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帆船逆风行驶原理动画

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帆船逆风行驶原理动画

没有风或者风向和计划行驶方向相左的情况下,西方的风帆战舰要如何行进?

通过影视剧以及保留至今的帆船欧洲大航海时期的风帆战列舰用的是全锁具风帆,水线以上的都是各种口径的火炮,并没有预留划桨的位置,而且从船员的配置来看也没有专门划桨的桨手。

那如果在海上没有风或者逆风航行时怎么办呢?答案就在船上的那巨大的风帆,它可以让一艘3000多吨的风帆战列舰在迎风状态下开到13节的航速,而且还可以侧风航行甚至是逆风航行。

欧洲大航海时代的风帆战列舰已经完全依靠风帆作为动力,它的动力系统就是由四根桅杆挂着巨大的帆布而成,其中我们最常见的风帆战列舰由主桅、前桅、后桅杆以及首桅组成的三桅风帆战列舰,而帆布的形主要由三角帆和矩形帆两种,主桅风帆面积最大,所以挂的是面积最大的矩形帆,是动力的主要来源,而首桅以及后桅有挂三角帆,除了提供动力外还是在逆风航行时的重要装置。

而这其中的原理就是动力和阻力的组合与分解。

根据空气动力学原理,流体速度增加,压力就会减低。

空气要绕过向外弯曲的帆面,必须加快速度,于是压力减小,产生吸力,把船帆扯向一边。

船帆背风一面因压力降低而产生的吸力相当大,可比迎风一面把帆推动的力量大1倍。

风在帆两侧产生的吸力和推力,使船侧向行驶,推动帆船向前走,不过是在走S型路线,在转弯除得调整帆面。

(*作为一个文科生表示,想起物理就脑阔疼)不过大航海时代是一段漫长的岁月,这些全锁具风帆战列舰主要还是应用在17-18世纪,而欧洲的这种无桨风帆船可以追溯16世纪中期的西班牙大帆船,不过这种大帆船还保留了划桨的位置,不过欧洲的更小的风帆船可追溯的历史甚至可以更早,古罗马时代欧洲就已经出现单船体风帆加船桨的动力组合,而维京海盗所用的船型也是这种船型,它最大的优点在于速度快,缺点嘛,单层船体不能为船员提供防晒休息的地方,而且一旦下雨就得被淋雨被积水淹。

英国大航海时代保留至今的胜利号帆船

一般人对于帆船往往会有一个错误的观念,以为帆船是被风吹着跑的。

其实帆船的最大动力来源是所谓的 “伯努利效应”,也就是说当空气流经一个类似机翼的弧面时,会产生一个向前向上的吸引力,也因此帆船才有可能朝某角度的逆风方向前进。

而正顺风航行时,伯努利效应消失,船只反而不能达到最高速。

那么逆风时到底是怎么航行的呢?逆风而行所靠的最主要动力是吸力。

根据空气动力学原理,流体速度增加,压力就会减低。

空气要绕过向外弯曲的帆面,必须加快速度,于是压力减小,产生吸力,把船帆扯向一边。

船帆背风一面因压力降低而产生的吸力相当大,可比迎风一面把帆推动的力量大1倍。

风在帆两侧产生的吸力和推力,使船侧向行驶;但中插板阻止船侧向行驶,于是,风力分解为两个分力,一个分力推动帆船向前行驶,另一个分力则使船向背风一面倾侧,要由帆舵手在船的另一边探身出外,保持平衡。

帆船不能完全正面顶着风航行。

一艘长12米的帆船可与风向成12-15度的夹角逆风行驶。

如果要正面迎着风的方向前进,必须以“之”字形路线航行。

逆风行驶时,船与风向的夹角越小,速度越慢。

舵手若以角度较大的“之”字形路线航行,船速会加快,不过航程会更长。

船员们称这种方法为抢风航行法。

那在没有风的时候风帆战列舰,是不是就抓瞎了呢?首先海上完全没有风的时间少,风帆战列舰可以利用洋流来航行。

水手对于洋流和季风的情况了如指掌。

在航行时提前作好预案,就算没有风时间也短暂,所以根本没有影响。

人工肯定不可以划桨的。

风帆战列舰排水量有几千吨。

图片来自网络。

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