跟飛機一樣，現(xiàn)代船舶居然也是越開越慢。
大家好我是火箭叔，其實早在20世紀初，船舶的極速就已經(jīng)破百了。打造它的，不是別人，正是后來的電話之父貝爾。
他的HD-4水翼船在1919年就飆出了114公里/小時的速度，直接把當(dāng)時所有船只甩成了慢動作。即使放到今天，也快得出奇。那什么是水翼船？它是如何工作的？為什么我們鮮少見到？今天一個視頻給你講清楚。
當(dāng)古老的蒸汽輪船還在稱霸海洋時，有一群"叛逆"的發(fā)明家卻在密謀造反——他們想讓船“飛起來”。關(guān)于水翼的專利最早可以追溯到1869年。而此時，距離萊特兄弟發(fā)明飛機，還有整整34年！所以飛船的歷史，比飛機更加悠久。
想要讓重達幾十上百噸的鋼鐵在水面上起飛，其核心就在于它的水翼。
水翼會像飛機的機翼那樣，利用流體力學(xué)原理產(chǎn)生升力。當(dāng)船只在水中加速時，安裝在船底的水翼會與水發(fā)生作用。它通常呈流線型設(shè)計，上表面比下表面更加彎曲，這種形狀使得水流在流經(jīng)水翼上表面時需要走更長的弧線，速度自然加快；而下表面的水流則較為緩慢。根據(jù)伯努利原理，流速快的區(qū)域壓力低，而流速慢的區(qū)域壓力高，因而在水翼上便形成了上下兩側(cè)壓力的差異——上方低壓，下方高壓。這種壓力差產(chǎn)生了向上的升力，使得船體能夠部分或完全抬離水面，從而顯著減少水的阻力，提高行駛速度。
不過，僅僅用伯努利原理解釋水翼的工作原理并不完整。實際上，當(dāng)水流撞上水翼時，水翼不僅僅是在“吸走”水流，還會主動“轉(zhuǎn)向”水流，使其向下偏轉(zhuǎn)。根據(jù)牛頓第三定律，水翼把水推向下方的同時，水也會以相等的反作用力把水翼向上推起，從而形成升力。換句話說，水翼的工作原理既涉及流速變化引起的壓力差，也離不開水流被迫改變運動方向所產(chǎn)生的反作用力。這兩種作用互相配合，共同維持著水翼船高速航行的奇妙狀態(tài)。
在實際應(yīng)用中，水翼船主要有兩種設(shè)計類型：半浸式和全浸式。
半浸式水翼在船只加速后部分浮出水面，結(jié)構(gòu)相對簡單，成本也較低；但由于部分水翼暴露在空氣中，其受波浪影響較大，穩(wěn)定性較差。相比之下，全浸式水翼設(shè)計將整個水翼完全浸入水中，不僅能更好地抵抗海浪的干擾，而且在高速行駛時船體也更加平穩(wěn)。正是在這種理念的推動下，20世紀60年代美國海軍為應(yīng)對蘇聯(lián)新型核潛艇的威脅，大舉投入研發(fā)水翼船，期望借此獲得高速反潛優(yōu)勢。
美國海軍先后設(shè)計和建造了多艘原型水翼船，其中最為引人注目的是USS Plainview。這艘原型艦不僅采用了先進的全浸式水翼系統(tǒng)，還配備了雙模式推進系統(tǒng)：在低速航行時依靠柴油發(fā)動機推動，而在需要高速時，則啟動高功率燃氣渦輪，通過液壓系統(tǒng)迅速降低水翼，將船體“飛”出水面，從而實現(xiàn)超過50節(jié)甚至90節(jié)的驚人速度。為了確保高速下的穩(wěn)定性，Plainview裝有復(fù)雜的自動控制系統(tǒng)，利用傳感器實時監(jiān)測海浪、船體姿態(tài)和加速情況，動態(tài)調(diào)整水翼攻角，保持飛航狀態(tài)。
然而，正是這些高端技術(shù)和精密的控制系統(tǒng)，使得整個項目面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。首先，為了降低阻力和實現(xiàn)足夠的升力，水翼船必須采用輕質(zhì)材料如鋁合金來建造船體，但這就犧牲了傳統(tǒng)鋼鐵在強度和耐久性上的優(yōu)勢。其次，液壓系統(tǒng)、傳動機構(gòu)和自動控制裝置雖然在理論上能精確調(diào)節(jié)水翼角度，但在實際海況中，高速切換動力模式所帶來的結(jié)構(gòu)疲勞和機械磨損問題始終難以避免。頻繁的維護和修理不僅拖延了項目進程，還使得成本遠超預(yù)期。
最終，盡管技術(shù)試驗一度展現(xiàn)出驚人的速度和機動性，但高昂的維護費用與可靠性問題使得水翼船難以滿足長期作戰(zhàn)需求。再加上空中反潛手段的成熟，美國海軍不得不放棄這一項目，留下了一個寶貴的工程教訓(xùn)：任何顛覆性的技術(shù)創(chuàng)新都必須在性能、成本與可操作性之間取得平衡。
好了，現(xiàn)在輪到你了。在評論區(qū)分享你還知道哪些水翼船？你有坐過水翼船嗎？
我是火箭叔，別停下，去探索！
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