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“隐流衣”让船舶航行更轻松
来源:中国船舶在线 【 2011-09-27 10:56 】
 

当你想把水中装满鱼的渔网拖上来时,会觉得它们比真实重量重得多,这是因为你还拖了大量的水,好像附带了一个“水斗篷”。同样,船舶要向前行驶必须不断排开大量的水,这些水量远远超出船本身的容量。由于水的黏性作用,船不可能只移动表层的水而不牵涉其他,这种剪力(shearforce)给航行带来了大量负担。
    据美国物理学家组织网8月11日报道,杜克大学科学家最近提出一项新的设计理论,只要给船穿上一种“隐流衣”,并用一种微型泵供给少许能量,就能使船舶在航行中几乎不挂“水斗篷”。根据该设计和理论,能让船周围的水流对于船体相对静止,从而大大提高航行效率。研究论文近日发表在《物理评论快报》网站上。
    这种“隐流衣”的原理是,将需要排开的液体量减少到最小。杜克大学普拉特工程学院电力与计算机工厂副教授雅罗斯拉夫·厄祖穆解释说,他们的设计是给船体覆盖一层透气材料外罩,类似于一种布满了孔洞和通道的硬质海绵,并在其中一些小孔里放入微型泵,从四面八方推动水流。
    “这样做的目的是,让水流过外罩的孔道以后,流出外罩的速度和船体外围的水流速度相等,这样船体外围的水相对于行驶中的船而言就是静止的。”厄祖穆说,“由此当船舶前进时,就不需要排开很多水,从而节省了大量能量。”
    “隐流衣”和此前的“隐身衣”基本原理一样,都是利用人造材料,借助物质的结构特性来改变光波、声波或水流的方向和作用力,不同的只是它们所需要的人造介质材料。
    据厄祖穆介绍,这种多孔介质是一种金属板式三维晶格结构,通过恰当排列的朝向,产生拖拉或抬举的力量,力的方向取决于水流的方向。在晶格阵列中的某些小格中,可以安装微型促流泵。“通过隐流外罩让船体外面的水变得完全静止,就没有剪力,也不会拖挂额外的水或其他外来物体。跟同样大小的普通船相比,排开的水量微乎其微,这是提高船舶航行效率的理论依据。”

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