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帆船顺风航行并不能得到最快的速度,但是却可逆风航行,这便要求选手们“见风使舵”。

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发表于 2014-12-31 16:37 | 显示全部楼层 |阅读模式
      近些年来,帆船比赛非常盛行,随之人们也越来越重视帆船赛,乐得参与其中。它本身是一项既好看,又具有挑战性的项目,用浮标在海面围出一块多边形水域,参赛帆船绕标航行,海面的风力、风向复杂多变,这就要求选手们“见风使舵”,拿出各自的看家本领、迎接挑战。  
      一般人认为,帆船是被风推着跑的,顺风航行能让船获得最快的速度。事实果真如此吗?其实,帆船完全顺风反而不能获得最佳速度。这是什么原因呢?让我们从空气动力学来分析一下吧。
  空气作用于帆的力有两种形式:一种是动压力,即当空气流动的时候,对挡住去路的物体能产生冲击力。帆船顺风行驶时,就是靠空气的动压力推动前进的,这一点非常容易理解。另一种是静压力:当船帆的两侧空气流速不同的时候,就会产生压强差。为什么呢?
  这要利用到流体力学中的“伯努利原理”。该原理揭示,气体流动速度越大的地方,静压力越小;流速愈小的地方,静压力愈大(例如用纸折一个小纸桥,往桥洞里吹气,桥面下弯,而不是上鼓)。这样气体流速小的一侧对流速大的一侧产生一个侧向的压力,这个力就是静压力。当帆船迎风航行时,正是在这个静压力的推动下前进的。

  流体力学,冲击力,动力学,外行人,帆船 帆船顺风航行并不能得到最快的速度,但是却可逆风航行,这便要求选手们“见风使舵”。

  船帆之所以能够产生静压力,是因为帆具有像机翼一样的弧形。由于机翼和帆的两侧形状不同,当气流流过机翼或帆时,机翼的上面和帆的突出一侧的气流流速要快,另一侧气流流速慢。流速慢处的压强比流速快处的压强大,正是这个压强差使机翼产生了向上的升力,也使帆船获得了向前的动力。
  当保持船头与海风的方向呈30-40度角时,推动效率最高。在2000年8月,法国人设计的“Hydroptere”号帆船在风速只有15节的情况下,速度却达到了35节(略低于70公里时速)。这一点是不是非常反直觉?但这就是客观事实。


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发表于 2015-1-3 09:26 | 显示全部楼层
理论强大, 实现靠实践 !
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发表于 2015-6-11 01:04 | 显示全部楼层
以前每次给初学者讲解原理的时候总是用直白的语言讲,今天上午刚看了你的帖子晚上给学校海洋航行器自动帆船组别讲解帆船原理的时候立马高大上了许多,好帖子
来自我要航海网ios手机客户端
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