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帆船的动力来源——“伯努利效应”
青岛帆船网 2017-07-07 10:23:22 

    帆船已经有五千多年的历史,帆船的最大动力来源是“伯努利效应”,而且帆船主要靠帆具借助风力航行,靠桨、橹和篙作为无风时推进、靠泊与启航的手段。

    结构:包括船体、帆、桅杆、横杆、稳向板、舵等组成。

    .前帆:主桅杆前面使用的帆。

    .前支索:桅杆顶向前船艏拉撑,并可将前帆扣上的钢索。

    .控帆索:主要的控制绳索,可放出或收紧及固定,本图指前帆索。

    .主帆:升在主桅杆之后的帆。

    .帆骨:由帆后缘插入之扁条状物,为维持良好帆形。

    .主帆索:控制主帆角度的绳索。

    .帆桁下拉索:把帆桁往下拉紧或支撑的索具,以防帆桁向上举起。

    .桅杆:木质的长圆竿或金属柱,通常从船的龙骨或中板上垂直竖起,可以支撑横桁帆下桁、吊杆或斜桁。

    .中央板:船体下方可调整吃水深度的板(以轴心为主前后升降式),迎风航向时,用以保持航向稳定。

    .方向舵:用以控制船行进方向的装置。

    “伯努利效应”,又称“边界层表面效应”:当流体速度加快时,物体与流体接触的界面上的压力会减小,反之压力会增加。

    船顺风行驶时,就是空气对帆的动压力推动帆船前进的。由“流速增加,压强降低”的伯努利原理知道,气体流动速度越大的地方,动压力压强越大,而静压力压强越小。流速愈小的地方,动压力压强愈小而静压力压强愈大。这样气体流速小的地方对流速大的地方就会产生一个侧向的压力,这个力称为静压力。当迎风驶帆时,船正是在风的静压力推动下前进的。

    当气流通过帆或机翼时,由于机翼上面和帆的前面的气流要走更长的距离来和机翼下面和帆后面的气流相会合,因而就加快了流速,使帆的前面和后面及机翼的上面和底面的气流产生了不同的流速。流速慢处的压强比流速快处的静压强大,这个压强差使机翼产生了向上的升力,也使帆获得了向前的动力,在这里不妨也称它为“升力”。

    如何控制和转向呢?

    由于帆的受风力的中心点与船体侧面受水阻力的中心之间有一定的距离,这个力使船横移虽不显著,但使船向下风倾斜的作用却相当显著。这就要运动员随时用自己的体重来调节船的重心,以保持船的平衡(常称为“压弦”)。由于风力的大小随时会变化,横倾力的作用也随之变化。所以压弦是要随时灵活变化的,这是运动员的一种重要的操作技能。

    改变航向,帆船主要靠舵。帆板则靠帆的位置和重力的中心的转变。当然,要完成转向动作,除了舵以外,还要和帆的位置,船员的移动相配合。当运动员把能活动的桅杆倒向下风后方,板首就向迎风转,相反把桅杆倒向上风前方,板首就离风偏转。通过桅杆的倒动,移动帆心,使帆板产生了旋转的力矩,从而促使其转向。

    操控:

    1、坐着,一手操作舵杆,一手操控悬挂于垂直船身上桅杆的帆面角度,来推进,称为帆船。

    2、站立,在一块狭长的板子上,用双手操控可以随意改变方向折的帆,称为风浪板。

 

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