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掌舵控帆找感觉,平衡才是真正好

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发表于 2016-8-5 08:32 | 显示全部楼层 |阅读模式
                                                                        

一条帆船真正好,操作体验不能少。
航行性能有多种数据可以体验,如速度,角度,转弯半径,船体的横移,操作灵敏度、复杂程度及难易程度等等。
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在这里,我要着重请大家关注的是帆船的平衡性能。这里说的平衡并非广义的平衡,如帆船的性价比,也不是狭义的平衡,如“帆船航行五要素”中的船体左右平衡(boat balance,heel control),而是风帆受力中心,船体(水线下)受力中心和舵叶受力中心之间的平衡能力。
帆船甲板以上的风帆系统,应用了空气动力学的原理。帆船水线以下部分的船体和龙骨则应用了流体力学的原理。下面2张图,给出了1条帆船在使用过程中的受力情况:
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通过力的分解图,我们会发现,所有的风帆有一个合力中心CE:CE,Centre of effort,帆装的力效中心(空气动力学的力的中心),并不一定是帆装的物理中心,且随风帆的角度产生变化。
所有的水下船体龙骨也有一个水下的合力中心CLR:CLR,Centre of Lateral Resistance,船体水下部分的中心(流体力学的力中心),并不一定是船体的物理重心,且不同类型的龙骨形式分布不同。
他们之间的平衡状态决定了一条帆船的驾驶特性。
从设计的角度上,在船体侧倾不大的时候,风帆的力量中心和船体的力量中心应该在一条直线上;
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但是在侧倾很大的时候,风帆的力量中心会后移,这样风帆的力量中心和船体的力量中心就不在一条直线上,会沿船体纵向中线产生一个扭转力矩。试航的感觉是,在大风天跑迎风时,往往会感到船头在不断抢风,主动迎风偏转。
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基于以上的原因,我们知道,同一套帆装在小风天表现的很好,在大风天就会表现的不那么好。同一套帆装只能在特定的外界条件下同船体保持较好的平衡,想在各种情况下都有好的平衡是做不到的。所以每条船的初始标准状态,都反映了设计师和厂家的设计思想:想在什么情况下,令此船表现最佳?
既然我们知道了需要CE和CLR的平衡,我们还有必要知道另一个术语LEAD:LEAD,用来描述帆装力效中心超过船体力效中心的距离,通常对于一条典型的用于IOR(Internation Offshore Rule)竞赛的龙骨船(采用铸铁一体龙骨)Lead的数值约为该船水线长度的3-7%,水线8米的船,这个距离建议在24cm-56cm之间。而对于近期采用T型龙骨的船只,这个数值会更小一些。
这些原理和名词看起来都太复杂,我们简单的用一张图来表示:
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通过公式我们可以看到,在侧倾很小的时候,影响CE位置的主要因素是前帆和主帆的面积;在侧倾很大的情况下,影响CE位置的因素除了帆面积,还包括对帆的操控。
既然CE总是在CLR前面一点,产生了距离LEAD,那么带来的航行效果就是大风天会产生迎风舵的趋势,舵在其中的作用就不言而喻了。如果舵和LEAD产生的扭转力矩能达到一个好的平衡,那么长时间的驾驶就不会搞得舵手精疲力尽,而且适当的迎风舵还是有好处的。
所以,我们再来看看舵中的学问。舵叶的受力中心绝对不会超过舵轴的位置,否则会导致舵效的不稳定和操作的困难。一般推荐舵叶压力中心的问题在舵轴中心后方50mm。这会给舵手更舒适的操作感觉,见图:
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那么,重点来了:我们在试船的时候,如何定义一条船达到了这个好的平衡呢?说实话,这是很难给出具体数据的,玩船的人水平不同,玩船的取向不同,操作的感觉和实际的航行效果也不尽相同,试航时的自然条件也不同。
以下几点可供大家试航时借鉴:所有的试航,都有一个很重要的前提,就是我们假设你试航的船已经被经销商或授权工程师基本调教优化过!
1、首先,选择小风天试航的时候,当一条帆船在迎风跑直线的时候,零舵效-舵上没有感觉和力量是不可取的。舵上的力量同龙骨上的力量相似,产生的都是侧向的力,某种程度上相当于龙骨上侧向力的一个小伙伴(有点像以前的双翼飞机),没有这个力,往往我们不好判断该如何调整帆船的姿态。
2、当大风天试航的时候,帆船侧倾的角度越大,船头越会抢风,操舵上向上风处拉舵的力量就会越大。不同品牌不同船型的倾斜角度有个特定值,在这个特定值内,所有的操作效果都应该是正面的,即拉舵的力量要适中,且不影响速度。
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但是任何一条船超过这个角度继续倾斜,一切就开始向负面效果转变,不好控制,影响速度等等。这个角度各船型是不同的,一般可以向厂家索取或者通过自己的操作来体验,看是否符合自己的取向。
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3、根据经验,一个良好设计的舵效,在船只预设最佳的侧倾角度范围内,对风帆和船体平衡的操作角度应该不高于5°。
4、除了有利于减小阻力,从安全的角度上来说,船艏在大风天或者强阵风下产生向上风偏转的趋势,并且在舵和舵柄上产生相应的力量也是件好事,它可以让舵手迅速感受到并且采取适当的方式保证船只的姿态和安全。这种“自动”的行为也是一种好的平衡。
5、最后一条,尽可能多多测试你想购买的船。在不同的风力下,不同的航向下,在大风天缩帆的情况下,去测试船只的角度,侧倾度,舵的力量,大数据感受船只的平衡状况,避免以偏概全,以某次偶然的感受代表这条船只的“真性情”。
好了,各位船长及准船东们,通过看图纸阶段的对比分析,看外观时的直观感受到亲自试航一条龙骨船的不同阶段,已经跟大家详细介绍了如何挑选一条好船。俗话说,不怕不识货,就怕货比货;俗话还说没有不好的东西,只有不匹配的东西。

转自:“赛领"微信公众号及中国帆船网
                    

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