篙、桨、橹,都是一些运用人力的船舶推进工具,但人力毕竟有限,用人力来推进船舶,远远不能满足人类的需要。
要想船儿跑得快,就得寻找能替代人力的新的动力。
人类在长期航行的实践中发现,风能翻船也能推动船舶的航行,顺风航行,不用划桨也能前进。后来,人们进一步发现,风推动船舶的力量不仅与风本身的大小有关,而且与船体受风面积有关,受风面积大,船舶航行的速度就快。于是,人门开始尝试着将衣服等捆绑在船体上的竖木上招风,很快就发现,船舶航行的速度加快了。后来,人类专门制成了兽皮和其他织物,在顺风时挂在船体上招风,逆风时就降下来,于是,早期的帆就这样诞生了。
中外帆船诞生具体时间均不甚清楚,从史料记载来看,中外帆船诞生的时间相近,均在公元前3000多年前。帆可以分为方帆、斜帆和挂帆三种形式。最早的帆是方帆,主要出现在我国和古埃及。方帆由布制成,形状实际上是长方形的,呈正装式样,它们藏在上下两桁之间,固定在船桅上。由于这种只能利用顺风,侧风、斜风和顶风等无法利用,只能将帆收起来。于是,人们又改变了帆幕的装置方式,使两边对称的正装方式改变成两边不对称的斜装方式,这种不对称的斜装方式两边受风力不向,形成了一个压力差,从而可以接受侧向的风来推进船只前进。同时,人们还发现只需将固定挂帆改为可以随着风向改变而改变的挂帆.就能够随意利用各个方向的风推动船舶前进了。当风从侧面吹起,只要把帆转动,使之与风成一个角度,帆上就受到推船前进的风力。在这种情况下,风也推船向横向移动,这只需利用舵使船头稍稍迎着风向,便可抵消横向移动的影响。如果风从前侧方向吹来,可以把帆转得更多一些,使帆与风向保持一个角度,帆上仍然可以得到推船前进的风力,不过比侧风所得到的风力小一些。如果风是迎面吹来的,人们将帆转到最大角度——纵向,在逆风航行时,船走的是“Z”字航线,如果船是迎着北风向北航行,就轮流朝东北和西北方向开,“Z”字航线在总体上是顶风,在每一曲折中又把顶风转化为侧风或前侧风,船就在这种曲折中不断前进。为了更加有效地利用风力,提高船舶的航行速度,单桅单帆的帆船逐渐演变成多桅多帆的帆船,一艘船上的船帆甚至可达近百幅,而且帆的种类各不相同,从而极大限度地利用了风力。
帆增加了,船舶的航行速度也加快了,但倘若遇上风暴,来不及收降的船帆很可能变成翻船亡人的罪魁。在航海实践中,人们摸索到了许多减帆、收帆的方法。要收帆时,只要把上桁降下,帆便卷起,还可以用帆索,从甲板上掷过帆桁,拉紧帆索,把帆索拴在桁上。为了减帆方便,可以把下部的帆和上部的帆分离开来。减帆时,把下部的帆卸下,船的速度就会降低。也可把整片的帆分成许多小块,需要减帆时,只要把小帆收起来就行了,不需要卷叠整个大帆。(www.xing528.com)
公元15世纪之后,我国劳动人民又开始将帆船上的篷帆加以简化,大多数船上仅有两根至三根大桅,即使是长达60米,载重几百吨的大船,也仅设置两根至三根大桅,外加两、三根小桅,且每一根桅上仅挂一面帆。帆的数量减少了,风力却没有减少。人们在减少帆的数量的同时,把每一面帆加高、加宽,提高了每面帆的受风面积。同时,人们还将用竹片或席子编成的席子帆改为夹有竹条的布帆,从而使船帆变得简单而有效果。
在我国南海海面,人们还把帆的下风(也就是桅后的宽边)的边缘做成折角或曲线形,上部较小而下部较宽大,这种形状的帆,风压力中心更低,船所受的力矩就小,不易被风吹翻。当船遇大风时,把帆逐步放落,帆的面积迅速减少,船所受风力也迅速减小。而在升帆时,帆面积迅速增大,可充分利用风力行船。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。