行总结户外运动体验总结帆船篇

发布时间:2017-4-24 14:53:28   点击数:
帆船1初识帆船   在帆船船体之上的器材主要包括帆、桅杆和索具。帆船一般具有单帆或多帆。单桅多帆的帆船比较常见,一般包括主帆和三角形的前帆。桅杆用于支撑船帆。部分小帆船不需要名为支索的支持桅杆用的索具,而多数帆船种类则需要支索。桅杆与船体的连接索称作支索。桅杆与船艏的连接索称作前支索,桅杆与船艉的连接索称作后支索。用来操作帆的索具称作控帆索,它们包括:主帆控帆索、前帆控帆索、后拉索、主帆升帆索、下拉索,以及斜拉索或帆桁斜拉器等。   绞盘用来固定和盘绕索具。系缆桩(夹绳器、羊角、条形夹绳器)内有齿,用来加强固定索具。   了解帆船的运动是如何影响帆船所受之风,对你了解帆船和风之间的相互作用会很有帮助。如果你的船没有行驶,你对风的感受和陆地上一样。但当帆船运动时,根据你的航向,风将会略强或略弱。顺风航行,你几乎感觉不到风。逆风航行,风会更强。行驶比单体船更快的多体船,风的作用将会极其显着。2帆船航行原理   人们通常认为帆船只能沿风吹动的方向移动,即顺风移动。但三角帆使帆船还能够迎着风移动(逆风移动)。在理解如何逆风移动之前,我们首先需要了解一些与船帆有关的知识。   船帆的最先着风之帆缘称作前缘,它位于船只的前部。后部的船翼后缘称作帆的后缘。从前缘到帆的后缘的假想水平线称作弦。船帆的曲度称作吃水,并且从弦到最大吃水点的垂直距离称作弦深。充满空气以形成凹面弯曲的船帆的一面称作迎风面。向外吹以形成凸起形状的一面称作背风面。   船只借助帆的每一面所产生的力量沿着迎风方向移动。迎风面的正向力量(推力)和背风面的负向力量(拉力)合在一起形成了合力,这两种力量都作用于同一方向。尽管您可能不认同,但拉力确实是这两种力量中较强的力量。   在年,科学家丹尼尔·伯努利发现,气流速度与周围自由气流成比例增加,从而导致压力的降低,而这可令气流速度更快。这种情况在帆的背风面发生即空气流动速度加快并在帆的后面形成低压区域。   为什么空气会加速?空气与水一样,都是流动的。当风汇聚并且风被帆分开时,一些风附着在凸起面(背风面)并将帆扯起。为了其上“未附着”的空气穿过帆,帆必须向不受帆影响的气流外弯曲。但此类的自由气流往往保持其直线流动并妨碍航行。自由气流和弯曲的船帆合在一起形成了一个窄道,起初的气流必须从中经过。因为它不能自行压缩,所以空气必须加速以从该窄道挤过。这就是气流速度在帆的凸起面增加的原因。   一旦发生这一情况,伯努力的理论就得以生效。窄道中增加的气流要快于周围的空气,并且在气流速度加快的区域压力将下降。这就产生了链式反应。随着新的气流接近最先着风之帆缘并分开,它更多地流向背风面——气流被吸引到低压区域并被高压区域所排斥。现在即使更大块的空气也必须更快地挤进凸起帆面和自由气流形成的窄道,这令空气压力更低。这一情况不断发展直至达到现有风力条件的最大速度,并且在背风面形成最大低压区域。请注意,只有在气流达到曲面(弦深)的最深点后气流才增加。在达到这一点之前,空气不断汇聚和加速。超出这一点后,空气分开并减速,直到再次与周围空气速度相当。   在其间,在帆的迎风面发生相反的情况。随着更多的空气流过背风面,迎风面上流过帆的凸起面和自由气流之间的扩展空间的空气将减少。由于这些气流四散流动,所以其流速下降到比周围空气还低的速度,这导致压力增加。   在了解了这些潜在的力量之后,我们如何在实际中借助这些力量来使船只移动呢?我们需要在风帆和风之间建立理想的关系,使风不但加速流动,而且可以沿着帆的凸起面流动。船帆和风之间的这一关系的一部分称作迎角。描绘与风平直的船帆。空气均匀分开到每一面上——船帆下垂而不是充满成弯曲形状,空气没有加速以在背风面形成低压区域,并且船只没有移动。但如果船帆与风向刚好成正确角度,则船帆会一下子充满风并产生空气动力。   迎角的角度必须十分精确。如果该角度保持与风太近,则船帆的前部将“抢风”或摆动。如果其角度太宽,则沿着帆的曲面流动的气流将分开并且周围的空气重新聚合。这一分离产生了旋转空气的“停转区域”,导致风速下降、压力增加。因为船帆的曲率将始终导致帆的尾端与风向所成的角度大于与最先着风之帆缘所成角度,所以帆的后缘的空气不能沿着曲面流动并返回周围自由空气的方向。理想上讲,在气流到达帆的后缘前不应开始分离。但随着船帆的迎角加宽,分离点逐渐前移并将其后的一切保留在停转区域。   下面我们来看帆上的静压力是如何推动船前进的。如下图所示,由帆船运动生成的力,并不能全部用来推动船前进,真正用来推动船前进的是沿船头方向的分力,其值要小于使船横向移动的分力。尽管横向力较大,但在实际行驶时,很少看到船横向移动。而船向前进的速度却相当大,先进的帆船和帆板,最快的时速,可达30至40km造成这样的前进速度,除了帆产生推力以外,还有一个重要因素就是船底的流线型,船浸入水中部分的横向截面积远大于纵向截面积,纵向推力虽然比横向力小,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许多。3帆船的航向限制与效益   但帆船的航向也不是完全没有限制,在正逆风左右各约45度角內,是无法产生有效益的前进力的,如图A区。   但是太顺风也不是很好的,这时伯努利效应消失,船速在再度慢下来,同时也进入不稳定状态,如图C区。   只有B区才是最好的航行方向。4迎风行驶   迎风航行是驾驶帆船中最具挑战性的部分之一。包括最妥适的掌舵与控帆,以便针对不同的风力和风向采取不同的最佳策略。   迎风航行时航员应做出适当的姿势、正确的帆身倾斜和帆面迎风角度。理想情况下,帆船应该向背风一面略微倾斜。当风力变小时,航员应坐在稍近船舱中心线的位置。   正前章中所述,帆船无法正对着风的来向行驶(无法航行区域)。然而,帆船能够采取与风向大约成45度夹角的“之字型”策略向前迂回行驶。这种航行方式被称作“迎风换舷”。“迎风换舷”不停地通过“无法航行区域”,并将迎风面从帆船的一侧换到另外一侧。一个标准的“迎风换舷”过程如下:1)舵手和航员环顾四周,保持船速,确保换舷过程中船与航员的安全。2)舵手高喊“准备换舷(readyabout)”,并选择岸边特定的景物作为参照目标。3)若预估的航道中没有障碍物,航员手持前控帆索并准备放松前帆,同时回答“准备好(ready)”。4)若因故不能完成换舷准备,航员将回答“没有准备好(not-ready)”以提醒舵手勿采换舷操作,直到3)准备好。5)舵手高喊“迎风换舷(harda-lee)”,同时推舵柄,使船艏顶向上风。6)当帆船进入“无法航行区域”时,船帆将变得松弛而抖动。这时航员将放松前控帆索,并与舵手一起挪向帆船的中心。7)当舵手从帆桁下方钻过时,航员收紧前帆。8)航员钻过帆桁,与舵手一起用体重平衡帆船,并调整主帆与前帆,完成换舷。5顺风行驶   一般而言,顺风航行的操作相对于迎风航行较为简单,是航员喜爱的驾驶方式之一。当帆船处于正顺风航行时,帆船只靠风推向前。这时候航员应尽量将帆向外放,以便获得最大的迎风面积。在顺风行驶中,将受风的帆面从帆船的一舷换到另外一舷被称作“顺风换舷”。操作“迎风换舷”时,舵手推舵柄,从而使得船艏穿过“禁止区域”。而在操作“顺风换舷”时,舵手是拉舵柄,从而使得帆船偏向离风而以船艉通过风眼(风的来向)。无论是“顺风换舷”,还是“迎风换舷”都是将帆从船的一舷换到另外一舷。一个标准的“顺风换舷”过程如下:1)舵手和航员环顾四周,确保换舷过程中船与航员的安全。2)舵手高喊“准备换舷(readytogybe)”;舵手确定风向,并选择岸边特定的景物作为参照目标。3)若航员已经准备妥当,就高喊“准备好(ready)”。4)舵手轻推舵柄、航员放松前帆,然后舵手逐渐将主帆向内收。5)舵手将主帆控索收紧、帆桁接近帆船的中心线,然后高喊“换舷(gybe-ho)”。6)舵手将握舵柄及主帆控帆索的手互换,拉舵柄将帆桁甩过帆船的中线。舵手与航员迅速移动通过帆船中线。7)舵手将舵柄回正并调整主帆控帆索、航员完成前帆换舷操作,使帆船向着预定的方向航行。







































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