降落伞真的能拉动一艘军舰吗?
美国电视连续剧《世界末日孤舟》有这样一段话,为了减轻战舰发动机的负荷,他们把三个降落伞抛向天空,把船拉走了。这在现实中可行吗?
事实上,美国军方没有一艘编号为DDG151的战舰,但这并不影响我们看到它是一艘正常排水量约为9500吨的阿利博克级驱逐舰。
视频显示,船的速度比水的速度快4节。为了给他们省些麻烦,我们将默认顺其自然。
三个降落伞能把一艘10,000吨的船拉出4节吗?
因为流体力学实际上是一个非常深的黑洞。我也是个门外汉。因此,只有一些简化模型被用来估计这种可能性。
船舶推进功率、速度和排水量的经验公式为:
Pe是以千瓦为单位的推进功率。δ是航行位移,单位吨;Vs是航行速度,单位节。
C是一个叫做金钟系数的参数。这个系数反映了船的水下形状和阻力之间的关系。各国海军对其军舰的海军系数严格保密。然而,我们可以根据船舶的最大速度、排水量和主机功率粗略计算出一个海军系数。原因可能是因为没有考虑传动效率和螺旋桨效率。一般来说,这个值在300左右,这对于现代船来说是合理的。
这样,9500吨阿里贝克4号速度所需的推进功率约为100千瓦。
老实说,这个数字也吓了我一跳。所以我用同样的公式将速度调整到阿里贝克的最大速度30节。获得40兆瓦的功率。阿里贝克的4台LM2500发动机的总功率为75MW,考虑到传动效率和螺旋桨效率的转换,仍在合理范围内。
当然,这只是一个极其简单的理想。考虑下面的例子。
三个降落伞能产生100千瓦的能量吗?
视频中的降落伞是方形的,有14根“肋骨”或7个气室。在美国军用标准降落伞中,MC-5 (MC-5静态线/*落体冲压空气降落伞)非常接近其形状。
MC-5降落伞的面积约为34平方米。其中三个加起来大约有100平方米。
简化的风能公式为:
w是功率,单位瓦特;a为迎风面积,单位为平方米;v是相对风速,单位为米/秒。
这样,获得的相对风速仅为每秒11米,三个降落伞可以产生大约100千瓦的功率。每秒11米的风速相当于5级风。
在航海中,风是不可忽视的,这在人类航海的第一天就已经知道了。帆船运动已经持续了几千年。然而,传统帆船有一个问题,即它有一套复杂的帆缆系统,这不仅占用大量的甲板面积,而且操作非常复杂,不能用较少的人来处理。看过《加勒比海盗》或美国杯帆船赛转播的朋友一定会明白这一点。
在现实世界中,有许多由软风筝提供动力的水上设备,比如降落伞。
最常见的事情是放风筝。
一家德国公司叫天帆有限公司,KG玩了一个巨大的风筝冲浪。也就是说,大型软风筝被用来拖大型船只。软风筝有以下好处:
1、体积小,不用时可以折叠,不占空间。
2、自动控制,风筝控制全部电脑化。
3.高效率。与捕捉海平面风的垂直帆相比,风筝可以飞到100米高,那里的风向更稳定,风速更高。
2007年12月17日,集装箱船“白鲸号”离开德国不来梅港。这艘132米长的货船可以容纳474个标准集装箱,而且只能算作一个小集装箱。特别之处在于船头有一个小盒子,里面藏着一个由天帆公司开发的160平方米的软风筝。
货船驶向委内瑞拉,卸下货物,装上货物,然后前往美国和挪威。
在整个航程结束时,这艘船每天可以节省1000美元的石油。
该公司还计划建立一个更大的风筝系统。
所以电影中的设置非常合理。他甚至说他可能是受了现实世界的启发。不过,挑一根刺,视频中的海面就像镜子一样光滑,而且当时的风力不会超过2级。除非叫孔明先生,否则这只风筝不能飞。
(本文整理了壳牌科技的问答)
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