於是腦洞大開的瘋狂科學家們根據地效應原理研製出更快的「船」目前氣墊船的航速在60~80節,嚴格上說是種貼水面飛行,但是由於運動穩定性等諸多原因,其航速始終無法突破100節,於是腦洞大開的瘋狂科學家們根據地效應原理研製出更快的「船」

這種航速高達300多節的「船」一在裡海亮相,立即被稱作「裡海怪物」。由於速度極快,又有比飛機大的多的運載能力,一直被各國作為「未來武器」發展。這種航速高達300多節的「船」一在裡海亮相,立即被稱作「裡海怪物」。由於速度極快,又有比飛機大的多的運載能力,一直被各國作為「未來武器」發展。

我國也有國產地效應飛行器DXF-100航速約100節,飛行高度0.6~1米我國也有國產地效應飛行器DXF-100航速約100節,飛行高度0.6~1米

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寫在後面:說實話,寫補充更新時非常糾結,到底要不要把地效飛行器寫進去,鑒於該類飛行器大多基於水面使用,而大多被稱為氣墊「船」、地效翼船」等,加上中國的車船稅明確指出氣墊船屬於船舶,故加之。

車船稅徵稅範圍 車船稅的徵收範圍,是指依法應當在我國車船管理部門登記的車船(除規定減免的車船外)。 1.車輛 車輛,包括機動車輛和非機動車輛。機動車輛,指依靠燃油、電力等能源作為動力運行的車輛,如汽車、拖拉機、無軌電車等;非機動車輛,指依靠人力、畜力運行的車輛,如三輪車、自行車、畜力駕駛車等。 2.船舶 船舶,包括機動船舶和非機動船舶。機動船舶,指依靠燃料等能源作為動力運行的船舶,如客輪、貨船、氣墊船等;非機動船舶,指依靠人力或者其他力量運行的船舶,如木船、帆船、舢板等。

【馬拉轟的回答(18票)】:

短答案:

因為水是液體。

長答案:

這麼回答吧,我們來看開船比開飛機難在哪裡:

1)水面艦船因為有水和空氣的界面,所以有興波阻力,桂仲也提到了,這是飛機沒有的。

2)水下部分,水的粘滯係數比空氣大,所以同樣的速度和尺寸,水產生的阻力大得多,費燃料。

3)即使是核動力潛艇,興波阻力可以忽略,也可以不顧及能量消耗,螺旋槳可以超高速運轉,不擔心被聲吶追蹤,還有一個問題:空泡(cavitation)。高速運動下,流體的局部會產生低壓區,水的壓力過低將氣化產生空泡,泡泡膨脹到一定程度會爆裂,裡面的氣體被突然壓縮,產生高溫和激波,損壞螺旋槳。BTW,60年代NCFMF做的那套經典視頻裡第16集,有很好的描述,能夠翻牆的應該去youtube上搜來看一下,Philip Eisenberg主講,歷史的聲音啊。

4) 水不像空氣,可以兼做工質和助燃劑,不能做沖壓發動機,少了一種避免渦輪和螺旋槳(空泡)的辦法。不過在核動力的情形下,大概還有別的辦法,比如氣化了直接噴出去。

如果以上幾個問題都可以克服,水下艦艇比飛機倒有一個優勢,那就是水的聲速比空氣大4倍,不那麼容易跨音速產生激波。

【Julien郭的回答(3票)】:

為啥沒人說強度這方面,就沒有船舶專業的人來說嗎?

速度快了以後,前部和尾部的浪對艏部和船尾的衝擊很大,對強度的要求高。還有就是主機功率,螺旋槳的螺距比,傳動軸的強度,以及人員方面,各種條件都制約了船速。

【羅煦之的回答(2票)】:

前面好幾個答案都用人類游泳和跑步來類比,我覺得這是不合適的。人類作為陸生動物游泳慢那是當然的,要比也該用動物界最快游泳和奔跑速度來比

【知乎用戶的回答(0票)】:

我所學到的 樓上都已經很專業的列舉了船在水中所受的各種阻力及其對船對影響效果 不過我又想到是燃料轉換率或許也是一個因素所在

【瑪麗盧的回答(0票)】:

美國研製的一款汽墊船最高速度可達167公里每小時,不知道這個快不?

還有那種空氣泡魚雷,好像可以達到200節以上的速度~~~

【如是的回答(4票)】:

不懂工程也沒法列算式。

但是:為啥游泳不如跑步快?

【陌阡的回答(0票)】:

推薦看一下[船舶原理]和[船舶操縱]兩本書,誰寫的到不要緊了,都差不多(本人駕駛專業)

【駱君彤的回答(0票)】:

說白了還是阻力問題,雖然組成部分由好多好多!

【祝正大哥哥的回答(0票)】:

這個問題的答案應該是:阻力大!

【知乎用戶的回答(3票)】:

男子100米短跑世界紀錄 9.58秒 烏塞恩·博爾特

男子100米游泳世界紀錄 46.91秒 塞薩爾·西埃洛

北京時間2012年8月10日,倫敦奧運會男子10公里馬拉松游泳決賽在英國海德公園舉行,突尼斯名將梅洛裡從第五圈開始發力取得領先位置,他以1小時49分55秒1的成績勇奪金牌,德國的魯爾茲拿到該項目的銀牌,他的成績是1小時49分58秒5,另一位來自加拿大的溫伯格以1小時50分0秒3的成績獲得銅牌。

在27日舉行的西班牙田徑錦標賽上,東道主選手帕-費爾南德斯以37分53秒09的成績獲得男子10公里競走第一名,同時打破了意大利人伯魯格尼蒂保持的37分58秒60的世界紀錄。

標籤:-科技 -科學 -軍事 -流體力學 -航海技術


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