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水上摩托艇的机械构造和基本工作原理


 从某种意义上说,水上摩托在水上穿行的方式与火箭在空气中飞行的方式一样。不过与火箭不同的是,水上摩托不是使用高压气体产生推力,而是用喷射驱动装置(Jet Drive)来产生一股强大水流。通过喷射驱动装置,艇底大量的水在叶轮的推动下,通过转向导流管喷到艇后。

  叶轮是一种类似转子的装置,安装在艇体中的筒形通道内。发动机通过传动轴带动叶轮旋转。叶轮的曲线形叶片飞速旋转,带动水流通过筒形通道和转向导流管喷出。

  根据牛顿的第三运动定律,每个作用力都有一个大小相等、方向相反的反作用力,因此上述方式可以让船前进。对水上摩托来说,作用力就是转向导流管喷出的水流,反作用力就是艇向相反方向的推动力。火箭发动机工作原理这篇文章详细解释了牛顿第三运动定律。

  在操纵水上摩托时,有一条线缆与把手相连,这条线缆可操控摩托艇后部的转向导流管转动。通过这种方式,可改变与水流喷射力“大小相等,方向相反”的反作用力的方向。如果转向导流管将水流导向艇体右侧,则艇后部向左侧偏移。这就促使艇体前部向右侧偏移。

  以上是水上摩托的基本工作原理。下面让我们来详细介绍这种水上交通(运动)工具。

  与割草机和汽车一样,水上摩托也使用二冲程或四冲程发动机。二冲程发动机有两个或三个汽缸,而四冲程发动机则通常有四个汽缸。有关这方面的机械原理,请参见汽车发动机工作原理(介绍四冲程发动机)这篇文章。

  船用发动机与汽车发动机最明显的区别在于冷却系统。船用发动机没有散热器,而是用周围的水来控制温度。水流直接流过发动机,或者流过一个含有化学冷却剂的封闭系统。

  船用发动机与汽车发动机的启动方式相同。点火按钮一般位于把手上,它将点火信号传送给起动电机。起动电机带动发动机转动,起动发动机。然后,发动机开始为船提供动力。

  所有新型号的水上摩托都有一把插销或钥匙,可插入点火装置附近的一个插孔。插销的另一端通过系索与驾驶员的救生衣相连或戴在驾驶员的手腕上。如果插销没有插入,水上摩托就不会启动。如果驾驶员不慎落水,系索会将插销带出,水上摩托滑行一段距离后就会停下。这样,水上摩托就不会驶出很远,同时也降低了碰撞的可能性。

  水上摩托的噪音:水上摩托发出的声音很特别,音调很高,在某些人看来,这种声音会干扰周围的居民、野生动物和其他船上人员。最近,由于技术进步,水上摩托的噪音大大降低。其中包括: 在艇壳和发动机之间安装吸音泡沫材料。 安装噪音发生器(例如管道),用它产生的声波来抵消发动机的噪音。 安装辅助消声器,它通过七扭八拐的曲线而不是直线将空气送入发动机,从而让声音发散。

  水上摩托的转向系统非常简单。

  把手与操控缆相连。当驾驶员转动把手时,操控缆带动转向导流管转动,从而改变水流的喷射方向。有些水上摩托在设计上允许驾驶员倾斜进入弯道,就像在普通摩托车上一样。

  把手上有一个触发装置,可以控制油门,允许驾驶员加速。不过,无论对于操纵方向还是加速,油门都很重要。如果转向导流管没有水流,艇就不可能改变方向。为避免发生事故而本能地减速,这样做很危险,可能造会成转向力完全丧失。当发生这种情况时,艇会沿直线飘移,直到最终周围水流的摩擦力让它停下。新型水上摩托使用了计算机,如果驾驶员在松开油门的同时一直朝一个方向转动把手,计算机会重新启动喷射驱动装置。

  某些型号的水上摩托还可以倒车,它们采用了一个简单的护罩,这个护罩可以降低到转向导流管上方。在护罩的作用下,水流做了一个180度的转弯,流向艇体下方而不是后方。由于艇体后部的移动方向总是与水流的方向相反,因此艇开始向后移动。这一功能可以方便水上摩托进出水面,或离开狭窄的位置。不过,在设计上,该功能并不是为了让高速行进的艇减速或停下。

 

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