帆船

帆船

公元13世纪

公元13世纪西班牙人和葡萄牙人开始建造一种名叫“caravel”轻帆船，起初主要用作渔船（fishingvessels），由于性能良好，不久就广泛应用于其他方面。迪亚斯（BartholomeuDias）1488年发现好望角（CapeofGoodHope），哥伦布（ChristopherColumbus）1492年发现新大陆，达·伽马（VascodaGama）1498年穿过印度洋到达亚洲，麦哲伦（FerdinandMagellan）1519－1522年间完成第一次环球航行，用的都是这种船。不应该忘记的是，欧洲人能够造出这样的船，与他们学了许多源于东方、尤其是中国的“长技”有关。

欧洲人从东方学去的第一件“长技”，是阿拉伯水手的“三角帆”（triangularsail）。欧洲人原来使用的一直都是“横帆”（squaresail），即横向安置的方形帆。一千多年以后（公元6世纪），由于受到印度洋、红海和波斯湾地区阿拉伯人“独桅三角帆船”（dhows）的影响，地中海地区的水手逐渐改用这种比较容易操纵的三角帆来代替横帆。到公元9世纪，这一地区已经几乎见不到横帆的身影。附带说说，尽管这种帆的发明权理应属于阿拉伯人，但在欧洲它却被叫做“Latinsail”（拉丁帆）或者“lateensail”（大三角帆）。

欧洲人学去的第二件“长技”是“纵帆”（fore and aftsail），中国人早在战国时代（公元前3世纪）就已经使用这种帆了，但直到13世纪才被欧洲人学去。此前他们从阿拉伯水手那里学去的三角帆虽然比较容易操纵，但仍然是横向安置的，只能利用顺风，在刮定向季节风（monsoon）的印度洋北部好用，在风向不定的地中海和其他欧洲海域就不 大适用。纵帆利用分力、合力原理，可以“船驶八面风”，只有“当头风”不可行驶。不过到16世纪，由于想出了“调戗使斗风”的办法，逆风也能行船了。所谓“调戗”，指的是调整船头方向，把当头逆风转变成侧斜风，这样它就也能推动船只呈之字形前进。

帆船(4)利用纵帆有一个必要条件，就是要能灵活调整船头方向。在中国，那是通过使用安置在船尾的“舵”（rudder，全称sternrudder，尾舵）来实现的。现在成语词典收有“见风使舵”（或作“看风使舵”），那是一条来自“俗语”（vulgartongue）而非来自“典故”（literaryquotation）的成语，讲的正是按照风向操纵舵来调整航向。它本无贬义，不幸的是现在往往被用指不讲原则，随风倒的圆滑、世故做法。

古时舵字也作柂、柁、杕，东汉刘熙《释名》解释“船”字说：“其尾曰柂。”南北朝《玉篇》（公元543年）说：“舵，正船木也。”，又说：“杕，船尾小梢也。”这些文字记载都说明中国人很早就发明了舵，而考古发掘得到的用舵证据就更早了，广东、湖北等地的西汉墓都出土过木船模型，其船尾都安置有舵。但是舵传到欧洲却相当晚，大约是公元12世纪的事。此前欧洲人一直用侧桨来控制方向，那远不如使用舵。舵可以说是欧洲人学去的第三件“长技”。 帆船学会使用三角帆、纵帆和舵以后，水手就能更加放手地利用风力了，这就导致桅与帆数目的增加，尤其是风帆数目的增加，因为使用多个比较小的帆，比使用单个大帆操作起来容易。“caravel”正是一种轻型多桅帆船，它通常有三根桅杆，前桅（fore鄄mast）和主桅（main）挂横帆，后桅（mizzen）挂三角纵帆。有的还立了第四根桅杆，也挂三角帆。还有一些船从船头向前伸出一根斜桅（bowsprit），上面挂一张小帆，并在主帆和前帆之上各加一面顶帆（top鄄sails）。这样就既能充分利用风力，有速度，又比较灵活，便于操纵，可以在各种风向条件下行驶。

应该注意，吹在风帆上部的风，除产生水平方向的推力以外，还产生向上的升力。升力比较小的时候有利于船只航行，但如果升力过大，就有可能使船只倾覆。使用三角帆和顶帆，可以减小升力，有助于船只稳定航行。

16世纪中叶

帆船(3)欧洲人开始建造比较大的船，是在哥伦布发现新大陆，并在那里掠夺大量财富之后。大约从16世纪中叶开始，西班牙组织了庞大的船队，每年两次往返于大西洋东西海岸之间，从美洲殖民地运回掠夺的财宝。根据官方统计，在1600年以前的大约一个半世纪里，上了税运回西班牙的白银超过18,600吨，黄金200吨；走私的数额有多少，就不大好估计了。除此以外，还有不少船只在中途或因风暴、或因海盗袭击而沉没，随之葬身海底的金银当也不在少数。直到现在，它们仍然是世界各国寻宝人与打捞公司搜寻的重要目标。后来，随着新大陆甘蔗、棉花、烟草种植园经济的建立与发展，货物运输量大增，大西洋上的船队运输就更繁忙了，这里面当然还不应该忘记与之相关的黑奴贩运。根据一些学者的研究，从15世纪开始有这项罪恶贸易到19世纪欧美各国正式宣布废除，在西非海岸被装上贩奴船的黑人总数达1200万，在途中死亡了大约六分之一，登上新大陆的约有1000万，由此不难看出其运输量是相当大的。

为了保护运输船队免受海盗及其他国家船只的袭扰，西班牙人建造了一种名叫“galleon”的战船，它实际上是在“caravel”的基础上发展起来的大型多桅帆船。从1650年起，大西洋进入一个海战频繁的时代，西班牙、葡萄牙、荷兰、法国、英国等欧洲殖民国家以及“占岛为王”的海盗（最著名的也许就是“加勒比海盗”），把大西洋变成了一个大战场。这就大大刺激了战船的发展，起初最大的战船吃水量约为1500吨，但到1750年，2000吨的船只已很普通，而到1800年更有超过2500吨的。船壳通常选用坚实的橡木板（oakplanks）制造，而且是双层，总厚度可以达到46厘米，这就使造船成为一件非常耗费木料的事。例如，建造特拉法尔加海战中纳尔逊（HoratioNelson，1758 1805）所乘旗舰“（皇家海军）胜利号”（HMSVictory），所耗费的木材就需砍伐2,500株成年橡树才能得到。后来同样的技术也用于建造民用船，例如英国移民最早去北美所乘的“五月花号”（Mayflower），就属于这种类型。在以蒸汽机为动力、螺旋桨为推进器的轮船出现以前，大型多桅帆船一直是欧洲商船和战船的主要船型。

值得注意的是，学会用帆（三角帆、纵帆）和舵都属于集体行为，很难确定是在什么时候、具体是谁从东方学到的，只有第四件“长技”（水密隔舱，watertightbulkheads）才能确定具体的引进者，那就是1795年受命为英国皇家海军造船的萨缪尔·边沁（SamuelBentham，1757－1831）。使用水密隔舱不但大大增加了船体强度，更重要的是不至一处破损就水漫全船，难以封堵。有了水密隔舱，欧洲船舶可以说已经达到帆船时代的最高水平。 帆船欧洲人从我们这里学去第五件“长技”，时间就更晚了，已经到鸦片战争之后。原来，在船型设计上虽然他们和我们一样都利用了仿生学（bionics）原理，把船体设计成流线型，但模仿的对象不同；欧洲人模仿的是鱼，而中国人模仿的是水鸟。这样他们船体的最宽处就在中部靠前的地方，而中国船体的最宽处却在中部靠后。后来的流体力学研究证明，中国人的做法更科学，因为一般船舶都不是像鱼那样在水里游，而是像水鸟（例如鸭和鹅）那样在水与空气两种介质之间划行的。认识到这一点以后，西方的船舶也像中国的船那样，把最宽处放在中部靠后的位置了。

大事年表

一、八千年前，古埃及尼罗河上，即有用芦草束成的船筏，是现代帆船的前身。

二、公元二世纪，地中海各国因军事需要，制造出以奴隶摇桨吆喝，并配合小风力前进的战舰。

三、公元八世纪以后，海上贸易发达，侧风航行的罗马商船应运而生。

四、十五世纪，中国帆船为使航行时有较高的效率，已用帆骨及支骨来支撑帆面； 欧洲为拓展贸易，海上成队商船日趋活跃，而帆船的性能研究也从而开始。

五、1660年英国人民呈献一艘狩猎船"YACHT"给查尔斯二世做为继承王位的贺礼，自此游乐帆船诞生。

六、十八世纪，欧洲各国王公、富豪以帆船夸耀自我，帆船运动逐渐蓬勃。

七、1896年，第一次列入奥运比赛。

八、南宋民族英雄岳飞，在太湖隐居时把战船改为七桅的渔船，取其速度较快，以利捕鱼。

九、1971年，台湾帆船运动萌芽，当时以海军主导的帆船协会，为台湾帆船运动奠下基础。

十、1975年，台湾帆船协会成立。

十一、1996年帆船运动比赛，列入省、区运动项目。

◆是帆船与冲浪板的结合。

◆可依不同要求竞速、曲道、花式而设计不同的浪板。

◆有过浪、转向、飞跃、空翻…等动作。

◆船身构造简单，不具船舱。

◆尺寸大小不同，比赛时有一定的船型规定。

◆一般用于训练、娱乐、运动或比赛。

◆船内应具睡眠、烹饪、盥洗、贮藏等空间。

◆以中程海上活动为考量设计。

◆船内应具小舱型设备外，另有客厅、卫浴、贮存空间，以长时

间在海上活动为考量设计。

帆船◆比赛用的帆船通常是由船体、桅杆、舵、稳向极、索具等部件构成的小而轻的单桅船。

比赛用的帆船可分三大类：

第一类是龙骨艇，艇身长6．5-22米，船体的中下部突出一块铁舵或铅舵，用以稳定船体，以减少船体的横移。由于这一类艇的艇身大，稳定性好，帆力强，只能在深水中驾驶。小的龙骨艇只要2-3人操纵，而大的龙骨艇要有15人甚至更多的人来操纵。

第二类是稳向板艇，其船体中部有槽，可以安放稳向板。稳向极根据需要可以上下移动。艇身最大长6米，最小长2米。由于船体轻、设备简单、易于制造，驾驶起来也比较灵活，可以在浅水中航行。稳向板艇通常只要l-2人就可以操纵。

第三类是多体艇。从事帆船运动可以增强体质，培养与风浪搏斗的顽强精神；可以在风云变幻、海潮涨落的各种气候条件下，掌握驶帆的多种技术，这对于增进航海知识和提高驶帆能力具有一定的实际意义。^[3]

帆船结构包括：船体、帆（主帆、前帆、球帆）、桅杆、横杆、稳向板、舵等，还有缭绳、卸克、斜拉器、滑轮等等一些小配件。

前帆 (Jib) ：主桅杆前面使用的帆。

帆船结构图

前支索(Headstay(Forestay)：桅杆顶向前船艏拉撑，并可把前帆扣上的钢索。

控帆索(Sheet)：主要的控制绳索，可放出或收紧及固定，指前帆索。

主帆(Mainsail)：升在主桅杆之后的帆。

 帆骨(Battens)：由帆后缘插入之扁条状物，为维持良好帆形。

主帆索(Mainsheet)：控制主帆角度的绳索。

帆桁(Boom)：伸长状，用来固定支撑主帆底部用。

帆桁下拉索(Boomvang)：把帆桁往下拉紧或支撑的索具，以防帆桁向上举起。

桅杆(Mast)：木质的长圆竿或金属柱,通常从船的龙骨或中板上垂直竖起,可以支撑横桁帆下桁、吊杆或斜桁。

侧支索(Shrouds)：用来固定桅杆侧向的拉索。

中央板(Centerboard)：船体下方可调整吃水深度的板(以轴心为主前后升降式)，迎风航向时，用以保持航向稳定。

方向舵(Rudder)：用以控制船行进方向的装置。

动力来源

帆船(3)一般人对于帆船往往认为是被风推着跑的。其实风的动力以两种形式作用于帆，帆船的最大动力来源是所谓的“伯努利效应”。^[4]

当空气流动得快的时候，在正面挡住它的物体就会受到空气的冲击，这种冲击产生的压力我们称为动压力。当帆船所示顺风行驶时，就是空气对帆的动压力推动帆船前进的。由“流速增加，压强降低”的伯努利原理知道，当空气向一个方向流动时，它向侧面作用的力就要相对减小。也就是说气体流动速度越大的地方，动压力压强越大，而静压力压强越小。流速愈小的地方，动压力压强愈小而静压力压强愈大。这样气体流速小的地方对流速大的地方就会产生一个侧向的压力，这个力称为静压力。当迎风驶帆时，船正是在风的静压力推动下前进的。

帆所受静压力的产生，主要是帆具有像机翼一样的弧形。我们把帆的横截面和机翼的横截面对照一下，就可以看到它们的共同点。当气流通过帆或机翼时，由于机翼上面和帆的前面的气流要走更长的距离来和机翼下面和帆后面的气流相会合，因而就加快了流速，使帆的前面和后面及机翼的上面和底面的气流产生了不同的流速。流速慢处的压强比流速快处的静压强大，这个压强差使机翼产生了向上的升力，也使帆获得了向前的动力，在这里不妨也称它为“升力”。

下面我们来看帆上的静压力是如何推动船前进的。帆所受的静压力FT，并不能全部用来推动船前进，真正用来推动船前进的是FT沿船头方向的分力FR，FR的值要小于使船横向移动的分力FH。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40 km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，推力FR虽然比横向力FH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。所以，FR推船前进效果就相当显著。

航向限制和效益

帆船既可在动压力的推动下顺风行驶，也可在静压力推动下逆风行驶。但帆船的航向不是完全没有限制，在正逆风左右各约45度角内，是无法产生有效的推进力的，但是太顺风也不是很好的，因为这时伯努利效应消失。船靠风对帆的动压力推动，而动压力的大小决定于风对帆的相对速度，相对速度越大，动压力就越大。然而船在动压力的推动下，前进速度逐渐增加，风与船相对速度就会减小，因而风对帆的动压力减小，船速会再度慢下来，同时会进入不稳定状态。所以动压力对帆船来讲，并不是持续高效的动力来源。这时船航行方向与风向成一定夹角，船在静压力推动下，能得到持续稳定的推动力，使船获得比较高的航行速度。 若船要逆风行驶，船的航行方向应与风向成一夹角，所以必须采取Z字型的路线。

控制和转向

由于帆的受风力的中心点与船体侧面受水阻力的中心之间有一定的距离，FH这个力使船横移虽不显著，但使船向下风倾斜的作用却相当显著。这就要运动员随时用自己的体重来调节船的重心，以保持船的平衡（常称为“压弦”）。

由于风力的大小随时会变化，横倾力的作用也随之变化。所以压弦是要随时灵活变化的，这是运动员的一种重要的操作技能。

推力FR在推船前进的同时，同样有一种使船前倾的作用，虽要比横向力FH使船致倾的作用小得多，但它同样会使船失速，所以运动员还要随时注意可能出现的纵倾，设法通过压弦来保持船的平衡。

改变航向，帆船主要靠舵。帆板则靠帆的位置和重力的中心的转变。当船在行驶时，水流给舵一个垂直航面的力F，F的一个分力F1能使船产生旋转，另一个分力F2阻挡船前进。由于F2对船起阻力作用，所以转向时舵角一般不要推得太大。当然，要完成转向动作，除了舵以外，还要和帆的位置，船员的移动相配合。

帆板的转向，当运动员把能活动的桅杆倒向下风后方，板首就向迎风转，相反把桅杆倒向上风前方，板首就离风偏转。通过桅杆的倒动，移动帆心，使帆板产生了旋转的力矩，从而促使其转向。

逆风行驶

帆船逆风前进是走之字路的，风向与船的行驶方向有大于零的夹角。将风吹向帆的垂直于帆的分力又分解为两个分力——沿船行驶方向的分力F1和垂直于船行驶方向的分力F2。由于垂直于船的行驶方向水的阻力f2很大(船的形状、斯托克斯原理)，F2与f2平衡，使船不会打横。行驶方向水的阻力则很小，F1略大于f1，至少等于f1，则船在这个方向就加速或者匀速前进。当然为了不偏离目标太远，到了一定的时刻，要改变航向，使风从另一个侧面吹来，原理同上。所以要走之字路才能利用逆风，又不偏离方向。帆板运动员照样要利用这个原理来比赛。

所需装备

救生圈、急救包、水桶、防水电筒、灭火器、帮浦、锚具（绳）、海图、信号弹、航行灯、通讯器材、望远镜、备用引擎。

安全须知

一、先确定天气、海流、水流、风向、潮汐等影响因素。

二、务实，航程规划及船艇检查。

三、切勿单独行动。

四、穿著救生衣及安全索具，以防落水意外。

五、甲板行走时，应走在上风侧。

六、预留救生支持管道。

七、衡量自己体力的负荷程度。

八、如遇难于水上漂流时，勿放弃风帆，以利救援。