18新利最新登入帆船是如何工作的

由:电脑会康吉
大宪章帆船游艇的瓜德罗普岛。看到更多的航行的照片。
国家地理/盖蒂图片社

帆船是人类最早且最革命性的交通工具的发明之一。动力主要是由风,这些简单但令人难以置信的机器打开了国际贸易的新途径,探索和文化交流,形成了现代世界。

尽管没有人知道当第一个帆船,考古学家发现了原始canoe-like船只遗骸可以追溯到古埃及,美索不达米亚。从那时起,船设计开发了稳步提高速度、机动性和货物负载,反映了独特的审美和技术创新。

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例如,构建他们的签名dragon-headed船只,海盗使用轴而不是锯切长,轻的木头,允许更快的旅行。这些帆船附载的称为drakkar主导海洋利用风力长途在广场帆和桨的快速攻击[来源:Hadingham]。15世纪之后,中国的垃圾船和他们不同的贝壳帆是如此精心设计承受地区台风,他们到达非洲东海岸和波斯湾50多年前欧洲探险家[来源:卡尔加里大学]。今天,专业赛车游艇片在水中的速度比风更快。

虽然这些神奇的船舶范围的大小和能力,都是联系在一起的根本元素共同的帆船。无论大或小,血管的过去和现在共享相同的浮选和运动能力。在本文中,我们将探讨一艘帆船的基本部分一起工作,如何物理原则允许他们浮动,移动和帆18新利最新登入船设计如何继续发展。

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一艘帆船的基本部分

图的一个共同的帆船

常见的帆船由八个基本部分:船体,舵杆、舵,主帆,桅杆,繁荣,臂和龙骨。的船体是船的外壳,它包含了所有的内部组件。其形状对称的平衡帆船和减少,或向后拉由摩擦引起的,随着它在水里。里面的船体斯特恩或船的后面,是舵柄,这是附加到吗在水里。认为舵的舵的船的方向盘,轮胎。机动帆船向右,举个例子,你把舵柄的右侧船,导致舵改变它的方向。

如果你认为舵柄的方向盘,然后帆和龙骨是引擎。的主帆更大的帆,捕捉大量的风力发电必要推动帆船。其垂直高度的桅杆直立,长杆,其水平侧保护的繁荣时期,一个长杆平行于甲板上。水手可以从桅杆繁荣360度水平旋转,允许利用尽可能多的风的帆。当他们主繁荣垂直于风,主帆向外喷出。相反,它会松弛,当平行于风中摇动。这个自由运动允许水手风在任何角度。的是较小的,固定的三角形的帆帆,增加了额外的权力。的龙骨,长,纤细的木板从船体的底部突出,提供了一个水下平衡力,使船从引爆。在小帆船,活动龙骨daggerboard龙骨起到一样的作用,但可以提高或降低到允许浅水航行。

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一艘船在水中移动之前,它首先必须能够自由浮动。在下一节中,我们会发现像帆船一样重的事情如何能继续发展下去。18新利最新登入

18新利最新登入帆船如何浮动

浮动取决于两件事:位移密度阿基米德原则,这解释了浮力的概念,指出,为了使一个物体漂浮,它必须取代一个水量等于它的重量。帆船的重量下向下推,取代水,一个向上的力等于体重有船。

这里是密度。取代足够的水来保持漂浮而不致淹没,一艘船必须有一个平均密度小于水。出于这个原因,船的船体是空心的。船是否由混凝土或玻璃纤维,其平均密度小于水。想想看:如果你把一个篮球和一个游泳池、保龄球充气篮球平均密度比水更少,所以它会浮动。然而,固体保龄球将立即下沉。18新利最新登入这是任何东西,从18新利最新登入一个小帆船到一艘航空母舰能够掌握。

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表面积也有助于保持小船漂浮。更多的表面积给对象一个更好的机会来取代足够的水来抵消自己的体重。例如,一个小的粘土球可能沉才能取代的水量等于它的重量。但是如果你平球成薄煎饼,有更多的表面积分配重量,取代水,所以它会浮动。更多信息精确钢船如18luck手机登录何浮动,读到船由钢钢水槽时浮在水面上。18新利最新登入

现在我们知道帆船可以浮动,我们可以18新利最新登入学习他们如何邮政在水中。

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18新利最新登入帆船运动在水中吗

巨人43-meter帆船逆风爱钉。
盖蒂图片社

一艘船航行很简单,当你浏览顺风风在你的背部。你让主帆垂直于风能捕获大部分能量。随着风直接按到帆吹灭,自然力量推动船前进。

策划逆风,迎着风,要困难得多。比较之间的差异与风落后于你与风感受和运行。你消耗更多的能量,而不是享受温柔的推在你的背部。事实上,它是不可能直接逆风航行。要么反对风力推动船向后如果帆发出,或者它将摊位船如果帆拉松。水手们称之为在铁。相反,达到目的地逆风,人员使用一个方法调用定位焊

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当风把船离开的时候(顺风)但是当对它(逆风)。“当你逆风航行,船上实际上是被拉而不是风的力量推动的,”布莱恩·凯利说,帆船帆新港和会员助理讲师我们航行开航,国家管理机构在美国。称为向前拉电梯。出于这个原因,水手们转向逆风必须采取曲折的路径称为附加。通过这样做,风方法的角度而不是正面。

定位焊时,船上的帆作为引擎,利用风力发电。18新利最新登入然而,由于船移动角度的风,风力发电,推动船侧。但请记住,风船与并不是唯一的因素。还有水。船技巧一侧,长,平底淹没在船体,轴心向上运动的船,创建一个侧向力相反的方向,因为它排开的水量。

当附加成功,这些相同的情况下,反对侧向力互相抵消。18新利最新登入然而,收集风能必须去某个地方,所以它被释放在一个向前的推力,还有没有别的地方可以去。这是同样的效果,当你拍摄一个大理石。手指和拇指按两侧的大理石同样困难,导致邮政。

发生这种情况后,水手将再次改变课程和策略逐渐向相反的方向移动逆风。

在下一节中,我们将仔细研究物理的升力,帆船向前拉进风与风筝和他们的共同点。

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电梯的物理学

伯努利定理有助于解释帆船逆风可以移动。18新利最新登入

当你看到一个风筝乘风前进和俯冲到空中,你见证电梯。你可以感觉到向前加速拉在你结束的字符串。同样,主帆和臂利用风能空气动力学形状,一边气喘吁吁地说当风。你也可能会注意到,风筝飞的风,就像主帆和前帆捕捉风当改变航向。

帆船运动爱好者使用两个著名的——但经常有争议的理论来解释如何风交互生成提升:18新利最新登入伯努利定理和牛顿第三定律。

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伯努利定理,也称为长路径的解释解释说,电梯的高和低空气压力两侧的帆。想象的前面船角度的逆风,或风。随着风的帆,空气粒子在双方。从理论上讲,空气粒子穿越外,凸的帆要长途旅行在相同的时间内穿越粒子移动,凹侧。

如果外一侧的粒子在相同的时间旅行得更远,他们必须有一个更高的速度,或者比粒子速度,在另一边。这些高速粒子分散更多的空间,形成一个低压区。在里面的帆,慢空气粒子包装在一起更多的人口,创造了一个高压区域。这种差异在帆上的压力作为吸入,产生升力。

也适用于飞机飞行。更详细的解释解除和伯努利方程和牛顿理论,阅读飞机是如何工作的。18新利最新登入

牛顿第三定律在一艘帆船

牛顿第三定律描述了电梯的风的空气粒子的反应主帆和前帆。法律规定每一个行动都有一个大小相等、方向相反的反作用力。随着风的帆从相反的方向(记住,你逆风航行方法),它生成,或向后拉。拖平行于原始风海流[来源:游泳穿专门的西装和帽子尽可能减少拖在水里。

检查电梯通过牛顿镜头,空气粒子的运动创造了一个平等,相反的反应,或者向前拉。它也可以被应用到交互帆和龙骨,在前一节中描述。帆和龙骨产生大小相等,方向相反的反应把船向前的能量,而不是横着。

现在我们将研究龙骨更深入了解它有助于提升并保持船改变航向时引爆了。18新利最新登入

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仔细看看帆船龙骨

长,白板右边的图片是龙骨。通常你看不到龙骨,因为它的水下。
盖蒂图片社

龙骨有两个主要功能:防止船只被吹在风中横(侧阻力)和压载水。镇流器是一个重量传统上的龙骨船的底部右侧。

帆与风时,也发生了很多水下帮助创建电梯并允许工艺从附加中恢复过来。当一艘船高跟鞋,或者在一个方向提示侧向定位焊时,镇流器阻止它完全结束。定位在帆船向中心船体的腹部,龙骨的广泛,平面产生的侧向力取代水船引爆的相反的方向。虽然龙骨比帆面积要小得多,水的密度使得它启动力量强大到足以抵消倾斜运动。这导致平衡被称为扶正力矩

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你可能熟悉的强力龙骨如果你使用一个独木舟全靠改变的方向。虽然划一个相对较小的表面积,反对当前的时候,你可以感受到其抵抗的力量变得更加困难。

鉴于这种微妙的平衡在风、水和船,水手们必须仔细策略避免倾覆的船,监测的角度的策略。如果他们策略的船在一个角度太紧,风的力量太伟大的龙骨和水来克服。

一艘船的最大角可以钉和恢复是30度[来源:美国航行)。水手可以告诉的角方法风感谢风标或链yarn-like材料附在主帆。取决于他们如何打击当帆拉紧18新利最新登入,他们揭示了角风。理想情况下,他们将直接打击,表明即使气流在帆和最优定位焊角。这被称为敲的角落,或有效地航行。

阅读在学习这些风机器移动速度。18新利最新登入

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帆船速度

法国人与世界纪录保持者航海速度快阿兰泰德谈到他的“飞船”Hydroptere。他打算建立一个maxi-hydroptere能够航行在50海里(约58英里/小时)。
法新社/盖蒂图片社

现在我们了解船的举动,让我们好东西:速度。18新利最新登入一个容器的最高速度会有所不同,具体取决于它的大小和目的。例如,光滑的赛马帆船是专门设计来最大化速度,但大,笨重的船只将更慢由于阻力和摩擦。

结的航海速度测量。一个结约等于1.15英里。根据地球。你可以阅读更多关于如何比较海里英里和公里通过阅读18新利最新登入海里是什么?。

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因为泰德48英里每小时,您可能想知道如果这意味着风吹那么快。可能不会。泰德可能移动的速度比风因为当帆船产生升力,正如我们前面所讨论的,他们创造自己的额外的风,称为视风

重要的是要理解,在工作中有两种类型的风力时:真风风和明显。你感觉真风当你站在码头或者船锚。这风使水中的波浪。视风就是你感觉而船舶移动——真正的风,风的结合,船的运动了。这是风,船。

所以有可能一些船只打风,尤其是更苗条,更符合空气动力学模型,减少摩擦阻力或在水中,等游艇双体船。但是记住,航行速度比风,这些类型的船只必须在一个角度,而不是直接顺风或逆风,刺激,加速明显的风。

随着航海技术的进步,船只正变得比以往任何时候都更快更有效。

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现代帆船设计

一个水翼艇
盖蒂图片社

现代帆船设计整体发展创造更广泛的,然而更时尚,结构。而宽度增加稳定性,其他基本组件,以提高航行效率。

龙骨通常长和精简,允许更紧密,更快策略。他们更大的表面积紧缩策略取代更多的水。水动力、细长设计穿过水。同样,设计师们磨练船体减少拉在水里。能源等新材料。帆形状也一直不断地调整利用风能。

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由于这种创新,一些帆船,如前所述,可以超过风的速度。水翼提高船体露出水面,大大减少船和水之间的摩擦速度最大化。简而言之,水翼像飞机机翼在船的底部[来源:Getchall]。他们有四个附件,像水滑雪板是圆的船的每个角落。静止时,水翼保持水下。但随着船加速,他们产生升力,最终提高船体完全露出水面,只留下较轻的空气动力衬托在水里。相同的电梯前面讨论的原则与风和帆应用水涌过弯水翼创建相同的效果。

在鬼湖冰硬草帽拉链,阿尔伯塔省。
里/盖蒂图片社

此外,专业碎冰船帆上的冰可以旅行到比风的速度快三倍。银翼杀手碎冰船,例如,可以移动速度75英里/小时(来源:银翼杀手冰船公司]。像一艘船在溜冰鞋用一个简单的船体和帆,碎冰船很少拖他们滑翔在冻结的水域。不足为奇的是,他们特别流行在气候较冷的地区,如新英格兰,加拿大和俄罗斯。

作为世纪的进化如斯,帆船无疑将举行积分在人类生活,不管是出于功利目的或纯被风吹的快乐。

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