平时除了体育比赛,我们很少看到帆船。然而,最近许多国家开始尝试改进帆船技术,主要是为了保护环境。而且帆船追求环保的理念非常不同。它不依靠新能源材料,只是单纯依靠机械原理。
德国一家公司的帆不是站在船上,而是像一个大风筝,挂在船头,拖着船往前走。这种帆由超轻合成纤维帆布制成,大风筝会呈8字形运动,所以要拖着大船往前走。
比如大连船舶重工集团,干脆连帆布都不用了,用翅膀代替船帆。在整艘船上,有几个僵硬的机翼竖立在甲板上。这是基于流体力学原理,具体过程就不说了。简单来说,有点像飞机机翼的原理。在航行过程中,气流会推动它前进。这东西的学名是硬翼帆。据说可以节省9.8%的燃油,从中东到远东的一次旅行可以减少约2900吨碳排放,相当于30辆重型卡车一年的排放量。
还有一些帆船,根本连帆都不用,而是用几个巨大的滚轮立在船上,看起来就像几个大烟囱,学名叫螺旋帆。其技术原理是通过旋转滚筒来利用风力。具体的就不说了。虽然看起来有点奇怪,但是现在这项技术已经得到了应用。比如2020年,挪威帆船公司在江苏盐城设立分公司,通过长三角强大的制造实力,为中日韩三国量身定制旋转帆。
这些帆船看起来都是新的,但背后的原理是我们初中学过的力学原理。比如旋转帆船就是利用了马格努斯效应,这个原理早在1852年就提出来了。
那么,既然原理这么早就存在了,为什么直到今天才被应用呢?原因很简单,当时没有素材。那时候人们还做不出这么轻又结实的材料。另外,过去没有计算机,无法完成精确的机械计算。
过去我们都认为理论是关键,要用它来展开基础研究。但是很多时候,过程是反过来的。一个好的设计早就有了,只是因为一些基础原因无法实现。这个基本问题一旦解决,就可以作为打开这个理论的一把钥匙,让它发挥巨大的能量。从这个角度看,技术进步的驱动力几乎无处不在。它不仅来自未来,也来自过去。












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