奇妙的大自然-第30章
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第八十五章 长翅膀的船——野鸭与水翼船（）
小问号
水翼船是一种高速船。这种船身底部有支架，装上水翼。当船的速度逐渐增加，水翼提供的浮力会把船身抬离水面（称为水翼飞航或水翼航行），从而大为减少水的阻力来增加航行速度。野鸭是水鸟的典型代表，其数量和种类非常多，是多种野生鸭类的通俗名称。那么，科学家是怎样发现两者之间的必然联系的呢？
大家知道，在水中航行的船，要想提高航行速度，就必须千方百计地克服水的阻力，它是影响航行速度的主要因素。水的阻力与水的密度有关，比空气大800倍左右。可是，怎样才能有效地克服水的阻力呢？
经过观察，一个有趣的问题引起了人们的关注：在水中游泳的野鸭为什么会游得那么快呢？人们发现，野鸭是靠足蹼的作用而飞离水面的，足蹼是它飞离水面的工具。
原来，野鸭在飞离水面之前，总是将带蹼的双脚先向后伸，与水流形成一定的角度后，再展开两个翅膀，进行剧烈地扑动，产生了一定的水平速度。它的双脚在滑行的过程中，还产生了一种巨大的升力，这种升力一旦超过它的体重时，它就立即飞离水面，腾空而起，向广阔的天空飞去。
舰船设计师模仿野鸭带蹼的双脚，设计制造了一艘带翅膀的船——水翼船。这种船在水中前进时所产生的升力，比在空气中受到的升力要大800倍左右。水翼虽然小，作用可不小，能把千百吨的重船轻而易举地托出水面，船身只受到空气的阻力，水的阻力大大减少，只有留在水里的水翼、舵和推进器稍稍遭遇了水的阻力。水翼船最大的优点就是速度快、吃水浅、阻力小，所以它在水中的航速特别快，被美誉为“长翅膀的船”。
【小档案】
早在1906年，就有学者发表关于水翼原理的文章。电话的发明人贝尔认为这是项重要的发明，他画出类似水翼船的草图，然后与他人合作，在1908年进行关于水翼的实验。1910年，贝尔建造的水翼船达到了时速87千米的速度。在美国海军的支持下，他们改用两副350马力（260kw）的发动机，在1919年9月创下时速114千米的纪录。这项纪录一直保持了十年。二次大战期间，德国人开始研究水翼船，并与苏联人合作，在1952年制造出能载客的水翼船，重7吨，载客32人，采用u型半浸式水翼，速度达32节。1970年和1980年，苏联人设计了不少流线形的水翼船渡轮和军舰。现今存在的水翼船大多不超过1000吨，并以近海航行为主，与其他的高速舰艇技术相比，水翼船（全浸型）的主要优点是能够在较为恶劣的海情下航行，船身的颠簸较少，而且高速航行时所产生的兴波较少，对岸边的影响较低。
第八十六章 大海里一颗拉长的水滴——鲸与鲸形船（）
小问号
如果要问世界上最大的动物是什么？也许有人会说，那是高山上的猛虎，或者是森林里的大象。这都不对。世界上最大的动物是生活在海洋里的哺『乳』动物——鲸。虽然它的形状像鱼，却不是鱼。在一望无际、深不可测的大海里，庞大如牛的鲸游得比现代化的船舰还要快，是名副其实的海洋中最优秀的游泳健将之一。那么，它快速如飞的游技，与其流线型的体形是否有关呢？新型的核潜艇设计是否得益于它的启示？
鲸类（包括海豚）都是优秀的游泳能手。有“海上霸王”之称的虎鲸，每小时能游泳55千米。在受惊或追捕海中动物时，它们的速度还能增加一倍以上，比船舰和潜艇的航速还要大。
**是世界上个头最大的动物，可是它并不笨。它的游速每小时平均27千米，短时间内可达37千米。上百吨重的庞然大物，按照它的游速，需要330千瓦的动力才行，但它却只有44千瓦的动力。
此外，鲸可以在几秒钟内，从静止达到全速，也能“嘎然而止”。这更是船舰和潜艇所望尘莫及的。同时，它既能迅速下潜，也能快速上浮，这些都与它那流线型体形密不可分。它的整个身体就像一颗拉长的“水滴”一样，也是公认的游泳姿态最美的体形！鲸的这种“水滴”似的体形在水中活动时能大大地减少水的阻力。
科学家们受此启发，按照鲸的体形，改进了客轮和货轮的设计，使船的水下部分不再是刀状，而设计成鲸体形状，从而使船体所受的阻力减少百分之二十。有的超级油轮也模仿鲸体形状，因而加快了航速。原先的核潜艇是雪茄形的，现在，出现了一些“水滴”形的现代化核潜艇。与雪茄形的核潜艇相比，“水滴”形核潜艇所受到的水的阻力可以减少很多，再加上核动力装置，功率有所增加，在水下航行时，速度有了大幅度的提高。最新型的一种核潜艇——“大青花鱼”号，就是仿照鲸的体形轮廓和身体各部分的比例建造的，航速提高了四分之一。
【小档案】
**是世界上最大的动物。最长的**约34。6米，重达100吨。它的舌头重3吨，心脏重0。7吨，肺重1。5吨，胃长3米，肠子有250米长。它是须鲸的一种，也叫剃刀鲸、蓝长须鲸。它的口中没有牙齿，但是却长着许多栉齿般的三角形的须。鲸须是黝黑『色』的，背部几乎都是蓝『色』的，体侧镶有白『色』的斑点，腹部是浅灰『色』，上面长有70～80条既能膨胀也会收缩的皱褶。觅食时，张开大嘴，吞进大量海水，一些小动物随海水一起吞进去后，它便闭上嘴巴，再用舌头把海水排出去，只留下小鱼、小虾等。人们曾经将一头**剖开，令人吃惊的是，在它的胃里竟然找到1。5吨的磷虾。
第八十七章 大海里的游泳高手——海豚与潜艇（）
小问号
海豚是我们非常熟悉的动物，关于海豚救人的故事早已家喻户晓。它的体形像鱼，长约2～3米，有背鳍，鼻孔长在头顶上，嘴巴尖而细长，上下颌有40～50对小而尖的牙齿，体侧通常有1～2条暗纹。海豚无论在水中还是在水面，都具有良好的视力，而且精力特别充沛，24小时都在活动却不需要睡觉呢。最让人类惊叹的是它在大海里的游泳速度，最快时速达120千米。那么，海豚为什么能游得这么快，人类对它的研究有什么重要的收获？
海豚确实是大海里的游泳“高手”，不论是疾游、潜游，还是腾跃，动作总是那么优美、协调，令人赞不绝口，堪称是技术娴熟的“游泳家”了。如果在短距离内冲刺，游速可达到每小时120千米，即使是现代化的核潜艇想追捕它也望尘莫及。那么，海豚为什么能游那么快呢？
这得益于它的身体结构。一是海豚有着美妙的流线型身体。这种流线型的圆锥体，十分光滑，在水里游起来摩擦力最小，所以游速很快。二是海豚的皮肤与众不同。它不仅有一个理想的流线型体形，而且还有特殊构造的皮肤结构。它的皮肤分两层，外层很薄而富有弹『性』，这种弹『性』类似最好的汽车用橡胶。而内层是充满脂肪的弹『性』纤维，纵横交错的纤维，紧紧地把它的身体包裹起来，还具有储存和传递能量的功能，使它的身体十分柔韧。皮肤的这种结构，能使水流的振动减弱，摩擦力减小。也就是说，这种橡胶似的皮肤，在水里游起来能抑制浪花的产生，从而减少行进的阻力。
仿生学家经过长期的观察研究，终于发现了海豚皮肤的巧妙构造，并模仿它，用富有弹『性』的有机材料制成一种多层的潜艇外壳——“人造皮肤”。这种人造皮肤是由三层橡胶组成的，总厚度为2。5毫米：外层是模仿海豚的表皮层，非常光滑，厚度0。5毫米；中层是模仿海豚的真皮及胶原组织和脂肪，有橡胶**，它们之间的空间充满粘滞『性』的硅树脂『液』体；下层厚度0。5毫米，它与模型体接触，起支持板的作用。当水的压力作用于人造皮肤时，『液』体在橡胶**之间的流动完成消振器的作用，使漩涡消失在物体附近的有限水层中。潜艇穿上这套“外衣”后，在水中运动受到的阻力大大下降。换句话说，穿上这身“外衣”，航行时的速度比以前提高了。后来，科学家按照海豚的体形轮廓、身体比例及皮肤的双层结构设计制造了一艘核潜艇，上浮、下潜、水面航行或水下航行的速度提高了25％左右。难怪人们说，从海豚身上得到借鉴，完成了潜艇制造技术的一次革命。
【小档案】
1620年，荷兰物理学家科尼利斯·德雷贝尔成功地制造出人类历史上第一艘潜水船。它是人类历史上第一艘能够潜入水下，并能在水下行进的“船”。它的船体像一个木柜，木质结构，外面覆盖着涂有油脂的牛皮，船内装有作为压载水舱使用的羊皮囊。这艘潜水船以多根木桨来驱动，可载12名船员，能够潜入水中3～5米。德雷贝尔的潜水船被认为是潜艇的雏形，所以他被称为“潜艇之父”。1776年，潜艇在美国独立战争中第一次登上了战争舞台。富有爱国热情的美国耶鲁大学毕业生戴维特·布什内尔在华盛顿将军的支持下，开始研究用潜水船打击英军的方法。1776年9月7日，由上士埃兹拉·李驾驶的“海龟”艇成功地潜到英国战舰“鹰”号的尾部，希望用钻孔装**的方法炸沉敌舰，但是没有成功，不过第一次把人类的战场从陆地、水面发展到了水下。1897年5月17日，在现代潜艇发展史上著名的“霍兰”号潜艇建造成功。它的创造者就是被后人尊称为“现代潜艇之父”的爱尔兰人约翰·霍兰。
第八十八章 生活在海洋里的蝙蝠——海豚与声纳（）
小问号
碧波万顷的海洋深处是不是缄默无声的？不。海洋深处并不寂静，而是一个绚丽多彩、热闹非凡的世界呢！海洋里有各种各样的声音：叫鱼的笃、笃声，跳虾发出的宛如人们弹指头的声音，海豚的吱吱声，抹香鲸潜入深海时发出的吱溜声……汇成了一曲美妙的交响。有些声音是动物用来测定目标和互通信息的，人耳却无法听见。那么，海豚为什么能听见，它的耳朵有什么“特异功能”？
海豚过着一种群居生活。它们团结互助，干任何一件事情都喜欢集体行动。在小海豚出生时，其他的雌海豚就自觉地在周围游动，来保护小海豚，以防各种不测。当海豚妈妈出去捕食时，其他海豚就替她看护小海豚。小海豚就是在这样一个舒适的环境中度过自己童年的。可是，我们都知道，海豚长年生活在水里，光线微弱，视物不清，又怎么来发现周围异样的敌情呢？原来，海豚有奇妙的回声定位系统，可以根据超声波来传递消息、判断敌情。
海豚身上的这套精确的回声定位装置，和蝙蝠一样，能发出超声波在水中准确定位。因此，有人称海豚是“生活在海洋里的蝙蝠”。所不同的是，海豚的超声波发生器位于头部，在呼吸孔和呼吸道中间。当海豚吸入的空气跑进气囊时，瓣膜关闭；空气通过时，引起瓣膜震动，发出超声波，空气在气囊里循环地流过，就可以不断地发出超声波来。它的头部还有块脂肪，起“声透镜”作用，把脉冲聚焦后再发『射』出去。当超声信号遇到目标时，产生的回波被耳或头部的其他部分接收。
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