摩托艇(水上摩托)是如何工作的?
作者:admin来源:未知日期:2014-07-08点击:
让乘坐者骑在艇上而不是坐在艇内的想法也相当有创意。不过,事实上这种设计理念在当时的确有点过于独树一帜,因此庞巴迪公司推出的水上摩托没有取得成功,1970年,公司决定不再继续生产。
  数年后,川崎电机公司(Kawasaki Motors)推出了另一款名为“喷水式水撬”(JET-SKI)的水上摩托。喷水式水撬后来受到大众的喜爱,今天,很多人仍然将所有水上摩托统称为“喷水式水撬”。到20世纪80年代中期,其他制造商也纷纷开发自己的水上摩托,庞巴迪公司也重新推出了其SEA-DOO型水上摩托。
  雅马哈Superjet  此后,人们对水上摩托的需求直线上升。2004年,在美国海岸警卫队(U.S. Coast Guard)注册的水上摩托有148万艘,在美国水域使用水上摩托的人数将近2870万[参考]。
  水上摩托名字的由来:与“水上摩托”相比,您可能更熟悉“喷水式水撬”。不过,就像“克里奈克斯”(Kleenex)和“施乐”(Xerox)一样,“喷水式水撬”(JET-SKI) 实际上是个商标名。无论从技术上还是法律上讲,“喷水式水撬”仅仅指川崎品牌的水上摩托。
  基本原理  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。
    水上摩托的发动机与喷射驱动装置  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。
    Yamaha Motor Corporation, U.S.A.供图
雅马哈FX型大功率叶轮和转向装置  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。
  现在,我们已经了解了水上摩托的机械构造。下面,我们来探讨与水上摩托有关的环境和法律问题。
  安全问题:在乘坐水上摩托之前,了解几点安全事项很重要。
  首先,一定要牢记我们是骑在水上摩托上,而不是坐在艇里(实际上对水上摩托的骑乘人员并没有任何限制)。如果我们能再想到,水上摩托的时速最高可达100公里以上,且没有任何刹车装置。在这种情况下,一旦发生撞船,很可能是致命的。
  水上摩托没有安装任何航行灯,因此在夜晚行使尤其危险。此外,由于水流的力量,喷射水流的进水口和转向导流管也可能很危险。
  水上摩托行业协会(Personal Watercraft Industry Association)在网上提供有《水上摩托安全一览表》,表中包含一些基本安全准则。
  与其他船艇相比,水上摩托体积较小,并且吃水浅,因此能进入非常狭窄的空间和浅水区。在美国,对于测绘、搜救人员和美国国土安全部(Homeland Security)工作人员来说,水上摩托的这一特点非常有用,他们在工作中都要用到水上摩托。然而,当水上摩托进入狭小空间时,也可能造成: 扰乱沉淀物 破坏水生环境和水生植物 干扰或伤害鸟类、鱼类和各种动物 与摩托艇不同,水上摩托的喷射驱动装置没有采用外置螺旋桨,因此不会伤害到珊瑚礁和各种动物。尽管如此,喷射驱动装置产生的吸力和喷射的水流仍然可能造成伤害。并且,如果每次使用后不彻底冲洗喷射驱动装置的话,外来物种(例如,斑马贝和入侵植物)就可能“搭便车”,它们会被输送到其他水域。
  另外一个环境问题是污染。所有老型号的水上摩托,甚至某些新型号,都采用二冲程发动机,这种发动机在排放气体的同时,也会将润滑油和汽油排入水中。虽然摩托艇也使用二冲程发动机,但单从数量看,水上摩托的数量已足以对环境产生更大的影响。
  为此,美国国家环保局为船用发动机的排放和功率制定有框架标准,该标准已于2006年生效。事实上,几乎所有当前型号的水上摩托都通过采用以下技术,来达到、甚至超过美国国家环保局制定的标准:  燃油喷射系统 带清洗装置的四冲程发动机 许多政府机构已开始着手处理噪音、安全和环保问题,下一节将向您进行介绍。
  在美国有几家全国性机构负责水上摩托的监督管理。其中包括:  国家运输安全委员会(National Transportation Safety Board),负责事故调查,以及通过其他部门推荐操作办法。 国家环保局(Environmental Protection Agency),负责排放管理。 美国海岸警卫队,负责制定船艇安全规章和执行海事法律。
  雅马哈FX巡洋舰大功率水上摩托  根据美国海岸警卫队的分类方法,水上摩托属于舷内机艇,因此水上摩托的骑乘人员与其他船艇的驾驶员和乘客一样,都必须遵守相同的法律和准则。其他规定则各州不尽相同。美国各州船艇法律部门全国联合会(National Association of State Boating Law Administrators)提供一份清单,分别列出各州所有与水上摩托有关的法律法规。在使用水上摩托时,所有骑乘人员都必须确保安全驾驶,并遵守当地法律。