要了解龙骨帆船的航行原理，首先我们要认识什么是帆船、什么是龙骨帆船。

龙骨帆船

　　帆船是指利用风力前进的船(一些帆船有机器作为辅助动力)，龙骨帆船指一切含龙骨部件的帆船。龙骨帆船有许多种，例如：

注：以上3幅图选自RYACompetentCrew一书

　　现代帆船的龙骨置于船底，有不同的形状，但功能都类似，主要功能是减少侧移，维持航向，更可以降低因受风倾斜而翻覆的几率。关于龙骨很难有严格定义，普遍认为现代龙骨一般不可以完全地被收入船体之内。

　　为应对沃尔沃环球帆船赛的复杂海况，Volvo65型帆船的龙骨为可控摇摆式龙骨

　　理解了龙骨帆船，接下来讲解它的航行原理。对于初学者来说很容易误解帆船航行的原理，一般人对于帆船往往会有一个错误观念，以为帆船只能被风推着跑。其实风的动力以多种形式作用于帆，顺风航行和逆风航行在原理上是完全不同的。

顺风航行

　　顺风航行是最简单易懂的一种方式，任何一种形状的帆都可以兜住风并利用风的力量使船顺着风前进。当一个物体被置于移动中的气流中时，移动的空气分子受迫不得已被分开并且被邻近的气流挤压着吹过此物体。顺风航行其实就如同我们在强风天气张着伞，会被强风吹在伞上所产生的强大力量拉着走，甚至连伞带人离地吹起，顺风航行利用的就是这种降落伞效应。一般而言增加帆面积可以让船跑得更快，不过要与船体相匹配，否则顺风中失控时非常容易造成安全隐患。

　　如上图，当顺风航行时球帆很容易失控，船会被打偏，在龙骨的作用下球帆恢复正常后，船就容易回正。

迎风航行

　　帆船可以顺风航行，此事不难理解，但是为什么能够逆风前进，就有点难以想像。其实，帆船中所说的逆风航行，并不是指船正对着风行驶，而是船可以迎风成一定角度行驶。当你将船正对着来风时，你就会发现帆像旗子一样在风中抖动却不发生任何作用。但是此时如果你将帆收紧，并将船艏转向迎风大约30°-45°（不同的帆船可达到的迎风角度有区别），将帆鼓满风的时候，船就可以迎着风向前进。所以当帆船要逆风行驶到某一目标时，航行路线是Z字型的哦！

　　想要了解为什么帆船可以迎风前进的现象，首先我们要来学习下科学家伯努利的实验发现。

伯努利效应

　　十八世纪的瑞士科学家伯努利通过实验发现：流体速度加快时，物体与流体接触的界面上的压力会减小，反之压力会增加。伯努利效应适用于包括气体在内的一切流体。

　　为了更好的理解，我们可以先以飞机机翼为例作说明。空气遇上机翼阻隔时被迫分开从两面通过，如下图。通过机翼上方的气流速度必须比能过机翼下方的气流速度快，两者才能及时在机翼尾端会合，机翼上方因而产生低压，这使得飞机向上飞。

　　帆船能逆风前进与机翼同理，把机翼立起来就可以看到，因为帆不是一个硬绷绷的平面，在受风时，它是三度空间形状。这种弧形使得吹过帆下风面的气流与通过帆上风面的气流有压强差，从而产生推力。

　　下面我们来分析下浮升力是如何推动船只前进的（下图），帆所受的浮升力并不能全部用来推动船前进，真正用来推动船前进的是其沿船头的分力-前进力，而前进力的值是小于横向力的。尽管横向力较大，但是实际行驶过程中，很少看到船横向移动，有一个重要的因素就是船底龙骨和它的流线型所起到的作用。

　　船浸入水中部分的横向截面积远大于纵向截面积，向前力虽然比横向力小，但船在水里前进时所受的阻力要比船横向移动所受的阻力小很多，所以前进力推船前进的效果相当显著。另一方面，侧向力同时也产生使船身倾斜的力量，但是这种力量可以由船上人员的体重或船底的压铅平衡。这就要求船员随时用自己的体重来调节船的重心（常称为压弦）。由于风力的大小随时会变化，侧向力的作用也随之变化，所以压舷是要随时灵活变化的。

帆船的航向限制

　　虽然上面讲到了帆船既能顺风行驶又能逆风行驶，但是帆船的航向不是完全没有限制，一般情况下在正逆风左右各约45°角内（图A区域）帆无法张满，帆面无法产生浮升力，船只无法前进，这个区域我们称为无法航行区（NogoZone）。不过现代帆船的技术让某些类型的帆船可以在30°角内也能顺利航行。

　　但是太顺风也不是很好，如E区，这时伯努得效应完全消失，同时这种航行状态也会比较危险。所以对于帆船来讲，B/C/D区域才是能让帆船安全航行的方向，特别是D区，这时船航行方向同风向成一定夹角，船可以获得比较高的航行速度，但也可能意味着要走较远路程。

　　当帆船进到E区时，使用绳索做成的防护装置(Preventer)可以防止超强阵风或舵手失误状态下，横杆突然失控，减少危险。

用preventer可以阻止横杆突然失控↑

　　从帆制造品牌NorthSail的顺风效果图来看，当顺风航行时，三类不同类型的帆，每类帆能够在不同的风力和角度下达到不同的速度。在不同的风速下达到最佳船速的相对向的风向角是不同的，相对风向夹角在90°-°之间时速度最快，但走的路径也可能会长。

备注：AWA=ApprarentWindAngle风向角度；TWS=TrueWindSpeed真风速度；A=Asymmetricalspinnaker不对称球帆;S=Spinnaker球帆（此处为对称球帆）;G=Genoa大型前帆

　　以上是帆船基本航行原理的一部分，理论知识会比较难消化，但是如果你能够结合帆船实练，再回头看就会恍然大悟啦！

内容来源：赛领CHINASAILING

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