帆船的航行原理

导读: 帆船的航行原理 一种作用可以称之为“拉”或更贴切的“吸” 另一种作用称为“推”

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类似机翼的弧面时,会产生一向前向上的的吸引力。下面学习啦小编整理了帆船的航行原理,欢迎阅读。

 

 帆船的航行原理

在科普帆船的航行原理之前,我们先来了解帆船的动力来源:

一般人对于帆船往往会有一个错误观念:以为帆船是被风推着跑的。

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类似机翼的弧面时,会产生一向前向上的的吸引力,如下图。

也因此,帆船才有可能朝某角度的逆风方向向前进。而正顺风航行时,伯努利效应小时,船只反而不能达到最高速。

很多初学者对于帆船能够迎风行驶感到惊奇。事实上,风对帆有两种主要的作用。

 

 一种作用可以称之为“拉”或更贴切的“吸”

航行时,由于帆面弯曲如翼。当风从弯曲的帆面的弧(背风面)与弦(迎风面)的两侧滑过,会对帆面产生一个拉力(或,吸力)。由于中央板或龙骨能抵销了风力向帆船正侧方向的分力,所余的向前分力,就成为推动帆船在迎风状态下也能够以一个相对迎风的角度向前。

 

 另一种作用称为“推”

帆船在正顺风航行时,兜起的帆阻碍了风的流动,从而风“推着”帆船向前运动。

帆船航行的动能由风提供,所以改变风与帆的相对关系就改变了帆船的运作状态。

一般而言,当风平稳地从帆的迎风面和背风面顺利流动时,帆船可以获得最大的动力。未能维持此一状态,帆船就会失去动力并且减速。

为了获得最大动力,航员和舵手需要保持帆与风处于最佳的角度。有两种方式可供选择:

1、以帆船索具调整帆与风向间的角度(迎风角)。

2、以帆船航向调整帆与风向间的角度(迎风角)。

气流线(telltale)可以用来显示气流在帆面上的运行状态。

气流线可以用任何轻质材料制成,通常被安置在前帆的三分之一处、主帆一半高度的位置或主帆后缘。

气流线很重要,但航员和舵手也应该随时注意观察帆船周围风向、风力、水文以及其它帆船的变化。

1、当迎风帆面上的气流线松弛,而背风帆面上的气流线平滑时,说明主帆向船体外打开的角度过大。

2、当迎风帆面上的气流线平滑,而背风帆面上的气流线松弛时,说明主帆船向船体内收的角度过大。

3、当迎风面与背风面上的气流线都运行平滑时,说明帆处于良好工作状态。

航海需要的不仅仅是勇气与热情,更重要的是智慧的大脑。工欲善其事必先利其器,对帆船有一番透彻的理解才能更痛快地徜徉大海!

帆船课堂--首次航行

首次航行时,你将会发现利用风力在水上移动船只的感觉是非常美妙。你的教练将示范如何利用风和帆来启动、停止和操纵帆船。你将会实际体验风向是如何影响帆船航行,你也有机会亲自掌舵和操帆。放松自己,尽情享受吧。下面学习啦小编整理了帆船课堂--首次航行,欢迎阅读。

登船:

当你上船或下船时,请小步走到船的中央,以免船体过度颠簸。登船时,请牢牢抓住船上的某个固定物。如果已经有人先行登船,应该待在船的中央。降低中央板以保持船身平衡。首次航行时,应放低中央板。

就位:

驾驶帆船、操控主帆并帮助保持船体平衡的人称作舵手。舵手应优先坐在上风舷,面向帆,坐在舵柄的最前端。这个位置可以更好的观察帆、风向和波浪。使用舵柄延伸杆可使舵手坐的更往前。舵手应保证船上的每个人都穿着救生衣并遵守安全程序。

其它航员帮助帆船保持平衡、调整帆的迎风角度、观察其它的船只和障碍物。航员应坐在船中央以免船艏或船艉过低。好的航员在船上移动时,应尽量保持船身的平稳。

如果你所乘的帆船有前帆,应交由舵手以外的航员来操作。如有必要,航员应调整主帆斜拉器、下拉索和后拉索。如果你所驾驶的是单人帆船,你将担任对帆、中央板、船体平衡等所有的工作。这看起来事项很多,但熟悉各项操作的技巧之后很快就会适应。

启动帆船:

培养帆船技巧的第一步就是学会如何启动。启动帆船真的很简单。你的中央板必须放下,舵柄应该放在中间。现在将帆收的足够紧以便使空气在帆两边均匀的流过。如果帆收得准确,那么上风和下风的风标平稳的向后摆动。向前驾驶,开始航行!

使用舵柄驾驶:

若想让帆船转向另个方向航行,您只需要往相反的方向推拉舵柄即可。移动舵柄向右,则船左转,移动舵柄向左,则船向右转。不过,我们在船上更常使用“推舵柄使船艏转向上风”或“拉舵柄使船艏转向下风”的术语。

转向风的方向有时称为向上风或顶风,转离风的方向有时称为向下风或顺风。

航行时,舵手的双手应握在一起,并不时地观察帆和船前波浪和风的情况,也要常自帆桁下观察从下风方向的船只动态。

你可以只用舵柄驾船,但是舵柄延伸杆可以让舵手可以坐得更靠甲板外侧。

依靠体重来驾驶:

你也可以仅仅靠着帆和你的体重来驾驶帆船。在首次航行的现阶段,还不需要经常这样做,但是透过实际体验以了解帆船倾角和帆角时如何影响帆船平衡还是很有好处。试着将舵固定在中在线,首先在将身体向上风倾斜,然后向下风缩,来改变帆船航行的方向。

靠帆来驾驶:

你也可以通过调整船帆来驾驶帆船。松前帆将使船转向迎风行驶。松开主帆将使船转向顺风的方向。所以你可能会发现如果主帆没有松开,将很难使船顺风航行,尤其在中等风力或大风时更明显。

平衡:

根据平衡定理,你可以仅透过帆而不使用舵就可以驾驶帆船,就像只有固定艉鯺的风浪板。帆船的运动是一个合力作用的结果,不时所有的力都朝向一个方向。主帆和前帆产生的力将使船向前或向侧面移动。还有水作用中央板和舵所产生的反向力。

当所有这些力处于平衡时,帆船将沿直线前进。如果不平衡,帆船将转向。这就是为什么你可以透过控制主帆和前帆的松紧来驾驶帆船。采用这种方式,是故意在控制下使帆船失去平衡。

随着驾船技巧的增进,你将越来越常地利用平衡原理来获得最佳的行驶效果,并完成更高级的动作。就目前首次航行而言,你只需要知道平衡原理有助于解释在帆船上所出现的一些情况。

安全位置:

在你第一次航行的时候,你可能大部分时间都是侧风行驶,即风从帆船的一边吹来。这对初学者来说是最简单的航行方式,你能够尝试各种方式来使帆船转向、停止、启动,并练习使用舵角指示器。

当风从帆船的一侧吹来时,松帆直到它像一面在风中摆动的旗帜一样,船将慢慢停下来。你现在就在安全位置了。拉紧帆,你又开始航行了。再松帆,你又停了。重复几次,直到你熟练掌握为止。

停止帆船:

有两种方法可以使用。第一种是松帆直到帆迎风失去动力,使帆完全迎风将使你处于安全的位置。一旦处于安全位置,就可以进行替换航员、调整装备,或者仅仅是停下来休息。第二种方式就是掉转船头,让船头直接朝向风。在码头这种方式应被优先考虑采用。

帆船课堂-- 航行风向

帆就是帆船的动力来源,它将风的能量转化成帆船向前航行的动能。调整帆的迎风角度,就同时改变了风与帆的相互作用。当风向改变时,需要对帆作出相应的调整,以便帆船能够保持最佳的航行状态。下面学习啦小编整理了帆船课堂-- 航行风向,欢迎阅读。

帆船课堂-- 航行风向

 

 正顺风与顺风航行

风从船艉后方吹来。帆船只靠风的推力向前运动。航行中,船速若渐增就会感觉风力渐弱,这是因为帆船完全是被风推着走。此种航向以调整前帆增加受风的投影面积来获得更大的风力。

大侧顺与侧顺风航行

风从帆船侧后方吹来。风向与帆船航行的角度大致成135度。通常帆船的速度会略微快,而航员能感觉到风的吹袭。这时候帆将会从完全推力状态向部分拉力状态转变。

正侧风与侧风航行

风从帆船侧面吹来。风向与帆船的航行方向成大约90度夹角。对于大多数帆船来说,这时船速能达到最大,这是因为帆完全进入了拉力状态。

迎风航行或前侧风航行

风从帆船的侧前方吹来。风向与帆船的航行方向大约成60度夹角。这时候由于迎着风航行,航员会感觉到风力在加大。这是因为除了真风之外,还能感觉到由于帆船航行而产生的运动风。

近风航行

风从帆船的侧前方偏正侧面吹来。风向与帆船的航行方向大约成45度夹角。这时帆完全进入了拉力状态。

正顶风无法航行区域

风从帆船的前方吹来。实际上,很少有帆船能够在风向与帆船航向呈小于45度角的条件下航行,所以这个区域被称作无法航行区域。在无法航行区域里,帆船可以停下来稍做修整或泊入码头。

 

 帆船课堂--整装待发

1、将船顶风停放。

2、清除船舱内的积水,并关闭排水塞。

当帆船泊于水中时,应该立刻放下中央板以防止帆船侧移。

同时安装船舵、舵柄和舵柄延伸杆。从帆袋里取出主帆时,要特别注意不要折迭帆面。最好的方法是先找出主帆的帆顶,用手沿着前帆边向下移动,以确保帆面没有被扭曲。

简单地说,主帆的安装过程包括:

1、将帆后角的帆耳(主帆下角的铁圈)插入帆桁上的沟槽中,并系紧帆后拉索。

2、将帆前角与帆桁上的扣环相连,并系紧帆下拉索。

3、将主帆前缘与桅杆的滑槽相连,反勾并系紧主帆升帆索。此时要注意不能扭曲主帆。

编注:将帆顶的升帆索向下拉勾住桅杆低位置的羊角桩,收紧升帆索时能将主帆顶往桁压,避免主帆遭风吹扬。

前帆的安装方法变化较多。一般而言包括以下几步:

1、首先将前帆的前帆角与船艏相连。

2、将前帆前缘上的扣环与前支索相连。

3、将前帆帆顶与前帆升帆索相连,不要扭曲前帆。

4、将前帆的帆后角与前帆控帆索相连。

在主帆和前帆全部连接好以后,检查主控帆索、前控帆索、斜拉器以及前支索的情况。避免帆桁随风摆动。

首先拉动前帆升帆索,将前帆升起,并在系缆桩上固定前帆升帆索。随后拉动主帆升帆索升起主帆。

注意主帆的帆后角能够在帆桁的滑槽中自由移动。拉紧并固定下拉索以及帆桁斜拉器。如果帆船系在锚上,通常先升起主帆;如果帆船停泊在码头,一般先升起前帆。

在降帆时,通常应该先降下主帆。因为这样可以稳定帆船并防止帆桁摇摆。

然而,当需要操作锚链时,一般先降下前帆。当船帆被降下后,就可以拆卸包括船舵等器材了。随后需要做的事情包括:

1、冲洗、干燥并折迭船帆。船帆必须要用淡水仔细冲洗,晾干并按照之字形仔细折迭。

2、当帆船停靠在码头时,要仔细系好缆绳以防止船体摆动。

3、如果需要搬动帆船时,避免使用腰、背用力,以避免这些部位肌肉遭到拉伤。

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