由于平时在七星湾游艇会玩小飞虎帆船比较多,小飞虎是龙骨帆船,所以今天在这里跟大家一起聊一聊龙骨帆船的行驶原理。
帆船构造
在了解原理之前,当然要先了解帆船的构造,下图比较完整地体现了龙骨帆船的各部件与名称。
360°航行圈
上了船之后,你想要开往某一个地方,这时候你就该判断了,风是从哪里来?你要去那个地方是处于迎风、顺还是横风的位置?你能直线抵达吗?这就牵涉到帆船的360°航行圈知识了。
如上图所示,在迎风方向左右各45度角(某些赛船能在迎风30度的情况下行驶)之内的黄色区域,我们称之为无法航行区域,船驶入这个区域之后船帆会剧烈摆动,失去速度,慢慢停下来。以后小伙伴会学到顶风停船,也就是在航行过程中不降帆把船停下来用餐或稍作休息,便是需要故意将船驶入这个无法航行区,使它停下来。
除了无法航行区域之外的其他区域,我们都是可以直线到达的。当然,无法航行区域是指不能直线到达,我们想要到达迎风方向的目的地,一样是可以通过之字形前进,在经过一次或多次换舷之后到达的。
如下图所示:
帆船之字形逆风行驶:帆船只要适当地控帆及操舵,就可以采用之字路线迎风航行。
帆船迎风行驶原理
帆船顺风行驶很好理解,是风推着帆,使船向前进,古帆船都是利用这一原理前进,所以自古以来就有一帆风顺的说法。那么帆船迎风行驶的原理是怎样的呢?
帆船迎风行驶与飞机飞行一样,是遵循伯努利原理,船帆迎风时前方的压强小,后方的压强大。这样就产生了作用在船帆上的向前的作用力。
让我们做一个简单的实验:以左手把直尺压在桌上,右手执笔以下图所示方向推向挨在直尺旁的三角板,三角板会向哪一方移动?
以三角尺、直尺和笔模拟帆船逆风行驶所受的风力
由实验可知,不论笔尖从那一方压到三角板的斜边上,三角板都依白箭头方向移动。当笔尖沿着v的方向压到三角板的斜边上时,由于三角板是光滑的,它受到的压力R是垂直于斜边(也就是与v的方向无关)。这个压力R可以分解为两个分力F1和F2,F1使三角板平行直尺移动(如图中白箭矢的方向);F2使三角板压向直尺。而直尺有一反抗力P作用于三角板,把F2抵消,故三角板只能沿着F1的方向而移动。由此可见,笔尖从北向南压向三角板,但三角板却能向东北移动。
在上图右侧图表示,帆船以一定角度迎风行驶时,帆所受的风力R与帆面垂直(凡是没有摩擦力的相互作用力皆与接触面垂直),R可以分解为F1和F2两分力。F1就是帆船的前进力;而F2则使帆船横向移动,叫做横流力。由于龙骨帆船船底有一大片龙骨,龙骨受水的阻力为P,此阻力抵消横流力F2,使船身不致发生较大的横向移动,只能前进。
由于F2并不作用在帆船的重心位置,所以F2还有一个作用,则是产生一个力矩使帆船船身倾斜,依据杠杆原理,在船发生一定倾斜角度之后,船底龙骨的重力产生的力矩与F2产生的力矩平衡。
了解了帆船的行驶原理,下一步就该学习帆船的操作啦,我们将在下一篇文章与大家讨论基础的操作知识,也欢迎有兴趣的小伙伴加入我们的帆船队一起学习实践。






