风力帆船速度119公里!来看看乘风到底可以有多浪

帆船

帆船(Sailboat)是利用风力行进的船,是继舟、筏之后的一种古老的水上交通工具,已有5000多年的历史。按船桅数可分为单桅帆船、双桅帆船和多桅帆船。

动力来源

一般我们理解,对于帆船动力的来源往往认为是朝后面吹着帆,被风引着跑的。其实风的动力以两种形式作用于帆,帆船的最大动力来源是所谓的“伯努利效应”。就是空气在曲面两侧流动时候的压力差。因为在海上航行不可能总赶上有顺风的时候,海面的风向也是随时在变化的。

所以无动力帆船只不会在几乎静风的情况下才不会没有动力,只要有风,不管风向如何,通过调整帆的角度都可以获得行进的动力。

关于帆船的航速

在大航海时代的西洋帆船速度很慢,如著名的西班牙大帆船的航速在7-10节左右(13~18公里每小时)。在18世纪初期,西方的大型军舰帆船,借助风的力量,在适合的风向和海况时,可以超过18节(33.4公里/小时)的时速,前提是这艘船设计比较新,而且上岸时间远比宽,船壳上没长太多海洋生物。(而且在暴风天气无法张帆,有可能把桅杆倒下)这个速度已经相当的不俗了。

西班牙式帆船

西班牙式帆船

飞剪船是起源于美国的一种高速帆船。平均值航速每小时12~14海里,横越大西洋只需13天,1853年建造的“大共和国”号,长93米,长16.2米,深9.1米,排水量3400吨,主桅低61米,仅有船帆面积3760平方米,(最低记录是20节以上(37公里/小时),但对船体有损害)标志着帆船的发展达到顶峰。19世纪70年代以后,作为当时海上运输主要工具的帆船,被后来的蒸汽动力取代,然而蒸汽船开始用于的时候,平均时速也才12节而已,即便是现代(除去军用船只不说道),商船的时速也是在16-18节左右徘徊。可见,相比之下当时的飞剪船航速已经是飞速了。然而,由于“气泡效应”,龙骨帆船的极限速度无法超过50节。

皇家桅号风帆船

竞速帆船的速度世界纪录

2014年 “风帆火箭2号”高速帆船在纳米比亚的沃尔维斯湾创下了世界帆船速度记录,在风速25节(46.3公里每小时)下,最低速度到达了64.78节119.95公里每小时)。其500米直道航程内的平均速度超过了59.23节(109.65公里每小时)。这一速度比绝大部分非竞赛类快艇都还要快,而建构这个速度纪录完全依靠风力。

风帆火箭2号在英国制造完成,采用倾斜硬质风帆设计,能够最大化获取发动机,同时最小化弯曲力,防止了普通三角帆帆船的倾斜问题,但真正使得这艘帆船达到如此的高速的关键在于其独有的水下翼面(包括龙骨和舵)设计. 三角帆帆船的航行依赖的是龙骨的水翼效应产生抵抗主帆产生的侧向分力,从而只保留主帆的行进分力。但所有帆船在速度相似50节的时候,龙骨和舵与水的相互作用太过猛烈,就不会开始产生空化效应,造成阻力急剧下降,速度难以再提升。这种现象被成为“气泡障”。因此在此之前的帆船速度均无法大幅度突破50节。风帆火箭2号独特之处在于,它的舵和龙骨上安装了几个类似早期飞机的翼刀的装置,从而创造性的解决了50节速度下的“气泡障”效应。将帆船速度一举提高到了难以置信的65节。

另类奇葩的滚筒风动力船

旋筒风帆是大型圆柱形机械风帆,转动产生压力差,称之为马格努斯效应(Magnus Effect),从而推动船舶行进,为船舶提供辅助风动力,超过降低燃料消耗、减少污染废气、优化能效利用的效果。

马士基油轮宣告,已在一艘LR2型产品油船上加装Norsepower旋筒风帆(Rotor Sail)。此次加装在船上的旋筒风帆高30米,直径为5米,当科世界仅次于的风筒风帆。

维京客轮(VikingLine)旗下一艘客船“Viking Grace”加装Norsepower旋筒风帆(Rotor Sail),以支持船舶用于风能。加装在船上的旋筒低24米,直径4米,是全球首艘采用旋筒风帆技术的客船。该风筒产生的辅助发动机将每年增加5%的燃料消耗。

马格努斯效应

马格努斯效应(Magnus Effect),以发现者马格努斯命名, 流体力学当中的现象,是一个在流体中转动的物体(如球体或者圆柱体)受到的力。

梵观点:看来滚近了回不来是有科学依据的:)


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