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[考试]为什么帆船能逆风行驶
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为啥帆船能 “逆风” 行驶？
本帖最后由 StingRay 于
07:48 编辑
前几天在坛子里看到有朋友提到帆船 “逆风行驶” 的话题，好像对于帆如何 “驶” 并非十分明了，有聊聊的必要。
驶帆的话题可以很复杂也可以很简单，咱来后一种，而且为确保简单咱不说帆船，说 “帆车”----Land Yacht，而且从模型说起。请看视频
Land-Yacht.gif (8.99 KB, 下载次数: 1)
22:25 上传
图画得不好，勉强能说明问题，大家凑合看。
这个图是个俯视图
3个棕色圆角长方形代表轮子，黑线代表后轮的轴，红线是车体，红色箭头代表前进方向
蓝色弧线是帆，绿线是帆的弦线（帆的某横截面上，从上风缘到下风缘的连线）的延长线
黄线代表风向--小声说一句：这风向是相对于帆、车、车上的物或人的，即，以车位参照系。
好，现在开始讲解：
在图示空间关系下，黄风吹过蓝帆会如伯努利定律所描述那样，给帆一个动压力，它的方向基本上与绿线垂直--在图中是向下方偏前，在实际的帆车上是向右偏前。
由于轮子侧向移动的阻力比向前滚动的阻力大得多，因此帆车在上述力的作用下，并不向右侧移动而是向前运动。
有一点需要注意：风向。
上贴说了，黄箭头代表的风向是以帆车为参照系的，这个风向叫 “视风向” ，亦称 “表观风向”。如果你站立在帆车旁边不移动，那么以你为参照系的风向叫 “真风向”。显然，视风向是真风向和车速的矢量叠加。
有个小秘密一般人我不告诉他：真正驱动帆车前进的其实是真风向中与帆车运动方向垂直的那个分量（在本帖中暂时简称 “横风”）。这个分量对驱动帆车出力的多少，和帆车运动的速度没有很直接的关系--亦即，接得不那么直的关系，那还是有的。主要是，在一定的 “横风” 下，帆车运动约快，则视风向与航向间的夹角越小。因为要让帆出力的话，绿线的方向应该要在黄线和红线之间；因此红黄两线夹角越小，帆的操作余地就越小而且帆得到的空气动力向前方（红箭头方向）的分量也就越小。所以，真风向为横风时，帆车的运动速度是有个上限的--车速和风速的比值，视帆的好坏和驶帆者的技术高低差异很大。
那么，在实践中，帆车帆船究竟能跑到啥境界呢？
据说，帆车的车速与风速的比值可达4-5之间；帆船可达2-3之间。
我不是一直在跟踪这些玩意的世界记录啥的，所以以下给大家介绍的这些记录有可能又被刷新了
1. 帆船 Vestas的SailRocket 2，航速超过50节
2. 帆车 EcoTriCity的GreenBird，航速...大家自己看吧
现在有个国际风帆速度协会啥啥的，这些年记录更新很快。记录的种类也很多，“帆×” 分好几级还分男子女子。前几年在海上500米航速的绝对值是帆板最高...看到视频里，那么简陋的东西跑那么快，很吓人的说。
说着说着就扯远了--发现有个问题需要做些补充说明--帆车是利用车轮前后运动阻力比侧向运动阻力大得多的特点来使车前进而不横移，那么帆船呢？
首先是船体，船体前进的阻力比横移小得多；其次是舵，舵可以起到减小横移的作用；然后还有--在运动帆船上可能是中心稳向板（可拆卸）也可能是龙骨（固定），二者必居其一。实际应用的帆船呢？我让图片来说话，有时候1张好图胜过万语千言
龙骨可以制止帆船横移，使船有能力驶横风--与此同时，帆和龙骨形成的力偶会让船这样
于是呢，为了降低船的重心，有时人们会在龙骨里头加料，比如说铁啦，比如说铅啦啥的。下图是船模，实船也是如此。
补充完liao
前面说的帆车/船，其实只是帆×中的一种--使用纵帆的。
如果说纵帆的原理像机翼，那么横帆的原理就像降落伞或者减速伞了--显然，横帆的原理说都不必说了。
人们使用横帆的历史会更久一些。西方人直到19世纪帆船在贸易航线上依旧有生命力的时候，还是根据遭遇各种风向的几率搭配横帆和纵帆。中国人呢，发明了完全不同的帆、船以及使用它们的技术体系。中国木帆船比欧洲人使用纵帆早了...少说1000年--没错，是1000年，仨0！
拉拉杂杂一说占了好几楼，主要是因为一时兴之所至，没有先想好要说啥。
抱歉抱歉！
回到主题。
根据前面说的，不难看出，帆船其实是不能正顶风前进的。在正前方，向左右各展开一定的角度，这样一个扇面，真风向从这个扇面吹来的时候，帆船不能行驶。哥伦布横渡大西洋前夜，欧洲帆船的这个角大约有160度（左右各80度），200年后这个角减小到了120度左右。
如果我们一定要跟老天爷对着干，非要向顶头风方向走，难道就不行？
行，但你必须要走之字--行话叫 “调樯”、“掉抢” 或者 “调抢”；洋文好像是叫 “jib”，名词含义是船艏的支索三角帆。其实英文里还有另一个 “掉抢”，专指 “顺风掉抢” （jib是迎风掉抢），因为横帆船不能迎风掉抢。
& && &我给合并成一个帖子了。
& && &简单说就是飞机机翼的原理。
& && &中国现在了解比较多的古代帆船，例如有名的郑成功用的福船，其实就是纵帆船。楼主说了，帆船要顶风行驶，需要“掉樯”，这是个很需要技术的工作，但是中国古帆船是“硬帆”，相对容易很多，欧洲帆船的船帆就是一张软的布，需要很多人共同操作。
& && &阿拉伯人1000多年前就开始使用纵帆船，纵帆船能够“船行八面风”，适合在内海航行。大航海时代欧洲人开始环球航行，利用季风，横帆船就非常具有优势。
& && &后来欧洲出现了“全装帆船”，横帆和纵帆都有，船的航行性能大大提高了，但是帆具也复杂了，电影里欧洲的帆船那密密麻麻的帆索，相信大家都有印象。
& && &其实中国的帆船也配有横帆，顺风的时候会在船头张开一面巨大的软式横帆，能大大增加航速。桅杆顶端还有一种小的横帆，力量是斜向上的，能够提升船体。船在水中的部分少了，水的阻力也就少了，一样能提升船速。
& && &在蒸汽船出现之前，为了贸易的需要，欧洲还出现了一种快速帆船，主要配备了纵帆，航速能够达到20节，这个速度比现代的货轮都不慢了。
& && &但即使在现代的帆船比赛中，顺风的时候，他们还会鼓起一面巨大的横帆，看过帆船比赛的都应该知道。
我给合并成一个帖子了。
& && &简单说就是飞机机翼的原理。
& && &中国现在了解比较多的古代帆船， ...
有劳，有劳！
说到阿拉伯半岛-印度洋海区-地中海这一片传统的三角帆呢，欧洲人叫它 “拉丁帆-Latin Sail”，这种帆很特殊，可以看作是从横帆发展到纵帆的过渡类型。
这种帆，驶风时操作类似纵帆，但只能顺风掉抢，这点又像横帆。它的操作很是不便，所以欧洲人一旦学会了四角帆（Lug Sail，可以视为中国式帆的简化形态），就把拉丁帆撇到一边去了。一直到18-19世纪之交，西方人用上了现代三角帆--Bermuda Rig，才总算找到了一直从性能到操作都好使的纵帆。
至于百慕大帆的来历，好像大家都说不太清楚。有一种说法，说是从古时候日内瓦湖上的一种 “羊腿帆” 发展来的；另有一种说法，说是从lugsail的升级-简化版Gaff Sail发展而来的：一开始是在gaff sail 上面又张了一面三角帆，后来发展到上下两块合并，于是就成了现在的百慕大帆。如图
我觉得这两个说法都有些道理。
(7.96 KB, 下载次数: 1)
12:51 上传
本帖最后由 StingRay 于
13:03 编辑
电影《加勒比海盗》里，海盗们似乎很喜欢驾驶主力舰一级的船。但我个人相信，广大海盗们喜闻乐见的应该是这种，速度快、好操作。
说到这呢，补充一下：我觉得最漂漂的帆船，是张开蝴蝶帆顺风行驶的双桅阿拉伯式帆船，瞧
电影《加勒比海盗》里，海盗们似乎很喜欢驾驶主力舰一级的船。但我个人相信，广大海盗们喜闻乐见的应该是这 ...
海盗们用的应该是改装过的快速帆船，哪里来的主力舰……
而且海盗的故事也没有电影里那么邪乎，厉害的海盗恐怕都是英女王的海军假扮的。
历史上真正厉害的还是中国海盗，因为中国皇帝只认领土，不认领海。明朝的王直、郑芝龙这种大海盗，都有对抗当时所有海上强国海军的能力。
其实我一直憋着想写一个关于大海盗王直的电影剧本，憋了好几年了，一直没时间动笔，其实主要是自己功夫不到位
其实我一直憋着想写一个关于大海盗王直的电影剧本，憋了好几年了，一直没时间动笔，其实主要是自己功夫不到 ...
兄台多才多艺的说！
王直的事情，几年前争论得很热，好像是因为日本人尊他为某城市的 “开埠先锋” 所致？
关于英国的海盗，兄台在6楼说的应该是所谓的 “私掠船”，privateer。他们应该不是英国海军扮的，相信当年英国海军面对西班牙无敌舰队时，应该没有多余的力量去扮海盗。严格来讲，私掠船应该是战时国家征召民船帮忙打仗这么个性质，当然这些武装民船唯一能干的就是骚扰劫掠敌国的商船队--行径自然和海盗无异。唯一不同的是，私掠船要让皇上当庄家，得了便宜皇上先抽头，然后发给船长证照给他个交战的名义。估计当时海盗抓了要吊死，私掠船可能按战俘对待？
有时候西方文化真的是很古怪。
接着扯几句中国木帆船。
现在中国木帆船的传统可能断了，极其极其可惜！！！
中国木帆船当中，海船帆装教简单，内河、内湖船帆装较复杂。Admin提到那些辅帆，根据记载，以河湖船上的种类较多也较为常用。
我个人推测，海船上之所以用得少，跟中国木帆船--尤其是海船--几乎没有单桅船有关。双桅以上的帆船，遇到顺风时将各帆向左右交错展开成 “蝴蝶帆” 状，就可有效捕捉到风。增加帽帆（也有叫球帆的），我实际驶帆经验极少，不知道帮助会有多大。
李约瑟在他的《中国科技史》有关帆船这部分说，要改变各国海员原有的作业习惯极其困难。而且，让海员使用新船型还不是最难的，最保守的是驶帆的习惯。这也可以帮助解释，时至今日，世界上很多海区还能找到当地人传统帆装的现象。
其中南太平洋的南岛人使用的各种帆，细究起来也都非常有趣。
兄台多才多艺的说！
王直的事情，几年前争论得很热，好像是因为日本人尊他为某城市的 “开埠先锋” 所 ...
英王发执照，相当于志愿军，肯定有军方支持的船和武器。就是两国不好正面开战，换个说法而已。事实上西班牙的无敌舰队，里面也有大量的民船。
当时的海盗其实根本就不多，实力也不强，强的都是有国家背景的。
接着扯几句中国木帆船。
现在中国木帆船的传统可能断了，极其极其可惜！！！
中国木帆船当中，海船帆装教 ...
我以前曾经把辽宁图书馆里关于古代航海的书籍都看遍了。
现在想想也真无聊。
中国古帆船的特点不止在帆上，更主要的是在船体构造上。欧洲帆船都要一根粗大的龙骨，所以要造大船的话，得花时间去山里找百年以上的巨木。后来用蒸汽处理木板，组合成龙骨，才能建造几千吨的木船。中国帆船用的是框架式结构，处处都是受力结构，不需要龙骨，理论上可以造到无限大。所以在明朝就能够建造千吨的木船。
昨天晚上拿到你送的快递了，非常感谢！
我得好好留着，以后仔细研究。
以前有人给我发过激光雕刻的这种木板，组合成一个“行走机器人”，让我代销。我感觉不怎么样，就没要。似乎现在他们退出市场了。
其实我的那个小电动机适合用这种方式做，我还想做个手摇的发电机，但是我没有雕刻机，找人加工估计成本又高了。东北这边的人比较懒，很难找到人给你做加工的活儿。
我挺想做一种折纸的东东，硬纸板压出折痕，自己折起来，装上LED灯，做个台灯，或者装个喇叭做个小音箱，对象是年轻的上班族，我觉得应该有市场。等我现在的产品做成功了，以后或许会接着弄这个。
昨天晚上拿到你送的快递了，非常感谢！
我得好好留着，以后仔细研究。
以前有人给我发过激光雕刻的这种木 ...
不必客气。你家小朋友也是男孩吧？这种玩具适合男孩子玩，EPP和DEPRON小块板给小朋友DIY吧。
感觉，绷绷枪的材料是纤维板，应该会比木板便宜。
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帆船航行的原理
帆船的動力來源﹕
&&& 一般人對於帆船往往會有一個錯誤觀念，以為帆船是被風推著跑的。
&& 其實帆船的最大動力來源是所謂的---『白努利效應』，也就是說當空氣流經一類似機翼的弧面時，會產生一向前向上的吸引力，如圖(一)﹑(二)。
也因此，帆船才有可能朝某角度的逆風方向前進。
而正順風航行時，白努利效應消失，船隻反而不能達到最高速。
帆船的航向限制與效益﹕&&&
但帆船的航向也不是完全沒有限制，在正逆風左右各約45度角內，是無法產生有效益的前進力的，如圖A區。
&&& 但是太順風也不是很好的，這時白努利效應消失，船速在再度慢下來，同時也進入不穩定狀態，如圖C區。
& 只有B區才是最好的航行方向。
而有逆風航行能力的船，若要往逆風方向前進，必須採取Z字形的路線才能到達目的地，如圖(五)。
圖(六):橫帆船隻
所以，不能張成有效弧形的帆，是沒有逆風航行能力的，如圖(六)。
&&& 這些船隻航行於大海上，往往要靠依照季節改變方向的貿易風，才能有去有回。
圖(七):縱帆船隻
像現代的帆船，都擁有良好的逆風航行能力，如圖七:正在環繞地球一圈的)。分享给朋友：通用代码: <input id="link4" type="text" class="form_input form_input_s" value="" />复 制flash地址: 复 制html代码: <input type="text" class="form_input form_input_s" id="link3" value="" />复 制分享视频到站外获取收益&&手机扫码分享视频二维码2小时内有效帆船为什么能逆风行驶下载至电脑扫码用手机看用或微信扫码在手机上继续观看二维码2小时内有效帆船为什么能逆风行驶扫码用手机继续看用或微信扫码在手机上继续观看二维码2小时内有效，扫码后可分享给好友没有优酷APP？立即下载请根据您的设备选择下载版本
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