轮船如何刹车，你造吗？

qq775663551

关于船舶有一个很常见的问题是：船能不能像地面上的汽车那样刹车停下来?大家都知道啦，答案显然是，不能。有没有、能不能种问题当然不是我们要讨论的重点，今天要探讨的是这个问题背后的原因(小编认真脸)：为什么船舶没有刹车?既然不能刹车，那么船是怎么停下来的呢?

　　要理解这个问题，我们首先要来了解一下刹车是怎么工作的。刹车的工作原理是在车轮和固定体(通常是刹车闸瓦)之间产生摩擦力以阻止车轮的旋转运动。下面这个视频讲解了汽车的刹车是如何工作的：

　　问题一：什么是船舶航行阻力?

　　船舶在水中依靠位于船尾的螺旋桨推动自己，螺旋桨旋转时产生推力，推动船舶前进。当船舶在水中移动时，被水浸没的船体表面与接触船体的水粒子之间产生粘性阻力，这种阻力是由于水的粘度产生的，与船舶被水浸润的表面积成正比，与船舶速度的平方成正比：

　　粘性阻力∝(ρ)(S)(V2)

　　其中，ρ=水的密度，S=浸润表面积，V=船舶速度。

　　问题二：如何减小阻力，让船停下?

　　让任何移动中的物体停下来，基本目标都是要增大阻力。对船舶来说，根据上面的公式，阻力增大(以实现船舶制动)的条件是：

　　增大船舶被浸润的表面积：虽然此方法会增大阻力，但并不能有助于完成船舶的。因此，只是在一些情况下增加浸润表面积来让船舶速度降低到一定程度。例如，游船经常安装减摇鳍来增大浸润表面积，既有助于减速，又可以增强横摇稳性。

　　提高船舶速度：虽然从理论上说这样可以增大阻力，并且速度趋于无穷大时阻力也应趋向于无穷大值，换句话说不就是理论上船舶应当在速度无穷大时停下【小明：你说什么...我读书少，你不要骗我...】。实际上这是不可能的，也是矛盾的，这个角度显然不对，具体的物理学基础更为复杂，在此不予赘述 。

　　问题三：实际中怎么办?

　　实际操作中，要让船舶停下来通常是减小船舶推力或改变推力的方向，或两者同时进行。当船舶的推力减小(通过降低螺旋桨的转速实现)，那么瞬时阻力就超过了推力的大小，从而让船慢下来。也可以通过改变推力的方向来迅速实现，即改变螺旋桨的旋转方向(固定螺距螺旋桨)或者反转螺旋桨叶片的螺距角(可调螺距螺旋桨)。

　　应急停船试验

　　每艘船舶在海上试航时都要进行应急停船试验，船舶设计师考虑的重要参数在应急停船试验中进行测算。

　　应急停船试验的目的是测出船舶的制动参数并记录下来，为船员提供数据库。试验在设计速度下进行，船舶在直线路径航行并允许以可忽略的加速度加速一段时间，直到船舶在既定路线稳定移动。船舶的路径是通过使用安装在船上的GPS系统追踪的。发动机达到额定转速后，发动机的旋转方向反转。船舶完全停下前的路径由GPS系统测算，记录为船舶的轨迹长度。船舶的轨迹长度非常重要，船长以此来估计船舶在紧急情况下完全停下来所需要的时间和距离。

应急停船试验中船舶中点的路径

　　因此，从以上理论解释中可以得出结论：船舶的灵敏度比较低，响应任何运动变化的指令都有一定的滞后，由于是在水中航行，船舶不能像我们所熟知的刹车方式那样制动。理解了船舶制动背后的物理学基础，也有助于了解船舶如何保持位置。在波涛汹涌的大海中，采用传感器、计算机、推进器和螺旋桨联网的动态定位系统，帮助船舶在大海的干扰力中保持稳定的位置。在海港，船舶在锚位抛锚，依靠锚链保持自身位置稳定。一些船舶在某些情况下也可以使用锚作为减速装置，但这只能协助速度降低，而且不像改变推力方向的急速停船方式那么迅速。