潜谈巡航船——速度、稳定性

影响巡航帆船的速度因素很多,船体形状(船型)、帆面积和船重的比例(帆重比)、水线长度、船体和水的接触面积(浸湿比)等等很多,咱们就讲主要的。大家都见过各种各样、千奇百怪的船型,比如前面提到的双体船就一定比单体快。都写估计十本书都不够,而且这个属于流体力学范畴内的,随着科学的发展还会越来越多。好在现代帆船,由于各种因素的考虑,总体来讲设计得都差不多,只是偏重于某一方面而略有修改而已,这等伤脑筋的事情还是留给设计师去考虑吧,咱们先撤。帆重比也一样,这东西肯定是越大越好,但出于方便操作、安全性的考虑,也不能做成无限大,还是在一定的范畴内的。剩下的也是咱们能够得着的 水线长度了,讲到这就必须提到赫尔速度了。究竟是什么,先看下面的图。

潜谈巡航船——速度、稳定性

把船体比作火柴盒的话,一个火柴盒受到的阻力假设为1,8个火柴盒叠在一起受到的阻力肯定不是8.在打个比方,长跑大家都见过吧,前面有一个领跑的,他受到的空气阻力肯定是最大的,后面一群人跟着跑为了省力。在比如推动一节火车需要10个力,10节火车连在一起,长度增加十倍,但推动火车的力不可能达到10倍也就是100个力,具体是多少就是赫尔速度。这么说不知道大家明白没,不明白也没关系,我也没明白,人家给出公式了:帆船船体的最大速度=水线长度 开根号×1.34

潜谈巡航船——速度、稳定性

上图列出了各个尺寸的帆船的速度,需要注意的是这是船体的最大速度不是船的最大速度。上面说到影响速度的因素很多,在各方面都符合的情况下,船的最高速度一定会高于这个速度,但不会太多。有意思的是有一种船速表,上面最高的速度标在12.5节,这和汽车车速表的一样,标在那就代表绝大部分的时候达不到。

潜谈巡航船——速度、稳定性

实际海上情况多变,考虑这个没太大意义。有时候一个浪头打来立马变成3-4节,顺浪的时候骤升到10节。还是考虑日平均速度靠谱点,国外帆友给出的是 35~40英尺120海里、40~45英尺150海里、45~50英尺180海里左右,大家参考一下。

讲稳定性,就不能不讲到龙骨了。现代帆船的龙骨分为:全长龙骨(相对于水线长度)、半长龙骨和吊装龙骨,龙骨的分类有很多种,这种按水线长度分类的方法还是比较科学的。为什么这么说呢,光我看到的龙骨就要几十种,有的还是只有这一艘船在用,您说怎么写。其实也可以这么理解 和船体完全融为一体的 半独立于船体的和完全独立于船体的。

潜谈巡航船——速度、稳定性

全长龙骨

潜谈巡航船——速度、稳定性

半长龙骨

潜谈巡航船——速度、稳定性

吊装龙骨

新设计的帆船大都使用吊装龙骨和半长龙骨,全长的比较少了。这不代表着谁比谁好,只能说各有优点。龙骨离船体越近就越重,速度就慢些,可是重量大了稳定性提高了,航行起来也比较舒适。吊装龙骨离船体远重量轻,可是吃水也深了,而且抗冲击力也不行。每隔一段时间,就传出来有人的吊装龙骨掉了,不过基本都是闻声不见人,传言而已。不过考虑到这货是靠螺栓固定的,还是有一定的小概率事件发生的。

帆船的稳定性一般都是用图表表示的,叫做 稳定性曲线(Stability Curve)这个和 速度预测图(Speed prediction diagram)算是一艘帆船最重要的数据了,先看图。

潜谈巡航船——速度、稳定性

绿线方向是 扶正力矩(righting moment) ,这地方有些厂家标的是重量单位,有的标的是比例,很乱,不过意思是一样的。红线方向是 侧倾(heeling)角度。这曲线代表的就是这艘帆船在侧倾0-180度上分别能提供多少扶正力矩。0度上提供0 、20度上提供10000、40度上开始达到最高达到15000 到60度的时候开始从最高下降、120度变成0、过了120度开始负值、直到180度上又归零。下面这张图能直观些。

潜谈巡航船——速度、稳定性

那有人会问这代表什么,代表什么时候翻过来吗。其实不是,这东西好比说明书,告你这艘船的性能。比如说帆船开始侧倾40度了,就要开始缩帆了。到达60度了,不好要翻船了,马上开始行动。那到底会不会翻过来呢,这个其实和这图没啥关系,停留在180度的时候,除非保持绝对的水平,否则一点非常微小的改变都会起连锁反应,从而引起扶正力矩开始起作用。这好比把一根铅笔立在桌面上,稍微吹口气立马就倒了一样。

那到底这艘帆船的安全性怎么样,能从这图看出来嘛。是能看出一些指标来,但是不是全部。还有一个指标叫STIX(稳定指数)这个指标越大越好,

A级≥32

B级≥23

另外安全性还有一个欧盟标准

A级 抗8级风以上和4米以上显著波高

B级 抗8级风以上和4米以下显著波高

C级 抗6级风以上和2米以下显著波高

D级 抗4级风和0.5米波高

D级是内河船没什么参考意义,显著波高(significant wave heights)是指相对于船的波浪高度,不是指浪高。其实巡航帆船基本上都是按A级设计的,可以算是最低消费了。远航帆船的执行标准要比这高,但无论你的帆船有多坚固,都不要试图挑战大自然。

其实还有一些增加扶正力矩的设备,比如下面沃尔沃帆船的照片

潜谈巡航船——速度、稳定性

第一张图能看到有两个长板。这东西是翼板(英文名叫什么我忘了),形状和机翼一样,作用也一样,只不过一个在水里一个在空气中。没找到原始图,找了张机翼的,原理是一样的。

潜谈巡航船——速度、稳定性

巧的是还有真有和机翼一样的,比如2013年 悉尼——霍巴特帆船赛的冠军 WILD OATS XI 号,上面就装备着。

潜谈巡航船——速度、稳定性 潜谈巡航船——速度、稳定性

平时缩在船体里,用的时候向一侧伸出来,很巧妙

潜谈巡航船——速度、稳定性 潜谈巡航船——速度、稳定性

这些装备好比汽车尾翼,装在F1上是物尽其用、装在保时捷上有点用处、但是要是装在家用轿车上就只有装饰作用了。对咱们没啥用处,了解一下就行。(文章转自:帆船吧)

搜索