奇妙的螺旋形與螺旋發明法

2023年12月12日發(作者：茍利國家不求富貴)

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奇妙的螺旋形與螺旋發明法

作者：勞永新

來源：《發明與創新(綜合版)》2008年第12期

螺旋結構是自然界最神奇的幾何形狀，有平面的、圓柱形的、錐形的、對數螺旋線及雙螺旋線等多種。螺旋結構有大有小，大到龍卷風及茫茫宇宙中的銀河星系，小到螺旋藻、螺旋菌和DNA分子的結構等。螺旋形的存在有其內在的自然原因，例如DNA分子的結構，美國賓夕法尼亞州大學的教授卡緬指出：“從本質上來看，螺旋結構是在一個擁擠的空間，例如一個細胞里，聚成一個非常長的分子的較佳方式。”在細胞的窄小環境中，長分子鏈常采用螺旋形狀，例如DNA分子的雙螺旋結構。車前草的各葉片呈螺旋狀排列，以一定的夾角作葉序排列，可以使葉片獲得最大的采光量，且得到良好的通風。向日葵籽在盤上的排列也是螺旋狀的。棉纖維初生胞壁中的纖維索也呈螺旋狀結構。野生獸類動物的毛旋具有保護自身和適應環境的作用，它可使雨水順著一定的方向淌掉。螺螄和海螺及蝸牛的殼、動物的毛旋及蜘蛛網等的形狀的對數等角螺旋繞著極轉卻向外無止境，使得螺殼或皮發能隨生物的成長而自然長大。鷹從高空下降撲取獵物時總是緊盯住奔跑在地面上的獵物呈倒錐形螺旋線飛行，最后擒獲獵物。

基于螺旋數學原理的螺旋發明法是通用的發明法，所以可以廣泛地用于機械、化工、建筑、電工、電力、通信、紡織、醫療、管理、教學及軍事等各個領域中。

許多螺旋形發明的共同優點是節省空間。例如螺旋形蚊香、汽車的螺旋形揚聲筒及閣樓的螺旋樓梯，還有卷尺、螺旋線圈和選礦螺旋溜槽等等。圓柱形螺旋的結構簡單，制造方便，用途廣泛，常用于普通的彈簧、螺桿、螺母、螺旋鉸刀和鉆頭等。

自從17世紀發明了螺旋膛線之后，槍炮射擊的距離和精度才有了明顯的提高。彈丸在槍管螺旋膛線的作用下旋轉，保證了彈丸的穩定飛行。與之類似，火箭和反坦克火箭彈的螺旋板尾翼在氣流作用下使火箭自旋而能夠穩定飛行。由繞軸線的螺旋線組成螺旋曲面的螺旋槳已廣泛地用作螺旋槳飛機、直升飛機、飛艇、船舶、潛艇和魚雷等。螺旋輸送機也靠螺旋面的旋轉而推動固體顆粒物料向前移動。類似的還有用于粉狀物料的均勻連續供料、卸料的螺旋喂料機。螺旋擠壓機則是靠螺桿的旋轉來擠壓橡膠膠料，還有利用兩根互相嚙合旋轉的螺桿來擠壓而輸送液體和氣體的螺旋泵和螺桿壓縮機。螺旋還用于混合器和攪拌器中。螺旋板換熱器用兩片金屬卷成螺旋而構成傳熱壁，緊湊而且換熱效率高。螺旋板式冷凝器的換熱段內設有螺旋體，使冷卻水產生螺旋流動，減小了結垢的危險。三角螺旋狀填料的每一圈是三角形，而且每圈之間的三角形都錯開一定的角度，因傳質分離效率高而用于核工業同位素的分離和提純。螺旋曝氣器無轉動部件，曝氣均勻，不易產生沉淀，氧轉移效率較高，可用于城市生活污水和工業廢水的處理以及水體的凈化。

螺旋狀卷曲的中空纖維具有很好的保暖性，可作為羽絨的替代品，在滑雪衫、被褥、枕芯和椅墊中都有應用，富有彈性又透氣、柔軟舒適。把滌綸纖維內部做成多孔空心狀、內部包含

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