气垫船和磁悬浮列车是如何减少摩擦的有关摩擦力
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/11/24 03:46:45
气垫船和磁悬浮列车是如何减少摩擦的有关摩擦力
气垫船和磁悬浮列车是如何减少摩擦的
有关摩擦力
气垫船和磁悬浮列车是如何减少摩擦的有关摩擦力
气垫船是利用高压空气在船底和水面(或地面)间形成气垫,使船体垫起离开水面
气垫船又叫“腾空船”,是一种利用空气的支撑力升离水面的船.这种船一出现立即受到全世界造船界的关注.
气垫船是英国工程师科克莱尔发明的.1950年,40岁的科克莱尔爱上了造船工业.于是辞掉了原有工作,用自己的全部积蓄,同妻子一起创办了一家小型造船公司.这时,科克莱尔脑海里所考虑的是怎样才能造出速度更快的船艇.他认为船艇速度提不高的原因是船底与水面间的磨擦所产生的阻力.经过反复的研究,他发现如果用空气作为船与水之间的“气垫”就有可能减小摩擦,从而提高船航行的速度.科克莱尔把这一设想具体化,他在空的猫食罐头上装一空的咖啡罐,用吹头发的吹风机作动力进行实验.结果,靠排气而产生的升浮效果令他非常满意.接着他制造了长约0.5米的模型船,在河里进行实验,又获得成功.它的原理与现今实用气垫船的原理是完全相同的.
这时,科克莱尔准备把自己的发明出售给企业家,但都遭到拒绝.理由非常有趣,船舶制造商认为它是飞机而不是船舶.但是,英国研究开发公司总经理哈尔斯培利却独具慧眼,预见到气垫船的重要性,帮助科克莱尔获得了专利权.当时,科克莱尔加入了NEDC公司,开始正式制造了一艘长9.1米,宽7.3米的气垫船.这艘气垫船顺利地穿过了英吉利海峡,成为世界上第一艘实际航行的气垫船.也充分显示了气垫船的优越性.
气垫船主要有两种形式：全浮式和侧壁式.世界上现有的最大气垫客船,要数英国制造的SRN4- III 型气垫船.它采用的是全浮式,特征是用空气螺旋桨推进(如同飞机的螺旋桨一样),船的底部四周装有尼龙橡胶布制成的“围裙”,高压空气自船底射出,在船底和水面之间形成气垫支持船体的重量,以减少航行阻力.航速平均每小时100公里,可载客416人,汽车55辆.速度最快的是美国的侧壁式气垫船,每小时达167公里.
磁悬浮列车的原理并不深奥.它是运用磁铁“同性相斥,异性相吸”的性质,使磁铁具有抗拒地心引力的能力,即“磁性悬浮”.科学家将“磁性悬浮”这种原理运用在铁路运输系统上,使列车完全脱离轨道而悬浮行驶,成为“无轮”列车,时速可达几百公里以上.这就是所谓的“磁悬浮列车”,亦称之为“磁垫车”.
由于磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式,故磁悬浮列车也有两种相应的形式：一种是利用磁铁同性相斥原理而设计的电磁运行系统的磁悬浮列车,它利用车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的相斥力,便车体悬浮动物
运行的铁路；另一种则是利用磁铁异性相吸原理而设计的电动力运行系统的磁悬浮列车,它是在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁,在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设反作用板和感应钢板,控制电磁铁的电流,使电磁铁和导轨间保持10—15毫米的间隙,并使导轨钢板的吸引力与车辆的重力平衡,从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行.
磁悬浮列车与当今的高速列车相比,具有许多无可比拟的优点：由于磁悬浮列车是轨道上行驶,导轨与机车之间不存在任何实际的接触,成为“无轮”状态,故其几乎没有轮、轨之间的摩察,时速高达几百公里；磁悬浮列车可靠性大、维修简便、成本低,其能源消耗仅是汽车的一半、飞机的四分之一；噪音小,当磁悬浮列车时速达300公里以上时,噪声只有656分贝,仅相当于一个人大声地说话,比汽车驶过的声音还小；由于它以电为动力,在轨道沿线不会排放废气,无污染,是一种名副其实的绿色交通工具.