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        航??破眨汉I巷L大浪急,船為什么不翻也不晃?船體有玄機
        來源:科學信仰
        發布時間:2022-06-24
        瀏覽次數:916

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        海上的天氣就像孩子的臉,變幻莫測,那么船只航行在大海上,為什么不會翻呢?

        當然,翻船的情況也是存在的,不過這算是小概率事件,大多數的情況下,船只都不會因風浪而翻覆,否則就沒有人敢坐船了。如果我們注意觀察一些小型船只,就會發現,它們總是會隨著海水的波動而左右晃動,有時晃得大,有時晃得小,但無論大晃還是小晃,最終它們都能重新歸正,而不會翻覆,為什么會如此呢?奧秘還要在船體上找。任何兩個具有質量的物體都具有相互的引力作用,對于所有存在于地球上的事物而言,它們都受到來自地球的引力作用,方向指向地球的中心。

        一個物體所受到的地心引力是作用于這個物體上的每一個點的,而每一個點所受的引力的合力就是這個物體的重量,每一個點所受的引力合力的作用點就被稱之為物體的“重心”。

        任何一個物體都有一個重心,無論它的形狀是否規則,而且物體的重心也并不一定就要在物體之上?;氐酱膯栴}上來,很顯然,船是一種比較規則的形狀,所以一艘船的重心大概就位于這艘船中心靠下的位置,這與船的大小和高矮沒有太大的關系,因為即便是高度達到了64米的“海洋綠洲號”巨型郵輪,它的重心依舊在船體的中心靠下位置。因為即使船體再高,一艘船最重的部分依舊是位于船只底部的。

        重力將船只向下拉,但船并沒有沉入水中,為什么呢?

        因為有一個力在與重力對抗,它就是浮力,海水的浮力。浮力是豎直向上的,它與重力的方向恰好相反,但不同的是,重力是作用于整個船體的,而浮力是作用于沒入海水內部的船體部分的,所以我們常說一個物體的排水體積越大,它所受到的浮力也就越大。浮力還有一點與重力相似的地方,就是它也是作用于沒入水中船體的每個點上的,所以每個點所受的浮力的合力也就會匯聚在一個點之上,這個點就被稱之為“浮心”。對于一艘在水面上平穩航行的船只來說,浮心的位置位于重心之下,兩者位于同一條垂直于水面的直線之上。

        正是因為浮心位于重心之下,所以船只才可以漂浮在水面之上。

        然而,船只并不可能永遠平穩地航行在水面上,事實上每時每刻船只都在晃動。當一艘船因海面的波浪而向右傾斜時,船的重心位置是不會發生任何變化的,因為只要物體的體積和形狀不發生改變,重心也就不會變化??筛⌒木筒灰粯恿?,當船體向右傾斜,右側的排水體積就會大于左側,而浮力是作用于排水部分的船體的,所以此時浮心也會向右移動,這個時候,重心與浮心可就不在一條垂直于睡眠的直線上了,于是這兩個方向相反的力就會產生一個扭力,把船體從向右傾斜的狀態扭回來。

        被扶正的船體會因為矯枉過正而開始向左傾斜,于是相同的故事又上演了,重心與浮心的合力又再一次將船體從左斜的狀態扶正,而重力與浮力的合力所產生的力矩就被稱之為“扶正力矩”。

        于是在扶正力矩的作用下,船只左晃右晃,就是不翻。船雖然不會翻,但總是左晃右晃也受不了啊,小船還好說,如果是大型郵輪,上面的貨物還不全都晃到海里去,船艙里的物品還不全都摔個稀碎。所以,為了讓船能夠始終平穩航行而不晃動,人們就在船底兩側安裝了一個叫做“舭龍骨”的部件,這東西不管是大船還是小船,基本都有。

        在船體發生晃動的時候,舭龍骨的兩側會產生與晃動方向相反的湍流,如此便能夠有效降低船體的晃動幅度。

        但對于大型郵輪來說,只靠舭龍骨還是不夠,它們還裝有一種形似魚鰭的部件,這個部件就叫做“減搖鰭”,減搖鰭有被動式的,也有主動式的,主動式減搖鰭可以人為控制進行活動,能夠有針對性地減緩船只搖晃的趨勢,對于船只來講,這算是一種高大上的配置,所以小船肯定是沒有的。如果有了舭龍骨,又安裝了減搖鰭,船只的晃動幅度還是不能令人滿意,那也有辦法,可以在船體內部安裝減搖水艙,通過位于船體兩側并相互連通的水艙來產生與晃動方向相反的力,從而起到平穩船身的目的。



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