航行风
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帆船真正的动力之源 二维码
作者:航海家平仔来源:航海家平仔网址: http://www.nmcd-dalian.com 人们都知道帆船是靠风走的,但是很少有人知道,帆船为什么会靠风走或者说风是怎么带动帆船行驶的。这就源自于著名的“伯努利效应”。 首先,小编先给大家介绍3个名词:真实风,航向风,相对风。 真实风 是在静止状态下,真实的风向。 航行风 在船上感受到的与航向相反的风,它的大小和与船的航速相同,只是方向与航向相反 相对风 帆船航行时,帆实际所受到的风速。它是真实风和航行风的合力。它的方向与帆船桅杆的风向标方向是相同的。相对风才是让帆船产生动力的源泉。 当航行的时候,帆会产生一定弧度,这时候就像飞机的机翼,让相对风在帆外的气流流速大于帆内的气流流速,从而形成了压强差。从而产生了升力。这也是帆船可以逆风行驶的根本原因——伯努利效应(气流流速大的压强小,气流流速小的压强大)。 帆船行驶时的受力分析图 除了伯努利效应之外,还有一个非常重要的一个环节,可以让帆船有着持续的动力,那就是——窗口效应 在航行的时候,前帆后缘与主帆前缘有一部分会重叠,而这也恰恰是保持速度的关键。这种情况下可以让主帆表面气流得到加速,增加主帆表面的负压,得到最大升力,从而产生更大动力。其次,加速的气流拥有更大的动能,这样不仅让升力不会急剧下降反而会有所上升。 当然,主帆和前帆重叠区域的大小和角度是十分重要的,如果操作不当,也会适得其反,降低速度。 但是,不是有了这两个效应原理,帆船就可以顺你所欲的航行。只有经验丰富的船长才能掌握好帆船与风的角度,把这种动能发挥到极致,把帆船运动展现的淋漓尽致,否则一切都是事与愿违。 有前进的动力,必定会有阻力,而影响帆船的因素也有很多种: 风帆前缘长度的平方与风帆面积之比 展弦比越大,空气动力系数和升力系数会增加的越快,可以获得较大的推力。但随着展弦比的增大,风压中心会增高,偏航力也会增加,就会引起帆船的倾斜角增大,这就会影响帆船的航行性能与平衡性。几乎所有的主帆的展弦比在3~4.5之间,前帆在3.5~6之间 拱度越大,帆升力也越大。但同样也会增加阻力。所以在增加拱度的同时,不仅增大了推力,也增大了偏航力 。因此,帆的拱度在7%-13%之间为好。弱风用大拱度的帆,强风用小拱度的帆。 一般情况下,帆的表面有椭圆形或者是倒圆角的梯形。这样的设计原理会增加空气流动,从而增加升力。 除了人们熟知的摩擦力外,还有一种阻力叫形状阻力 在帆船行驶的过程中,气流会在帆的后缘发生分离,从而产生漩涡,压力降低 。这样无法抵消帆前缘的压力,形成前后压力差,从而形成帆的形状阻力。 是由于空气从高压区绕过后缘向低压区涌入而引起的。减小诱导阻力有两个有效的方法: 1、增加帆的长度,帆越长,阻力越小。 2、将帆的底部拉进船体,可以有效的减少从高压区涌入到低压区的气流。 桅杆与帆上索具互相影响,会使升力减少。空气的绕流也会受阻,在背风面产生漩涡。为了不让漩涡的形成,一般会采用流线型的桅杆。 帆船的魅力正在影响着人们的生活,帆船运动也越来越普及。从曾经人们以为的”贵族运动“,到任何人都可参加的帆船赛(船长至少持有A2F)。从儿童的OP帆船,到顶级的沃尔沃环球赛。从一开始的小众运动,到现在每年的数千万人关注着帆船。航海梦你值得拥有...... 上一篇帆船的动力 | 帆系统
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