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功率和航速的關系

生活 更新时间:2024-12-28 20:38:13

陸上的車輛和空中的飛機,其速度計量單位多用千米(公裡)/小時,而海船(包括軍艦)的速度單位卻稱作“節”。航海的長度單位又被稱作“海裡”。那麼節和海裡到底是怎麼來的呢,他們與我們常用的公裡又是怎麼換算的呢。為什麼船舶的最大航速一般不超過30節,今天就帶大家一起詳細了解一下。



功率和航速的關系(航速為什麼采用節為單位)1


早在16世紀,海上航行已相當發達,但當時一無時鐘,二無航程記錄儀,所以難以确切判定船的航行速度。有一位聰明的水手想出一個妙法,他在船航行時向海面抛出拖有繩索的浮體,再根據一定時間裡拉出的繩索長度來計算船速。那時候計時使用的還是流砂計時器。為了較準确地計算船速,有時放出的繩索很長,便在繩索的等距離打了許多結,如此整根計速繩上有分成若幹節。隻要測出相同的單位時間裡,繩索被拉曳的節數,自然也就測得了相應的航速。于是,“節”成了海船速度的計量單位。相應的,海水流速、海上風速、魚雷等水中兵器的速度計量單位,國際上也通用“節”。

“節”的代号是英文“Knot”的詞頭,采用“Kn”表示。1節速度等于每小時 1海裡,那麼海裡又是怎麼來的呢?

海裡的計算其實是與地球的周長有關,地球的周長被定義為40000公裡,用地球的周長除以360度,大概就等于1度是111.1111公裡,再用算出來的這個數字除以60就得出了1海裡的距離。簡單來說,就是把地球的距離周長分成了360×60份,最後算出來的每一份就是每一海裡約等于1.85公裡。


功率和航速的關系(航速為什麼采用節為單位)2


好了,搞清楚節、海裡以及公裡之間的關系,那麼普通的艦船一般的航速是多少呢?目前最快的超大型集裝箱船舶可以達到25-32節的速度,一般散貨船在12-17節之間,雜貨船一般在15-17節之間。大的艦船像航空母艦,導彈驅逐艦等等航速多為30節左右,而小型艦船像導彈快艇、魚雷快艇等小型軍用艦艇的航速多為40到60節。


功率和航速的關系(航速為什麼采用節為單位)3


我們來計算一下30節的航速有多快,1節=1海裡/小時=1.85公裡/小時,30節的速度就是55.5公裡每小時。可能大家看到這個數字并不會覺得很快,但實際上這個速度放在水中可以說非常快了。在地面上行駛汽車時,因為空氣對汽車的阻力小,所以,在行駛的時候汽車的速度是跟得上發動機的轉速的,但是在水中并不是這樣。

首先,因為海水對艦船的阻力比較大,而且大家都知道速度越快,阻力越大,在海上想要航母這樣的大型艦船達到和汽車一樣的速度,需要更大的動力,那麼消耗的能量更多,但艦船達到如此快的速度,并沒有給我們帶來更大的實際便利,所以為了節約能源,人們将速度控制在30節左右。

其次,艦船尾部螺旋槳動力不足,因為螺旋槳速度過快,導緻螺旋槳周圍的都是空氣,這樣一來螺旋槳接觸不到海水,無法帶動海水運轉獲得動力,這麼一來螺旋槳就相當于正常的靜止狀态,就導緻艦船的速度提不上去。

此外,如果速度過快,船身會開始抖動,不利于船員的操作。同時速度過快,海水對船體造成的傷害更大,會加快船體的破損。艦船的行駛速度與燃料的使用量是不成比例增長的,如果将艦船的速度由30節提到40節,那麼使用的燃料将比原來多70%。

如果就是要提高航速,有沒有更好的辦法呢?其實也是有的,在增大船舶的動力同時必須最大限度的減小水的阻力,最簡單的方案就是把船首設計的更尖。例如美國的瀕海戰鬥艦系列,其最高航速可以達到60節,遠超中國的054型系列的護衛艦,其船首設計就非常尖。

功率和航速的關系(航速為什麼采用節為單位)4

其實如果按照最快航速33節航行,繞地球航行一圈需要的時間也就二十七天而已。可以說30節是大型艦船平衡速度與油耗最佳折衷範圍,如果超過這個範圍的話,那麼要麼會大幅增加油耗,要麼會犧牲艦船攜帶物資的總量,從而影響效能。

來源:港機圈

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