奇妙的螺旋形与螺旋发明法

2023年12月12日发(作者：苟利国家不求富贵)

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奇妙的螺旋形与螺旋发明法

作者：劳永新

来源：《发明与创新(综合版)》2008年第12期

螺旋结构是自然界最神奇的几何形状，有平面的、圆柱形的、锥形的、对数螺旋线及双螺旋线等多种。螺旋结构有大有小，大到龙卷风及茫茫宇宙中的银河星系，小到螺旋藻、螺旋菌和DNA分子的结构等。螺旋形的存在有其内在的自然原因，例如DNA分子的结构，美国宾夕法尼亚州大学的教授卡缅指出：“从本质上来看，螺旋结构是在一个拥挤的空间，例如一个细胞里，聚成一个非常长的分子的较佳方式。”在细胞的窄小环境中，长分子链常采用螺旋形状，例如DNA分子的双螺旋结构。车前草的各叶片呈螺旋状排列，以一定的夹角作叶序排列，可以使叶片获得最大的采光量，且得到良好的通风。向日葵籽在盘上的排列也是螺旋状的。棉纤维初生胞壁中的纤维索也呈螺旋状结构。野生兽类动物的毛旋具有保护自身和适应环境的作用，它可使雨水顺着一定的方向淌掉。螺蛳和海螺及蜗牛的壳、动物的毛旋及蜘蛛网等的形状的对数等角螺旋绕着极转却向外无止境，使得螺壳或皮发能随生物的成长而自然长大。鹰从高空下降扑取猎物时总是紧盯住奔跑在地面上的猎物呈倒锥形螺旋线飞行，最后擒获猎物。

基于螺旋数学原理的螺旋发明法是通用的发明法，所以可以广泛地用于机械、化工、建筑、电工、电力、通信、纺织、医疗、管理、教学及军事等各个领域中。

许多螺旋形发明的共同优点是节省空间。例如螺旋形蚊香、汽车的螺旋形扬声筒及阁楼的螺旋楼梯，还有卷尺、螺旋线圈和选矿螺旋溜槽等等。圆柱形螺旋的结构简单，制造方便，用途广泛，常用于普通的弹簧、螺杆、螺母、螺旋铰刀和钻头等。

自从17世纪发明了螺旋膛线之后，枪炮射击的距离和精度才有了明显的提高。弹丸在枪管螺旋膛线的作用下旋转，保证了弹丸的稳定飞行。与之类似，火箭和反坦克火箭弹的螺旋板尾翼在气流作用下使火箭自旋而能够稳定飞行。由绕轴线的螺旋线组成螺旋曲面的螺旋桨已广泛地用作螺旋桨飞机、直升飞机、飞艇、船舶、潜艇和鱼雷等。螺旋输送机也靠螺旋面的旋转而推动固体颗粒物料向前移动。类似的还有用于粉状物料的均匀连续供料、卸料的螺旋喂料机。螺旋挤压机则是靠螺杆的旋转来挤压橡胶胶料，还有利用两根互相啮合旋转的螺杆来挤压而输送液体和气体的螺旋泵和螺杆压缩机。螺旋还用于混合器和搅拌器中。螺旋板换热器用两片金属卷成螺旋而构成传热壁，紧凑而且换热效率高。螺旋板式冷凝器的换热段内设有螺旋体，使冷却水产生螺旋流动，减小了结垢的危险。三角螺旋状填料的每一圈是三角形，而且每圈之间的三角形都错开一定的角度，因传质分离效率高而用于核工业同位素的分离和提纯。螺旋曝气器无转动部件，曝气均匀，不易产生沉淀，氧转移效率较高，可用于城市生活污水和工业废水的处理以及水体的净化。

螺旋状卷曲的中空纤维具有很好的保暖性，可作为羽绒的替代品，在滑雪衫、被褥、枕芯和椅垫中都有应用，富有弹性又透气、柔软舒适。把涤纶纤维内部做成多孔空心状、内部包含

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