帆船的原理是什么逆风也能行驶么


帆船逆风行驶原理是伯努利效应。

其实帆船的最大动力来源是所谓的---『伯努利效应』,也就是说当空气流经一类似机翼的弧面时,会产生一向前向上的吸引力,也因此,帆船才有可能朝某角度的逆风方向前进。而正顺风航行时,伯努利效应消失,船只反而不能达到最高速。

在平常微风的时候,顺风航行的前进速度是最慢的,因为除了风的推力外,没有伯努利效应的助力,而在强风的时候,又容易因风的推力集中在左舷或右舷,而一直向另一舷转向。

顶风行驶的极限角度是风的来向的左右各35度,但一般以45度为极限,这和船的设计有很大的关系,顶风行驶的观念是和侧风行驶相当接近的,只是顶风时,侧向的力量较侧风为大,而前进的力量又小于侧风,是易学难精的,初学者一开始可以先练顶风,因为帆会用很明确的方法指正您的错误(嘿嘿)然后侧风行驶自然就会了。

俗话说,“外行人看热闹,内行人看门道”,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。实际上,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。

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。

1、般人对于帆船往往会有一个错误观念,以为帆船是被风推着跑的。其实帆船的最大动力来源是所谓的---『伯努利效应』,也就是说当空气流经一类似机翼的弧面时,会产生一向前向上的吸引力,也因此,帆船才有可能朝某角度的逆风方向前进。而正顺风航行时,伯努利效应消失,船只反而不能达到最高速。

2、材质:玻璃纤维,铁壳,木质,古时埃及人还有草船,亚洲人有竹筏等。

风力是帆船行驶的动力,顺风的时候,帆船可以张开帆,顺着风吹的方向,一直向前行驶。逆风的时候,帆船就不可能一帆风顺地直线航行了。这时,应该把船头斜对着风吹来的方向,然后调整帆的角度,使风吹到帆上,产生一个斜着向前的力,船也就斜着向前行驶了。过一会儿,再把船头调转,使船的另一侧斜对着风向,帆船就会朝另一个方向斜着向前行驶。帆船就是这样,一会向左,一会向右,逆风向前航行。这种行驶方法叫做迎风行驶。

帆船的大小不一样,帆的形状和支撑帆的桅杆多少也不一样。传统的四方形横帆适合顺风行驶,由三角形帆发展而来的纵帆,有利于逆风行驶,操作也很方便。

俗话 “屋漏偏逢连夜雨,行船正遇顶头风” 形容倒霉不走运。扬帆远航,都希望乘风破浪,遇到顶头风确实不走运。但是,有经验的船夫、渔民,经常可以逆风行船,确实令人称奇。帆船,以帆“乘风”推动船前进。遇到“顶头风”,也就是逆向前进方向的风,船帆“乘风”就要倒退了,怎么能前进呢?

先分析一下船帆“吃风”受力的情况:“顺凤”时,有两个极端,一是“全顺”,风与船前进方向完全一致 ( 平行船的“龙骨”),帆受到的风力可以“全力”推动船前进;另一是成90°的风,当帆以45°角“吃风”时,风在帆上可分解成垂直帆面与平行帆面的两个分力,平行帆面的力摩擦力很小,作用很小;而垂直帆面的力就可形成前进的推力,船也可以往前进。在平行到90°之间的“顺风”,调整船帆和舵,可以顺利“乘风破浪”。

“逆风”时,也有两个极端。一是“正逆”,风正对前进方向,那就是无法扬帆的不走运了;而另一极端是成90°,也是“顺风”的极端,船就可以前进。在正对的“顶头风”与90°风之间的锐角逆风,船帆以锐角的平分线( 即船龙骨与风向夹角的平分线) “吃风”,风力也就可分解成与帆面平行和垂直的分力,垂直分力就可成为前进动力。所以,即使是逆风,只要有一点角度,还是可以“乘风”借力前进。而遇到“顶头风”时,帆难以借风力,而可以使舵让船转一点方向,与风形成夹角,这样帆就可以“借力”了。所以,逆风行船时,只要迂回曲折,都可以“乘风”前进!当然,这迂回曲折的逆风行船,是船工渔民长期的经验和技巧,明白了科学道理,还得多多实践。

可以看一下以下网站,里面有更详细解释

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