帆船是风吹动的,只是通常我们基于直观感觉的这样一种常识,好像是风把自己的能量传递给了帆,然后带动了船。
》实际上,帆船是可以逆风航行的。但是要跟风成一定的角度。
而且,驾驶帆船的人最讨厌的就是风从后面吹过来,因为这样帆船开的不快,在这种情况下帆船是无论如何也跑不过风的速度的。
假如风从前面来,会驾驶帆船的人可以让船跑出的速度超过风,甚至可以远远超过风。
有一种在陆地上的帆船运动,三个轮子装在船板上,可以在陆地上跑出100多公里每小时的速度。
根本就没有这么大的风,而且必须迎着风跑才可以跑出来这样的速度,那么这个帆船的推力到底是怎么来的呢?
路上风帆和海里的帆船行驶原理,是完全一样的。
》驾驶帆船航行的老手,利用空气动力学原理。也可以称为伯努利原理:风的总能量等于风吹拂的动能,加静压力能,动能增加则静压力减少。
这和飞机机翼能够产生向上举升力,原因是一样的。
当帆船逆风航行的时候,风从帆的上表面吹过,这个时候空气流动的速度较高,静压力较小。
但是风帆背后的空气几乎不流动,静压力较大,就是因为这两股压力差,推动了船。
这个压力差在船舶的垂直方向分解为倾斜的力量,在船前进的方向分解为推动力。
这个力量比风直接把自己的动量传给船,要大的多,所以帆船逆风航行可以驶出非常高的速度。
澳大利亚悉尼到塔斯马尼亚霍巴特帆船赛,是世界上著名的帆船航海比赛,距离是628海里。开的最快的船可以在一天20小时内抵达,平均时速已达到14海里每小时,相当于26公里每小时。
我们只要仔细观察这些帆船上的帆,就会发现它们都是成为三角形的。
》三角帆,是帆船技术史上最大的飞跃之一。这个飞跃是对于西方来说的,因为以前他们的帆没有办法逆风航行。
三角帆以一定角度,在风的吹拂下,可以展开成机翼的形状,桅杆相当于机翼的前缘。
换句话说,如果我们把飞机的机翼拆下来一段,树在船上,迎着风也可以产生推力效果。
西方的帆船上的帆非常复杂,迎风面积很大,主帆大部分都是软帆,很多海盗船上的那些主帆,是需要利用从背后吹来的风,才可以向前航行的。
但是,中国古代帆船上的帆比西方帆船上的帆要聪明。
因为中国古代的帆和西方的帆是不一样的,中国古代的帆是硬帆,在某种情况下它可以代替三角帆,也就是说它可以利用从侧前面吹过来的风,就可以往前航行。
来自硬帆帆布~横梁形状的这种张力帆形,与包括船龙骨在内的其他力结合并达到平衡。 对于大多数船只,风必须以至少40度的角度逆着船行方向吹。太大的角度向风倾斜会导致船上的力变得不平衡,从而使船在水中向侧面移动。
使用三体船体的技术,可以改变这种侧面移动和侧倾。但是会影响转弯能力,大船不适用。
》中国硬帆的优点和缺点。中国硬帆是由木质硬骨支架固定长度的,所以只要升上去和放下来就可以了,而不必像西方那样为了展开、收拢而动用大量的人力。
实际上,西方帆船上面80%的水手是来伺候这个帆的。
中国硬帆的缺点是没办法做到很大的范围,而且面对侧前风的时候,它的利用效率比纯粹的三角帆要少一点。
当然,这不是硬帆的错,主要是古代的时候没有好的材料。
中国明朝末期的资本主义萌芽,被清军入侵打断了以后,没有制造大帆船的欲望跟冲动了。所以,中国曾经萌生的海洋文明曙光,在明朝这一段就是断掉了。
后来清朝也继续明朝的海禁政策,中国的造船业就越来越微弱了。
否则,说不定在东方的舞台上就会诞生一个无比强大的海洋文明国家。
而且,那个时候中国的造船业肯定会把巨型的硬质主帆改进的无比精良,我们会看到一种比西方帆船更大更优秀的,符合空气动力学原理的超级帆船。不过很可惜,这一切都只是想象。
最终导致了中国明末一直到清初的落后残败景象,由此可见,扼杀一个民族的探索欲望的后果是多么的严重。
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