帆船的工作原理是怎樣的?

剛得知正尾風不是使帆船獲得最大速度的原因,所以特來請教原理。


的確正尾風不是最好的。關鍵是理解相對運動,向量分解,Bernoulli原理。

設初始時,帆船靜止在水面,突然大風以速度V從船尾吹來,我們揚帆啟航,開始時很爽。
帆船速度越來越大,比如到了0.6V的時候,風速相對水面卻沒有變,相對船卻只有0.4V了。
我們的速度越快,風給我們的力就越小,最後水的阻力和風的推力平衡,就再也快不了了。

這時如果還要加速,就不能光靠風的推力,而要調整帆船,和風向呈一個角度。
理想情況下,帆面迫使風轉變方向(而不是停止),風就給帆面一個反作用力。
如果控制的好,風平滑掠過帆面,帆面此時就像飛機機翼,產生Bernoulli效應。
順風航行時,如果善於利用上面兩條,所獲得的動力比單靠風的推力有效得多。

pic from :

pic from : http://www.sailtheory.com/sail.html

逆風行船時,巧妙利用力的分解,加上Bernoulli原理,帆船完全可以Z字形前進。
而且此時速度越大,相對帆船風速也越大,有更多動力,所以逆行也可超過風速。

pic from :

pic from : http://www.phys.unsw.edu.au/~jw/sailing.html


瀉藥,以上兩種回答已經很詳細了。
帆船主要靠風差力推動,在橫風的時候,速度是最快的。

簡單說,你只要記住,你船行的方向和風向接近垂直的時候,帆船的速度是最快的。

操作:1. 看好風向,船上一般有風向標,適合初學者
2. 調整船舵,讓船向和風向接近垂直
3. 繃緊船帆,這樣你就能感受帆船的速度了。

個人建議,先上手,記下簡單的步驟,至於具體原理,在你玩的時候會慢慢理解的。這樣學習帆船更好點,畢竟這個是個靠實操的娛樂項目。


小學過幾天,能開但開的一般吧,所以就匿了= =。


船體結構
另外需要了解的是, 帆船的動力來自於風,所以必須了解風向角、帆轉角與航向角之間的關係才能更好的操控帆船。
風向角=帆轉角+航向角
至於作用,恩,看看文獻吧,我也不太清楚。。。


三種行進方式及路線,橫風,順風,逆風
ps:盡量不要順風開,因為一來不容易掌控,速度太快,二來很容易垂直扎入水底,翻船。


我越看都越糊塗了,還是找了個教科書,希望把這回答盡量搞得通俗易懂些。


首先,用一個簡單實驗做個示意:

以左手把直尺壓在桌上,右手執筆以下圖所示方向推向挨在直尺旁的三角板,三角板會向哪一方移動?由實驗可知,不論筆尖從哪一方壓到三角板的斜邊上,三角板都依白箭矢方向移動。當筆尖沿著v的方向壓到三角板的斜邊上時,由於三角板是光滑的,它受到的壓力R是垂直於斜邊(也就是與v的方向無關)。這個壓力R可以分解為兩分力(component of force)F1和F2, F1使三角板平行直尺移動(如圖中白箭矢的方向);F2使三角板壓向直尺。而直尺有一反抗力P作用於三角板,把F2抵消,故三角板只能沿著F1的方向而移動。由圖可見,筆尖從北向南壓向三角板,但三角板卻能向東北移動。


於是,按照以上方法,下圖表示帆船隻要適當地駛帆及操舵,就可以採用之字路線逆風航行!


完畢。


呵呵,已經向很多人解釋過這個問題。先要了解飛機為什麼會飛。
飛機起飛是因為空氣通過機翼上下的氣流不對稱,從而產生一個向上的升力,當飛機速度越快,這個升力也就越大。

好了,如果我們砍掉飛機的一個翅膀,並把飛機水平旋轉九十度丟在海上,使飛機的翅膀垂直向上。其他功能不變,那會發生什麼事情? 飛機向上的升力變成朝著機翼隆起方向的力,加上向前的推進力,就變成了一個偏轉的合力。

再設想一下,現在飛機的發動機壞了,沒有了向前的推進力,但海上的風還是依然吹過機翼。那飛機的前進方向如果忽略風的阻力的話,就應該朝著機翼隆起的方向前進。

最後,飛機上的一個倖存者把機翼和飛機的連接方式改成一個支點,可以180度水平旋轉的活動連接。並用繩子操控旋轉的角度,這就是帆船前進的原理了。

有點繞,希望能幫助到你


我覺得應該把陳熱鐵和稀薄利亞的答案整合到一起就完整了,以陳熱鐵答案中第一幅圖為例(稱為圖1),稀薄利亞的答案解釋了為什麼會有R這個合力,因為帆被風吹鼓之後形成類似於飛機機翼的形狀(一面是平的,稱為A面;另一面是曲面,稱為B面),由於流體力學,產生了垂直作用於A面,方向向著B面的的力,就是陳熱鐵圖中的R,然後再根據陳熱鐵的解釋就知道R怎麼分解的,然後怎麼使船逆風前進的了。
再補充一下,在圖1中,A面可以理解為帆桅杆(稱為P1點)和人手中拉著的線在帆上的連接點(P2點)之間的面(P1和P2之間的平面)。
感謝陳熱鐵和稀薄利亞兩位的回答!


大航海玩家路過補充一下。

如果是多桅帆船,顯然風從側面是吹過來時的受力面積更大。

當風從後面吹來時,只有最後的帆完全被風吹到。(假設風的方向水平)

當風的方向不水平時,水平方向上的分量是一樣的。

(請忽略渣畫功。。


沒上過真帆船,但是無動力的帆船模型一度玩得比較熟練。藉助風帆張開的大小和角度可以使風驅動帆船前行。沒有正尾風不是帆船行進中的難點,學會辨別風向,水流的方向和利用 之 字形走法,風帆的調整配合船舵可以把風力進行有效分解。風小不算特別糟糕,大風是帆船最可怕的敵人,風力強到一定程度無論怎樣控制都會失去對船的掌控,強大的橫風還會讓帆船側傾的非常嚴重,導致操縱更加艱難。


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