近年来,国内大大小小帆船赛如雨后春笋,不断在中国海岸线、内陆江河甚至高原湖泊升起偏偏靓丽的球帆。很多人对帆船的印象,可能还停留在唐诗“直挂云帆济沧海”的模糊飘渺,又或是生活中“一帆风顺”的美好祝愿。那么,帆船到底是怎么航行的?真的只是被风“推”着跑吗?
我们都知道帆船是靠风来做动力的,但事情并不是如此的简单的,人们通常认为帆船只能沿风吹动的方向移动,即顺风移动。其实不然,大家经常会看到,使用三角帆的现代帆船还能够迎着风移动(逆风行驶)。
实际上,空气(也就是风)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?
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。
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。1738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。在期间,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。这就是著名的“流速增加、压强降低”伯努利效应。