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1 # 手機使用者崔永方
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2 # 航小北的日常科普
這個問題我之前還真的沒有想過,找了一下資料,發現中文網站裡很少有人提到這個問題,所以我專門去查了一下相關的說法,在這裡總結一下。
大家都知道,直升機的旋翼在旋轉的時候,會攪動空氣旋轉,而空氣因此就產生一個反方向的力矩,讓直升機的機身有一個轉動的趨勢,如果不管這個扭矩的話,直升機就會拼命地轉起來。為了抵消這個扭矩,最直接的做法是在直升機的尾部放置一個橫向的螺旋槳【如下圖所示】。
直升機上關於扭轉力矩的抵消很好理解,但是有些潛艇上面只有一個螺旋槳【如下圖所示】,同樣會面臨這個扭轉力矩的問題,潛艇上面是怎麼做才讓潛艇不至於側翻呢?
首先,就算是潛艇不處理尾部螺旋槳產生的扭轉力矩,潛艇也是不會側翻的。因為潛艇在設計的時候一般會把整個潛艇的重心位置放得很低,所以當這個螺旋槳產生的力矩使整個船身傾斜的時候,偏離正中心的重力會自動與這個力矩作用平衡,所以潛艇不會發生側翻。這個原理跟不倒翁是類似的【如下圖所示】。另外,潛艇上的船舵也會輔助潛艇產生一個配平的力矩,來抵消單螺旋槳產生的扭矩作用。
但是這樣的力矩終歸是不利於潛艇的執行的——因為潛艇時刻要保持傾斜的狀態,並且傾斜的狀態還會因為螺旋槳的功率不同而改變,你就想象一下潛艇突然加速的時候整個潛艇都歪一下,誰受得了?所以為了抵消這個力矩,人們想到了一個辦法,就是用第二個螺旋槳產生相反的力矩。
而這兩個螺旋槳可以有兩種不同的排布方式,可以是前後排列的【如下圖所示】,或者是並排排列的【如再下一張圖所示】。
不過現在最先進的潛艇一般沒有這樣的問題了,因為幾乎現在的先進潛艇都採用泵射推進技術。所謂的泵射推進技術簡單點兒理解就是螺旋槳不外露了,用個罩子罩起來,而且會在罩子裡面透過轉子、靜子葉片把水流“理順”了再排放出來【如下圖所示】,這樣就最大程度上提高了推進的效率、減少了噪音,而且還順帶把這個扭轉力矩的事情給解決了【這裡需要注意的是,泵射推進主要的目的是降噪】。
這樣講解大家明白了潛艇是怎麼抵消螺旋槳產生的扭矩了嗎? -
3 # 李曉偉
你可能是看了直升機的案例
首先在水裡潛艇螺旋槳轉動通常會帶動潛艇,這個理論是對的但是你要考慮潛艇的作戰環境。
首先潛艇是在水中水的阻力比空氣大,並且潛艇通常都有2000噸以上的排水量。
潛艇有十舵和X型舵,這個舵對於潛艇的橫滾起到阻礙左右類似於船隻的減搖鰭。
要使2000噸潛艇在水中產生橫混,而且還有舵的阻礙的情況下螺旋槳需要極快的轉速才能有能量帶動。
潛艇為了噪聲管控對於自身螺旋槳的轉速有極高的要求,通常安靜轉速在每分鐘500轉左右有追求極致的潛艇為了不減少推力損失透過增加葉片來實現在同樣的推力的情況下降低轉速。
所以每分鐘500轉和每分鐘250轉的情況下螺旋槳能產生多少橫滾能量,根本不足以使2000噸的潛艇在水中橫搖。
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4 # 熱油潑褲襠
1.轉的太慢了,沒多大的反向力。
2.潛艇很重,自身的慣性就能很好保持姿態穩定。
3.即使可以讓潛艇扭轉,也可以用尾舵配平,參考單發螺旋槳飛機,它們可以透過副翼配平來保證杆位中立而不發生橫滾。
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5 # 陳悅漫步海邊
這是個有趣的問題。
(日本吳海上自衛隊史料館門口的潛艇,可以看到艇尾的橫舵、縱舵)
尾部只安裝有一個螺旋槳的潛艇,屬於是單軸潛艇,不同於以往常見的雙軸艇,是現代潛艇的常見推進形式。這種設計的好處是使得潛艇的軸系構造更為簡潔可靠,效率也更高,還能降低噪音,但在潛艇縱軸的末端安裝一個螺旋槳,顯然會影響魚雷艇的航行性,之所以潛艇不會“翻滾轉圈”,因為在螺旋槳附近的艇體上有預防設施,即橫舵。
(潛艇模型,可以看到“十”字形的穩定翼佈局,另外從橫、縱舵上可以看到活動葉面部分,即升降舵、方向舵)
如果仔細觀察就能發現,很多采用單軸的潛艇,在艇尾左右都多出了一對橫舵,其中不能上下襬動的部分稱為水平穩定翼,能夠發揮水平穩定的作用(能夠上下襬動的部分是輔助潛艇前進姿態的升降舵),這就是“艇身不會旋轉起來”的關鍵所在。另外很多潛艇除了水平穩定翼之外,在尾部的上下還會各有一組垂直舵,其中不可動的部分稱為垂直穩定翼,可動的部分是方向舵。由此水平穩定翼和垂直穩定翼在艇尾形成了一個“十”字型的構造,共同來穩定潛艇的航行姿態。(除了“十”字造型的穩定翼系統外,另外還有“X”型的穩定翼佈置)
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很會思考。
但想象力畢竟還需要有基本的物理概念來支撐。這不是直升機,旋翼作功必須得大於機身總重才能起飛。所以直升機都配備尾槳來抵銷反向扭轉力。(如果尾槳被毀,確實直升機會因失去控制而墜毀。)
而潛艇則不同,它從開始行駛前的靜止狀態到開始移動,再從低速慢慢加快,螺旋槳是透過作功的效應疊加來實現的。跟列車頭的驅動輪是一個形式。
確實可能也有微不足道的逆向扭轉力,但隨著艇身前進速度加快,象魚鰭似的升降舵能消除它。而且現代化的潛艇,螺旋槳的設計是巧奪天工的,它能把絕大多數的能量都用在推進潛艇本身上,槳被安置在消聲筒內,向後噴射水流。不太會產生橫側向水流損耗。優望那斯待?