兔哥回答:潜艇大多数都是靠螺旋桨推进,而且通常都采用一个螺旋桨,如我们熟悉的大侧叶螺旋桨,具说转速低,效率高,噪音小。因此,也出现了一个疑问就是潜艇在螺旋桨转动时潜艇为什么不会翻滚,必竟潜艇给人的感觉圆圆的,很容易出现鳄鱼式的翻滚。从力学的理论上说,螺旋桨在水中转动,浆叶划水产生反作用力推动潜艇前进。螺旋桨的转动力矩是由潜艇主机通过传动轴作用到螺旋桨上,螺旋桨会受到水的阻力,这个力就是反扭力。反扭力会给潜艇一个倾覆的力矩,造潜艇的翻滚。潜艇是如何抵消这个反扭力矩的呢。 (一)重心稳性的作用:潜艇在水下航行,而且里面有人员工作生活,就必须解决稳性的问题,因此潜艇的重心都集中到下部,如潜艇的蓄电池,发动机,等等,凡是重量大的设备都设计在潜艇的下部,这样潜艇自身的艇体结构就构成了一个抵消反扭力的作用,也就是说,潜艇的重心始终处于潜艇的浮力之下,当螺旋桨转动产生反扭力潜艇发生倾斜时,重心和浮力不在一个垂直线上,这时重心和浮力就产生了一个力偶,也就是复原力矩。这个力偶会使潜艇的重心和浮力回到垂直线上,因此,在潜艇开动螺旋桨划水时,潜艇的重心稳性能够抵消螺旋桨代来了扭力矩,也就是复原力矩大于螺旋桨产生的反扭力潜艇就不会打滚。 (二)潜艇本身的质量和压载水舱的作用;潜艇的重量是非常大的,而螺旋桨产生的反作用力一定小于潜艇的质量,因此水的阻力无法使螺旋桨停止转动而让潜艇转圈打滚。另外一点就是潜艇设计结构,潜艇在水中靠水来平衡航行姿态,也是用水来控制下潜上浮,潜艇都有压载水舱,这个压载水舱处于潜艇的下部和耐压体的两侧,潜艇下沉时,压载水舱的进水量是平衡的,当潜艇翻滚时,压载水也会起到平衡潜艇力矩的作用。这样潜艇的重心和浮力垂直线就能很快的复正。 (三)舵面的作用;潜艇都有舵,而且不止一个,仅尾部就有大X型的,也有十字型的舵,这个舵除了转向作用,就是平衡力矩的作用,这也是为什么潜艇的舵都非常大,而且多。另外,除了尾部舵,潜艇通常在潜前部,或是潜艇塔台上也会安装舵,塔台上的舵可以说是潜艇保持力矩平衡专门用舵。这些舵对潜艇的平衡会产生一个力矩配平作用,抵消螺旋桨产生的反扭力作用,使潜艇平稳不会翻滚。 (四)潜艇有的螺旋桨采用了同轴双向旋转浆设计,就是为了抵消螺旋桨转动产生的反扭力,但缺点是噪音大,目前已不在采用。鱼雷上经常采用这样的双向浆,因为鱼雷质量轻,无重心垂直线。现在潜艇采用的泵推也有利于消除螺旋桨带来的反扭力,而更先进的无轴推进器技术更是未来潜艇的理想动力。总之,潜艇在以上的多重反扭力错施的作用下。不但作到不翻滚,而且不会因螺旋桨转动产生倾斜或震动,使潜艇无论是水面还是水下都平稳的航行。 以上是兔哥个个观点,欢迎指正探讨,欢迎关注兔哥。(图片来源网络) |
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